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])?
- ACirca 1,9 eV. Omdat dit groter is dan de bandgap van silicium, wordt het sterk geabsorbeerd en omgezet in stroom
- BCirca 0,8 eV. Omdat dit kleiner is dan de bandgap van silicium, exciteert het elektronen naar de geleidingsband en wordt het sterk geabsorbeerd
- 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.