Перспективные материалы и технологии для устройств ближнего и среднего инфракрасного диапазона длин волн

Перспективными ИК – материалами являются халькогениды цинка, легированные переходными 3d элементами, которые используются для создания активных элементов ИК-лазеров, генерирующих в области длин волн 2-5 мкм. В последнее время темпы создания лазерных источников с высокими генерационными характеристиками снизились ввиду необходимости обеспечения не только оптимального содержания допанта, но также заданного распределение в объеме активной лазерной среды. Важным требованием остается снижение поглощения излучения накачки на поверхности лазерного элемента с целью повышения порога лазерного разрушения. Планируемые исследования направлены на решение комплексной задачи создания лазерных сред для мощных систем среднего ИК – диапазона, фундаментальной составляющей которой является разработка физико-химических основ технологии элементов из селенида и сульфида цинка, легированных ионами хрома и железа с объемным профилем распределения оптически активных центров и с прогнозируемыми оптическими, теплофизическими и функциональными свойствами. Разработка новых способов создания высококачественных оптических сред Fe2+:ZnSe(S) и Cr2+:ZnSe(S) с заданными физико-химическими и оптическими свойствами, является актуальной задачей, как в научном, так и прикладном аспекте. Вторым направлением исследований является реализация подхода к созданию керамик на основе MgO и RE2O3, в которых за счёт снижения размера зерен до уровня ~100 нм, возрастают не только механические характеристики композитов, но и достигается их высокая прозрачность в ИК-диапазоне. Это позволяет создать оптические элементы, которые невозможно получить другими способами, а также достигаются новые функциональные характеристики. Потенциально, композит MgO-La2O3 может стать новой матрицей для легирования ионами РЗМ для применения в качестве активной ИК среды, конвертера частоты и т.п. Композит MgO-Yb2O3 может быть использован как точечный источник белого света при возбуждении лазерным излучением. Кроме этого, за счёт крайне низкой излучательной способности компонентов композита и её роста с температурой, он может стать лучшей альтернативой материалам оптических окон диапазона 3-5 мкм для высокоскоростных летательных аппаратов. Твердые растворы теллуридов кадмия-ртути (КРТ) благодаря уникальным свойствам широко используются в ИК-технике. Современные ИК–фотоприемники третьего поколения за рубежом изготавливаются на основе эпитаксиальных структур КРТ, в т.ч. MOCVD-методом. Отечественная MOCVD-технология выращивания структур КРТ на подложках CdZnTe и Ge отсутствует. В результате выполнения предлагаемой работы будут разработаны физико- химические основы отечественной MOCVD-технологии гетероструктур КРТ/ CdZnTe и КРТ/Ge для матричных фотоприемников ИК-диапазона нового поколения.