硫系元素过饱和掺杂单晶硅的宽光谱高吸收特性，使其在红外探测、红外成像、集成光通信和光伏领域具有潜在应用价值，成为当前硅基光电子器件的研究热点。然而，激光微织构的黑硅，其粗糙的晶锥表面不利于材料特性的表征和光生载流子的传输，限制了其在平面半导体加工工艺中的应用。本文采用离子注入与脉冲激光掺杂技术，研究了硫、硒过饱和掺杂单晶硅的材料特性及其光电探测器的器件性能。论文主要工作如下:　　1、采用硫离子注入+飞秒脉冲激光辐照的方法，实现了硫在硅表层的过饱和掺杂。借助离子注入模拟软件(TRIM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼谱(Raman)、光吸收谱、电化学电容-电压(C-V)曲线、霍尔(Hall)测试、电流-电压(I-V)曲线和光谱响应等测试手段，研究了硫过饱和掺杂单晶硅的微结构与光电特性。实验发现，飞秒激光辐照不仪可以提高硫掺杂层的结晶度与近红外光吸收率，还可提高硫离子在硅表层的电学替位率。基于该材料制备的肖特基光电二极管，反向偏压10V下，光响应达2.12 A/W@1040 nm。　　2、采用硒离子注入+热退火的方法，制备了硒过饱和掺杂的单晶硅。利用拉曼谱、吸收谱和变温霍尔测试研究了材料的结晶度与光电特性。在硒掺杂浓度为7.4×1020/cm3的单晶硅中，观察到金属化导电行为，预示硅带隙中可能形成了硒杂质带。　　3、采用硒薄膜沉积+皮秒脉冲激光混合的方法，实现了硒在硅表层1018/cm3量级的过饱和掺杂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼谱（Raman spectrometry）、吸收谱、二次离子质谱仪(SIMS)、霍尔(Hall)测试、电流-电压(I-V)曲线和光谱响应等测试手段，研究了不同激光能量密度对材料的结构与光电特性的影响。实验发现，激光能量密度超过样品的损伤门槛时，样品中出现了单晶相向非晶相的过渡。基于硒掺杂材料制备的硅基光电二极管，反向偏压5V下，光响应达16A/W@1000 nm和15 mA/W@1330 nm。　　4、硫系元素过饱和掺杂的光电二极管，展示了光电流增益与近红外响应特性，为弄清光谱响应背后的物理机制，文中进行了探索性建模与分析。