Исследователи Университета ИТМО и НПО «Специальные материалы» представили новый полупроводник на основе оксидов галлия и алюминия, который лучше переносит воздействие космической радиации. Из данного материала можно создавать электронику для космических аппаратов. Статья опубликована в журнале Acta Astronautica – сообщается на сайте ИТМО
Профессор факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО Дмитрий Бауман объясняет: «На Земле мы защищены нашей атмосферой, которая поглощает или отражает большую часть воздействий, приходящих из космоса. Но как только мы выходим за пределы атмосферы, все попадает непосредственно в нас. Например, потоки ионов. Если мы будем бомбардировать электронный прибор ионами с высокой энергией, то произойдет ионизация материала, в нем появятся паразитные заряды, которые будут влиять на работу устройства. Возможно, даже приведут к его разрушению. Второй вредный фактор, который мы встречаем в космосе, — это жесткое электромагнитное излучение, способное проникать сквозь самые разные защиты и вредить электронике».
В любом спутнике очень много электронных приборов — благодаря им операторы управляют работой аппаратов: меняют угол наклона солнечных батарей, контролируют орбиту, делают снимки, передают и получают сообщения. Для защиты этих устройств от солнечной радиации прилагаются большие усилия, придумываются защитные покрытия. Это отнимает не только деньги и ресурсы, но и полезный вес при запуске ракеты-носителя.
Ученые начали экспериментировать с оксидом галлия (Ga2O3), хорошо известным полупроводниковым материалом. Однако, как обнаружилось в процессе работы, оптимальным материалом является (AlxGa1-x)2O3. Это твердый раствор, который встраивается в кристаллическую решетку вместо атомов галлия. В результате проведенных опытов, ученые получили более стойкий материал, который лучше работает в условиях радиации. Однако, как выяснилось, этим плюсы их разработки не ограничиваются.
«В работах разных исследователей выявлены и другие преимущества двойного материала по сравнению с чистым оксидом галлия. Например, установлено, что в нем значительно выше подвижность электронов, что хорошо для любого полупроводника. Чем выше подвижность, тем быстрее материал реагирует на внешнее воздействие, тем быстрее будет работа прибора» - отметил Дмитрий Бауман.
Таким образом, полученный материал потенциально может быть применен для новых космических аппаратов. Впрочем, ученые не исключают, что его можно будет использовать и для земных приборов, которые работают в условиях повышенного радиационного фона.
Источник фото на странице: Norbert Kowalczyk on Unsplash
