Технология материалов и элементная база инфракрасной фотоэлектроники

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 высокими 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 А3В5 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, A3B5 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 A3B5.
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 фотоэлектронике 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 полупроводнико-вой 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.