近日，课题组在基于异质结光电探测器的人体健康监测领域取得进展。相关成果以题为“Ultra-sensitive self-powered WSe₂/Si vdW photodiode enabling high-precision non-invasive pulse oximetry monitoring”的论文发表在物理类一区期刊《Nano Research》上。该论文第一作者为硕士研究生杨智超，通讯作者为吴翟教授和香港中文大学周志文研究员，郑州大学物理学院为第一单位。

脉搏和血氧饱和度是评估身体健康状况的关键指标。光电式脉搏血氧仪因其无创、连续监测的特点而备受青睐，但传统血氧仪面临着功耗大、稳定性差、精度低等挑战。最近，二维材料由于其独特的电学和光学性质，展示了作为脉搏血氧仪中光电器件组件的巨大潜力。通过构建范德华异质结，可协同提升光电转换效率与灵敏度，为开发低功耗、高精度的无创脉搏血氧仪提供新路径。

基于此，研究人员采用原位生长技术制备了WSe₂/Si异质结光电二极管。该器件在零偏压下实现了可见-近红外一区波段的高灵敏度自供能光电探测，光响应比超过10⁶，可检测低至25 nW/cm²的微弱光信号，响应时间快至7.8/7.1 μs。基于WSe₂/Si光电二极管优异的性能，通过无创检测脉搏及血氧的光电信号实现了人体健康指标的灵敏精准监测。与商用血氧仪相比，基于WSe₂/Si光电二极管的脉搏血氧传感器具有高测量精度，心率和血氧饱和度测量误差均小于1%。该研究为开发低功耗、高灵敏度的光电式脉搏血氧仪开辟了新途径。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907477