矽光子

下列關於波長1.55 µm的光的光子能量,與其在矽波導中行為的組合,何者正確(E [eV] ≈ 1.24 / λ [µm])?

  1. A約1.9 eV。因大於矽的能隙,會被強烈吸收並轉換為電流
  2. B約0.8 eV。因小於矽的能隙,會將電子激發至導帶而被強烈吸收
  3. C約0.8 eV。因小於矽的能隙,幾乎不被吸收而能傳播
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正確答案:C. 約0.8 eV。因小於矽的能隙,幾乎不被吸收而能傳播

1.24 ÷ 1.55 ≈ 0.80 eV,小於矽的能隙約1.12 eV,因此無法將價帶的電子提升至導帶,不會發生能帶間吸收。因此矽在通訊波長幾乎是透明的,可作為導光波導的材料。反過來說,僅靠矽無法製作此波長的光偵測器。矽能吸收的是波長短於約1.1 µm(能量大於1.12 eV)的光。約1.9 eV是誤將1.24與1.55相乘所得的值,相當於波長約650 nm的紅光的能量。

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