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1.文章导读

随着人工智能、自动驾驶、空间遥感、高速通信等领域对覆盖可见光到红外波段的CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor）需求持续增长，本文针对飞秒激光过饱和掺杂技术在先进光电器件规模化生产应用和CMOS焦平面阵列探测器制备中的核心瓶颈。采用脉冲整形技术精确调控飞秒激光与硅材料的相互作用过程，系统优化从材料制备到器件集成的全技术链条。显著提升了改性层微结构、硫掺杂元素分布的均匀性，大幅降低材料内部的缺陷密度，后续器件的暗电流相比传统器件下降两个数量级。同时，该探测器实现了400–1550 nm的超宽光谱室温高灵敏探测，-2.5 V低压偏置下峰值响应度达164.17 A·W^-1，比探测率高达1.71×10¹⁴ Jones，创下现有硅基光电探测器的最高水平；弱光探测能力大幅增强，可探测光强比商用高端硅基PIN光电探测器降低200倍以上。器件无需低温制冷、完全兼容CMOS芯片制造工艺，可单片集成宽光谱焦平面阵列，在自动驾驶、安防监控、医疗检测、智能成像等领域具备重要应用价值，并有望推动飞秒激光过饱和掺杂技术成为半导体工业的新一代标准工艺。