Благодаря уникальному оборудованию и методам ученые провели измерения характеристик современных монокристаллических композитов – это позволит повысить качество производства данных материалов, которые в перспективе могут использоваться для создания компактных и легких электронных устройств.
14.01.2023
Подавляющее большинство современных систем для обработки и передачи данных работает на электричестве. Тем не менее, в последние десятилетия электроника приблизилась к пределу своих возможностей по целому ряду ключевых характеристик, среди которых легкость и компактность. Снижение веса и габаритов устройств открывает широкие перспективы для развития самых разных отраслей промышленности, телекоммуникационной инфраструктуры СВЧ-диапазона, а также для разработки бытовой техники: компьютеров, планшетов, беспилотников, мобильных телефонов и так далее.
Однако миниатюризация электроники требует и изменения физических принципов, на которых действуют устройства. Одной из наиболее перспективных сегодня областей науки для подобного технологического перехода является фотоника: она изучает способы переноса и обработки сигналов при помощи частиц света – фотонов. В свою очередь, практическое применение принципов фотоники ставит перед учеными задачу разработки новых типов полупроводниковых материалов и методик для изучения их свойств.
«Материалы для фотонной электроники, которые мы изучаем – это монокристаллы высокоэффективных полупроводников, на основе которых можно создавать компактные устройства площадью 1 кв. мм и даже меньше. Однако для их прикладного применения необходимо изучить широкий спектр характеристик, что крайне сложно сделать ввиду малого размера образцов. Поэтому для исследования таких материалов мы используем уникальное оборудование – полуавтоматическую зондовую станцию, которая позволяет проводить исследования прямо на кристалле размером в два человеческих волоса».
Зондовая станция состоит из специального «столика», на котором размещаются образцы монокристаллов. Затем с помощью различных зондов на исследуемый материал можно воздействовать оптическими сигналами или постоянным электрическим током. Отклик материала фиксируется датчиками станции и позволяет ученым с высокой точностью фиксировать основные параметры образцов (например, амплитуда, фаза, временная задержка сигнала в различных условиях).
С помощью данного оборудования ученые ЛЭТИ изучили характеристики двух основных типов полупроводниковых материалов, перспективных для создания микроэлектронных устройств – арсенида галия и нитрида кремния, которые были предоставлены Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН – партнером ЛЭТИ.
«Предложенная технология позволит в будущем скорректировать параметры синтеза материалов для повышения их качества. Поэтому она имеет важное значение для нашего стратегического проекта «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника» в рамках реализации программы «Приоритет 2030». Его цель – совместно с индустриальными партнерами создать отечественную фотонную компонентную базы, которая ляжет в основу новых классов компьютеров, лидаров, систем связи и телекоммуникаций, в том числе для условий космоса».
Развитие компонентной базы для устройств на принципах фотоники реализуется в рамках стратегического проекта «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника» программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030». Целью проекта является разработка материалов для фотоники на основе карбида кремния и алмазов, а также получение высокоэффективных полупроводниковых композитных соединений – наногетероструктур.
Индустриальными и техническими партнерами проекта выступают ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, РФЯЦ-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, РАСУ (входит в ГК «Ростатом») и другие компании.
