记者21日从中国科学院空间应用工程与技术中心获悉，利用中国空间站高温材料科学实验柜，我国科研人员完成铟硒半导体晶体生长实验，获得完整晶体样品。
半导体材料在集成电路、电力电子、通信等领域发挥着不可替代的作用。铟硒半导体晶体是一种柔性半导体材料，不仅具有传统半导体材料优异的物理性能，而且可像金属一样进行塑性变形和机械加工，为未来新型电子器件设计及应用提供一条新途径。
然而，在现有条件下，制备出满足应用要求的铟硒半导体晶体仍面临巨大挑战。即便科学家反复优化生长条件，所得到的铟硒半导体晶体仍含有极高的缺陷密度，这对半导体器件的性能和材料应用造成了严重影响。
“半导体的材料组分、结构和性能与环境和制备条件密切相关。空间微重力环境，为铟硒半导体材料制备和相关机理研究提供了独特条件。”中国科学院上海硅酸盐所研究员刘学超说，2022年10月31日，装在高温材料科学实验柜中的铟硒半导体晶体样品，随梦天舱进入太空，200余天后，包括铟硒半导体晶体在内的部分样品跟随神舟十五号航天员返回地球。
同时，研究团队在地面实验室里配备了一套空间站高温材料实验柜的“镜像系统”，即除了重力不同之外，其他条件与空间站完全一致，在其内开展铟硒半导体晶体样品的地面匹配实验。
“在空间站高温材料实验柜中，铟硒半导体晶体历经70小时，顺利完成了生长实验，获得了完整的晶体样品。”刘学超说，在空间生长的铟硒半导体晶体的位错密度大幅低于地面，甚至在生长初期存在近零位错区域——如果可以攻克铟硒半导体缺陷密度极高的瓶颈，有望将其制成世界上速度最快、能耗最低的晶体管。
此外，研究人员还观察到，铟硒半导体晶体的晶格参数变大了。“这说明晶体结构可能发生了膨胀现象。”刘学超说，“我们计划未来开展微重力生长掺杂铟硒半导体晶体及性能研究、附加旋转磁场生长铟硒半导体晶体及性能调控研究、掺杂铟硒半导体空间/地面晶体质量对比及半导体器件研究。”
