Главная
Главная
О журнале
О журнале
Архив
Архив
Авторы
Авторы
Контакты
Контакты
Поиск
Поиск
Триумф силы
Заметки по поводу выступлений москвичей 27 июля 20019 г. и неадекватной реакции ...
№10
(363)
20.08.2019
Наука и техника
Полупроводниковый революционер. Памяти выдающегося физика Жореса Алферова
(№4 [357] 20.03.2019)
Автор: Алексей Мельников
Алексей Мельников

    О Жоресе Алферове я узнал в середине 80-х. Когда делал диплом в НИИ материалов электронной техники. Занимался жидкофазной эпитаксией полупроводников в системе алюминий-галлий-мышьяк. Проще говоря, выращивал этакие очень-очень тонкие кристаллические слои с довольно хитрым составом. Из них потом изготавливались всевозможные светоизлучающие приборы. Скажем: светодиоды, лазеры, фотоприемники. Еще не массового применения, как сейчас, а главным образом - военного, космического и т.д.

  Список используемых в дипломе работ пестрил многими фамилиями: привычными для электроники середины 80-х – японскими, американскими, тайваньскими (материковый Китай тогда еще только набирал научные обороты) и, что удивительно, русскими – тоже. Еще более удивительно оказалось то, что русские имена в этой тематике преобладали. И среди этих имен ярко доминировало одно – Жорес Алферов. Имя это звучало везде, где всерьез начинали говорить об оптоэлектронике – той электронике, где в процессах участвуют не только электроны, но и фотоны. То есть, где излучается или поглощается свет.

    Наш НИИ материалов электронной техники как раз и был «заточен» на эту самую оптоэлектронную тематику. Стартовал в конце 60-х -  начале 70-х недалеко от Москвы, в Калуге, когда мировая гонка за суперэффективными полупроводниковыми излучателями вошла в решающую фазу. Когда японцы, русские и американцы шли «ноздря в ноздрю». И когда советская оптоэлектроника стала постепенно уходить в отрыв от своих зарубежных «партнеров». В такое чудо сегодня не верится. Но было именно так: команда Жореса Алферова к середине  70-х нащупала уникальные светоизлучающие полупроводниковые материалы, сделавшие к началу XXI века, по сути, переворот в науке. И технике – тоже. И во всей земной цивилизации – за одно. То есть – революцию…

Нажмите, чтобы увеличить.
 

    Короче: если вы читаете этот текст – стало быть, пользуетесь открытиями Жореса Алферова. Нет человека на земле, который бы сегодня их игнорировал. Думаю, аборигены Австралии – не исключение. Так вот: включаете дома свет (а он наверняка уже от светодиодной лампочки) – пользуетесь. Смотрите телевизор (с латинской аббревиатурой LED на панели, да и без нее – тоже) – пользуетесь. Заглядываете в свой мобильник, ноутбук, изучаете светящуюся панель новенького авто, смотрите на городскую иллюминацию, на мигающие светофоры, габаритные огни пробегающих мимо легковушек и автобусов, обследуетесь в поликлинике или лечитесь в больнице (где лазер стал главным помощником и терапевта и хирурга), летите в космос (а что тут такого?), входите в интернет,  вообще – купаетесь в благах информационной цивилизации (которая сегодня немыслима без передачи сигналов по оптоэлектронной схеме) – помните, кому вы обязаны всем этим, ставшими вообще-то уже вполне обыденными, но, тем не менее, настоящим техно-чудесам. За нами стоит наш выдающийся соотечественник – Жорес Иванович Алферов.

    Если коротко – человеку удалось укротить свет. Или так – приручить его. А если еще точнее – не только приручит обычный свет, но и научить его делать такие вещи, которые сама природа сконструировать не догадалась. Жоресу Алферову со своими соратниками по Ленингрдаскому Физтеху в 60-70-х годах прошлого века удалось найти новый способ трансформации электрической энергии в световую и обратно с помощью абсолютно новых на тот момент материалов, не использующихся ранее для этой цели. Это были полупроводники на основе арсенида галлия и арсенида алюминия. А если точнее – твердые растворы в системе галлий-алюминий-мышьяк. Причем получаемые с помощью особо тонкой технологии – последовательным наращиванием (из газа, из жидкой фазы, из молекулярных пучков) тончайших пленок (эпитаксиальных слоев) этого материала с различными вариациями по содержанию в них составляющих элементов – галлия, алюминия, мышьяка, плюс – электрически активных лигатур. Цель – «поймать» наиболее эффективный состав для запуска излучения при прохождении электрического тока через созданный при помощи таких слоев p-n-переход. 

    О полупроводниках, p-n-переходах, создаваемых на их основе диодах, транзисторах и т.д. все знали давно и серьезно. Позиции кремния и германия в полупроводниковой  электронике, казалось, уже ничто не могло поколебать. Однако при всех плюсах эти эффективные, технологичные и относительно недорогие материалы имели ряд существенных «но». В частности, квантовая механика не позволяла им участвовать в генерации фотонов. То есть – излучать свет. Такой милости природа удостоила лишь полупроводники синтетические. Особых составов. В частности, синтезированных из элементов III и V групп периодической системы Менделеева. Те же галлий и мышьяк. Или – индий и мышьяк. Или – галлий и фосфор и т.д. Не только их, но их – в особенности.

   Так наука напала на след светоизлучающих полупроводников. Это была середина прошлого века. В мире началась гонка за теоретическое и практическое воплощение оптоэлектронных материалов на основе соединений A3B5. Все понимали, что речь идет о получении источников света в десятки, сотни, тысячи  раз эффективней, компактней, производительней и т.д., нежели обычные лампочки накаливания и иже с ними осветительный мезозой.  

