Уникальную установку для облучения больших слитков кремния запустили на реакторе ТПУ

Комплекс для облучения кремния предельно большого диаметра — более 200 миллиметров — запустили на исследовательском ядерном реакторе Томского политеха. Подобная установка — четвертая в мире и единственная в России, рассказал журналистам и.о. ректора ТПУ Дмитрий Седнев.

Кремний сам по себе является диэлектриком. Но под воздействием потока нейтронов внутри слитков чистого кремния появляются равномерные вкрапления атомов фосфора. Это делает кремний хорошим полупроводником одновременно с высоким сопротивлением.

Чтобы изменить свойства кремния, его нужно подвергнуть легированию. Это процесс, при котором в материал вводятся атомы других материалов, чтобы изменить или улучшить его свойства. Ядерное легирование означает, что эти добавки появились в результате облучения материла.

Ранее на реакторе Томского политехнического университета облучали кремний диаметром максимально до 128 миллиметров. 7 сентября здесь состоялся торжественный пуск комплекса для легирования кремния размером до 203 миллиметров.

«Такой системы по размеру для облучения кремния в России нет, в мире она только четвертая. Запуск этого производства технологически продвигает нас вперед: чем больше мы можем облучать кремневые пластины, тем технология становится или дешевле, или более уникальной с точки зрения технологических параметров. Требования современных производств по солнечной энергии, микроэлектронике — это большие диаметры облучения. Сегодня мы запустили диаметр 200 миллиметров и по сути сейчас являемся уникальной производственной точкой внутри страны», — сказал журналистам и.о. ректора Томского политеха Дмитрий Седнев.

Он добавил, что вуз уже начал получать заказы на облучения кремния большого диаметра. Новый комплекс позволит облучать до четырех тонн кремния в год.

Специальный представитель ГК «Росатом» по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков отметил, что ТПУ для Росатома — один из ключевых партнеров.

«Сейчас вместе с Томским политехом мы начинаем большую программу — это передовая инженерная школа. Пришла ситуация, когда инженерное образование, сформированное в 60-70-х годах, устарело. Пришла новая технологическая платформа, пришли новые технологии, новые реакторы. Учебных курсов по этим направлениям мало, людей готовят мало. ТПУ для нас — критически важный университет», — сказал Першуков.

Общая стоимость комплекса — чуть больше 50 миллионов рублей. Это деньги федерального бюджета и собственные средства ТПУ.

По данным политеха, новый комплекс включает в себя установку для облучения длинной девять метров (ее большая часть скрыта под водой бассейна реактора), нейтронные фильтры, контейнеры для кремния, комплекс оборудования в сопутствующих помещениях.

Облучать на установке будут цилиндрические слитки суперчистого монокристаллического кремния. После предварительной обработки кремний упаковывают в контейнеры и загружают в экспериментальный канал в активной зоне реактора. Под воздействием потока нейтронов в материале появляются равномерные вкрапления атомов фосфора, что делает кремний полупроводником.

После извлечения из активной зоны реактора слитки дополнительно «запекают» в специальной печи при температуре около 800 °С. Заказчик получает облученный кремний в виде слитков. Уже на производстве их нарезают на тонкие пластинки и вырезают фрагменты нужного размера.

В ТПУ отмечают, что на исследовательском реакторе легирует кремний для всех российских производителей полупроводниковой продукции, а также для ряда зарубежных заказчиков. Это почти 5 % от всего объема ядерно-легированного кремния в мире.

Распад урана и свет во тьме. О работе единственного за Уралом исследовательского ядерного реактора Томского политеха