本发明公开了一种基于二维半导体的光电探测器及其制备方法，至少包括衬底层、设置在该衬底层上的绝缘层、在该绝缘层上形成的异质结构以及分别与该异质结构源极和漏极相连接的电极，其中，所述异质结构至少包括二硒化钨层、石墨烯层和二硫化铼层，所述二硒化钨层、石墨烯层和二硫化铼层形成的接触均为范德瓦尔斯接触，三者的堆叠构成异质结；所述二硒化钨层位于底层，完全与绝缘层接触；所述石墨烯层置于中间层，所述二硫化铼层置于顶层，所述二硒化钨层和二硫化铼层经石墨烯层隔离而相互不接触。采用本发明的技术方案，能够实现高灵敏、宽波段和极化敏感的光波探测。