Ученые Санкт-Петербургского национального исследовательского академического университета имени Жореса Алферова РАН, входящего в консорциум центра компетенций НТИ «Фотоника», впервые в России смогли получить высококачественные кристаллы нитрида индия на кремнии, передает информационный портал «Якутия 24» со ссылкой на ТАСС .
Как рассказали в центре компетенции НТИ «Фотоника», на основе этих кристаллов возможно создать фотодетекторы ближнего инфракрасного диапазона, датчики газа, устройства передачи информации на дальние расстояния по оптоволоконным линиям связи, устройства квантовых телекоммуникаций и фотонные интегральные схемы.
«В этом году мы первыми в России научились синтезировать практически бездефектные кристаллы нитрида индия на дешевом кремнии. Это очень сложная технологическая задача, так как кремний не подходит для роста таких кристаллов. Однако использовать кремний дешевле, а значит и синтез кристаллов нитрида индия осуществляется не на дорогих подложках, обычно используемых для создания лазеров инфракрасного диапазона, а на доступном кремнии», — приводятся слова научного сотрудника лаборатории эпитаксиальных нанотехнологий алферовского университета Владислава Гридчина.
Он пояснил, что кремний — самый распространенный материал на земле, а соотношение стоимости синтеза таких кристаллов при его использовании дешевле в несколько раз.
Также, по словам ученого, основная трудность в практическом применении нитрида индия — высокая концентрация дефектов и примесей в формируемых кристаллах. По этой причине долгое время считали, что этот полупроводник обладает шириной запрещенной зоны (физический параметр материала) порядка 1,8-2,1 электронвольт. Ширина запрещенной зоны определяет основные свойства нитрида индия, например, длину волны излучаемого кристаллом света, пояснил исследователь.
«Для нитрида индия это очень важно, так как долгие годы исследователи считали этот параметр выше, чем он оказался в реальности — около 0,65 электронвольта. 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», — приводятся слова Владислава Гридчина.
Кроме того, как пояснили в университете, область применения приборов на основе кристаллов обширна. Так, по словам Владислав Гридчин описал, что 0,65 электронвольта соответствует излучению порядка двух микрометров — инфракрасному свету. Также, он хорошо поглощается водой, а значит, полупроводниковые лазеры на основе нитрида индия можно использовать, например, в медицине. В таком случае, излучение будет эффективно поглощаться тканями, а глубина проникновения лазерного луча будет минимальна, и нижние слои тканей получат меньший вред, добавил ученый.
Помимо всего, по словам исследователя, такие лазеры можно использовать для создания датчиков газа, фотодатчиков инфракрасного света, метеодатчики. Кроме того, переход к квантово-размерным структурам (размер которых обычно составляет единицы нанометров, что в 100 тысяч раз меньше человеческого волоса), таким как квантовые точки, позволит создавать эффективные лазеры для передачи информации по оптоволоконным линиям связи.
