Лекция нобелевского лауреата

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета
 Web-сайты

В рамках торжественных мероприятий состоялась уникальная встреча екатеринбургских ученых и студентов с академиком, лауреатом Нобелевской премии Жоресом Ивановичем Алферовым. 15 октября он выступил в УГТУ-УПИ с лекцией “Полупроводниковые гетероструктуры: физика и использование в электронике”.
Главный актовый зал УГТУ-УПИ был заполнен студентами и преподавателями заранее. Представив гостя, ректор, член-корреспондент С.С. Набойченко передал слово Жоресу Ивановичу.
Ж.И. Алферов отметил, что ему особенно приятно выступать в УПИ, с которым у него связаны еще детские воспоминания: во время Великой Отечественной войны семья жила на Урале, в Туринске, и в УПИ учился старший брат Жореса Ивановича, ушедший с первого курса на фронт и не вернувшийся назад.

А рассказ начался с истории Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, с которым связаны многие славные страницы советской физической науки и который сейчас Жорес Иванович возглавляет. Памятуя о юбилейном поводе, докладчик подчеркнул и роль ФТИ в становлении уральской академической науки: именно с создания филиала этого института началось ее развитие, и такие ученые, как С.В. Вонсовский и И.К. Кикоин, тоже начинали в ФТИ. Из стен старейшей отечественной научной школы — а свою историю она отсчитывает с созданного в 1916 г. Абрамом Федоровичем Иоффе семинара по новой физике — вышло три нобелевских лауреата, там сделано по крайней мере 21 фундаментальное открытие.           

Но из всех фундаментальных открытий, сделанных в мире во второй половине ХХ века, отметил Жорес Иванович, если рассматривать не только их научное значение, но и последствия для социального развития — в частности, перехода к постиндустриальному обществу — можно выделить две важнейшие работы. Это создание американскими учеными в 1942 г. транзистора (без чего, разумеется, была бы невозможна вся полупроводниковая электроника и современная вычислительная техника), и открытие в 1962 г. лазерно-мазерного эффекта. К сожалению, за первое открытие наши ученые Нобелевской премии не получили, хотя работы Френкеля и Иоффе во многом ему способствовали.

В 1962 г. практически одновременно в трех крупных научных центрах (лаборатории “Дженерал электрик”, ИБМ и ФИАН) был открыт полупроводниковый лазер. Это сразу вызвало сильный интерес в мире, поскольку к этому времени идеология оптической связи уже была сформирована. Однако практическое использование первых полупроводниковых лазеров сдерживало то, что первые образцы работали лишь при очень низких температурах.   

В это же время мной, продолжил академик Ж.И. Алферов, и Гербертом Кремером было выдвинуто предложение использовать двойные гетероструктуры, позволяющие, меняя химический состав на очень малых расстояниях, менять и оптические свойства. Однако лишь к 1967 году наши ученые и американцы из ИБМ — но наши чуть раньше — сумели создать реально действующие устройства такого рода на основе арсенидов галлия и алюминия. Следующим шагом к практическому применению эффекта было создание образцов, работающих при комнатной температуре.

(Даже сейчас Жорес Иванович, рассказывая об истории открытий, невольно подчеркивает “соревновательную” сторону процесса: “одновременно, но мы на месяц раньше”, “одновременно, но мы выигрывали два месяца у американцев”... Может быть, для студентов, сидящих в зале, именно этот момент был самым неожиданным и самым поучительным. Никто, кроме участника “научной гонки” сорокалетней давности, не сумел бы так точно передать ощущение постоянного противостояния двух систем, одним из важнейших инструментов которого была наука).

Продемонстрировав схему изменения характера импульса в зависимости от толщины слоя и указав на критичность сравнимости этой толщины слоя с длиной волны де Бройля, Жорес Иванович остановился на технических трудностях выращивания так называемых “квантовых точек” внутри полупроводника, регулярных по структуре и связанных вертикально “туннельным образом”. Когда в 1958 г. Джек Килби создал первую интегральную схему, она на площади примерно в два квадратных сантиметра содержала всего два транзистора. Сейчас в той же площади умещаются примерно десять миллионов транзисторов — принцип тот же, но какой рывок в технологии, отметил академик Алферов.

Эти открытия изменили облик мира. Сегодня объемы продаж электронных компонентов ежегодно выражаются цифрой примерно в 200 млрд долларов, а общая стоимость приборов и техники, в которую эти компоненты устанавливаются, превышает 1 трлн долларов, что составляет почти пятую часть общего объема продаж в мире. Однако если этот рынок в целом уже достаточно стабилизировался, темпы роста продаж замедляются и составляют сейчас 10–15% в год, то для элементов и приборов, использующих гетероструктуры (они составляют примерно 10% электронных компонентов), темпы роста гораздо выше — 20–30%.

Из прогнозов, озвученных Жоресом Ивановичем, отметим следующие: приблизительно к 2030 г. от 5 до 10% электрической мощности в мире будет преобразовываться солнечными батареями на гетероструктурах. Светодиоды белого света (комбинация трех материалов, дающих разную длину волны) займут до половины объема источников света и дадут до 10% экономии электроэнергии. Такого рода источники света существенно дороже традиционных, однако практически вечны и гораздо экономичнее.

Несмотря на быстрое развитие и несомненные успехи биологии, заключил свое выступление академик Алферов, именно полупроводниковая электроника будет определять технический прогресс в первой половине XXI века.

Отвечая на вопросы аудитории, нобелевскй лауреат неоднократно высказывал озабоченность развалом отечественной электронной отрасли, катастрофическим спадом производства элементной базы. Он настолько жестко акцентировал эту проблему, что кто-то из зала задал вопрос: а имеет ли смысл сегодня пытаться догнать ту же Японию, стоит ли тратить на это время и силы? Жорес Иванович ответил: вы знаете, когда я в 1970 г. впервые приехал в США, там вся бытовая электронная техника была японского производства. Однако сейчас догнали же они японцев!

На этой оптимистической ноте лекция завершилась. С.С. Набойченко тепло поблагодарил академика Алферова и вручил ему подарок — шахматный комплект ручной работы.                  

А. ЯКУБОВСКИЙ
На снимке академик Ж.И. Алферов
Фото С. НОВИКОВА

Адрес Новости История Структура События Результаты Разработки Конкурсы Мероприятия Газета
 Web-сайты