Россияне первыми в мире вырастили в открытом космосе полупроводниковые кристаллы
Космонавты Сергей Рыжиков и Алексей Зубрицкий первыми в истории установили снаружи МКС специальное оборудование для создания полупроводниковых структур и уже получили первую кассету с выращенными кристаллами. Российская исследовательская программа по синтезу в условиях открытого космоса полупроводниковых материалов на данный момент является единственной в мире.
Эксперимент на МКС
Экипаж российского сегмента Международной космической станции (МКС) - российские космонавты Сергей Рыжиков и Алексей Зубрицкий - впервые в истории вырастили в открытом космосе высокочистые полупроводники, сообщил ТАСС.
Во время второго в 2025 г. выхода в открытый космос (внекорабельная деятельность, ВКД) Рыжиков и Зубрицкий забрали кассету с выращенными кристаллами, которая была установлена 16 октября, в ходе предыдущей ВКД.
В рамках проекта "Экран-М" проводится эксперимент с целью исследования преимуществ космических условий для роста кристаллической пленки.
Оборудование для выращивания полупроводников в космосе
Российская установка для синтеза в космосе полупроводниковых материалов методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) была отправлена на МКС на грузовом корабле "Прогресс МС-32", как писал CNews в сентябре 2025 г.
Установку разработали в ИФП СО РАН по заказу ракетно-космической корпорации "Энергия". Электронный блок управления разработан и сделан ООО НПФ "Электрон" (Красноярск) по техническому заданию ИФП СО РАН. Все элементы установки были разработаны заново: и нагреватель подложки, и молекулярные источники, и механизм передачи подложек. Для обычных наземных условий они сделаны иначе.
О завершении российским экипажем МКС сборки комплекса научной аппаратуры для МЛЭ ТАСС сообщил 15 октября 2025 г. Зубрицкий рассказал тогда, что прибор весит более 100 кг. Для его установки снаружи станции планировалось задействовать роботизированную руку-манипулятор ERA, которая должна была доставить одного из космонавтов вместе с аппаратурой в зону установки.
"Экран-М" входит в долгосрочную программу целевых работ на МКС. Всего запланировано два ростовых цикла для отработки оборудования и анализа свойств полученного материала.
Для теста был выбран пока наиболее простой и хорошо изученный процесс - гомоэпитаксия, то есть рост кристаллической пленки на подложке того же состава. Синтезироваться будет арсенид галлия - один из самых популярных полупроводников, применяемый в силовой электронике, для изготовления лазеров, фотодиодов, солнечных батарей.
Уникальный российский проект
На данный момент "Экран-М" - это единственная в мире подобная исследовательская программа. Похожие исследования проводились в США, но были свернуты после катастрофы шаттла "Колумбия" в 2003 г.
Для метода МЛЭ нужен сверхвысокий вакуум. Земные установки МЛЭ - крупногабаритные, дорогостоящие, сложные в производстве. Для осаждения каждого отдельного химического элемента нужна собственная вакуумная камера, чтобы не загрязнять ее другими соединениями.
В космосе гораздо легче достичь требуемых параметров вакуума и можно использовать одну камеру для осаждения всех элементов. Но и здесь есть свои трудности. Создание тонких кристаллических структур в невесомости требует максимально стабильных условий, а орбитальные станции подвержены постоянной собственной вибрации и микрогравитационным возмущениям.