Ученые ТПУ облучают 2% от мирового объема нейтронного легированного кремния

| 1186

Ученые лаборатории №33 Томского политехнического университета с помощью единственного за Уралом исследовательского ядерного реактора облучают 2% от мирового объема нейтронного легированного кремния, без которого невозможно сделать ни один электроприбор.

«Полупроводниковый кремний — это основа всех приборов, существующих в мире, — говорит заведующий лабораторией №33 Физико-технического института ТПУ, кандидат технических наук Валерий Варлачев. — Фотоаппараты, компьютеры — всё делается на основе этого материала. Без него невозможно современное развитие техники».

По его словам, специалисты лаборатории занимаются исследованием воздействия нейтронного и гамма-излучения на вещество, что позволяет расширить возможности исследовательского  реактора для решения прикладных и фундаментальных задач. В частности, в вузе разрабатывают технологии получения полупроводникового кремния с заданными параметрами.

Сам по себе сверхчистый кремний является диэлектриком с сопротивлением в 5-6 тысяч Ом и более. Чтобы он стал полупроводником, в него необходимо ввести примеси, которые создают проводимость — то есть легировать. Сделать это можно двумя способами. Первый — химический: в расплав кремния вводят фосфор, который имеет на орбите один лишний электрон. Этот электрон и служит проводником электричества в кремнии.

«Второй способ — наш: мы не вводим ничего, а, как волшебники, получаем из кремния фосфор. При облучении атом кремния-30 захватывает нейтрон и превращается в атом фосфора. То есть внутри слитка кремния образуется фосфор», — отмечает ученый. 

По его словам, этот метод хорош тем, что позволяет получать кремний с высокими электрофизическими параметрами. «В химическом способе неравномерность легирования — 20%, у нас не более 3%», — указывает он.

Сотрудники лаборатории №33 внедрили технологию нейтронного легирования слитков кремния длиной до 70 сантиметров и диаметром до 5 дюймов. «Эту технологию создавали еще по постановлению ЦК КПСС, Совета министров СССР, потом мы ее модифицировали, переделывали. Обеспечивали нейтронным легированным кремнием всю электротехническую промышленность России», — вспоминает Варлачев.  

Легированный таким методом кремний используется в мировой практике для создания приборов с высокими электрофизическими параметрами, в которых разброс удельного электрического сопротивления должен быть минимальным. В основном это приборы силовой электроники. 

Сейчас, сетует Варлачев, электротехническая промышленность России резко сократила объемы производства, все закупается за рубежом. Поэтому Томский политех вышел на мировой рынок. Этому способствует высокое качество нейтронного легирования слитков кремния на реакторе ТПУ. В настоящее время на этом реакторе проводится нейтронное легирование до 2% мирового объема этой продукции.

Источник: https://go.tpu.ru/0JodWsd0