В рамках сотрудничества ученые Алферовского университета (Санкт-Петербург), АО «ОКБ-Планета» (Великий Новгород) и ООО «Иоффе-ЛЕД» (Санкт-Петербург) разработали и зарегистрировали патенты на первые в России фотодиоды ближнего инфракрасного диапазона, реагирующие на электромагнитное излучение. Их чувствительность почти вдвое превышает характеристики доступных в России аналогов. Данная разработка позволит создать улучшенные приборы ночного видения и высокочувствительные газоанализаторы.
Благодаря оптимизации состава арсенида индия-галлия (InGaAs), полупроводникового материала, используемого в инфракрасных фотоприемниках, исследователям удалось повысить их чувствительность. Ранее эти датчики функционировали исключительно в ближнем ИК-диапазоне (0,9–1,7 мкм), однако увеличение содержания индия в кристаллах позволило расширить диапазон чувствительности до 2,65 мкм, что практически достигает границы среднего инфракрасного диапазона.
«Технология, разработанная нами, позволяет получать кристаллы InGaAs с беспрецедентно высоким содержанием индия. Это не только значительно увеличивает диапазон рабочих частот детекторов, но и обеспечивает их совместимость с текущими производственными процессами. По словам заведующего лабораторией перспективных гетероструктур СВЧ микроэлектроники Алферовского университета Максима Соболева, благодаря этому новые разработки могут оперативно поступить в продажу и конкурировать с иностранными аналогами.
Изначальной трудностью при производстве этих кристаллов являлась высокая концентрация дефектов, однако исследователи нашли решение, применив специализированное оборудование для выращивания полупроводников, расположенное в Алферовском университете. Благодаря взаимодействию с промышленными партнерами, им удалось разработать фотодиоды, показатели которых сравнимы с ведущими мировыми аналогами.
Новые датчики могут быть использованы в широком спектре сфер — от систем ночного видения до экологического мониторинга. По словам младшего научного сотрудника лаборатории Елены Васильковой, благодаря расширенному диапазону чувствительности приборы ночного видения смогут создавать более детализированные изображения, объединяя информацию об отраженном свете и тепловом излучении объектов.
В непростых ситуациях, таких как сильная облачность или повышенная влажность, это приобретает особенное значение. Разработка также открывает перспективы для создания высокочувствительных газовых датчиков, которые смогут с высокой точностью определять концентрацию парниковых газов, включая метан и углекислый газ. Это необходимо для мониторинга выбросов и решения экологических проблем.
Работа по исследованиям и разработкам проводилась при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ) и Фонда содействия инновациям. Также получено свидетельство о регистрации полезной модели № RU 235230 U1.
Пресс-служба Академического университета им. Ж.И. Алферова предоставила данную информацию