Zhoresas Alferovas: šalies elektronikos pavyzdys

Zhoresas Alferovas: šalies elektronikos pavyzdys

Aleksandras Samsonas
"Ekologija ir gyvenimas" № 5, 2010

Šių metų kovo mėnesį akademikas Jauresas Alfierovas Ivanovichas, Nobelio premijos laureatas ir žurnalo "Ekologija ir gyvenimas" redkolegijos narys, sukako 80 metų. Ir balandžio mėnesį pasirodė naujienų, kad Zhoresas Ivanovičius buvo paskirtas "Skolkovo" inovacijų projekto mokslo direktoriumi. Šis svarbus projektas iš esmės turėtų sukurti proveresį į ateitį, kviesti naują gyvenimą į šalies elektroniką, kurios vystymosi šaltiniuose stovėjo J. I. Alferovas.

Palankiai vertina tai, kad yra įmanomas proveržis, sako istorija: kai 1957 m. Pirmasis palydovas buvo paleistas TSRS, JAV atsidūrė kitoje pozicijoje. Tačiau JAV vyriausybė parodė kovos pobūdį, tokie asignavimai buvo skirti technologijai, kad mokslininkų skaičius greitai pasiekė milijoną! Kitais metais (1958 m.) Vienas iš jų, John Kilby, išrado integruotą grandinę, kuri pakeitė spausdintinę plokštę tradiciniuose kompiuteriuose, ir šiuolaikinių kompiuterių mikroelektronika. Ši istorija vėliau vadinama "palydoviniu efektu".

Žoras Ivanovičius labai atidžiai vertina būsimų mokslo darbuotojų ugdymą, todėl jis įkūrė REC, mokymo centrą, kuriame mokoma iš mokyklos.Sakydamas Zorą Ivanovičiui jo jubiliejui, pažvelk į praeitį ir elektronikos ateitį, kur palydovo efektas turi būti nuolat atskleidžiamas. Tikimasi, kad mūsų šalies ateityje, kaip anksčiau buvome Jungtinėse Valstijose, bus sukaupta kvalifikuotų mokslininkų "kritinė masė" – palydovinio efekto atsiradimui.

"Techninė" šviesa

Pirmasis mikroelektronikos kūrimo etapas buvo tranzistorius. Transistorių eros pradininkai buvo Williamas Shockley, John Bardeen ir Walter Brattein, kurie 1947 m."Bell" laboratorijos"pirmą kartą buvo sukurtas aktyvus bipolinis tranzistorius, o antrasis puslaidininkinių elektronikos komponentas – tai tiesioginė elektros konversija į šviesą – tai puslaidininkinis optoelektroninis keitiklis, kurio sukūrimas tiesiogiai susijęs su J. I. Alferovu.

Uždavinys tiesioginiam elektros energijos transformavimui į "techninę" šviesos darnią kvantinę spinduliuotę formavosi kaip kvantinės elektronikos kryptis, gimusi 1953-1955 metais. Iš tikrųjų mokslininkai nustatė ir išsprendė naujos rūšies šviesos, kuri anksčiau nebuvo gamta, įsigijimo problemą. Tai nėra šviesa, tekanti nuolatine srove, kai srovė prasiskverbia per volframo gijimą arba ateina per dieną nuo saulės ir susideda iš atsitiktinės skirtingo ilgio bangos, kurios neatitinka fazės.Kitaip tariant, buvo sukurta griežtai "išmatuojama" šviesa, sukurta kaip tam tikro skaičiaus kvantų su tam tikra bangos ilgio rinkinys ir griežtai "pastatytas" – nuoseklus, tai yra, įsakytas, o tai reiškia vienalaikę (sinphizinę) kvantų emisiją.

JAV prioritetą tranzistoriui lemia didžiulė Antrojo pasaulinio karo našta, kuri prikibo prie mūsų šalies. Šiame karo metais buvo nužudytas Zoro Ivanovičiaus vyresnysis brolis Marksas Ivanovičius.

Marksas Alfjorovas 1941 m. Birželio 21 d. Baigė mokyklą "Syasstroy". Įstojo į Energetikos fakulteto Uralo pramonės institutą, tačiau jis studijavo tik keletą savaičių, ir tada nusprendė, kad jo pareiga yra apsaugoti Tėvynę. Stalinistras, Charkovas, Kurskas, smarkiai sužeistas galva. 1943 m. Spalio mėn. Jis praleido tris dienas su savo šeima Sverdlovske, kai po ligoninės grįžo į priekį.

