אנו מציגים את המעבדה "ננו-חומרים מתקדמים והתקנים אופטואלקטרוניים" של אוניברסיטת ITMO

כבר ערכנו סדרה שלמה של טיולי צילום קטנים בהאברה. הראה שלנו מעבדה לחומרים קוונטיים, הביט ב זרועות ממוכנות ומניפולטורים במעבדת הרובוטיקה ובדקנו את הנושא שלנו עשה זאת בעצמך משותף (Fablab).

היום נספר לכם על מה (ומה) עובדת אחת המעבדות שלנו במרכז המדעי הבינלאומי לחומרים פונקציונליים והתקני אופטואלקטרוניקה.

בתמונה: דיפרקטומטר DRON-8

מה הם עושים כאן?

המעבדה "ננו-חומרים מתקדמים והתקנים אופטואלקטרוניים" נפתחה על בסיס המרכז המדעי הבינלאומי, העוסק ב- מחקר חומרים חדשים, לרבות מוליכים למחצה, מתכות, תחמוצות במצב ננו-מבנה, לצורך שימושם במכשירים והתקנים אופטו-אלקטרוניים.

סטודנטים, סטודנטים לתואר שני וצוותי מעבדה לימוד מאפיינים של ננו-מבנים ויצירת התקני מוליכים למחצה חדשים עבור מיקרו-ואופטו-אלקטרוניקה. הפיתוחים משמשים בתחום תאורת לד חסכונית באנרגיה ויהיו מבוקשים בעתיד הקרוב בתחום האלקטרוניקה במתח גבוה לרשתות חכמות (רשת חכמה).

בקהילת הסטודנטים, אתר המחקר ברחוב לומונוסוב, בניין 9 נקרא "המעבדה של רומנוב", מאחר שגם המעבדה וגם המרכז עומדים - א.אי רומנוב, דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה, פרופסור מוביל ודיקן הפקולטה לפוטוניקת הלייזר והאופטו-אלקטרוניקה באוניברסיטת ITMO, מחברם של יותר משלוש מאות פרסומים מדעיים וזוכה במענקים ופרסים מדעיים בינלאומיים רבים.

Оборудование

במעבדה יש ​​דיפרקטומטר DRON-8 של חברת Burevestnik הרוסית (למעלה ב-KDPV). זהו אחד המכשירים העיקריים לניתוח חומרים.

זה עוזר לאפיין את איכות הגבישים והמבנים ההטרו-מבנים המתקבלים על ידי מדידת ספקטרום עקיפה של קרני רנטגן. עבור טיפול תרמי של מבנים מוליכים למחצה סרט דק שנמצאים בפיתוח, אנו משתמשים במתקן ביתי זה.

אנו משתמשים במערכות מתקדמות בקנה מידה פיילוט כדי לאפיין, לשנות ולמיין נוריות LED. בואו נדבר על הראשון (בתמונה למטה בצד שמאל).

זהו מתקן מדויק Asymtek S-820. זוהי מערכת אוטומטית לחלוקת נוזלים צמיגים. מתקן כזה הוא הכרחי ליישום מדויק של חומר זרחני על שבב LED על מנת להשיג את צבע הזוהר הרצוי.

בתחילה (כברירת מחדל), נוריות הלד הלבנות שאנו מכירים מבוססות על שבבים הפולטים בטווח הכחול של הספקטרום הנראה של קרינה אלקטרומגנטית.

מכשיר זה (בתמונה הכללית במרכז) מודד את מתח הזרם והמאפיינים הספקטרליים של שבבי LED ומאחסן את הנתונים הנמדדים עבור מספר רב של שבבים בזיכרון המחשב. יש צורך לבדוק את הפרמטרים החשמליים והאופטיים של דגימות מיוצרות. כך נראית ההתקנה אם פותחים את הדלתות הכחולות:

המכשיר השלישי בתמונה הכללית הוא מערכת למיון והכנת נוריות לד להתקנה הבאה. בהתבסס על המאפיינים הנמדדים, היא מרכיבה דרכון עבור LED. לאחר מכן, הממיין מקצה אותו לאחת מ-256 קטגוריות בהתאם לאיכות התקן המוליכים למחצה (קטגוריה 1 הן נוריות LED שאינן זוהרות, קטגוריה 256 הן אלו שזוהרות בצורה הבהירה ביותר בטווח ספקטרלי נתון).

