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矽光子量子效率量測
什麼是矽光子量子效率？
概念介紹
矽光子量子效率（Quantum Efficiency, QE） 是衡量矽光子元件性能的重要參數， 它表示光電轉換過程中，入射光子數量與轉化為電子（或光子）數量的比例。 這是判斷光學器件效率的關鍵指標。
- 外量子效率（EQE）：入射光子中實際產生電子（或光子）的百分比。
- 內量子效率（IQE）：吸收光子中成功轉換的百分比，反映材料和結構的性能。
量測方法
以下是常用的矽光子量子效率量測方法：
1. 光檢測器量測
使用已知功率的單色光源照射檢測器，測量產生的電流。 利用公式計算外量子效率：
EQE = (檢測電流 ÷ 電荷量) ÷ (入射光功率 ÷ 光子能量)
2. 光源量測
將光源置於光功率計中，測量發射的光功率。 同時測量驅動電流，計算內量子效率。
3. 波導結構量測
在矽光波導結構中注入光子，通過檢測波導輸出的光功率與入射光功率的比值，來估算吸收和轉換效率。
微米尺度光電二極體中的量子效率
在微米尺度的光電二極體中，量子效率是強度反應的核心決定因素。 高量子效率可以保證更多的光子被有效轉換為電子，從而提高光電二極體的響應靈敏度和準確性。
優化量子效率的技術與設計是提升微米尺度光電二極體性能的關鍵：
- 使用波導結構延長光路，提高光子的吸收概率。
- 引入高性能材料（如III-V族半導體）提升內量子效率。
- 優化表面處理（如抗反射塗層）降低光損耗。
應用場景
高量子效率對矽光子技術至關重要，廣泛應用於數據通信、光學傳感和量子計算等領域。 它是提升設備靈敏度和效率的關鍵因素。
