Zhores Alferov: vlajková loď domácej elektroniky

Zhores Alferov: vlajková loď domácej elektroniky

Alexander Samsonov
"Ekológia a život" č. 5, 2010

V marci tohto roku absolvoval 80-ročný akademik Jaures Alfierov Ivanovič, laureát Nobelovej ceny a člen redakčnej rady časopisu Ecology and Life. A v apríli sa stalo, že Zhores Ivanovič bol menovaný vedeckým riaditeľom inovačného projektu Skolkovo. Tento dôležitý projekt by mal v podstate vytvoriť prelom do budúcnosti, dýchať nový život do domácej elektroniky, na zdrojoch rozvoja, na ktorých stál Zh. I. Alferov.

V prospech skutočnosti, že je možný prielom, príbeh hovorí: keď v roku 1957 prvý satelit začal v ZSSR, Spojené štáty sa ocitli v pozícii outsiderov. Avšak americká vláda ukázala bojový charakter, takéto rozdelenie bolo urobené na technológiu, že počet výskumníkov rýchlo dosiahol milión! Doslova v roku 1958 jeden z nich John Kilby vynašiel integrovaný obvod, ktorý nahradil dosku s plošnými spojmi v bežných počítačoch – a vznikla mikroelektronika moderných počítačov. Tento príbeh sa neskôr nazýval "satelitným efektom".

Zhores Ivanovič je veľmi dôležitý pre vzdelávanie budúcich výskumníkov, nebolo to nič, čo založil REC, vzdelávacie centrum, kde sa školenia vedú zo školy.Gratulujeme Žorovi Ivanovičovi k jeho výročiu, pozrite sa do minulosti a budúcnosti elektroniky, kde sa musí opakovane prejavovať vplyv satelitu. Dúfame, že v budúcnosti našej krajiny, ako kedysi bývalo v Spojených štátoch, sa bude nahromadiť "kritická masa" vyškolených výskumníkov – na objavenie satelitného efektu.

"Technické" svetlo

Prvým krokom pri vytváraní mikroelektroniky bol tranzistor. Priekopníci tranzistorovej éry boli William Shockley, John Bardeen a Walter Brattein, ktorí v roku 1947Bell laboratóriá"prvýkrát bol vytvorený aktívny bipolárny tranzistor a druhá zložka polovodičovej elektroniky bola prístrojom na priamu premenu elektrickej energie na svetlo – to je polovodičový optoelektronický konvertor, ktorého vytvorenie mal J.I Alferov priamy vzťah.

Úloha priameho premeny elektriny na "technické" svetelné koherentné kvantové žiarenie sa formovala ako smer kvantovej elektroniky, ktorá sa narodila v rokoch 1953-1955. V skutočnosti vedci položili a vyriešili problém získavania dokonalého nového druhu svetla, ktoré predtým nebolo v prírode. Toto nie je svetlo, ktoré prúdi v nepretržitom prúde, keď prúd prechádza cez wolfrámové vlákno alebo prichádza počas dňa zo Slnka a pozostáva z náhodnej zmesi vlny rôznych dĺžok, ktoré nie sú vo fáze.Inými slovami, bolo vytvorené striktne "odmerané" svetlo, získané ako súbor určitého počtu kvantov s danou vlnovou dĺžkou a prísne "postavený" – koherentný, to znamená, usporiadaný, čo znamená simultánne (synfázické) emisie kvant.

Americká priorita na tranzistore bola určená obrovským bremenom druhej svetovej vojny, ktorá sa na nás stala. V tejto vojne bol zabitý starší brat Zhores Ivanovič Marks Ivanovič.

Marx Alfyorov absolvoval školu 21. júna 1941 v Syasstroy. Nastúpil na Uralský priemyselný inštitút na Fakulte energetiky, ale študoval len niekoľko týždňov a potom sa rozhodol, že je jeho povinnosťou chrániť vlasť. Stalingrad, Charkov, Kursk Bulge, ťažká rana do hlavy. V októbri 1943 strávil tri dni so svojou rodinou v Sverdlovsku, keď po nemocnici sa vrátil na frontu.

