Możliwości detekcji niektórych substancji chemicznych z wykorzystaniemmetod optoelektronicznychDetection possibilities for different chemicals by optoelectronicsmethodsSubstancjaCO 223672336COStruktura projektuCharakterystyczne pasmaabsorpcjiAbsorpcyjnyprzekrój czynny[cm -1 ] [nm] [cm 2 /molec]21202180NO 229302890NON 2 O1920183022352205CH 4308029494225428147174587341334605208546444734535324633923,7•10 -183,5•10 -184•10 -194,5•10 -195,8•10 -215,6•10 -212,1•10 -201,9•10 -201,1•10 -189,3•10 -192,1•10 -191,2•10 -19HCl 2924 3420 5•10 -19HF40294174SO 2137513451086248223957272743592202,2•10 -182,5•10 -185,8•10 -206,2•10 -20Prace nad projektem rozpoczęto 1 stycznia 2008 r., a całośćbadań przewidziana jest na 3 lata. Koordynatorem projektujest <strong>Instytut</strong> Technologii Elektronowej.Lista zadań szczegółowych w projekcie/realizator1. Kwantowe lasery kaskadowe ze związków GaAs/AlGaAsi InP/InAlAs na pasmo 5...15 µm (<strong>Instytut</strong> TechnologiiElektronowej).2. Technologia MBE supersieci II rodzaju ze związkówInAs/GaInSb (<strong>Instytut</strong> Technologii Elektronowej).3. Detektory średniej podczerwieni (MIR) na bazie supersieciII rodzaju ze związków InAs/GaInSb (Vigo Systems).4. Technologia MO CVD heterostruktur GaInAsSb/AlGa-AsSb i lasery na pasmo 2...3 µm (<strong>Instytut</strong> Technologii Materiałów<strong>Elektronicznych</strong>).5. Niechłodzone detektory podczerwieni z HgCdTe (VigoSystems).6. Niechłodzone detektory podczerwieni z HgCdTe (WAT).7. Systemy do detekcji gazów w obszarze średniej podczerwieni(IO WAT).8. Modelowanie transportu nośników w kwantowych laserachkaskadowych (WF Politechnika Warszawska).9. Modelowanie wzmocnienia, zjawisk elektrycznych i cieplnychw laserach kaskadowych (IF Politechnika Łódzka.10. Opracowanie narzędzi symulacyjnych wspomagającychprojektowanie kwantowych laserów kaskadowych (KPEPolitechnika Rzeszowska).11. Modulacyjne techniki charakteryzacji materiałów i strukturdla optoelektroniki podczerwieni (WPPT PolitechnikaWrocławska).12. Techniki charakteryzacji laserów kaskadowych; badaniegeneracji i transportu ciepła w strukturach (<strong>Instytut</strong> TechnologiiElektronowej).Podział zadań pomiędzy zespoły badawcze wynika z ichkompetencji, dotychczasowych doświadczeń i wyposażeniatechnologiczno-pomiarowego. Przy zaproponowanym podzialezadań możliwe jest optymalne wykorzystanie środkówi skuteczne osiągnięcie celu. Filozofia tworzenia projektu polegałana identyfikacji obszaru badań, który stwarza największeszanse szybkiego postępu i który dotyczy aktualnychbadań na świecie, a następnie na wytypowaniu technologiii zespołów, które mogą go zrealizować. Do proponowanegokonsorcjum włączono silne zespoły z 8. instytucji badawczychi jednego przedsiębiorstwa działającego z powodzeniem namiędzynarodowym rynku (Vigo Systems).Mimo, iż koszt projektu jest niższy niż koszt typowego projektuzamawianego realizowanego w ostatnich latach, uzyskanoefekt znacznego finansowania kluczowych dla projektuprzedsięwzięć. Przy organizacji konsorcjum kierowano się filozofią,że tylko przez przekroczenie pewnego progu finansowania,w wybranych obszarach można uzyskać liczące się efekty.Struktura kosztów projektuKoszty całości projektu dzielą się mniej więcej po równo natrzy grupy wydatków. Są to wynagrodzenia 30,5%, aparatura30% i pozostałe. W grupie tych ostatnich najpoważniejszymipozycjami są materiały 13% i usługi 4,4%. Koszty pośrednie,naliczane przez instytucje wykonawców, stanowią 19,2%średnio w skali całego projektu, a koszty administrowania i zarządzaniaprojektem ustalono na 1% wartości projektu.Prace w projekcie wykorzystywać będą dwie podstawowetechnologie - epitaksję z wiązek molekularnych (MBE) i epitaksjęgazową ze związków metaloorganicznych (MO CVD).W obu przypadkach w badania zaangażowane będą dwaRys. 5. Struktura kosztów projektu - podział według kategorii wydatkówFig. 5. Project cost - divided according to categories of spendings28 ELEKTRONIKA 5/<strong>2009</strong>
