Китайски учени откриха пътя към радиационно устойчивата електроника

Изследователи от Университета Фудан в Китай представиха революционен подход за създаване на радиацинно устойчива електроника за космически приложения. Конвенционалните чипове се увреждат от космически частици, но могат да бъдат направени практически невидими за радиацията. За целта работният слой на транзисторите трябва да е дебел колкото атом, позволявайки на заредените частици да преминават, без да се задържат и да причиняват повреди.

За своя експеримент учените създават свързваща система, базирана на монослой от двуизмерен молибденов дисулфид (2D MoS₂).

За целта те изработват напълно функционални радиопредаватели и приемници върху 10-сантиметрова плоча от монокристалния монослой MoS₂. Системата работи в диапазона 12-18 GHz и е напълно функционална като средство за космическа комуникация. В процеса на създаване на демонстрационното устройство учените са работили по всички етапи на производството – от израстването на материала и отлагането на металните слоеве до формирането на транзисторните канали и тяхната изолация.

Лабораторните тестове за облъчване с гама лъчи с дози до 10 Mrad (Si) показаха, че почти няма влошаване на характеристиките на транзистора: съотношението на тока на включване/изключване остава високо, а утечките са минимални.

Накрая беше проведено и най-убедителното изпитание – истински орбитални тестове. Устройството беше изстреляно на спътник в ниска околоземна орбита (около 517 километра), където работи в продължение на девет месеца без забележимо влошаване. През това време честотата на грешките в битовете (BER) при предаване на данни постоянно се поддържаше под 10⁸ – много по-добро ниво от стандартните изисквания за космически комуникации. Системата успешно предаваше данни, включително например химна на университета. Това потвърди впечатляващата радиационна устойчивост на технологията в реални космически условия.

Авторите прогнозират, че в още по-тежките условия на геостационарната орбита (където радиационният фон е значително по-висок) такива 2D-полупроводници са в състояние да работят в продължение на около 270 години. Тази работа открива перспективи за свръхлека, компактна и издръжлива електроника, която може да оцелее в дълбокия космос, на висока орбита и при междупланетни мисии с голяма продължителност, където традиционните силициеви решения се провалят бързо и изискват сериозна (и тежка) радиационна защита. А понякога е достатъчна само една заблудена космическа частица, за да бъде повреден свръхскъп спътник.