Российские исследователи разработали инновационную технологию создания фоточувствительных плёнок, которая позволит проектировать сверхбыстрые сенсоры и интегрировать фоточувствительные элементы непосредственно в кремниевые чипы. О прорыве в области микроэлектроники сообщили в пресс-службе Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ).
Технология создания и характеристики плёнок
В основе метода лежит использование передовых вакуумных технологий: магнетронного распыления и электронно-лучевого испарения. С их помощью специалистам удалось сформировать тонкие фоторезистивные слои, толщина которых варьируется от 50 до 500 нанометров. Учёные варьировали содержание кадмия в структуре материала, добиваясь оптимальных параметров.
Главным преимуществом разработки является её полная совместимость с текущими стандартами производства кремниевых интегральных схем. Это снимает необходимость в радикальной модернизации технологических линий при внедрении новых компонентов.
Рекордные показатели отклика
В ходе экспериментов наиболее эффективными оказались образцы с содержанием кадмия около 4%, нанесённые методом магнетронного распыления на кремниевую подложку. Результаты испытаний подтвердили исключительные свойства материала:
- Время отклика: 25 микросекунд.
- Фоточувствительность: высокая контрастность сопротивления при переходе из темноты к освещению (разница показателей достигает пятикратного значения).
Физики поясняют, что на границе контакта плёнки с кремниевой подложкой возникает гетеропереход, который значительно усиливает фотоэлектрический эффект. Это позволяет создавать компактные и энергоэффективные устройства на базе кремния.
Перспективы применения
Новая технология открывает широкие возможности для отечественной микроэлектроники. Подобные сенсоры могут найти применение в:
- системах обнаружения пламени и детекторах лазерных импульсов;
- современных оптоэлектронных системах;
- устройствах высокоточного мониторинга.
Гибкость технологии заключается в возможности настройки сенсоров под конкретные спектральные диапазоны — от видимого синего света до ближнего инфракрасного излучения — путем простого изменения концентрации кадмия в составе плёнки. В перспективе это решение может лечь в основу следующего поколения интеллектуальных датчиков, глубоко интегрированных в современные вычислительные системы.