PodsumowanieRys. 6. Podział kosztów projektu według stosowanej technologiiFig. 6. Project cost - divided according to used technologyRys. 7. Struktura kosztów bezpośrednich projektu w kolejnych latachrealizacjiFig. 7. Project direct costs in consecutive yearsreaktory MBE (<strong>Instytut</strong> Technologii Elektronowej) i 2 reaktoryMO CVD (<strong>Instytut</strong> Technologii Materiałów <strong>Elektronicznych</strong>,Vigo Systems). Znajduje to odzwierciedlenie w podziale kosztówna badania pomiędzy obie technologie i analogicznym podzialekosztów na prace nad podzespołami i urządzeniami.Projekt dotyczy obszaru spektralnego (średnia i dalekapodczerwień), który wymaga specyficznego oprzyrządowaniapomiarowego. Narzucało to konieczność uzupełniającychzakupów aparaturowych, które z natury rzeczydokonane musiały być w pierwszym roku realizacji projektu.Podobna sytuacja miała miejsce w przypadku niezbędnychuzupełnień aparatury technologicznej, wymaganych dlaumożliwienia wzrostu antymonków. Skutkuje to przedstawionąponiżej strukturą kosztów bezpośrednich w kolejnychlatach realizacji projektu.Podstawowym celem projektu jest opanowanie technologiii przygotowanie możliwości wytwórczych nowych typów przyrządówoptoelektroniki podczerwieni projektowanych pod konkretnezastosowania oraz opracowanie prototypowychsystemów i urządzeń je wykorzystujących przeznaczonych dozastosowań przemysłowych, w ochronie środowiska, medycynie,systemach bezpieczeństwa i technice wojskowej.Biorąc pod uwagę dotychczasowe osiągnięcia krajowych ośrodkówbadawczych w dziedzinie optoelektroniki i istniejącąbazę technologiczną jest to zadanie realne. Projekt ma nacelu konsolidację krajowego potencjału badawczego w dziedzinieoptoelektroniki podczerwieni i stymulację rozwoju krajowegorynku podzespołów i urządzeń podczerwieni.Opracowane przyrządy byłyby przeznaczone początkowogłównie na eksport, a później także dla zastosowań w Polscew miarę rozwoju krajowych systemów optoelektroniki podczerwieni.Przewiduje się, że w systemach tych oprócz detektorówpodczerwieni będą również stosowane polskie lasery kaskadowe,których technologia będzie opracowywana w ramachprojektu zamawianego. Najważniejsze obszary zastosowań to:spektroskopia, metrologia optoelektroniczna, technologie laserowe,analizatory gazów, komunikacja optyczna drugiej generacji,dalmierze, alertery zagrożenia, lidary i wiele innych.Pierwszy laser kaskadowy powstał w USA w Bell Laboratories,Lucent Technologies, w New Jersey w grupie badawczejkierowanej przez Friderico Capasso w 1994 r. Obecnielasery kaskadowe są badane w bardzo nielicznych ośrodkachnaukowych w USA, Europie i Chinach. Dotychczas w Polscenikt nie zajmował się tą tematyką. Komercyjnie chipy laserówkaskadowych dostępne są jedynie w Alpes Laser, firmie powstałejjako spin-off Uniwesytetu w Neuchatel, a kierowanejprzez Jeroma Faista, autora pierwszej pracy na temat laserówkaskadowych z 1994 r. Tak ograniczona liczba ośrodków naukowychzaangażowanych w badania laserów kaskadowychprzy jednocześnie olbrzymim potencjale zastosowań tych laserówjak również fakt, iż są one komercyjnie dostępne tylkou jednego producenta, wskazuje, że jest to technologia bardzotrudna. Realizacja jednego z głównych celów projektu,tzn. wytworzenie lasera kaskadowego do spektroskopowejdetekcji gazów, pracującego w modzie impulsowym i nie wymagającegochłodzenia kriogenicznego, stanowić będzieosiągnięcie o znaczeniu światowym.Kolejny znaczny postęp w dziedzinie nowoczesnych technologiioptoelektronicznych powinien mieć miejsce w dziedziniedetektorów podczerwieni, a szczególnie matrycdetektorowych z antymonkowych supersieci drugiego