近日，永利集团于永强课题组针对PPG脉搏检测中环境光干扰的问题，设计并制备了硅肖特基型自滤光近红外探测器用于PPG脉搏检测，实现了有环境光干扰下的稳定心率检测。相关研究成果以“Self-filtered NIR photodetectors based on silicon micro-holes array for stable heart rate monitoring” 为题发表在微电子器件权威期刊IEEE Electron Device Letters (https://ieeexplore.ieee.org/document/9928282)。研究生张浩为论文第一作者，于永强副教授和中国科学技术大学附属第一医院杨清艳为通讯作者。
图(a) SiMHs/Gr SBD 自滤光响应机制示意图； 图(b)PPG检测图；有无环境光干扰下的PPG波形；
图(c)SiMHs/Gr SBD； 图(d)商用器件。
近年来，可穿戴医疗电子设备在个人健康监测，尤其是心血管疾病这一方面引起广泛关注。在各种医疗监测系统中，具有低成本、轻体积、无创的光电容积描记技术 （PPG）是未来连续性健康监测的最佳选择。但是，如何在环境光的干扰下获得高质量的PPG脉搏波成为急需解决的问题。光电探测器是PPG技术的核心传感器，硅基肖特基结二极管（Si-SBD）光电探测器因其结构简单、制备工艺成熟以及与CMOS工艺具有较好的兼容性得到了广泛研究。由于自驱动Si-SBD具备低功耗等特性，在基于PPG技术的可穿戴设备中具有重要应用前景。为消除环境光的影响和提升PPG信号采集，近红外光通常选用于检测波段，然而常用的硅探测器具有宽光谱响应，因此开发一种基于硅基的自滤光近红外光电探测器具有研究价值。
研究者利用硅对不同波长的吸收特性, 采用硅微孔阵列结构增强器件对光的吸收，设计并制备了背照式硅微孔阵列/石墨烯肖特基二极管（SiMHs/Gr SBD)自滤光近红外探测器。器件在900—1160 nm具有优异的近红外响应，响应度为122 mA/W，可见光和近红外之间的信噪比（SNR）大于105。利用该器件搭建的PPG检测系统，实现了有无环境光干扰下的稳定心率检测，结果优于宽光谱响应的商用器件。
于永强 文图 赵金华 审核
