Памяти Жореса Алфёрова

В возрасте 88 лет умер выдающийся учёный Ж.И. Алфёров. В 2000 г. он разделил Нобелевскую премию по физике, о чём я писал в «Новостях науки», ХиЖ, 2001, № 1. Приведу часть той заметки, относящуюся к Алфёрову.

Нобелевские премии 2000 года

«Nature», 2000, v.407, р.661

ФИЗИКА

Награды удостоены россиянин Жорес Иванович Алфёров и американцы Герберт Кремер (родился в Германии) и Джек Килби за достижения в электронике.

ЖоресАлфВся научная жизнь Алфёрова, отметившего в прошлом году свое семидесятилетие, ныне академика, вице-президента РАН, председателя президиума Санкт-Петербургского научного центра, директора Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, профессора, завкафедрой и декана, автора более 500 научных работ и 50 изобретений, связана с колыбелью отечественной полупроводниковой техники — ленинградским Физтехом, школой «папы Иоффе». Еще в 1953 г. Алфёров разработал первые отечественные транзисторы, затем — фотодиоды, мощные германиевые выпрямители (для атомных подводных лодок).

В начале 60-х годов в США и СССР появились лазеры на арсениде галлия, однако они работали только при температуре жидкого азота и в импульсном режиме, из-за чего реального применения эти устройства не находили. Тут-то Алфёров и сделал свое главное открытие — в 1963 г. он предложил, а в 1967 г. реализовал лазер на гетероструктурах.

 

Если ранее р—п-переходы строились на одном типе полупроводника (но с разными примесями), то Алфёров решил соединить вместе материалы с  неодинаковыми по ширине запрещенными зонами. Теоретическое рассмотрение показало, что граница между ними будет обладать свойствами р—n-перехода и что именно такая конструкция обеспечит качественный скачок в его характеристиках. Но для получения гетероперехода нужно было решить проблему совместимости атомных слоев двух разных веществ — можно сказать, что требовался «монокристалл с переменной структурой».

Мало кто верил, что эту проблему удастся решить, но Алфёров и его молодые сотрудники, проявив необыкновенное упорство и изобретательность, сумели разработать технологию (жидкофазную эпитаксию) для формирования перехода GaAs—GaAlAs. Началось построение схем на гетероструктурах, то есть содержащих два или несколько таких переходов. В результате был создан лазер, который стал непрерывно работать при комнатной температуре (другое важное применение гетероструктур — солнечные батареи). А полупроводниковые гетеролазеры стали ключевыми элементами родившейся вскоре оптоэлектроники, открывшей возможность волоконно-оптических линий связи с их огромной пропускной способностью. <…>

Дальнейшее развитие гетероструктур привело к «сверхрешеткам», когда формируют пленки из многих различных слоев, каждый толщиной в сотни или десятки атомов. Тут полупроводниковая техника сомкнулась с нанотехнологией, объекты которой «живут» уже по законам микромира. На их основе конструируют квантово-каскадные лазеры, искусственные атомы — современный вариант алхимии, одноэлектронные элементы логических схем и многое другое («Новости науки», 1993, № 11; 1994, № 7; 1998, № 2). <…>

Вторая половина XX века — это путь от первых транзисторов до микропроцессоров и глобальных телекоммуникационных сетей. И краеугольные камни в этот прогресс заложили Алфёров, Кремер и Килби.