Визуально человек получает до 70% информации. Когда видимость снижена, ему на помощь приходят приборы. В частности, разработанные в Институте физики полупроводников СО РАН (ИФП СО РАН) тепловизионные камеры помогают самолетам и вертолетам взлетать и садиться в дыму лесных пожаров. Демонстрация линейки полностью отечественных тепловизионных приборов открыла необычную конференцию «Фотоника-2021», собравшую и ученых, и представителей промышленности, и даже государственных заказчиков научных разработок. Впрочем, институт, на базе которого проводилось мероприятие, тоже уникален — единственная в России организация, где сегодня освоен полный цикл разработки и производства современных охлаждаемых инфракрасных камер на основе соединения кадмий-ртуть-теллур. Согласитесь, нетрадиционно для академического института.
— Конференция «Фотоника» проводится уже седьмой раз, — сказал, приветствуя участников, директор ИФП СО РАН академик Александр Латышев. — И каждый раз мы готовим сюрприз: в 2019 году демонстрировали первую отечественную мегапиксельную матрицу 2000х2000, сделанную для Роскосмоса, в 2021-м выпустили незаменимые для дистанционного зондирования Земли, охранных систем, экологического мониторинга и производственных процессов (контроль качества изделий) тепловизионные камеры различного спектрального диапазона. Подчеркну, что это полностью российские приборы. Участие ученых и представителей промышленности приводит к тому, что во время работы конференции стихийно возникают «клубы по интересам», обсуждается широкий спектр задач, стоящих перед фотоэлектроникой. Наш институт нашел одно из решений трансфера академических разработок в промышленность. Речь идет о разработке определенного рода подложек, на которых выращиваются необходимые заказчику полупроводниковые структуры. Это полуфабрикаты, которые мы предлагаем промышленности. И вместе с предприятиями создаем технические условия на эти продукты, будь то пластины для СВЧ-электроники, структуры для радиационно стойкой электроники или фотоприемники. Без ложной скромности хочу отметить, что мы достигли хорошего мирового уровня, перешли на новую технологическую норму: раньше расстояние между пикселями в матрицах было 20 микрон, сейчас — 15, что делает приборы на четверть компактнее и, соответственно, дешевле. Более того, возможны и фундаментальные прорывы: разработаны конструктивные основы перехода к однофотонике. Мы на пороге создания лавинных фотодиодов, позволяющих работать с отдельными фотонами. Это прямой путь к квантовым технологиям. Если наш проект будет поддержан Минпромторгом, надеюсь, к моменту проведения конференции «Фотоника-2023» сможем продемонстрировать детектор одиночных фотонов, необходимый для квантовой информатики и квантовой криптографии.
Заведующий лабораторией физико-технологических основ создания полупроводниковых приборов на базе соединений А2В6 ИФП Георгий Сидоров подробно рассказал о полном цикле разработки и производства современных охлаждаемых инфракрасных фотоприемных устройств на основе структур кадмий-ртуть-теллур. По его мнению, два ключевых условия для полного цикла — наличие коллектива разработчиков и выход на производство мелких серий. Доводя приборы от лабораторной установки до пусть малой, но серии, сотрудники ИФП с каждым разом наращивают компетенции. В частности, сотня вышеупомянутых тепловизионных камер уже поставлена АО НПК «Пеленгатор», а предприятие встраивает их в оптико-электронные и радиолокационные системы для авиации, обеспечивая безопасный взлет в условиях низкой видимости.
Продолжил тему отечественного приборостроения заместитель генерального директора Государственного научного центра РФ НПО «Орион» Игорь Бурлаков.
«Орион» — единственный отечественный ГНЦ в области фотоэлектроники. В сотрудничестве с институтами СО РАН практически удалось решить задачу импортозамещения по приборам ночного видения коротковолнового диапазона. Недавно совершен прорыв в области коротковолнового инфракрасного диапазона (одно из так называемых «окон прозрачности атмосферы» — от 1 до 2,5 микрона), на основе чисто российских технологий сделаны очень хорошие матрицы и выпущены фотоприемники. А в области фоточувствительных структур на основе квантовых коллоидных точек, над которыми идет работа сейчас, российские предприятия благодаря академическим разработкам на шаг впереди западных. Руководство ГНЦ НПО «Орион» надеется в скором времени вывести на российский и мировой рынки твердотельные приборы ночного видения, которые заметно лучше и дешевле вакуумных.
В конференции «Фотоника-2021», проходившей с 4-го по 8 октября в очно-дистанционном формате, приняли участие более 150 человек. Помимо проблем отечественного приборостроения обсуждались и фундаментальные задачи развития радиофотоники, сенсорики, создания российских фотоэлектронных технологий. В рамках конференции была впервые вручена Золотая медаль имени академика К.А.Валиева, учрежденная Президиумом РАН в 2020 году. Лауреатом стал главный научный сотрудник ИФП СО РАН академик Александр Асеев.
А журналистам организовали экскурсию в лабораторию молекулярно-лучевой эпитаксии соединений А2В6, где реализуется первая часть цикла производства инфракрасных фотоприемников: выращивание тонких полупроводниковых пленок в условиях сверхвысокого вакуума на установке молекулярно-лучевой эпитаксии «ОБЬ-М». Как рассказал научный сотрудник Денис Марин, эпитаксия — это и есть рост одного кристалла на другом, причем с сохранением заданных свойств. Знаете ли вы, читатель, что новый полупроводник нужно вырастить, причем тщательно контролируя параметры, для чего в установку встроены специальные эллипсометры.
Что интересно, в природе кадмий-ртуть-теллур на кремнии не растет, приходится добавлять переходные слои. Выращенный кристалл должен обладать определенными физико-химическими свойствами: на 10 молекул теллура должно приходиться в сумме 10 молекул кадмия и ртути. А от слагаемых или от состава, выражаясь языком профессионалов (скажем, 6 молекул кадмия и 4 ртути), зависит длина волн, при которых кристалл начинает поглощать инфракрасное излучение. Меняя состав, можно настраивать полупроводниковые приборы на определенный диапазон. Сейчас перед учеными стоит задача не просто пе-рейти на новый технологический формат в 15 микрон, но и модифицировать состав эпитаксиальных полупроводниковых структур, попутно сделав слои нанометровыми, что позволит расширить диапазон производимых приборов и добиться их компактности. Следующий запланированный ИФП СО РАН шаг — производство переносной тепловизионной камеры.
Ольга КОЛЕСОВА
Нет комментариев