山东大学联合电子科大研发高性能自供电短波红外探测器，依托垂直异质结实现零偏探测

山东大学和电子科技大学联合团队成功研制出一款基于半导体石墨烯纳米带 / 锗垂直异质结的高性能自供电短波红外探测器，器件不需要外接供电，依靠异质结自带的内建电场就可以完成短波红外信号采集，在 1550nm 通信波段可以稳定成像、感知信号，相比传统 InGaAs 探测器，它结构简单、功耗接近零，同时耐高温，能在较高温度环境下维持探测能力，解决了传统短波红外探测器供电复杂、成本高、高温下性能衰减明显的痛点。市面上常规短波红外探测器大多需要持续外加偏压供电，很多还依赖昂贵的外延材料，不利于小型化、低功耗设备落地；这个新器件利用锗负责吸收红外光、石墨烯纳米带负责传输载流子，搭配界面光门控增益效应，零偏状态下就能拿到不错的响应度，反偏条件下性能还可以进一步拉高，团队还完成了 25~90℃区间的自供电红外成像验证，证明它具备工业场景的落地潜力。下面整理器件核心参数、结构原理、制备测试流程、适用场景以及现存局限。

这款自供电短波红外探测器核心参数表

器件工作原理简单清单

1. 光入射：1550nm 短波红外光子照射到锗衬底，吸收光子产生光生电子 - 空穴对
2. 载流子分离：p 型石墨烯纳米带和 n 型锗形成的异质结自带内建电场，自动分开电子、空穴
3. 增益放大：界面光门控效应引入内部增益，放大光电流，提升灵敏度
4. 信号输出：不需要外接电源，直接输出光电流信号，实现自供电探测
5. 可选增强：接入反向偏压，进一步提升响应速度和响应度，但不再是零功耗模式

研发、测试验证步骤

1. 材料制备：制备半导体性石墨烯纳米带薄膜，在锗衬底上搭建垂直异质结结构
2. 器件微加工：完成电极制备、图形化，封装成独立探测单元
3. 常温光电性能标定：在 1550nm 光源下测试零偏、反偏的响应度、探测率、开关特性
4. 温度梯度测试：25℃到 90℃逐步升温，验证高温下成像稳定性
5. 极限高温测试：95℃条件下测试，确认器件还有可识别光响应
6. 成像演示：搭建成像系统，完成短波红外成像实验，验证实际感知能力
7. 论文发表：整理数据，对外公开器件方案与性能结果

适用场景与短板梳理

✅ 适合场景

• 光纤通信 1550nm 波段信号接收，低功耗光通信节点
• 工业高温监测、设备热成像、无损检测
• 物联网无线传感、野外安防红外探测，不方便布线供电的点位
• 小型机载、便携光谱感知设备
• 现阶段还处在实验室原型阶段，没有量产工艺
• 高温条件下响应度会明显下滑，超高温场景不适合
• 和成熟商用 InGaAs 探测器相比，大规模阵列成像稳定性还需要持续优化

❌ 当前短板

【常见问题】

问题 1：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，自供电是什么意思？

回答 1：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，自供电就是零偏压工作模式，不需要外接电源，依靠异质结内建电场，吸收红外光之后直接产生可读取的光电流信号。

问题 2：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，主要针对哪个波段？

回答 2：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，主要针对 1550nm 短波红外波段，这个也是光纤通信最常用的波段。

问题 3：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，高温环境能不能正常用？

回答 3：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，在 25~90℃区间可以完成自供电红外成像，95℃还有可分辨光响应，只是高温下响应度会降低，适合中高温工业监测场景。

问题 4：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器，现在可以直接商用采购吗？

回答 4：山东大学联合电子科大研制的高性能自供电短波红外探测器目前属于实验室原型器件，只完成了原理验证和成像演示，还没有进入量产阶段，暂时不能直接商用采购。

【参考资料】

[2026-11-15]（山东大学 / 电子科大研制高性能自供电短波红外探测器）麦姆斯咨询

[2026-11-15]（山东大学 / 电子科大研制高性能自供电短波红外探测器）搜狐科技

[2025-04-15]（李虎、宋爱民团队在高性能自驱动红外光电探测芯片研究中取得新进展）山东大学新闻网

[2026-09-22]（单片式 Te1−xSex/Si 光电二极管实现实时短波红外轨迹追踪）郑州大学官网

【免责声明】

本文山东大学、电子科大高性能自供电短波红外探测器相关数据来自实验室论文与行业媒体报道，该器件为实验室原型，性能、良率、长期稳定性还需要进一步验证；不代表已经具备工业化量产条件，不构成器件采购、项目选型的直接依据；相关技术指标、工艺方案以团队正式学术论文为准。