Trys dienos praleido su savo broliu, jo priekinės istorijos ir aistringas jaunystės tikėjimas į mokslo ir inžinerijos galią. 13 metų Jores prisimena visą gyvenimą. Apsaugos jaunesnysis leitenantas Markas Ivanovichas Alferovas mirė mūšyje "antroje Stalingrado" – vadinamojoje "Korsun-Ševčenkos" operacijoje.

1956 m. Zoras Alferovas atvyko į Ukrainą, kad surastų savo brolio kapą.Kijeve, gatvėje, jis netikėtai susipažino su savo kolega B. P. Zakharchenya, kuris vėliau tapo vienu iš jo artimiausių draugų. Mes sutikome eiti kartu. Mes nusipirkome bilietus į garintuvą, o kitą dieną nuvedome į Dniepro į Kanev dvigubos kajutės. Nustatyta Khilki kaimas, šalia kurio sovietiniai kariai, įskaitant Marksą Alfjorovą, atsispindėjo nuošaliame bandyme išrinktų Vokietijos padalijimų išvesti iš "Korsun-Ševčenkos" katilo ". Jie rado masinį kapą su baltos gipso kariuomenės ant pjedestalo, aukštėjančios virš laukiančios žolės, į kurią buvo įsklaidytos paprastos gėlės, kurios paprastai sodinamos ant rusiškų kapų: papuočių, pankolių, užmirštųjų.

Iki 1956 m. Zorasas Alferovas jau dirbo Leningrado fizikos ir technologijos institute, kuriame svajojo įsileisti į savo studijas. Svarbų vaidmenį čia vaidino knyga "Pagrindinės šiuolaikinės fizikos parodymai", kurią parašė Rusijos fizikos patriarchas Abramas Fiodorovičius Ioffe, iš kurio mokyklos beveik visi fizikai, kurie vėliau sudarė Rusijos fizinės mokyklos pasididžiavimą: P. L. Kapitsa, L. D. Landau ir V. V. Курчатов, A. P. Aleksandras, J. B. Харитон ir daugelis kitų.Žoras Ivanovičius daug vėliau rašė, kad jo laimingas gyvenimas moksle buvo iš anksto nustatytas jo paskirstymo Fiztech, vėliau pavadintas Ioffe.

Sisteminiai fizikinių ir technikos institutų puslaidininkių tyrimai prasidėjo 1930-aisiais. 1932 m. V. P. Žozė ir B. V. Курчатов ištyrė puslaidininkių savybes ir priemaišas. Tais pačiais metais A. F. Ioffe ir I. I. Frenkel sukūrė teoriją, kaip ištaisyti esamą metalo ir puslaidininkio kontaktą, remiantis tunelio reiškiniu. 1931 ir 1936 m. J. I. Frenkel paskelbė savo garsius kūrinius, kuriuose jis prognozavo puslaidininkių eksitonų egzistavimą, pristatydamas šį terminą ir kurdamas teoriją apie eksiktonus. 1939 m. B.I. Davydovas, Fizteko darbuotojas, 1939 m. Išleido pn-jungties taisymo pn-jungties teoriją, kuri buvo pagrindu pn-jungties V. Shokli, kuris sukūrė pirmąjį tranzistorą. 1920 m. Apgynė 1920 m. Nina Goryunova, Ioffe akušerė. disertacija dėl intermetalinių junginių atvėrė periodinių sistemų 3-osios ir 5-osios grupių junginių puslaidininkines savybes (toliau A3In5) Būtent ji sukūrė pamatą, kuriuo pradėjo tyrinėti šių elementų heterostrukcijas.(Vakaruose puslaidininkių tėvas A.3In5 laikomas G. Welkeris.)

Alferovas pats nepavyko vadovauti Ioffe'iui – 1950 m. Gruodžio mėn. Kampanijoje "prieš kosmopolitiškumą" Ioffe buvo pašalinta iš direktoriaus pareigų ir pašalinta iš Instituto akademinės tarybos. 1952 m. Jis vadovavo puslaidininkių laboratorijai, kurios pagrindu 1954 m. Buvo įsteigtas TSRS Mokslų akademijos mokslų akademijos puslaidininkių institutas.

