Сотрудники Санкт-Петербургского национального исследовательского академического университета им. Ж.И. Алфёрова РАН, входящего в консорциум Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Фотоника», впервые в России смогли получить высококачественные кристаллы нитрида индия на кремнии.

На основе нового материала возможно создание фотодетекторов ближнего инфракрасного диапазона, датчиков газа, устройств передачи информации на дальние расстояния по оптоволоконным линиям связи, устройств квантовых телекоммуникаций и фотонных интегральных схем, рассказали ТАСС в Центре компетенций НТИ «Фотоника».

«В этом году мы первыми в России научились синтезировать практически бездефектные кристаллы нитрида индия на дешёвом кремнии. Это очень сложная технологическая задача, так как кремний не подходит для роста таких кристаллов. Однако использовать кремний дешевле, а значит и синтез кристаллов нитрида индия осуществляется не на дорогих подложках, обычно используемых для создания лазеров инфракрасного диапазона, а на доступном кремнии. Это самый распространённый материал на земле. Соотношение стоимости синтеза таких кристаллов дешевле в несколько раз», — рассказал научный сотрудник лаборатории эпитаксиальных нанотехнологий СПбАУ РАН Владислав Гридчин.

По словам учёного, основной трудностью в практическом применении нитрида индия является высокая концентрация дефектов и примесей в формируемых кристаллах. Поэтому долгое время считалось, что этот полупроводник обладает шириной запрещённой зоны (физический параметр материала) порядка 1,8–2,1 эВ. Ширина запрещённой зоны определяет основные свойства нитрида индия, например, длину волны излучаемого кристаллом света. «Для нитрида индия это очень важно, так как долгие годы исследователи считали этот параметр выше, чем он оказался в реальности — около 0,65 эВ. В нашей работе нам удалось приблизиться к фундаментальной ширине запрещённой зоны данного материала, что говорит о его крайне высоком качестве. Полученный результат является рекордным в России», — добавил Владислав Олегович.

Как пояснили в Алфёровском университете, область применения приборов на основе таких кристаллов весьма широка. «0,65 эВ соответствует излучению порядка 2 микрометров, это инфракрасный свет. Он очень хорошо поглощается водой, а значит, полупроводниковые лазеры на основе нитрида индия можно использовать, например, в медицине. Излучение будет эффективно поглощаться тканями, при этом глубина проникновения лазерного луча будет минимальна, и нижние слои тканей получат меньший вред», — отметил Гридчин.

Помимо этого, по словам учёного, такие лазеры можно использовать для создания датчиков газа. Также на основе разработанного материала можно создать и фотодатчики инфракрасного света, метеодатчики. Кроме того, переход к квантово-размерным структурам (размер которых обычно составляет единицы нанометров, что в 100 тысяч раз меньше человеческого волоса), таким как квантовые точки, позволит создавать эффективные лазеры для передачи информации по оптоволоконным линиям связи.

Центр компетенций НТИ «Фотоника» создан на базе Пермского государственного национального исследовательского университета по результатам конкурсного отбора Российской венчурной компании на предоставление господдержки для центров Национальной технологической инициативы в 2020 году. Пермский центр компетенций «Фотоника» — единственный в стране с таким профилем инноваций. В консорциум ЦК НТИ «Фотоника» входят 78 организаций от Калининграда до Владивостока.

Источник: ТАСС, Центр компетенций НТИ «Фотоника».