近年来二维材料在材料种类、合成方法以及实际应用方面都取得了重大突破。其中,二维过渡金属硫属化合物（TMDs）作为二维材料中重要的一部分,在继承二维材料众多优点的同时还具有更多独特的优点,适用于构建高性能光电探测器。而在众多二维TMDs中,新兴的层状二维半金属TMDs不仅具有无带隙和非凡的光电特性带来的宽波段以及超快响应速度的优点,而且其线性电子色散和超薄层状结构可以增强光生载流子的产生,提高光电探测的量子效率和响应度。因此,二维层状半金属TMDs是构建高性能快速宽波段红外光电探测器的理想材料。尽管二维半金属TMDs材料在红外光电探测器中有着巨大的前景,但基于其光电探测器仍然受到一些因素的限制。首先,材料难以大面积制备极大影响了其在集成光电探测中的应用;其次,超薄的特性导致其光吸收较弱。第三,需要无偏压的工作模式以减小暗电流;第四,半金属材料中激子瞬态寿命很短,加剧了载流子分离的问题。针对上述问题,我们在材料制备以及器件构建两方面对红外光电探测器进行研究。在材料方面,我们对二维TMDs中对红外敏感的半金属二碲化钨（WTe2）进行了研究,设计出了可重复的晶圆级WTe2薄膜的合成工艺。在器件方面,构建了二维/三维（2D/3D）混合维度范德华异质结,实现了室温高性能宽波段红外光电探测。以下为本文的主要研究内容和结果:（1）通过范德华生长法合成了晶圆级高质量的二维WTe2薄膜。通过高分辨透射电镜（HR-TEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）等表征手段对所合成薄膜进行了表征和分析。（2）构建了石墨烯（Gr）/WTe2/Si 2D/3D混合维度范德华异质结红外光电探测器。在0 V偏压下,980 nm光照时该器件电流开关比高达10~6,响应度为497.2 m A/W,外量子效率为62.9%,比探测率为3.1×1012 Jones;此外,它具有微秒级响应速度以及对短脉冲光信号的纳秒级追踪能力,以及265 nm至10.6μm的超宽波段探测能力。此外,在中长波红外区域具有超过10~8Jones的室温比探测率;同时具有较好的单像素室温10.6μm红外成像能力。在其基础上构建了WTe2/Si 8×8阵列器件,显示出了较好的器件性能均一性和优异的室温中长波红外成像能力。（3）构建了WTe2/Ge 2D/3D混合维度范德华异质结红外光电探测器。在0 V偏压下,该探测器在1550 nm时电流开关比大于10~4,响应度为1.06 A/W,外量子效率为84.5%。并且具有超宽波段的探测能力,在3.0μm,4.6μm,10.6μm波段能够迅速、稳定地对光信号进行探测。