В ЛЭТИ создали стойкие покрытия для оптоэлектроники

Сегодня наноматериалы активно используются в радиоэлектронном приборостроении, медицине и информационных технологиях. Подложки на основе сульфида цинка (ZnS) функционируют в диапазонах длин волн от 0,35 мкм до 15 мкм, поэтому они используются в инфракрасной фотонике при разработке полупроводниковых лазеров, ИК-прозрачных окон, линз и призм. В отдельные категории входит их применение в качестве детекторов радиоактивности и материалов для светодиодов.

Для сохранения эксплуатационных характеристик ZnS-материалов, необходимо обеспечивать защиту от проникновения влаги, механического, лазерного и термического воздействия. Эти проблемы предлагается решить посредством использования специальных покрытий.

Ученые кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и отдела «Фотофизики наноструктурированных материалов и устройств» ГОИ имени С. И. Вавилова под руководством профессора кафедры Наталии Каманиной разработали защитные покрытия для полупроводниковых ZnS-материалов, на основе лазерно-осаждаемых углеродных нанотрубок. Благодаря использованию этих структур можно добиться большей механической и лазерной прочности защитных экранов и фотодатчиков для нужд оптоэлектроники, а также защитить подложки от воздействия внешних условий.

«Технологическая уникальность нашего изобретения заключается в его экологичности и точности — для нанесения покрытия используется бесконтактный управляемый метод. Также, что важно, в том, что ускоряемые в электрическом поле углеродные нанотрубки разрушают связи и имплантируются в решетку ZnS, создавая совершенно новый композит», — рассказывает Наталия Каманина.

Научная новизна проекта — в бесконтактном способе нанесения углеродных нанотрубок, который заключается в нагревании подложки под действием моделируемого лазерного излучения с длиной волны 10,6 мкм. Из-за формируемого градиента температур углеродные нанотрубки движутся в сторону подложек ZnS, затем ускоряются электрическим полем сетки с заданными параметрами и имплантируются в матрицу ZnS. При нанесении слоя используется схема лазерного ориентированного осаждения, которая состоит из лазера, оптической схемы, вакуумного поста и управляющего источника.

По словам ученых, на данный момент аналогов разработанной технологии не существует. «В России таких примеров нет. Есть отдельные производители ZnS и отдельные производители углеродных нанотрубок, однако рецепт и оборудование для контролируемого лазерного переноса нанотрубок на поверхность ZnS существуют, на данном этапе, только у нас», — объясняет Наталия Владимировна.

Исследователи планируют запатентовать методы нанесения нанотрубок, заложенные в данном проекте, и продолжать выходить на работу с другими материалами по этой технологии. Планируется также подвергнуть данные поверхности жесткому УФ-облучению для просмотра возможности использовать данные слои в вакуумном ультрафиолете.

Разработка частично поддержана грантом конкурса научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Проект получил финансирование на реализацию в размере двух миллионов рублей. В проекте участвуют аспиранты кафедры фотоники Андрей Тойкка и Ярослав Барнаш. На начальных этапах научно-исследовательские работы по этой теме были поддержаны в рамках ФЦП НТБ «Нанокоатинг-ГОИ». 

СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

43 статей

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» – один из ведущих технических университетов России и участник программы «Приоритет-2030» – является лидером в области разработки технологий и опережающей подготовки кадров для сфер радиоэлектронных, информационно-телекоммуникационных и информационно-управляющих систем, искусственного интеллекта, биоинженерии, жизнеобеспечения человека и защиты окружающей среды.

Показать больше