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随着半导体技术的发展,传统半导体材料和器件面临着越来越多的挑战。近年来,二维材料的兴起为半导体路线的发展提供了新的机遇。人们在二维材料及其异质结构中发现了许多新奇物理效应、构建了新型器件结构并挖掘了众多新应用领域。此类新型低维材料与结构为纳米光电子器件发展开辟了新技术途径。在光电器件领域,半导体异质结、场效应晶体管等结构是半导体芯片中的基本构成单元,其特征性能参数是衡量半导体技术的重要指标。本论文主要研究了有机铁电材料调控下的二维半导体及其异质结构的电学和光电性能,并探索了其在光电探测器和低功耗电子器件方面的潜在应用。主要内容有以下几个方面:1、研究了弛豫铁电聚合物材料P（VDF-TrFE-CFE）调控的N型MoS2效应管和P型WSe2场效应管的光电性能,分别解析了P（VDF-TrFE-CFE）增强电子和空穴迁移率的内在物理机制。在此基础上,构建了基于铁电调控的MoS2光电探测器,并考察了其光电特性,实现了可见-近红外的高响应率探测,拓宽了MoS2的探测范围,并揭示了铁电极化局域场对二维半导体带隙调控的机理。2、研究了基于二维MoTe2/MoS2范德华异质PN结结构的光电探测性能,该器件具有典型的光伏效应特征,在无驱动电压的情况下可实现高灵敏快速探测功能,且具有极低的暗电流和极高的信噪比。通过解析器件在不同偏压下的载流子输运和光生载流子产生-复合过程,进一步发现该探测器可以实现多种模式探测,实现了基于低维异质结结构的低功耗、高性能的可见-近红外光电探测器。3、利用铁电聚合物材料P（VDF-TrFE）调控二维范德华PN结GeSe/MoS2的光电性能和能带结构。利用各向异性材料GeSe构建PN结结构,实现了基于光伏型的偏振探测功能原型器件,并发现在P（VDF-TrFE）极化电场调控下,异质结能带结构可实现从交错型（Ⅱ类）到跨骑型（Ⅰ类）的转变。证实铁电局域场不仅拓展了此类探测器的探测范围,而且显著增强了偏振探测比。此类偏振光电探测器件在航天遥感、仿生探测等领域有着重要的应用前景。4、分别制备了以HfO2和P（VDF-TrFE）为栅介质的两种SnSe2/MoTe2隧穿场效应晶体管。通过对比发现铁电极化局域场对调控SnSe2/MoTe2的PN结具有更强的调控能力,异质结可实现量子隧穿效应。在铁电材料极化向上状态,观测到明显的负微分电阻现象。利用铁电极化的稳定保持特性,使得此类隧穿器件在未来极低功耗电子及光电子器件领域展现出较强应用潜力。