CN115863458A - 一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器及其制备方法，本发明涉及光电探测器制备技术领域。该方法包括以下步骤：将3d磁性过渡金属粉、Ta粉和Te粉混合，研磨，制得混合原料；投入石英管中，加入碘，抽真空密封，加热，同时建立的温差，保持一周，冷却至室温，然后在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；采用机械剥离法解离到薄层，并转移到基底上，然后与刻有电极图案的掩模版进行贴合与固定，然后蒸镀Cr/Au电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。其光电探测的范围有望拓展到远红外光区甚至是太赫兹波段。

Description

一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器及其制备 方法

技术领域

本发明涉及光电探测器制备技术领域，具体涉及一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器作为一种重要的光信息感知器件，能够实现将光信号到电信号的转变，是光电系统的重要组成部分，在现代军用和民用的各领域具有广泛的应用价值。但是受到材料的带隙限制，基于传统半导体材料的光电探测器，往往只能覆盖一定的波长区域，在一些特殊波段，尤其是中红外波段，一直存在着很多技术壁垒。随着光电探测器应用的逐步扩展，对高性能光电探测器(尤其是能够覆盖多波段响应的超宽波段光电探测器)的需求越来越大。

近年来，人们尝试利用半金属材料替代窄带隙半导体材料，用于中长波的光电探测，在低能耗、宽谱和高速响应等诸多方面，展示了半导体材料无可比拟的优势，受到了国内外研究工作者们的广泛青睐。二维材料具有良好的柔韧性、原子级厚度和自然钝化的表面(能够达到原子级别的平整度，这使其很容易实现多功能集成)等特点，有望带动新一代高密度低功耗存储、高效光伏、超短沟道器件及自旋电子学器件等领域的发展。此外，二维材料与光相互作用的过程中，表现出了许多迷人的特性，被广泛应用于光探测器、偏振响应探测器和神经网络图像传感器等领域。因此，制备具有新颖电子结构的新型二维半金属材料，开发宽波段光电探测器具有非常重要的现实意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器及其制备方法，以解决现有光电探测器性能较低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

(1)将3d磁性过渡金属粉、Ta粉和Te粉混合，研磨，制得混合原料；

(2)将步骤(1)制得的混合原料投入石英管中，加入碘，抽真空密封，于8-12h内加热至700-800/600-700℃，同时建立90-110℃的温差，保持一周，冷却至室温，然后在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；

(3)将步骤(2)制得的目标单晶样品采用机械剥离法解离到薄层，并转移到基底上，然后将刻有电极图案的掩模版和目标单晶样品进行贴合与固定，再在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤(1)中，3d磁性过渡金属为Ni或Co。

进一步，步骤(1)中，3d磁性过渡金属、Ta和Te的摩尔比为1.5-2.5：1：1.5-2.5。

进一步，步骤(1)中，3d磁性过渡金属、Ta和Te的摩尔比为2：1：2。

进一步，步骤(2)中，混合原料和碘的质量比为400-600：40-60。

进一步，步骤(2)中，混合原料和碘的质量比为500：50。

进一步，步骤(2)中，采用XRD在低温区获取的晶体材料中挑选纯相的目标单晶样品。

进一步，步骤(2)中，石英管的直径为1-1.5cm，长25-30cm。

进一步，步骤(2)中，石英管的直径为1.3cm，长27cm。

进一步，步骤(2)中，抽真空密封后，于双温区管式炉中加热并建立温差。

进一步，步骤(2)中，得到纯相的目标单晶样品进行物理性能测试后，再进行步骤(3)。

进一步，步骤(2)中，目标单晶样品为TaM′₂Te₂，其中，M′＝Co或Ni。

进一步，步骤(2)中，加热至750/650℃，同时建立100℃的温差。

进一步，步骤(3)中，基底为SiO₂/Si基底。

进一步，步骤(3)中，通过三维位移台将刻有电极图案的掩模版固定在三维位移台上，完成贴合与固定过程。

进一步，步骤(3)中，将含有目标单晶样品的基底放置在样品台上，并在光学显微镜下寻找到需要转移的样品，然后将刻有电极图案的掩模版通过真空技术固定在精准的三维位移台上，通过操控三维位移台的X轴和Y轴，使电极图案与目标单晶样品对齐，操控三维位移台的Z轴，使得刻有电极图案的掩模版与目标单晶样品贴合与固定。

