21:33

России без собственной электроники не обойтись



Нобелевский лауреат, академик, Ж. И. Алферов

Наверное, не найдется ни одного человека, тем более среди читателей журнала "Наука и жизнь", кто бы не знал, что в октябре прошлого года российскому ученому, академику Жоресу Ивановичу Алферову присуждена Нобелевская премия по физике. Весть взбудоражила всех. Средства массовой информации наперебой атаковали нового лауреата и неизменно подчеркивали, что последний раз эту высочайшую в научном мире награду отечественному физику - им был Петр Леонидович Капица - вручали 22 года назад. И вот наконец Нобелевский комитет и Королевская академия наук Швеции снова обратили свой взгляд на Россию! Все, кто информировал об этом замечательном факте и комментировал успех нашего соотечественника, говорили о том, что премия последнего года уходящего столетия, поделенная между тремя выдающимися физиками, американцами Джеком С. Килби, Гербертом Кремером и россиянином Ж. И. Алферовым, присуждена за труды, заложившие основу современной информационной техники - той техники, без которой среднестатистический житель планеты уже не может обойтись. Телевидение, компьютеры, Интернет, мобильные телефоны, проигрыватели для компакт-дисков, лазеры всех мастей, солнечные батареи стали неотъемлемыми атрибутами современной жизни, и нельзя было не оценить вклада - будь то теория или эксперимент, - который названные ученые внесли в создание этих шедевров научно-технического прогресса.

В комментариях отмечалось и то, что премию дали с очевидным опозданием - оцененные ею работы выполнены в основном в 1960-1970-е годы. Но! По мнению одних знающих людей, принявших участие в своего рода дискуссии по этому поводу, нобелевские премии всегда запаздывают, а по мнению других, думается, не менее компетентных, чем дольше премию не присуждают, тем больше вес научной работы - труды должны пройти испытание временем. На вопросы редакции отвечает вице-президент Российской академии наук, директор Физико-тех нического института имени А. Ф. Иоффе, председатель Санкт-петербургского научного центра Российской академии наук, председатель подкомитета Госдумы РФ по науке, академик Ж. АЛФЕРОВ. Беседу ведет специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь" Н. ДОМРИНА.

- Конечно, это замечательно, что присудили Нобелевскую премию, но, честно говоря...

- Устал. И правильно сказала моя супруга Тамара Георгиевна: "По-моему, тебе надо прекратить месяца на два давать интервью и показываться на телевидении - ты всем вообще надоел!".

- Ну вот, два месяца прошли. Спасибо за встречу! Жорес Иванович, о чем больше всего думалось за последнее время?

- О разном... Вот на днях на президиуме нашего Санкт-Петербургского научного центра Российской академии наук был доклад профессора Хлебовича из Зоологического института. Обсуждались очень интересные вещи, хотя, честно говоря, для нас, физиков, малопонятные, и я подумал: есть же места, где люди с удовольствием обсуждают вопросы, совершенно далекие от того, что происходит, как говорится, за забором, о чем толкуют по телевидению . И слава богу, что эти места еще остались!

- Заповедники, заказники...

- Да, вот такие заказники сегодня - академические лаборатории, институты...

- Жорес Иванович, свою книгу "Физика и жизнь" вы заканчиваете словами: "Десятилетним мальчиком я прочитал замечательную книгу Вениамина Каверина "Два капитана". И всю последующую жизнь я следую принципу ее главного героя Сани Григорьева: "Бороться и искать, найти и не сдаваться!" Очень важно при этом понимать, за что ты борешься".

Вот этого романтизма, который всегда был свойственен науке вообще и нашей, отечественной науке в особенности сейчас практически не осталось. Как вы думаете, можно ли вернуть романтизм в науку? И можно ли без него обойтись?

- Сложный вопрос задаете. На него трудно ответить...

Я вообще не считаю, что все у нас развалилось в 1991 году. Мне кажется, это происходило шаг за шагом. И в прежние времена, которые старшее поколение несколько идеализирует, было достаточно формализма. Взять, например, Физтех. Вспоминая собрания нашего актива, на которых подводились итоги соревнования лабораторий, удивляюсь, какую же ахинею мы тогда несли с трибуны, как долго обсуждали всякую ерунду! Или эта система "резерва на руководящие должности"!.. Так что развал происходил постепенно. Но вот пример из "другой оперы", раз мы про физику пока не говорим.