Alferovas pateikė prašymą išradinėti puslaidininkinį lazerį kartu su teoretiku R. I. Kazarinovu puslaidininkinio lazerio paieškos aukštyje. Šios užklausos prasidėjo 1961 m., Kai N. G. Basovas, O. N. Крохин ir J. M. Popovas suformulavo teorines prielaidas jo sukūrimui. 1962 m. Liepos mėn. Amerikiečiai nusprendė generuoti puslaidininkius – tai buvo galio arsenidas, o rugsėjo-spalio mėn. Lazerinis efektas buvo gautas trys laboratorijos vienu metu, pirmasis – Robert Hallo grupė (1962 m. Rugsėjo 24 d.). Praėjus penkeriems mėnesiams po Hallo paskelbimo, buvo pateiktas prašymas dėl Alferovo ir Kazarinovo išradimo, iš kurio atgalinis skaičiavimas užsiima "Fiztekh" heterostruktūrinės mikroelektronikos studijomis.

Fizikinių technikos institutas, Alferovo grupė, 1970 (iš kairės į dešinę): Dmitrijus Гарбузов, Вячеслав Андреев, Vladimiras Королков, Дмитрий Третьяков ir Жорес Алферов. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Alferovo grupė (Dmitrijus Tretjakovas, Dmitrijus Garbuzovas, Efimas Portnas, Vladimiras Korolkovas ir Vjačeslavas Andreevas) kovojo dėl medžiagos, tinkamos daugelio metų realizavimui, ieškoti savarankiškai, tačiau beveik atsitiktinai rasta tinkamą kompleksinį trijų komponentų puslaidininkį: kaimyninėje laboratorijoje N. A. Горюнова . Tačiau tai buvo "neatsitiktinė" galimybė – daug žadančių puslaidininkių junginių paieška Nina Aleksandrovna Goryunova nukreipta kryptimi, o 1968 m. Pasirodžiusioje monografijoje ji suformulavo "periodinės puslaidininkių junginių sistemos" idėją. Jo laboratorijoje sukurtas puslaidininkinis mišinys turėjo būtiną stabilumą gamyboje, o tai lemia "įmonės" sėkmę. 1969 m. Išvakarėse sukurtas "heterolaseris" buvo sukurtas 1967 m. Rugsėjo 13 d. Prioriteto data lazerio efekto aptikimo lygyje.

Pirmasis dokumentas apie puslaidininkių panaudojimo galimybę sukurti lazerį buvo paskelbtas 1959 m. N. G. Basovu, B. M. Vuliu ir J. M. Popovu.Šiais tikslais pn-jungčių naudojimą 1961 m. Pasiūlė N. G. Basovas, O. N. Krohinas, J. M. Popovas. GaAs kristalų puslaidininkiniai lazeriai pirmą kartą buvo įdiegti 1962 m. R. Hallo, M.I. Neyten ir N. Holonyak laboratorijose (JAV). Prieš jiems buvo atliktas pn jungčių spinduliuojančių savybių tyrimas, kuris parodė, kad su dideliu sroviu atsiranda stimuliuojamos emisijos požymiai (D. N. Nasledovas, S. M. Rybkin su bendradarbiais, TSRS, 1962). SSRS pagrindiniai tyrimai, vedantys į puslaidininkinių lazerių kūrimą, 1964 m. Buvo apdovanoti Lenino premija (B. M. Vul, O. N. Krohinas, D. N. Nasledovas, A. A. Rogachevas, S. M. Rybkin, J. M. Попов, A. P. Шотов, B. V. Царенков). Puslaidininkinis lazeris su elektroniniu sužadinimu pirmą kartą buvo įvestas 1964 m. N. G. Basov, O. V. Bogdankevich, A. G. Devyatkov. Tais pačiais metais N. G. Basov, A. Z. Grasyuk ir V. A. Katulinas pranešė apie optiškai pumpuojamo puslaidininkinio lazerio sukūrimą. 1963 m. J.I. Alferovas pasiūlė panaudoti puslaidininkių lazerių heterostruktūrinius elementus. Jas 1968 m. Sukūrė J. I. Alferovas, V. M. Andreevas, D. Z. Garbuzovas, V. I. Korolkovas, D. N. Третьяков, V. I. Швезин, kurie 1972 m. Buvo apdovanoti Lenino premija tyrimams apie heterojuntavimą ir jose esančių prietaisų kūrimą.

