Лучшие проекты учёных Алфёровского университета за 2023 год

Проект Лаборатории наноэлектроники,
руководитель – научный сотрудник, к.ф.-м.н. Шубина К.Ю.
Видимослепые фотодетекторы УФ диапазона на основе ультратонких эпитаксиальных слоев GaN

Фотодетекторы УФ диапазона востребованы в различных областях: от науки и медицины до систем безопасности и скрытой оптической УФ связи. На текущий момент такие устройства изготавливают преимущественно на основе кремния с применением дорогостоящих оптических фильтров. Однако широкозонные III-N полупроводники, такие как GaN и AlGaN открывают новые возможности для развития технологии и повышения спектральной селективности таких приборов. Кроме того, нитриды обладают уникальной тепловой и химической стабильностью, а значит устройства на их основе способны работать в жёстких условиях и устойчивы к воздействию агрессивных сред.

Основной задачей проекта является разработка технологии создания УФ детекторов на основе ультратонких эпитаксиальных слоев GaN.

Во-первых, технология синтеза таких структур более простая по сравнению с многослойными гетероструктурами. Во-вторых, данные структуры обладают развитой морфологией, а значит площадь поверхности активного материала для взаимодействия с излучением у таких структур выше по сравнению с гладкими планарными слоями. Это потенциально может обеспечить более высокую чувствительность фотодетекторов. Метод молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота, который используется для синтеза GaN в данном проекте, позволяет управлять морфологией структур в процессе роста.

Важно отметить, что на основе тройных полупроводниковых соединений AlGaN возможно создание солнечно-слепых фотодетекторов (λ ≤ 280 нм), рабочий диапазон которых зависит непосредственно от содержания Al и Ga в твёрдом растворе. Ожидается, что результаты, полученные в ходе выполнения проекта, послужат базой для разработки устройств солнечно-слепого диапазона, а также будут способствовать появлению на рынке отечественных УФ фотодетекторов на основе широкозонных III-N полупроводников.