| 摘要 | 第5-8页 |
| Abstract | 第8-11页 |
| 第1章 绪论 | 第16-30页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第16-18页 |
| 1.2 飞秒激光制备黑硅材料及器件 | 第18-26页 |
| 1.3 其他硅基近红外光电材料的发展 | 第26-28页 |
| 1.3.1 Si与窄带半导体的集成 | 第26-27页 |
| 1.3.2 金属等离子激元中的光电效应 | 第27-28页 |
| 1.4 本文的主要工作和结构安排 | 第28-30页 |
| 第2章 基础理论 | 第30-52页 |
| 2.1 概述 | 第30页 |
| 2.2 激光与Si相互作用过程 | 第30-36页 |
| 2.2.1 激光与物质作用基础理论 | 第31-33页 |
| 2.2.2 飞秒激光与Si相互作用过程的描述 | 第33-36页 |
| 2.3 半导体的光吸收原理 | 第36-41页 |
| 2.3.1 固体对光的吸收过程 | 第36-38页 |
| 2.3.2 半导体材料的吸收机制 | 第38-39页 |
| 2.3.3 杂质吸收 | 第39-41页 |
| 2.4 硅基光电探测基本原理 | 第41-44页 |
| 2.4.1 光电探测基本原理 | 第41-42页 |
| 2.4.2 PN结 | 第42-43页 |
| 2.4.3 高低结 | 第43-44页 |
| 2.5 局域表面等离子激元 | 第44-50页 |
| 2.5.1 局域表面等离子激元基础 | 第45-48页 |
| 2.5.2 金属局域表面等离子激元的热电子提取机制 | 第48-50页 |
| 2.6 本章小结 | 第50-52页 |
| 第3章 黑硅的光学特性研究 | 第52-76页 |
| 3.1 章节简述 | 第52-53页 |
| 3.2 黑硅样品的制备 | 第53-57页 |
| 3.2.1 飞秒激光加工平台 | 第53-56页 |
| 3.2.2 飞秒激光辐照Si制备黑硅 | 第56-57页 |
| 3.3 飞秒激光加工过程与黑硅微结构形貌 | 第57-61页 |
| 3.3.1 飞秒激光通量对于黑硅微结构形貌的影响 | 第57-59页 |
| 3.3.2 加工辅助气体对于黑硅微结构形貌的影响 | 第59-61页 |
| 3.3.3 SF_6气氛中制备黑硅微结构特性形成机理分析 | 第61页 |
| 3.4 黑硅微结构形貌特征对于黑硅材料光谱吸收特性的影响 | 第61-68页 |
| 3.4.1 不同伟微结构形貌黑硅的光学特性 | 第62-64页 |
| 3.4.2 反应离子体刻蚀（RIE）后表面形貌随刻蚀时间的变化 | 第64-66页 |
| 3.4.3 RIE刻蚀后黑硅样品的光学性质 | 第66-68页 |
| 3.5 微结构减反射 | 第68-69页 |
| 3.6 微结构黑硅中掺杂S元素对于黑硅材料光吸收特性的影响 | 第69-73页 |
| 3.6.1 SF_6辅助气氛环境对黑硅样品的光学特性的影响 | 第69-71页 |
| 3.6.2 高温热退火处理后黑硅样品的光学特性变化 | 第71-73页 |
| 3.6.3 黑硅红外吸收分析 | 第73页 |
| 3.7 红外吸收热稳定性的黑硅 | 第73-75页 |
| 3.8 本章小结 | 第75-76页 |
| 第4章 等离子激元增强光学性质 | 第76-92页 |
| 4.1 章节简述 | 第76页 |
| 4.2 局域表面等离子激元在黑硅材料表面的形成 | 第76-79页 |
| 4.2.1 蒸发薄膜生长成过程 | 第76-77页 |
| 4.2.2 阴影遮蔽效应和斜入式沉积 | 第77-79页 |
| 4.3 局域表面等离子激元（LSPR）对于黑硅宽光谱吸收特性的影响 | 第79-85页 |
| 4.3.1 高温热处理后红外吸收的补偿 | 第79-84页 |
| 4.3.2 小尺寸黑硅在近红外波段的吸收增强 | 第84-85页 |
| 4.4 黑硅表面等离子激元场强仿真分析 | 第85-90页 |
| 4.4.1 规则尺寸随机分布的局域表面等离子激元 | 第86-88页 |
| 4.4.2 大小尺寸随机无规则分布的局域表面等离子激元 | 第88-90页 |
| 4.5 黑硅表面等离子激元红外吸收增强作用 | 第90-91页 |
| 4.6 本章小结 | 第91-92页 |
| 第5章 黑硅的光电特性 | 第92-108页 |
| 5.1 章节简述 | 第92页 |
| 5.2 黑硅单管探测器的制备 | 第92-96页 |
| 5.2.1 制备实验过程 | 第92-94页 |
| 5.2.2 高温热处理 | 第94-95页 |
| 5.2.3 光响应度测试 | 第95-96页 |
| 5.3 Si基底与黑硅的光电特性 | 第96-100页 |
| 5.3.1 N型基底黑硅样品的I-V特性 | 第97-98页 |
| 5.3.2 P型基底黑硅样品I-V特性 | 第98-99页 |
| 5.3.3 不同基底黑硅样品光电响应特性 | 第99-100页 |
| 5.4 黑硅光电材料对于红外波段的拓展光电响应 | 第100-105页 |
| 5.4.1 黑硅材料的红外波段拓展 | 第100-102页 |
| 5.4.2 黑硅样品在 1064nm波段的光响应特性 | 第102-103页 |
| 5.4.3 黑硅样品在 1310nm波长的光响应特性 | 第103-105页 |
| 5.5 黑硅光电探测器的光电特性分析 | 第105-106页 |
| 5.5.1 黑硅探测器的增益机制分析 | 第105页 |
| 5.5.2 黑硅探测器的红外波长拓展机制分析 | 第105-106页 |
| 5.6 本章小结 | 第106-108页 |
| 第6章 全文总结和未来展望 | 第108-110页 |
| 6.1 全文总结 | 第108-109页 |
| 6.1.1 论文完成的主要研究工作 | 第108-109页 |
| 6.1.2 论文创新点 | 第109页 |
| 6.2 未来研究方向及展望 | 第109-110页 |
| 参考文献 | 第110-121页 |
| 在学期间学术成果情况 | 第121-123页 |
| 指导教师及作者简介 | 第123-125页 |
| 致谢 | 第125-126页 |
