Ученые ТГУ разрабатывают технологии выращивания светодиодов.

В последние годы наше правительство активно проводит политику отказа от ламп накаливания и перехода страны на экономичные источники освещения. Этот процесс уже идет во многих странах, теперь в него включилась и Россия.

Лучший вариант
– Суть в том, что у обычных ламп накаливания очень низкий КПД – на уровне 10 процентов, остальное идет на нагрев, – объясняет профессор кафедры физики полупроводников Валентин Брудный. – Люминесцентные лампы также имеют недостатки: у них большие габариты, они не могут работать при низкой температуре и не очень хорошо влияют на зрение. А появившиеся в последнее время энергосберегающие лампы на основе паров ртути потенциально опасны в эксплуатации. В то же время полупроводниковые источники света – светодиоды и лазеры – отличаются низким потреблением энергии, малыми габаритами и высокой эксплуатационной надежностью и долговечностью. Именно поэтому в ряде промышленно развитых стран приняты национальные программы под названиями «Новые технологии света», «Свет 21 века» и другие по переводу бытового и промышленного освещения на полупроводниковые светодиодные источники излучения.
Для реализации этой идеи в России необходимо восстановление современного промышленного производства полупроводниковых источников света, что называется фактически «с нуля». Поэтому правительством России было принято решение о строительстве заводов по производству полупроводниковых светодиодов. Главными претендентами на предоставление площадок для их строительства стали Москва, Санкт-Петербург и Томск, где уже имелись соответствующие полупроводниковые предприятия. В итоге Томск был признан лучшим вариантом для создания соответствующей промышленной площадки благодаря высокому научному потенциалу, возможности подготовки здесь соответствующих специалистов, развитой инфраструктуре, наличию полупроводникового предприятия – ОАО «НИИ ПП» и особой экономической зоны внедренческого типа, на территории которой и планируется разместить производственную площадку. В отличие от соответствующих проектов в Москве и Санкт-Петербурге Томский завод полупроводниковых источников света должен обладать полным производственным циклом – от выращивания полупроводниковых структур до сборочных линий производства светодиодов и светодиодных конструкций. Кроме того, он должен поставлять соответствующие излучательные структуры для конечной сборки источников света на другие предприятия ОАО «Росэлектроника».

Проект в тему
В 2010 году группой ученых Томска, объединяющей научные коллективы ТГУ, ТУСУР (головной вуз), ТПУ и ОАО «НИИ ПП», в рамках Постановления Правительства №218 был выигран проект по разработке светодиодных структур с общей суммой финансирования – 416 миллионов рублей.
– Коллектив ТГУ занимается непосредственно технологией выращивания светодиодных структур и измерением их параметров, – рассказывает профессор Валентин Брудный. – В техническом задании проекта прописаны параметры, которым должны соответствовать наши структуры, и сегодняшняя задача – добиться их. В целом к настоящему времени мы научились выращивать такие структуры, которые светят в заданном диапазоне длин волн, хотя и с недостаточной эффективностью. Текущая задача проекта – довести эту эффективность до заданных требований.
В состав коллектива, которым руководит профессор Иван Ивонин, а ответственным исполнителем является Валентин Брудный, входят сотрудники кафедры физики полупроводников ФФ, кафедр полупроводниковой электроники, квантовой электроники и фотоники РФФ, отдела физики и электроники сложных полупроводников СФТИ. Активное участие в проекте принимают также студенты и аспиранты ТГУ, тем более, что еще одно важное направление работы – подготовка высококвалифицированных технологов для будущего производства.

Партнеры из Германии
Для выращивания светодиодов используются полупроводниковые нитридные соединения: GaN, AlN и InN, комбинация которых позволяет охватить широкий диапазон длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного излучения с использованием единой промышленной технологии – эпитаксии летучих металл-органических соединений. Такая технология позволяет получать квантово-размерные многослойные полупроводниковые структуры, в результате чего можно изготавливать светодиоды разных цветов, включая источники белого света. Непосредственно процесс выращивания структур осуществляется молодыми технологами на базе одной из московских фирм, поскольку в Томске пока нет соответствующего технологического оборудования. А вот для будущего предприятия по производству светодиодов такое оборудование планируется закупить в фирме AIXTRON (г. Аахен, Германия).
Осенью прошлого года делегация «Росэлектроники», в состав которой вошли и профессора ТГУ И. Ивонин и В. Брудный, побывала в Германии (г. Аахен), где познакомилась с технологическим оборудованием фирмы AIXTRON, организацией подготовки соответствующих специалистов в Аахенском техническом университете на платформе AIXTRON. А недавно состоялся ответный визит представителей фирмы AIXTRON в Томск. Был проведен совместный российско-немецкий научно-технический семинар «Нитрид галлия в электронике и оптоэлектронике», в рамках которого также состоялись лекции для студентов, аспирантов и молодых сотрудников томских вузов.
– Фактически задача проекта, в котором мы участвуем, состоит не только в подготовке технологической базы для создания в Томске производства полупроводниковых источников света, но и в подготовке соответствующих специалистов-технологов, что позволит будущему предприятию быстрее встать на ноги, – считает Валентин Брудный.
А пока в ОАО «НИИ ПП» в рамках действующего проекта работает сборочная линейка по производству светодиодов, правда структуры для них закупают за рубежом. Здесь, с одной стороны, нарабатывается опыт на будущее, с другой – выпускается продукция, необходимая Томску уже сегодня. Наверное, многие обратили внимание на светофоры, устанавливаемые в городе – в большом круге множество светящихся точек. Это и есть светодиоды. Их также используют в устройствах уличного освещения. Ну а в будущем светодиодные лампы появятся и в люстрах наших квартир. Долговечные, экономные и безопасные, они постепенно вытеснят «лампочку Ильича» и ее «товарищей».

Наталья Шарапова