Naujos medžiagos

Prieš atsiskleisti nuo 60s lazerio lenktynės beveik nepastebimai, turinčių LED, kuri taip pat gamina šviesos suteikta spektrą pradžioje fone, bet be griežto nuoseklumo lazeriu. Kaip šiandienos mikroelektronikos rezultatas apima tokius pagrindinius funkcinius įtaisus, pavyzdžiui, tranzistorių ir jų dariniai – integriniams grandynams (tūkstančiai tranzistorių) ir mikroprocesoriai (nuo dešimčių tūkstančių iki dešimčių milijonų tranzistorių), o iš tiesų atskira šaka mikroelektronikos – Optoelektronika – pagamintiems prietaisams, kurie yra pagrįsti heterostruktūros, skirtos sukurti "techninius" šviesos ir puslaidininkinius lazerius ir šviesos diodus. Puslaidininkių lazerių naudojimas yra susijęs su naujausia skaitmeninių įrašų istorija, nuo tradicinių kompaktinių diskų iki šiandienos garsiausių technologijų. Blue ray apie galio nitridą (GaN).

LED arba šviesos diodas (LED, LED, LED – Eng. Šviesos diodas) – puslaidininkių įtaisas, kuris skleidžia šviesą padrika kelias elektros srovė per jį. Spinduliuojanti šviesa yra siaurame spektro spektre, jo spalvų charakteristikos priklauso nuo naudojamo puslaidininkio cheminės sudėties.

kairėje) ir tiesioginis (dešinėje) puslaidininkiai. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas" "border = 0> Tiesioginis užšalimas (kairėje) ir tiesioginis (dešinėje) puslaidininkiai. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Manoma, kad pirmasis LED, spinduliuojantis šviesą matomoje spektro dalyje, 1962 m. Ilinojaus universitete gamino grupė Nick Holonyak vadovaujama. Diodai, pagaminti iš netiesioginio spindulio puslaidininkių (pavyzdžiui, silicio, germanio arba silicio karbido) beveik neišskiria šviesos. Todėl buvo naudojamos tokios medžiagos kaip GaAs, InP, InAs, InSb, kurie yra tiesioginio spindulio puslaidininkiai. Tuo pačiu metu daugelis A tipo puslaidininkių medžiagų3InE tarpusavyje formuoja tęstinę kietųjų tirpalų eilę – trijų ir sudėtingesnių (AIxGa1-xN ir inxGa1-xN, GaAsxP1-xGaxIn1-xP, GaxIn1-xAsyP1-y kt.), kurių pagrindu buvo sudaryta heterostruktūrinės mikroelektronikos kryptis.

Šiuo metu garsiausių LED diodų pritaikymas – tai kaitinamųjų lempų ir mobiliųjų telefonų bei navigatorių keitimas.

3In5 ir a2(4)In6 magnetines medžiagas (skliaustuose) Linijos jungiančios medžiagos: raudona junginiams A3In5ir mėlynas o likusioms pusėms jie žymi jau ištirtas kvantines heterostruktūras.Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas" "border = 0> IV grupės puslaidininkiai, junginiai A3In5 ir a2(4)In6 magnetines medžiagas (skliaustuose) Linijos jungiančios medžiagos: raudona junginiams A3In5irmėlynas o likusioms pusėms jie žymi jau ištirtas kvantines heterostruktūras. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Bendra idėja toliau tobulinti "techninę šviesą" – naujų medžiagų kūrimas LED ir lazerių technologijoms. Ši užduotis yra neatskiriama nuo medžiagos gavimo su specifiniais reikalavimais elektroninei puslaidininkio struktūrai. Ir pagrindinis šių reikalavimų yra uždraustos puslaidininkių matricos, naudojamos konkrečiai problemai spręsti, struktūra. Aktyviai atliekami moksliniai medžiagų deriniai, leidžiantys pasiekti nurodytus draudžiamos zonos formos ir dydžio reikalavimus.*

Galite suprasti šio darbo universalumo idėją žiūrėdami į grafiką, pagal kurį galite įvertinti "pagrindinių" dvigubų junginių įvairovę ir jų kombinacijų galimybes sudėtinėse heterostruktūrose.

Imk tūkstančius saulių!

