Описание проекта

Новая секция «Оптоэлектроника и фотоника», которая готовится к своей работе в рамках форума «Микроэлектроника», готовит большое разнообразие сюжетов. Это и фотоприемники, и высокоскоростные волоконно-оптические интерфейсы, светодиоды и квантово-каскадные лазеры, элементы радиофотоники и фотовольтаика. Как обычно, наибольший интерес вызывают новые исследования. Кроме этого, цель работы секции — сфокусировать желание законодательной и исполнительной власти оказывать содействие отрасли и бизнесу, осваивающему технологии фотоники.

Последние десятилетия прошлого века невольно провели в нашей стране совершенно ненужную разделительную межу между микроэлектроникой и фотоникой. Микроэлектронные предприятия в прошлом имели мощную государственную поддержку и во многом продолжали жить в этой парадигме. Компании же, производящие фотонную продукцию, вынужденно концентрировались на выживании в вечной конкурентной борьбе: поиск заказов, формирование связей с партнерами, постоянное улучшение характеристик выпускаемой продукции. Развод микроэлектроники и фотоники произошел быстро, и фотоника исчезла из поля зрения законодателей и регуляторов, но не исчезла с российского экономического поля. На сегодняшний день в России действуют около 300 предприятий, производящих продукцию фотоники. За рубежом ситуация разворачивалась иная, там фотоника выступила движущей силой современных высоких технологий и ее развитие осознанно стимулировали. 

 Вглядитесь, и вы обнаружите, что у микроэлектроники и фотоники много общих технологий, много общих достижений, общих проблем и нерешенных задач. И та, и другая области техники базируются на теории твердого тела. И в микроэлектронике, и в фотонике наблюдается высокий спрос на различные монокристаллические материалы (Si, GaAs, GaN, InP, InSb, CdTe, ZnCdTe, ZnSe – рис.1). Проблемы развития материаловедческой базы типичны и для микроэлектроники, и для фотоники. Одни и те же кристаллы важны как для микроэлектроники, так и для фотоники.  До недавних пор одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка был рынок GaAs -применений для высокочастотных интегральных схем для мобильной телефонии. Но GaAs также широко используется и в оптоэлектронике: для создания светодиодов, лазерных диодов с вертикально излучающим резонатором (VCSEL), бум производства которых пришелся на момент появления в новых смартфонах функции 3D‑сканирования лиц. (Рис.2)

Монокристалл GaAs полученный методом Чохральского

Монокристалл GaAs полученный методом вертикальной направленной кристаллизации

Монокристалл лантангаллиевого силиката

Монокристалл Ge

Рис. 1. Монокристаллы

Рис.2. Развитие рынка приборов на GaAs, миллиард долларов США

Рост мирового рынка тепловых камер, вследствие возрастающих проблем безопасности, вызвал спрос на ИК-системы для военных и гражданских приложений. Рынок тепловых камер для военных и охранных применений к 2023 году, по прогнозам аналитиков, превысит 2,4 миллиарда долларов США. Использование систем ИК-диапазона потребовало охлаждать оптико-электронные приборы при их эксплуатации. Это привело к созданию охлаждаемых матричных фотоприемных устройств на основе квантовых ям на GaAs (QWIP) (рис.3).

Рис.3. ИК-модуль с охлаждаемым матричным ФПУ на квантовых ямах на GaAs производства АО «Астрон»

Появились и новые объемные материалы (например, Ga2O3), пригодные как для создания приборов силовой микроэлектроники, так и для оптических датчиков, работающих в УФ-диапазоне. Высокий спрос на различные монокристаллические материалы требует разработки новых или усовершенствования существующих технологий выращивания монокристаллов.  В России существует достаточно мощная производственная база для изготовления ростового оборудования современного уровня. Производственные мощности существуют в Черноголовке на базе ЕЗАН, в Брянске на базе ООО «НПО ГКМП», в Санкт-Петербурге на базе ООО «Апекс», в Волгограде на базе ООО Cristars.  

Так что у микроэлектроники и фотоники гораздо более общих черт, чем различий. Пора обсудить как объединить эти два направления на заседаниях секции №12 «Технологии оптоэлектроники и фотоники».