Перейти к основному содержанию
Реклама
Прямой эфир
Мир
Президент Чехии усомнился в возвращении Киевом потерянных территорий
Мир
Лавров сообщил о решении БРИКС «взять паузу» по вопросу вступления новых членов
Общество
Путин наградил убитых в Дагестане священника и охранника
Экономика
ТЦ попросили уравнять их в правах с маркетплейсами
Мир
Ассанж заключил сделку со следствием и вышел из тюрьмы. Что это значит
Наука и техника
Астероид размером с Эверест приблизится к Земле 27 июня
Общество
Российский авиасалон МАКС-2024 отменили
Мир
В Абхазии задержаны еще три участника перестрелки на границе с РФ
Мир
Пленный боевик ВСУ рассказал о нежелании украинцев воевать
Мир
Глава МИД Бельгии предрекла Украине сложный процесс вступления в ЕС
Общество
Мебель из отходов начнут печатать на российских 3D-принтерах
Армия
Бойцы рембата разбили ДРГ ВСУ по пути на передовую с отремонтированной техникой
Армия
РФ вернула из украинского плена 90 российских военнослужащих
Мир
Глава Пентагона Остин провел телефонные переговоры с российским коллегой Белоусовым
Мир
МИД Австрии вызовет поверенного в делах России из-за ограничений СМИ
Политика
Мишустин назначил новых заместителей министров транспорта, финансов и спорта
Мир
Президент Кении направил военных на подавление протестов
Главный слайд
Начало статьи
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Российские ученые создали уникальный материал, из которого можно сделать новый тип микросхем. Они будут способны преобразовывать световые сигналы в электронные и обратно. Сейчас из-за несовместимости фотонных и электронных элементов вычислительных машин приходится использовать специальные преобразователи. Чипы на новых принципах могут быть встроены в классические кремниевые компоненты компьютеров, что позволит создать более совершенные системы оптоволоконной связи или приборы ночного видения, работающие в инфракрасном диапазоне. По мнению экспертов, разработка отечественных специалистов даст важный практический результат в одной из наиболее актуальных сфер.

Светлый путь

Специалисты Института физики полупроводников Сибирского отделения РАН имени А.В. Ржанова получили, а ученые ЛЭТИ проанализировали свойства особых структур с фотонными нанокристаллами. Они могут стать основой для принципиально новых микросхем, способных быстро и эффективно обрабатывать световые сигналы. Это необходимо, например, в оптических системах связи, где для передачи информации используют свет. Однако проблема в том, что устройства, служащие приемниками и источниками лучей, несовместимы с кремниевыми элементами вычислительных систем в большинстве современных компьютеров, которые должны их обрабатывать. Поэтому для преобразования оптических данных в электронные приходится использовать дополнительные устройства. Ученые из Санкт-Петербурга нашли решение этой проблемы.

— Мы разработали новые полупроводниковые наноструктуры для фотоприемников и излучателей ИК-спектра. Они могут быть встроены напрямую в оптоэлектронные микросхемы, — рассказал доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Фирсов.

микросхема
Фото: ЛЭТИ

Основой структуры служит недорогая кремниевая подложка. На ней сразу из нескольких химических элементов — кремния, германия и олова — «выращивают» слои материалов, которые разделены кремниевыми барьерами. Затем на поверхность наносят периодически повторяющиеся фотонные кристаллы. Это миниатюрные цилиндрообразные объекты диаметром порядка нескольких сотен нанометров, что сопоставимо с длиной волны света. Именно их применение позволяет на порядок повысить эффективность работы оптоэлектронных приборов, преобразующих электрический сигнал в оптический и обратно.

Изобретение открывает множество новых возможностей. Например, один чип с такой наноструктурой сможет при протекании электрического тока испускать инфракрасное излучение, позволяющее передавать информацию по оптоволоконному кабелю с высокой скоростью на большие расстояния. А матрица из подобных чипов будет с высокой чувствительностью регистрировать инфракрасное изображение внутри камеры ночного видения.

— Благодаря применению фотонных кристаллов существенно возрастает эффективность как генерации излучения, так и его детектирования — обратного преобразования излучения в электрический сигнал. А использование для данных целей наноструктур именно на основе соединений кремния с германием и оловом позволяет в перспективе добиться низкой себестоимости изготовления оптоэлектронных компонентов благодаря совместимости с массово применяемой и хорошо отработанной кремниевой технологией, — отметил Дмитрий Фирсов.

В перспективе такая технология может быть оперативно внедрена в промышленность, поскольку ученые используют доступные и экологичные материалы и широко распространенные производственные технологии. Разработка может найти применение в системах оптической передачи информации, а также в тепловизорах, газоанализаторах и различных других сенсорах, отметил Дмитрий Фирсов.

В первых рядах

Как показали события последних лет, отечественная промышленность проигрывает конкуренцию на рынке устройств, работающих в ИК-диапазоне, считает заведующий лабораторией радиационного контроля и твердотельной дозиметрии УрФУ Арсений Киряков. В этой связи полученные авторами проекта результаты представляются интересными и многообещающими, отметил он.

Микросхемы
Фото: РИА Новости/Александр Кряжев

Механизмы поглощения квантов света — одно из активно изучаемых направлений во многих мировых лабораториях, потому что их понимание может дать высокие показатели эффективности в функциональных материалах. С другой стороны, огромную важность играет именно возможность реализации имеющихся технических подходов при изготовлении в промышленных масштабах новых устройств без существенной перестройки техпроцесса, — сказал эксперт.

По мнению заведующего лабораторией перспективной солнечной энергетики Университета МИСИС Данилы Саранина, разработка российских ученых имеет важное практическое значение.

— Фактически представлено подтверждение возможности использования нового подхода на практически полезном приборе. Данная разработка потенциально может быть использована для повышения контрастности тепловизоров, сканирования местности и прочих смежных областей, — сказал Данила Саранин.

Учитывая возможность применения классических материалов для создания инновационных микросхем, работающих на новых принципах, первые устройства с фотонными кристаллами могут появиться очень скоро, резюмировал специалист.

Прямой эфир