Полупроводниковые технологии

Эпитаксиальные слои GaN и гетероструктуры с квантовыми ямами InGaN на подложках кремния

Впервые в мире получен лазерный эффект на эпитаксиальных слоях GaN и на гетероструктурах с квантовыми ямами, выращенными на подложках кремния. Это событие открыло новые возможности для интеграции оптоэлектронных компонент с традиционной кремниевой электроникой, а также возможности создания дешевых при массовом производстве лазеров, светодиодов и других оптоэлектронных компонент. Дальнейшая оптимизация гетероструктур совместно фирмой AIXTRON и RWTH университета г. Аахен позволила получить низкопороговые лазеры на кремниевых подложках работающие до температур 350°С.

Сверхкомпактные полностью полупроводниковые микрочип лазеры

Впервые созданы полностью полупроводниковые лазеры с оптической накачкой излучением фиолетовых – синих лазерных диодов (лазерные конвертеры). В качестве активной среды использованы гетероструктуры с вставками квантовых точек CdSe, выращенные в ФТИ им. Иоффе. Вариацией содержания кадмия в квантовых точках и глубиной квантовой ямы (ZnSe–CdZnSe) длины волн излучения таких лазеров изменяются от 500 до 590 нм, то есть перекрывают весь зеленый и желтый диапазон спектра.

на фото: компактный полностью полупроводниковые микрочип лазер (лазерный конвертер)

Гетероструктуры AlGaN для ультрафиолетовых лазеров

Разработан новый тип квантовых ям для ультрафиолетовых источников излучения. Суть нововведения в том, что квантовая яма состоит не их однородного материала (AlGaN) а из субмонослойных вставок (GaN) в однородном материале (AlGaN). Такой подход позволил увеличить локализацию неравновесных носителей заряда, разделяемых квантоворазмерным эффектом Штарка, за счет чего увеличилась квантовая эффективность рекомбинации и уменьшилась ее температурная чувствительность. На гетероструктура с такими ямами, изготовленными совместно с ФТИ им. Иоффе, был получен лазерный эффект на длинах волн 250 – 320 нм с низким порогом генерации, что было на тот момент (2013 г.) лучшим мировым достижением. Данный тип квантовых ям перспективен для создания ультрафиолетовых лазеров и светодиодов. Продолжаются интенсивные исследовательские работы по изучению свойств сверхтонких (от суб- до нескольких атомных слоев) квантовых ям.

Технология аммиачной молекулярно пучковой эпитаксии AlGaN гетероструктур

Фото: установка молекулярно пучковой эпитаксии нитридных соединений

В Институте физики впервые в Беларуси запущена установка молекулярно пучковой эпитаксии нитридных соединений. Выращены первые отечественные гетероструктуры эпитаксиальных слоев AlGaN и HEMT транзисторов на подложках сапфира. Получены характеристики гетероструктур отвечающие лучшим образцам на территории СНГ. Активно разрабатываются технологии роста перспективные для создания СВЧ и силовых транзисторов, УФ светодиодов и инжекционных лазеров, УФ фотоприемников и сенсоров. Совместно с ОАО «Минский НИИ радиоматериалов» ведутся работы по созданию гетероструктур на подложках карбида кремния для мощных СВЧ транзисторов, что позволит выпускать отечественные комплектующие для широкой гаммы СВЧ устройств как гражданского, так и специального назначения.