במרכז המחקר הבינלאומי שלנו אנו עובדים גם על הצמיחה של חומרים מוליכים למחצה ומבנים הטרו. מבנים הטרו-מבנים גדלים באמצעות אפיטקסיה של קרן מולקולרית על התקנת RIBER MBE 49 בחברה השותפה Connector-Optics.

כדי להשיג גבישי תחמוצת בודדים (שהם מוליכים למחצה רחבים) מההמסה, אנו משתמשים במתקן גידול רב-תכליתי מיוצר מקומי NIKA-3. למוליכים למחצה רחבים עשויים להיות יישומים בממסרי כוח עתידיים, לייזרים אנכיים VCSEL בעלי יעילות גבוהה, גלאי אולטרה סגול וכו'.

פרוייקטים

באתרי המרכז המדעי הבינלאומי, המעבדה שלנו מבצעת מגוון מחקרים בסיסיים ויישומיים.

לדוגמה, יחד עם חוקרים מהאוניברסיטה הטכנית לתעופה מדינת אופא, אנחנו אנחנו מתפתחים מוליכי מתכת חדשים עם מוליכות מוגברת וחוזק גבוה. כדי ליצור אותם, נעשה שימוש בשיטות של דפורמציה פלסטית אינטנסיבית. המבנה העדין של הסגסוגת נתון לטיפול בחום, המפיץ מחדש את ריכוז אטומי הטומאה בחומר. כתוצאה מכך, פרמטרי המוליכות ומאפייני החוזק של החומר משתפרים.

צוותי המעבדה מפתחים גם טכנולוגיות לייצור משדרים אופטואלקטרוניים המבוססים על מעגלים משולבים פוטוניים. משדרים כאלה ימצאו יישום בתעשייה של יצירת מערכות העברת/קליטה של ​​מידע בעלות ביצועים גבוהים. כיום, כבר הוכן סט הוראות לייצור אבות טיפוס של מקורות קרינה ופוטו-גלאי. כמו כן הוכן תיעוד עיצוב לבדיקות שלהם.

פרויקט מעבדה חשוב מוקדש יצירת חומרים מוליכים למחצה רחבים וננו מבנים עם צפיפות פגמים נמוכה. בעתיד, באמצעות החומרים המפותחים, נוכל לייצר התקני מוליכים למחצה חסכוניים באנרגיה שעדיין אין להם אנלוגים בשוק.

המומחים שלנו כבר מפותח נוריות LED, שיכולות להחליף מנורות אולטרה סגול לא בטוחות על בסיס כספית. הערך של המכשירים המיוצרים טמון בעובדה שההספק של מכלולי ה-LED האולטרה סגולים שלנו גבוה פי כמה מהספק של נוריות לד בודדות - 25 W לעומת 3 W. בעתיד, הטכנולוגיה תמצא יישום בתחום הבריאות, טיפול במים ובתחומים אחרים שבהם נעשה שימוש בקרינה אולטרה סגולה.

קבוצת מדענים מהמרכז המדעי הבינלאומי שלנו רואהשמכשירים אופטואלקטרוניים עתידיים ישתמשו בתכונות המדהימות של עצמים בגודל ננו - נקודות קוונטיות, שיש להן פרמטרים אופטיים מיוחדים. ביניהם - הֶאָרָה או זוהר לא תרמי של חפץ, המשמש בטלוויזיות, סמארטפונים וגאדג'טים אחרים עם תצוגה.

אנחנו כבר אנחנו עושים יצירת מכשירים אופטו-אלקטרוניים דומים של דור חדש. אבל לפני שהגאדג'טים יוצאים לשוק, עלינו לחשב את הטכנולוגיות לייצור חומרים ולאשר את בטיחות החומרים המתקבלים עבור המשתמשים.

סיורי צילום נוספים במעבדות שלנו:

• מה הם עושים במעבדה לחומרים קוונטיים באוניברסיטת ITMO
• זרועות ומניפולטורים ממוכנים - מה עושה מעבדת הרובוטיקה
• סיור במעבדת הסייבר-פיזיקלית שלנו
• ITMO Fab Lab: מרחב עבודה משותף עבור אנשים יצירתיים - מראה מה יש בפנים

מקור: www.habr.com