Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Полупроводники, оптопары и… женщины

Ключевые слова:  LEDMicrosensor, ИК диапазон, Мастерские инноваций, периодика, светодиод, сенсор, ФИОП РОСНАНО, фотодиод

Автор(ы): Автор текста: Мария Кучер, Фото: Наталья Булкина

Опубликовал(а):  Чеканова Анастасия Евгеньевна

29 января 2015

Прием работ на конкурс «Моя лаборатория», который проводит программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО, продлен до 15 февраля. В рамках проекта наши корреспонденты побывали в санкт-петербургской лаборатории LEDMicrosensor. Здесь нам объяснили, почему производство свето- и фотодиодов невозможно без женщин.

Команда LEDMicrosensor выросла в лаборатории инфракрасной оптоэлектроники петербургского физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН. Сегодня компания занимается производством свето- и фотодиодов, перекрывающих средний инфракрасный диапазон. В конкурентном отношении этот участок наиболее свободный – в России производят только функциональные аналоги.

Светодиоды – это приборы на основе полупроводников, преобразующие электрический ток в световое излучение. Фотодиод – то же самое, только наоборот. Вместе они образуют оптопару. Излучение светодиодов варьируется по всей спектральной шкале – от ультрафиолетового до инфракрасного. Оптопары производства LEDMicrosensor настроены на средний инфракрасный диапазон, поскольку в основном используются в разработках сенсоров для анализа практически всех сред.

Дело в том, что любое вещество в любом состоянии может быть исследовано. Все вещества имеют фундаментальную полосу поглощения – это величина длины волны, при которой вещество поглощает максимум излучения. Если пропустить через какое-то вещество определенный вид излучения, то оно будет забирать больше или меньше излучения. А в спектральном диапазоне 1600-5000 нм как раз находятся характерные полосы поглощения важных химических соединений, таких как вода H2O, метан CH4, углекислый газ CO2, окись углерода CO, ацетон CH3COCH3, а также полосы поглощения многих других органических и неорганических соединений.

В основе анализаторов лежат как раз-таки оптопары – источник излучения (светодиод) и приемник излучения (фотодиод). Когда газ попадает между ними, то поглощает часть излучения, тогда на фотодиод излучения попадает меньше, чем было эмитировано светодиодом. На основании этого процесса и определяется наличие и концентрация анализируемого вещества.

Сам процесс создания оптопар крайне трудоемкий и требует немалого количества времени и усилий. Однако наибольший интерес представляет технология, с помощью которой в лабораториях создают светодиодные материалы. Первым этапом становится выращивание многослойных полупроводниковых структур – гетероструктур.

Еще советские исследователи выяснили, что для получения гетероструктур ячейки кристаллических решеток двух разных веществ должны практически идеально располагаться относительно друг друга. Это осуществимо при эпитаксиальном способе выращивания полупроводников. Технологи из полупроводниковых растворов – химических элементов III и V групп – выращивают целые пластины. На одну такую пластину уходит примерно пять-шесть часов.

Директор компании LED Microsensor NT Николай Стоянов

Следующим этапом становится фотолитография – нанесение контактов и формирование чипов из эпитаксиальной пластины, полученной от технологов. На полупроводниковую пластину проецируют специальные фотошаблоны – по несколько раз на одну.

Завершающее действие в производстве светодиодных материалов – формирование чипов. Занимаются этим в строго обеспыленном помещении, поэтому в нем всегда поддерживают определённый уровень влажности. Технически этот процесс осуществляют несколько установок, но без усидчивости и терпения лаборантов ничего бы не получилось. Каждая такая установка оборудована микроскопом с увеличением примерно в триста раз, потому что чипы миниатюрны – разглядеть их даже с самым острым зрением невозможно. Полупроводниковая пластина, предварительно расколотая, наклеивается на корпуса. Так получаются чипы –на одной пластине их бывает до пяти тысяч, а на одном готовом корпусе – какое угодно количество, в зависимости от объема клиентского заказа.

Чипы приклеивают или приваривают – опять же, в зависимости от пожеланий клиента. Но закрепить их на корпусе мало, затем чипы отправляют в специальную печь, где при температуре 100-120˚С они скрепляются еще больше. Следующий шаг – сварка контактов.

Чипы мало нанести на корпуса и скрепить высокими температурами, затем их нужно еще проверить на прочность и стабилизировать длину волны. Последнее происходит в особенных установках, напоминающих обыкновенные холодильники. Дело в том, что излучение светодиода должно быть фиксировано и если оно собьется, то есть риск не попасть в полосу поглощения нужного вещества. В случае, если излучение светодиода все-таки сместилось, следует взять чипы из другой пластины.

Весь процесс формирования, закрепления и тестирования чипов на прочность сами специалисты называют более чем скромно – монтажом микросборки. Чтобы студент, пришедший на практику в LEDMicrosensorсо своими теоретическими разработками смог обработать полупроводниковую пластину от начала до конца – должно пройти не менее полугода. Интересно, что на этом этапе работают всегда женщины. В лаборатории шутят, что у мужчин психология другая – для эпитаксии годится, а для такой усидчивой деятельности нет.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Напоминаем Вам, что в рамках Олимпиады проходит творческий конкурс "Моя лаборатория". Участвовать в конкурсе могут студенты, аспиранты, молодые ученые, специалисты и журналисты.

На конкурс принимаются научно-популярные статьи, посвященные работе научной лаборатории, научному обмену или любым другим аспектам научной деятельности. Текст должен быть понятен и интересен самой широкой аудитории и в первую очередь школьникам старших классов.

Более подробно о конкурсе.


В статье использованы материалы: Моя лаборатория


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Поверхность "Черного кремния"
Поверхность "Черного кремния"

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.