Для производства диодов синего свечения в качестве подложки используют сапфир, а затем напыляют при 1000 ºС слои InGaN.

У современных сверхъярких светодиодов световой поток может составлять 60-80 Лм, напряжение питания низкое, как правило, 3-4 В, ресурс составляет десятки тысяч часов, кроме того, они обладают механической прочностью. У дискретного диода мощность может составлять 5 мВт при токе 50 мА, но, используя специальные системы охлаждения, можно разогнать ток через диод, не повредив его, до 350 мА. Единственным недостатком сверхъярких светодиодов на данный момент является их дорогивизна.

В настоящее время активно разрабатываются белые светодиоды. Чтобы изготовить белый светодиод, необходимо синее излучение преобразовать в двухполосное. Первая полоса – 460 нм, а вторая полоса имеет максимум при 500 нм. Человеческий глаз воспринимает такое излучение как белое. Преобразование производится с помощью люминофоров на основе аллюмо-иттербиевых гранатов. Исходный кристалл синего светодиода закрывается прослойкой взвеси люминофора в эпоксидной смоле.

Светодиод на основе гетероструктур InGaN содержат активные области, так называемые квантовые ямы, толщиной порядка 5-7 нм, поэтому оптоэлектронные приборы – это нанотехнологичные приборы, так как используют технологию синтеза ультратонких слоёв.

В технологии OLED (organic light emitting diode — «органический светоизлучающий диод») для производства дисплеев используются полимеры с особой молекулярной структурой, которые способны излучать свет при подаче электрического напряжения, что избавляет от необходимости в подсветке, как у ЖК-дисплеев. Световые лучи, проходя сквозь красный, зеленый и голубой слои, преломляются и образуют на экране цветные точки. OLED-дисплеи способны светиться при токе 5 мА, тогда как другие светодиоды не светят при токе, меньшем 100 мкА. Светоотдача (соотношение светового потока, Лм и электрической мощности, Вт) у OLED дисплеев (30-40 Лм/Вт) близка к светоотдаче сверхъярких светодиодов (60 Лм/Вт). Рабочие образцы OLED-дисплеев были созданы довольно давно, но широкому применению долгое время мешало малое время "жизни", надежность органических панелей.

По сравнению с TFT LCD, OLED-дисплеи более яркие, они тоньше, отличаются лучшей контрастностью и цветопередачей и, по прогнозам аналитиков, смогут заменить жидкокристаллические дисплеи в ближайшие 5-10 лет, при условии преодоления всех проблем, связанным с их массовым производством.

Другие направления

Перспективным направлением развития КНС технологии является приспособление её для различного типа датчиков и СВЧ техники, кроме того, ведутся разработки по органическим фотоэлементам, фотоприёмникам.

Производство

НПП «Сапфир» занимается производством микросхем микропроцессорного комплекта для построения цифровой аппаратуры преимущественно аэрокосмического назначения. Отличительными особенностями микросхем являются:

• КМОП-технология на структурах КНС

• бескорпусное исполнение на полиимидном носителе

• высокое быстродействие (тактовая частота – 10МГц)

• малая потребляемая мощность (не более 5 мВт)

• высокая радиационная стойкость.

Проводится модернизация микросхем комплекта под индивидуальные требования заказчика и их производство.

Одним из основных принципов производства на НПП «Сапфир» является защита от статического электричества. На всех стадиях изготовления, испытания и поставки предотвращается возможность разряда статического электричества.

Первый элемент защиты – так называемый «спутник-носитель». Он представляет собой контейнер чёрного цвета, в котором размещаются микросхемы. С помощью «спутника-носителя» мы можем производить подключение микросхемы к компьютеру для контроля после каждого вида испытаний.

Такой контейнер производится из определённого материала. С одной стороны, материал не должен быть изолятором, а с другой – должен быть плохим полупроводником (так как не должно быть шунтирования выводов помещенной в «спутник-носитель» микросхемы, но небольшая проводимость всё-таки должны быть). Статический потенциал такого материала Uст должен быть меньше 120 В.

Такие корпуса изготавливаются из композиционных материалов. В основе композита лежит полимерная матрица и дроблёное углеволокно. Если в составе содержится меньше 50% углеволокна, то материал становится слегка проводящим. Это новый класс материалов. Размер дроблёного углерода здесь составляет 300 мкм. Если же использовать в качестве наполнителя углеродные нанотрубки, то речь уже пойдёт о нанокомпозитах. Этот материал кроме нужных электрических характеристик будет прозрачным, что тоже немаловажно.

Второй элемент защиты – упаковка микросхемы в «спутнике-носителе» в фольгу.

Третий элемент защиты – прозрачные антистатические пакеты, в которые упаковывается микросхема в «спутнике-носителе» и в фольге.

