Siliziumphotonik

Was ist die Hauptaufgabe der vergrabenen Oxidschicht (BOX-Schicht) eines in der Siliziumphotonik verwendeten SOI-Wafers?

  1. ASie dient als Absorptionsschicht eines unter dem Wellenleiter liegenden Photodetektors, der Licht der Telekommunikationswellenlängen absorbiert und in Strom umwandelt
  2. BSie dient als lichtemittierende Schicht, um in der oberen Siliziumschicht Licht zu erzeugen
  3. CSie bildet den unteren Mantel des Wellenleiters und verhindert, dass Licht in das Siliziumsubstrat entweicht
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Antwort: C. Sie bildet den unteren Mantel des Wellenleiters und verhindert, dass Licht in das Siliziumsubstrat entweicht

Ein SOI-Wafer (Silicon on Insulator) besteht aus einem Siliziumsubstrat, darauf einem vergrabenen Oxid (BOX) und darüber einer dünnen einkristallinen Siliziumschicht. Aus der oberen Siliziumschicht (häufig mit einer Dicke von 220 nm) werden Wellenleiter strukturiert, und das BOX mit seinem niedrigen Brechungsindex bildet den unteren Mantel. Ist das BOX zu dünn, entweicht das aus dem Wellenleiter austretende Licht (evaneszentes Licht) in das Siliziumsubstrat mit hohem Brechungsindex; daher wird häufig ein dickes BOX von etwa 2 bis 3 µm verwendet. Oxid hat eine große Bandlücke und absorbiert oder emittiert kein Licht.

Querschnitt von Si-Wellenleitern (Streifen und Rippe) SiO₂ (n ≈ 1,45) Si (n ≈ 3,5) Lichtfeld SiO₂-Mantel vergrabenes Oxid (BOX) Si-Substrat Breite ca. 500 nm d = 220 nm SiO₂-Mantel vergrabenes Oxid (BOX) Si-Substrat Breite ca. 500 nm Slab Streifenwellenleiter Rippenwellenleiter starke Führung, enge Biegungen Elektrodenanschluss über Slab
Querschnitt von Si-Wellenleitern (Streifen und Rippe) · Im Diagrammverzeichnis ansehen
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