назад
30 ноября

Ученые разработали технологию получения материалов для производства компактных лазеров

Исследователи из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ФТИ им. А.Ф. Иоффе разработали новые методы получения полупроводниковых материалов, которые позволят создавать мощные и компактные лазеры, превосходящие  существующие аналоги.

Благодаря достижениям в области технологии роста многослойных структур различных полупроводниковых материалов мощные полупроводниковые лазеры вошли в различные сферы жизни: от машиностроения и обработки материалов до медицины и энергетики.

К плюсам таких устройств можно отнести высокую надежность и энергоэффективность, однако существующие технологии и подходы подошли к пределу по излучаемой мощности при сохранении компактности и энергоэффективности. Дальнейшее развитие мощных полупроводниковых лазеров требует разработки новых конструкций и методов получения гетероструктур.

Один из распространенных методов создания таких материалов — эпитаксия из газовой фазы. Это контролируемый и высокоточный процесс: последовательное наращивание монокристаллических слоев полупроводниковых материалов со строго заданными оптимальными свойствами в условиях сверхчистых газовых камер с прецизионным контролем всех параметров процесса.

«Одно из направлений нашего проекта связано с повышением яркости и эффективности мощных полупроводниковых лазеров. Основой для этого является разрабатываемая нами технология селективной многостадийной эпитаксии полупроводниковых наногетероструктур. Ключевая задача, которую она решает - это управление свойствами формируемых многослойных структур не только в направлении, но и в плоскости роста. Это позволяет создавать многомерные 3D-структуры, которые уже имеют области усиления и волноводы, что важно для мощных полупроводниковых лазеров с высокой яркостью. Технология является ключевой для создания новых высокоэффективных и компактных полупроводниковых лазеров», — рассказала доцент кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», руководитель Центра физики наногетероструктур ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН Никита Пихтин.

Научная группа впервые описала закономерности изменения пространственной организации материалов в процессе селективной эпитаксии. Разработанные методы целиком охватывают процесс создания лазерных систем — от выращивания гетероструктур до изготовления компонентов лазерных систем. Параллельно ученые изучают оптические и электрические характеристики полученных наногетероструктур.

«Предложенные нами методы позволяют выращивать наногетероструктуры с более высокими оптическими свойствами по сравнению с существующими аналогами. Созданные на основе этих материалов прототипы устройств являются очень компактными — их можно разместить на чипе. Сегодня такие лазеры актуальны как для российских, так и для зарубежных производителей передовых автономных транспортных систем. Например, беспилотным автомобилям для ориентирования в пространстве необходимы лазерные радары (лидары)», — пояснил магистрант кафедры базовой оптоэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», лаборант ФТИ им. А.Ф.Иоффе Илья Шушканов.

Эти исследования являются частью проекта, который был поддержан грантом Российского научного фонда. Итогом проекта станет комплекс теоретических наработок и различных методов получения наногетероструктур для создания мощных полупроводниковых лазеров нового поколения.
  • #Физика
Источник: Пресс-служба СПбГЭТУ «ЛЭТИ»