Techninės šviesos istorija būtų neišsami, jei, kartu su šviesos šaltiniais, jos imtuvų nebus. Jei Alferovo grupės darbas prasidėjo iš esminių spinduliuotės paieškų, šiandien vienas iš šios grupės narių, artimiausias bendradarbis Alferovas ir jo ilgaamžis draugas, profesorius V. M. Andreev, glaudžiai dalyvauja darbo, susijusio su atvirkščia šviesos transformacija, ir tiksliai pertvarkymu, naudojamu saulės elementai. Čia taip pat yra aktyvi heterostruktūrų ideologija kaip medžiagų kompleksas su tam tikru uždraustos zonos pločiu. Faktas yra tai, kad saulės šviesa susideda iš daugybės skirtingų dažnių šviesos bangų, o tai būtent yra jos visiško naudojimo problema, nes nėra medžiagų, kurios vienodai gali paversti skirtingų dažnių šviesą į elektros energiją. Pasirodo, bet kokia silicio saulės baterija paverčia ne visą saulės spindulių spektrą, o tik dalį jos. Ką daryti "Receptas" apgaulingai yra paprastas: sudaryti įvairių medžiagų sluoksninį pyragą, kurio kiekvienas sluoksnis reaguoja į savo dažnį, tačiau tuo pačiu metu leidžia per visus kitus dažnius be reikšmingo silpnėjimo.

Tai brangioji konstrukcija, nes joje turi būti ne tik perėjimai iš įvairių laidžių elementų, į kuriuos patenka šviesa, bet ir daugelis pagalbinių sluoksnių, pavyzdžiui, siekiant, kad gautas EMS būtų pašalintas tolimesniam naudojimui. Tiesą sakant, "sumuštinis" yra kelių elektroninių prietaisų asortimentas. Jos naudojimas yra pagrįstas didesne "sumuštinių" efektyvumu, kuris efektyviai naudojamas kartu su saulės kolektoriaus (objektyvu ar veidrodžiu). Jei "sumuštinis" leidžia jums padidinti efektyvumą, palyginti su silicio elementu, pavyzdžiui, 2 kartus, nuo 17 iki 34%, tada dėl koncentratoriaus, kuris 500 kartų padidina saulės spinduliavimo tankį (500 saulių), galite gauti 2 × 500 = 1000 kartų! Tai padidėjimas pačio elemento srityje, ty medžiaga turi būti 1000 kartų mažesnė. Šiuolaikiniai saulės spinduliuotės koncentratoriai matuoja spinduliuotės tankį tūkstančiuose ir dešimtys tūkstančių "saulių", sutelktų į vieną elementą.

Daugiasluoksnė koncentratoriaus fotoelemento struktūra, skirta saulės energijai paversti dideliu efektyvumu. Vaizdas: "Ekologija ir gyvenimas"

Kitas galimas būdas yra gauti medžiagą, kuri gali dirbti bent dviem dažniais arba tiksliau su platesniu saulės spektro spektru.1960-ųjų pradžioje buvo parodyta "daugelio zonų" nuotraukų efekto galimybė. Tai yra ypatinga situacija, kai priemaišų buvimas sukuria juostas puslaidininkių juostos sprags, leidžiančiam elektronams ir skylėms "peršokti per tresmę" per du ar net tris šuolius. Kaip rezultatas, fotoelektrinis efektas gali būti fotonams su 0,7, 1,8 arba 2,6 eV dažniu, kuris, žinoma, žymiai padidina absorbcijos spektrą ir padidina efektyvumą. Jei mokslininkai sugeba užtikrinti, kad tos pačios priemaišų juostos generuojamos be didelių nešiklių rekombinacijos, tada tokių elementų efektyvumas gali siekti 57 proc.

Nuo 2000-ųjų pradžios šioje kryptyje vyko aktyvūs tyrimai, vadovaujami V. M. Андреева ir J. I. Алферова.

Dar viena įdomi kryptis: saulės spindulys pirmiausia suskaidomas į skirtingų dažnių diapazonų srautus, kiekvienas iš jų yra nukreiptas į "savo" ląsteles. Tokia kryptis taip pat gali būti laikoma perspektyvia, nes šiuo atveju išnyksta serijinis ryšys, neišvengiamas pirmiau pavaizduoto tipo sumuštinių struktūrose, apribojant elemento srovę į silpnąją spektro dalį.