В последнее время мне часто задавали вопрос об ответственности ученых за то, как используются научные открытия. Я обычно говорил, что ученый, в конечном счете, не может за это отвечать. Наша задача - добывать знания. Конечно, мы не могли не думать об их использовании, особенно в области полупроводников. Сфера применения наших исследований и открытий определилась быстро, и мы сами занимались внедрением. Но крупные решения по использованию научных открытий и у нас в стране, и за рубежом принимали и принимают, конечно, политики.

Я всегда говорю про три крупнейших технологических открытия XX века, которые, по сути, связаны с развитием квантовой физики. Это деление ядра, а стало быть атомная бомба, атомная энергетика, и то, из чего выросли информационные технологии - открытия транзистора и лазерно-мазерного принципа.

И "Манхэттенский проект" в США, и наш атомный проект - события гигантские. В них принимали участие выдающиеся, крупнейшие ученые, многие из которых - нобелевские лауреаты. Их обуревали очень сложные чувства. С одной стороны, они работали - и с энтузиазмом - над созданием оружия, надеясь, что это сохранит мир на Земле, с другой стороны, они создали, как когда-то сказал Ферми, "черт знает что, но какая замечатель ная физика!".

Когда объявили о присуждении Нобелевской премии по физике 2000 года, были разные отзывы, в том числе и упреки в адрес Нобелевского комитета за то, что он отошел от главного принципа - удостаивать премий очень глубокие фундаментальные физические открытия и вручил премию за технологию: физики в отмеченных работах не так уж много. Это неправильно, в случае с гетероструктурами и физики полно. Но в чем-то такое мнение справедливо.

В Нобелевском комитете несомненно долго взвешивали, прежде чем приняли решение, за что присудить последнюю в XX веке Нобелевскую премию по физике. Ведь отмеченные ею работы - это два ствола современных информационных технологий: интегральные схемы - вся современная микроэлектороника, а гетероструктуры - прежде всего телекоммуникации, связь, и выросли эти стволы из зерен - открытий транзистора и лазерно-мазерного принципа (в свое время также отмеченных нобелевскими премиями по физике). За интегральные схемы, вы знаете, премию 2000 года получил Джек Килби (на самом деле, Килби и Нойс - примерно в равной степени основатели современной микроэлектороники, но Нойс умер в 1990 году), а за гетеро-структуры - Герберт Кремер и ваш покорный слуга (хорошо было бы, чтобы кроме Кремера и мой друг Ник Холоньяк оказался среди лауреатов).

Если Флеров, Курчатов, Ландау, Тамм, Зельдович, Сахаров, Сциллард, Ферми, Оппенгеймер сознательно работали над созданием страшного оружия, считая, что выполняют патриотический долг, то мы просто делали интересную физику, на основе которой получились замечательные вещи: те же компьютеры, тот же Интернет. Но с их помощью независимо от нас, а формально, как говорится, с нашей легкой руки множится и распространяется немыслимая информационная грязь, которая, с моей точки зрения, приносит человечеству не меньший вред, чем радиоактивное загрязнение планеты. И я бессилен что-либо изменить! От этого скверно на душе.

- Но вряд ли ваши мысли и чувства концентрируются лишь на этом?

- Естественно. Сегодня я, наверное, чаще всего думаю и говорю о том, что страна не может обойтись без собственной электроники. И по этому поводу я неоднократно выступал на заседании правительства.

Когда мы жили в Стране Советов, в силу политической ситуации нам приходилось все делать самим: мы не имели возможности закупать оборудование за рубежом. Это, конечно, было трудно, к тому же вырос огромный военный флюс. В электронике, например, мы делали прежде всего военную продукцию, ну а из того, что не проходило военную приемку, получались телевизоры, видеомагнитофоны. Потом с опозданием стали выпускать персональные компьютеры.

