Команда ученых из Алферовского университета (Санкт-Петербург) в тесном сотрудничестве с АО «ОКБ-Планета» (Великий Новгород) и компанией «Иоффе-ЛЕД» (Санкт-Петербург) совершила значимый прорыв в отечественной фотонике и микроэлектронике. Российские инженеры впервые создали и запатентовали фотодиоды ближнего инфракрасного диапазона (ИК), превосходящие по ширине спектра чувствительности все ранее существовавшие аналоги в России. Этот результат открывает новые горизонты для развития современных систем ночного видения, экологического контроля и многих других высокотехнологичных сфер.
Прорыв в материалах: инновация в полупроводниковых кристаллах
Разработчикам удалось усовершенствовать полупроводниковую платформу на основе арсенида индия-галлия (InGaAs), применяемую для изготовления инфракрасных фотоприемников. Ранее подобные датчики эксплуатировались лишь в относительно узком диапазоне длин волн – от 0,9 до 1,7 микрометра. Сотрудники лаборатории, используя уникальное оборудование Алферовского университета и опираясь на современные научные методы, увеличили содержание индия в структуре кристаллов InGaAs. Благодаря этому техническому достижению диапазон чувствительности фотодиодов был расширен – теперь датчики способны регистрировать излучение вплоть до 2,65 микрометра, что приближает их к границе «среднего» ИК-диапазона.
Максим Соболев: Научные разработки на уровне мировых стандартов
Руководитель лаборатории перспективных гетероструктур СВЧ микроэлектроники Алферовского университета Максим Соболев отметил: «Полученная технология вывода InGaAs кристаллов с рекордным содержанием индия не только значительно расширяет диапазон возможностей детекторов, но и сохраняет их совместимость с уже существующими производственными решениями. Это позволяет масштабировать выпуск инновационных фотодиодов и оперативно вводить их на российский и международный рынки, где они могут достойно конкурировать с зарубежными аналогами».
Основным научным вызовом при реализации проекта была задача значительного снижения дефектов, возникающих при выращивании многослойных структур с высоким содержанием индия. Именно благодаря оснащению лабораторий современными технологиями и плотному взаимодействию с промышленными партнерами, удалось достичь такого качества фотодиодов, которое ранее было доступно лишь ведущим мировым производителям.
Вклад Елены Васильковой и практические перспективы
О важности достигнутых результатов рассказала младший научный сотрудник Елена Василькова. Она подчеркнула, что расширенный диапазон чувствительности фотодиодов открывает принципиально новые возможности в области ночного видения. Теперь приборы могут обрабатывать значительно больший объем информации, улавливая не только видимый спектр и отраженный свет, но и тепловое излучение объектов. Это особенно актуально в условиях полной тьмы, плотной дымки, облачности или высокой влажности, когда традиционные приборы уже малоэффективны.
Помимо военных и охранных систем, новые фотодиоды найдут применение в гражданских и промышленных сферах. Среди них – мониторинг состояния окружающей среды, анализ состава атмосферных газов, распознавание концентраций парниковых газов (таких как метан и углекислый газ) для эффективного контроля выбросов и реализации экологичных технологий. Инновационные сенсоры позволят проводить точные измерения, что особо ценно в рамках современных программ экологической безопасности.
Фонды поддержки и патентная защита разработки
Это успешное исследование стало возможным при финансировании ведущих научных фондов страны – Российского научного фонда (РНФ) и Фонда содействия инновациям. Такой синергетический подход позволил объединить научный потенциал, опыт российских предприятий и современные технологии, что и привело к появлению новых уникальных фотодиодов. Полученный патент на полезную модель № RU 235230 U1 засвидетельствовал приоритет и уникальность изобретения экспертов из Алферовского университета и их партнеров.
Новые горизонты отечественной микроэлектроники
Прогрессивные фотодиоды, созданные благодаря научному энтузиазму команды Алферовского университета, АО «ОКБ-Планета» и ООО «Иоффе-ЛЕД», закладывают фундамент для дальнейшего развития отечественной элементной базы микроэлектроники в стратегически важных отраслях. Амбициозный проект демонстрирует, что российские ученые способны совершать значимые открытия, востребованные не только на национальном, но и на мировом уровне, а также сотрудничать с промышленностью и государственными фондами для ускоренного внедрения передовых разработок в повседневную жизнь.
Источник: scientificrussia.ru