Tri dni strávené so svojím bratom, jeho predné príbehy a vášnivá mladistvú vieru v silu vedy a techniky 13 rokov Jores si na celý život spomenula. Strážcovia junior poručík Markov Ivanovič Alferov zomrel v bitke v "druhom Stalingrade" – takzvaný Korsun-Shevchenko operácie.

V roku 1956 prišiel na Ukrajinu Zhores Alferov, aby našiel hrob svojho brata.V Kyjeve sa na ulici nečakane stretol s kolegom B. P. Zakharchenyou, ktorý sa neskôr stal jedným z jeho najbližších priateľov. Súhlasili sme s tým, že budeme spolu. Kúpili sme lístky na parník a druhý deň sme sa plavili po Dněpre do Kaneva v dvojlôžkovej kabíne. Zistila obec Khilki, v blízkosti ktorej sovietskych vojakov, vrátane Marxe Alfyorova, odrážal prudký pokus vybraných nemeckých divízií vystúpiť z kotla Korsun-Ševčenka. Zistili hromadný hrob s bielym omietkovým vojakom na podstavci, ktorý stúpal nad divoko rastúcou trávou, do ktorej boli rozptýlené jednoduché kvety, ktoré sú zvyčajne vysadené na ruských hroboch: nechtík, mačiek, zabudnutia.

V roku 1956 už pracoval Zhores Alferov na Leningradskom inštitúte fyziky a technológie, kde sníval o tom, že sa dostane do štúdia. Hlavnou úlohou v tejto knihe bola kniha "Základné reprezentácie modernej fyziky", ktorú napísal Abram Fedorovič Ioffe, patriarcha ruskej fyziky, z ktorého školy prakticky všetci fyzici, ktorí neskôr predstavovali pýchu ruskej fyzickej školy: P. L. Kapitsa, L. D. Landau a V. Kurchatov, A. P. Aleksandrov, Yu B. Khariton a mnoho ďalších.Zhores Ivanovič napísal oveľa neskôr, že jeho šťastný život vo vede bol predurčený jeho distribúciou vo Fiztech, neskôr pomenovaný Ioffe.

Systematické štúdie polovodičov vo Fyzicko-technickom inštitúte sa začali v 30. rokoch minulého storočia. V roku 1932 V. P. Zhoze a B. V. Kurchatov skúmali vnútornú a nečistú vodivosť polovodičov. V tom istom roku vytvorili A. F. Ioffe a I. I. Frenkel teóriu súčasnej rektifikácie v kontakte kov-polovodič, založený na fenoméne tunelovania. V rokoch 1931 a 1936 vydal I. Frenkel svoje slávne diela, v ktorých predpovedal existenciu excitónov v polovodičoch, zavádzajúci tento termín a rozvíjať teóriu excitónov. Teória napravovania pn-križovatky, ktorá tvorila základ pn-križovatky V. Shokliho, ktorý vytvoril prvý tranzistor, vyšla v roku 1939 pracovníkom Fiztekhovým pracovníkom B.I. Davydova. V roku 1950 sa obhajovala postgraduálna študentka Iona Goryunová. disertácia na intermetalických zlúčeninách otvorila polovodičové vlastnosti zlúčenín 3. a 5. skupiny periodického systému (ďalej len A35). Práve ona vytvorila základ, na ktorom sa začal výskum heteroštruktúr týchto prvkov.(Na západe otec polovodičov A35 G. Welker.)

Alferov sám neuspel pod vedením Ioffe – v decembri 1950, počas kampane "proti kozmopolitizmu", Ioffe bol odstránený z funkcie riaditeľa a odstránený z akademickej rady ústavu. V roku 1952 riadil polovodičové laboratórium, na základe ktorého bol v roku 1954 zorganizovaný Inštitút polovodičov Akadémie vied Akadémie vied ZSSR.

