О критических задачах по разработке отечественной опто- и фотоэлектронной компонентной базы, которые решают в стенах Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, рассказал директор института член-корреспондент РАН Сергей Иванов, выступая с докладом на пленарном заседании форума «Микроэлектроника 2024».

«Критические задачи определяются необходимостью достижения полноценного импортозамещения в области разработки технологий и конструкций опто- и фотоэлектронных устройств, соответствующих передовому мировому уровню и являющихся ключевыми элементами фотонных систем, используемых для решения как можно большего количества приоритетных задач развития нашей страны», — начал выступление директор ФТИ им. А.Ф. Иоффе Сергей Иванов.

Так, например, институт занимается разработкой технологий и конструкций мощных многомодовых и одномодовых полупроводниковых лазеров. По словам директора, с их помощью можно решать множество задач из самых разных областей, в том числе: накачка твердотельных и волоконных лазеров, обнаружение паров воды и метана, создание квантовых стандартов частоты, оптические генераторы для ВОЛС, фотодинамическая терапия различных заболеваний, удаление пигментных образований, челюстно-лицевая хирургия и многое другое.

Ещё одно направление работы Физтеха связано с перспективной областью фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) солнечного и лазерного излучения. «Работы ведутся по двум направления. Первое — развитие технологии каскадных фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения, второе — создание СВЧ преобразователей мощного лазерного излучения», — рассказал член-корреспондент РАН.

Комбинация мощных быстродействующих лазеров и фотоприёмников с высоким КПД в рамках проекта Физтеха, поддержанного Фондом перспективных исследований (ФПИ), позволила создать прототип 8-канальнного радиофотонного волоконнооптического передающего тракта энергии и информации, что можно впоследствии развивать и для подобных беспроводных космических и наземных лазерных систем, рассказал докладчик.

Кроме того, большое внимание уделяется разработке технологий вертикально-излучающих лазеров АЗВ5 и приборов на их основе. Области их применения — высокоскоростная передача данных или создание миниатюрных источников одномодового лазерного излучения, которое может использоваться для создания компактных атомных сенсоров, магнитометров, ядерных магнитных гироскопов.

«Вертикально-излучающие лазерные диоды — это очень миниатюрное устройство с мощным излучением для высокоскоростной передачи данных. В таком приборе достаточно легко получить одномодовое излучение <…> Это хороший задел для создания фотонных интегральных схем», — добавил член-корреспондент РАН.

Разработка излучателей и фотоприемников глубокого ультрафиолетового диапазона на основе широкозонных нитридных соединений — другое поле деятельности исследователей Физтеха. «Возможность менять длину волны позволяет заходить в бактерицидный диапазон и спектральный диапазон, где можно бороться с бактериями и вирусами в живых клетках. С точки зрения фотоприёмников — это обнаружение излучения за пределами солнечного спектра — то есть скрытная, помехоустойчивая оптическая связь в атмосфере и космосе, а также и возможность детектирования излучения от реактивных двигателей и других источников», — пояснил докладчик.

Он отметил, что в стенах института разработана технология молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией наногетероструктур. Созданы образцы солнечно-слепые фотокатоды со спектральной чувствительностью около 30 мА/Вт. Разработки соответствуют мировому уровню и являются уникальными для России, подчеркнул Сергей Иванов.

Также идут работы по созданию мощных квантово-каскадных лазеров. «Это мощные однополярные полупроводниковые лазеры, которые дают излучение в среднем ИК диапазоне 4-8 мкм при комнатной температуре. Они применимы для анализа различных промышленных газов, а также для беспроводной оптической связи», — заметил директор Физтеха.

В настоящее время строится НИОКР-центр ФТИ им. А.Ф. Иоффе, на базе которого создаётся серия технологических линеек полного цикла по всем направлениям, которые были озвучены в докладе. Это поспособствует внедрению исследований в промышленность.

«Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе, представляющий академическую науку, традиционно объединяет в своих лабораториях физику и технику, поэтому мы стараемся быстрее переводить фундаментальные физические открытия в прикладное русло», — добавил директор Физтеха.

Десятый форум «Микроэлектроника» проходит с 23 по 28 сентября на федеральной территории «Сириус» и планирует собрать на своей площадке свыше 3 тыс. специалистов электронной промышленности из 850 организаций. Мероприятие проводится в преддверии нового профессионального праздника — Дня работника электронной промышленности, с инициативой установления которого к Правительству РФ обратился президент РАН академик Геннадий Красников.