ENSEMBLE3 krystalizuje kamień węgielny polskiej fotoniki

Odkąd w 1915 roku polski naukowiec Jan Czochralski odkrył metodę krystalizacji metali, technika wytwarzania półprzewodników o wysokiej czystości, zwana później metodą Czochralskiego, od dawna jest ważnym elementem światowego przemysłu elektronicznego, ponieważ była w stanie zwiększyć produkcja monokryształów krzemu i germanu. Dziesięć lat później Czochralski został zaproszony do ojczyzny, gdzie skonsolidował swoje badania i przekazał swoją spuściznę Politechnice Warszawskiej.

Warszawskie Centrum Kompetencji ds. Nanofotoniki, Zaawansowanych Materiałów i Nowatorskich Technologii Oparte na Wzrostze Kryształów – w skrócie Ensemble3 – czerpie z dziedzictwa Czochralskiego w zakresie wzrostu kryształów i materiałoznawstwa i ma na celu zapewnienie materialnych podstaw dla rozwoju fotoniki. Założony w 2020 roku wspólnie przez Sieć Badawczą Łukasiewicz, Uniwersytet Warszawski i kilku partnerów międzynarodowych, Ensemble3 pracuje nad rozwojem nowatorskich technologii materiałowych opartych na wzroście kryształów, a także zaawansowanych materiałach mających zastosowanie w fotonice, optoelektronice, telekomunikacji, lotnictwie i innych dziedzinach.

Ponieważ półprzewodniki stają się niezbędne dla autonomii łańcucha dostaw i siły kraju, polski przemysł technologiczny również znajduje okazję do wykorzystania ich przewagi, szczególnie w dziedzinie fotoniki, która szybko zyskuje na znaczeniu ze względu na jej zastosowanie w wykrywaniu, telekomunikacji i przetwarzaniu sztucznej inteligencji . Według Polskiej Platformy Technologicznej Fotoniki (PPTF) w Polsce w branży fotoniki i mikroelektroniki działa około 250 firm.

Ensemble3 zajmuje się badaniami podstawowymi, badaniami stosowanymi i produkcją pilotażową. Obszar badań podstawowych obejmuje działania takie jak identyfikacja potencjalnych materiałów do konkretnych zastosowań, opracowywanie nowych technologii materiałowych do celów teoretycznych i stosowanych, czy odkrywanie właściwości optycznych w nanoskali w materiałach na bazie kryształów.

W ramach produkcji pilotażowej grupa kryształów tlenkowych Ensemble3 oferuje syntezę i charakterystykę nowych materiałów tlenkowych do zastosowań scyntylacyjnych i laserowych, jednocześnie opracowując technologie mające na celu obniżenie kosztów produkcji kryształów i ułatwienie transferu technologii. Z drugiej strony grupa półprzewodników złożonych koncentruje się na rozwoju monokrystalicznych półprzewodników złożonych III-V do optoelektroniki, telekomunikacji i innych zastosowań. W szczególności grupa zajmuje się produkcją na małą skalę wysokiej czystości arsenku galu (GaAs), arsenku indu (InAs), fosforku galu (GaP), fosforku indu (InP), antymonku galu (GaSb) i antymonku indu ( InSb).

Kryształy tlenkowe wykorzystuje się natomiast w budowie laserów i innych urządzeń fotonicznych
Kryształy półprzewodnikowe są wykorzystywane do produkcji urządzeń elektronicznych, takich jak diody i tranzystory. W rzeczywistości, jak wskazano, Ensemble3 jest wiodącym producentem GaP. Kryształy GaP nie są obecnie produkowane na znaczącą skalę przez innych konkurentów.

Z Polski ekosystem fotoniczny wspiera także rozwijający się przemysł obronnyNa przykładzie wiodących dostawców fotoniki, takich jak VIGO Photonics, która oferuje szeroką gamę komponentów i modułów klasy wojskowej stosowanych w obserwacji termowizyjnej, systemach obrony przeciwrakietowej i inteligentnej amunicji, nie jest zaskoczeniem, że Ensemble3 jest uważany za kluczowy fundament badawczo-rozwojowy polskiej Ekosystem fotoniczny wspiera także polski ekosystem obronny.

W maju 2024 roku Ensemble3 stał się jednym z nielicznych dostawców wybranych do finansowania ze środków Europejskiego Funduszu Obronnego dla projektu ECOSYSTEM (European Common Supply Chain for Sovereign T2SL and Infrared Modules). Celem projektu ECOSYSTEM jest skonsolidowanie w pełni europejskiego łańcucha dostaw nowej generacji wysokowydajnych supersieciowych detektorów podczerwieni typu II (T2SL) do zastosowań obronnych. W szczególności projekt ECOSYSTEM stworzy unijny łańcuch dostaw i plan działania w zakresie wzrostu kryształów GaSb i podłoży epitaksjalnych, a także unijny łańcuch dostaw epitaksji i plan działania dla wybranych typów detektorów podczerwieni. Według Ensemble3 GaSb wykorzystuje się do wytwarzania celów do rozpylania i źródeł osadzania, a także materiału podłoża dla różnych materiałów półprzewodnikowych i fotooptycznych. Obrobiony termicznie GaSb może być również stosowany jako emiter pola powierzchniowego THz o wydajności porównywalnej do GaAs.