Ученые Центра компетенций НТИ «Сенсорика», работающего при Национальном исследовательском университете «МИЭТ», презентовали инновационную технологию создания инфракрасных фотоприемных матриц. По словам специалистов университета, это решение откроет новые горизонты для развития систем инфракрасного зрения, позволяя камерам «видеть» в условиях тумана, за преградами и даже в полной темноте, как это делают змеи, комары и некоторые рыбы.
Уникальность нового подхода: подражание природе
Технология, получившая широкое признание у профессионального сообщества, основывается на наблюдениях за природой. Некоторые представители животного мира, в том числе змеи, обладают способностью обнаруживать тепло, что помогает им распознавать и преследовать теплокровную добычу даже в самых непроходимых условиях. Инфракрасные камеры, созданные по новой технологии, смогут успешно отличать объекты в полной темноте, в пыльной или задымленной атмосфере, а также при наличии непрозрачных препятствий. Это станет особенно востребованным в системах обеспечения безопасности, промышленном контроле, медицине и научных исследованиях.
Передовые материалы: переход от кремния к InGaAs
Большинство современных сенсоров разрабатывается на базе кремния, однако такой подход ограничивает возможности в инфракрасном спектре. Ученые НИУ МИЭТ выбрали более совершенные материалы — гетероструктурные соединения индий-галлий-мышьяк (InGaAs) на подложке из фосфида индия. Благодаря этому детекторы приобрели способность работать в диапазоне длин волн от 0,9 до 1,7 микрон, что значительно расширяет область их применения по сравнению с традиционными кремниевыми матрицами.
Доцент кафедры квантовой физики и наноэлектроники НИУ МИЭТ Владимир Егоркин отметил: «Гетероструктура — это последовательная сборка тончайших слоев материалов. Новая фотоматрица формируется на специальной подложке и достигает разрешения 516 на 625 пикселей с размером отдельного пикселя менее 20 микрон». Подобное решение позволяет достичь высокой точности и чувствительности, одновременно снижая уровень шума и делая устройство максимально компактным.
Преимущества работы в инфракрасном диапазоне
Разработка НИУ МИЭТ и Центра «Сенсорика» вписывается в мировой тренд по расширению возможностей инфракрасного зрения. Одна из ключевых особенностей — низкое рэлеевское рассеяние в длинноволновом диапазоне, что существенно повышает качество изображения при неблагоприятных погодных условиях. Камеры, использующие такие фотоприемники, будут значительно лучше работать при запыленности, дыме, либо когда объекты скрыты за текстильными или иными полупрозрачными барьерами. Особенно ценно это для задач промышленной безопасности, оборонных и спасательных служб, а также научно-исследовательских работ.
Импортозамещение и технологическая независимость
Разработка, осуществленная в НИУ МИЭТ, открывает возможности для российского рынка выйти на уровень ведущих мировых брендов в сфере инфракрасных матриц. Это означает появление на отечественном рынке матриц, используемых в камерах типа ANDANTA, FPA640x512-TE2, Xenics, XSW-640. Продукция сможет полноценно конкурировать с зарубежными аналогами и даже превосходить их по сочетанию цены и функциональности.
В России расширяется производство сенсоров, основанных на InGaAs, полезных для задач ночного наблюдения, неразрушающего контроля и оптической когерентной томографии в медицинских приборах. Владимир Егоркин уверенно заявляет: «Прорывные технологии Центра позволят интегрировать современные российские решения в ключевые направления развития микроэлектроники».
Оптимизация и снижение стоимости изделий
Одним из весомых преимуществ новой технологии является ее совместимость с уже существующими оптическими материалами — оконными и линзовыми элементами, покрытиями, способными работать в инфракрасном диапазоне. Это существенно упрощает интеграцию инновационных фотоматриц в массовое производство приборов, существенно снижает себестоимость будущих изделий и способствует широкому распространению инфракрасных камер нового поколения.
Такой подход открывает возможности для создания оборудования, доступного по цене и эффективного для самой широкой аудитории — от промышленных предприятий до медицинских клиник и лабораторий.
Будущее российской инфракрасной электроники
Проректор по научной работе НИУ МИЭТ и директор Центра компетенций НТИ «Сенсорика» Сергей Гаврилов сообщил, что разработанная технология уже вызвала интерес у ведущих отечественных предприятий, работающих с широкозонными полупроводниковыми материалами. Следующим этапом станет внедрение матриц, изготовленных в МИЭТ, на мультиплексорные устройства посредством современных методов монтажа. Речь идет о технологии flip-chip — точного расположения готового чипа на контактную матрицу с использованием припойных шариков («бампов»).
Сергей Гаврилов подчеркнул: «В будущем именно потребители смогут диктовать ключевые характеристики фотоприемных устройств, а наша технология обеспечит быстрое создание актуальных и востребованных решений. Такой подход формирует условия для появления конкурентоспособной российской продукции, способной заменить импорт и поддержать развитие критически важных отраслей».
В ближайшем будущем работы Центра компетенций НТИ «Сенсорика» позволят не только усилить технологическую независимость страны, но и заложат фундамент для экспорта отечественных сенсорных решений с мировым уровнем качества.
Компетенции российской команды уже сегодня позволяют реализовывать проекты, способные стимулировать развитие микроэлектроники, медицины, промышленности и многих других сфер. В результате инновационные инфракрасные камеры на базе новых фотоприемников станут точкой роста для целого ряда перспективных направлений.
Источник: scientificrussia.ru
