近十多年来,二维材料凭借其诱人的物理和化学特性,已成为一种独特且具有良好发展前景的新型电子和光电子材料。近年来,二维过渡金属硫属化合物（TMDs）,因其良好的空气稳定性,机械柔韧性以及随层数可调带隙的特性,展现出优异的光电性能,引起了光电探测领域的研究兴趣。其中二硫化钨（WS2）作为一种典型的二维TMDs材料,其单层和块体的直接带隙分别为2.1 e V和1.3e V。这种相对较小的带隙使得多层WS2成为宽波段光电探测的理想材料之一。此外,二维WS2表面无化学悬挂键,使其可以不受晶格匹配的限制与其它半导体材料构建范德华异质结。但是,由于原子级薄层所导致的低光吸收率限制了总光生载流子产生,导致了器件的光响应和电流开关比较小,因此限制了光电探测器的性能。此外,传统化学气相沉积（CVD）和机械剥离法所制备的二维样品尺寸小（微米级）、可控性和重复性差,严重制约了二维材料的广泛应用。因此探索制备大面积二维材料并设计构建新型高性能宽波段光电探测器具有重要意义。本文分别探究了金属硫化法和热分解法两种大面积合成二维WS2薄膜的方法,设计构建了二维WS2薄膜与硅（Si）及Si金字塔的二维/三维（2D/3D）混合维度范德华异质结光电探测器,并通过II型异质结的层间跃迁和缺陷诱导的窄带隙实现了宽波段红外光电探测与成像应用。主要研究内容如下:1.分别采用热分解法和金属硫化法两种方法合成大面积的二维WS2薄膜。并通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、高分辨透射电镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、和能量色散光谱仪等表征方法对所制备薄膜的形貌、结构和成份进行表征分析。2.设计构建了WS2/Si和WS2/Si金字塔结构的混合维度范德华异质结器件,并研究其光电探测性能。1采用金属硫化法合成的大面积二维WS2薄膜,与平面Si构建异质结光电探测器。该光电探测器具有II型能带排列结构,能够实现载流子的层间跃迁,从而突破了其带隙的限制,实现了从200 nm到3043 nm的宽波段光信号的探测。该探测器在980 nm（204 n W cm-2）光照射下,零偏压下开关比高达106,响应度为20 m A/W和比探测率为4.3×1013 Jones,并且具有4.5/21.7μs的快速响应速度。此外,该探测器还具有出色的红外成像能力。2为进一步增加器件性能,使用热分解方法合成的二维WS2薄膜与Si金字塔构建异质结光电探测器。在热分解方法合成WS2薄膜过程中通过控制硫化时间成功合成出具有硫空位缺陷诱导的窄带隙WS2薄膜,从而实现了从紫外到中红外（200 nm到3043 nm）的超宽波段的光响应。同时,得益于Si金字塔结构的增强光吸收作用,该器件在980 nm（16.5μW/cm2）光信号照射下的响应度为290 m A/W,比探测率高达2.6×1014 Jones,以及响应速度为5.2/22.3μs。