论文采用飞秒激光重掺杂技术，在普通硅材料中掺杂氮元素。采用该掺杂技术在硅中所掺氮原子的浓度大约为1020/cm3，远远超过氮在硅晶格中的固溶度，即4.5×1015/cm3;同时也远远超出传统氮掺杂方法所掺杂的浓度（大约为1015/cm3）。由于氮的重掺，使这种硅基材料表现出了一些独特的物理性质，不仅拓宽了普通硅材料的光吸收范围，使之在红外波段，尤其是中红外波段产生较强的光吸收，并且由于氮原子在硅晶格中的缺陷修复作用，使得该材料的重掺杂层具有很高的晶体结构;与此同时，在激光掺杂的过程中，可以在硅片的表面形成一系列微米量级的准规则排列的尖锥状结构，而这种微观结构也可以起到一定程度的减反作用。论文分三个部分对该材料的结构特性、光学特性和实际应用等方面进行了详细的探讨。　　首先，研究了这种氮重掺硅基材料的结构特征。分别在三氟化氮气体和氮气的环境下，采用飞秒激光辐射硅表面，得到了两种不同微观表面结构的硅材料。其中，在三氟化氮气体中制备的样品，在硅的表面形成了非常尖锐的圆锥型结构，这归结为激光辅助化学刻蚀和飞秒激光非热消融两种机制的共同作用结果。而在氮气中制备的样品，得到的样品表面微观结构的体积较大，尖锥较钝，这主要是激光非热消融作用的结果。在三氟化氮中制备的样品，得到的微结构具有很高的晶体结构，这主要是由于氮原子可以和硅晶格中的空位及自间隙的硅原子形成复合物，进而大幅度降低缺陷含量。而氮气环境下得到的结构，主要以非晶硅为主，这跟所掺杂的氮在硅晶格中的不同结构状态有关。随着激光通量的增加，刻蚀与消融的过程越来越剧烈，进而产生尺度越来越大的微观结构。与氮气中制备的样品相比，在三氟化氮中制备的材料的微结构表面非常光滑，没有那些纳米尺度的颗粒，这归因于三氟化氮在硅表面的清洁作用。　　其次，论文研究了该氮重掺硅材料的光学性质。结果显示，在三氟化氮和氮气环境下制备的样品，在中红外波段（2.5-17μm）都具有比较强的光吸收，并且吸收强度随微结构尺度的增加变化较小。这归结为氮元素的掺杂在硅的禁带里面引入了杂质能级，当杂质的浓度很高时，杂质能级在硅禁带中扩展为杂质能带，进而产生对能量小于禁带宽度的光子的吸收。另外，三氟化氮中制备的样品在不同温度下(600，800，和1000 K)退火后，中红外波段的吸收几乎没有变化，具有很好的热稳定性，这跟氮原子在硅晶格中的稳定结构有关。而在氮气中掺杂的样品，在中红外波段的3-7μm，14-16μm处略有提升。在近红外波段，两种材料的光学性质类似，吸收比随波长增加逐渐降低，最终稳定在30％-40％;退火之后，在1000-1700 nm波段吸收有所下降并最终趋于稳定，该波段的吸收可能是氮和缺陷共同导致的。　　最后，论文初步探索了在三氟化氮中制备的硅基材料在光电器件方面的应用。通过对原型器件的Ⅰ-Ⅴ特性及光谱响应的测试，发现在800 K退火时，材料具有比较好的整流作用，并且在光照条件下能够产生光生电流和光生电压，但填充因子和光电转换效率并不高;在可见波段的光谱响应与商业硅基二极管类似，在近红外波段也有一些光谱响应，这和材料在近红外波段的吸收有关。