Siliciumfotonica

Welke combinatie van de fotonenergie van licht met een golflengte van 1,55 µm en het gedrag ervan in een siliciumgolfgeleider is juist (E [eV] ≈ 1,24 / λ [µm])?

  1. ACirca 1,9 eV. Omdat dit groter is dan de bandgap van silicium, wordt het sterk geabsorbeerd en omgezet in stroom
  2. BCirca 0,8 eV. Omdat dit kleiner is dan de bandgap van silicium, exciteert het elektronen naar de geleidingsband en wordt het sterk geabsorbeerd
  3. CCirca 0,8 eV. Omdat dit kleiner is dan de bandgap van silicium, wordt het nauwelijks geabsorbeerd en plant het zich voort
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Circa 0,8 eV. Omdat dit kleiner is dan de bandgap van silicium, wordt het nauwelijks geabsorbeerd en plant het zich voort

1,24 ÷ 1,55 ≈ 0,80 eV. Dit is kleiner dan de bandgap van silicium van circa 1,12 eV, zodat elektronen uit de valentieband niet naar de geleidingsband kunnen worden getild en er geen band-bandabsorptie optreedt. Silicium is daardoor bij telecomgolflengten vrijwel transparant en kan als materiaal voor golfgeleiders worden gebruikt. Omgekeerd betekent dit dat met alleen silicium geen fotodetector voor deze golflengte kan worden gemaakt. Silicium absorbeert licht met een golflengte korter dan circa 1,1 µm (energie groter dan 1,12 eV). Circa 1,9 eV is de waarde die ontstaat als 1,24 en 1,55 met elkaar worden vermenigvuldigd, en komt overeen met de energie van rood licht met een golflengte van circa 650 nm.

Dit onderwerp oefenen Naar de onderwerppagina

Meer vragen over Siliciumfotonica

  1. Wat is een juist kenmerk van een structuur waarin een siliciumgolfgeleider (brekingsindex circa 3,5) wordt omgeven door oxide (SiO2, brekingsindex circa 1,45)?
  2. Welke waarde ligt het dichtst bij de kritische hoek voor totale reflectie (gemeten vanaf de normaal op het grensvlak) wanneer licht van silicium met brekingsindex 3,48 naar oxide met brekingsindex 1,45 gaat?
  3. Welke waarde ligt het dichtst bij het aandeel van het optische vermogen dat aan de uitgang overblijft wanneer licht 5 mm door een siliciumgolfgeleider met een propagatieverlies van 2 dB/cm gaat?
  4. Laserlicht met een uitgangsvermogen van +3 dBm bereikt de fotodetector na in totaal 10 dB verlies (koppeling met de vezel, golfgeleider, modulator enz.). Welke waarde ligt het dichtst bij het ontvangen vermogen?
  5. Wat is de belangrijkste functie van de begraven oxidelaag (BOX-laag) van de SOI-wafers die in siliciumfotonica worden gebruikt?