ПРЕДИСЛОВИЕ ВЫПУСКАЮЩЕГО РЕДАКТОРА
© 2009 г. В. Б. Шлишевский, доктор техн. наук
Сибирская государственная геодезическая академия, г. Новосибирск
Основными направлениями развития фотоэлектроники в настоящее время являются разработка, совершенствование и создание новых технологий получения и контроля высококачественных полупроводниковых материалов с управляемыми свойствами на нанометровых толщинах, используемых в фотоприемных устройствах (ФПУ) инфракрасного (ИК) диапазона, и поиск новых принципов детектирования излучения и построения многоэлементных фоточувствительных приемников. Работы в этих направлениях интенсивно ведутся во всех профильных исследовательских центрах, производственных фирмах и организациях мира, в том числе и у нас в России. Так, в Институте физики полупроводников (ИФП) им. А.В. Ржанова СО РАН создано оригинальное оборудование и разработана промышленно-ориентированная технология молекулярно-лучевой эпитаксии слоев кадмий–ртуть–теллур (КРТ) – базового стратегического материала современной ИК техники. Предприятиям отрасли осуществляется поставка эпитаксиальных слоев КРТ для серийного изготовления ФПУ, и уже получены ИК ФПУ с предельно высоки- ми характеристиками, в том числе форматов 256×256, 384×288 и 320×240 элементов для военных применений. Предприятием “Гиредмет” разработана технология и организовано опытно-промышленное производство эпитаксиальных структур КРТ методом жидкофазной эпитаксии для фоторезисторных и фотодиодных ИК ФПУ. Институтом общей физики им. А.М. Прохорова РАН и ЗАО “Матричные технологии” созданы семейство монолитных ИК матриц на основе PtSi форматом 256×256 (ПЗС), 512×512 и 320×240 (КМОП) элементов, а также ФПУ, не уступающие по техническим параметрам изделиям, применяемым в настоящее время вооруженными силами за рубежом. В Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе разработаны фотодиоды на основе соединений А 3 В 5 с высокой чувствительностью в широком спектральном диапазоне длин волн. Кроме того, имеются несомненные успехи в создании матричных приемников излучения на основе не требующих охлаждения микроболометров, двуцветных матричных фотоприемников ИК диапазона на основе многослойных гетероструктур с квантовыми ямами (сверхрешеток), фоточувствительных элементов на основе наноструктур Ge/Si, A 3 B 5 с квантовыми точками для диапазонов 1,3–1,5 и 10–20 мкм, примесных фотоприемников на основе Si:Ga для диапазона 3–16 мкм, неохлаждаемых матричных ИК фотоприемников на основе соединений A 3 B 5 .
Однако, несмотря на очевидные достижения, фундаментальные исследования, являющиеся базовой основой для развития всей полупроводниковой фотоэлектроники, финансируются еще в совершенно недостаточном объеме. Кроме того, крайне слабо организована работа по освоению промышленностью лучших отечественных технологий и образцов фотоэлектроники, тепловизионных, ночных, квантовых, комплексированных оптико-электронных приборов и систем и их внедрению в военную технику, медицину, космическую аппаратуру и другие виды техники.
Современное состояние работ, проблемы и дальнейшие пути развития в области фотоэлектроники, принципов построения фотоэлектронных устройств и оптико-электронных приборов регулярно обсуждаются на Международных научно-технических конференциях по фото- электронике и приборам ночного видения, которые проводятся каждые два года Государственным научным центром РФ НПО “Орион” при поддержке Федерального агентства по промышленности, Федерального агентства по науке и инновациям, Российской академии наук и Правительства Москвы (очередная XXI конференция состоится в мае 2010 г.), а также на Совещаниях “Актуальные проблемы полупроводниковой фотоэлектроники”, организуемых ИФП СО РАН при содействии Президиума СО РАН, Министерства образования и науки РФ, Научного совета РАН по проблеме “Квантовые наноструктуры” и Российского фонда фундаментальных исследований.
Этим же вопросам посвящен и настоящий специальный выпуск журнала, в котором представлены некоторые актуальные работы в области полупроводниковой фотоэлектроники, преимущественно сибирских ученых, отвечающие современному мировому уровню.
Foreword from the editor of this issue
V. B. Shlishevski
Siberian State Geodesic Academy, Novosibirsk
The main directions in which photoelectronics is currently developing involve developing, improving, and creating new technologies for producing and monitoring high-quality semiconductor materials with controllable properties at nanometer thicknesses, used in photodetector devices PDDs for the IR region, and searching for new principles for detecting radiation and constructing multielement photosensitive detectors. Work in these directions is being intensively carried out at all specialized research centers, manufacturing firms, and organizations of the world, including among us in Russia. Thus, original equipment is being created and commercially oriented technology is being developed at the A. V. Rzhanov Institute of Semiconductor Physics IFP , Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, for molecular-beam epitaxy of cadmium-mercury-tellurium CdHgTe layers—a basic strategic material of modern IR engineering. The plants of this industry are supplying epitaxial layers of CdHgTe for the commercial fabrication of PDDs, and IR PDDs have already been obtained with ultrahigh characteristics, including formats of 256×256, 384×288, and 320×240 elements for military applications. The Gidremet plant has developed a technology and has organized optical commercial production of CdHgTe epitaxial structures by liquid-phase epitaxy for photoresistor and photodiode IR PDDs. The A. M. Prokhorov Institute of General Physics, Russian Academy of Sciences, and ZAO Array Technology have created a family of monolithic PtSi-based IR arrays with format 256×256 CCDs and 512×512 and 320×240 CMOS elements, as well as PDDs that are equal in technical parameters to the articles currently used by the armed forces abroad. The A. F. Ioffe Physicotechnical Institute has developed photodiodes based on III–V compounds with high sensitivity in a wide spectral region of wavelengths. Besides this, there are undoubted advances in the creation of radiation-detector arrays based on microbolometers that require no cooling, two-color photodetector arrays for the IR region based on multilayer heterostructures with 1.3–1.5 and 10– 20-μm regions, impurity photodetectors based on Si: Ga for the 3 – 16-μm range, and uncooled IR photodetector arrays based on III–V compounds.
However, despite its obvious achievements, fundamental research, which is the main basis for developing all semiconductor photoelectronics, is still being financed in a quite inadequate volume. Moreover, work is extremely poorly organized on equipping industry with the best domestically produced technologies and samples of photoelectronics, thermal-vision, night-vision, quantum, and comprehensive optoelectronic devices and systems and their introduction into military engineering, medicine, space vehicles, and other forms of engineering.
The modern status of the work, problems, and futuredevelopment path in photoelectronics, along with the construction principles of photoelectronic and optoelectronic devices, are regularly discussed at the International Scientific–Technical Conferences on Photoelectronics and Night-Vision Devices that are held every two years at the Orion Scientific Manufacturing Organization State Scientific Center of the Russian Federation, with the support of the Federal Agency for Industry, the Federal Agency for Science and Innovations, the Russian Academy of Sciences, and the Government of Moscow the next, Twenty-First Conference is to be held in May, 2010 , as well as at the “Crucial Problems of Semiconductor Photoelectronics” Conferences organized by the Institute of Semiconductor Physics, Siberian Section, Russian Academy of Sciences, the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, the Science Council of the Russian Academy of Sciences on the problem of “Quantum Nanostructures,” and the Russian Foundation for Basic Research.
This special issue of this journal is also devoted to these problems and presents some critical papers in semiconductor photoelectronics, predominantly by Siberian scientists, corresponding to the current world level.
|
