二維半導體材料具有獨特的電子結構、新穎的物理性質、低溫異質集成等特點,已成為新型電子、光電子器件的理想材料。本報告中,我們将介紹二維光電半導體表征、調控與器件應用方面的研究進展,包括:光電器件與二維材料簡介;利用光譜學手段實現微量缺陷的精确、原位表征,以及對載流子動力學的影響機制分析;通過超低密度等離子體改性技術,實現二維材料發光量子效率提升、單原子層無損刻蝕、結構相變等精準調控;提出了界面态束縛與光增益機制,實現了兼具快速與高靈敏特性的矽基-石墨烯異質集成光電探測器,并且具備光強、位置、軌迹等多參量探測功能。