二维过渡金属硫化物在电子器件、光伏器件、能量存储、传感等方面展现出了广泛的应用潜力。作为过渡金属硫化物的一员,直接带隙半导体的单层硫化钼（MoS₂）由于具有较强的门电极可控性、较大的开关比、较高的载流子迁移率及较低的待机能耗,在电子器件应用方面被视为可取代传统硅的非常有潜力的材料。基于机械剥离法制备的单层MoS₂的光电探测器由于其优异的性质,开辟了未来利用单层半导体材料制备多功能光电器件的新的方向。二维MoS₂材料的光电学性能的研究是材料领域目前研究的热点之一。本论文介绍了二维MoS₂材料的相关性能、制备方法和表征方法,介绍了二维MoS₂材料在晶体管、光电子器件、新能源等领域的应用。我们重点介绍了二维MoS₂材料在光电探测器方面的研究。相比于传统半导体,MoS₂有良好的透光性、可弯曲性和易制备性,并与不同的衬底有良好的相容性。但是不同的衬底会给MoS₂施加不同的应力并且会给MoS₂造成不同种类的掺杂,因此不同的衬底将对MoS₂的电学和光学性质造成不同的影响,我们研究了二维MoS₂材料在不同的衬底上的光电学性质。实验发现在衬底的作用下,MoS₂表现出明显的金属特性。另外实验中发现MoS₂上的光电流会随着施加在MoS₂上的横向外电场的增加而增加。此外,我们研究了石墨烯/MoS₂异质结的光电学性能,异质结光电探测器比MoS₂光电探测器具有更高的光电流、更快的响应速度和更高的响应率,并表现出良好的稳定性和多功能性。衬底效应的影响及异质结的光电探测器的研究工作将有助于人们更深入的理解MoS₂的光电学性能。MoS₂材料的光电性能,明显的受到MoS₂层数的影响。要想深入的理解MoS₂电子器件的性能,就必须快速准确的判断MoS₂的层数。当前原子力显微镜（AFM）技术是判断MoS₂层数最直接的方法,但是AFM的方法却容易受到MoS₂表面的吸附物的影响。我们发现了一种通过拉曼光谱快速、无损、准确的判断MoS₂层数的方法。对于制备在Si O2/Si衬底上的MoS₂,通过拉曼光谱测量MoS₂样品下面的Si的拉曼峰强度（ASi）及Si O2/Si衬底中硅的拉曼峰强度（ASi（0））,利用ASi/ASi（0）比值来判定MoS₂的层数。利用菲涅耳公式,计算了ASi/ASi（0）的比值,理论值和实验值符合很好。确定过渡金属硫化物的层数将有助于人们更深入的探究过渡金属硫化物物理性能随层数的变化。电子器件的热稳定性也是影响器件性能的一个非常重要的因素。然而对于硫化钼的热稳定性能的研究还有一些问题还没有详细的讨论。我们利用拉曼光谱研究了单层MoS₂在空气中的氧化动力学过程,获得了单层MoS₂在空气中氧化的氧化能。研究了空气中的氧气分子、水分子对于单层MoS₂的空穴掺杂,讨论了水分子对于单层MoS₂氧化刻蚀过程的影响。热稳定性能研究的工作,使得我们能够更好的了解了MoS₂在空气中氧化动力学过程。MoS₂掺杂特性的研究工作将有助于我们加深对于基于MoS₂场效应管的载流子输运特性的理解。