Лого Сделано у нас
37

Технология легирования кремния в реакторах РБМК-1000

 © mayaksbor.ru

Атомная кремниевая долина

Кроме наработки важных для народного хозяйства изотопов, на ЛАЭС занимаются трансмутационным легированием кремния. Благодаря своим полупроводниковым свойствам кремний и его соединения широко используются в микроэлектронике и мощных преобразователях тока, в солнечной энергетике, приборостроении и связи. Монокристаллы кремния, прошедшие нейтронно-трансмутационное легирование, приобретают уникальные свойства. На ЛАЭС получают именно такие, наиболее ценные легированные монокристаллы диаметром до 85 мм. Сегодня ЛАЭС обеспечивает легированным кремнием до 90% потребностей отечественного рынка. В первую очередь для оборонной, космической и транспортной промышленности, а также для тех областей, где нужна сверхустойчивость и сверхнадежность полупроводниковых приборов. Если обращаться к образам, понятным современному человеку, то каждый месяц ЛАЭС легирует кремний в объемах, достаточных для изготовления 300 тыс. мобильных телефонов.

ГК Росатом использует для промышленного получения радиационного легированного кремния (РЛК), эта технология используется на действующих российских АЭС с реакторами РБМК.

Основой технологии РЛК являются ядерные превращения атомов под воздействием тепловых нейтронов, а именно, нейтронное трансмутационное превращение ³⁰Si в фосфор в результате облучения тепловыми нейтронами в ядерном реакторе. Радиационно-легированный кремний используется для изготовления силовой полупроводниковой электроники и приборов специального назначения повышенной надежности и качества.

Область применения радиационно-легированного кремния необычайно широка: силовые полупроводниковые приборы, вставки постоянного тока для преобразования переменного тока в постоянный, силовые фотоэлектронные преобразователи для солнечных электростанций, мощные диоды и тиристоры для электрифицированного железнодорожного и автомобильного транспорта, высоковольтные и сильноточные полупроводниковые приборы для ядерной физики и электроники, в электронно-измерительном приборостроении; в фотоэлектронных преобразователях энергии, в системах оптической техники ит.п.

Наиболее актуально использование полупроводниковых свойств кремния в различных электротехнических приборах и устройствах, которые играют важнейшую роль во всех областях электротехники, электроники и связи. В целом надежность и электрофизические параметры готовых приборов в первую очередь зависят от исходной чистоты, точности и равномерности дозировки легирующих примесей при сохранении однородности свойств монокристаллов кремния.

 © encrypted-tbn0.gstatic.com

На ЛАЭС осуществляется радиационное легирование кристаллов кремния диаметром до 305 мм, объем радиационно-легированного кремния — 300 т в год. Принципиальным моментом нейтронно-трансмутационного легирования является то, что легирующие примеси не вводятся в исходный материал извне, а образуются в процессе облучения непосредственно из атомов легируемого материала. В основе метода лежат ядерные реакции, которые протекают в кристалле кремния. Под воздействием потока тепловых нейтронов происходит образование радиоактивного изотопа ³¹Si и его последующий распад с образованием стабильного фосфора ³¹P. Образующийся ³¹P создает проводимость n-типа. В РБМК-1000 спектр нейтронов существенно мягче, чем в легководных исследовательских и энергетических реакторах. Благодаря большим размерам реактора поток тепловых нейтронов в активной зоне имеет требуемую равномерность для легирования вертикальной гирлянды слитков кремния. К тому же плотность потока нейтронов при работе РБМК-1000 на заданной мощности остается практически постоянной за все время облучения. Все эти факторы приводят к снижению количества радиационных дефектов в облученном материале, что в конечном итоге обеспечивает высокое качество легирования кремния. На ЛАЭС для легирования кремния используются облучательные каналы реактора с водяным охлаждением. Облучательные комплексы реакторов ЛАЭС оснащены системами автоматизированного контроля потока нейтронов, позволяющих обеспечить требуемое качество и технологичность процесса легирования слитков кремния. Отметим, что в этих же каналах может быть обеспечена радиационная модификация свойств других кристаллических материалов, в том числе полудрагоценных и драгоценных камней в объеме до нескольких тонн.

