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什麼是矽光子

在矽上整合波導、調變器、光偵測器等光電路的技術。使用 CMOS 晶圓廠的材料與製程，可在 200 mm 或 300 mm 晶圓上量產。由於矽不易發光，雷射需搭配化合物半導體。

日文名稱: シリコンフォトニクス

「矽光子」出現在4領域的7道練習題中（矽光子, 化合物半導體, 半導體物性等）。

矽波導的截面（條狀與肋狀） SiO₂（折射率 約1.45） Si（折射率 約3.5） 光場分布 SiO₂包覆層 埋入氧化層（BOX） Si基板 寬 約500 nm 厚 220 nm SiO₂包覆層 埋入氧化層（BOX） Si基板 寬 約500 nm 平板層 條狀波導 肋狀波導 光侷限強，可急彎 經平板層連接電極
矽波導的截面（條狀與肋狀） · 在圖解集中查看

這個名詞所屬的領域: 矽光子

練習矽光子的題目

在矽光子學中，下列何者是將化合物半導體與雷射光源結合的正確理由？

  1. A因為矽完全不透光
  2. B因為化合物半導體必定比較便宜
  3. C因為矽是間接躍遷型，無法有效率地發光
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正確答案：C. 因為矽是間接躍遷型，無法有效率地發光

在矽中，光波導、調變器以及使用鍺的受光器，都可以在CMOS晶圓廠高精度、大量地製作，但由於是間接躍遷型，無法成為高效率的光源。因此將InP系等的雷射貼合在矽晶圓上（異質整合），或作為另一顆晶片組合起來作為光源。作為支撐AI用資料中心光配線的技術，光電融合的開發正快速進展。

矽光子所使用的SOI晶圓中，埋入氧化層（BOX層）的主要作用為何？

  1. A作為位於波導下方的光偵測器的吸收層，吸收通訊波長的光並轉換為電流
  2. B作為使表面矽層產生光的發光層
  3. C作為波導下側的包層，防止光洩漏至矽基板
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正確答案：C. 作為波導下側的包層，防止光洩漏至矽基板

SOI（Silicon on Insulator）晶圓是在矽基板上依序疊上埋入氧化層（BOX）與薄的單晶矽層的結構。加工上層的矽層（常用厚度220 nm）製作波導，低折射率的BOX則成為下側的包層。BOX太薄時，滲出波導外的光（漸逝光）會洩漏到高折射率的矽基板，因此常使用2～3 µm左右的厚BOX。氧化層的能隙很大，不會吸收光也不會發光。

解析中的「矽光子」

出現「矽光子」的題目（7題）

  1. 在矽光子學中，下列何者是將化合物半導體與雷射光源結合的正確理由？
  2. 矽光子所使用的SOI晶圓中，埋入氧化層（BOX層）的主要作用為何？
  3. 矽光子中，有時會將氮化矽（SiN）波導與矽波導搭配使用。SiN波導的特徵下列何者正確？
  4. 矽光子被認為適合在半導體工廠量產的主要理由為何？
  5. 在矽這類間接躍遷型半導體中，電子與電洞複合而發光的機率低，其原因下列何者正確？
  6. 用於接收光纖通訊1.55 µm波段光的光電二極體，適合使用的材料為下列何者？
  7. 關於波長分波多工（WDM）的說明，下列何者正確？

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