1、重摻雜微納結構硅又稱黑硅材料，是一種基于晶體硅進行表面處理的新型硅材料。黑硅的出現(xiàn)主要是為了解決晶體硅在可見-近紅外光波段吸收率低的問題，以期實現(xiàn)基于硅襯底的光電探測器可以對可見-近紅外光波段進行探測。
　　本文采用飛秒激光輻照法制備黑硅材料，其優(yōu)點是操作簡便，器件集成度高，可復制性強；缺點是材料形貌對器件工藝要求很高，制備速度較慢。高能飛秒激光在背景氣氛下輻照晶體硅表面，可在短時的熔融過程中實現(xiàn)雜質原子的重摻雜，并在硅表面形成尖

2、錐狀陷光結構。我們的實驗設立了六組混合摻雜對照組，分別在不同濃度的SF6和N2氣氛下對硅襯底進行飛秒激光輻照刻蝕。通過對結構的SEM表征，得出尖錐的形貌特征與激光能量大小以及摻雜劑中S、F、N三種原子的比例有關。激光能量越高，N原子含量越高，則尖錐越鈍，體積越大。通過對SF6和N2混合摻雜的黑硅材料吸收特性的分析，退火前后S、N混合摻雜的黑硅材料在近紅外波段（1100-2000nm）吸收有較大變化，結合實驗結果證明了S原子在硅襯底中熱擴

3、散作用很強，N原子在硅襯底中熱穩(wěn)定性很強。
　　第一性原理仿真對黑硅材料的能帶結構及態(tài)密度進行了分析。實驗研究了S、N、F三種元素原子對超晶胞Si結構替位式摻雜的影響，仿真結果表明，S重摻雜后形成的非本征半導體材料由原先的間接帶隙半導體轉變?yōu)橹苯訋栋雽w。每種摻雜情況下材料的帶隙間都形成了雜質能級，帶隙寬度發(fā)生變化，摻雜過程也導致能帶發(fā)生了偏移。從態(tài)密度結構圖中可以看出，摻雜元素的電子結構對硅襯底的電子結構有一定的影響，對比重摻

4、雜前后的費米能級，可以得出S、N原子重摻雜的結構相對具有一定的金屬特性。
　　我們的器件采用PIN型結構，重摻雜硅層作為光敏層用以提升襯底對可見-近紅外光的吸收。通過傅里葉紅外光譜儀和1064nm激光光源，測得了S重摻雜PIN型器件的近紅外光響應度和光暗電流數(shù)據(jù)，結果證明了相較普通的硅PIN器件，S重摻雜PIN器件在近紅外光波段有著明顯的高光響應度，且在3V和5V的反向偏壓工作狀態(tài)下光電流比暗電流高出兩到三個數(shù)量級。Silvaco