超快超灵敏光电探测器在无人驾驶技术、生化武器的远距离探测、机场安检扫描仪等安全成像技术领域有着重要的应用。然而,传统的硅光电探测器受限于硅是一种间接带隙半导体、量子效率低、吸收光谱窄、且难以应用在柔性器件中。除此之外,硅和锗制备光电探测器的工艺已经相当成熟,主要性能已接近理论极限。二维材料只有单个或几个原子层厚,它们表现出三维材料所不具备的独特性质,为制备新型光电子器件提供了无限可能。单层二维光电探测器虽然表现出强的光与物质相互作用和高电子迁移率。但是二维材料吸收光程短,仅有原子厚度,导致对光吸收不足,且光生激子具有较大的束缚能,致使激子难以分离成自由电子和空穴。这些缺点导致二维材料光电探测器的光电转换效率不高,而且器件在高灵敏度和超快响应速度上不可兼得,限制了二维材料在光电领域中的作用。本论文工作主要围绕零维量子点材料和二维石墨烯材料的结合展开,通过构建混合异质结构,制备了新型二维光电探测器,并深入研究与分析了其光电响应机理,具体包括:(1)通过研究光刻工艺和石墨烯的湿法转移工艺,利用接触式紫外曝光技术、热蒸发技术等,在硅/二氧化硅基底上完成了金电极的制备与石墨烯的转移,再通过旋涂的方式制备了石墨烯/CdSe量子点混合异质结光电探测器。(2)利用B1500半导体分析仪,表征了石墨烯/CdSe量子点异质结光电探测器的光电性能。由于量子点具有高的吸光系数,量子点吸收光子产生光生激子,随后在界面处高效地转移至石墨烯中。光生激子在偏压的作用下发生分离,从而提高了器件的响应度,弥补了单层石墨烯光电探测器的不足。此外,研究表明小的电极间和大的偏压能有效提升光电探测器的响应度。从研究结果中也观察到了器件的持续光电导效应(PPC)。(3)利用观察到的PPC效应设计并制备了光电探测+存储一体化的非易失光存储器件,器件结构为石墨烯/量子点/石墨烯三层垂直范德瓦尔斯异质结构。研究表明:器件展现出低功耗且稳定的多级光存储能力,存储时间可以达到450 s。由于石墨烯/量子点异质结间存在肖特基势垒,载流子会聚集在肖特基势垒带来的界面态中,导致了器件的非易失性能。该研究证明了器件在人工视觉和人工神经网络领域具有极大的应用前景,为设计并制备新型二维光电子器件提供了参考。