硅半导体材料在集成电路与光电探测器的制造上有着广泛的应用。近年来,硅半导体器件尺寸不断变小,目前已经缩小到了纳米尺度,载流子在这个尺度内的输运时间大约在ps量级,这促使人们需要对越来越短的时间尺度内硅的载流子动力学进行研究,传统的电子学方法很难对这么短时间尺度内发生的现象进行测量,超快光谱探测几乎成了进行这类研究的唯一测试手段。此外,强光环境对硅探测器的应用带来了极其重要的影响,以前实验的加载手段主要是连续的或是脉宽为纳秒量级以上的激光,对于飞秒激光辐照硅探测器的研究还有待大力地开展。 本文对飞秒激光辐照单晶硅后非平衡自由载流子浓度的超快变化过程及飞秒激光辐照硅光电探测器的效应进行了研究。首先在实验中利用飞秒激光泵浦一探针技术,搭建了—个飞秒泵浦一探针反射率测试系统,该系统时间分辨率达到约60fs,保证了我们能有效地测量硅反射率的超陕变化。我们测量飞秒激光作用后硅的时间分辨瞬态反射率后,利用Drude模型基础上导出的自由子流子浓度和反射率之间的关系,计算出飞秒激光作用过后载流子浓度随时间的驰豫过程;然后基于半导体的速率方程理论,建立了载流子浓度随时间变化的数学模型。用4阶龙格-库塔法对数学模型进行了数值计算,与实验中得到的数据进行比较,所得的数值计算结果与实验结果基本—致。最后用飞秒激光辐照硅