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 |
|---|---|
| Altres autors: | , , , , , |
| Sumari: | 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 |
| Idioma: | rus |
| Publicat: |
2025
|
| Matèries: | |
| Accés en línia: | https://vitt.bsu.by/publication_4.files/486.pdf |
| Format: | Electrònic Capítol de llibre |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=684114 |
MARC
| LEADER | 00000naa0a2200000 4500 | ||
|---|---|---|---|
| 001 | 684114 | ||
| 005 | 20251226071628.0 | ||
| 090 | |a 684114 | ||
| 100 | |a 20251225d2025 k y0rusy50 ca | ||
| 101 | 0 | |a rus | |
| 102 | |a BY | ||
| 135 | |a drcn ---uucaa | ||
| 181 | 0 | |a i |b e | |
| 182 | 0 | |a b | |
| 183 | 0 | |a cr |2 RDAcarrier | |
| 200 | 1 | |a Разработка технологии нейтронно-трансмутационного легирования кремния диаметром 204 мм на реакторе ИРТ-Т |d Development of neutron transmutation doping technology for 204 mm silicon on the IRT-T reactor |f И. И. Лебедев, В. А. Варлачев, Н. В. Смольников [и др.] | |
| 203 | |a Текст |c электронный |b визуальный | ||
| 283 | |a online_resource |2 RDAcarrier | ||
| 300 | |a Заглавие с экрана | ||
| 320 | |a Библиографические ссылки: 5 назв | ||
| 330 | |a 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 | ||
| 330 | |a 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 | ||
| 336 | |a Текстовый файл | ||
| 463 | 1 | |t Взаимодействие излучений с твердым телом (ВИТТ-2025) |l Interaction of Radiation with Solids (IRS-2025) |o материалы 16-ой Международной конференции, 22-25 сентября 2025 г., Минск, Беларусь |f Белорусский государственный университет |c Минск |n БГУ |d 2025 |v С. 486-488 |u https://vitt.bsu.by/publication_4.html |x 2663-9939 | |
| 610 | 1 | |a НТЛ-кремний | |
| 610 | 1 | |a бассейновые реакторы | |
| 610 | 1 | |a графитовые замедлители | |
| 610 | 1 | |a гафниевые фильтры | |
| 610 | 1 | |a нейтронное поле | |
| 610 | 1 | |a легирование | |
| 610 | 1 | |a ИРТ-Т | |
| 610 | 1 | |a силовая электроника | |
| 610 | 1 | |a электронный ресурс | |
| 610 | 1 | |a труды учёных ТПУ | |
| 701 | 1 | |a Лебедев |b И. И. |c специалист в области энергетики |c инженер Томского политехнического университета |f 1990- |g Иван Игоревич |9 16448 | |
| 701 | 1 | |a Варлачев (Варлачёв) |b В. А. |c физик, специалист в области ядерных технологий |c профессор-консультант Томского политехнического университета, доктор технических наук |f 1948- |g Валерий Александрович |y Томск |9 13093 | |
| 701 | 1 | |a Смольников |b Н. В. |c специалист в области ядерных технологий |c инженер-физик Томского политехнического университета |f 1998- |g Никита Викторович |9 21494 | |
| 701 | 1 | |a Наймушин |b А. Г. |c специалист в области ядерных технологий |c доцент Томского политехнического университета, кандидат физико-математических наук |f 1986- |g Артем Георгиевич |9 12163 | |
| 701 | 1 | |a Аникин |b М. Н. |c специалист в области ядерных технологий |c начальник службы Томского политехнического университета, кандидат технических наук |f 1991- |g Михаил Николаевич |9 16449 | |
| 701 | 1 | |a Овсенёв |b А. Е. |c специалист в области ядерных технологий |c инженер Томского политехнического университета |f 1993- |g Александр Евгеньевич |9 21867 | |
| 801 | 0 | |a RU |b 63413507 |c 20251225 |g RCR | |
| 850 | |a 63413507 | ||
| 856 | 4 | |u https://vitt.bsu.by/publication_4.files/486.pdf |z https://vitt.bsu.by/publication_4.files/486.pdf | |
| 942 | |c CF | ||