С 4 по 10 октября отмечается Всемирная неделя космоса. Рассказываем о тематических разработках ученых Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова. Исследователи ИФП СО РАН подготовили к контрольно-доводочным испытаниям опытный образец комплекса научной аппаратуры для синтеза полупроводниковых структур на Международной космической станции. После предыдущего этапа тестирования специалистами ИФП СО РАН проведено изменение конструкторской документации и создан новый опытный образец для дальнейших испытаний, с учетом последних требований ПАО «Ракетно-космическая корпорация “Энергия” имени С.П. Королёва».

На Земле многослойные полупроводниковые структуры «выращиваются» методом молекулярно-лучевой эпитаксии: атомы разных элементов укладываются на специальную подложку послойно, в результате, появляются полупроводниковые многослойные наноструктуры с нужными свойствами. Чтобы в растущую структуру не попали чужеродные атомы и не испортили ее характеристики, процесс должен происходить в сверхвысоковакуумных установках. Однако, такие приборы весьма дороги, при этом в земных условиях в них труднодостижимы высокие параметры «чистоты» вакуума, которые с легкостью можно получить в космосе.

Именно для создания полупроводникового производства на орбите Земли реализуется проект «Экран», участники которого ― ИФП СО РАН, ПАО «РКК «Энергия», ООО НПФ «Электрон» (Красноярск) и другие научные и производственные организации. Сейчас это единственный в мире проект подобной тематики.

Вся установка спроектирована так, чтобы синтез полупроводникового материала происходил автоматически. Космонавту нужно будет провести лишь некоторые подготовительные этапы, присоединить кассету с подложками арсенида галлия (GaAs), а после завершения процессов синтеза, снять ее и отправить на Землю в спускаемом модуле.

Установку для выращивания полупроводников планируется разместить на Международной космической станции за специальным экраном. Упрощенно его можно представить, как диск из нержавеющей стали, двигающийся вместе со станцией с первой космической скоростью. В кильватере диска образуется сверхвысокий вакуум с характеристиками недостижимыми в земных условиях. Поэтому «космические» полупроводниковые материалы во время синтеза будут защищены от попадания чужеродных атомов, и, как следствие, практически бездефектны. Эти материалы могут использоваться, в частности, для производства легких и радиационно-стойких солнечных батарей, которые востребованы, в том числе на МКС. Ученые предполагают, что КПД таких устройств будет выше, чем у аналогичных панелей полностью земного происхождения, благодаря высокому качеству полупроводникового материала.

Источник: ИФП СО РАН