Теоретическое и экспериментальное исследование физико-технологических подходов к созданию оптических сенсоров и излучателей для ИК, СВЧ и ТГц спектральных диапазонов на основе полупроводниковых материалов A3B5

Системы беспилотного транспорта полноценно внедряются в нашу жизнь. Автоматические беспилотные вагоны метрополитена функционируют в большинстве мировых столиц, на дорогах общественного пользования активно тестируются беспилотные автомобили, которые могут найти свое применение в такси и в службах доставки товаров. Одной из ключевых технологий, применяемых в подобных системах, является технология LiDAR (Light Detection and Ranging), заключающаяся в получении и обработке оптических сигналов, отраженных от удалённых объектов. Подобные системы в своем составе включают источники лазерного излучения, в качестве которых сегодня применяются существующие мощные лазеры, а также матрицы фотоприемников, выбор которых пока ограничен. Широкое внедрение LiDAR в современных транспортных системах пока еще сдерживается высокой стоимостью компонентной базы и ограниченной номенклатурой фотоприемных матриц. Атмосфера Земли практически прозрачна для коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR) 1-3 мкм, однако содержит полосы сильного поглощения паров воды в районе длин волн 1,4, 1,9 и 2,7 мкм. Такой высокий контраст делает этот диапазон очень востребованным для множества приложений, например, определения погоды со спутника, исследования окружающей среды или ресурсных исследований. Другие приложения включают абсорбционную спектроскопию газов или жидкостей, тепловизионные датчики и приборы ночного видения. Вместе с тем, в настоящее время бурно развиваются эпитаксиальные технологии в системе материалов А3В5 и А3N, направленные на создание приборов, работающих на больших частотах - в СВЧ и ТГц диапазонах длин волн. Кроме того, ТГц-излучение позволяет выполнять не инвазивный и неразрушающий контроль, который широко применяется в военных системах, средствах безопасности, медицине и здравоохранении, материаловедении и обрабатывающей промышленности. Все это обуславливает непрерывный рост спроса на ТГц-устройства. Электромагнитные волны ТГц диапазона отражаются металлами, но они проникают через пластмассы, бумагу, сухую древесину и любые мутные среды, и мелкодисперсные материалы. Одним из новых направлений фотоники является т.н. «радиофотоника», появившаяся благодаря интеграции оптоэлектроники и СВЧ-радиоэлектроники. К основным объектам радиофотоники можно отнести СВЧ-диоды и транзисторы с дополнительным оптическим выходом, полупроводниковые лазеры, фотодиоды и фототранзисторы, а также отдельные узлы и модули на основе их сочетания между собой и со сверхскоростной компонентной базой микроэлектроники. Таким образом, детальное теоретическое и экспериментальное исследование физико-технологических подходов к созданию оптических сенсоров и излучателей для ИК, СВЧ и ТГц спектральных диапазонов на основе полупроводниковых материалов A3B5 является актуальным для создания новых типов полупроводниковых приборов недоступный РФ. Мировой интерес подтверждается множеством публикаций ведущих научных групп, что подчеркивает актуальность исследований в данном направлении. В рамках проекта будет разработана конструкции и лабораторная технология синтеза приборных полупроводниковых гетероструктур и будут созданы оптические сенсоры и излучатели для ИК, СВЧ и ТГц спектральных диапазонов на основе полупроводниковых материалов A3B5.