进一步，步骤(3)中，采用电子束蒸镀在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au电极。

进一步，步骤(3)中，Cr/Au电极中Cr的厚度为5-10nm，Au的厚度为35-45nm。

进一步，步骤(3)中，Cr/Au电极中Cr的厚度为8nm，Au的厚度为40nm。

进一步，步骤(3)中，贴合与固定后，在真空腔内蒸镀Cr/Au电极。

本发明还提供上述方法制得的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

本发明具有以下有益效果：

1、凝聚态物理和光电子学领域正在投入大量的精力来寻找能够实现更好性能并规避技术瓶颈的材料平台。二维半金属材料在凝聚态物理和光电探测领域的机遇，使其有望呈现有趣的物理现象并且在宽波段光电探测领域具有潜在的应用价值。

2、本发明利用3d磁性过渡金属(M′＝Co，Ni)原子还原金属性过渡金属碲化合物(TaTe₂)制备的TaM′₂Te₂，呈现出典型的半金属特性。其晶体结构中含有Te方网，容易产生Peierls畸变并表现出不寻常的物理现象，有望推动凝聚态物理的发展。高质量TaCo₂Te₂单晶样品在低温下(2.5K)呈现出大的、不饱和的、各向异性的正磁阻(2682％，磁场为9T)和高载流子迁移率(1.309×10⁴cm² V^-1s^-1)。因为未完全补偿的空穴和电子浓度以及多重散射机制，TaCo₂Te₂磁阻的场依赖性曲线明显偏离了H²的场依赖性；

3、在自供电模式下，TaCo₂Te₂光电探测器呈现出快速的响应时间(18.99μs)和宽波段响应特征；在激光光束远离金属电极-TaCo₂Te₂接触区域的时候，产生了稳健的边缘光电流响应，这是因为低对称性边界的晶体场提供了稳健的电荷分离机制，促进了光生电子-空穴对的有效分离；

4、在传统模式下，TaCo₂Te₂光电探测器呈现出快速的响应时间(753μs)、高的响应度(3.13AW^-1)和高达10.6μm的宽波段光电响应。因为TaCo(Ni)₂Te₂的无带隙电子结构，其光电探测的范围有望拓展到远红外光区甚至是太赫兹波段。

附图说明

图1为实施例1制得的TaCo₂Te₂的晶体结构图；

图2为实施例2制得的TaNi₂Te₂的晶体结构图；

图3为实施例1制得的TaCo₂Te₂的XRD图谱；

图4为实施例2制得的TaNi₂Te₂的XRD图谱；

图5为实施例1制得的TaCo₂Te₂和实施例2制得的TaNi₂Te₂的归一化电阻的温度依赖性曲线；

图6为实施例1制得的TaCo₂Te₂的电阻率的温度依赖性曲线；

图7为实施例1制得的TaCo₂Te₂磁阻的场依赖性曲线；

图8为实施例1制得的TaCo₂Te₂磁阻的科勒图分析；

图9为实施例2制得的TaNi₂Te₂磁阻和霍尔电阻的场依赖性曲线；

图10为实施例2制得的TaNi₂Te₂磁阻的科勒图分析；

图11为实施例1制得的光电探测器的光电流时间分辨曲线；

图12为实施例1制得的光电探测器的扫描光电流；

图13为实施例1制得的光电探测器光电流的光功率依赖性曲线；

图14为实施例1制得的光电探测器与斩波频率相关的光电流响应；

图15为实施例1制得的光电探测器的I_ph-V_ds曲线；

图16为实施例1制得的光电探测器一个循环内放大的光电流时间分辨曲线；

图17为实施例1制得的光电探测器整个沟道位置相关的光电流分布；

图18为实施例1制得的光电探测器响应度和探测率的光功率密度依赖性曲线；

图19实施例1制得的光电探测器在532nm光电流的时间分辨曲线；

图20实施例1制得的光电探测器在980nm光电流的时间分辨曲线；

图21实施例1制得的光电探测器在10.6μm光电流的时间分辨曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器，其制备方法包括以下步骤：