Сегодня мы не в состоянии соревноваться со всем миром. И раньше не могли, а теперь и подавно, поэтому очень многие, в том числе и наши реформаторы, придерживаются вполне определенной позиции: зачем развивать собственную промышленность, если все, что нужно, сейчас можно купить. Надо использовать Интернет, телекоммуникации, а все эти компоненты - зачем ими заниматься?

Есть здесь, как говорится, два аспекта. Один - военный. Хотя вооружения и сокращаются, в определенном объеме они будут существовать всегда, и в этой области мы не можем рассчитывать на западную компонентную базу - нам нужно иметь свою. А для этого нужна своя индустрия, причем на достаточно высоком уровне, которую можно будет использовать и для других целей. Исходя из этой простой логики нам необходимо воссоздавать свою электронную промышленность.

Второй аспект - тоже очень существенный, в том числе для меня лично. У нас очень хорошая система образования на базе санкт-петербургского Физико-технического института. Она известна, она уникальна. Ее закладывал Абрам Федорович Иоффе. Мы ее сохранили и развиваем. Создали школу - наш физико-технический лицей. У нас есть физико-техничес кий факультет в Политехническом институте (теперь университет), есть базовая кафедра в ЛЭТИ (ныне Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет). Мы построили замечательный дворец для Научно-образовательного центра, приезжайте его посмотреть.

- Спасибо, непременно!

- Я получаю огромное удовольствие, приходя в Научно-образовательный центр, - там у нас каждую вторую пятницу проходят публичные лекции на самые разные темы для школьников, студентов и всех интересующихся, я этот цикл организовал, а теперь сам слушаю лекции с большим интересом и от души радуюсь, когда смотрю на детские мордочки! Надо сказать, что самые сложные и интересные вопросы задают как раз дети. Хотя они не детишки уже, мы принимаем учащихся начиная с восьмого класса...

- Раз уж заговорили на эту тему, то скажите, какова вообще система? Дети параллельно учатся у вас и в обычной школе?

- Нет, они переходят учиться к нам, в лицей, который называется "Физико-техническая школа". Это сегодня, по-моему, единственная общеобразовательная школа в стране, которая принадлежит не Министерству образования, а Российской академии наук.

...И я знаю, что очень многие из них, окончив школу, поступив на наш факультет или на другие факультеты, потом уезжают. И поступают многие затем, чтобы получить такое образование и уехать. Если у нас не будет восстановлена, возрождена промышленность, то не будет будущего и у науки. В том числе у фундаментальной, потому что наши результаты, в конечном счете, у себя в стране не будут востребованы.

А то, чем занимаюсь я, мои ученики и больше половины лабораторий Физтеха, - это физика твердого тела, физика полупроводников, из которых непрерывно возникают новые электронные компоненты, и им прямой путь в производство. Так что тут уж просто "эгоистический" интерес!

- Жорес Иванович, сколько институтов возникло на базе Физтеха?

- Начиная с 1928 года - пятнадцать. Последний выделился в 1977 году. И вот уже 23 года - ни одного. Когда я только стал директором Физтеха (меня избрали в 1987 году), мои попытки выделить часть лабораторий в новый институт не удались. Наступили сложные времена, и пускаться в автономное плавание никто не стремился. Все хотели быть на общем корабле Физтеха.

- А в принципе, когда спектр исследований института настолько широк, что из его недр рождаются новые исследовательские учреждения, это хорошая тенденция?

- Конечно. Но подобных Физтеху институтов не может быть много даже в такой большой стране, как наша. Не может быть и в Соединенных Штатах Америки.

Физтех - уникальное место: если ученому приходит в голову некая новая идея - и я это проверял на себе, - то он может обсудить любые ее аспекты, что называется, не выходя из здания. Можно пойти и поговорить со специалистами в самых разных областях: в физике твердого тела, в полупроводниках, с теоретиком, с химиком - и, "пошлявшись" по институту несколько недель, сформулировать свою идею совсем на другом уровне. Если взять по-настоящему крупные научные открытия, ну, прежде всего, в близких мне областях, то у нас в стране они вышли из Физтеха, ФИАНа, "Курчатника" (Российский научный центр "Курчатовский Институт" ), а в Соединенных Штатах - из Bell Telephon, IBM - это очень большие комплексные исследовательские научные центры. В США сегодня делают ставку прежде всего на университеты, но там и в университетах создают мощные научно-исследо вательские центры. Так делают, например, в MIT (Массачусетский технологический институт), в Caltec (Калифорнийский технологический институт). Конечно, эффективные исследования проводятся и в небольших учреждениях, но в целом по-настоящему новые научные направления и новые технические решения рождались и рождаются в комплексных лабораториях.

