Россия разработала новый материал для оптоэлектронных устройств ближнего ИК диапазона на кремнии

Учёные Алфёровского университета, которые входят в консорциум Центра компетенций НТИ «Фотоника», впервые в России получили полупроводниковые кристаллы нитрида индия высокого качества на кремнии. Этот перспективный материал может войти в начинку фотодетекторов ближнего ИК-диапазона, датчиков газа, устройств передачи информации на дальние расстояния по оптоволоконным линиям связи, устройств квантовых телекоммуникаций и фотонных интегральных схем.

Источник изображения Центр компетенций НТИ «Фотоника»

Основной трудностью в практическом применении нитрида индия является высокая концентрация дефектов и примесей в формируемых кристаллах. В связи с этим долгое время считалось, что данный полупроводник обладает шириной запрещенной зоны порядка 1.8-2.1 эВ и только в 2000-ых годах В. Ю. Давыдом в ФТИ им. А.Ф. Иоффе было показано, что фундаментальная ширина запрещенной зоны составляет около 0.65 эВ, а предыдущие результаты обусловлены низким кристаллическим качеством образцов. В нашей работе нам удалось приблизиться к фундаментальной ширине запрещенной зоны данного материала, что говорит о его крайне высоком качестве. Полученный результат является рекордным в России.

Научный сотрудник лаборатории эпитаксиальных нанотехнологий Алферовского университета Владислав Гридчин

Российское решение дешевле более чем в пять раз своих зарубежных аналогов. Диапазон излучения нитрида индия составляет около 1,5–2 мкм, а переход к квантоворазмерным структурам, таким как квантовые точки, позволит создавать эффективные лазеры для передачи информации по оптоволоконным линиям связи.

Для решения используются кремниевые подложки, которые стоят примерно от 5 долларов за один экземпляр. А иностранные аналоги для создания лазеров в ближнем ИК диапазоне из арсенида галлия обходятся от примерно 80 долларов за штуку.