从短波、中波到长波IR的多个红外(IR)区域的检测在从科学研究到广泛的技术应用(包括目标识别、成像、远程监控和气体传感)的各个领域都发挥着重要作用。目前，最先进的红外光电探测器主要由传统窄带隙半导体主导，包括In1-xGaxAs、InSb和Hg1-xCdxTe，在短波红外(SWIR、1-3µm)、中波红外(MWIR，3-6µm)和长波红外(LWIR，6-15µm)光谱带。

晶圆级二维MoTe2层可实现高灵敏度宽带集成红外探测器

值得注意的是，这些光电探测器不仅依赖于原材料的高温生长过程和复杂的加工工艺，而且还存在耗时耗电的低温冷却条件。此外，还存在一些技术挑战，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)兼容性差、模块体积大和效率低，严重制约了这些探测器的更广泛应用。

在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，郑州大学的吴迪教授和李新建教授、加州大学圣地亚哥分校的曾隆辉博士和苏州大学的杰建生教授展示了一种简便的热辅助碲化晶圆级相控2DMoTe2层的范德华(vdW)生长路线。II型Weyl半金属1T'-MoTe2层直接沉积在预图案化的Si衬底上以原位制造1T'-MoTe2/Si垂直肖特基结。高质量的肖特基结界面和石墨烯电极的垂直器件结构确保了高效的载流子传输并减少载流子复合，使探测器能够实现高达10.6μm的超宽带探测范围和超过108琼斯的室温比探测率。中红外区。晶圆级二维MoTe2层还使集成器件阵列能够成功实现高分辨率、非制冷、中红外成像。

在这项研究中，预沉积的Mo薄膜作为前驱体通过直接热辅助碲化工艺通过vdW生长机制转化为2DMoTe2层。事实上，MoTe2的相变高度依赖于生长时间。通过控制生长时间，分别获得了均匀性较好的2英寸2H和1T′-MoTe2层。凭借简便且可扩展的热辅助碲化策略，二维MoTe2层的厚度可以通过调整初始Mo膜厚度来精确调整。

大面积二维MoTe2层的vdW生长为高灵敏度光电器件的开发提供了更大的灵活性。鉴于此，通过在预先图案化的Si衬底上原位vdW生长1T'-MoTe2层，开发了1T'-MoTe2/Si垂直肖特基结器件。为了确保有效的载流子收集，选择单层石墨烯作为与1T'-MoTe2层的顶部透明接触。该光电探测器展示了高灵敏度的自供电超宽带探测性能，探测范围高达10.6µm，室温比探测率超过108琼斯在中红外(MIR)范围内。获得的室温比检测率优于大多数基于二维材料的红外检测器和一些商用检测器。

鉴于光电探测器卓越的红外探测能力，进一步探索了Gr/1T'-MoTe2/Si肖特基结器件的室温红外成像。具有超过10的大电流对比度和锐利边缘的“LWIR”图案的光电流映射图像是在室温下在10.6μm的红外照明下从单个探测器获得的。此外，大规模均匀的2DMoTe2层能够制造用于红外成像应用的8×81T'-MoTe2/Si肖特基结器件阵列。

在MIR激光照射下，曝光和未曝光像素电流之间的巨大差异导致高分辨率心形图像，在室内3.0、4.6和10.6μm激光照射下，电流比为100、68和51-温度，分别。这种出色的室温成像能力和良好的器件阵列均匀性为MIR成像应用提供了广阔的前景。与Si技术兼容的2DMoTe2层的晶圆级生长显示了具有低功耗和低成本生产的下一代片上SiCMOS系统的巨大潜力。