На реакторе ТПУ впервые в России начали облучать "большой" кремний

На исследовательском реакторе Томского политеха запустили промышленный комплекс для ядерного легирования кремния диаметром более 200 мм. Он позволит облучать до четырех тонн уникального материала ежегодно.

В настоящее время это единственное производство в России по легированию кремния такого диаметра. Пока это предельный размер. Эксперты отмечают, что в мире пока не существует ядерных установок, где можно было бы облучать слитки большего диаметра.

Запуск комплекса состоялся в рамках Дней атомной науки и технологий, приуроченных к 55-летию исследовательского реактора ТПУ. Мероприятия входят в программу Десятилетия науки и технологий, объявленного в России.

Кремний большего диаметра делает электронные устройства или мощнее, или дешевле. С одной стороны, чем больше по размеру сам кремний, тем более мощное устройство можно производить. Это важно, например, для комплексов зеленой энергетики, накапливающих энергию от солнца, ветра, для них нужны мощные энергетические установки. С другой стороны, из пластинки кремния большого диаметра можно получить больше мелких фрагментов. Это снижает стоимость производства электроники.

- Переход на большие диаметры кремния - это запрос всех мировых производителей солнечных панелей, - отметил специальный представитель ГК "Росатом" по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков.

Производство включает в себя установку для облучения, большая часть которой скрыта под водой бассейна реактора. В комплекс также входят нейтронные фильтры, контейнеры для кремния, комплекс оборудования в сопутствующих помещениях. Его создание обошлось более чем в 50 миллионов рублей. Это деньги, выделенные в рамках федеральной целевой программы, а также собственные средства ТПУ.

Легирование на реакторе существенно улучшает свойства кремния как полупроводника.

- Это процесс, при котором в материал вводятся атомы других материалов, чтобы изменить или улучшить его свойства, - объясняют в Томском политехе, где расположен единственный исследовательский реактор за Уралом. - Ядерное легирование означает, что эти добавки появились в результате облучения материала. Цилиндрические слитки суперчистого монокристаллического кремния после предварительной обработки упаковываются в контейнеры и загружаются в экспериментальный канал в активной зоне реактора. Там под воздействием потока нейтронов в кремнии появляются равномерные вкрапления атомов фосфора. Это и делает кремний хорошим полупроводником одновременно с большим сопротивлением.

После извлечения из активной зоны реактора слитки кремния дополнительно "запекают" в специальной печи - чтобы атомы кремния встали на нужные места после облучения.

Интерес к новому продукту уже проявляют российские и китайские производители полупроводников.

Комментарий

Дмитрий Седнев, и. о. ректора Томского политехнического университета:

- Мы делаем кремний технологически более высокого качества, более стабильным по свойствам за счет облучения в ядерном реакторе. С новым комплексом мы в этой области являемся уникальной технологической точкой внутри страны. Я уверен, что это поможет нам укреплять технологический суверенитет. При этом мы не концентрируемся на конкретной сфере дальнейшего использования кремния, в данном случае мы работаем именно с сырьем. Устойчивый интерес к большому диаметру мы наблюдаем в течение последних лет со стороны рынка. Ранее максимальный диаметр, с которым мы работали, был 128 мм. Эта производственная линия продолжит работать, она также востребована.