В Новосибирске прошла Российская конференция и школа молодых учёных «Фотоника – 2025»external link, opens in a new tab. Она собрала более 150 участников из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Зеленограда, Томска, Казани, Нижнего Новгорода и других городов, ― от молодых исследователей до руководителей научных групп, лабораторий и институтов, от представителей промышленности до студентов
Интересы участников затрагивали разработку и совершенствование полупроводниковых фотонных устройств, работающих в самых разных диапазонах (ультрафиолетовом, инфракрасном, терагерцовом), создание интегральной фотоники и материалов для новых оптоэлектронных приложений.
Организаторы конференции ― Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) и Новосибирский госуниверситет. Пятидневное мероприятие проходило при содействии Минобрнауки России, Сибирского отделения РАН на территории «Точки кипения – Новосибирск». Спонсорами выступили ООО «Современное вакуумное оборудование», ООО «АкадемВак», OOO «Новые Телеком Решения», ООО «МИНАТЕХ», ЗАО «ЭКРАН ФЭП», ООО «Фотоникс Инструментс».
«Наша конференция продолжает многолетнюю традицию, чередуясь с аналогичным по тематике мероприятием, которое проводит в Москве НПО “Орион”, входящий в холдинг “Швабе” ГК “Ростех”. Два года назад 8 сентября мы завершили “Фотонику-2023”, а сейчас, в эту же дату, словно перешагнув временной интервал, открыли “Фотонику-2025”», ― отметил академик Александр Латышев, председатель программного комитета конференции, директор Института физики полупроводников.
Тренды задавать
Александр Латышев подчеркнул, что все доклады, заявленные на «Фотонику-2025», находятся в авангарде современных исследований и анонсировал четыре знаковых работы, выполненных в институте-организаторе.
«На каждой конференции я беру на себя смелость привлечь внимание участников к докладам о прорывных исследованиях, ведущихся в ИФП СО РАН.
Одно из сообщений посвящено расширению диапазонов работы электронно-оптических преобразователей: от рентгеновского до терагерцового и возможностям, которые открывает безмультиплексорная оптоэлеткроника. Работа ведется под руководством доктора физико-математических наук Олега Терещенко. Среди ярких примеров: первый в мире детектор спин-поляризованных электронов, с пространственным разрешением, при создании которого использовались принципы работы электронно-оптических преобразователей приборов ночного видения.
Другой результат появился в процессе работы по запросу Института астрономии РАН — был сделан детектор излучения в диапазоне вакуумного ультрафиолета для космической обсерватории “Спектр-УФ”. Планируется, что с 2031 г. по 2042 г., это будет единственный телескоп на орбите, работающий в таком диапазоне и получающий ранее недоступные данные о Вселенной. Нужно отметить, что лаборатория Олега Евгеньевича тесно сотрудничает с предприятием “Экран-ФЭП”, что позволяет быстро реализовывать новые решения».
Следующий доклад, который отметил директор ИФП СО РАН — о детекторе одиночных фотонов для квантовой связи:
«На “Фотонике-2023” мы говорили о том, что сделали источник одиночных фотонов для квантовой связи и устройство для их регистрации — однофотонный лавинный фотодиод. Сегодня руководитель работы кандидат физико-математических наук Валерий Преображенский рассказал о развитии исследований, измерениях подтверждающих квантовую эффективность фотодиода. Работа ведется совместно с нашими партнерами — АО “Оптрон”, АО “Сатурн”, АО “ОКБ-Планета”. Методом газовой эпитаксии (а не только молекулярно-лучевой) удалось получить полупроводниковые гетероструктуры, формирующие основу фотодиода».
Фазовый модулятор на жидких кристаллах и фотодетекторы для оптоволоконной связи
В центре внимания оказались и достижения, связанные с разработкой элементов для адаптивной оптики и систем передачи данных.
«Новая задача, которую поставил перед нами “Росатом”, — создание пространственного фазового модулятора света на жидких кристаллах. На этой конференции мы показали макет модулятора, разработанного под руководством кандидата физико-математических наук Сергея Мутилина и доктора физико-математических наук Александра Милёхина. Мы выполнили работу вместе с нашими партнерами — НИИ измерительных систем им. Ю.Г. Седакова и Институтом физики им. Л.В. Киренского СО РАН. С жидкими кристаллами мы раньше не имели дела, их нам предоставил Институт физики. Конечно, пока сделан макет фазового модулятора, еще предстоит перейти к опытно-конструкторской разработке, производству мелких серий», — добавил Александр Латышев.
Ученый отметил работу, которая много лет велась под началом доктора физико-математических наук Константина Журавлева — создание мощных СВЧ транзисторов, фотодетекторов для оптоволоконной связи. Сейчас продолжением исследований руководит кандидат физико-математических наук Дмитрий Гуляев.
«Отличительная черта всех перечисленных работ — в каждой достигнуты рекордные параметры. Такие оптоэлектронные, фотонные устройства сделаны впервые в нашей стране, а их характеристики – на мировом уровне», — резюмировал директор ИФП СО РАН.
