http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=092d8fb5-091a-44a3-a5b3-3f26140db363&print=1© 2024 Российская академия наук
В малом зале Дома ученых СО РАН открылась всероссийская конференция и школа по актуальным проблемам полупроводниковой нанофоэлектроники «Фотоника-2011». Полупроводниковая нанофотоэлектроника является основой для создания широкого класса устройств гражданского и военного применения, начиная с фотоаппаратов и заканчивая приборами ночного видения.
Конференция «Фотоника-2011» посвящена памяти члена-корреспондента РАН Константина Константиновича Свиташева, инициатора работ по фотоэлектронике в Новосибирске и автора пионерских трудов, которые послужили основой для развития инфракрасной техники и систем тепловидения. Особенность данного форума, которая отличает его от классических научных конференций, в том, что в нем участвуют не только ученые, но и директора крупных предприятий и отраслей, представители министерств и ведомств.
На конференции представлены устные и стендовые доклады, посвященные методам получения наноструктурированных материалов для фотоприемников инфракрасного диапазона; фотоэлектрическому явлению в полупроводниковых структурах; нанотехнологиям в создании солнечных элементов; полупроводниковым преобразователям длинноволного излучения в коротковолновое; приборам ночного видения; новым направлениям в создании тепловизионных приборов и другим актуальным вопросам.
Последняя такая конференция проходила в 2008 году, и за три года наука существенно продвинулась вперед, считает председатель Сибирского отделения РАН академик Александр Леонидович Асеев: «Со времени последней встречи в исследованиях Института физики полупроводников им. А.В.Ржанова СО РАН наблюдается заметный прогресс. Он заключается в том, что у нас появилось основное конкурентное преимущество – возможность проводить исследования квантовых свойств полупроводниковых структур, в данном случае речь идет о квантовой эпитаксиальной системе кадмий-ртуть-теллур. Мы обнаружили интересные особенности, связанные с тем, что существует точка зарядовой нейтральности, для нас важно то, что в этих системах наблюдаются квантовые эффекты, что подтверждено мировым научным сообществом. Существование квантовых эффектов в эпитаксиальных системах, разработанных в нашем институте, характеризует высокое качество эпитаксиальных структур и говорит о высоком уровне технологий, потому что квантовую механику не обманешь, и если бы технология и структура имели плохое качество, никаких квантовых эффектов бы не наблюдалось».
На конференции отмечались эксперименты Института физики полупроводников с кремнием, который прочно завоевал позиции в пространстве высоких технологий как основа микроэлектроники и используется в качестве основного полупроводникового материала. Его преимущество в том, что он легко легируется, то есть, в него можно добавлять атомы различных элементов, которые изменяют его физические и химические свойства. А. Асеев отметил, что в ИФП СО РАН получены первые образцы большеформатных инфракрасных фотоприемников на основе гетероэпитаксиальных структур кадмий-ртуть-теллур на подложках из кремния. «Это открывает огромные возможности для построения различных совмещенных гибридных структур в том случае, когда фоточувствительный слой находится на кремниевой подложке, ну а что можно делать на кремнии, мы все знаем. Эти фотоприемники имеют формат 640х512, что рекордно для России и близко к мировому уровню», – заключил А. Асеев.
О других приложениях полупроводниковой нанофотоэлектроники рассказывает Владимир Владимирович Карпов, главный конструктор, начальник ЦКБ ОАО «Московский завод «Сапфир», на котором производятся фотоприемные устройства для медицины, гражданского и военного применения: «Такие приборы важны для тепловизионных систем, которые используются в медицине, в обычной технике. Они могут быть полезны для обнаружения очагов пожаров, определения тепловыделения зданий, диагностики течи на нефтепроводах: когда вертолет, оборудованный тепловизионной системой, летит над техтрассой, разливы нефти очень четко рассматриваются. Естественно, разработки в этой области имеют большое значение для спецтехники, к которой причисляют охранные, пограничные системы, с помощью которых производится наблюдение за нарушителями, а также в авиационной технике. А что касается данной конференции, то она позволяет узнать о технологиях не из статей, а непосредственно от их авторов. Мы общаемся, смотрим оборудование, узнаем, у кого какие возможности. Поскольку спрос на тепловизионную продукцию растет, эта конференция важна с научной, технической точки зрения и с точки зрения выпуска продукции».
В общее пользование тепловизоры пришли из космической отрасли. Начиная с середины 50х гг., тепловидение начинает применяться и в медицине. Тепловизоры, разработанные в Институте физики полупроводников, используются во многих медицинских центрах России и других стран. Считается, что одной из главных проблемой на сегодняшний день является не столько производство тепловизоров, сколько разработка методов их применения. Дело в том, что современные тепловизионные камеры по техническому уровню намного выше, чем методы приложения тепловидения, основанные на параметрах камер прежних поколений. В ИФП СО РАН занимаются проблемой разработки методов приложения тепловидения к биомедицинским, физическим и индустриальным проблемам.
Ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников, доктор физико-математических наук, профессор Борис Григорьевич Вайнер: «Чем занимается тепловидение в мире, если посмотреть на клиники, заводы? Делается снимок, как на фотоаппарате, только на этом снимке изображение представлено не в видимом диапазоне, а в инфракрасном. Но эти же тепловизионные камеры позволяют измерять температуру с устойчивостью до сотых долей градусов и с частотой 100 кадров секунду. Ясно, что ограничиваться одним снимком – это все равно что ничего не делать. Поэтому мы занимаемся тем, что используем в своих методах технические возможности современных матричных тепловизоров, чтобы построить тепловизионные методы именно на технических возможностях современных приборов. Что это значит? В первую очередь, речь идет о чувствительности прибора, о возможности определить именно сотые доли градуса и оценить их диагностическую значимость в медицине. С помощью современных камер организм человека представлен богаче, чем раньше, а все тепловизионные методики в мире построены на том, чтобы анализировать грубые тепловые картинки. Поэтому мы разрабатываем новое математическое и аппаратное обеспечение для тепловидения, новые вспомогательные устройства. Наши обзорные работы принимают ведущие мировые журналы, что свидетельствует о значимости наших результатов».