+7 (495) 380 19 85

Главная » Новости » 1 » Ученые ТвГУ научились получать совершенные монокристаллы германия

Ученые ТвГУ научились получать совершенные монокристаллы германия

06.04.2015

Германий, выращиваемый в Твери, имеет минимальное количество нано- и микроразмерных дефектов. А от качества германия напрямую зависят характеристики инфракрасной оптики приборов ночного видения, а также КПД «солнечных элементов», устанавливаемых, в частности, на космических спутниках.

Новый способ получения монокристаллов германия с более совершенной структурой и низким уровнем дефектов найден учеными Тверского государственного университета (ТвГУ), сообщил ТАСС со ссылкой на проректора по научной и инновационной деятельности ТвГУ, профессора Ивана Каплунова.

По его словам, чем меньше дефектов имеют кристаллы германия, тем лучше технические характеристики инфракрасной оптики и выше КПД «солнечных элементов», устанавливаемых на спутниках, где они применяются.

«Качество изображения оптики напрямую зависит от качества кристаллов германия. Разработанный нами способ получения монокристаллов с низкой концентрацией нано- и микроразмерных дефектов (на основе метода Чохральского) позволит значительно улучшить все технические характеристики оптических приборов», – сказал, в частности, профессор.

Количество дефектов в кристаллах германия зависит от процесса их выращивания.

«Кристалл вытягивают из расплава (при температуре плавления германия 937 градусов Цельсия) в специально сформированном температурном поле в вакууме или в среде инертного газа. Разработанная конструкция оснастки, скорость выращивания и ее стабильность, вращение кристалла и другие факторы обеспечивают получение монокристаллов с минимальным количеством дефектов», – объяснил Каплунов.

Кристаллы германия применяются в разных сферах. Например, при изготовлении приборов ночного видения – в инфракрасной оптике. Благодаря германию, дальность распознавания объектов, излучающих тепло, значительно увеличивается. Так, современные инфракрасные приборы на основе кристаллов германия способны «разглядеть» человека на расстоянии до 2–3 километров, крупную технику (танки, бронетранспортеры) – 5–7 километров, самолеты или вертолеты – 10–20 километров.

Приборы ночного видения нужны не только военным. Инфракрасная оптика незаменима при поиске людей или техники во время спасательных операций, осуществляемых МЧС.

Кроме того, кристаллы германия в последнее десятилетие активно применяются при изготовлении так называемых «солнечных элементов», по-научному фотоэлектрических преобразователей.

«Они преобразуют солнечную энергию в электричество, – пояснил Каплунов. – Поэтому их активно используют там, где необходимо независимое энергообеспечение, например, при оснащении космических аппаратов, в том числе спутников».

Для изготовления фотоэлектрических преобразователей на специальные тонкие пластинки, изготовленные из германия, наносятся слои полупроводникового материала.

«Практика показывает: чем меньше в кристаллах дефектов, тем выше КПД солнечных элементов (на основе германия КПД может достигать 30–40 процентов). А значит, и автономность, а также эффективность работы самого спутника улучшается в разы», – заключил ученый.

Диаметр совершенных монокристаллов германия, которые научились выращивать в ТвГУ, достигает 300 мм.

Проект реализуется в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». В проведении исследований участвуют не только преподаватели и научные сотрудники вуза, но и аспиранты и студенты университета. Всего более 60 человек.

 

 

Возврат к списку