- Одно из распространенных мнений сегодня - нам нужно идти по западному пути и переводить науку в университеты. Как вы к этому относитесь?

- Ломать ничего не надо. И не надо ставить вопрос так, что вот, мол, наука на Западе развивается в университетах, а в России - это до сих пор приоритет привилегированной Академии наук.

- Так исторически сложилось.

- Конечно, это еще от Петра I идет. Академию называли и "наследницей тоталитарного царского режима" в первые советские годы, и "наследницей советского тоталитарного режима". Так случилось. Можно перечислять причины. Если вы хотите создать нечто большее при университетах - пожалуйста, но не нужно закрывать Академию наук и ликвидировать академические институты. Точно так же, не нужно насильно реформировать университеты. Как говорится, процесс идет. В 1919 году наряду с Физтехом Абрам Федорович Иоффе создал физико-механический факультет в Политехническом институте, и они развивались совместно. Сейчас в Политехе сформировалась система наших базовых кафедр, у нас, повторяю, появился физико-технический лицей. Я думаю, скоро при Физтехе на уровне аспирантуры и магистратуры будет свой университет. Это и есть нормальный путь.

По старой физтеховской традиции создавалось и большинство наших лабораторий. Я, между прочим, считаю, что самая прекрасная должность в науке - это заведующий лабораторией, завлаб. Ничего нет лучше, чем быть академиком и завлабом.

- Вот вам и романтизм!

- Лучше и быть не может! Потому что завлаб в академическом институте - фигура самостоятельная, он определяет направление исследований, не будучи связанным прочими обязанностями. Ведь как лаборатории появлялись у нас в институте? Бывало, конечно, когда в силу тех или иных причин их создавали "сверху", но чаще всего появлялся, как говорится, перспективный человек, потом группа, развивались исследования, определялось вполне конкретное направление работ, и в один прекрасный момент эту группу превращали в лабораторию, а руководитель работ, до этого старший научный сотрудник, становился ее заведующим.

То же самое можно сказать и о системе образования. Она развивается. Скажем, в свое время в Ленинградском университете появился научно-исследовательский институт физики. (Сейчас он, к сожалению, в очень тяжелом состоянии, но это другое уже дело.) Исследовательские центры есть при очень многих американских университетах, где почти не занимаются преподаванием (во всяком случае очень немного, хотя студенты, аспиранты проходят через них), в каком-то отношении они эквивалентны нашим академическим институтам. Если в наших университетах будут создаваться и развиваться научно-исследова тельские центры, если из взаимодействия академического института и вуза будут возникать новые кафедры и факультеты - прекрасно. Если удобно иметь их в системе университета - пожалуйста. Но и наличие исследовательских центров в системе Академии наук тоже ничему не противоречит.

У меня, повторяю, принцип простой: не нужно ломать и нужно поддерживать. Роль директора института, руководителя научного центра как раз и заключается в том, чтобы вовремя поддержать перспективную работу. Это делал Абрам Федорович Иоффе, и мне удавалось делать какое-то время. Это, наверное, и есть главная функция научного руководителя.

Сегодня мы, безусловно, в очень тяжелом положении. К сожалению, даже Академии наук приходится заниматься хозяйственно-коммерческими делами. Я вот, с одной стороны, вносил в Госдуме поправку к закону, чтобы деньги за аренду оставались в распоряжении академических институтов, а не уходили государству, и аренда в Академии развивается. С другой стороны, я не вижу ничего хорошего в том, что ученые стали заниматься коммерцией. Не наше это дело.

- Кстати, один из самых опасных пунктов в намеченной реформе образования - якобы открывающаяся возможность приватизации институтских помещений.

