• ПоискГлавная
  • Подписаться на НовостиНовости
  • Подписаться на СтатьиСтатьи
  • Подать объявлениеГазета
  • Доска объявлений
  • Подать объявление на сайт
  • Академгородок
  • О нас
  • Афиша
  • Прайс
  • Юридическая информация
  • Политика конфиденциальности
  • Карта сайта
  • Написать в редакцию
  • Войти
  • 18:53 пятница, 29 марта
    Академгородок:
    Пробки: 8 баллов
    29.03.2024
    USD: 92.26
    EUR: 99.71
    Мы в соцсетях:
    Подписаться на Статьи
  • Происшествия
  • Человек и общество
  • Государство и власть
  • Наука и образование
  • Культура и спорт
  • Животные
  • Письма
  • Даты
  • Без рубрики
  • 25 января - Татьянин день
  • 26 января – Международный день таможенника
  • 23 февраля – День защитника Отечества
  • 15 марта - День защиты прав потребителей
  • 12 апреля – День космонавтики
  • 9 мая – День Победы!
  • 12 мая – Всемирный день медицинских сестер
  • 31 мая – Всемирный день отказа от курения
  • 1 июня – Международный день защиты детей
  • 8 июня – День социального работника
  • 22 июня – День памяти и скорби
  • 29 июня - День изобретателя и рационализатора
  • 27 июля – День работника торговли
  • 9 августа – День строителя
  • 5 октября - День учителя
  • 23 октября – День работника рекламы
  • 10 ноября – День сотрудника ОВД
  • 22 ноября – День матери
  • 65 лет Великой Победе
  • К 70-летию Великой победы
  • В колонне бессмертного полка
  • Юбиляры победного года
  • Советскому району – 60
  • К 100-летию ВЛКСМ
  • 22 декабря – День энергетика
  • К 120-летию академика М.А. Лаврентьева
  • К Дню автомобилиста
  • К 110-летию генерала-строителя Н.М. Иванова
  • Спецпроект
  • Старые рубрики
  • Здоровье и медицина
  • «ЗНАЙ НАШИХ». НАРОДНЫЙ ПРОЕКТ
  • Горизонты космических технологий

    Горизонты космических технологий

    Накануне Дня космонавтики в клубе «Горизонты» Дома ученых побывал Олег ПЧЕЛЯКОВ – заместитель директора по науке Института физики полупроводников СО РАН.

    Формат мероприятия, изначально задуманного как научно-популярная лекция, вскоре принял форму если не диспута, то уж точно оживленной беседы на актуальные сегодня темы – независимость России и роль Академгородка в укреплении обороноспособности страны и энергетики будущего. Разговор шел в плоскости физики полупроводников, а если еще конкретнее – молекулярно-лучевой эпитаксии.

    Сам термин «эпитаксия» состоит из двух корней: «эпи» – поверхность и «таксос» – повторение. Объясняя процесс роста тонкопленочных полупроводниковых кристаллов – основного компонента элементов электронных приборов, профессор Пчеляков в качестве иллюстрации показал модель, состоящую из слоев твердых шариков, которые изображали отдельные атомы. Характер строения слоев полупроводника и чистота поверхности определяют качество будущих p-n переходов в транзисторах.

    Теория метода молекулярной эпитаксии на первый взгляд достаточно проста – на кристаллическую подложку из одного вещества (чаще кремния) наносят тонкую пленку другого, к примеру, германия. Результат достигается осаждением на кристаллическую подложку полупроводникового материала, испаренного в вакууме. Но при всей простоте идеи выполнить это чрезвычайно сложно, поскольку процесс требует высокой чистоты используемых материалов (99,999999%), источников, способных их испарять, и рабочей камеры со сверхвысоким вакуумом. Все это выполняется на установках, имеющих камеры из нержавеющих сплавов, вакуумные насосы, молекулярные источники, манипуляторы и системы контроля роста.

    Немного истории

    Российский физик-теоретик академик Леонид Келдыш в 1961 году высказал идею о том, что из обычных полупроводниковых кристаллов, встречающихся в природе, если их получить в тонкопленочном состоянии и наслоить друг на друга многократно, можно создать искусственный кристалл, обладающий уникальными свойствами. Это может позволить раскрыть квантовую природу полупроводника и запрячь ее на пользу всему человечеству. Олег Пчеляков рассказывает:

    – Первой установке, созданной при моем участии в ИФП под руководством профессора Сергея Стенина, более 30 лет. Она называется «МАВР» – многоцелевая агрегатная вакуумная разработка. Сейчас на ней обучаются студенты. С тех пор у нас накопился достаточно большой опыт. Изготовлено более 90 таких камер: для нашей страны, трехкамерная установка  запущена в Болгарии. Фрагменты этого оборудования  продавали японцам, полякам, бразильцам.

    Метод получения в вакууме полупроводниковых пленок позволяет контролировать их дефектность на очень высоком уровне и таким образом достигать значительных результатов.

