本发明公开了一种碳纳米管/石墨烯范德华异质结光电器件、其构筑方法和应用，属于半导体光电器件技术领域。包括：绝缘性基底，设置在绝缘性基底上表面两侧的电极对，位于电极对之间的图形化石墨烯，位于图形化的石墨烯间定向排布且密度可控的半导体性碳纳米管。与现有技术相比，本发明采用图形化石墨烯与定向排布的半导体性碳纳米管形成范德华异质结构，可以充分利用石墨烯与半导体性碳纳米管超高的载流子迁移率和半导体性碳纳米管的吸光能力。更重要的是，可以通过调节半导体性碳纳米管排布密度、图形化石墨烯尺寸等方式实现增大器件光电响应率的同时大幅度降低器件暗电流，进而提高器件的比探测率。