- Наверное. Но если говорить об этой реформе, то я категорически против платного образования! Может быть, это и старомодно так думать, но я считаю, что здравоохранение, образование и наука должны жить за счет государства. Я еще могу принять платные поликлиники, хотя лучше бы и их не было, а платное образование - этого я не могу понять совсем! Если говорить об элитном образовании, то должен быть больше конкурс. Ребята должны понимать, что им придется очень непросто... Но чтобы ребенок мог учиться только, если у родителей, как говорится, большая мошна?! По-моему, это никуда не годится.

- Жорес Иванович! В редакцию звонят читатели, просят опубликовать вашу нобелевскую лекцию. Но вы ведь ее читали по-английски? И, кажется, не читали, а свободно рассказывали?

- Да, но сейчас она у меня уже написана и отослана в Стокгольм. А в принципе, это глава из моей книги "Физика и жизнь", переведенная на русский язык статья "История и будущее полупроводниковых гетероструктур". Если вам интересно, предыстория такая.

В 1996 году Нобелевский комитет по физике организовал Нобелевский симпозиум "Полупроводниковые гетероструктуры". Я тогда мало знал про эти симпозиумы, хотя они проводятся регулярно. Забегая вперед, скажу, что, когда нам в октябре прошлого года присудили Нобелевскую премию, Герберт Кремер написал мне (я ему просто позвонил и поздравил, а он мне написал): "Откровенно говоря, я думал, что мы с тобой встретимся в 1996 году в декабре, в Стокгольме". Я вообще-то и сам в глубине души так думал, но никогда вслух не высказывался. Симпозиум, про который я начал говорить, состоялся в июне...

В то время было уже более или менее признано, что мы с Кремером (у него целый ряд теоретических работ, у меня эксперименты и немного теории), говоря без ложной скромности, - классики в своей области. И когда организовывался этот Нобелевский симпозиум, мне предложили открыть его лекцией "История и будущее полупроводниковых гетерострук тур". Но когда я приехал, в программном комитете извинились и сказали, что первую лекцию прочитает Герберт Кремер, а моя будет заключительной в первый день для того, чтобы не ограничивать время: такой интересной им виделась тема. Но опубликовали потом мою лекцию с измененным названием: "История и будущее полупроводниковых гетерострук тур с точки зрения русского ученого". Ремарка, если вдуматься, вполне оправданная, и я против ее появления не возражал. А потом подумал, почему наш читатель не должен иметь моей лекции? Сделал ее перевод на русский язык и опубликовал в ФТП (журнале "Физика и техника полупроводников"), но уже без слов "с точки зрения русского ученого". Так она напечатана и в книге.

Точного названия лекции, которую в 1996 году прочитал Кремер, я не помню, но смысл такой: явления в полупроводниках при изменении их химического состава. Действительно, наши две лекции были общими, остальные посвящались более частным вопросам. Когда нужно было представлять нобелевские лекции по физике, Кремер и я, чтобы облегчить себе задачу, обратились к своим докладам на том симпозиуме 1996 года. При этом я понимал, что не могу взять и привезти свою лекцию в прежнем виде, потому что область бурно развивается и даже за эти четыре года произошли заметные изменения, которые, конечно, должны быть отражены. Мне хотелось и другое название дать. Поэтому я сказал, что просто приеду и прочитаю лекцию, а текст... Там условия благоприятные: текст нужно было представить до 1 февраля 2001 года.

- И вы его послали?

- Послал... Позвонил в Нобелевский фонд и сказал, что пошлю текст 2 февраля.

- Вы волновались, когда читали лекцию?

- Конечно, волновался - это совершенно естественное состояние. Но там, вы знаете, прекрасная традиция: вопросов нобелевским лауреатам не задают! Причем объявляют об этом заранее. И делается это, конечно, чтобы не поставить лауреата, часто пожилого человека, в неловкое положение.

Раньше нобелевские лекции читали после церемонии вручения, а теперь - до. Церемония вручения очень торжественная и длинная, напоминает театрализованное действо, и одновременно это - симфонический концерт. Лауреаты прилично устают, и потом их уже мало что волнует... Поэтому решили, пусть будет наоборот. Однако подчеркивалось, что поскольку дипломы и медали еще не вручены, то вы Nobel prise winner. Вы, так сказать, выиграли, но вы пока не Nobel laureate - вы еще не лауреат. Лауреатом вы станете тогда, когда король вручит и то и другое.

