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二维（Two-dimensional,2D）材料以其独特的物理、机械以及电学特性引起了研究者们的广泛关注。其中,由两种或两种以上的2D材料构成的合金(如Mo(SxSe1-x)2、W(SxSe1-x)2)和异质结（如MoS2/TaSe2、MoS2/WS2、MoSe2/MoS2）,因其不同于单一2D材料的物理特性和电学性能,为新材料的开发和新型器件的应用带来了诸多可能。二维合金和异质结显著的优点之一是能够实现针对二维层状半导体带隙的精确调控,这一特征对于丰富二维材料在电学和光电学领域的研究与应用具有重要意义。发掘二维材料带隙相关的物理特性的研究对于其广泛的实际应用具有重要的基础意义。此外,二维材料具有原子级层状堆叠的结构特点,层内原子间是通过较强的共价键结合,相邻原子层间是通过范德华力相结合。独特的结构特征使得二维材料在构建异质结构或制作硅基器件时都可以避免晶格失配的问题。因此,近年来2D材料在场效应晶体管等电子器件领域中得到了广泛的研究。另外,硒化铟（InSe）,作为一种新兴的二维金属硫化物材料,因为其室温下具有较高的载流子迁移率和电流开关比,引起了材料研究和半导体器件研究者们的广泛关注。但是层状InSe化学性质不稳定,对于空气环境比较敏感,进而其电学器件的性能退化比较严重。器件工作环境温度变化是比较常见的,因此,我们有必要深入研究二维InSe纳米片的晶体结构与电学性能的温度依赖关系及其潜在机制,这为InSe基电子器件的性能提升具有重要的研究基础价值。为此,本论文围绕二维金属硫化物的电子结构特性、带隙调控物理机制、以及InSe基电子器件的电学性能展开了系统的研究,具体包括以下几个部分:（一）制备组分可调的Mo(SxSe1-x)2单层合金材料,揭示了其带隙的连续可调行为,并探索其激子发射行为与组分和温度的依赖关系。探索二维合金材料中的激子发射行为具有重要意义,一方面可以促进对光电器件中物理现象的理解,另一方面还可以指导器件功能的改进。鉴于此,我们采用一步化学气相沉积的方法生长了不同组分的单层Mo(SxSe1-x)2纳米片,并基于变温光致发光光谱（PL）实验对其激子发射行为进行系统的研究。结果表明,Mo(SxSe1-x)2单层合金的带隙在MoSe2（1.52 e V）到MoS2（1.85 e V）范围内,且与Mo(SxSe1-x)2单层合金中S含量成正比例变化,这与使用理论计算得到的结果一致。此外,从Mo(SxSe1-x)2单层合金的低温PL光谱中（T=80 K）,可以同时观察到中性激子和带电激子的发射行为。更有趣的是,中性激子和带电激子的发射能之差（ΔE）,也就是带电激子的离解能与合金中S含量成正比例变化,这一变化趋势与基于“有效激子”模型计算的结果相吻合。结合实验和电子结构相关的理论计算结果,这一现象可以解释为:随着Mo(SxSe1-x)2单层合金中S含量的增加,系统的绝缘屏蔽效应降低而费米能级增加,这两者共同导致了ΔE的增加。我们还研究了合金中ΔE随温度的变化情况,这为发掘二维合金材料在光电器件中的潜在应用奠定了基础。（二）制备MoS2/TaSe2异质结构,结合理论和实验,揭示了其带隙调控行为以及功函数的变化,探索其层间电荷转移行为。单层MoS2作为比较经典的一种金属硫化物,其带隙为直接带隙,在可见光范围内表现出较强的光响应和光吸收能力,在光电子学中具有广泛的应用。而硒化钽（TaSe2）在室温下表现出金属性质,费米能级周围有一个很大的带隙,其可能存在一些尚未被发现且比较有意义的光学性质。此外,二维材料能够通过较弱的范德华力相互结合成异质结,即使两种二维材料之间的晶格存在很大的不匹配。鉴于此,我们通过化学气相沉积和机械剥离的方法制备了MoS2/TaSe2的异质结构。实验表明,MoS2/TaSe2异质结的PL峰位相对于单层MoS2的PL峰位发生了微小的红移,这主要是因为在MoS2和TaSe2层间存在着电荷转移行为,通过理论计算得到其电荷转移量为0.00405 e。此外,由理论计算和开尔文力显微镜（KPFM）实验结果表明,MoS2/TaSe2异质结的功函数小于其单独MoS2的功函数。我们的研究为开发潜在的可调谐光学带隙的光电子器件奠定了基础。（三）制备不同厚度的InSe纳米片,研究其晶格振动行为;构建了3 nm铟沉积的不同厚度的InSe晶体管,结合实验和理论共同解释此晶体管的工作原理,并研究温度和InSe厚度对晶体管电学性能的影响。了解二维半导体材料的晶体结构和电学性能的温度依赖性对于促进纳米电子器件的应用和发展具有深远的意义。我们首先制备了不同层数的InSe纳米片,通过变温拉曼光谱研究其晶体结构的温度依赖性。实验结果表明,A21g模式的声子频率变化为3.14 cm-1,其值大于E12g模式的频率变化值,这主要是因为A21g模式中电子-声子耦合效应较强。接下来,我们制备了铟沉积的不同厚度的InSe场效应晶体管。基于开尔文探针原子力显微镜（KPFM）及In、InSe的能带结构特征系统地解释了铟沉积的InSe晶体管的工作原理。此外,我们还研究了晶体管的电学性能对温度和InSe层数的依赖关系。我们的发现对于解释InSe晶体管的本征特性,以及进一步提高晶体管的性能具有重要意义。