Neseniai vykusioje konferencijoje J.I. Alferovo išreikštas saulės ir atominės energijos santykis yra labai svarbus: "Jei tik 15 proc. Lėšų, skirtų atominės energijos plėtrai, buvo išleista alternatyvių energijos šaltinių plėtrai, tuomet elektros energijos gamybos pajėgumai SSRS nebūtų reikalingas! "

Heterostruktūrų ir naujų technologijų ateitis

Kitas vertinimas yra įdomus, atspindintis Zhoreso Ivanovocho požiūrį: XXI amžiuje heterostruktūrai bus palikta tik 1% monostruktūrų naudojimo, t. Y. Visa elektronika išnyks nuo tokių "paprastų" medžiagų kaip silicis, kurio grynumas yra 99,99-99,999%. Skaičiai yra silicio grynumas, išmatuotas devynių po dešimtainio taško, tačiau šis grynumas jau 40 metų, ir niekas negali nustebinti. Elektronikos ateitis, Alferovas mano, yra elementų derinys3B5, jų tvirtieji tirpalai ir epitaksinės sluoksniai iš įvairių šių elementų derinių. Žinoma, negalima teigti, kad paprasti puslaidininkiai, tokie kaip silicis, negali rasti plačios taikymo, bet vis dar sudėtingos struktūros suteikia daug lankstesnio atsakymo į šiuolaikinius poreikius. Netgi šiandien heterostruktūros sprendžia optinės komunikacijos sistemų didelės informacijos tankio problemą. Tai yra OEIC (optoelektroninis integrinis grandynas) – optoelektroninis integrinis grandynas. Bet kurio optoelektroninio integrinio grandyno (optronai, optronai) pagrindą sudaro infraraudonųjų spindulių diodas ir optiškai suderintas spindulių detektorius, kuris formalioms grandinėms suteikia plačią galimybę plačiai naudoti šiuos prietaisus kaip informacijos siųstuvas.

Be to, toliau tobulinama ir plėtojama pagrindinė šiuolaikinės optoelektronikos, DHS lazerio (DHS – dviguba heterostrukcija) priemonė. Galiausiai, šiandien tai yra didelės spartos šviesolaidžiai, skirti heterostruktūriniams įrenginiams, kurie teikia paramą didelės spartos duomenų perdavimo technologijai HSPD (Didelio greičio paketinių duomenų paslauga).

Tačiau pats svarbiausias dalykas Alferovo išvadoje yra ne tas skirtingas taikymas, bet ir 21-ojo amžiaus technikos vystymosi bendroji kryptis – medžiagų ir integruotų grandinių, pagamintų iš medžiagų, turinčių tiksliai nurodytas savybes, sukurtas daugeliui žingsnių į priekį, gamyba. Šios ypatybės nustatomos pagal konstrukcinį darbą, kuris atliekamas medžiagos atominės struktūros lygiu, kuris nustatomas pagal įkrovos laikmenų elgesį toje konkrečioje reguliaraus erdvėje, kuri yra medžiagos kristalinės grotelės vidus.Iš esmės šis darbas yra elektronų skaičiaus ir jų kvantavimo perėjimų reguliavimas – juvelyro darbas, kai projektuojama daugelio angstromų (angstromų – 10-10 m, 1 nanometras = 10 angstromų). Tačiau šiandien mokslo ir technologijų plėtra nebėra gilus į materiją, kaip ji buvo atstovaujama praėjusio amžiaus 60-ųjų. Šiandien tai daugiausia yra priešinga kryptimi judėjimas nanoskatuose, pavyzdžiui, nanooblastų kūrimas su savybėmis, turinčiomis kvantinių taškų arba kvadratų laidus, kur kvadratiniai taškai yra tiesiškai sujungti.

Natūralu, kad nanoobjektai yra tik vienas iš etapų, kuriame mokslas ir technologijos vystosi, ir jie to nesibaigs. Reikia sakyti, kad mokslo ir technologijų plėtra yra toli gražu netiesiogiai, ir jei šiandien mokslininkų interesai tampa didesni – tai nanooblastas, o rytdienos sprendimai konkuruoja skirtingomis mastu.

Pavyzdžiui, silicio mikroschemų apribojimai silicio mikroschemose gali būti išspręsti dviem būdais. Pirmasis kelias yra puslaidininkio keitimas. Tam siūloma hibridinių lustų gamybos variantas, pagrįstas dviejų skirtingų savybių puslaidininkių medžiagų naudojimu.Galio nitrido naudojimas kartu su silicio plokštelėmis vadinamas perspektyviausia alternatyva. Viena vertus, galio nitridui yra unikalių elektroninių savybių, kurios leidžia kurti greitaeiges integruotas grandines, kita vertus, silicio naudojimas yra pagrindas, todėl ši technologija suderinama su šiuolaikine gamybine įranga. Tačiau nanomedžiagų požiūriu yra netgi naujoviškesnė vieno elektrono – vieno elektrono – elektronikos idėja.

