ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Современное состояние оптоэлектронной элементной базы

В настоящее время оптоэлектроника возглавляет список полупроводниковых приборов с наибольшим объемом продаж (до 18 млрд долл. США). Светоизлучающие диоды (СИД) выполняются на основе гетероэпитаксиальных структур и обеспечивают световую отдачу

Более 25 лм/Вт (лампы накаливания — 15 лм/Вт). На основе суперярких СИД создаются крупноформатные цветные уличные экраны. Крупнейший в мире дисплей размером 36x27 м установлен в Нью-Йорке. Он содержит 19 млн шт. СИД красного, зеленого и сине­го цветов, воспроизводящих более 1 млрд цветов и оттенков. Экран воспроизводит тексто­вую, графическую и видеоинформацию, формируя четкие цветные изображения высокого качества, и работает со стандартными видео - и компьютерными источниками сигналов.

Широкое внедрение гигантских уличных экранов ограничивается их высокой стоимо­стью (55 тыс. долл./м2). Снижение ее величины на порядок сделает этот вид продукции рен­табельным. Перспективным является использование для этих целей дешевых СИД на осно­ве органических и полимерных материалов (ОЬЕО).

Полноцветные информационные экраны на основе полимерных материалов имеют ряд преимуществ по сравнению с жидкокристаллическими экранами (ЖКЭ):

- относительная дешевизна;

- простота технологии изготовления;

- малое напряжение питания (3.. .4 В);

- очень высокая скорость переключения;

- широкий выбор цветов и высокая четкость изображения.

Оптоэлектронные приборы являются перспективными элементами сотовых телефонов, а именно, портативных дисплеев. Основные требования к ним:

- снижение стоимости, веса и энергопотребления;

- повышение надежности и долговечности;

- улучшение качества воспроизведения информации;

- повышение быстродействия.

Переход к цветным дисплеям с высоким разрешением (вплоть до 800x600 пикселей) и быстродействием, превышающим 100 Кбит/с, возможно при производстве дисплеев на базе органических СИД.

Полупроводниковые излучатели «белого света» успешно заменяют лампы накаливания. Согласно прогноза 2010 г. эффективность СИД достигнет 50лм/Вт, и более 10% мирового рынка ламп накаливания будут заменены, экономия электроэнергии оценивается суммой 40 млрд долл. (это эквивалентно годовому производству энергии 40 атомных станций).

В настоящее время ведется разработка полноцветных («кластерных») ламп, состоящих из нескольких СИД красного, зеленого и синего цветов свечения.

Интенсивно ведется разработка высокоэффективных фотоприемников УФ-ИК-диапа - зона волн.

Наиболее перспективными направлениями использования фотоприемников и изделий на их основе являются:

- системы цифровой регистрации, обработки и передачи изображений;

- телевизионные системы нового поколения, в частности, высокой четкости изображения;

- системы наземной и инфракрасной (ИК) связи и мониторинга.

Развитие оптоэлектронных интегральных микросхем (ИМС) позволяет повысить быст­родействие и надежность функционирования современных волоконно-оптических линий передачи информации, электронно-вычислительных машин нового поколения, заменить в электронной технике малонадежные и неэкономичные электромагнитные реле, разработать и создать системы промышленной автоматики и телемеханики, а также охранных систем защиты от несанкционированного доступа.

Электронная промышленность Российской Федерации в настоящее время ориентирова­на на массовый выпуск лазеров и СИД на основе гетероструктур. За развитие и внедрение работ в этой области Ж. Алферов в 2000 г. удостоен Нобелевской премии.

Использование квантовых эффектов в наноструктурах позволяет создавать компактные, экономичные и долговечные полупроводниковые лазеры, пороговая плотность тока кото­рых находится в пределах 10... 100 Асм“2.

Налажено производство суперярких СИД силой света 2 канделы (кд) при токе 20 мА и функционально законченных изделий на их основе. Начат выпуск высокоэффективных гетеро­структур, обеспечивающих интенсивность электролюминесценции не менее 70 мкд при токе 20 мА. Проводятся работы по замене ламп накаливания полупроводниковыми излучателями.