本发明公开了热载流子注入型单像素光电探测器件、制备方法及系统。所述方法包括：在衬底表面沉积金属，并退火形成金属纳米颗粒；采用化学气相沉积法在金属纳米颗粒表面形成二维半导体层，形成陡峭且具有清洁界面的金属‑半导体肖特基异质结；在所述半导体层上制备栅极、栅介质层、源级和漏极，得到所述热载流子注入型单像素光电探测器件。本发明中形成了具有清洁界面的金属‑半导体肖特基异质结，在光照下，金属纳米颗粒的局域表面等离激元发生非辐射衰减产生热载流子，越过金属‑半导体之间的肖特基势垒注入半导体，实现热载流子皮秒级别的超快传输和对入射光的超快响应；可实现超快响应速度、宽光谱、低成本的单像素光电成像。