Halbleiterkristalle im Weltraum gezüchtet
Die jetzt von Forschern der Universität Illinois und der NASA im Weltraum erfolgreich gezüchteten Halbleiterkristalle bilden die Basis für eine leistungsfähigere Generation von Kommunikations- und Rechnersystemen.
"In Abwesenheit der Erd-Schwerkraft kommen die sehr guten thermoelektrischen und elektro-optischen Eigenschaften der Kristalle erst voll zum tragen", erklärt der Projektleiter Professor Walker.
Hindernis Schwerkraft
Wissenschafter und Ingenieure, die sogenannte
"Kristall-Legierungen" - spezielle Mischungen aus Germanium und
Silizium - entwickeln wollen, stossen immer wieder auf ein großes
Problem - die Schwerkraft der Erde. Diese Kristalle besitzen
hervorragende thermoelektrische und elektro-optische Eigenschaften.
Diese bleiben aber aufgrund der Gravitation "blockiert".
News Relaese der Universität IllinoisProblem Gravitation
"Germanium ist dreimal so schwer wie Silizium, sodass es im Normalfall auf den Schmelztiegelboden sinkt und die gewünschte Homogenität im Kristall zerstört", erläutert John Walker.
"Experimente auf dem Space Shuttle brachten mit "losgelösten Wachstum" Kristalle in wesentlich höherer Qualität hervor".
Kontrolliertes Wachstum auf der Raumstation
Die hauchdünnen Kristalle sollen in speziellen Ampullen innerhalb
eines magnetischen Schmelzofens auf der Internationalen Raumstation
gezüchtet werden. Das Magnetfeld der Erde wirkt nämlich wie eine
Bremse, die alle Bewegungen im geschmolzenen Material unterbindet
und die Auftrennung der Mischung unterdrückt.
NASA Material Science - Semiconductor CrystalsKooperation mit NASA
Walker arbeitet mit Forscher des NASA Marshall Space Flight Center zusammen, um physikalische Prozesse im Weltraum zu erforschen, die durch die Gravitation der Erde erschwert werden.
Er entwickelte Modelle um den Nutzen jener Kristalleigenschaften mittels Magnetfeldern zu optimieren.
Methoden zur Effizienzsteigerung
Der Wissenschafter der Universität Illinois ersann diverse
Methoden um die Verteilungen des Magnetfeldes, die
elektromagnetischen Kräfte bei unterschiedlichen Frequenzen und
deren Effekte auf den Schmelzvorgang der Kristalle zu untersuchen.
"Die Kristalle benötigen 14 Tage zum Wachsen. Es ist ein sehr
sensibler Prozess der ein genaues Monitoring erfordert. Aber mit der
Kontrolle des Schmelzprozesses durch ein externes Magnetfeld können
wir eine einheitliche Verteilung im Kristall herstellen", erläutert
Professor Walker.
NASA-Marshall Space Flight CenterReproduzierbarkeit auf der Erde?
"Wenn wir die fundamentalen Prinzipien der Materialwissenschaften der Kristalle verstanden haben, werden wir diese Kristalle auf der Erde in der gleichen Qualität reproduzieren können. Und das in Anwesenheit der Gravitation", so Walker.
Forschungsaktivitäten der Materialwissenschaftler
Auf diesem Site gibt es Informationen zur Forschung des
Department of Mechanical and Industrial Engineering der Universität
Illinois.
Department of Mechanical and Industrial Engineering