Practical space activities of the country in near-Earth space and in deep space have been developing for more than fifty years. During this time, many new scientific and technical problems were solved, the latest technologies were developed and mastered. This article describes the prerequisites for conducting an experiment on growing semiconductor structures for highly efficient solar cells in the conditions of orbital flight of an international space station. The advantages of carrying out the process in a deep vacuum formed as a result of the manifestation of the molecular screen effect are shown to obtain new thin-film materials with unique properties. A ground-based simulator of a space module and a working molecular screen prototype are described. The features of the preliminary design of a universal automated installation of molecular beam epitaxy in space are discussed. The rationale for the economic efficiency of space technology based on the absence of the need for expensive ultrahigh vacuum pumping facilities, cryogenic equipment and vacuum volumes containing a large amount of stainless steel is given. The experience of three orbital flights of the American Shuttle spacecraft is analyzed, confirming the economic feasibility of projects related to the production of semiconductor heterostructures in space flight conditions.

На высотах орбитального полета при поперечном обтекании защитного экрана невозмущенным набегающим потоком в аэродинамическом следе за ним существует стабильная естественная область глубокого вакуума. В этой области «космического» вакуума достигаются уровни разрежения порядка 10-14-10-10 мм рт. ст. и ниже при почти полном отсутствии кислорода и углеродсодержащих компонент. При проведении оценок достигаемых уровней разрежения предполагалось, что с рабочей («теневой») поверхности защитного экрана предварительно удалены сорбированные примеси, и скорости собственного газовыделения в зону следа соответствуют парциальному давлению порядка 10-14 мм рт. ст. Этот уровень газовыделения характерен для обезгаженных металлов, применяемых в сверхвысоковакуумной технике. Результаты оценок также показали, что из окружающей среды в зону разрежения за защитным экраном преимущественно попадают «быстрые» молекулы Не и Н 2 , скорости теплового движения которых существенно превышают орбитальную скорость полета, и их парциальные давления на высотах Н ≈ 250-400 км на пять-шесть порядков ниже по сравнению с указанным выше парциальным давлением молекул газовыделения. Настоящая статья посвящена разработке научных основ эксперимента в условиях орбитального полета международной космической станции и обоснованию целесообразности его проведения. Ключевые слова: космическое материаловедение, молекулярно-лучевая эпитаксия, защитный экран, орбитальный полет, сверхвысокий вакуум.

This article describes the features of the equipment developed at the Rzhanov Institute of Semiconductor Physics for conducting experiments on growing semiconductor heterostructures from molecular beams in outer space under the conditions of an orbital flight of the International Space Station. Working out the processes of epitaxy of semiconductor films in outer space will allow us to grow complex semiconductor structures with sharp boundaries, which serve as the basis for the creation of solar cells, as well as devices of modern microwave, optoand microelectronics. Cascade photovoltaic converters based on such multilayer heterostructures of A3B5 semiconductor compounds have high efficiency and radiation resistance and, therefore, are most widely used for the manufacture of space solar cells. The high efficiency of such batteries is due to the wide spectral range in which solar radiation is effectively absorbed and used in photovoltaic conversion.

No abstract

No abstract