Alferov podal žiadosť o vynález polovodičového lasera spolu s teoretikom RI Kazarinovom na vrchole vyhľadávania polovodičového laseru. Tieto prehliadky sa začali v roku 1961, keď N. G. Basov, O. N. Krokhin a Yu M. Popov formulovali teoretické predpoklady pre jeho vytvorenie. V júli 1962 sa Američania rozhodli pre polovodič pre generáciu – to bol arsenid gálium a v septembri až októbri bol laserový efekt získaný v troch laboratóriách naraz, prvá bola skupina Robert Hall (24. septembra 1962). A päť mesiacov po vydaní Hallu bola podaná žiadosť o vynález Alferova a Kazarinova, z ktorých odpočítavanie je obsadené štúdiami heteroštruktúrnej mikroelektroniky vo Fiztekh.

Fyzikotechnický inštitút, skupina Alferov, 1970 (zľava doprava): Dmitrij Garbuzov, Vyacheslav Andreev, Vladimir Korolkov, Dmitrij Tretiakov a Zhores Alferov. Obrázok: "Ekológia a život"

Skupina Alferova (Dmitry Tretyakov, Dmitry Garbuz Jefim Tailor, Vladimir Korol'kov a Vyacheslav Andreev) na niekoľko rokov bojoval ťažké nájsť vhodný pre realizáciu tohto materiálu, sa snaží urobiť na vlastnú päsť, ale našla vhodnú komplexné trojica polovodič takmer náhodou: v Goryunova susednej laboratóriu , Avšak, to bol "non-náhodný" náhoda – vyhľadať nádejný zložených polovodičov Nina Goryunov viedol smer, a publikoval v monografii v roku 1968 formuloval myšlienku "periodickej sústavy polovodičových zlúčenín." Polovodičová zlúčenina vytvorená v jej laboratóriu mala potrebnú stabilitu pre generáciu, ktorá určila úspech "podniku". Heterolaser na tento materiál vznikol v predvečer roku 1969, a dátum priority na úrovni detekcie laserového efektu je 13. septembra 1967

Prvé práce na možnosť použitia polovodičov pre generovanie laser bol publikovaný v roku 1959, NG Basov, BM vul a Yu M Popov.Použitie pn-křižov pre tieto účely bolo navrhnuté v roku 1961 N.G.Basovom, O.N. Krokhinom a YuM Popovom. GaAs kryštálové polovodičové lasery boli prvýkrát implementované v laboratóriách R. Halla, M.I. Neytena a N. Holonyaka (USA) v roku 1962. Predchádzalo ich štúdiu o radiačných vlastnostiach pn križovatiek, ktoré ukázali, že s veľkým prúdom sa objavujú príznaky stimulovaných emisií (D. N. Nasledov, S. M. Rybkin s spolupracovníkmi, ZSSR, 1962). V ZSSR bol základný výskum vedúci k vytvoreniu polovodičových laserov udelený Leninovu cenu v roku 1964 (B. M. Vul, O. N. Krokhin, D. N. Nasledov, A. A. Rogachev, S. M. Rybkin, Yu M. Popov, A. P. Shotov, B. V. Tsarenkov). Polovodičový laser s elektronickým budením bol prvýkrát realizovaný v roku 1964 N.G.Basovom, O.V. Bogdankevičom, A.G. Devyatkovom. V tom istom roku N. G. Basov, A. Z. Grasyuk a V. A. Katulin uviedli vytvorenie opticky čerpaného polovodičového laseru. V roku 1963 navrhol J. Alferov použitie heteroštruktúr pre polovodičové lasery. Vznikli v roku 1968 J. Alferov, V.M. Andreev, D.Z. Garbuzov, V. Korolkov, D.N.Tretyakov, V.I. Shveikin, ktorí v roku 1972 získali Leninovu cenu na štúdium heterojunkcií a vývoj zariadení na nich založených.

Nové materiály

Na pozadí laserovej preteky, ktorá sa odohrala od začiatku 60. rokov, LED diódy sa takmer nepozorovane objavili, čo tiež produkovalo svetlo daného spektra, ale nemalo prísnu laserovú súdržnosť. Výsledkom toho je, že súčasná mikroelektronika zahŕňa také základné funkčné zariadenia ako tranzistory a ich konglomeráty – integrované obvody (tisíce tranzistorov) a mikroprocesory (od desiatok tisíc až desiatok miliónov tranzistorov), zatiaľ čo v skutočnosti samostatná vetva mikroelektroniky – optoelektronika – obsahuje zariadenia postavené na základe heteroštruktúry na vytvorenie "technických" svetelno-polovodičových laserov a LED. Použitie polovodičových laserov je spojené s najnovšou históriou digitálneho nahrávania, od bežných CD až po dnes známu technológiu. Modrý lúč na nitridu gallia (GaN).

