摘要锗（Ge）是半导体研发史上研究最早的材料之一，却因表面钝化困难与大直径晶圆生长受限，在CMOS商业化竞争中败于硅（Si）。然而，Ge-on-Si异质外延技术以迂回的方式延续了锗的光电价值：历经约十年用于高速光纤通信探测器，再经约十年拓展至光学传感与成像。本文梳理Ge-on-Si技术从材料制备到器件验证的关键进展，重点分析锗硅单光子雪崩二极管（GeSi SPAD）在短波红外单光子探测领域面临的暗电流挑战与突破路径，并介绍近期室温工作GeSi SPAD的研究进展及其在通信、传感、成像之外的潜在应用前景。关键词：锗硅；单光子雪崩二极管；短波红外；Ge-on-Si；室温工作1 引言在半导体材料的历史叙事中，锗占据着一个耐人寻味的位置。它是第一种被系统研究的半导体材料，早期的点接触晶体管和第一代晶体管的诞生都与锗密不可分。然而，商业逻辑最终选择了硅。锗表面自然氧化物的化学不稳定性使得钝化工艺难以控制，而大直径锗晶圆的机械强度与热稳定性也难以满足规模化制造的要求。硅凭借其优质的天然氧化层和成熟的晶圆工艺，在CMOS时代确立了不可动摇的主导地位。但锗并未退场。它以一种更精妙的方式回归：不再作为衬底，而是作为硅之上的功能层。这一策略的关键逻辑在于能带工程。锗的室温带隙约0.67 eV，远小于硅的1.12 eV，意味着其光吸收截止波长可延伸至约1600 nm，恰好覆盖光纤通信的两个重要窗口——1310 nm和1550 nm，以及日益重要的短波红外（SWIR）波段。通过在硅衬底上异质外延锗薄膜，可以在保留硅基CMOS工艺兼容性的同时，获得硅所不具备的红外响应能力。这一技术路径的产业化节奏颇具特征。从最初的材料探索到