集成电路的飞速发展促使半导体材料和工艺不断更新换代,对于MOS器件栅极介质材料也提出了更高的要求,传统的SiO2栅极氧化层已逐渐不能适合器件尺寸缩小的需求的发展,在二维材料表面生长均匀的高k氧化物作为栅氧介质以及二维材料的可控掺杂对于制造基于2D材料的电子和光电设备至关重要。国内外目前制造二维材料场效应管广泛采用的是背栅结构,这种结构使用Si衬底上整个二氧化硅作为栅氧层,存在不利于集成,无法实现可控掺杂,寄生电容较大等问题。而采用基于顶栅结构的二维材料MOS管则面临尺寸减小带来的漏电流大,载流子迁移率小等问题。应对顶栅结构器件性能问题的方法是栅氧层选择HfO2、Al2O3等高k介质。但是,空气接触过渡金属二硫化物（TMD）的表面产生的过渡金属氧化物（TMO）是不均匀的波包状的,导致TMO/TMDs的界面质量较差。现有半导体工艺中制备氧化物薄膜时通常使用PVD、CVD等方法,然而这些方法制备的氧化物与基底界面处存在明显的机械应力,并且在沉积过程中对原子层厚的二维材料会产生不可忽略的晶格损伤。除在二维材料上淀积超薄氧化物薄膜这一难题外,在基于二维材料的器件制备过程中的可控掺杂方面,背栅结构FET结构的器件存在静电调控能力有限等问题。顶栅结构为了提高载流子的迁移率,通常使用h-BN等绝缘的二维材料作为栅氧层。但这种方法存在材料不易获得、薄膜尺寸和质量具有不确定性等问题。本文针对上述两个问题,本文的主要贡献及创新点如下:1.选择HfSe2材料作为本次实验的材料,因其禁带宽度与硅相似且其氧化物具有高介电常数的特性。而直接在HfSe2这种极易在空气中氧化的二维材料上生长栅氧层存在许多困难。本课题利用氧等离子体处理法首先达到清除HfSe2材料表面被空气湿气氧化产生的波包状氧化物的目的。在清除干净HfSe2材料表面氧化物的基础上继续控制氧化,利用等离子体辉光放电过程打开HfSe2样品表面的化学键,生长出对应的晶格匹配的氧化物HfO2。2.我们通过光学显微镜、原子力显微镜、XPS测量谱、激光拉曼图谱测量等多种手段分析证明利用等离子处理HfSe2制备出了致密的、接近原子级平坦的高k HfO2薄膜。通过与空气中自然氧化HfSe2对比,证明利用我们提出的方法制备的HfO2膜还可作为一层有效的钝化保护层,可以防止下方的HfSe2样品继续被空气中的湿气氧化。3.利用插层技术的原理,插入材料与二维材料原子结构相结合而呈现出高导电性、催化效应等独特的性质。我们制备出了新型的离子液插层多层石墨烯的器件结构,实现二维材料的可控掺杂。在偏置电压范围较小的情况下,实现费米能级移动几个eV（大约2|EF|多达2.3eV）的量级,且插层技术的调控可逆,在空气中可以稳定重复实现多次。体现出插层技术掺杂调控的有效性。为二维材料应用与光电子、电子器件提供了一个调控能力更强、性能更好的器件结构的探索。4.我们制备的石墨烯插层器件表现出离子液插层后,表面石墨烯的红外发射率从0.57调整为0.41,相对反射率Rv/R0从1.0增加到1.15,拉曼光谱中G峰出现上移、特征峰强度增强,以及薄层电阻从11Ω/降为4Ω/。这些手段使得插层调控器件展现出较好的电学特性、光学特性以及热学特性。