LED dióda alebo svetelná dióda (LED, LED, LED – Eng. Svetlo dióda), – polovodičové zariadenie, ktoré vydáva nekoherentné svetlo pri prechode elektrického prúdu. Vypustené svetlo leží v úzkom rozmedzí spektra, jeho farebné charakteristiky závisia od chemického zloženia použitého polovodiča.

vľavo) a priame (vpravo) polovodičov. Obrázok: "Ekológia a život" "hranica = 0> Priame zmrazenie (vľavo) a priame (vpravo) polovodičov. Obrázok: "Ekológia a život"

Predpokladá sa, že prvý LED, ktorý vyžaruje svetlo vo viditeľnom spektre, bol vyrobený v roku 1962 na Illinoisskej univerzite skupinou vedenou Nickom Holonyakom. Diódy vyrobené z polovodičov s nepriamou medzerou (napríklad kremík, germánium alebo karbid kremíka) takmer nevykazujú svetlo. Preto sa použili také materiály ako GaAs, InP, InAs, InSb, ktoré sú polovodiče s priamou medzerou. Súčasne, mnoho polovodičových materiálov typu A3E vytvárajú medzi sebou nepretržitú radu solídnych riešení – ternárnych a zložitejších (AIxGa1-xN a InxGa1-xN, GaAsxP1-x, Gaxv1-xP, Gaxv1-xakoyP1-y atď.), na základe ktorých vznikol smer heteroštruktúrnej mikroelektroniky.

Najznámejšou aplikáciou LED diód je dnes výmena žiaroviek a displejov mobilných telefónov a navigátorov.

35 a a2(4)6 a magnetických materiálov (v zátvorkách). Linky spojovacie materiály: červená pre zlúčeniny A35a modrý pre ostatné označujú kvantové heteroštruktúry, ktoré už boli skúmané.Obrázok: "Ekológia a život" "hranica = 0> Skupina IV polovodiče, zlúčeniny A35 a a2(4)6 a magnetických materiálov (v zátvorkách). Linky spojovacie materiály: červená pre zlúčeniny A35amodrý pre ostatné označujú kvantové heteroštruktúry, ktoré už boli skúmané. Obrázok: "Ekológia a život"

Všeobecná myšlienka ďalšieho rozvoja "technického svetla" – tvorba nových materiálov pre LED a laserovú technológiu. Táto úloha je neoddeliteľná od problému získavania materiálov so špecifickými požiadavkami na elektronickú štruktúru polovodiča. A hlavným z týchto požiadaviek je štruktúra zakázanej zóny polovodičovej matice, ktorá sa používa na riešenie konkrétneho problému. Aktívne realizované výskumné kombinácie materiálov, ktoré umožňujú dosiahnuť špecifikované požiadavky na tvar a veľkosť zakázanej zóny.*

Môžete získať predstavu o všestrannosti tejto práce pri pohľade na graf, pomocou ktorého môžete vyhodnotiť rozmanitosť "základných" dvojitých zlúčenín a možnosti ich kombinácií v kompozitných heteroštruktúrach.

Vezmite si tisíce slnkov!

História technického svetla by bola neúplná, keby spolu so svetlými žiaričmi nedošlo k rozvoju jeho prijímačov. Ak práca Alferovovej skupiny začala s materiálovým hľadaním emitentov, dnes jeden z členov tejto skupiny, najbližší spolupracovník Alferova a jeho dlhoročný priateľ, profesor V.M. Andreev, je úzko zapojený do práce súvisiacej s reverznou transformáciou svetla solárne články. Ideológia heteroštruktúr ako súbor materiálov s danou šírkou zakázanej zóny našla aj tu aktívnu aplikáciu. Faktom je, že slnečné svetlo pozostáva z veľkého množstva svetelných vĺn rôznych frekvencií, čo je presne problém jeho úplného využitia, pretože neexistuje žiadny materiál, ktorý by rovnako mohol previesť svetlo rôznych frekvencií na elektrickú energiu. Ukázalo sa, že akákoľvek kremíková solárna bunka nekonvertuje celé spektrum slnečného žiarenia, ale len jeho časť. Čo robiť "Recept" je klamne jednoduchý: vytvoriť vrstvový koláč z rôznych materiálov, z ktorých každá vrstva reaguje na vlastnú frekvenciu, ale súčasne necháva cez všetky ostatné frekvencie bez výrazného oslabenia.

