在过去的十几年来,二维材料因其显著的特性得到了广大科研人员的关注,并在微电子传感器领域的应用潜力无穷。其中最具代表性的二维纳米材料非石墨烯材料莫属。石墨烯（Gr）具有2D共轭结构、大比表面积、低电噪声和对电扰动的高灵敏度,是一种很有前途的化学传感材料。但是由于石墨烯多孔,因而会比较脆,进行功能化之后会变得坚韧,且单一石墨烯因其能带带隙为零,故其电导性较差。为了弥补这一缺点,科研人员不懈研究发现了一种与石墨烯结构相类似的二维材料,那就是过渡金属硫属化物（TMDCs）材料,其具备石墨烯所没有的物理与化学特性,具有非常高的应用前景。本论文探究了二维原子晶体材料的结构可控制备与基于二维材料的光电探测器件和气敏传感器件的综合性能,主要研究了石墨烯材料与MoS2材料的可控、大面积、高质量等特点的薄膜生长,以及基于石墨烯与二硫化钼原子晶体特殊结构薄膜的光电和气敏的性能测试与应用。在以下几个方面取得了重要的阶段性进展:（1）化学气相沉积法在SiO2衬底上合成高质量、大面积的二维MoS2材料的三维纳米墙状结构。测量不同的工作温度下基于MoS2纳米墙的高性能光电探测器。得到的光探测器件在200℃的温度下,响应稳定,其光响应度和比探测率最大值达到104.3 m A/W和6.24×1012 Jones。同时,该光电探测器的响应和恢复时间缩短至0.05 ms。研究表明,这种新型的垂直纳米片结构以其极大的比表面积大大提高了传感器性能。（2）制作以二硫化钼（MoS2）作为光通道和气体通道的透明柔性场效应晶体管（FET）双功能传感器件。在光照条件下,基于MoS2薄膜的柔性器件,在室温下获得了2512%的高响应,以及良好的恢复性。同时MoS2纳米墙还展出良好的光电探测性能,如快速光开关时间（0.05 ms）、高电流响应率和比探测率等。研究表明,二硫化钼场效应晶体管器件是发展前景极好的光电探测器候选器件,更是一种拥有超高性能的气体传感器,这为设计具有双功能的传感器件提供了策略。（3）将H2/CH4混合气体作为C源,并使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备了大面积、多孔,石墨烯纳米墙（GNWs）的结构,作为传感层。新制备的GNWs传感器在室温下对NH3气体具有较高的响应性和选择性,检测限较低。电荷转移是GNWs传感器的主要传感机制。垂直三维结构的高比表面积、大量缺陷和小晶粒尺寸的二维石墨烯纳米片具有优异的传感性能。