(1)在手套箱内，按照摩尔比为2：1：2，将3d磁性过渡金属Co粉、Ta粉和Te粉混合，在玛瑙研钵内研磨，制得500mg混合原料；

(2)将步骤(1)制得的混合原料投入石英管(直径1.3cm，长27cm)中，加入50mg的碘单质作为传输剂，将石英管抽真空密封，置于双温区管式炉中，于10h内加热至750/650℃，同时建立100℃的温差，保持一周，反应完成后，将石英管从管式炉中取出并迅速冷却至室温，将石英管转移到通风橱中，并利用破管工具打开石英管，然后采用XRD在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；

(3)将步骤(2)制得的目标单晶样品(TaCo₂Te₂)采用机械剥离法解离到薄层，并转移到SiO₂/Si基底上，将含有目标单晶样品的基底放置在样品台上，并在光学显微镜下寻找到需要转移的样品，然后将刻有电极图案的掩模版通过真空技术固定在精准的三维位移台上，通过操控三维位移台的X轴和Y轴，使电极图案与目标单晶样品对齐，操控三维位移台的Z轴，使得刻有电极图案的掩模版与目标单晶样品贴合与固定，转移至真空腔内，采用电子束蒸镀，再在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au(8/40nm)电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

实施例2：

一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器，其制备方法包括以下步骤：

(1)在手套箱内，按照摩尔比为1.5：1：1.5，将3d磁性过渡金属Ni粉、Ta粉和Te粉混合，在玛瑙研钵内研磨，制得400mg混合原料；

(2)将步骤(1)制得的混合原料投入石英管(直径1.3cm，长27cm)中，加入40mg的碘单质作为传输剂，将石英管抽真空密封，置于双温区管式炉中，于10h内加热至700/610℃，同时建立90℃的温差，保持一周，反应完成后，将石英管从管式炉中取出并迅速冷却至室温，将石英管转移到通风橱中，并利用破管工具打开石英管，然后采用XRD在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；

(3)将步骤(2)制得的目标单晶样品(TaNi₂Te₂)采用机械剥离法解离到薄层，并转移到SiO₂/Si基底上，将含有目标单晶样品的基底放置在样品台上，并在光学显微镜下寻找到需要转移的样品，然后将刻有电极图案的掩模版通过真空技术固定在精准的三维位移台上，通过操控三维位移台的X轴和Y轴，使电极图案与目标单晶样品对齐，操控三维位移台的Z轴，使得刻有电极图案的掩模版与目标单晶样品贴合与固定，转移至真空腔内，采用电子束蒸镀，再在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au(5/35nm)电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

实施例3：

一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器，其制备方法包括以下步骤：

(1)在手套箱内，按照摩尔比为2.5：1：2.5，将3d磁性过渡金属Co粉、Ta粉和Te粉混合，在玛瑙研钵内研磨，制得600mg混合原料；

(2)将步骤(1)制得的混合原料投入石英管(直径1.3cm，长27cm)中，加入60mg的碘单质作为传输剂，将石英管抽真空密封，置于双温区管式炉中，于8h内加热至800/690℃，同时建立110℃的温差，保持一周，反应完成后，将石英管从管式炉中取出并迅速冷却至室温，将石英管转移到通风橱中，并利用破管工具打开石英管，然后采用XRD在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；

(3)将步骤(2)制得的目标单晶样品(TaCo₂Te₂)采用机械剥离法解离到薄层，并转移到SiO₂/Si基底上，将含有目标单晶样品的基底放置在样品台上，并在光学显微镜下寻找到需要转移的样品，然后将刻有电极图案的掩模版通过真空技术固定在精准的三维位移台上，通过操控三维位移台的X轴和Y轴，使电极图案与目标单晶样品对齐，操控三维位移台的Z轴，使得刻有电极图案的掩模版与目标单晶样品贴合与固定，转移至真空腔内，采用电子束蒸镀，再在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au(10/45nm)电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

