MoS₂是一种具有类石墨烯结构的二维层状半导体材料,具有可调控的天然带隙结构。单层MoS₂由于二维量子限域效应,展现出与体材料不同的光、电性质,在光学、电学等领域拥有重大应用前景,受到了研究人员的广泛关注。本文围绕MoS₂材料的可控制备和应用方面,进行了如下研究:通过微机械剥离法制备了不同层MoS₂,使用拉曼光谱和光学显微镜对产物层数进行了表征。获得的单层MoS₂产物尺寸较小,多为几微米到十几微米。通过高温硫化法制备了高纯度MoS₂纳米片,使用XRD、拉曼光谱仪、SEM对其成份、结晶质量以及形貌特征进行了表征。获得的MoS₂纳米片,厚度约为10nm,横向尺寸为90-150nm。在研究不同温度参数对MoS₂纳米片产物的影响过程中,发现制备温度越高,MoS₂纳米片结晶质量和分散性越好,尺寸越大。通过化学气相淀积方法制备了层状MoS₂,通过光学显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱对其层数和结晶质量进行了表征。获得的MoS₂产物为单层,尺寸为几十到几百微米。研究了衬底预处理、衬底摆放、生长温度及时间对MoS₂产物的影响,发现对衬底进行稀HF腐蚀,能够提高MoS₂成核点密度,衬底斜置有利于MoS₂均匀化生长,生长温度和时间在750℃和15分钟为宜。制备了基于MoS₂纳米片的传感器件,对其光敏和气敏特性进行了研究。结果表明,MoS₂纳米片对绿光响应度更高,红光次之,器件对绿光的探测下限为12.7 mW/cm²;对甲醇和乙醇两种有机气体均有较高的灵敏度和响应/恢复速度,气体分子能够在MoS₂表面形成较强吸附并向MoS₂提供电子,导致其费米能级向导带靠近,载流子电子浓度升高,MoS₂材料电导率增大。使用光刻和金属蒸镀工艺,制备了单层MoS₂背栅结构场效应晶体管,电极材料分别为Al和Au,使用半导体参数仪对其性能进行了测试。研究了Al和Au电极对晶体管性能的影响,发现Al、Au两种金属与半导体分别形成了肖特基接触和欧姆接触,器件总电阻为10⁸?和10⁶?,迁移率分别为0.04cm²/VS和1.02 cm²/VS,开关电流比均为10³,说明Au较Al金属而言,更适合作为MoS₂基器件的接触电极。