    Реалии наших дней

    По мнению Пчелякова, неудачи с пуском космических систем, происходящие сегодня, – следствие разрушения отечественной электроники за последние 15-20 лет. Отсутствие собственной  элементной базы приводит к тому, что приходится за рубежом закупать комплектующие и детали, что ставит нас в полную зависимость от импорта. Закупаемое оборудование и радиокомпоненты – по сути, контрафакт не всегда требуемого качества. И когда их ставят на наши космические аппараты, они начинают падать.

    В Интернете можно прочитать, что в США есть исследовательский институт, занимающийся разработкой специальных вкладок в интегральные схемы. И если направить на космический объект луч радара, настроенный на определенной частоте, в такой микросхеме с вкладкой сгорает маленький проводок, через который все питается. Отключаются электронные системы. Аппараты падают.

    Сегодня складывается критическая ситуация с зависимостью всей нашей спутниковой флотилии от импорта солнечных элементов. Большая часть космических аппаратов летает на американских солнечных батареях. И если в мире наступит еще более жесткая ситуация, американцы могут запретить их поставку. Тогда наши космические корабли останутся практически без энергии.

    Солнечные батареи необходимо использовать и для решения проблем наземной энергетики. Стоимость электричества, которое нам дается от сжигания углеводородов, непрерывно растет, все больше загрязняется окружающая среда. Мазут, древесина, уголь, сгорая, дают значительный объем угарного газа и прочих загрязнений. Добывая нефть для выработки топливного мазута, приходится в факелах прямо на месторождениях сжигать попутный газ, поскольку сложно собирать его и утилизировать. Очень скоро запасы углеводородных топлив иссякнут.

    Вспоминая Аристотеля

    Решение энергетических и экологических проблем, по мнению О. Пчелякова, – в развитии производства тонкопленочных полупроводниковых материалов для солнечных батарей. Это во многом обеспечит будущий переход человечества на солнечную энергетику. Но развитие такого производства тоже сопряжено со множеством трудностей: высокая токсичность используемых материалов, сложность и, соответственно, значительная стоимость технологии, требующей оборудования для создания высокого вакуума и материалов особой чистоты.

    Аристотель говорил, что вслед за быстро движущимся телом на какое-то время создается пустое пространство, не содержащее ничего. Вот эта замечательная идея античного мудреца и легла около 17 лет назад в основу российского проекта: разместить лаборатории по производству полупроводниковых пленок в космосе на борту орбитального корабля. Там сверхглубокий и чистый вакуум можно получить, укрепив на спутнике «зонтик» – щит из тонкого металла, в «кильватере» которого и можно напылять кристаллические пленки. Материалы и оборудование для технологичных операций доставлять на спутник в специальных кассетах-контейнерах будут транспортные корабли.

    Сейчас ученые Академгородка совместно с РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, ЦНИИмаш и самарским ЦКБ «Прогресс» запустили долгосрочную программу создания оборудования и технологии для промышленного производства полупроводниковых пленок и наноструктур в условиях орбитального полета. Предполагаются три этапа: первый – разместить технологический модуль на МКС, второй (2012-2015 гг.) – запустить орбитальный автоматизированный технологический корабль, третий (2020 г.) – создание завода, который будет находиться в космосе на расстоянии 250 тыс. км (две трети расстояния до Луны). Такое удаление от Земли нужно для достижения очень чистого вакуума.

    Нерастраченные ресурсы

    Пока идеи о космических заводах обретают свои черты на бумаге, в Академгородке начинается подготовка к строительству завода по производству элементной базы для нужд электронной промышленности. Реформы и преобразования девяностых, столь драматически прошедшие в России, Академии наук удалось пережить, сохранив свой потенциал и главный ресурс – высокообразованные научные кадры. Об этом Олег Петрович рассказал присутствующим на встрече. В конце беседы он добавил:

    – Я вошел в группу по созданию кластера, который будет называться «Новосибирская электроника». 15 января в холдинге «Росэлектроника» подписан приказ. Мы регулярно собираемся в Москве и обсуждаем, как три ведущих предприятия электронной промышленности Новосибирска объединить на новых площадях. Сейчас на месте размещения начинается подготовка земли под застройку. На реализацию этого проекта отводится три года.

    Евгений МАРКОВ

    Другие статьи на тему

    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Я поэт-реалист!»
    138 0
    "Навигатор" № 12 (1434) от 29.03.24
    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Бьорндален – эталон!»
    317 0
    "Навигатор" № 11 (1433) от 22.03.24
    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Бьорндален – эталон!»
    441 0
    "Навигатор" № 10 (1432) от 15.03.24
    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Где дилетанты – там проблемы!»
    491 0
    "Навигатор" № 9 (1431) от 08.03.24
    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Нот всего семь, а гармония – безбрежна»
    368 0
    "Навигатор" № 8 (1430) от 01.03.24
    Человек и общество / Встреча с интересным человеком
    «Мечта – написать фэнтези на башкирском»
    395 0
    "Навигатор" № 7 (1429) от 23.02.24

    Популярное