低维材料在某一维度达到了纳米尺寸,具有不同于传统体材料的特异性质,这类材料在新一代电学器件、光电探测器、电催化以及生物可穿戴等多方面具有潜在的应用前景。在低维度领域,半导体的能带与尺寸具有明显的相关性,比如二维半导体禁带宽度随着厚度的减薄而增大,甚至可以从间接带隙变为直接带隙。根据半导体能带理论,一般把禁带宽度小于载流子室温热能（k T）的十倍（约0.26e V）的低维材料称为低维窄禁带半导体,这类半导体可对红外辐射实现有效探测,是新型红外探测器的重要发展方向之一。然而,这类低维窄禁带半导体材料仍面临难以大面积制备,与传统材料工艺难以集成等问题。本文从材料、器件结构优化和功能集成入手,研究了窄禁带半导体材料的制备,材料与金属的接触特性以及多工作模式的宽光谱红外探测器。本论文内容主要分为以下3个部分:1.二维Pt Se2的大面积可控制备及其电学性能研究。首先利用高温硒化的方法制备了大面积、厚度可控的Pt Se2薄膜,同时引入金属掩模一步实现了Pt Se2的阵列图案,规避了刻蚀和转移等工艺过程可能对材料产生的影响。通过Raman、TEM、XPS、XRD等方式对薄膜进行了物性表征,确认其化学计量和良好的结晶性,并基于不同厚度的薄膜制备了场效应晶体管。晶体管的转移特性随材料厚度的减薄依次表现为金属性（6 nm）,p型（4.7 nm）和双极型（1.6 nm）半导体特性。其中4.7 nm厚度的Pt Se2薄膜晶体管具有6.2 cm2 V-1 s-1的空穴迁移率以及5×103的开关比。2.纳米尺度Te的制备及其晶体管电学特性研究。利用物理气相沉积的方式制备了Te纳米线和纳米片,在制备器件过程中利用Pd作为接触金属,可以在热作用下与Te合金化从而形成End-bonded接触,这种接触模式相比于边缘接触具有更好的载流子注入和输出特性。在End-bonded接触的Te晶体管中,通过背栅静电调控即可实现对Te沟道中的载流子的有效简并或耗尽,当载流子被耗尽时,该晶体管可以实现可见光至近红外光的高灵敏探测。另外,当Sc作为接触金属时,Sc原子会扩散到Te器件的整个沟道中,在偏压的作用下,Sc原子发生氧化还原反应生成Sc离子,并在Te的晶体结构中来回迁移,可在接触区域形成多空位的碲钪化合物,从而使器件的输出特性实现高阻态与低阻态的有效切换,并基于此构建了高开关比的Te纳米棒晶体管,Te基存储器件以及可编程的Te基逻辑功能器件。3.VO2-二维材料异质结型多模式光电探测器。VO2是传统测辐射计的核心功能材料,具有典型的温度敏感特性,同时也是一种窄禁带半导体,可用于光子型探测。该部分工作,利用低维的VO2薄膜和二维半导体Mo Te2纳米片构建了范德华异质结结构,将光伏效应与测辐射热效应结合在同一个器件中,实现了热探测和光子型探测功能。此外,考虑到二氧化钒具有略高于常温的金属-绝缘体相变特性,该器件可以实现p-n结光伏型探测,测辐射热计和肖特基结光电探测三种功能模式,是一类新型的多功能多模式光电探测器件。此类异质结型探测器具有探测率高、响应速率快及响应波段宽等特点,且可以与目前氧化钒类的红外探测器工艺相集成。本论文从基础材料制备出发,制备了大面积二维半导体薄膜和一/二维原子晶体,研究了低维材料和不同金属的接触特性以及低维半导体的光电特性,研制了一种具有多种功能模式的宽光谱光电探测器,为低维材料在新一代光电子器件的应用提供了新途径、新依据和新思路。