实施例4：

一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器，其制备方法包括以下步骤：

步骤(2)中，于12h内加热至800/700℃，其余同实施例1。

试验例

一、分别将实施例1-2制得的新型二维晶体材料TaM′₂Te₂(M′＝Co或Ni)进行晶体结构和XRD检测，XRD的测试是在制备的单晶样品上进行的，只有a-b晶面暴露在X射线下，结果见图1-4。(图3-4中插图为制备的单晶样品照片)

由图1-2可知，本发明制备的TaCo₂Te₂和TaNi₂Te₂晶体是典型的层状材料，属于正交结构的Pmcn(No.62)空间群。TaM′₂Te₂(M′＝Co或Ni)是由Te-M′-Ta-M′-Te五层结构以弱的范德华相互作用力沿c轴堆叠而成，中心层的Ta原子呈现出褶皱的方形网状结构。交替出现的M′-M′二聚体加持在Ta原子方网的两侧，形成一条锯齿状长链。Te原子层在最外侧将上述的结构夹在中间，占据M′和Ta原子之间的空间。TaNi₂Te₂的晶体结构在(001)面的投影中，Ni-Ni二聚体形成的锯齿状链与中间的Ta方网层是相互垂直。而在TaCo₂Te₂晶体结构中Co-Co二聚体形成的锯齿状长链与Ta方网层是交替倾斜的。因此，TaCo₂Te₂的晶体结构可以被认为TaNi₂Te₂晶体结构受到电子驱动而发生佩尔斯畸变形成的结构。

由图3-4可知，所有的衍射峰都属于a-b晶面的信息，可以标记为(00l)，与ICSD数据库中晶体结构计算的标准衍射峰一致。XRD谱图显示出了尖锐的衍射峰，并没有观察到任杂质衍射峰，表明制备的晶体具有高的纯度和结晶度。为了进一步确认制备材料的成分组成，分别通过EDS和EPMA对晶体的成分进行了详细的分析。Ta：Co(Ni)：Te的原子比例几乎接近1：2：2，不确定度小于2％，与晶体结构和XRD分析的结果是一致的。

二、将实施例1制得的TaCo₂Te₂和实施例2制得的TaNi₂Te₂单晶样品导电性的温度依赖性曲线进行检测，结果见图5-6。(图5中归一化电阻为R_T/R_T0，R_T0为300K时的电阻)

由图5可知，本发明制备的TaCo₂Te₂和TaNi₂Te₂晶体材料的室温电阻率分别为137mΩcm和210mΩcm。随着温度的降低它们的电阻率均呈现出明显降低的趋势，展现出典型的金属行为。TaCo₂Te₂和TaNi₂Te₂晶体的剩余电阻率(Residual resistivity ratio，RRR，定义为_xx(300K)/_xx(2.5K))分别为62和82，显示出较高的晶体质量。归一化电阻率的温度依赖性曲线显示出明显的差异，这可能归因于TaCo₂Te₂晶体的Peierls畸变(尽管没有迹象表明电荷密度波的形成)，并且意味着会产生不同的电子传输特性。

由图6可知，当施加一个足够大的磁场时，TaCo₂Te₂的电阻率随着温度降低呈现出先下降后上升的趋势。电阻率最低的温度点被称作开启温度(T*)，开启温度随着磁场的增加呈现出向高温度移动的趋势(如图6的插图所示)，这种现象意味着复杂的散射机制。

三、为了进一步描述材料的电输运特性，测试了不同温度下横向电阻率和霍尔电阻率随磁场的变化情况，结果见图7-10。

由图7可知，TaCo₂Te₂(RRR值为62)的磁阻在测试的整个磁场范围内似乎显示了H²的场依赖性，对应了载流子补偿的半金属材料(空穴和电子的浓度相同，即n_e＝n_h)的预期结果。对于双载流子模型来说，材料的磁阻可以通过以下等式描述：

/>

式中n_h和μ_h分别为空穴的浓度和迁移率，n_e和μ_e分别为电子的浓度和迁移率，ρ_xx(H)为样品在外加磁场强度H下的横向电阻率，ρ_xx(0)为样品在无外加磁场强度下的横向电阻率。