Faktas yra tai, kad tolesnis elektronikos miniaturizavimas – tūkstančių tranzistorių įdėjimas į vieną mikroprocesorinį pagrindą – riboja elektrinių laukų susikirtimą, kai elektronai telieka šalia esančiuose tranzistoriuose. Idėja yra naudoti vieną elektroną, o ne elektronų srautus, kurie gali judėti "individualiu" laiko juostoje ir todėl nesukuria "eilių", taip sumažinant trikdžių intensyvumą.

Jei pažvelgsite į tai, elektronų srautai apskritai nereikalingi – galite perduoti savavališką mažą signalą valdymo pernešimui, problema yra tai, kad ji bus konfidenciali (aptikti).Ir atrodo, kad elektronų aptikimas yra techniškai gana įmanomas – tai naudojamas tunelio efektas, kuris yra atskiras kiekvieno elektrono įvykis, skirtingai nuo įprastos "bendrosios masės" elektronų judesio – srovė puslaidininkyje yra kolektyvinis procesas. Elektronikos požiūriu tunelio jungtis yra įkrovos perdavimas per kondensatorių, todėl lauko tranzistoriuje, kuriame kondensatorius yra prie įėjimo, vienas elektronas gali būti "sugautas" pagal amplifikuoto signalo virpesių dažnį. Tačiau šį signalą įmanoma išskirti įprastuose prietaisuose tik kriogeninėse temperatūrose – temperatūros padidėjimas sunaikino signalo aptikimo sąlygas. Tačiau išnykimo temperatūra poveikiui pasirodė esanti atvirkščiai proporcinga kontaktinei sričiai, o 2001 m. Buvo pagamintas pirmasis vieno elektrono tranzistorius nanotube, kuriame kontaktinė sritis buvo tokia maža, kad leido mums dirbti kambario temperatūroje!

Atsižvelgiant į tai, vienetinė elektronika pakartoja kelio, kurį ėmėsi puslaidininkių heterolazatorių tyrėjai – Alferovo grupė sunkiai siekė rasti medžiagą, kuri leistų susidaryti poveikį kambario temperatūroje, o ne skysto azoto temperatūroje.Tačiau superlaidininkai, su kuriais didžiausi viltys yra susiję su didelių elektronų srautų (galios srovių) perdavimu, dar neįstengė "ištraukti" iš kriogeninių temperatūrų plotą. Tai ne tik žymiai sulėtins galimybę sumažinti energijos perdavimo per didelius atstumus nuostolius – gerai žinoma, kad per dieną perduodant energijos srautus per Rusiją "šildymo laidai" sumažėja iki 30%, – "kambario" superlaidininkų trūkumas riboja saugyklos plėtrą energija superlaidinguose žieduose, kur srovės judėjimas gali trukti beveik visą amžių. Nepateikiamas, nors tokių žiedų kūrimo idealas yra įprasti atomai, kur elektronų judėjimas aplink branduolį kartais būna stabilus aukščiausių temperatūrų ir gali trukti neribotą laiką.

Tolimesni medžiagų mokslo raidos perspektyvos yra labai įvairios. Be to, atsiradus medžiagų mokslui, atsirado tikroji saulės energijos tiesioginio naudojimo galimybė, perspektyvi didžiulė atsinaujinančios energijos perspektyva. Kartais tai yra šios darbo sritys, lemiančios būsimą visuomenės veidą (Tatarstane ir Čuvašijoje, jie jau planuoja "žaliąją revoliuciją" ir rimtai plėtoja bioekonomikos miestų kūrimą).Galbūt šios krypties ateitis – tai žingsnis nuo medžiagų technikos tobulinimo iki pačios gamtos veikimo principų supratimo, kontroliuojamo fotosintezės naudojimo, kuris gali būti plačiai paplitęs ir visuomenėje taip pat plačiai, kaip ir laukinės gamtos, atžvilgiu. Jau kalbame apie gyvosios gamtos vienetinę ląstelę – ląstelę, o tai yra kita, aukštesnė elektronikos gamybos stadija, kurioje ideologija sukuria prietaisus, kurie galėtų atlikti bet kurią funkciją – srovės valdymo tranzistorius, šviesos diodas arba lazeris šviesos valdymui. Ląstelės ideologija yra operatorių ideologija kaip elementarūs prietaisai, atliekantys tam tikrą ciklą. Ląstelė tarnauja ne kaip atskirą elementą, norint atlikti kokią nors funkciją išorinės energijos sąskaita, bet kaip visą gamyklą, kuria galima apdoroti prieinamą išorinę energiją į daugelio skirtingų procesų ciklų palaikymą viename voke. Ląstelių darbas, siekiant išlaikyti savo homeostazę ir energijos kaupimąsi ATP forma, yra įdomi šiuolaikinio mokslo problema. Kol kas biotechnologai gali tik svajoti sukurti dirbtinį įrenginį, kurio ląstelių savybės yra tinkamos naudoti mikroelektronikos srityje.Ir kai tai atsitiks, neabejotinai prasidės nauja epocha mikroelektronikos – artėjant prie gyvųjų organizmų darbo principų, ilgalaikės mokslinės fantastikos svajonės ir ilgalaikio bionikos mokslo, kuri vis dar nėra iš biofizikos lopšio.