     «Мы их надрали!», - не без гордости вспомнит много лет спустя мировую гонку на получение эффективных светоизлучающих структур Жорес Алферов. Его команде удалось первой синтезировать так называемые гетероструктуры на основе твердых растворов галлий-алминий-мышьяк. Этакие многослойные полупроводниковые «бутерброды» с микронными и даже долей микронов толщиной эпитаксиальных слоев нужных составов. При прохождении через них электрического тока, «слойка» начинала излучать. Сначала - в ИК-диапазоне. Сложные махинации с составами пленок позволили этот диапазон расширить на красную область спектра. Постепенно в ход пошли не только галлий, алюминий и мышьяк, но и их «родственники» по таблице Менделеева – индий, фосфор, азот и проч. Цель – перекрыть полный солнечный спектр.

    Применение же особых материаловедческих хитростей позволяло получать из таких гетероструктур не только свет обычный, но и когерентный, то есть – лазерное излучение. Так в мире началась оптоэлектронная революция. Мало того, не закончившаяся сегодня, напротив -  набирающая к старту XXI века всё более мощные обороты.

    «XXI век будет веком гетероструктур», - не уставал повторять их «крестный отец» Жорес  Иванович Алферов. Сегодня это уже не предвидение. Сегодня – это  факт. Простая реальность. Почти обыденность. Которая, увы, всё в меньшей степени обязана той стране, что  выпестовала революционную оптоэлектронику. Сейчас она делается, где угодно, только не у нас. Тот же Жорес Алферов в последние годы отчаянно боролся за возвращение отечественной электроники на мировой научный Олимп. Увы, тщетно. «Наш потенциал здесь сегодня - от силы 20-25 процентов того, что бы в свое время в РСФСР», - горестно признавал в последние годы жизни великий российский ученый… 

    Если въезжать сегодня в Калугу с Юга, то по левую руку взгляд натолкнется на мертвый архитектурный колосс, приветствующий гостей города десятками пустых оконных проемов, торчащими из бетонных стыков полуобсыпавшихся стен березами и кустами, а также размашистой, метров пять длиной, гудронной надписью под самой крышей: «Продается».    

    Так драматически закончил свой путь на Калужской земле первый и, скорее всего, последний «нобелевский» сюжет, напоминать о котором в городе не принято. А именно – о появлении в Калуге полвека назад прорывного научного центра, вышедшего впоследствии на «столбовую нобелевскую» дорогу, пробитую сначала Жоресом Алферов, а затем устремившимися вслед за ним целой плеядой  американских и японских специалистов по физике твердого тела. Это и был НИИ материалов электронной техники, где мне довелось начинать свой инженерный путь. Как, впрочем, его и заканчивать. 

    Именно здесь, в Калуге планировалось в конце 80-х создать столицу советских гетероструктур. А также всего того, из чего их получали. Тех, самых гетерострутур, что завоевали с легкой руки Жореса Алферова весь мир сегодня. Но – завоевали его уже без нас. Без России. Тот же Калужский мега-центр оптоэлектронных материалов умер, не пережив драматических российских реформ. Оставил на память лишь пустые стены гигантских корпусов, здание НИИ, приспособленное сегодня под салон диванов и шиномонтаж, да уникальный барельеф на институтском фасаде с мозаикой на тему уравнений Планка и Эйнштейна. Подозреваю - единственный в мире монумент квантовой механике. Правда, встречающий теперь не цвет российской и мировой науки, а мелких обывателей, обуреваемых желанием выбрать диван помягче…

    Всякий раз,  проходя мимо, этого «кванто-механического» салона диванов я задумываюсь о невосполнимых утратах. Сегодня – об ушедшем от нас великом российском ученом, взявшем в 2000 году Нобеля за то, что позднее мы, как его, по сути, многочисленные ученики, старались в НИИ материалов электронной техники максимально успешно тиражировать и, что было выкинуто впоследствии начисто, как ненужный хлам. Вместе с институтом. До этого – о том, что таких же Нобелей в 2014 году получили японцы. Опять же за похожие структуры (на этот раз – нитрида галлия, дающих синий цвет спектра), по следам которых ходил и наш НИИ. Пока был жив. Да он ли один?..

    «Мы нанесли тяжелейший экономический нокаут своей стране! – сокрушался отдавший, по сути, всю свою жизнь советской науке Жорес Иванович Алферов. – То же самое, если бы сегодня США кто-нибудь поделил на 15 независимых государств, они были бы в экономической депрессии на порядок худшей, чем депрессия 1929 года. А это мы сделали со своей страной!..» Жорес Алферов был человек прямой и искренний. Наблюдать развал науки для ученого такого масштаба – пытка. Сопротивляться развалу – донкихотство. Но и не сопротивляться – низость. Алферов сражался. Пошел в политику. В администраторы. Его за это критиковали. Мог бы, конечно, и не ходить, но он пошел. Чтобы спасти науку. Найти выход. Увидеть свет в конце растянувшегося слишком надолго экономического туннеля. А что-что, но свет Жорес Иванович Алферов умел обнаруживать и создавать там, где о нем уже и переставали думать…  

 

______________________________

© Мельников Алексей Александрович

Популизм как явление в современном мире
Три статьи на тему популизма, который, по мнению автора, является реакцией на коренные изменения экономической...
Зaписки политзaключeнного
Документальная повесть советского и американского ученого А.А.Болонского с описанием своей судьбы с длительн...
Интернет-издание года
© 2004 relga.ru. Все права защищены. Разработка и поддержка сайта: медиа-агентство design maximum