石墨烯是单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体材料。石墨烯作为后硅时代的一种神奇材料，具有非凡的光学、热学、机械力学等特性，尤其是在室温下电子迁移率高，导电性能优异，使它成为可以应用在电子、传感器、催化、能源储存等方面的未来有潜力的新一代材料。过渡族金属硫化物中的二硫化钼（MoS2）具有类石墨烯结构，它不但具有良好的电子、光学、催化特性，单层的MoS2是薄而透明的。MoS2从块状到纳米层状，它从间接带隙转变到直接带隙，能辅助石墨烯在半导体电子领域得到更广泛的应用。目前纳米器件的研究是热点，石墨烯和MoS2形成的异质结是一种新型二维层状结构的异质结，这种器件具有质量轻、功耗低、柔性等特点，现在存在的主要问题是保证二维石墨烯和层状MoS2的晶体结构，可控制备石墨烯和层状MoS2，完善异质结器件的工艺和结构设计，提高其电学性能，对其在实际中的应用至关重要。针对以上问题，本文的主要研究内容及结果如下：（1）可控制备高质量石墨烯二维晶体的探索。借助X射线衍射仪、扫描电镜、紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等对石墨烯性质进行表征分析，比较各种制备方法的优缺点，得到其制备的最佳工艺参数和制备方法。采用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯，利用化学试剂HI酸和维生素C还原氧化石墨烯（GO），此方法过程复杂，时间较长，制备的石墨烯中引入了杂质原子，会破坏石墨烯原有二维结构，影响其性能；采用液相溶液剥离法，以石墨粉末为原料，在有机溶剂DMF中直接超声剥离，通过高速离心后得到质量较高的石墨烯分散液，制备石墨烯的最佳条件为石墨烯/DMF的浓度为0.14mg/ml，超声时间为9h，超声功率为350W，此方法能大批量生产石墨烯，适用于石墨烯透明导电薄膜的应用；采用化学气相沉积法（CVD）制备石墨烯，甲烷作为碳源，气体流量为10sccm，H2作为保护气体，气体流量为40sccm，生长温度为1000℃，生长时间为1-2min，在铜箔上生长了少数层的石墨烯，并采用湿法转移，将石墨烯薄膜转移到载玻片衬底上。（2）磁控溅射制备层状MoS2薄膜，对其溅射条件进行优化。借助X射线衍射仪、拉曼光谱等对其性质进行表征分析，得到层状MoS2薄膜的最佳制备工艺参数为：溅射功率为30W，Ar气流量为15sccm，溅射时间为3min。（3）MoS2-石墨烯异质结的制备。采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备MoS2薄膜，选取CVD法在MoS2薄膜上制备石墨烯，再利用磁控溅射法沉积金属铜接触电极，形成MoS2-石墨烯异质结。借助拉曼光谱分析MoS2和石墨烯的结构，并从理论上分析MoS2与金属接触的能带结构，从实验测试分析石墨烯与金属接触的I-V性能，并最终测试MoS2-石墨烯异质结的I-V特性。实验结果表明：随着异质结正向电压的增大，异质结电流I增大，当正向电压增大到一定值以后，电流增值幅度降低，基本趋于平缓；异质结加反向电压时具有反向电流，随着反向电压的增大，反向电流也随之增大。随着MoS2溅射时间的增大，异质结的电流会减小。本文提出的这种创新型异质结器件，为其应用到传感器、光电检测等领域打下基础，未来通过进一步改进器件的结构和性能，将有望应用到电子领域中。