Первая в мире установка для выращивания полупроводников в космосе начала работу на МКС
Метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) представляет собой технологию сверхвысокого вакуума по выращиванию тонких кристаллических плёнок с высокой точностью и чистотой. Направленные потоки испаряемых атомов или молекул «укладываются» на нагреваемую монокристаллическую подложку, формируя слои с заданной структурой, толщиной и составом.
Для осаждения каждого химического элемента в земных условиях требуется отдельная вакуумная камера, чтобы исключить её загрязнение и соблюсти требования к чистоте вакуума - ни одного постороннего атома на миллиард синтезируемых. В отличие от внушительных габаритов, сложностей производства и высокой стоимости земных установок МЛЭ, в космосе гораздо легче достичь требуемых параметров вакуума и можно использовать одну камеру для осаждения всех элементов. Идея провести на орбите синтез полупроводниковых соединений и легла в основу проекта под названием «Экран-М». Специалисты ИФП СО РАН создали «космическую» установку молекулярно-лучевой эпитаксии с учётом заданных условий — небольшого веса и габаритов, радиационной стойкости узлов и нестандартного поведения веществ при воздействии факторов космической среды.
Начальная стадия развития технологии молекулярно-лучевой эпитаксии в космосе уже стартовала на МКС. На первых шагах будет протестирован наименее сложный процесс — гомоэпитаксия, то есть рост кристаллической плёнки на подложке того же состава (синтез арсенида галлия). В ближайших задачах - отработка оборудования и анализ свойств материала, полученного после двух ростовых циклов (каждый примерно по 2 недели).
В будущем учёные и инженеры космической отрасли рассчитывают использоваться результаты эксперимента для развертывания на орбите производства полупроводников, в том числе фоточувствительных материалов для солнечных батарей. Синтез чистых полупроводниковых плёнок методом МЛЭ в космосе — это важный шаг в направлении технологического суверенитета страны и перспективное направление как для науки и технологий, так и для развития будущих внеземных производств.
Работы в области «космической» эпитаксии были начаты сибирскими учёными Института физики полупроводников ещё в 1996 году, а сегодня вышли на мировой уровень. Проект «Экран-М» по синтезу полупроводниковых соединений на орбите включён в раздел «Эксперименты и исследования научно-поискового и фундаментального характера» Долгосрочной программы целевых работ «Роскосмоса» на Международной Космической Станции.
Аналогичных исследовательских проектов в мире пока нет.