Ученые синтезируют новые полупроводниковые материалы для светодиодных табло и осветительных приборов
06.07.2021
Ученые Южного научного центра (ЮНЦ) РАН, Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова и Северо-Кавказского федерального университета разрабатывают новые полупроводниковые материалы и создают гетероструктуры для оптоэлектронных устройств, которые будут дешевле зарубежных аналогов.
Проект направлен на создание полупроводниковых материалов спектрального диапазона 0,3–4 мкм. Это видимая часть спектра, а также ближний и средний инфракрасный спектры. Именно в этом диапазоне работают индикационные электронные устройства, например, светодиодные табло, осветительные приборы, а также осуществляется передача информации.
Новый класс материалов можно использовать в каскадных солнечных элементах, лазерах, а также фотодетекторах ИК-диапазона. Структурные, оптические, электрофизические свойства синтезируемых материалов и области их возможного практического применения изучаются научной группой при участии заслуженного деятеля науки Российской Федерации профессора Леонида Лунина.
«Мы хотим синтезировать твердые растворы, которые до нас еще не получали и которые имеют предпосылки к обладанию некоторыми уникальными свойствами, например изменять ширину запрещенной зоны при сохранении параметра кристаллической решетки. Наша задача – обнаружить такие составы твердых растворов и исследовать их свойства. Данный подход позволяет проводить инженерию запрещенной зоны твердых растворов и управлять оптическими и структурными свойствами синтезируемых новых полупроводниковых материалов», – пояснил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ЮНЦ РАН Александр Пащенко.
За два прошедших этапа выполнения проекта ученые выявили основные факторы, ограничивающие получение многокомпонентных твердых растворов, описали механизм стабилизации периода кристаллической решетки, рассчитали области существования твердых растворов 4- и 5-компонентных соединений на подложках GaAs, GaSb и InSb, InP. Авторам также удалось синтезировать тонкие пленки AlGaInAsP и GaInAsSbP на подложках InP с морфологией поверхности не выше 8 нанометров.
В ходе исследований использовались многокомпонентные полупроводниковые твердые растворы. Это материалы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решетке. Они могут быть получены различными технологиями выращивания – вакуумными методами физического напыления, синтезом из жидкой и газовой фазы, а также методами прессования керамики. В ЮНЦ РАН использован эпитаксиальный метод синтеза из жидкой фазы в поле дополнительного градиента температуры – одна из модификаций классического метода жидкофазной эпитаксии.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
Проект направлен на создание полупроводниковых материалов спектрального диапазона 0,3–4 мкм. Это видимая часть спектра, а также ближний и средний инфракрасный спектры. Именно в этом диапазоне работают индикационные электронные устройства, например, светодиодные табло, осветительные приборы, а также осуществляется передача информации.
Новый класс материалов можно использовать в каскадных солнечных элементах, лазерах, а также фотодетекторах ИК-диапазона. Структурные, оптические, электрофизические свойства синтезируемых материалов и области их возможного практического применения изучаются научной группой при участии заслуженного деятеля науки Российской Федерации профессора Леонида Лунина.
«Мы хотим синтезировать твердые растворы, которые до нас еще не получали и которые имеют предпосылки к обладанию некоторыми уникальными свойствами, например изменять ширину запрещенной зоны при сохранении параметра кристаллической решетки. Наша задача – обнаружить такие составы твердых растворов и исследовать их свойства. Данный подход позволяет проводить инженерию запрещенной зоны твердых растворов и управлять оптическими и структурными свойствами синтезируемых новых полупроводниковых материалов», – пояснил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ЮНЦ РАН Александр Пащенко.
За два прошедших этапа выполнения проекта ученые выявили основные факторы, ограничивающие получение многокомпонентных твердых растворов, описали механизм стабилизации периода кристаллической решетки, рассчитали области существования твердых растворов 4- и 5-компонентных соединений на подложках GaAs, GaSb и InSb, InP. Авторам также удалось синтезировать тонкие пленки AlGaInAsP и GaInAsSbP на подложках InP с морфологией поверхности не выше 8 нанометров.
В ходе исследований использовались многокомпонентные полупроводниковые твердые растворы. Это материалы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решетке. Они могут быть получены различными технологиями выращивания – вакуумными методами физического напыления, синтезом из жидкой и газовой фазы, а также методами прессования керамики. В ЮНЦ РАН использован эпитаксиальный метод синтеза из жидкой фазы в поле дополнительного градиента температуры – одна из модификаций классического метода жидкофазной эпитаксии.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
