Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Полупроводниковые вакуумные технологии в космическом пространстве: история, состояние, перспективы

Автор

О.П. Пчеляков

Организации

¹Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН
г. Новосибирск, Российская Федерация
²Томский государственный университет
г. Томск, Российская Федерация

Аннотация

В настоящей работе рассмотрены предпосылки, история реализации и перспективы синтеза многослойных полупроводниковых композиций из молекулярных пучков в условиях орбитального полета космических аппаратов. Показаны преимущества проведения технологического процесса в глубоком вакууме, образующемся в результате проявления эффекта молекулярного экрана для получения новых тонкопленочных материалов с уникальными свойствами. Описан наземный имитатор космического модуля и действующий макет молекулярного экрана. Обсуждаются особенности эскизного проекта универсальной автоматизированной установки молекулярно-лучевой эпитаксии. Современные высокоэффективные солнечные элементы представляют собой сложные многослойные гетеросистемы. Они состоят из трех основных p-n переходов, выполненных из Ge, InGaAs, InGaP и соединенных последовательно туннельными диодами. Поскольку эти материалы совместимы по постоянной кристаллической решетки, гетероструктуры для солнечных элементов на их основе выращиваются в едином ростовом процессе на германиевом p-n переходе-подложке или на арсениде галлия. Все большее применение в этом процессе находят нанотехнологии. Самый современный мировой рекорд по эффективности трехпереходных солнечных батарей с КПД вплоть до 44,5 % при интенсивностях солнечного излучения в несколько сотен солнц достигнут находящейся в «Кремниевой долине» фирмой Solar Junction при использовании молекулярной эпитаксии. В ИФП СО РАН ведутся работы по созданию высокопроизводительной и недорогой аппаратуры для сверхвысоковакуумной технологии молекулярно-лучевой эпитаксии гетероструктур для солнечных элементов с применением космических технологий.

Ключевые слова

молекулярно-лучевая эпитаксия, полупроводниковые наногетероструктуры, солнечные элементы, сверхвысокий вакуум, космическое материаловедение

Список литературы

[1] Андреев В. М. Концентраторная солнечная фотоэнергетика // Альтернативная энергетика и экология. 2012. Т. 5-6. С. 40-44.

[2] Alferov Zh. I., Andreev V. M., Rumyantsev V. D. III-V Heterostructures in Photovoltaics. Concentrator Photovoltaic, Berlin Heidelberg, Springer-Verlag, 2007, pp. 25-50.

[3] Алферов Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. Вып. 8. С. 937-948.

[4] Лаборатория МЛЭ и соединений A3B5 [Электронный ресурс]. URL: http://lib.isp.nsc.ru/16/ (дата обращения: 12.09.2018)

[5] Валиев К., Орликовский А. Технологии СБИС. Основные тенденции развития // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 1996. № 5-6. С. 3-10.

[6] Hueser J. E., Brock F. J. Theoretical Analysis of the Density Within an Orbiting Molecular Shield // J. Vac. Sci. Thechnol, 1976, vol. 13, no. 3, p. 702.

[7] Ignatiev A. The wake shield facility and space-based thin film science and technology // Earth Space Review, 1995, vol. 2, no. 2, pp. 10-17.

[8] News Briefs // Compound semiconductors, 1997, no. 1, p. 11.

[9] Neu G., Teisserire M., Freundlich A., Horton C., Ignatiev A. // Appl. Phys. Lett., 1999, vol. 74, no. 22, pp. 3341-3343.

[10] Науманн Р. Дж. На пути к абсолютному вакууму // Аэрокосмическая техника. 1987. № 10. С. 129-132.

[11] Гражулис В. А. Тендер ГКНТ РФ по разработке СВВ СЗМ // Перспективные технологии. 1996. Т. 3. Вып. 21, С. 1-12.

[12] Устройство для выращивания и обработки материалов в космическом пространстве в условиях сверхвысокого вакуума и способ его эксплуатации (варианты) : пат. 2372259 Рос. Федерация / Блинов В. В., Зворыкин Л. Л., Иванов А. И., Игнатьев А., Машанов В. И., Никифоров А. И., Преображенский В. В., Пчеляков О. П., Соколов Л. В. ; заявл. 12.05.2008 ; опубл. 10.11.2009. Бюл. № 31.

[13] Блинов В. В., Зворыкин Л. Л., Иванов А. И., Игнатьев А., Машанов В. И., Никифоров А. И., Преображенский В. В., Пчеляков О. П., Соколов Л. В. Устройство для молекулярной лучевой эпитаксии материалов в космическом пространстве и наземный стенд имитатор для испытания устройства // Материалы 18 научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». 2011. С. 393-396.

[14] Пчеляков О. П., Блинов В. В., Никифоров А. И., Соколов Л. В., Зворыкин Л. Л., Иванов А. И., Тесленко В. В., Чурило И. В., Загребельный А. А. Полупроводниковые вакуумные технологии в космическом пространстве: история, состояние, перспективы // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004. № 6. С. 69-76.

[15] Блинов В. В., Коношенко В. П., Алямовская В. А., Иванов А. И., Игнатьев А., Машанов В. И., Никифоров А. И., Преображенский В. В., Пчеляков О. П., Соколов Л. В. Установка МЛЭ для выращивания полупроводниковых пленок и её интеграция на РС МКС // Материалы 20-й научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». 2013. С. 298-301.

Цитирование данной статьи

Пчеляков О.П. Полупроводниковые вакуумные технологии в космическом пространстве: история, состояние, перспективы // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 4. С. 229-235. doi: 10.26732/2618-7957-2018-4-229-235

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.