rodzaju.Problematyka detekcji promieniowania w zakresie średniejpodczerwieni jest rozwijana w Polsce od wielu lat. Większośćprac o charakterze podstawowym jak i wdrożeniowych zostaławykonana w firmie Vigo Systems. Obecnie firma ta należydo ścisłej światowej czołówki producentów detektorówHgCdTe pracujących w temperaturze pokojowej.Wiele zalet detektorów wykonanych na bazie supersieciInAs/Ga(In)As pozwala przypuszczać, że przyrządy te mogąstać się w przyszłości konkurencyjne do detektorów zezwiązków II-VI. Podjęcie badań nad technologią wytwarzaniadetektorów z antymonkowych supersieci drugiego rodzajumoże mieć w przyszłości strategiczne znaczenie dla możliwościwytwarzania detektorów podczerwieni w Polsce. Istnieniei potrzeba dalszego rozwoju polskiej produkcjidetektorów promieniowania podczerwonego, średnioidługofalowego, stanowiły silną motywację do podjęcia tegonowego kierunku badań.ELEKTRONIKA 5/<strong>2009</strong> 29
- Page 5 and 6: konstrukcje technologie zastosowani
- Page 9 and 10: Streszczenia artykułów • Summar
- Page 12 and 13: Wyznaczanie strat propagacjiw obsza
- Page 14 and 15: gdzie: R 0 - jest podwójnym wspó
- Page 16 and 17: Rys. 8. Porównanie obliczeń teore
- Page 18 and 19: Rys. 1. Schemat strukturalny system
- Page 20 and 21: - tematyka morska będąca punktem
- Page 22 and 23: • System dalekosiężnej identyfi
- Page 24: wdrożenia Planu implementacji stra
- Page 27 and 28: Rys. 2. Zakresy długości fal w ob
- Page 29: dycyjne lasery bazują na przejści
- Page 33 and 34: Występowanie zjawiska kaskady elek
- Page 35 and 36: czerwieni (0,785; 0,85 oraz 1,55 µ
- Page 37 and 38: Rys. 10. Zasada działania pierwsze
- Page 39 and 40: Ze względu na większą masę efek
- Page 41 and 42: Konstrukcje przyrządówNajwiększy
- Page 43 and 44: efektywnej nośników, co zmniejsza
- Page 45 and 46: [58] R. Bates, S. A. Lynch, D. J. P
- Page 47 and 48: W ramach projektu zbadano wpływ do
- Page 49 and 50: konania izolacji elektrycznej zasto
- Page 51 and 52: Technologia MOCVD materiałów zawi
- Page 53 and 54: kowo niska ruchliwość wynika z za
- Page 55 and 56: W Europie, prace głównie prowadzo
- Page 57 and 58: a)b)Rys. 7. Zależność koncentrac
- Page 59 and 60: pełni 90. okresów supersieci, w k
- Page 61 and 62: persieci są większe niż w HgCdTe
- Page 63 and 64: [14] Brown G.J.: Type-II InAs/GaInS
- Page 65 and 66: Rys. 2. Przykład heterostruktury f
- Page 67 and 68: a)b)Rys. 7. Spektralne charakteryst
- Page 69 and 70: [4] Piotrowski J.: Hg1-xCdxTe Infra
- Page 71 and 72: w ten sposób było dyskwalifikowan
- Page 73 and 74: Rys. 7. Zależność nierówności
- Page 75 and 76: Metoda funkcji Greena w modelowaniu
- Page 77 and 78: zującej dz = a. Przy ustalonych E
- Page 79 and 80: Na rysunku 5b. pokazano gęstość
- Page 81 and 82:
obszar z nią związany. Zatem gdy
- Page 83 and 84:
Rys. 9. Widma PR (czarne krzywe u d
- Page 85 and 86:
[4] Misiewicz J., Sęk G., Kudrawie
- Page 87 and 88:
a)Rys. 1. Schemat układu pomiarowe
- Page 89 and 90:
Znaczącym krokiem w kierunku wykor
- Page 91 and 92:
ie przejść równej 64 wynosi 16 m
- Page 93 and 94:
W tabeli 1. zebrano kilka dostępny
- Page 95 and 96:
oddali się od wyrzutni na odległo
- Page 97 and 98:
spektralnego 0,6...1,1 µm (lasery
- Page 99 and 100:
TypProducentPaństwoPole widzenia:w
- Page 101 and 102:
Konfiguracja opracowanego systemuPo
- Page 103 and 104:
Rys. 8. Wykres fluktuacji amplitudy
- Page 105 and 106:
Aktywna antena radiolokacyjna na pa
- Page 107 and 108:
W każdym z torów jest włączony:
- Page 109 and 110:
ardzo niskiego poziomu listków boc
- Page 111 and 112:
Tab. 1. Rodzaje laserów na szkle i
- Page 113 and 114:
Fluorescencja jest jednym z rodzaj
- Page 115 and 116:
Większa szerokość linii emisyjne
- Page 117 and 118:
0,3...1,6. Im mniejsza jest wartoś
- Page 119:
Zjawisko ogniskowania fototermiczne