Современный мир — это цивилизация полупроводников - Информационный портал

Современный мир — это цивилизация полупроводников

 

9 Марта 2010

Современный мир — это цивилизация полупроводников

Академик Алферов — один из крупнейших российских ученых в области физики и техники полупроводников, его работы получили широкую известность и мировое признание, вошли в учебники. Он автор более 500 научных работ, в том числе 3 монографий, и более 50 изобретений.     

Жорес Иванович родился 15 марта 1930 г. в Белоруссии, в городе Витебске. После 1935 года его семья переехала на Урал, в город Туринск Свердловской области, в истории которого заметный след в XIX веке оставили ссыльные декабристы, а в начале XX столетия яркий представитель романтического реализма писатель Александр Грин.

В этом уральском городе Жорес пошел в школу, которую закончил с золотой медалью в 1947 г. в столице Белоруссии Минске, куда его отец еще в 1945 г., получив назначение, переехал с семьей.

В конце 40-х гг. по совету своего школьного учителя по физике, выдающегося педагога Якова Борисовича Мельцерзона Алферов поступил на факультет электроники Ленинградского электротехнического института им. В. И. Ульянова (Ленина).

В послевоенные годы ЛЭТИ занимал лидирующую позицию cреди технических вузов страны. На факультете электронной техники (ФЭТ) Алферов выбрал специальность «электровакуумная техника», которая и определила его научное развитие на многие годы.
Когда Алферов учился на на третьем курсе, профессор Б. П. Козырев пригласил его в свою лабораторию, в которой будущий лауреат Нобелевской премии под руководством Н. Н. Созиной начал проводить научные эксперименты. Таким образом, полупроводники стали главным делом в его научной жизни.

В 1952 г. Жорес Алферов успешно закончил ЛЭТИ и занял должность научного сотрудника Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН. С 1953 г. он начинает сотрудничать с Ленинградским политехническим институтом им. М. И. Калинина. Именно в середине 50-х гг. прошлого века молодые ученые заложили прочный фундамент в области полупроводниковой техники, вектор которого в дальнейшем и определил все многолетнее сотрудничество между ЛПИ и Физико-техническим институтом им. А. Ф. Иоффе в этой научной сфере. Тогда перед учеными стояла совместная задача — создание полупроводниковых приборов для внедрения в советскую промышленность. При участии Алферова были разработаны первые отечественные транзисторы и силовые германиевые приборы. Обобщив полученные результаты, Жорес Иванович Алферов в 1961 г. с блеском защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Однако после почти десятилетней работы в лаборатории В. М. Тучкевича, будущего директора Физико-технического института и академика РАН, перед Ж. И. Алферовым встал вопрос о выборе дальнейшего направления исследований. Накопленный опыт позволял ему перейти к разработке собственной темы. В те годы была высказана идея использования в полупроводниковой технике гетеропереходов. Создание совершенных структур на их основе могло привести к качественному скачку в физике и технике.

Однако в то время как в отечественных, так и в зарубежных научных публикациях постоянно высказывалась мысль о бесперспективности проведения работ в этом направлении. Объяснялось это тем, что многочисленные попытки реализовать приборы на гетеропереходах ни разу не привели к положительным результатам. Основная причина неудач крылась в трудности создания близкого к идеальному перехода, выявлению и получению необходимых гетеропар. Однако это не остановило Жореса Ивановича. В основу технологических исследований им были положены эпитаксиальные методы, позволяющие управлять такими фундаментальными параметрами полупроводника, как ширина запрещенной зоны, величина электронного сродства, эффективная масса носителей тока, показатель преломления и т. д. внутри единого монокристалла. Для идеального гетероперехода подходили GaAs и AlAs, но последнее соединение почти мгновенно окислялось на воздухе. Жорес Иванович пришел к выводу, что здесь нужно подобрать сочетание из других компонентов. Им оказалось тройное соединение AIGaAs. Таким образом, была создана гетеропара GaAs/AIGaAs, сегодня очень широко известная в мире микроэлектроники. Коллектив, возглавляемый Жоресом Ивановичем, не только создал в системе AlAs — GaAs гетероструктуры, близкие по своим свойствам к идеальной модели, но и сконструировал в свой лаборатории первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре.         

Открытие Ж. И. Алферовым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений — «суперинжекции», электронного и оптического ограничения в гетероструктурах — позволило также кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике. Новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках Жорес Иванович обобщил в докторской диссертации, которую успешно защитил 1970 г. В 1972 г. ему присвоено звание профессора.

В 1971 г. он получает первое международное признание. Франклиновский институт (США) присуждает ему престижную медаль Баллантайна, называемую «малой Нобелевской премией» и учрежденную для награждения за лучшие работы в области физики. Вслед за международным признанием следует и отечественное — в 1972 г. ему присуждается Ленинская премия.

С использованием разработанной Ж. И. Алферовым в 70-х гг. технологии высокоэффективных, радиационностойких солнечных элементов на основе AIGaAs/GaAs гетероструктур в России (впервые в мире) было организовано крупномасштабное производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Одна из них, установленная в 1986 г. на космической станции «Мир», проработала на орбите весь срок эксплуатации без существенного снижения мощности.     