Для защиты от отрицательных воздействий статического электричества необходимо также соблюдать определённые требования в процессе производства:

• Необходимо соблюдать определённый класс чистоты (несколько пылинок на см³)

• Использовать антистатические шлемы, халаты и другие антистатические аксессуары

• Применять в рабочих помещениях биполярные аэроионизаторы (по санитарным нормам благоприятными условиями для человека считаются от 400 до 50000 ионов на см³)

Чтобы контролировать количество аэроионов используются специальные малогабаритные счётчики.

Также контролируется и статическое напряжение с помощью переносных бесконтактных измерителей электростатического потенциала.

Научная деятельность.

Исследование общих вопросов развития КНС (КНИ) микросхем: перспективные сферы применения, экономики КНС- производства, перспективы совершенствования КНС-структур, маркетинг (включая экспортные поставки).

Исследование физико- технологических особенностей КНС-структур (роль дислокаций, внутренних напряжений, границы раздела и т.п.) с целью минимизации вредных факторов.

Исследование возможностей нанотехнологии для получения качественных сверхтонких ( меньше 100 нм) КНС- структур ( предприятие заинтересовано в соисполнителе – материаловедческом НИИ).

Исследование методов неразрушающего контроля качества бескорпусных КНС-микросхем на гибком полиимидном носителе.

Исследование фотоэлектрических свойств КНС и КНС- приборов с целью создания сверхскоростных бескорпусных фотоэлектронных микросхем для бортовых систем управления 1V-V – поколений.

В области микроэлектроники: На основе КМОП КНС технологии разработаны и производятся 32 типа радиационно-стойких интегральных микросхем:

ИС КМОП КНС микропроцессорного набора, включающих 16-разрядные микропроцессор и арифметический умножитель, статические ОЗУ емкостью 4 и 16К бит, масочные ПЗУ емкостью 16 и 32К бит, а также схемы интерфейса, позволяющие создавать законченные радиационно-стойкие вычислительные комплексы;

измерители временных интервалов с тактовой частотой до 75 МГц;

быстродействующие ЦАП и АЦП на 8-10 двоичных разрядов с тактовой частотой 15...20 МГц. На основе КМОП КНС технологии исследуется возможность создания микросхем ( Т=200...250 град.С ).

Конструкция быстродействующих КМОП КНС транзисторов, сохраняющих динамические параметры в особо жестких условиях эксплуатации, отмечена Золотой медалью Всемирного салона изобретений "Брюссель-Эврика 97" (1997г.).

В области некогерентной оптоэлектроники: Cуперяркие светоизлучающие приборы (СИД), знако-синтезирующие индикаторы, фотодиоды, оптопары и модули экранов красного, желтого и зеленого цветов свечения, предназначенные для использования в экономичных и высоконадежных дорожно-транспортных указателях и информационно-рекламных экранах. Разработанные СИД являются аналогами лучших зарубежных приборов и предназначены для замены импортных комплектующих в народном хозяйстве. 

Серия спектрофотометрических фотодиодов типа «Визор» (СФДФ-к, СФДФ-з, СФДФ-с) со специализированными спектральными характеристиками, обеспечивающими возможности цветового декодирования для использования в спектрометрических, колометрических и биомедицинских датчиках. 

В области наукоемких дискретных приборов: Разработаны высокодобротные варикапы со сверхрезкими р-п-переходами для метрового и дециметрового диапазонов длин волн и коммутационные диоды с малым дифференциальным сопротивлением. Эти изделия предназначены для создания перспективных селекторов каналов для отечественной теле- и видеоаппаратуры. Разработана и выпускается широкая номенклатура 6 вольтовых малошумящих ультрапрецизионных индивидуально-аттестуемых стабилитронов серии 2С117 Г-П; 2С108 Г-С; 2С122 А-Е; 2С123 А-Е классов точности 0,01-0,0002% за 1000 часов. Для обеспечения разработок и производства прецизионных дискретных и интегральных стабилитронов создан уникальный метрологический комплекс для аттестации точностных параметров этих приборов. В состав комплекса входят прецизионные многоканальные измерительные установки и системы для контроля параметров изделий, а также средства и поверки и передачи точности, включая образцовые меры. Созданы рабочие эталоны единиц ЭДС- Вольта, Ома, Кельвина. Достигнутый в настоящее время уровень точности производственных измерений составляет ±0,00005% за 1000 часов, что является наивысшим для промышленных предприятий в РФ и странах СНГ. Достижения в области создания средств метрологического обеспечения производства прецизионных стабилитронов удостоены – Серебряной и бронзовой медалей на Всемирном салоне "Брюсcель-Эврика 93" (1993г.). 

В области функциональных устройств разработаны микропроцессорные системы управления электродвигателями: Разработанные предприятием микропроцессорные преобразователи частоты для электродвигателей мощностью 5,5...55 кВт были отобраны Московским Комитетом по науке и технологиям для участия в Ганноверской ярмарке - 98 и проводимом в ее рамках Международном экономическом форуме и настоящее время успешно работают на предприятиях коммунального хозяйства г.Москвы, Московской обл. и других регионов страны.