Візуально людина отримує до 70% інформації. Коли видимість знижена, йому на допомогу приходять прилади. Зокрема, розроблені в інституті фізики напівпровідників со ран (іфп со ран) тепловізійні камери допомагають літакам і вертольотам злітати і сідати в диму лісових пожеж. Демонстрація лінійки повністю вітчизняних тепловізійних приладів відкрила незвичайну конференцію “фотоніка-2021”, що зібрала і вчених, і представників промисловості, і навіть державних замовників наукових розробок. Втім, інститут, на базі якого проводився захід, теж унікальний – єдина в росії організація, де сьогодні освоєний повний цикл розробки і виробництва сучасних охолоджуваних інфрачервоних камер на основі з’єднання кадмій-ртуть-телур. Погодьтеся, нетрадиційно для академічного інституту.
– конференція “фотоніка” проводиться вже сьомий раз, – сказав, вітаючи учасників, директор іфп со ран академік олександр латишев. – і кожен раз ми готуємо сюрприз: в 2019 році демонстрували першу вітчизняну мегапіксельну матрицю 2000х2000, зроблену для роскосмосу, в 2021-му випустили незамінні для дистанційного зондування землі, охоронних систем, екологічного моніторингу та виробничих процесів (контроль якості виробів) тепловізійні камери різного спектрального діапазону. Підкреслю, що це повністю російські прилади. Участь вчених і представників промисловості призводить до того, що під час роботи конференції стихійно виникають «клуби за інтересами», обговорюється широкий спектр завдань, що стоять перед фотоелектронікою. Наш інститут знайшов одне з рішень трансферу академічних розробок в промисловість. Йдеться про розробку певного роду підкладок, на яких вирощуються необхідні замовнику напівпровідникові структури. Це напівфабрикати, які ми пропонуємо промисловості. І разом з підприємствами створюємо технічні умови на ці продукти, будь то пластини для свч-електроніки, структури для радіаційно стійкої електроніки або фотоприймачі. Без помилкової скромності хочу відзначити, що ми досягли хорошого світового рівня, перейшли на нову технологічну норму: раніше відстань між пікселями в матрицях було 20 мікрон, зараз – 15, що робить прилади на чверть компактніше і, відповідно, дешевше. Більш того, можливі і фундаментальні прориви: розроблені конструктивні основи переходу до однофотоніки. Ми на порозі створення лавинних фотодіодів, що дозволяють працювати з окремими фотонами. Це прямий шлях до квантових технологій. Якщо наш проект буде підтриманий мінпромторгом, сподіваюся, до моменту проведення конференції “фотоніка-2023” зможемо продемонструвати детектор одиночних фотонів, необхідний для квантової інформатики та квантової криптографії.
Завідувач лабораторії фізико-технологічних основ створення напівпровідникових приладів на базі з’єднань а2в6 іфп георгій сидоров детально розповів про повний цикл розробки і виробництва сучасних охолоджуваних інфрачервоних фотоприймальних пристроїв на основі структур кадмій-ртуть-телур. На його думку, дві ключові умови для повного циклу-наявність колективу розробників і вихід на виробництво дрібних серій. Доводячи прилади від лабораторної установки до нехай малої, але серії, співробітники іфп з кожним разом нарощують компетенції. Зокрема, сотня вищезгаданих тепловізійних камер вже поставлена ат нвк» пеленгатор”, а підприємство вбудовує їх в оптико-електронні та радіолокаційні системи для авіації, забезпечуючи безпечний зліт в умовах низької видимості.продовжив тему вітчизняного приладобудування заступник генерального директора державного наукового центру рф нво “оріон” ігор бурлаков.
«оріон» – єдиний вітчизняний гнц в області фотоелектроніки. У співпраці з інститутами со ран практично вдалося вирішити завдання імпортозаміщення за приладами нічного бачення короткохвильового діапазону. Нещодавно здійснено прорив в області короткохвильового інфрачервоного діапазону (одне з так званих «вікон прозорості атмосфери» – від 1 до 2,5 мікрона), на основі чисто російських технологій зроблені дуже хороші матриці і випущені фотоприймачі. А в області фоточутливих структур на основі квантових колоїдних точок, над якими йде робота зараз, російські підприємства завдяки академічним розробкам на крок попереду західних. Керівництво днц нво “оріон” сподівається незабаром вивести на російський і світовий ринки твердотільні прилади нічного бачення, які помітно краще і дешевше вакуумних.
У конференції “фотоніка-2021”, що проходила з 4-го по 8 жовтня в очно-дистанційному форматі, взяли участь понад 150 осіб. Крім проблем вітчизняного приладобудування обговорювалися і фундаментальні завдання розвитку радіофотоніки, сенсорики, створення російських фотоелектронних технологій. В рамках конференції була вперше вручена золота медаль імені академіка к.а. Валієва, заснована президією ран в 2020 році. Лауреатом став головний науковий співробітник іфп со ран академік олександр асєєв.а журналістам організували екскурсію в лабораторію молекулярно-променевої епітаксії сполук а2в6, де реалізується перша частина циклу виробництва інфрачервоних фотоприймачів: вирощування тонких напівпровідникових плівок в умовах надвисокого вакууму на установці молекулярно-променевої епітаксії «обь-м». Як розповів науковий співробітник денис марін, епітаксія – це і є зростання одного кристала на іншому, причому зі збереженням заданих властивостей. Чи знаєте ви, читач, що новий напівпровідник потрібно виростити, причому ретельно контролюючи параметри, для чого в установку вбудовані спеціальні еліпсометри.
Що цікаво, в природі кадмій-ртуть-телур на кремнії не росте, доводиться додавати перехідні шари. Вирощений кристал повинен володіти певними фізико-хімічними властивостями: на 10 молекул телуру має припадати в сумі 10 молекул кадмію і ртуті. А від доданків або від складу, висловлюючись мовою професіоналів (скажімо, 6 молекул кадмію і 4 ртуті), залежить довжина хвиль, при яких кристал починає поглинати інфрачервоне випромінювання. Змінюючи склад, можна налаштовувати напівпровідникові прилади на певний діапазон. Зараз перед вченими стоїть завдання не просто перейти на новий технологічний формат в 15 мікрон, а й модифікувати склад епітаксіальних напівпровідникових структур, попутно зробивши шари нанометровими, що дозволить розширити діапазон вироблених приладів і домогтися їх компактності. Наступний запланований іфп со ран крок-виробництво переносної тепловізійної камери.