通过分析磁阻的方程发现：对于完全补偿的半金属材料来说，在测试的整个磁场范围内分母中的H²相可以被忽略。因为

所以材料的磁阻可以近似的写成：

MR＝μ_eμ_hH²

这一假设也与霍尔电阻率的反常行为一致：低磁场下由H主导，在高场下由H³主导。H和H³的贡献系数和符号都敏感的依赖于n_h、n_e、μe和μh，并且这些物理量的微小变化都会导致霍尔电阻率场依赖性的巨大变化。

由图8可知，TaCo₂Te₂的磁阻明显偏离了H²场依赖性(在横坐标为10¹⁸时，图中直线从下往上依次为H^1.5和H²)，且低温下的场依赖性随着磁场的增加呈现出从H^1.6场依赖性到H^1.5场依赖性的变化，这主要归因于以下几个原因：

(1)载流子没有得到完全补偿(也就是空穴的浓度和电子的浓度偏差较大)，分母中H²的贡献不能忽略，磁阻随着磁场的增加呈现出非线性增强(科勒图)，这与拟合得到的载流子浓度信息一致。

(2)多重散射机制。例如，狄拉克半金属中的时间反演对称性可以阻止载流子的反向散射，从而延长传输寿命。这些散射机制目前还不明确，需要进一步研究。

由图9-10可知，尽管制备的TaNi₂Te₂单晶样品(RRR值为82)也展现出和TaCo₂Te₂相似的H^1.55场关联性(图10中在横坐标为10¹⁸时，图中直线从下往上依次为H^1.55和H²)，但是因为载流子迁移率较低，没有展现出预想的磁阻效应，并且也没有观察到任何双载流子传输的证据。

四、制备的TaCo₂Te₂材料呈现出上述优异的电子传输特性(高载流子迁移率)和典型的半金属特性，在宽波长光电探测方面具有潜在的研究价值。结合实施例1制备了TaCo₂Te₂两电极光电探测器，并利用锁相放大器和斩波器测试了光电探测器在自供电模式下的输出性能，斩波频率为232Hz，结果见图11-14。

由图11可知，由于TaCo₂Te₂无带隙的能带结构和大大降低的光激发载流子瞬态寿命，光电探测器在0.12到2.33eV的不同激发光子能量下显示出明显的短路光电流响应。

由图12可知，在TaCo₂Te₂薄片和金属电极的接触区域观察到了明显的极值光电流，这归因于内置电场和光热电效应相互作用在界面处引起有效的电荷分离。激光照射在器件表面时会诱导的晶格温差，因为光热电效应会产生一个热电驱动力，使载流子从高温区向低温区移动，从而产生定向光电流。当激光光束远离TaCo₂Te₂薄片和金属电极的接触区域时，由于主要电荷分离机制(例如：内置电场、光-Dember效应)的缺失，产生的光电流变的非常微弱甚至可以忽略不计。在远离TaCo₂Te₂薄片和金属电极接触区域的沟道材料内部的边缘位置观察到了稳健的光电流响应，这是完全出乎意料的。因为材料剥离过程中受到应力作用晶格沿低对称边界破裂，低对称性边界的晶体场提供了稳健的电荷分离机制，促进了光生电子-空穴对的有效分离，产生了明显的边缘光电流响应。

由图13可知，TaCo₂Te₂光电探测器在自供电模式下光电流的光功率依赖性曲线显示出良好的线性相关性，其响应度约为35μA W^-1。

由图14可知，TaCo₂Te₂探测器在532nm激光下呈现出较快的与斩波频率相关的光电响应时间(18.99μs)。

本发明制备的TaCo₂Te₂光电探测器在自供电模式下呈现出快速的响应时间(18.99μs)和宽波段响应特征。在激光光束远离金属电极-TaCo₂Te₂接触区域的时候产生了稳健的边缘光电流响应，这是因为低对称性边界的晶体场提供了稳健的电荷分离机制，促进了光生电子-空穴对的有效分离。这种边缘电流响应为宽波长范围内的光电响应和能量收集提供了稳健电荷分离机制。