Ide o drahú štruktúru, pretože musí obsahovať nielen prechody rôznych vodivostí, na ktoré svetlo klesá, ale aj veľa pomocných vrstiev, napríklad aby sa výsledné emf odstránili na ďalšie použitie. V skutočnosti je "sendvič" súbor viacerých elektronických zariadení. Jeho použitie je odôvodnené vyššou účinnosťou "sendvičov", ktoré sa účinne používajú spolu so solárnym koncentrátom (šošovkou alebo zrkadlom). Ak "sendvič" umožňuje zvýšiť účinnosť v porovnaní s kremíkovým prvkom, napríklad dvakrát, od 17 do 34%, potom v dôsledku náboja, ktorý zvyšuje hustotu slnečného žiarenia 500 krát (500 slnkov), môžete získať zisk 2 × 500 = 1000 krát! Toto je zisk v oblasti samotného prvku, to znamená, že materiál musí byť 1000 krát menší. Moderné koncentrátory slnečného žiarenia merajú hustotu žiarenia v tisícoch a desiatkach tisíc "slnkov" sústredených na jeden prvok.

Viacvrstvová štruktúra fotobunky koncentrátora na konverziu solárnej energie s vysokou účinnosťou. Obrázok: "Ekológia a život"

Ďalšou možnou cestou je získať materiál, ktorý môže pracovať najmenej na dvoch frekvenciách alebo presnejšie so širším rozsahom slnečného spektra.Na začiatku šesťdesiatych rokov sa ukázala možnosť "multizónového" foto efektu. Ide o zvláštnu situáciu, v ktorej prítomnosť nečistôt vytvára pásy v medzipriestore polovodiča, ktoré umožňujú elektrónom a otvorom "skákať cez priepasť" v dvoch alebo dokonca troch skokoch. V dôsledku toho môžete získať fotoelektrický efekt pre fotóny s frekvenciou 0,7, 1,8 alebo 2,6 eV, čo samozrejme značne rozširuje absorpčné spektrum a zvyšuje účinnosť. Ak sa vedci podarí zabezpečiť generovanie bez významnej rekombinácie nosičov v tých istých pásmach nečistôt, potom účinnosť takýchto prvkov môže dosiahnuť 57%.

Od začiatku roka 2000 sa v tomto smere vedie aktívny výskum pod vedením V. M. Andreeva a J. I. Alferova.

Existuje ďalší zaujímavý smer: prúd slnečného svetla sa najskôr rozdelí na prúdy rôznych frekvenčných rozsahov, z ktorých každý je nasmerovaný na "jeho" bunky. Takýto smer môže byť tiež považovaný za sľubný, pretože v tomto prípade zmizne sériové spojenie, ktoré je nevyhnutné v sendvičových štruktúrach vyššie uvedeného typu, čím sa obmedzuje prúd tohto prvku na najslabšiu časť spektra.

Zásadný význam má pomer odhad slnečná a jadrová energia, vyjadrené Alferova na nedávnej konferencii: "Ak na rozvoj alternatívnych zdrojov energie sa vynaložilo len 15% peňazí hodil k rozvoju jadrovej energie, jadrovej elektrárne na výrobu elektriny v ZSSR by nebolo potrebné! "