- Где же читаются нобелевские лекции и кто их слушает?

- Лекции проходят в совершенно новом прекрасном здании Стокгольмского университета, который расположен почти в центре города. Университет там, скорее, гуманитарного профиля - филологии много, а физфак маленький. Аудитория на тысячу мест, с потрясающей акустикой! А слушатели - да кто угодно: члены Шведской академии наук, лауреаты, приехавшие гости и очень много студентов. Поэтому нас просят читать лекцию популярно, чтобы было, так сказать, понятно.

...Нобелевские лекции по физике были назначены на 8 декабря: с 9 до 10 утра - лекция Джека Килби, с 10 до 11 - Герберта Кремера и с 11 до 12 - моя, я читал последним. Их лекции закончились раньше, поэтому после лекции Кремера устроили перерыв - раз объявлено в 11, значит, в 11. Кто-то может приехать именно к этому часу.

- А с Килби вы раньше не были знакомы?

- Я знал его работы, но мы не встречались никогда, Килби - интересный человек, он мне очень понравился, но он скорее инженер, чем ученый. И он пожилой... Я, между прочим, был самым молодым в компании нобелевских лауреатов по физике, потому что Килби 77 лет, Кремеру 72, а мне всего лишь только 70!

Килби просто прочитал написанный текст. Кремер прочитал хорошую лекцию, но рассказывал исключительно о своих работах, а в нобелевской лекции все-таки должна быть и история, поэтому я говорил о своих работах в историческом разрезе и, кажется, не забыл упомянуть практически никого из тех, кто внес важный вклад в это дело. Ну и, наверное, чисто энергетически она у меня отличалась - было видно, что мою лекцию аудитория воспринимала лучше, чем лекции Килби и Кремера.

Я в этих гетероструктурах прожил всю свою научную жизнь! Занимался массой организационных проблем, создавал кафедры, факультет, но с 1963 года это была моя основная научная тема. Я прожил все это! Да и не так много людей осталось из тех, кто знает, как было дело от начала и до сегодняшнего дня. Бывает, кто-то из молодых коллег, даже моих учеников, читает лекцию, хорошую, а я прерываю его и говорю: было не так. Он удивляется - мол, в книгах так написано. Объясняю ему: в книгах, может, и написано, но я-то знаю не по книгам, а как было на самом деле, потому что это моя жизнь!

Я думаю, что прожил в науке счастливую жизнь - мне досталось хорошее время. Нашему старшему поколению крупно повезло в том смысле, что 1920-е - начало 1930-х годов были периодом, когда создавалась квантовая физика, и его представители стали соучастниками этого процесса. Я бесконечно их люблю, среди них выдающихся людей, как говорится, несметное число. Наши видные физики входили в мировое научное сообщество. А потом в СССР был период совсем закрытый. Мне же повезло в том отношении, что моя молодость пришлась на 1960-е годы, когда научное международное сотрудничество снова шло широко. На самом деле, несмотря на разговоры про "холодную войну" и прочее, наши отношения с американскими физиками были очень хорошие. Да, нам часто не давали виз, не выпускали за границу, но мы преодолевали эти проблемы. Так что мне подфартило: не будь этого периода потепления, может быть, не было бы и Нобелевской премии по той простой причине, что за рубежом просто не знали бы моих работ.

Приведу классический пример. В полупроводниках есть соединения АIIIВV, и мои гетероструктуры тоже на полупроводниках АIIIВV. Сами по себе эти химические соединения были синтезированы в разные времена, потом изучались их химические свойства, а полупровод никовые свойства были открыты в 1950 году Ниной Александровной Горюновой и Анатолием Робертовичем Регелем. О своем открытии они доложили на конференции в Киеве, и два года спустя - так все было долго, их доклад опубликовали "Известия Академии наук" вместе со всеми докладами конференции. В конце 1952 года вышли первые работы Велькера. Горюнова и Регель показали полупроводниковые свойства соединений AIIIBV только на антимониде индия, Велькер же показал эти свойства на целой группе соединений. Но в мире очень долго считали, что все сделал Велькер. У меня есть золотая медаль Велькера. На вручении я сказал, что вообще-то ее нужно называть медалью Велькера, Горюновой и Регеля. Об открытии Горюновой и Регеля за рубежом стало известно много позже. Но когда Велькер уже в 1960-х годах решил оформить патент в Англии, то ему отказали. В это время уже была известна диссертация Горюновой.

