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硅是当今微电子学和光子领域使用最为广泛的半导体材料。具有储量丰富、加工成本低、工艺路线成熟完备、易提纯、以及与现有互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容等优势，是目前半导体器件行业的首选材料，被广泛应用于集成电路、微机械加工、传感器、光纤通信的器件中。但作为间接带隙半导体材料，单晶硅在光电子领域的应用受到了一定的限制。例如硅在室温下的禁带宽度为***，对应的光吸收截至波长为1100nm；高灵敏度探测需要高偏压、动态范围不足等诸多问题。因此无法应用在诸如红外成像、光通讯、低压高灵敏探测等领域。 飞秒激光辐照可同时实现硅材料表面微锥结构和表层过饱和掺杂，是近些年对硅材料进行改性的热门技术，因辐照后的硅从肉眼观察呈几乎无反射的黑色，因此被称为“飞秒激光改性黑硅”（与其它技术手段制备的黑硅性质不同）。过饱和掺杂有效地拓展了硅材料在近红外波段的响应范围，使其具有宽光谱高吸收的特性。黑硅的这种优异性能为高性能硅基光电器件的制备提供了基础，使其在红外制导，遥感，人工智能，无人驾驶，军事国防等诸多领域展现出广泛应用前景。

通过飞秒激光对半导体单晶硅材料的表面改性和过饱和掺杂，我们获得了综合性能优异的黑硅光电探测器，其在低偏压下即可实现宽光谱高增益特性，其峰值响应度比商用硅基探测器高约3个数量级，并且在亚带隙(1200-1600nm)范围内，也可实现与商用锗光电探测器相当的探测性能。同时，我们成功将黑硅探测器推广至柔性光电子领域，使其满足光电子器件对轻便化、可弯曲、小型化、可穿戴等要求。这些成果解决了目前硅基光电探测器在弱光探测，红外成像等方面存在的问题，使其在新一代人工智能，无人驾驶，增强现实，军事国防等领域展现广泛的应用前景。

南开大学是国内学科门类齐全的综合性、研究型大学之一，在长期办学过程中，形成了文理并重、基础宽厚、突出应用与创新的办学特色。学校有专业学院27个，学科门类覆盖文、史、哲、经、管、法、理、工、农、医、教、艺等。有国家“双一流”建设学科6个，一级学科国家重点学科6个（覆盖35个二级学科），二级学科国家重点学科9个，一级学科天津市重点学科32个。在第四轮全国学科评估中，14个学科进入前10%，其中5个学科进入前5%；在全球学科评价体系中，前1%学科15个，化学和材料科学进入前1‰。

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