Budúcnosť heteroštruktúr a nových technológií

Zaujímavé a odlišné posúdenie, ktoré odrážajú názory Zhores Ivanovič: v XXI heterostruktury storočí opustiť iba 1% za monostructures, teda budú všetky elektronika trvať na také "jednoduché" materiálov, ako sú kremík s čistotou 99,99-99,999% … Čísla sú čistotou kremíka, merané v deviatich desatinných miestach, ale táto čistota je už 40 rokov a nikto nemôže byť prekvapený. Budúcnosť elektroniky, verí Alferov, je kombináciou prvkov A3B5, ich tuhé roztoky a epitaxiálne vrstvy rôznych kombinácií týchto prvkov. Samozrejme, nemožno tvrdiť, že jednoduché polovodiče, ako napríklad kremík, nemôžu nájsť širokú škálu aplikácií, ale stále zložité štruktúry poskytujú oveľa pružnejšiu odpoveď na súčasné potreby. Aj dnes heteroštruktúry riešia problém vysokej hustoty informácií pre optické komunikačné systémy. Ide o OEIC (optoelektronický integrovaný obvod) – optoelektronický integrovaný obvod. Základom akéhokoľvek optoelektronického integrovaného obvodu (optočleny, optočleny) je infračervená dióda a opticky zladený detektor žiarenia, ktorý dáva formálnym obvodom široký priestor pre široké využitie týchto zariadení ako vysielačov informácií.

Okrem toho sa naďalej zlepšuje a rozvíja kľúčový nástroj modernej optoelektroniky, DHS laser (DHS – dvojitá heteroštruktúra). Nakoniec sú dnes vysoko výkonné vysokorýchlostné LED diódy na heteroštruktúrach, ktoré poskytujú podporu pre vysokorýchlostnú technológiu prenosu dát HSPD (Vysokorýchlostná paketová dátová služba).

Ale najdôležitejšia vec v záveru Alferov nie sú tieto rozdielne aplikácie, ale všeobecné smerovanie vývoja techniky 21. storočia – výroba materiálov a integrovaných obvodov založených na materiáloch, ktoré majú presne špecifikované vlastnosti určené pre mnohé pohyby dopredu. Tieto vlastnosti sú stanovené projektovou prácou, ktorá sa vykonáva na úrovni atómovej štruktúry materiálu, určená správaním nosičov náboja v tomto konkrétnom bežnom priestore, ktorý je vnútorným priestorom kryštálovej mriežky materiálu.Táto práca je v podstate reguláciou počtu elektrónov a ich kvantových prechodov – klenotníctva na úrovni návrhu konštanty mriežky niekoľkých angstromov (angstromov – 10-10 m, 1 nanometer = 10 angstromov). Dnes však vývoj vedy a techniky už nie je hlboko do hmly, ako to bolo v 60. rokoch minulého storočia. Dnes je to v podstate pohyb v opačnom smere, v oblasti nanoúrovni – napríklad vytvorenie nanoblastov s vlastnosťami kvantových bodov alebo kvantových drôtov, kde sú kvantové body lineárne spojené.

Samozrejme, nanoobjekty sú len jednou z etáp, ktoré veda a technológia podstupujú vo svojom vývoji a tam sa nezastavia. Treba povedať, že vývoj vedy a techniky zďaleka nie je priamym spôsobom, a ak sa dnes záujmy výskumných pracovníkov presunuli smerom k zväčšeniu veľkosti – do nanooblastu, potom zajtrajšie rozhodnutia budú konkurovať v rôznych mierach.

Napríklad obmedzenia na silikónové čipy vznikajúce na kremíkových čipoch možno vyriešiť dvoma spôsobmi. Prvá cesta je zmena polovodičov. Preto sa navrhuje variant výroby hybridných čipov založených na použití dvoch polovodičových materiálov s rôznymi vlastnosťami.Použitie nitridu gália spolu s kremíkovou doskou sa nazýva najsľubnejšou možnosťou. Na jednej strane, nitrid gália má jedinečné elektronické vlastnosti, ktoré vám umožňujú vytvárať vysokorýchlostné integrované obvody, na druhej strane používanie kremíka ako základne robí túto technológiu kompatibilnou s modernými výrobnými zariadeniami. Prístup zo strany nanomateriálov však obsahuje ešte inovatívnejšiu predstavu o elektronike jedného elektrónu – jednej elektroniky.

