Wytworzyliśmy pierwsze egzemplarze chłodzonej termoelektrycznie matrycy fotodetektorów na bazie supersieci II rodzaju InAs/GaSb o rozdzielczości 320×256 pikseli.

Zdolność do obrazowania pierwszej matrycy nasi badacze potwierdzili 26.10.2023 r. Jest to najnowsze osiągnięcie w ramach realizowanego projektu pt. ”Opracowanie i wdrożenie pierwszej polskiej kamery na bazie niechłodzonej matrycy fotodetektorów z supersieci II rodzaju InAs/GaSb na pasmo od 3 m do 5 m”, kierowanego przez dr hab. inż. Agatę Jasik i finansowanego przez NCBR.

Wszystkie etapy, za wyjątkiem mechanicznej stabilizacji hybrydy oraz zamykania obudów, w których zamontowano matryce, zostały wykonane w Łukasiewicz – IMiF. Heterostruktura półprzewodnikowa supersieci II rodzaju InAs/GaSb również została wytworzona w naszym Instytucie.

Nasze matryce wychodzą naprzeciw tzw. kryterium SWaP-C (ang. Size, Weight, Power and Cost). Zamiast ciężkich kilkusetgramowych chłodziarek kriogenicznych, do konstrukcji naszych matryc stosowane są chłodziarki termoelektryczne ważące ledwie… kilka gram. Chłodziarki termoelektryczne są długowieczne, pracują do 100 000 godzin, natomiast czas życia chłodziarek kriogenicznych mierzony jest w skończonych cyklach sprężania / rozprężania gazu, i wynosi do 30 000 h. Ponadto chłodziarki TEC charakteryzują się krótszym czasem chłodzenia do temperatury pracy.

A teraz o projekcie w liczbach:

• W powstanie matrycy zaangażowanych zostało 12 specjalistów z Łukasiewicz – IMIF.
• W cyklu technologicznym wytwarzania matryc przeprowadzono sumarycznie 34 etapy.
• W najbliższej przyszłości matryce wykonane w Łukasiewicz – IMIF posłużą do konstrukcji kamer pracujących w zakresie średniej podczerwieni (od 3 do 5 μm). W tym zakresie współpracujemy z CRW Telesystem Mesko Sp. z o.o.

Matryce znajdują zastosowanie zarówno w segmencie cywilnym, jak i wojskowym.

Do najczęstszych cywilnych zastosowań tego rodzaju kamer należą: detekcja nieszczelności instalacji gazowych, nieinwazyjna inspekcja układów elektronicznych, diagnostyka stopnia oparzeń i trudno gojących się ran. W segmencie militarnym kamery mogą być wykorzystywane w systemach naprowadzania rakiet, celowania czy podglądu pola walki.
Cały świat optoelektroniczny pracuje nad poprawą jakości technologii wytwarzania matryc na każdym etapie rozwoju, by móc osiągnąć taką czułość, która pozwoli odejść od chłodzenia kriogenicznego. W Polsce nad matrycami pracuje np. Vigo System S.A., a na świecie wiele firm, w tym IR NOVA czy Lynred.
Kamera pracująca w zakresie podczerwieni nie jest produktem nowym na rynku, ale wyróżniać ją będzie chłodzona termoelektrycznie matryca fotodetektorów. Nieliczni producenci, którzy oferują tego rodzaju kamery w Polsce, w zależności od zakresu spektralnego, korzystają z matryc mikrobolometrycznych bądź na bazie związków HgCdTe sprowadzanych z zagranicy. Teraz dowiedzą się, że mamy alternatywne i może lepsze dla niektórych zastosowań rozwiązanie tutaj, w Polsce!