二维半导体材料具有独特的电子结构、新颖的物理性质、低温异质集成等特点,已成为新型电子、光电子器件的理想材料。本报告中,我们将介绍二维光电半导体表征、调控与器件应用方面的研究进展,包括:光电器件与二维材料简介;利用光谱学手段实现微量缺陷的精确、原位表征,以及对载流子动力学的影响机制分析;通过超低密度等离子体改性技术,实现二维材料发光量子效率提升、单原子层无损刻蚀、结构相变等精准调控;提出了界面态束缚与光增益机制,实现了兼具快速与高灵敏特性的硅基-石墨烯异质集成光电探测器,并且具备光强、位置、轨迹等多参量探测功能。