Faktom je, že ďalšia miniaturizácia elektroniky – umiestnenie tisícov tranzistorov na jedinom mikroprocesorovom substráte – obmedzuje prienik elektrických polí, keď elektróny prúdia v blízkych tranzistoroch. Myšlienkou je použiť jeden elektrón namiesto elektrónových tokov, ktorý sa môže pohybovať v "individuálnej" časovej osi a preto nevytvára "fronty", čím sa znižuje intenzita rušenia.

Ak sa na to pozrieme, toky elektrónov nie sú vo všeobecnosti potrebné – môžete poslať ľubovoľný malý signál na prenos kontroly, problém je izolovať ju s istotou (detekcia).A ukáže sa, že detekcia jednosmerných elektrónov je technicky celkom uskutočniteľná – na to je použitý tunelový efekt, čo je individuálna udalosť pre každý elektrón, na rozdiel od bežného elektrónového pohybu "celkovej hmotnosti" – tok v polovodičoch je kolektívny proces. Z hľadiska elektroniky je tunelové spojenie prenosom náboja cez kondenzátor, takže v tranzistorovom poli s efektom poľa, kde je kondenzátor na vstupe, môže byť jeden elektrón "zachytený" oscilačnou frekvenciou zosilneného signálu. Tento signál sa však mohol izolovať v bežných zariadeniach iba pri kryogénnych teplotách – zvýšenie teploty zničilo podmienky detekcie signálu. Ale extinkčná teplota účinku sa ukázala byť nepriamo úmerná kontaktnej ploche a v roku 2001 bol vyrobený prvý elektronový tranzistor na nanotrubke, v ktorom bola kontaktná plocha taká malá, že nám umožňovala pracovať pri izbovej teplote!

V tejto súvislosti jednotná elektronika replikuje cestu výskumníkov polovodičových heterolátorov – skupina Alferov sa snažila len nájsť materiál, ktorý by poskytoval účinok lasovania pri izbovej teplote a nie pri teplote kvapalného dusíka.Ale supravodiče, s ktorými sú najväčšie nádeje spojené s prenosom veľkých elektrónových tokov (výkonových prúdov), zatiaľ neboli schopné vytiahnuť z oblasti kryogénnych teplôt. To nielen výrazne spomaľuje možnosť zníženia strát pri prenose energie na dlhé vzdialenosti – je dobre známe, že presmerovanie energie preteká cez Rusko v priebehu dňa vedie k 30% stratám na "vykurovacích vodičoch" – nedostatok "priestorových" supravodičov obmedzuje vývoj skladovania energie v supravodivých krúžkoch, kde pohyb prúdu môže trvať takmer navždy. Nedosiahnuteľné, zatiaľ čo ideálom vytvorenia takýchto kruhov sú obyčajné atómy, kde pohyb elektrónov okolo jadra je niekedy stabilný pri najvyšších teplotách a môže trvať neobmedzene.

Ďalšie perspektívy vývoja materiálových vied sú veľmi rozmanité. Navyše, s vývojom vedy o materiáloch sa ukázala reálna možnosť priameho využitia slnečnej energie, ktorá sľubuje obrovské vyhliadky na obnoviteľnú energiu. Niekedy tieto oblasti práce určujú budúcu tvár spoločnosti (v Tatarstane a Čuvaši, plánujú už "zelenú revolúciu" a vážne rozvíjajú vytváranie bio-ekologických miest).Snáď budúcnosť tohto smeru je urobiť krok od vývoja techniky materiálov až po pochopenie princípov fungovania samotnej prírody, aby sme sa vydali cestou používania kontrolovanej fotosyntézy, ktorá sa môže šíriť v ľudskej spoločnosti tak široko ako v živote prírody. Hovoríme o jednotkovej bunke živého charakteru – bunke a toto je ďalšia, vyššia etapa vývoja po elektronike, s jej ideológiou vytvárania zariadení na vykonávanie ľubovoľnej funkcie – prúdovo riadiaci tranzistor, LED alebo laser na ovládanie svetla. Ideológia bunky je ideológia operátorov ako elementárnych zariadení, ktoré vykonávajú určitý cyklus. Táto bunka slúži nie ako izolovaný prvok na vykonávanie akejkoľvek funkcie na úkor externej energie, ale ako celá továreň na spracovanie dostupnej vonkajšej energie do práce na udržiavaní cyklov mnohých rôznych procesov pod jednou obálkou. Práca bunky na udržanie vlastnej homeostázy a akumulácie energie vo forme ATP v nej je vzrušujúcim problémom modernej vedy. Doteraz môžu biotechnológovia len snívať o vytvorení umelého zariadenia s vlastnosťami buniek vhodných na použitie v mikroelektronike.A keď sa to stane, nová éra mikroelektroniky sa nepochybne začne – éra prístupu k princípom práce živých organizmov, dlhotrvajúci sen sci-fi a dlho založená veda o bionike, stále nie je z kolísky biofyziky.

