近十年来,二维材料由于其独特的物性优势,如原子级厚度（电子态易于调控）、层间范德瓦尔斯力（异质结界面无晶格失配）和丰富的电子能带（覆盖整个电磁波谱）等,被不断深入地研究,已在下一代纳米电子和光电子领域展现出巨大的潜力与应用前景。稳定的过渡金属硫族化合物作为二维材料的典型代表,具有带隙可调、较大的光吸收系数和各向异性等特点,为实现具有宽波段响应、高带宽和偏振敏感的光电探测器提供一条可行的技术路线。然而,过渡金属硫族化合物中存在大量的缺陷（空位缺陷）,极大地限制了载流子的输运与光生电子-空穴对的收集效率,这使探测器的核心性能指标如比探测率和响应速度等,与预期水平相差甚远。基于此,本论文从光电探测器的机理出发,开展了过渡金属硫族化合物光导型和电荷转移掺杂、静电掺杂和原子取代掺杂调控的光伏型探测器制备与机理研究,为实现高灵敏、高信噪比、快速响应和室温工作的光电探测器技术奠定重要基础。具体内容如下:1.过渡金属硫族化合物光导型探测器的制备与机理研究。通过化学气相传输生长Pt S2单晶,基于机械剥离和微纳加工方法制备了Pt S2光电探测器,其光电探测器在室温下展现出较高的电学性能,电子迁移率达62.5 cm2 V-1 s-1,开关比～106。研究了探测器的低温电学输运特性,包括在低温下Pt S2的金属-绝缘体的转变和载流子迁移率随温度变化的散射机制。此外,Pt S2光电探测器能探测从可见到中红外波段的光,且具有快速响应的能力。2.过渡金属硫族化合物光电探测器的电荷转移掺杂调控。通过电荷转移掺杂方法,有效地调控了载流子类型和浓度,制备了平面WSe2光伏型探测器。微区光电流表征技术表明在面内形成了高质量的WSe2 p-n结,使得WSe2光伏型探测器表现出低暗电流(10-12 A)、高探测率(1011 Jones)和快速响应的特性。同时,作为微型光伏电池的WSe2结型器件,其开路电压和能量转换效率分别是0.38 V和1.4%,有望与光电探测器集成,为探测器提供驱动电压。3.过渡金属硫族化合物光电探测器的静电掺杂调控。原子级厚的二维材料,其电子态极易被外电场调控。因此,少层Mo Se2被静电掺杂调控成p型半导体,并与本征n型Mo Se2形成天然的同质结,避免了结界面处杂质和缺陷的产生。静电掺杂调控的Mo Se2光伏型探测器表现外电场依赖的整流特性和优异的室温光电性能。其探测波段覆盖从可见到近红外,器件的响应率和比探测率分别高达2.25A W-1和1010 Jones。4.过渡金属硫族化合物光电探测器的原子取代掺杂调控。采用价电子数为五的钽原子作为受主原子,取代Mo Se2中的钼原子,以实现Mo Se2的p型掺杂调控。研究了钽掺杂浓度调控Mo Se2电学性质的内在关系,并基于此构建和制备了Mo Se2光伏型探测器。其探测器具有明显的整流特性,且整流比超过103;响应波段覆盖可见到近红外,并具有高探测率(1010 Jones)、低暗电流(10-12 A)、高信噪比（光电流与暗电流比超过106）和快速响应（上升沿和下降沿时间分别是30和62.7μs）的特性。另一方面,Mo Se2结型器件作为微型光伏电池,其开路电压和短路电流分别达0.4 V和11.1μA。