  • 7
    Clausson Clausson
    30.08.1914:02:36

    Впервые слышу… круто

    • 2
      Нет аватара termometrix
      30.08.1914:44:39

      Нейтронное трансмутационное легирование кремния в бассейновом исследовательском ядерном реакторе тема диссертации и автореферата по ВАК .

      https://www.dis...kom-yadernom-re

    • 4
      Нет аватара termometrix
      30.08.1914:45:45

      У нас есть и установки ионной имплантации,но их можно приспособить,это другой метод,ибо они немножко старенькие.

       © present5.com

      http://old.angs...ws/news_15.html

      Ионно-лучевая установка ИЛУ-200 (разработка НИФТИ)

       © nifti.unn.ru

      «Отсталый» СССР «не думал ни о чем»,да,Жигули делал,но…

      Отредактировано: termometrix~15:39 30.08.19
  • 1
    Нет аватара termometrix
    30.08.1914:58:34

    Циклотрон Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе АН СССР (К 40-летию со дня пуска)

    Специальное внимание уделено прикладным работам, выполненным на циклотроне, — созданию полупроводниковых приборов с помощью имплантации/легирования/

    https://ufn.ru/...cles/1987/11/e/

  • 1
    Нет аватара Захарка
    30.08.1916:43:09

    Ого, круто! Только диаметр бы посолиднее надо. Все-таки сейчас пластины в 300 мм используются.

    • 1
      Нет аватара termometrix
      30.08.1917:19:16

      На ЛАЭС осуществляется радиационное легирование кристаллов кремния диаметром до 305 мм

      • 3
        Нет аватара Захарка
        30.08.1917:55:13

        О, проглядел, спасибо! Ну тогда это действительно круто.

  • 0
    serp_1 serp_1
    30.08.1923:33:28

    А на ВВЭР можно подобными вещами заниматься?

  • 1
    Нет аватара termometrix
    31.08.1900:43:55

    Радиационно-легированный кремний наиболее широко применяется в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

    В результате ядерного (нейтронно-трансмутационного) легирования примеси не вводятся в кремний, а образуются из атомов самого кремния под воздействием облучения нейтронами, что позволяет получать высококачественный монокристаллический крем-ний, отвечающий современным требованиям силовой электроники и электроэнергетики по однородности, стабильности и воспроизводимости свойств. для нейтронного легирования кремния создан технологический комплекс на основе реакторов рбт-6 и рбт-10/2, в состав которого входят специальные экспериментальные каналы с облучательными устройствами и участок дезактивации и отжига кремниевых образцов.геометрия и характеристики изделий: • диаметр слитка, мм — до 125; • высота слитка, мм — до 500; • диапазон значений удельного электрического сопротивления (УэС), достигаемого при облучении, ом·см: 7-800; • относительное отклонение средних значений УэС от номинального значения (по тУ 48-4-443-83), % — не более 12; • разброс УэС на торцах слитков в результате облучения от номинального значения, % — ±6%. • время жизни неосновных носителей заряда, мкс: не менее (150-250). Производительность комплекса для нейтронного легирования кремния составляет 2,0- 2,5 тонны

    ------------------------------

    монокристаллический кремний высокой чистоты используется для производства изде-лий различного назначения.Создано единственное в рф производство высокочистого монокристаллического кремния методом бестигельной зонной плавки с последующим нейтронно-трансмутационным легированием. предлагаемый спектр услуг:• производство монокристаллического кремния в соответствии с требованиями технических условий и с учетом требований заказчика; • производство и реализация различных марок кремния, в т. ч. высокоомных (Зкоф, коф, кбо-1, кбо-2, кбо-4, кбо-6, бдМ, кб-10, кб-12). • кристаллографическая ориентация — < 111>, < 100>. концентрация оптически активно-го кислорода — не более 2,5·1016 см-3.

    http://niiar.ru...iles/buklet.pdf

  • 0
    Нет аватара termometrix
    31.08.1900:52:02

    Исслледовательские реакторы.Там делают

    Ученые ТПУ облучают 2% от мирового объема нейтронного легированного кремния

    https://news.tp...14/08/08/21977/

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,