На основе предложенных Ж. И. Алферовым и его сотрудниками в 1970 г. идеальных переходов в многокомпонентных соединениях InGaAsP были созданы полупроводниковые лазеры, работающие в существенно более широкой спектральной области, чем лазеры в системе AIGaAs. Они нашли широкое применение в качестве источников излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности.

С 1987 по 2003 г. Алферов директор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе. В начале 90-х гг. одним из основных направлений работ, проводимых под руководством Жореса Ивановича, становится получение и исследование свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. В это же время впервые в мире реализуются гетеролазеры на основе структур с квантовыми точками — «искусственными атомами».

В 1995 г. Алферов со своими сотрудниками впервые демонстрирует инжекционный гетеролазер на квантовых точках, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Принципиально важным стало расширение спектрального диапазона лазеров с использованием квантовых точек на подложках GaAs. Исследования Ж. И. Алферова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как «зонная инженерия».
В 1988 г. Ж. И. Алферов организовал и возглавил в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете физико-технический факультет, на котором студенты специализируются по следующим научным направлениям: физика высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза, физика низкотемпературной плазмы, физика космических лучей и астрофизика высоких энергий, физика Солнца и Солнечно-Земные связи, физика твердого тела, физика и технология наностркутур, физика преобразования энергии.

Сегодня на факультете работают выдающиеся российские физики с мировыми именами. Обучение ведется на территории Научно-образовательного комплекса Академии наук. Студенты факультета получают фундаментальное физико-математическое образование, овладевают инженерными знаниями, осваивают компьютерные технологии. С третьего курса все студенты факультета ведут самостоятельную исследовательскую работу на уникальном оборудовании в лучших лабораториях как СПбГПУ, так и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе.

Являясь с 1988 г. деканом физико-технического факультета, Ж. И. Алферов уделяет самое пристальное внимание научно-педагогической работе данного подразделения СПбГПУ.
С 1990 по 1991 г. Ж. И. Алферов вице-президент АН СССР, председатель президиума Ленинградского научного центра, с 1991 г. по настоящее время — вице-президент РАН, председатель президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН.     
С 1989 по 1992 г. — народный депутат СССР.

С 1995 г. по настоящее время — депутат Государственной думы Федерального собрания Российской Федерации. Жорес Иванович Алферов — председатель подкомитета по науке Комитета по науке и образованию Государственной думы.

За высокие достижения Ж. И. Алферов был удостоен почетных званий: Российской академии наук, Гаванского университета (Куба, 1987); Франклиновского института (США, 1971); Польской АН (Польша, 1988); Национальной инженерной академии (США, 1990); Национальной академии наук (США, 1990); Метрологической академии наук
(С.-Петербург, 1994); Академии наук Республики Беларусь (1995); Академии науки и технологии Кореи (1995); Общества физики и технологии полупроводников Пакистана (1996); Международной академии холода (1997); Оптического общества США (1997); Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы; Института общей и ядерной физики Российского научного центра «Курчатовский институт» (1998), Санкт-Петербургского гуманитарного университета (1998).

Научные награды и премии Алферова: Премия Балантайна института Франклина (США, 1971); Ленинская премия (СССР, 1972); Хьюллет-Паккардовская премия Европейского физического общества; Государственная премия (СССР, 1984); награда Симпозиума по GaAs (1987); медаль Х. Велькера (1987); премия А. П. Карпинского, премия им.
А. Ф. Иоффе РАН (1996); Общенациональная неправительственная Демидовская премия (Российская Федерация, 1999).

Жорес Иванович Алферов награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета», «3a заслуги перед Отечеством» III и II степени, медалями СССР и Российской Федерации. В 2000 г. Шведская королевская академия наук присвоила Жоресу Ивановичу Алферову Нобелевскую премию по физике.    Жорес Алферов учредил Фонд поддержки образования и науки для продвижения талантливой учащейся молодежи, содействия ее профессиональному росту, поощрения творческой активности в проведении научных исследований в приоритетных областях науки и техники. Первый вклад в этот фонд Жорес Иванович сделал из средств Нобелевской премии.

За работу «Фундаментальные исследования процессов формирования и свойств гетероструктур с квантовыми точками и создание лазеров на их основе» Алферов и группа ученых, работающих вместе с ним, в 2002 г. были удостоены Государственной премии.
К юбилею Президент Российской Федерации Дмитрий Медведев вручил Жоресу Алферову орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени. Теперь ученый стал полным кавалером этого ордена, так как ранее академик получил орден «За заслуги перед Отечеством» III, II и I степеней.

Благодаря исследованиям Алферова мир получил мобильные телефоны, проигрыватели компакт-дисков, светодиоды, солнечные батареи и волоконно-оптические линии связи. Открытия ученого позволили кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать новые и перспективные специальные устройства для применения их в оптической и квантовой электронике.

В своей знаменитой книге «Физика и жизнь» Жорес Иванович Алферов написал: «Все, что создано человечеством, создано благодаря науке. И если уж суждено нашей стране быть великой державой, то она ею будет не благодаря ядерному оружию или западным инвестициям, не благодаря вере в Бога или Президента, а благодаря труду ее народа, вере в знание, в науку, благодаря сохранению и развитию научного потенциала и образования».

Короткая ссылка на новость: https://www.nstar-spb.ru/~vnN9K