Dúfajme, že vytvorenie centra vedy o inovácii v Skolkove dokáže realizovať niečo podobné ako "satelitný efekt" – otvoriť nové prielivové oblasti, vytvoriť nové materiály a elektronické technológie.

Prajeme nám úspech Joresovi Alferovovi ako vedúcemu tímu tohto nového vedecko-technického aglomerátu. Chcel by som dúfať, že jeho energia a vytrvalosť budú kľúčom k úspechu tohto podniku.

Všetky životné vedy

Vedci o Alferove

Alan Heeger, Nobelova cena za chémiu (USA): Nobelový laureát nie je len čestným titulom, je to istý štatút, s ktorým človek získa príležitosť byť vypočutý. Jeho názor je dôveryhodný tak v najvyšších kruhoch, ako aj v bežných občanoch. Povinnosťou vedca je vychovávať obyvateľstvo a nevedie výlučne k oddialenému životu. Zhores Alferov to robí vo vašej krajine. A toto je jeho veľká zásluha.

Zdroje Zeme sú vyčerpané.Pre Rusko to ešte nie je tak zrejmé ako pre ostatné krajiny, ktoré už zažili krízu. Potrebujeme alternatívne zdroje energie. Väčšina obyčajných ľudí vníma tieto slová ako niektoré hororové príbehy od vedcov. Ak ich počúvajú, myslí si, že problém ich nebude mať, ale predbehne planétu v mnohých generáciách. Aby sme vyjadrili myšlienku, že to nie je, môžu to urobiť len vedci. Na jeseň som pozval Zhoresa Ivanoviča do Petrohradu. Toto je už štvrté stretnutie laureátov Nobelovej ceny a toto je zásluha Jauresa Alferova. Robí obrovskú prácu v udržiavaní a podpore vedy vo svojej krajine.

Ivan Iogolevič, učiteľ fyziky z Chelyabinsk, zástupca legislatívneho zhromaždenia Čeljabinsk: Zhores Ivanovič pracuje na tvorbe polovodičových heteroštruktúr a rýchlych opto- a mikroelektronických komponentov. Všetko, čo dnes máme v oblasti výpočtovej techniky, je do značnej miery určené týmto objavom. Používa sa v informatike a v mnohých ohľadoch určuje vývoj modernej výpočtovej techniky. Napriek tomu, že sa to urobilo už dávno, začiatkom sedemdesiatych rokov minulého storočia bola Nobelovu cenu udelená len v roku 2000, zrejme preto, že spoločnosť si teraz uvedomila svoj význam.

Zhores Ivanovič je zakladateľom nadácie, ktorá podporuje fyzické a matematické školy v Petrohrade. Táto pozícia je pre mňa veľmi príťažlivá, pretože vedec si myslí o mladých ľuďoch, ktorí môžu prísť do vedy v budúcnosti.

Každá krajina je hrdá na svojich laureátov. Štátna bezpečnosť je tiež určená realizovaným intelektuálnym potenciálom.


* Zakázaná oblasť je rozsah energetických hodnôt, ktoré elektrón nemôže mať v ideálnom (bezchybnom) kryštáli. Charakteristické hodnoty pásma medzery v polovodičoch sú 0,1 – 4 eV. Nečistoty môžu vytvoriť pásy v zakázanej zóne – existuje multizóna.


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

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