Новые многоуровневые лазерные явления и передовые лазерные технологии в фотонике и биомедицине. Этап 2

В условиях глобальной цифровизации наблюдается стремительный рост объёма передаваемых данных, связанный с развитием цифровой экономики и повсеместным распространением таких услуг как электронный документооборот, видеоконференцсвязь, мониторинг в реальном времени, облачные сервисы хранения данных. Для обработки и передачи больших массивов данных активно используются средства кремниевой фотоники. Эта технология идеально подходит для приложений, требующих высокой пропускной способности, низкой стоимости и возможности межсоединения на большие расстояния. Развитие кремниевой фотоники, включающее улучшение характеристик фотонных компонентов и возможности фотонной интеграции в существующие КМОП- решения, привело к обширным исследованиям в этой области и ее широкой коммерциализации. Среди применений кремниевой фотоники можно назвать передачу данных и телекоммуникации, системы определения дальности и расположения (LiDAR), гироскопы, биосенсоры и спектрометры. На базе кремниевой фотонной платформы возможно монолитно интегрировать и связать различные фотонные устройства, включая оптические модуляторы, фотоприёмники, усилители и источники лазерного излучения. Такие фотонные платформы позволяют эффективно управлять оптическими сигналами, усиливать их, модулировать модовый состав (например, DWDM-технология), преобразовывать оптические сигналы в электрические и наоборот, а также передавать их с высокой скоростью и пропускной способностью. Разработка и усовершенствование технологии изготовления быстродействующих инфракрасных преобразователей на основе сверхлегированного кремниевого является важной задачей для различных областей науки и техники. Данная технология может быть использована для производства телекоммуникационного оборудования, а также для создания фотоэлектронных устройств разного назначения. Такими устройствами могут быть ИК кремниевые одно-, двух-, четерыхплощадочные фотодиоды или линейки фотодиодов для ИК-спектроскопии в научных лабораториях и институтах, а также для обеспечения ориентации в головках самонаведения. К тому же производство многоэлементных приемников излучения на базе кремниевого ИК-фотодиода может стать альтернативой для электронно-оптических преобразователей в приборах ночного видения, а также альтернативой для болометров и микроболометрических матриц, активно используемых в тепловидении и ИК-астрономии. Фотоэлектронные преобразования не всегда сопровождаются извлечением из сигналов информативных признаков, но могут быть использованы и для выработки электроэнергии в задачах фотовольтаики. В настоящее время кремниевые солнечные элементы преобразуют только часть спектра приходящего на них излучения в электроэнергию – в диапазоне длин волн от 0,4 до 1,1 мкм, хотя спектр солнечного излучения лежит в диапазоне длин волн от 0,3 до 2,5 мкм. Таким образом, применение результатов разработки технологии кремниевой ИК-фотоэлектроники в задачах фотовольтаики сможет повысить КПД производимых солнечных панелей. Разработка широкоспектральных фотоприемных структур на основе оригинальной технологии лазерного сверхлегирования и отжига поверхности Si позволит не только достичь рекордных содержаний донорной примеси (в отдельных случаях до 8 ат. %) в субмикронном поверхностном слое, но при этом сохранить его кристаллический характер и получить хорошо структурированные зоны примесных состояний в спектральном диапазоне от 1.5 до 30 мкм, что очень перспективно для разработки компонентов волоконно-оптических систем связи, приборов ночного видения и ИК/ТГц-визуализации, фото- и термоэлектрической солнечной электрогенерации в условиях низкой освещенности крайнего Севера и арктической зоны.