Ученые Тверского госуниверситета (ТвГУ) разработали новый способ получения монокристаллов германия с низким уровнем дефектов. Это позволит улучшить технические характеристики инфракрасной оптики, а также увеличить КПД устанавливаемых на спутниках солнечных элементов, сообщил корр. ТАСС проректор по научной и инновационной деятельности ТвГУ, профессор Иван Каплунов.

По его словам,

на совершенство структуры влияет процесс выращивания монокристаллов.

«Для этого 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», – сказал собеседник агентства.

Кристаллы германия применяются в разных сферах.

«В первую очередь – в инфракрасной оптике, в частности, в приборах ночного видения», – отметил Каплунов. Он уточнил, что современные инфракрасные приборы на основе кристаллов германия способны распознавать излучающее тепло от объектов на дальние расстояния: от человека – на расстоянии до 2–3 км, крупной техники (танки, бронетранспортеры) – 5–7 кс, самолетов или вертолетов – 10–20 км.

По словам проректора,

инфракрасные приборы используются и в гражданских целях – например, для помощи МЧС при поиске людей или техники во время спасательных операций.

«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», – добавил он.

В последнее десятилетие кристаллы германия активно применяют для изготовления фотоэлектрических преобразователей – так называемых солнечных элементов.

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

Для этих целей, отметил он, из германия изготавливаются специальные тонкие пластинки – подложки, на которые наносят 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», – сказал профессор.

По его данным,

в вузе научились выращивать совершенные монокристаллы германия диаметром до 300 мм. Над проектом, который реализуется в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», работают более 60 человек – преподаватели, научные сотрудники, студенты и аспиранты.