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.
Участники пресс-конференции.
«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.
Фотоприемная матрица, чувствительная в инфракрасном диапазоне, размером
2000 на 2000 элементов.
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.
СВЧ-фотодиоды на пластине.
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, что многократно превышает точность кварцевых часов. Широкое примнение миниатюрных (размером примерно со спичечный коробок) квантовых стандартов частоты позволит значительно улучшить характеристики большого числа навигационных и телекоммуникационных систем», ― отметил Александр Милёхин.
Лазер с вертикальным резонатором.
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.
isp.nsc.ru
Источник: rlocman.ru