五、利用半导体分析仪将实施例1制备的TaCo₂Te₂两电极光电探测器在传统模式下的光电性能进行检测，结果见图15-18。

由图15可知，TaCo₂Te₂光电探测器在整个电压测试范围内显示出明显的负光电流响应，而且光电流随着外置偏压呈现出良好的线性相关性。随着激光强度的逐渐增加，产生的负光电流呈现出明显增大的趋势。

由图16可知，TaCo₂Te₂光电探测器的负光电流来源光电探测器的整个沟道，这是光辐照热效应或者空气吸附作用引起的负光电导现象。考虑到以下事实，基本排除了空气吸附的作用。1)制备的TaCo₂Te₂材料为典型的半金属材料，吸光系数比较小；2)TaCo₂Te₂光电探测器在高真空下以及中红外光区(10.6μm，如图21所示)依然显示了较大的负光电流响应。结合前面的分析，TaCo₂Te₂光电探测器的负光电流响应归因于光辐射热效应。即光照射在光电探测器表面的时候，由于光热效应使探测器的温度升高，探测器的导电性能变差，从而在施加外置电压的时候其电流降低表现为负的光电流响应。

由图17可知，TaCo₂Te₂光电探测器表现出超快的响应速度(定义为最大光电流的10％至90％之间变化所经历的时间)：下降时间为852μs，上升时间为753μs。

由图18可知，在外置偏压为2.0V的情况下，TaCo₂Te₂光电探测器在室温环境下的响应度达到最大为3.03A W^-1，不弱于基于窄带隙半导体的探测器的输出性能。

六、将实施例1制备的TaCo₂Te₂两电极光电探测器在不同激光波长下光电流的时间分辨曲线进行检测，结果见图19-21。(图19为532nm@0.14W cm^-2；图20为980nm@0.39W cm^-2；图21为10.6μm@0.23W cm^-2)

由图19-21可知，由于TaCo₂Te₂晶体的零带隙电子结构和光热效应主导的负光电响应，TaCo₂Te₂光电探测器在红外甚至远红外光区也表现出优异的性能。当光子能量低至0.12eV时，TaCo₂Te₂光电探测器依然展现出很好的光电响应。由于红外波段的光-热效应以及大光斑(3mm)的影响，导致光电探测器在10.6μm的光电流变化比较缓慢。在2.5min持续照射下产生的光电流的光响应度可以达到6.34A W^-1，在低光子能量探测领域展现出巨大的潜能。考虑到TaCo₂Te₂无带隙能带结构的优势，其光电探测的范围有望扩展到远红外甚至太赫兹波段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将3d磁性过渡金属粉、Ta粉和Te粉混合，研磨，制得混合原料；

(2)将步骤(1)制得的混合原料投入石英管中，加入碘，抽真空密封，于8-12h内加热至700-800/600-700℃，同时建立90-110℃的温差，保持一周，冷却至室温，然后在低温区获取的晶体材料中挑选，得到纯相的目标单晶样品；

(3)将步骤(2)制得的目标单晶样品采用机械剥离法解离到薄层，并转移到基底上，然后将刻有电极图案的掩模版和目标单晶样品进行贴合与固定，再在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au电极，制得基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

2.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，3d磁性过渡金属为Ni或Co。

3.根据权利要求1或2所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，3d磁性过渡金属、Ta和Te的摩尔比为1.5-2.5：1：1.5-2.5。

4.根据权利要求1或2所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，3d磁性过渡金属、Ta和Te的摩尔比为2：1：2。

5.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合原料和碘的质量比为400-600：40-60。

6.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用XRD在低温区获取的晶体材料中挑选纯相的目标单晶样品。

7.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，基底为SiO₂/Si基底。

8.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，通过三维位移台将刻有电极图案的掩模版固定在三维位移台上，完成贴合与固定过程。

9.根据权利要求1所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用电子束蒸镀在目标单晶样品表面蒸镀Cr/Au电极。

10.权利要求1-9任一项所述的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器的制备方法制得的基于新型二维半金属材料的宽波段光电探测器。

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