Беседы о науке

    Наш НИИ материалов электронной техники как раз и был «заточен» на эту самую оптоэлектронную тематику. Стартовал в конце 60-х –  начале 70-х недалеко от Москвы, в Калуге, когда мировая гонка за суперэффективными полупроводниковыми излучателями вошла в решающую фазу. Когда японцы, русские и американцы шли «ноздря в ноздрю». И когда советская оптоэлектроника стала постепенно уходить в отрыв от своих зарубежных «партнеров». В такое чудо сегодня не верится. Но было именно так: команда Жореса Алферова к середине  70-х нащупала уникальные светоизлучающие полупроводниковые материалы, сделавшие к началу XXI века, по сути, переворот в науке. И технике – тоже. И во всей земной цивилизации – за одно. То есть – революцию…

Короче: если вы читаете этот текст – стало быть, пользуетесь открытиями Жореса Алферова. Нет человека на земле, который бы сегодня их игнорировал. Думаю, аборигены Австралии – не исключение. Так вот: включаете дома свет (а он наверняка уже от светодиодной лампочки) – пользуетесь. Смотрите телевизор (с латинской аббревиатурой LED на панели, да и без нее – тоже) – пользуетесь. Заглядываете в свой мобильник, ноутбук, изучаете светящуюся панель новенького авто, смотрите на городскую иллюминацию, на мигающие светофоры, габаритные огни пробегающих мимо легковушек и автобусов, обследуетесь в поликлинике или лечитесь в больнице (где лазер стал главным помощником и терапевта и хирурга), летите в космос (а что тут такого?), входите в интернет,  вообще – купаетесь в благах информационной цивилизации (которая сегодня немыслима без передачи сигналов по оптоэлектронной схеме) – помните, кому вы обязаны всем этим, ставшими вообще-то уже вполне обыденными, но, тем не менее, настоящим техно-чудесам. За нами стоит наш выдающийся соотечественник – Жорес Иванович Алферов.

    Если коротко – человеку удалось укротить свет. Или так – приручить его. А если еще точнее – не только приручит обычный свет, но и научить его делать такие вещи, которые сама природа сконструировать не догадалась. Жоресу Алферову со своими соратниками по Ленинградскому Физтеху в 60-70-х годах прошлого века удалось найти новый способ трансформации электрической энергии в световую и обратно с помощью абсолютно новых на тот момент материалов, не использующихся ранее для этой цели. Это были полупроводники на основе арсенида галлия и арсенида алюминия. А если точнее – твердые растворы в системе галлий-алюминий-мышьяк. Причем получаемые с помощью особо тонкой технологии – последовательным наращиванием (из газа, из жидкой фазы, из молекулярных пучков) тончайших пленок (эпитаксиальных слоев) этого материала с различными вариациями по содержанию в них составляющих элементов – галлия, алюминия, мышьяка, плюс – электрически активных лигатур. Цель – «поймать» наиболее эффективный состав для запуска излучения при прохождении электрического тока через созданный при помощи таких слоев p-n-переход.

    О полупроводниках, p-n-переходах, создаваемых на их основе диодах, транзисторах и т.д. все знали давно и серьезно. Позиции кремния и германия в полупроводниковой  электронике, казалось, уже ничто не могло поколебать. Однако при всех плюсах эти эффективные, технологичные и относительно недорогие материалы имели ряд существенных «но». В частности, квантовая механика не позволяла им участвовать в генерации фотонов. То есть – излучать свет. Такой милости природа удостоила лишь полупроводники синтетические. Особых составов. В частности, синтезированных из элементов III и V групп периодической системы Менделеева. Те же галлий и мышьяк. Или – индий и мышьяк. Или – галлий и фосфор и т.д. Не только их, но их – в особенности.

   Так наука напала на след светоизлучающих полупроводников. Это была середина прошлого века. В мире началась гонка за теоретическое и практическое воплощение оптоэлектронных материалов на основе соединений A3B5. Все понимали, что речь идет о получении источников света в десятки, сотни, тысячи  раз эффективней, компактней, производительней и т.д., нежели обычные лампочки накаливания и иже с ними осветительный мезозой.

     «Мы их надрали!», – не без гордости вспомнит много лет спустя мировую гонку на получение эффективных светоизлучающих структур Жорес Алферов. Его команде удалось первой синтезировать так называемые гетероструктуры на основе твердых растворов галлий-алюминий-мышьяк. Этакие многослойные полупроводниковые «бутерброды» с микронными и даже долей микронов толщиной эпитаксиальных слоев нужных составов. При прохождении через них электрического тока, «слойка» начинала излучать. Сначала – в ИК-диапазоне. Сложные махинации с составами пленок позволили этот диапазон расширить на красную область спектра. Постепенно в ход пошли не только галлий, алюминий и мышьяк, но и их «родственники» по таблице Менделеева – индий, фосфор, азот и проч. Цель – перекрыть полный солнечный спектр.