黑硅(B-Si)由于其优异的陷光性能以及宽光谱吸收特点广泛应用于太阳能收集和光电探测器等领域。然而,在硅禁带宽度(E_g=1.12eV)的影响下,黑硅在1100nm以上波段光谱的吸收迅速下降。虽然通过优化黑硅结构延长吸收光程,或引入杂质能级突破硅禁带限制,都能在一定程度上改善黑硅红外吸收性能,但有限的提升仍制约了黑硅在红外波段的应用。为进一步推广黑硅应用,进行拓宽黑硅吸收光谱范围技术研究成为了黑硅领域的研究热点。本文通过在黑硅表面制备金属微纳结构,利用金属微纳结构在光场作用下激发的局域表面等离子激元效应,达到了拓宽黑硅吸收光谱范围的目的。根据从仿真到实验的研究方案,首先通过逐步仿真,完成了多种金属微纳结构覆盖黑硅的仿真模型搭建,并进行了光学性能分析;在实验中提出利用“双重阴影遮蔽效应”在黑硅表面实现一步制备金属微纳结构的方法,显著提升了黑硅近红外光吸收性能;最后进行了基于等离子激元复合黑硅的Si-PIN光电探测器的试制,并对器件关键参数进行测试分析。研究获得如下结论:1.黑硅模型的结构决定了其基本的陷光性能,且其陷光性能也因结构维度变化而具备可调性,通过增加黑硅模型的纵深能明显提升其红外吸收性能。2.金属的纳米颗粒覆盖能宽光谱提升黑硅模型的红外吸收性能,并且颗粒的材料类型,尺寸,数目,以及分布密度都能影响到增强的光吸收波段。3.通过反应离子刻蚀形成了上部为“针”下部为“孔”的锥孔黑硅,在可见光范围内具备98.7%的吸收率;酸法腐蚀碗孔黑硅性能稳定,可见光范围内的吸收约为80%。但这两种黑硅陷光结构在硅禁带以上光谱范围的吸收率均只有15~20%。4.通过控制薄膜的生长进程,并利用沉积过程中的阴影遮蔽效应,可在黑硅表面一步制备金属微纳结构,使黑硅红外吸收性能显著提升。其中,在1100nm~2500nm光谱范围内,碗孔黑硅/10nm Au具有41.5%的平均吸收率,碗孔黑硅/10nm TiN具有67.6%的平均吸收率;在350~2500nm光谱范围内,锥孔黑硅/40nm Au具有96.5%的平均吸收率,锥孔黑硅/50nm TiN具有97.1%的平均吸收率。5.基于等离子激元复合黑硅(碗孔黑硅/TiN)的Si-PIN光电探测器的光谱响应范围为300~1170nm,峰值响应度为0.64A/W(@980nm,180V),1060nm响应度为0.45A/W(EQE=52.6%,180V),暗电流≤10nA。