硅材料由于具有低成本,易于集成,工艺成熟等特点,一直以来都是红外探测器材料的理想材料。硅基近红外光电探测器在军事和医疗领域有着越来越重要的作用,高响应度、低暗电流、快速响应、低串扰的高性能硅基近红外光电探测器是近红外探测技术发展的大势所趋。由于单晶硅材料受到禁带宽度和反射率等因素的限制,研制基于硅材料的高性能近红外增强型光电探测器时,常用的方法是对硅材料进行黑硅化处理。目前,利用飞秒激光刻蚀制备黑硅的工艺存在不足,且国内外尚未有基于黑硅材料的近红外增强型硅双四象限探测器的报道,因此,本文对其器件结构设计、制备工艺改进、探测器制备和测试等方面进行了研究。主要内容及取得的主要结果如下:(1)在对近红外增强型硅双四象限光电探测器工作原理、性能指标、性能影响因素等理论进行研究和分析的基础上,对探测器器件的建模和仿真、加工工艺的改良和优化进行了了研究,为探测器的响应度、暗电流、响应速度、象限间串扰等性能指标的优化提供了理论基础。(2)在理论研究的基础上,对近红外增强型硅双四象限光电探测器进行了光电一体化模型建模和仿真设计,结合生产加工的实际情况,得到了探测器器件的I层厚度、隔离槽宽度、偏置电压等设计参数的最优选择:选用N型高阻硅材料做为衬底,I层厚度选取为180μm,隔离槽宽度选取为100μm,工作电压为50V。(3)提出了一种具备高陷光性Se掺杂黑硅材料的制备工艺,在HF气体氛围下利用飞秒激光烧蚀镀有Se膜的硅材料可以提升材料在退火后的光电性能,解决了退火后近红外吸收急剧下降的问题。对不同制备条件下(扫描速度,激光功率,气体压强)制备得到的黑硅材料的表面形貌、光学特性、载流子浓度进行了测试与分析,获得了高吸收宽光谱黑硅材料的制备条件。(4)在扫描速度为1mm/s,激光功率为2.5W,HF气体压强为9×10~4Pa的工艺条件下制备的高陷光性Se掺杂黑硅材料,表面为均匀分布的尖锥状黑硅阵列,经过测试,该材料在400nm-2200nm波段内的平均吸收率为96.81%;退火后的平均吸收率为83.12%。(5)研制的近红外增强型硅双四象限光电探测器经过测试,平均单元响应度为0.528A/W(@1060nm),0.102A/W(@1180nm);平均单元暗电流为4.4nA;平均单元响应时间为11.3ns;平均单元结电容为为5.9pF;平均串扰率为1.9%。说明通过探测器模型仿真设计的器件结构参数较为理想,加工工艺的优化起到了积极作用,达成了高响应、快速响应、低暗电流、低串扰的近红外探测器的研究目标。