Tikimės, kad "Skolkovo" mokslo naujovių centro sukūrimas galės realizuoti kažką panašią į "palydovinį efektą" – atverti naujas proveržio sritis, kurti naujas medžiagas ir elektronikos technologijas.

Norėtume sėkmės Zorui Alfierovui šio naujojo mokslo ir technologijų aglomerato vadovui. Norėčiau tikėtis, kad jo energija ir atkaklumas bus šios įmonės sėkmės raktas.

Visas gyvenimas – mokslas

Mokslininkai apie Alferovą

Alanas Heegeris Nobelio premija chemijoje (JAV): Nobelio premijos laureatas yra ne tik garbės vardas, bet ir tam tikras statusas, kurio metu žmogui suteikiama galimybė būti išklausytam. Jo nuomonę pasitiki tiek aukščiausio rato, tiek paprastų piliečių atžvilgiu. Mokslininko pareiga yra ugdyti gyventojus, o ne vesti tik atsikabinimo gyvenimą. Zoras Alferovas tai daro jūsų šalyje. Ir tai yra jo didžioji nuopelnus.

Žemės ištekliai baigiasi.Rusijai tai dar nėra tokia akivaizdi kaip ir kitose šalyse, kurios jau patyrė krizę. Ir mums reikia alternatyvių energijos šaltinių. Dauguma paprastų žmonių šiuos žodžius suvokia kaip kai kuriuos mokslininkų siaubo istorijas. Jei jie klauso jų, jie mano, kad problema jiems nepaveiks, bet apims daugelį kartų planetą. Norėdami suprasti, kad taip nėra, tai gali padaryti tik mokslininkai. Rudenį Zorė Ivanovičius pakvietė į Peterburgą. Tai jau ketvirtasis Nobelio premijos laureatų susitikimas, ir tai yra Jaures Alferovo nuopelnas. Jis daro milžinišką darbą išlaikydamas ir skatindamas mokslą savo šalyje.

Ivanas Iogolevičius, Čeļabinsko fizikos mokytojas, Čeliabinsko įstatymų leidybos asamblėjos pavaduotojas: Zoras Ivanovičius dirba kuriant puslaidininkines heterostruktūras ir greitus opto- ir mikroelektroninius komponentus. Viskas, ką turime šiandien kompiuterinių technologijų srityje, daugiausia lemia tai, kas atskleidė. Jis naudojamas kompiuterių moksle ir daugeliu atžvilgių lemia šiuolaikinių kompiuterinių technologijų plėtrą. Nepaisant to, kad tai buvo padaryta gana seniai, 1970-ųjų pradžioje Nobelio premija už ją buvo apdovanota tik 2000 metais, matyt, dėl to, kad visuomenė tik dabar suvokė savo svarbą.

Zoras Ivanovičius yra fondo, kuris palaiko fizines ir matematikos mokyklas Sankt Peterburge, steigėjas. Ši pozicija yra labai patraukli man, nes mokslininkas galvoja apie jaunus žmones, kurie ateityje gali ateiti į mokslą.

Bet kokia šalis didžiuojasi savo laureatais. Valstybės saugumą lemia ir realizuotas intelektinis potencialas.


* Draudžiama zona yra energetinių verčių diapazonas, kurių elektronas negali turėti idealioje (be defektų) kristalo. Būdingos puslaidininkių juostos atotrūkio vertės yra 0,1-4 eV. Priemaišos gali sukurti juostas draudžiamoje zonoje – yra daugialypis zonas.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: