{"id":373478,"date":"2025-09-15T07:33:47","date_gmt":"2025-09-15T13:33:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=373478"},"modified":"2025-09-15T07:34:19","modified_gmt":"2025-09-15T13:34:19","slug":"cientificos-de-novosibirsk-desarrollan-instalacion-para-el-desarrollo-de-semiconductores-en-el-espacio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elplaneta.mx\/?p=373478","title":{"rendered":"Cient\u00edficos de Novosibirsk, desarrollan instalaci\u00f3n para el desarrollo de semiconductores en el espacio"},"content":{"rendered":"
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\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

Novosibirsk, Novosibirsk, Rusia, Asia.- Cient\u00edficos del Instituto Rzhanov de F\u00edsica de Semiconductores SB RAS (ISP SB RAS) han desarrollado una instalaci\u00f3n para la s\u00edntesis de materiales semiconductores en el espacio por encargo de Rocket and Space Corporation Energia. El proyecto Ekran-M est\u00e1 dise\u00f1ado para aprovechar las ventajas del vac\u00edo espacial para crear semiconductores de alta pureza mediante epitaxia de haz molecular. Actualmente, este es el \u00fanico programa de investigaci\u00f3n de este tipo en el mundo. La instalaci\u00f3n ha superado todas las pruebas previas al vuelo y se envi\u00f3 a la EEI el 12 de septiembre de 2025.<\/p>\n\n\n\n

Los materiales semiconductores que requieren mayores requisitos se desarrollan mediante epitaxia de haz molecular (MBE). Capas at\u00f3micamente delgadas se apilan una sobre otra en ultra alto vac\u00edo para que el cristal semiconductor posea las propiedades requeridas; por ejemplo, que capture o emita luz en un rango determinado o que soporte un alto voltaje el\u00e9ctrico, al cual se descomponen los materiales menos resistentes. Las instalaciones de MBE terrestres son grandes, costosas y dif\u00edciles de fabricar. ISP SB RAS es una de las pocas organizaciones en Rusia con la experiencia para fabricar este tipo de equipos.<\/p>\n\n\n\n

La pureza del vac\u00edo en las instalaciones es tal que no habr\u00e1 ni un solo \u00e1tomo extra\u00f1o por cada mil millones de \u00e1tomos del material sintetizado. Para depositar cada elemento qu\u00edmico individual, se necesita su propia c\u00e1mara de vac\u00edo para evitar contaminarlo con otros compuestos. Al mismo tiempo, es mucho m\u00e1s f\u00e1cil alcanzar los par\u00e1metros de vac\u00edo requeridos en el espacio, ya que una sola c\u00e1mara puede utilizarse para depositar todos los elementos. As\u00ed surgi\u00f3 la idea del proyecto Ekran-M: sintetizar compuestos semiconductores en \u00f3rbita. Los especialistas del ISP SB RAS han creado desde cero una instalaci\u00f3n de epitaxia de haz molecular \u00abespacial\u00bb, considerando las limitaciones: peso y dimensiones reducidas, resistencia a la radiaci\u00f3n de los componentes y comportamiento inusual de la materia bajo la influencia de factores espaciales.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEl objetivo global de Ekran-M es estudiar la efectividad del proceso de crecimiento de la capa epitaxial en el espacio y c\u00f3mo se aprovechar\u00e1n las ventajas que ofrece el vac\u00edo espacial. El proyecto inicia la etapa inicial del desarrollo de la tecnolog\u00eda de epitaxia de haz molecular en el espacio: pruebas de equipos y an\u00e1lisis de las propiedades del material obtenido\u201d, coment\u00f3 Alexander Nikiforov, dise\u00f1ador jefe del proyecto y jefe del laboratorio del ISP SB RAS.<\/p>\n\n\n\n

RSC Energia destaca la importancia del proyecto para crear materiales semiconductores en el espacio mediante epitaxia de haz molecular como un paso importante hacia la soberan\u00eda tecnol\u00f3gica.<\/p>\n\n\n\n

Nuevos datos sobre vuelos espaciales tripulados indican que la creaci\u00f3n de pel\u00edculas semiconductoras puras en el espacio mediante epitaxia de haces moleculares es una direcci\u00f3n prometedora y con gran demanda comercial en el futuro. Como ingenieros, consideramos que este es un proyecto excepcional tanto para la tecnolog\u00eda como para la ciencia, as\u00ed como para el desarrollo futuro de la producci\u00f3n en \u00f3rbita. En la primera etapa del proyecto, se desarrollar\u00e1 un enfoque para crear una tecnolog\u00eda de s\u00edntesis de pel\u00edculas en \u00f3rbita. Con base en los resultados obtenidos, ser\u00e1 posible predecir los requisitos de producci\u00f3n. Si hablamos de la continuaci\u00f3n a largo plazo del experimento, nos referiremos a la Estaci\u00f3n Orbital Rusa (ROS). Creemos que es posible y necesario solicitar la continuaci\u00f3n del experimento en ROS, declar\u00f3 Dmitry Surin, subdirector del Centro Cient\u00edfico y T\u00e9cnico de la Corporaci\u00f3n Espacial y de Cohetes Energia, que lleva el nombre de S.P. Korolev (RSC Energia). Alexander Nikiforov habl\u00f3 sobre una nueva configuraci\u00f3n para el crecimiento de semiconductores en el espacio, desarrollada en el ISP SB RAS: \u00abTodos los elementos de la configuraci\u00f3n se desarrollaron de nuevo: el calentador del sustrato, las fuentes moleculares y el mecanismo de transferencia del sustrato.<\/p>\n\n\n\n

En las configuraciones terrestres convencionales, su dise\u00f1o es diferente. Por ejemplo, una de las soluciones tecnol\u00f3gicas se refiere al dise\u00f1o de la fuente molecular, de la cual se evapora el material necesario para el crecimiento de la oblea semiconductora. La fuente contiene un crisol en el que el material original, en nuestro caso, galio o ars\u00e9nico, se funde (se convierte en l\u00edquido) y luego se evapora. En gravedad cero, el l\u00edquido se acumula en bolas y se desplaza por el espacio libre, abandonando el crisol y la zona de calentamiento, lo que impide que el cristal crezca sobre el sustrato. Por lo tanto, tuvimos que crear una membrana protectora con orificios muy peque\u00f1os, de aproximadamente 100 micras, sobre la fuente molecular. Debido a la tensi\u00f3n superficial, las gotas no atraviesan los orificios, pero el material se evapora. As\u00ed, el ars\u00e9nico y el galio caen sobre el sustrato, formando una fina pel\u00edcula cristalina de arseniuro de galio. sintetizado.\u201d<\/p>\n\n\n\n

La parte de crecimiento del sistema se fabric\u00f3 en el taller experimental del ISP SB RAS. La unidad de control electr\u00f3nico fue desarrollada y fabricada por NPF Electron LLC (Krasnoyarsk) seg\u00fan las especificaciones t\u00e9cnicas del instituto.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEn \u00f3rbita, los cosmonautas deber\u00e1n instalar el equipo, cargar un casete con seis sustratos y repetir esta operaci\u00f3n al final del primer ciclo de crecimiento (se prev\u00e9 que dure unas dos semanas). En total, se prev\u00e9n dos ciclos de crecimiento\u201d, explic\u00f3 Konstantin Fritzler, dise\u00f1ador jefe adjunto del proyecto e investigador del ISP SB RAS.<\/p>\n\n\n\n

Por ahora, se probar\u00e1 en el espacio el proceso m\u00e1s sencillo: la homoepitaxia, es decir, el crecimiento de una pel\u00edcula cristalina sobre un sustrato de la misma composici\u00f3n. En este caso, se sintetiza arseniuro de galio sobre un sustrato de arseniuro de galio. Este es uno de los semiconductores m\u00e1s populares y se utiliza en electr\u00f3nica de potencia para la fabricaci\u00f3n de l\u00e1seres, fotodiodos y bater\u00edas solares.<\/p>\n\n\n\n

El crecimiento epitaxial del arseniuro de galio ha sido ampliamente estudiado, por lo que se eligi\u00f3 como objeto modelo. La comparaci\u00f3n de materiales semiconductores obtenidos en el espacio con los terrestres se realizar\u00e1 en el ISP SB RAS. Contamos con una amplia experiencia en el crecimiento y estudio de diversos materiales epitaxiales, incluido el arseniuro de galio. Disponemos de m\u00e9todos de s\u00edntesis y an\u00e1lisis, y de equipos propios. Adem\u00e1s, existe una gran cantidad de publicaciones extranjeras, por lo que la evaluaci\u00f3n de las estructuras cultivadas en el espacio ser\u00e1 lo m\u00e1s representativa posible, explic\u00f3 Alexander Nikiforov.<\/p>\n\n\n\n

En el futuro, la nueva informaci\u00f3n obtenida por los cient\u00edficos podr\u00e1 utilizarse para desplegar la producci\u00f3n de semiconductores en \u00f3rbita. En particular, para obtener materiales fotosensibles para bater\u00edas solares. Su producci\u00f3n implica no solo la alta calidad (y, por lo tanto, condiciones de producci\u00f3n ultrapuras) de las materias primas sintetizadas, sino tambi\u00e9n el trabajo con compuestos t\u00f3xicos. En el espacio, estos \u00faltimos se eliminan autom\u00e1ticamente; salen de la c\u00e1mara sin causar da\u00f1os, a diferencia de lo que ocurre en la Tierra. La humanidad anhela el espacio, y la organizaci\u00f3n de la producci\u00f3n extraterrestre de materiales y productos necesarios para las actividades en \u00f3rbita o durante los vuelos a otros planetas surgir\u00e1 inevitablemente.<\/p>\n\n\n\n

Nuestro experimento es uno de los primeros pasos en esta direcci\u00f3n. La experiencia \u00fanica adquirida en el dise\u00f1o de equipos tecnol\u00f3gicos espaciales y su funcionamiento en condiciones de vuelo orbital se utilizar\u00e1 para futuros desarrollos. Ya se est\u00e1 discutiendo con especialistas de RSC Energia sobre los pr\u00f3ximos experimentos de crecimiento de pel\u00edculas de materiales semiconductores en el espacio, enfatiz\u00f3 Konstantin Fritzler. El proyecto Ekran-M forma parte del Programa a Largo Plazo de Trabajo Espec\u00edfico en la Estaci\u00f3n Espacial Internacional (ISS), aprobado por la Corporaci\u00f3n Estatal Roscosmos, en la secci\u00f3n \u00abExperimentos e Investigaci\u00f3n de Car\u00e1cter Cient\u00edfico y Fundamental\u00bb. Actualmente, no existen proyectos similares en el mundo. El trabajo en el campo de la epitaxia espacial comenz\u00f3 en el Instituto de F\u00edsica de Semiconductores en 1996 bajo la supervisi\u00f3n del doctor en Ciencias F\u00edsicas y Matem\u00e1ticas, profesor Oleg Petrovich Pchelyakov. Mucho m\u00e1s tarde, se firm\u00f3 el contrato t\u00e9cnico para el trabajo espec\u00edfico en el experimento espacial, destinado al desarrollo de equipo cient\u00edfico, ya en el marco del proyecto Ekran-M. Alexander Nikiforov se convirti\u00f3 en el dise\u00f1ador jefe y Oleg Pchelyakov en el director cient\u00edfico del proyecto.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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