Для конференции «Фотоника» характерно широкое участие промышленных компаний, работающих в сфере фотоэлектронных технологий. В этом году около половины приглашенных сообщений сделали специалисты индустрии. Среди докладчиков — директор по научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам АО НПО «Орион» доктор технических наук Алексей Полесский и генеральный директор АО «Зеленоградский нанотехнологический центр» Анатолий Ковалев.
Коллоидные квантовые точки для инфракрасных матриц
«НПО «Орион» — российский научно-производственный центр, специализирующийся на опто-, фото- и инфракрасной электронике.
Сообщение Алексея Полесского было посвящено развитию фотонных устройств для коротковолнового инфракрасного (ИК) диапазона. Фотоприемники, принимающие излучение в этом диапазоне, используются для работы оптоволоконных систем, лидаров, охранных комплексов, для определения подлинности произведений искусства и других применений.
Директор по НИОКР НПО «Орион» отметил, что один из мощных современных трендов в области коротковолновой ИК фотоэлектроники — переход на фотоприемные матрицы на основе коллоидных квантовых точек. Такие матрицы сравнительно дешевы и просты в изготовлении, почти не требуют охлаждения, имеют широкий диапазон чувствительности, но пока низкую квантовую эффективность. Поэтому традиционное соединение индий-галлий-арсенид (InGaAs) продолжает оставаться ключевым материалом для изготовления фотоприемников.
«В «НПО “Орион” впервые в России получены матричные фотоприемники на основе коллоидных квантовых точек для коротковолнового ИК диапазона формата 640х512 пикселей с шагом 15 микрон. Мы ведем проработку создания матричного фотоприемного устройства третьего поколения со специализированной БИС считывания (большая интегральная схема), позволяющие реализовать асинхронный режим приема лазерного излучения. Это ключевой режим для обнаружения лазерной подсветки.
Конечно, сложно соревноваться с такими мировыми гигантами, как Sony или SWIR Vision, но я думаю, что уже на следующей конференции мы будем предоставлять фотоприемники коротковолнового ИК- диапазона с форматом 1280 x 1024 с шагом 12 микрон и камеры на их основе», — сказал Алексей Полесский.
Российский литограф на 130 нм для производства ФИС
Зеленоградский нанотехнологический центр (АО «ЗНТЦ») — специализируется на разработке и выпуске микро- и наноэлектроники, фотонных интегральных схем, сенсоров, а также создании технологической инфраструктуры для прототипирования, испытаний и малосерийного производства.
Одно из недавних достижений центра — разработкаexternal link, opens in a new tab отечественного литографа на 350 нм.
Сейчас компания решает задачу по созданию литографа на технологическую норму 130 нм. Он необходим для производства фотонных интегральных схем (ФИС). Последние объединяют на чипе электронные и оптические компоненты, способные принять световой сигнал, обработать его и транслировать дальше — так можно получить существенное увеличение скорости передачи информации.
Анатолий Ковалев подчеркнул, что мировой рынок ФИС растёт стремительными темпами: объем составил 14,85 млрд долларов в 2024 г, прогнозируется — 97,6 млрд долларов в 2034 г, среднегодовой рост – 21,5 %. Технология 130 нанометров предпочтительна для отрасли:
«Наш анализ показывает, что основное производство ФИС пока ориентируется на технологию 130 нанометров, как базовую. На сегодняшний день она оптимальна по двум причинам — цена и качество, как и в любом рыночном продукте. Маски на 130-нанометровой технологии не такие дорогие, как на технологии ниже, и для оптических схем, на сегодняшний день, [их] вполне достаточно. Выход годных (80-90%) на технологии 130 нанометров тоже вполне устраивает рынок».
Генеральный директор ЗНТЦ добавил, что Россия имеет шанс занять свою нишу в области литографического оборудования, обеспечивая, с одной стороны, внутренний рынок и, с другой, участвуя в глобальной кооперации:
«Global Foundries, TSMC выделили отдельные направления, связанные с ФИС и предлагют стандартные процессы на 130 нм. На глобальном рынке для себя [ЗНТЦ] мы предполагаем долю в 2%».
Анатолий Ковалев пояснил, что доля в 2% — очень амбициозная заявка, потому что, кроме известных мировых производителей литографического оборудования — ASML, Nikon, Canon, SMEE — в создание новой техники активно включились китайские компании, получающие масштабное финансирование.
В рамках пятидневной «Фотоники» прошла также Школа молодых ученых и двухдневная секция стендовых докладов. Для молодых исследователей сообщения представили специалист Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова доктор химических наук Роман Васильев «Мир коллоидных наноструктур: от искусства синтеза до применений в фотонике», сотрудник ООО «АкадемВак» Дмитрий Горшков «Научный подход при разработке и производстве вакуумных установок для научных исследований» и заведующий лабораторией Института физики микроструктур РАН доктор физико-математических наук Сергей Морозов «Излучательная и безызлучательная рекомбинация в объемных полупроводниках и квантовых ямах: мифы и реальность».
«Фотоника», как регулярный симпозиум, объединяющий научное сообщество, ведущих российских производителей оптоэлектронной техники, разработчиков новых решений — представляет срез современного состояния отраслиexternal link, opens in a new tab. В следующем году аудиторию соберет конференция НПО «Орион», а через два года — снова ИФП СО РАН.