二维层状材料,例如石墨烯（graphene）,二硫化钼（Mo S2）,二硒化钨（WSe2）,氮化硼（h-BN）等,具有原子级的厚度和优异的电学、力学及光学等物理特性,在新型二维器件的研究和应用中展示出巨大的潜力;诸如二维晶体管、反相器和二维机电谐振器等各类新型二维器件也引起了国内外的广泛关注,不断催生出新的重要研究成果。在二维器件研究中,器件制备工艺是一个十分重要的环节,不仅直接影响到各类器件研究的可行性（诸如新型器件结构设计的实现）,而且对器件性能也有重要影响。目前在二维器件研究中占主流地位的制备工艺,往往涉及到诸多环节:以十分常用的剥离-转移方法为例,需要首先机械剥离二维材料,然后干法转移二维材料,最后制备器件的金属电极。然而,现有的制备方法具有一定的局限性:材料的干法转移需要专门的材料转移系统;制备器件的金属电极需要在基底上旋涂光刻胶,需要使用电子束光刻或者光刻专用设备等,而且不适合制备二维谐振器等特殊器件的金属电极。此外,现有工艺中的关键步骤需要使用不同的设备且制备工艺复杂,在时间和空间上表现出操作的低效性和不便性。为了突破现有常用制备二维器件工艺的局限性,本论文设计并展示了一种新型二维器件多功能高效制备方法。基于这一多功能高效制备方法,作者成功地实现了二维器件的多功能高效制备与性能测试研究,高效制备、表征了包括Mo S2晶体管和反相器,以及WSe2的二维机电谐振器等一系列新型二维器件。本论文主要研究如下:1.设计并提出了一种新型二维器件多功能高效制备方法,可以实现二维器件的多功能高效制备:从材料的干法转移,到金属电极图形化的过程,均能够用同一套装置高效实现。基于这一多功能高效制备方法,成功实现了二维晶体管,反相器和二维机电谐振器的高效制备以及性能测试研究。2.基于作者开发的这一多功能高效制备装置及方法,制备了基于graphene/h-BN/Mo S2异质结结构的背栅极晶体管。晶体管的电学测试表明:背栅极结构Mo S2晶体管具有典型的N型传输特性:输出电流随栅极电压增大而增大;计算出晶体管沟道迁移率为11.3 cm~2 V-1s-1。基于Mo S2晶体管的测试,表明了多功能高效制备方法在二维晶体管制备研究中的优势和潜力。3.基于这一多功能高效制备装置及方法,制备了基于Mo S2/h-BN/graphene异质结结构的双栅极晶体管。相对于目前Mo S2晶体管研究中较为常用的背栅极结构,h-BN作为顶栅介电材料具有更高的栅极等效电容和优异的界面特性;因此,顶栅极结构具有更有效的晶体管栅极调控能力。进一步,作者基于两个顶栅极Mo S2晶体管构建出了Mo S2反相器。反相器的电学测试表明,干法转移制备的Mo S2反相器可以正确地实现逻辑“非”功能。最后,对Mo S2晶体管和反相器进行优化研究,反相器的核心结构由Mo S2异质结晶体管和电阻串联组成,graphene则作为该器件的电极材料。器件经过优化之后,测试Mo S2晶体管的开关比(ION/IOFF)最大超过10~5,反相器展示出典型的逻辑反相特性,且电压增益大于6。这一系列基于Mo S2晶体管和反相器的测试研究,从而表明了本文提出的多功能高效制备方法在二维电子制备研究中的巨大潜力。4.基于这一多功能高效制备装置及方法,高效制备了数十个不同直径、不同厚度的WSe2谐振器,并通过研究WSe2谐振器的频率调控规律,揭示了WSe2谐振器具有完整的三类力学区域。进一步,通过实验与理论相拟合,确定了WSe2的杨氏模量为130 GPa,以及WSe2谐振器的初始张力为0.05 N/m到0.4 N/m之间。还通过选择合理力学特性区域的WSe2谐振器,研究了器件的栅极频率调控特性,发现WSe2谐振器具有超高的栅极频率调控范围（超过200%）和频率调控效率（23.1%/V）。该项研究为基于WSe2谐振器的二维电路研究与设计提供重要的指导。基于Mo S2晶体管及反相器,WSe2谐振器的高效制备和性能测试研究,表明多功能高效制备方法在二维器件制备中具有很大的潜力。多功能高效制备方法通用性强,为研究新型二维器件,以及快速探索二维层状材料性质提供了极具潜力的制备方法。