Ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) создают мегапиксельные инфракрасные матрицы, компонентную базу для радиофотонных систем связи и важнейшие составляющие навигационных систем ― полупроводниковые лазеры для миниатюрных квантовых стандартов частоты. Об этом стало известно на пресс-конференции, приуроченной к 65-летию Сибирского отделения РАН.
Заместитель директора ИФП СО РАН доктор наук Александр Милёхин (фото
Н. Дмитриевой)
«У ИФП СО РАН богатый опыт в развитии и использовании метода молекулярно-лучевой эпитаксии, позволяющего выращивать тонкие полупроводниковые пленки, слой за слоем, с постоянным контролем толщины, вплоть до нанометров. Технология выращивания полупроводниковых структур на основе теллурида-кадмия-ртути ― флагманская для института. В этой области ИФП является лидером в России. Одно из достижений института ― создание мегапиксельной фоточувствительной матрицы форматом 2000 на 2000 элементов. Эта работа велась в интересах госкорпорации “Роскосмос”. Матрица чувствительна в инфракрасном диапазоне и предназначена для экологического мониторинга поверхности Земли, обнаружения пожаров, геологоразведки, наблюдений дальнего космоса», ― рассказал заместитель директора ИФП СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин.
Фоточувствительный полупроводниковый материал выращивается на кремниевых подложках, что позволяет интегрировать синтезированные структуры в развитую кремниевую технологию создания полупроводниковых приборов. В частности, использовать кремниевые схемы считывания ― мультиплексоры, необходимые для создания конечного (пользовательского) изображения.
Как объяснил Александр Милёхин, подобные большеформатные матрицы изготавливаются только в двух странах ― в России (в ИФП СО РАН) и в США.
Другая разработка института ― создание мощных сверхвысокочастотных фотодиодов, которые могут использоваться в телекоммуникационных системах для передачи высокочастотного аналогового сигнала по оптоволокну.
«Фотодиоды предназначены в первую очередь для применения в волоконно-оптических линиях связи, принимая световой сигнал и преобразуя его в электрический. Сверхвысокие рабочие частоты ― до 10 гигагерц — обеспечивают высокую скорость передачи информации: десятки-сотни гигабит в секунду на расстояния до сотни километров. В России такие фотодиоды изготавливаются только в ИФП СО РАН, есть и запрос со стороны потребителей», ― подчеркнул Александр Милёхин.
Система трансляции аналоговых высокочастотных сигналов по оптоволокну включает несколько основных компонентов: лазер (на входе), передающий информацию с помощью света, электронно-оптические модуляторы, которые используются для обработки и «настройки» светового луча под характеристики радиосигнала, и фотодиоды (на выходе) для регистрации светового сигнала.
«Фотодиод мы сделали, идет работа над созданием модулятора, и есть планы по разработке полупроводникового лазера, чтобы полностью замкнуть линейку оптоволоконной системы», ― сказал А. Милёхин.
Ранее специалисты ИФП СО РАН разработали миниатюрные одномодовые лазеры с вертикальным резонатором, для квантовых стандартов частоты (атомных часов), на основе паров атомов цезия и рубидия.
«Лазеры с вертикальным резонатором относятся к числу наиболее сложных и прецизионных полупроводниковых структур, которые могут состоять из 1000 слоев, толщиной от двух до семидесяти нанометров. Ошибка в десятую долю процента приводит к негодности структуры. Атомные часы, где используется лазер с вертикальным резонатором, демонстрируют стабильность частоты на уровне 10-11 (десять в минус одиннадцатой степени), что многократно превышает точность кварцевых часов. Широкое применение миниатюрных (размером примерно со спичечный коробок) квантовых стандартов частоты позволит значительно улучшить характеристики большого числа навигационных и телекоммуникационных систем», ― отметил Александр Милёхин.
Ученый добавил, что в последнее время возрастает интерес к достижениям института у индустриальных партнеров. ИФП СО РАН может предложить не только небольшие устройства: «Мы можем производить приборы, например, спектральные эллипсометры. Сейчас на окончательной стадии разработки находится установка молекулярно-лучевой эпитаксии, которая будет функционировать в космосе», ― заключил он.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН
