OFERTA DE EXPERTIZA (1)

Componente fotonice (Directia CD 2)

• Fotodetectoare  pentru diverse domenii spectrale (UV, VIS, NIR, SWIR.....Far-IR)

  • Fotodetectoare hibride Si-nanocompozit semiconductor pentru domeniul spectral UV-Vis-NIR-SWIR [...]

  • Fotodetectoare cu raspuns imbunatatit in IR [...]

  • Dispozitive optoelectronice pe baza de nanoparticule de ZnO [...]

  • Bolometre pentru aplicatii spatiale in IR apropiat si indepartat [...]

  • Demonstrarea unei surse miniaturizate de radiaţie electromagnetică în infraroşu îndepărtat [...]

• Elemente optice difractive

  • Tehnici de proiectare/ simulare, realizare si caracterizare elemente optice difractive cu profil 3D [...]

  • Holograme generate pe computer pentru comunicatii optice securizate de mare capacitate prin spatiul liber [...]

  • Lentile frenel pentru un spectrometru compact in infrarosu [...]

  • Demonstrarea unei tehnologii de manufacturare aditivă (3D Printing) pentru lentile asferice şi componente optice cu suprafeţe având forme ne-uzuale [...]

• Materiale/tehnologii pentru dispozitive si circuite fotonice

  • Nanofire si nanocompozite pentru dispozitive optoelectronice [...]

____________________________________________________________________________________________________________

A se vedea si prezentarea: "Rezultate obtinute in cadrul proiectelor IMT pentru directia "Fotonica"

____________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________
Fotodetectoare hibride Si-nanocompozit semiconductor pentru domeniul spectral UV-Vis-NIR-SWIR

Persoana de contact: Dr. Dana Cristea ([email protected])

S-au realizat fotodetectoare hibride nanocompozit semicunductor/Si. Compozitele semiconductoare utilizate au fost: (a)Solutie PbS QDs (puncte cuantice de PbS) cu ligand lung (acid oleic- AO) + P3HT;(b) PbS QDs cu ligand  scurt MPA; (c)PbS QDs cu ligand inorganic; (d) dublu strat: RGO (oxid de grafena redus) + PbS QDs cu ligand  scurt MPA.
S-a optimizat procesul de depunere a straturilor de nanocompozite si s-au realizat patru variante de dispozitiv. Structurile pe baza de PbS cu ligand inorganic/siliciu au cea mai buna sensibilitate optica in UV. Cele mai bune rezultate, atât pentru domenoiul spectral 350-1100 nm, cat si pentru lungimi de unda mai mari la care Si este transparent  s-au obtinut cu structurile cu strat dublu PbS-MPA/RGO. Fotocurentii, masurati in aceleasi conditii sunt cu cel putin un ordin de marime mai mari ca ai celorlalte variante de dispozitiv.

a)	b)	c)
Fotodetector hibrid PbS/Si - varianta de polarizare „MSM”- a) secțiune prin structura si modul de polarizare; b) caracteristicile I-V la intuneric si iluminare; c) schema echivalenta si responsivitatea  in domeniile UV si IR

_________________________________________________
Fotodetectoare cu raspuns imbunatatit in IR

Persoana de contact: Dr. Dana Cristea ([email protected])

• S-au realizat si caracterizat  fotodetectoare hibride PbS/Si  prin depunerea de straturi subtiri de puncte cuantice de PbS (PbS QDs) peste structuri Schottky Au/Si

a)	b)	c)
Fotodetector hibrid PbS/Si - varianta de polarizare „MSM”- a) secțiune prin structura si modul de polarizare; b) caracteristicile I-V la intuneric si iluminare; c) schema echivalenta si responsivitatea  in domeniile UV si IR

• S-au realizat si caracterizat fotoconductoare  pe baza de  straturi subtiri de puncte cuantice de PbS (PbS QDs)

a)	b)	c)
a) Fotoconductor pe baza de PbS QDs: a) Structura; b) Caracteristicile fotocurent-tensiune la iluminare cu surse de radiate monocromatice de diverse lungimi de unds; Adisp. = 4.5 mm2 , P ~ 1 µW; c) Caracteristica spectrala a fotoconductorilor pe baza de  nanoparticule de PbS de diametru 5.5 nm depuse pe substrate de sticla nefunctionalizate si functionalizate cu cysteamina.

_________________________________________________

Dispozitive optoelectronice pe baza de nanoparticule de ZnO

Persoana de contact: Dr. Paula Obreja ([email protected])

Au fost obtinute componente si dispozitive experimentale de tip heterojonctiuni de volum  (BHJ) sensibile la iluminare atit in vizibil cit si in UV.  Structurile experimentale obtinute de tip ITO/ZnO/P3HT:PC61BM/PEDOT:PSS/Ag si ITO/ZnO/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag pot fi  ca senzori de UV pe baza de oxid de zinc si celule fotovoltaice.

a)	b)
a) Imagini ale dispozitivelor realizate experimental; b)curba I-V pentru un dispozitiv fotovoltaic de tip ITO/ZnO/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag cu strat de ZnO de 40 nm grosime si o arie de 4,5 mm2.

_________________________________________________

Bolometre pentru aplicatii spatiale in IR apropiat si indepartat

Persoana de contact: Dr. Mihai Kusko ([email protected])

S-au efectuat simulari FDTD de metamateriale care prezinta o absorbtie ridicata in domeniul spectral infrarosu mediu si indepartat; experimentari tehnologice pentru realizarea de structuri de tip SQUID; caracterizarea electrica a straturilor senzitive si punerea in evidenta a efectulu bolometric in IR.

 

a)	b)	c)
a) Absorbanta configuratiilor sensitive realizate din metamateriale. b) Masca metalica pentru configurarea YBCO scrisa cu EBL si realizata prin lift-off. c) Variatia relativa cu temperatura a rezistentei structurii bolometrice la iluminare in IR.

 

S-au efectuat simulari FDTD de metamateriale care prezinta o absorbtie ridicata in domeniul spectral infrarosu mediu si indepartat; S-au realizat dispozitive bolometrice pe baza de supraconductori la temperaturi inalt care functioneaza in infrarosu.

a)	b)	c)
a) Absorbanta configuratiilor sensitive realizate din metamateriale. b) Detector bolometric realizat in straturi de YBCO c) Variatia intensitatii curentului de polarizare la iluminare in IR.

_________________________________________________

Demonstrarea unei surse miniaturizate de radiaţie electromagnetică în infraroşu îndepărtat

Persoana de contact: Dr. Gabriel-Moagar POLADIAN ([email protected])

Este vorba despre miniaturizarea unor surse existente şi verificarea funcţionalităţii acestora la scara redusă considerată (de ordinul centimetrilor). Este vorba despre un design inovativ, în care sursa respectivă este portabilă, cu un consum redus de energie şi poate fi folosită la navigarea pe timp de noapte (iluminarea scenei), la sistemele de securitate a perimetrelor şi a frontierei, la comunicaţii optice prin atmosferă. Dorim să obţinem emisie în fereastra de transparenţă atmosferică în domeniul respectiv.

Domeniu adresat: 2.3.1 (dezvoltarea de echipamente de securitate) .
Potenţiali beneficiari: firme care produc aparatură optoelectronică pentru domeniul mentionat, pentru comunicaţii optice prin atmosferă sau pentru industrie.

_________________________________________________

Tehnici de proiectare/ simulare, realizare si caracterizare elemente optice difractive cu profil 3D

Persoane de contact: Dr. Mihai Kusko, Dr. Paula Obreja, Dr. Dana Cristea ([email protected], [email protected], [email protected])

Rezultate:

• dezvoltare  metode de proiectare utlizand programele software OptiBPM, 3Lith si Zemax si proiectare geometrii test necesare pentru optimizarea proceselor de litografie 3D
• calibrarea procesului de litografie cu fascicul de electroni in electronorezisti cu contrast scazut  si a proceselor de corodare umeda si uscata a SiO2 pentru obtinerea unor adancimi reproductibile de ordinul zecilor de nm
• proiectare si realizare 3 tipuri de elemente optice difractive cu detalii micronice si submicronice pentru laseri cu colorant si pentru acoperiri antireflective

Imagini SEM si  AFM 3D ale elementelor optice difractive cu profil 3D pentru generarea vortexurilor optice

Tehnologie de realizare elemente optice difractive multinivel

Etapele de realizare a elementelor difractive sunt ilustrate in fig. A Exemplificarea este facuta pentru DOE cu 4 nivele.

a) Depunere fotorezist si litografie masca 1- se defineste geometria in fotorezist

b) transferul geometriei din fotorezist in in substrat (de preferinta prin corodare in plasma prin masca de fotorezistpentru a asigura o corodare pe verticala, nu izotropa). Corodarea se face pe adancimea l/4 (l=lungimea de unda  a radiatiei optice in mediul exterior)

c)indeprtare fotorezist- se obtine un element optic difractiv cu 2 nivele.

Pentru obtinerea elemetelor difractive cu 4 nivele procesul continua cu etapele urmatoare:
d) depunere fotorezist

e) litografie masca M2- aliniata fata de masca M1 asa cum este ilustrat in fig. 2.8

f) corodare in plasma a substratului pe adancimea l/4. Se obtin astfel cele 4 nivele.

Etapele de realizare a elementelor optice difractive cu pana la 4 nivele	Imagine optica a lentilei cu 4 nivele, distanta focala 6 cm (zona centrala)

Replicare in polimeri a unor structuri master cu detalii submicronice

• Procesul “replica molding “ experimentat consta in urmatoarele etape:
  - fabricare “master” (matrita) prin paternarea topografiei dorite- utilizand EBL pentru obtinera
  unor detali submicronice;
  - tratament pentru asigurarea unei demulari optime;
  - etalare prepolimer PDMS (polidimetil-siloxan) peste master pentru transferul topografiei
  paternate;
  - solidificarea prepolimerului PDMS etalat peste master;
  - demularea stratului solidificat de PDMS pentru izolarea replicii de master (fig. 6.).

  Etapele procesului de replicare in PDMS a unei structuri configurate intr-un (electrono) rezist

Replicare in polimeri a unor structuri master cu detalii submicronice

Procesul “replica molding “ experimentat consta in urmatoarele etape:

• fabricare “master” (matrita) prin paternarea topografiei dorite- utilizand EBL pentru obtinera
• unor detali submicronice;
• tratament pentru asigurarea unei demulari optime;
• etalare prepolimer PDMS (polidimetil-siloxan) peste master pentru transferul topografiei
• paternate;
• solidificarea prepolimerului PDMS etalat peste master;
• demularea stratului solidificat de PDMS pentru izolarea replicii de master

____________________________________________________________________

Holograme generate pe computer pentru comunicatii optice securizate de mare capacitate prin spatiul liber

Dr. Cristian Kusko ([email protected])

S-au obtinut elemente optice difractive care sa genereze vortexuri optice pentru comunicatoare optice in spatiu liber si  s-au realizat montaje experimentale care sa caracterizeze functional vortexurile optice cu diferite momente cinetice orbitale.

a)	b)	c)
a) Imaginea de interferometrie in lumina alba a unui element optic difractiv care genereaza un vortex optic cu ordinul m = 4. b) vortex optic de ordinul m = 4. c) interferenta a doua vortexuri cu m = 4 si m = -4.

S-au obtinut elemente optice difractive care sa detecteze vortexuri optice pentru comunicatoare optice in spatiu liber.  S-a realizat un montaj experimental care sa obtina superpozitia in acelasi fascicul a doua vortexuri optice generate independent  in pentru un comunicator optic in spatiu liber pe baza de vortexuri optice.

a)	b)
a) Imagine SEM a elementului optic difractiv care  detecteaza vortexuri optice cu sarcina topologica m=4. Imaginea optica a unui fascicul care contine o suprapunere de doua vortexuri optice generate independent

S-a proiectat si realizat un montaj experimental care genereaza o suprapunere de vortexuri optice in acelasi fascicul in scopul realizarii unui demonstrator de comunicator optic in spatiu liber care utilizeaza vortexuri optice.

Montaj experimental. Comunicator optic in spatiu liber folosind placi spirale de faza care functioneaza  in reflexie

Superpozitia a doua vortexuri optice, vortexul optic (m=3) in centru, vortexul optic (m=6) in exterior la iesirea transmitatorului a) cand ambele diode laser DL1, DL2 sunt ON; b) cand DL 1 este ON; c) cand DL 2 este ON.

_________________________________________________

Lentile frenel pentru un spectrometru compact in infrarosu

Persoana de contact: Dr. Mihai Kusko ([email protected])

• S-au proiectat si fabricat filtre in infrarosu pe baza de lentile Fresnel care focalizeaza radiatia pe aria detectorului preferential in functie de lungimea de unda. Lentilele vor fi utilizate  realizarea unui spectrometru compact pentru detectarea diversilor compusi chimici care au raspuns spectral in domeniul 3-12 microni.

Spectrul intensitatii radiatiei concentrate de lentile Fresnel cu doua nivele

_____________________________________________________

Demonstrarea unei tehnologii de manufacturare aditivă (3D Printing) pentru lentile asferice şi componente optice cu suprafeţe având forme ne-uzuale

Persoana de contact: Dr. Gabriel MOAGAR- POLADIAN ([email protected])

Este vorba despre testarea unui concept tehnologic de realizare a lentilelor asferice prin tehnici de manufacturare aditivă (3D Printing), în mod special pentru lentile din polimer. Estimăm că timpul de fabricaţie este redus comparativ cu metoda uzuală, în timp ce precizia de definire a suprafeţei rămâne similară cu cea tradiţională.   

Domeniu adresat: 2.2.1 (observarea Terrei), 2.3.1 (dezvoltarea de echipamente de securitate).
Potenţiali beneficiari: firmele producătoare de elemente şi sisteme optice.

Expertiza

Persoana de contact: Dr. Gabriel MOAGAR- POLADIAN ([email protected])

Inventator al metodei conoscopiei prin reflexie. Aparat optic (conoscop prin reflexie) realizat şi omologat împreună cu specialiştii de la S.C. ProOptica S.A. (proiect CEEX 2005 – 2008). Nivel atins: sistem pre-comercial (TRL 7 – 8). Determină poziţia axei optice în stratiri subţiri uniaxe situate pe un substrat opac şi permite determinarea anizotropiei optice. Aplicabilitate în industria fotonicii, în domeniul giuvaergeriei, al geologiei. Detalii se pot găsi la: G. Moagăr-Poladian - Reflection conoscope, MikroMedia No. 38, May 2007.  Demonstrarea teoretică a diodei tunel Esaki ca element de comutaţie optică rapidă de tip all-optical (integral optic) – lucrare publicată (G. Moagăr-Poladian – “The Theory of the Basic Optoelectronic Behaviour of the Tunnel Diode”, Applied Optics volume 40 no.  33, p. 6086 – 6097, (2001)). Aplicabilitate în domeniul sistemelor optice de calcul.

• Expertiză în domeniul manufacturării aditive (3D Printing), inventator a două noi metode de 3D Printing (una la scară micro-nano, una la scară macro), supuse patentării internaţionale. Aplicaţii în domeniul fotonicii integrate, al microelectronicii (cea la scară micro-nano), respectiv în domeniul industrial şi medical (cea la scară macro). Oficiul European de Brevete a hotărât acordarea brevetului pentru cea la scară micro-nano. Raport favorabil al World Intellectual Property Organization şi pentru cea la scară macro.
• Inventator al unei metode de comunicaţii optice de viteză şi capacitate foarte mare. Concept demonstrat în faţa specialiştilor de la Alcatel România în 2003 (grup condus de ing. Nae Bedros, director al Alcatel România la acea vreme), nivel TRL 3 – 4. Util în cadrul centrelor de calcul intensiv (fermele de servere de tip High Performamce Computing).

Nanofire si nanocompozite pentru dispozitive optoelectronice

Persoana de contact: Dr Paula OBREJA ([email protected])

 

a)	b)	c)
a) nanofire de Ag pentru electrozi transparenti (imagine SEM); b) strat subtire de n-ZnO  pentru senzori de UV; c) caracteristici I-V pentru detectori pe baza de n-ZnO/Si.

 

a)	b)	c)
a) Imagine AFM pentru ZnO  ; b) Caracteristica I-V a unui dispozitiv cu ZnO QDs;

 

_________________________________________________________________________________

Alte directii de cercetare-dezvoltare:
Microsenzori	Dispozitive si sisteme de unde milimetrice