Разработка технологии нейтронно-трансмутационного легирования кремния диаметром 204 мм на реакторе ИРТ-Т
| Parent link: | Взаимодействие излучений с твердым телом (ВИТТ-2025)=Interaction of Radiation with Solids (IRS-2025): материалы 16-ой Международной конференции, 22-25 сентября 2025 г., Минск, Беларусь/ Белорусский государственный университет. С. 486-488.— .— Минск: БГУ, 2025.— 2663-9939.— https://vitt.bsu.by/publication_4.html |
|---|---|
| Other Authors: | , , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Работа посвящена разработке и внедрению технологии нейтронно-трансмутационного легирования (НТЛ) монокристаллов кремния диаметром 204 мм на исследовательском реакторе ИРТ-Т Томского политехнического университета. Впервые обоснована возможность проведения высокоравномерного легирования без реконструкции корпуса реактора за счет использования графитового замедлителя, гафниевого фильтра тепловых нейтронов и оптимизации конфигурации активной зоны. Создан цифровой двойник реактора, обеспечивающий точное моделирование нейтронного поля и распределения фосфора в объеме кристалла. Проведенные расчеты и эксперименты подтвердили достижение однородности легирования >95 % и соответствие требованиям по радиационной безопасности. Разработана технологическая линия, обеспечивающая производительность свыше 5 тонн кремния в год. Полученные результаты открывают перспективы производства базового материала для силовой электроники и расширяют производственные возможности реактора ИРТ-Т This study presents the development and implementation of a neutron transmutation doping (NTD) technology for monocrystalline silicon ingots with a diameter of 204 mm at the IRT-T research reactor of Tomsk Polytechnic University. The increasing demand for high-power semiconductor devices necessitates ultrapure and uniformly doped silicon, which traditional doping methods fail to provide at large diameters. Unlike expensive foreign reactor facilities, this work demonstrates a cost-effective approach using a pool-type reactor without major structural modifications. A novel vertical experimental channel (VEC-K) was designed and installed within the reactor’s graphite moderator zone. A digital twin of the reactor-channel-silicon system was developed in MCU-PTR Monte Carlo code, enabling accurate prediction of neutron flux distribution and phosphorus concentration profiles inside the ingot. A hafnium thermal neutron filter with a sectoral geometry was introduced to optimize the axial uniformity of doping. Numerical modeling and experimental validation via neutron activation dosimetry and electrical resistivity measurements confirmed a doping uniformity exceeding 95%, with an overall phosphorus distribution variation below 4%. This work offers a technically and economically viable solution for domestic NTD-Si production, restoring Russia’s competitive edge in power electronics and expanding the IRT-T reactor’s capabilities for solid-state physics applications Текстовый файл |
| Published: |
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://vitt.bsu.by/publication_4.files/486.pdf |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=684114 |