Эксπир
Регистрация / Вход

Наноразмерные гетерострутуры для полупроводниковых лазеров - диодных и с катоднолучевой накачкой

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3168
Организация
ФИАН
Руководитель работ
Крохин Олег Николаевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
2,5 млн

Разработка методов получения полупроводниковых материалов и наноструктур для изготовления высокоэффективных лазеров и светодиодов с рекордной излучающей способностью в ИК, видимой(зеленой) и/или УФ спектральных диапазонах для массового применения в одной из областей: для полноцветных дисплеев и интегральных источников белого света, предпочтительно на базе одной материальной системы, активных элементов телекоммуникационного, навигационного, литографического, диагностического медицинского и другого оптического оборудования в диапазоне 0.3-1.5 мкм, и в технологических системах обработки, сварки, резки и испарения материалов

Этапы проекта

1
20.04.2007 - 31.08.2007
Выполнен расчет поперечного распределения интенсивности и модового усиления в многослойных полупроводниковых наногетероструктурах с целью наибольшего увеличения ширины оптического пучка лазерного диода.
Проведена оптимизация параметров (толщины и состава слоев) наногетероструктур AlGaAs/GaAs и InGaAs/AlGaAs/GaAs с квантоворазмерной активной областью по критерию наибольшей ширины оптического пучка при постоянном модовом усилении.
Разработана технология лабораторного изготовления экспериментальных образцов наноразмерных гетероструктур.
Выращены экспериментальные образцы наноразмерных гетероструктур для лазеров, излучающие в синей (455 – 465 нм.) области спектра.
Проведено патентное исследование по ГОСТ Р 15.011-96.
Развернуть
2
01.09.2007 - 31.12.2007
1.) Создана технология получения из металлоорганических соединений наноразмерных гетероструктур ZnCdSe/ZnMgSSe и ZnCdS/ZnSSe, излучающих в сине-зеленой области спектра. Температура роста была в диапазоне 400-470 С. Полученные данной технологией гетероструктуры ZnCdSe/ZnMgSSe имеют рекордно высокую эффективность излучения на длине волны 460-465 нм. На их основе впервые реализован лазер с продольной накачкой электронным пучком с выходной мощностью 4.5 Вт (эффективность выше 5 %) при энергии электронов 40 кэВ и комнатной температуре. Полученные гетероструктуры ZnCdS/ZnSSe не имеют внутренних упругих напряжений, и тем самым, являются перспективным материалом для светодиодов и лазеров, в том числе и с инжекционной накачкой. На их основе впервые реализован лазер (478 нм, 2 Вт) с продольной накачкой электронным пучком, несмотря на то, что разрывы зон на гетерограницах этих структур соответствуют разрывам второго типа.
Результат включает создание технологий выращивания двух структур: ZnСdSe/ZnMgSSe и ZnCdS/ZnSSe. Первая технология – на основе совершенствования известной технологии, вторая технология позволяет создать принципиально новые наноструктуры. Полученные результаты по лазерным наноструктурам излучающим в сине зеленой области спектра превосходят известный мировой уровень.
  2.) В области диодных лазеров за счет расширения оптического пучка экспериментально получена выходная мощность 500 мВт в поперечно-одномодовом режиме генерации, то есть, с диффракционно-ограниченной расходимостью пучка. При этом расходимость пучка в вертикальной плоскости составила ~ 120. Как выходная мощность, так расходимость оптического пучка представляют на настоящий момент наиболее высокий достигнутый уровень среди отечественных излучателей такого типа.
Достигнутый уровень расходимости пучка в вертикальной плоскости ~120 обеспечивает его наименьшую эллиптичность ~2 для разработанных экспериментальных образцов среди типичных мощных поперчно-одномодовых гетеролазеров.
Созданный диодный лазер с оптимизированными параметрами характеризуется почти дифракционным качеством пучка излучения при высокой мощности в непрерывном режиме работы, обладает увеличенным пятном излучения на выходном зеркале, что снижает его мощностную нагрузку
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
Создана физическая модель порога разрушения выходной грани лазерного диода с учетом поглощения в широкозонных эмиттерах, наведенных разогревом лазерным излучением диода.
  Экспериментально определен порог катастрофического разрушения выходной грани лазерного диода в импульсном .
  Проведены испытания пяти экспериментальных образцов наноразмерных гетероструктур для лазеров, излучающих в зеленой (520 – 530 нм) области спектра с выходной мощностью более 1 Вт.
Развернуть
4
01.06.2008 - 31.10.2008
Для дальнейшего улучшения характеристик лазерных экранов, излучающих в зе-леной и синей областях спектра, а также увеличения площади соответствую-щих наноразмерных гетероструктур и повышения их однородности необхо-димо ростовое оборудование промышленного типа.
  Патентные исследования показали их патентную чистоту.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Разработка методов создания полупроводниковых наноматериалов для высокоэффективных лазеров и светодиодов в спектральной области 0.3-1.5 мкм
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
11
Тема
Создание высокоэффективных полупроводниковых тонкопленочных светодиодов и лазеров видимого и инфракрасного диапазонов с внешним квантовым выходом более 40%.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии получения наногетероструктур и мощных полупроводниковых лазеров на их основе, излучающих в оптическом диапазоне 1400-1600 нм.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 28 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
1
Тема
Наноструктуры для полупроводниковых лазеров и генерации ультракоротких импульсов света.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии изготовления фотонных интегральных схем лазеров с пассивной синхронизацией мод и фотоприемников спектрального диапазона 1300-1550 нм
Продолжительность работ
2015 - 2016, 16 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
1