Разработка технологических основ изготовления вариабельных по свойствам фотодетекторов с высоким уровнем надежности на основе твердых растворов халькогенидов металлов для автоматических систем контроля и технического зрения роботов (регион)

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

Проект направлен на разработку технологических основ создания новых функциональных материалов и фотодетекторов на их основе для систем автоматического контроля и технического зрения роботов. Эффективная элементная базы автоматики и робототехнических устройств, ее совершенствование во многом расширяет возможности систем контроля производственных процессов и определяет перспективу ее применения в других сферах человеческой деятельности. Важнейшим звеном системы очувствления современных робототехнических комплексов является их техническое зрение. Ему отводится основная роль в получении, обработке визуальной информации о рабочей среде, использовании этой информации для выполнения текущей технологической операции и поставленной задачи, успешное решение которой существенным образом зависит от полноты описания среды или объекта. Регистрация изображения объекта в нескольких спектральных диапазонах обогащает его дополнительными признаками, повышая достоверность и качество распознавания в сравнении с информацией, получаемой моноспектральными фотоприемниками. К основным требованиям, предъявляемым разработчиками к оптическим элементам систем автоматического контроля и технического зрения, относят высокую чувствительность, надёжность, устойчивость к различным воздействиям, в том числе к высоким радиационным нагрузкам. Однако номенклатура применяемых в системах контроля и технического зрения детекторов оптического излучения достаточно ограничена. Используемые в настоящее время фотоприемники на основе кремния, CdS, CdSe, PbS, PbSe обеспечивают высокую чувствительность только в видимом и ближнем ИК-диапазоне спектра и по факту их выбор ограничивается коммерческими приборами с типовыми фотоэлектрическими и спектральными характеристиками. Одним из перспективных путей решения поставленной в проекте задачи является разработка для систем автоматики и технического зрения роботов вариабельных по положению максимума и спектральной области чувствительности линейки технологически близких и экономически доступных фотодетекторов с высоким уровнем надежности и радиационной стойкости, перекрывающих весь рабочий диапазон спектра от 0.4 до 6.0 мкм, включающий видимую, ближнюю и среднюю ИК-области. Фотодетекторы предполагается впервые разработать на основе высокофункциональных тонких пленок наноструктурных по своей природе пересыщенных твердых растворов замещения халькогенидов металлов CdxPb1-xS, CdxPb1-xSe, SnxPb1-xSe, получаемых по аппаратурно простой технологии гидрохимического осаждения. Способ обеспечивает гибкое регулирование их состава и возможность целенаправленного получения материалов с заданными свойствами. До настоящего времени гидрохимическая технология для изготовления фотодетекторов на основе указанных материалов не применялась. Выбор материалов связан с их уникальными полупроводниковыми и фотоэлектрическими свойствами, обеспечивающими спектральную чувствительность в широкой области спектра. При гидрохимическом осаждении твердых растворов SnxPb1-xSe за счет инверсии зон проводимости компонентов системы создаются условия сдвига спектральной границы фотоответа в более длинноволновую область спектра. При выполнении проекта будут установлены взаимосвязи между условиями получения пленок, их составом и фоточувствительными свойствами. Впервые будет разработан алгоритм целенаправленного синтеза наноструктурных слоев пересыщенных твердых растворов замещения CdxPb1-xS, CdxPb1-xSe, SnxPb1-xSe заданного состава с требуемыми фотоэлектрическими свойствами и регулируемыми спектральными характеристиками в диапазоне 0.4-3.0, 0.6-4.5, 1.0-6.0 мкм соответственно. Предполагается провести экспериментальную оценку температурной устойчивости и временной стабильности функциональных свойств материалов, а также их радиационной стойкости при высоких и сверхвысоких дозах облучения. Будут решены вопросы формирования металлических контактов, топологии чувствительных элементов, технологии корпусирования. Предполагается на основе разработанной технологической схемы изготовить экспериментальные образцы высокочувствительных фотодетекторов на основе синтезированных пленок твердых растворов CdxPb1-xS, CdxPb1-xSe, SnxPb1-xSe различного состава и провести их аттестацию с оценкой фотоэлектрических и эксплуатационных характеристик, в том числе в низкотемпературных условиях. Разработка широкой линейки технологически связанных экономически доступных высокофункциональных и радиационностойких фотодетекторов для диапазона 0.4-6.0 мкм будет иметь мировой приоритет. Успешное выполнение проекта расширит элементную базу автоматики и робототехники и создаст благоприятные условия для ее дальнейшего развития. Заявители проекта имеют многолетний опыт работы в области тонкопленочного синтеза новых материалов и изготовления на их основе изделий ИК-техники, в том числе фотоприемных устройств для комплектации орбитальной спектрорадиометрической аппаратуры и специальной техники. Основное назначение запрашиваемых средств - оплата труда, закупка химических реагентов, комплектующих изделий, а также оказание услуг сторонними организациями. По результатам проекта предполагается опубликовать не менее 10 статей в рецензируемых журналах, подать 2 заявки на получение патентов РФ.
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания19/12/201927/09/2022

ГРНТИ

  • 47.09.48 Наноматериалы для электроники

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РФФИ

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Мира

Fingerprint

Просмотреть темы исследований, затронутые в этом проекте. Эти метки созданы на базе основных наград/грантов. Вместе они формируют уникальную картину активности.