Магнитоконтроль

Магнитоконтроль
Шифр эксперимента: Магнитоконтроль
Направление НПИ: 1. Физико-химические процессы и материалы в условиях космоса
Секция КНТС: Космическое материаловедение
Наименование эксперимента: Выращивание полупроводников из расплавов в переменных магнитных полях
Цель эксперимента:

Усовершенствование процесса получения монокристаллов полупроводников с низкой плотностью дислокаций (Nd<103 см-2) и величиной неоднородности распределения электрофизических свойств (удельного сопротивления и подвижности носителей заряда в объеме), не превышающей 3%, в переменном магнитном поле, усовершенствование физико-математической модели процесса кристаллизации из расплавов.

Описание эксперимента:

Для уменьшения влияний неконтролируемых (техногенных) факторов на однородность легирования растущего в космосе кристалла, учеными ИХПМ был предложен принцип искусственного создания оптимальной гидродинамической ситуации в расплаве с помощью специальных внешних физических воздействий, формирующих собственный режим перемешивания.

Основная идея таких воздействий состоит в попытке контроля толщины диффузионного слоя ?с с помощью создания в расплаве управляемых высокочастотных вихревых потоков. Для этих целей, в частности, было предложено использовать переменное ротационное магнитное поле малой индукции, совмещенное с процессом бестигельной зонной плавки (БЗП).

В ходе отработки на борту РС МКС кристаллизационных процессов с контролируемыми воздействиями на расплав будет получена информация об эффективности магнитогидродинамических (МГД) воздействий, оценены границы их применимости для подавления негативных факторов микрогравитационного фона, проведена оптимизация параметров магнитного поля для управления процессами тепломассопереноса в объеме расплава с целью получения высококачественных монокристаллов полупроводников на орбите.

Новизна эксперимента:

В космическом эксперименте "Магнитоконтроль" впервые предложено использовать в качестве контролируемых воздействий на тепломассоперенос в расплавах полупроводников введение легирующих примесей и отклонений от стехиометрического состава (в случае бинарных соединений), а также нанесение на поверхность расплава химически инертных пленок посторонних веществ.

Научная аппаратура:

Для проведения КЭ будет использоваться комплект научной аппаратуры "МЭП-01", предназначенной для выращивания кристаллов с использованием сменных нагревательных блоков.

Разработчик и изготовитель НА: филиал ФГУП "ЦЭНКИ" – Конструкторское бюро общего машиностроения имени В.П. Бармина.

Технические характеристики:

- Температура нагревателя от 400 до 1000 град С с шагом нагрева 1 град;

- Постоянная скорость перемещения контейнера с образцом вдоль оси нагревателя от 0,1 до 0,5 мм/ч с шагом 0,05 мм/ч;

- Перемещение контейнера от 60 до 140 мм;

- Регулируемая скорость нагрева 1000 град/ч и 50 град/ч;

- Скорость регулируемого охлаждения 50 град/ч до температуры 400 град С;

- Максимальная мощность потребления не более 350 Вт;

- Величина магнитной индукции вращающегося магнитного поля до 4 мТл с частотой от 25 до 200 Гц.

НА "МЭП-01" будет использоваться в экспериментах "Магнитоконтроль", "Мираж", "Фуллерен".

Ожидаемые результаты:

Получение образцов полупроводниковых материалов с ожидаемой уникальной однородностью электрофизических свойств как эталонов для измерительной аппаратуры, используемой при технологическом контроле качества монокристаллов. Результаты эксперимента послужат для дальнейшего совершенствования технологических процессов выращивания высококачественных кристаллов на Земле, а также для физических и математических моделей этих процессов.

Сроки проведения: 2022-2024 гг.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Филиал учреждения Российской академии наук Института кристаллографии им. А.В.Шубникова Научно-исследовательский центр "Космическое материаловедение" (НИЦ КМ ФИК РАН).
Организации участники: Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" – КБОМ им. В.П.Бармина; РКК "Энергия"; ЦПК им. Ю.А. Гагарина; ЦУП.
Научный руководитель: Раков В.В.,Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова - НИЦ "Космическое материаловедение"., к.т.н.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 07.06.2019
Задачи эксперимента: Получение полупроводниковых материалов (германия Ge и антимонида галлия GaSb) методом бестигельной зонной плавки в условиях контролируемой микрогравитации и воздействия переменным магнитным полем.

Постановщики эксперимента: Захаров Б.Г.
Страна: Россия