Современное состояние оптоэлектронной элементной базы

В настоящее время оптоэлектроника возглавляет список полупроводниковых приборов с наибольшим объемом продаж (до 18 млрд. долл. США). СИД выполняются на основе гетероэпитаксиальных структур и обеспечивают световую отдачу более 25 лм/Вт (лампы накаливания – 15 лм/Вт). На основе супер-ярких СИД создаются крупноформатные цветные уличные экраны. Крупнейший в мире дисплей размером 36×27 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 (OLED).

Полноцветные информационные экраны на основе полимерных материалов имеют ряд преимуществ по сравнению с 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 800×600 пикселей) и быстродействием, превышающим 100 Кбит/с возможно при производстве дисплеев на основе органических СИД.

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-диапазона 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 ИК связи и мониторинга.

Развитие оптоэлектронных 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 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 2000г. удостоен Нобелевской премии.

Использование квантовых эффектов в наноструктурах позволяет создавать компактные, экономичные и долговечные полупроводниковые лазеры, пороговая плотность тока которых находится в пределах от 10 до 100А∙см^-2.

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