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실리콘 포토닉스

실리콘 포토닉스에서 사용되는 SOI 웨이퍼의 매립 산화막(BOX층)의 주된 역할은?

  1. A통신 파장의 빛을 흡수하여 전류로 바꾸는, 도파로 아래에 있는 광검출기의 흡수층으로 작용한다
  2. B표면의 실리콘층에서 빛을 발생시키기 위한 발광층으로 작용한다
  3. C도파로 아래쪽의 클래딩이 되어, 빛이 실리콘 기판으로 새는 것을 막는다
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정답: C. 도파로 아래쪽의 클래딩이 되어, 빛이 실리콘 기판으로 새는 것을 막는다

SOI(Silicon on Insulator) 웨이퍼는 실리콘 기판 위에 매립 산화막(BOX), 그 위에 얇은 단결정 실리콘층을 겹친 구조입니다. 위쪽 실리콘층(두께 220 nm가 자주 사용됩니다)을 가공하여 도파로를 만들고, 굴절률이 낮은 BOX가 아래쪽 클래딩이 됩니다. BOX가 너무 얇으면 도파로 밖으로 스며 나온 빛(에바네선트광)이 굴절률이 높은 실리콘 기판으로 새어 버리기 때문에, 2~3 µm 정도의 두꺼운 BOX가 자주 사용됩니다. 산화막은 밴드갭이 커서 빛을 흡수하거나 발광하지 않습니다.

실리콘 도파로의 단면(스트립과 리브) SiO₂(굴절률 약 1.45) Si(굴절률 약 3.5) 빛의 분포 SiO₂ 클래드 매립 산화막(BOX) Si 기판 폭 약 500 nm 두께 220 nm SiO₂ 클래드 매립 산화막(BOX) Si 기판 폭 약 500 nm 슬래브 스트립 도파로 리브 도파로 가둠이 강해 급격히 구부릴 수 있음 슬래브를 통해 전극과 연결
실리콘 도파로의 단면(스트립과 리브) · 도해에서 보기
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