- Жорес Иванович, год назад в лекции, прочитанной в Смольном на открытии конференции "Российское естествознание на пороге третьего тысячелетия" - журнал ее напечатал (см. "Наука и жизнь" № 3, 2000 г.), - вы говорили, что не беретесь предсказывать, какой будет целая область науки в следующем столетии - это сподручнее делать писателям-фантастам, но в своей, более узкой сфере некоторые экстраполяции вы можете себе позволить. И вы сказали, что в области квантовых точек и прочих квантово-размерных дел можно ожидать изменения фундаментальных представлений, а стало быть, и нового реального взрыва в науке. С той лекции прошел ровно год. Это для науки много или мало? Что может произойти за год? Могут дать Нобелевскую премию! А что еще?

- При определенном стечении обстоятельств за год-два могут произойти огромные изменения. Возьмем, например, 1967-1968 годы. До этого времени у нас были некие соображения, предложения, но не было решающих экспериментов. А потом практически все самое главное по классическим гетероструктурам было сделано именно в 1967-1968 годах. За два года. Я думаю, что таких примеров можно привести много.

Не только год, а пять, десять лет идет накопление материала и никаких, что называется, прорывов не происходит. А бывает, что они происходят, и тогда буквально за год меняются прежние представления. Я бы в этой связи вспомнил работу, за которую в 1998 году присудили Нобелевскую премию Хорсту Л. Штормеру, Роберту Лохлину и Дэниелю Цуи, - открытие так называемого дробного квантового холл-эффекта (см. "Наука и жизнь" № 1, 1999 г. - Прим. ред.). Они его открыли в 1981 году, а потом, спустя два или три года, Лохлин создал теорию, был проведен еще ряд экспериментов и в этой области произошли, как говорится, "драматические" изменения. Для объяснения экспериментальных данных пришлось предположить, что в сильном магнитном поле при низкой температуре электроны конденсиру ются в квантовую жидкость, свойства которой можно объяснить появлением квазичастиц с дробным зарядом. Это не "настоящие" частицы, а следствие групповых периодических движений электронов в квантовой жидкости, и говорить, что электроны представляют набор дробных зарядов, нельзя.

- А почему нельзя?

- Ну, по крайней мере, пока, я думаю, на это ничто не указывает, хотя и пришлось привлечь такое объяснение... Развилось, так сказать, новое представление об особой квантовой жидкости в полупроводниках, которого не было раньше. Вы Сашу Андреева поэксплуатируйте. Он по этой части, я думаю, может очень много интересного рассказать.

- Постараемся встретиться с ним и поговорить об "андреевских отражениях".

- В науке так всегда и бывает: идет накопление данных, а потом происходит некий взрыв. Но наиболее крупные открытия произошли в 1920-е годы. Это было потрясающе! А у нас - другие вещи. Здесь очень много...

- Технологии?

- Да, но я к технологии всегда относился с большим почтением. Между прочим, нашу область - физику полупроводников в 1930-е годы считали кухней.

- Как это?

- Да вот, кухней. Не было технологии создания настоящих приборов, сами придумывали, что могли. Создавали приборы на основе поликристаллических материалов, напыленных слоев, и образцы из одного и того же материала существенно отличались один от другого. А в послевоенные годы: германий и кремний, получение монокристаллов, их очистка, легирование - это уже была технология. Получение p-n-структур в результате легирования - это технология, и она совершенно изменила физику полупроводников. Целый ряд новых явлений, таких как инжекция неравновесных носителей заряда, которые играют определяющую роль почти во всех полупроводниковых приборах, был открыт только благодаря разработке новых технологий. Поэтому в физике полупроводников понятие "технология" связано не только с приборами для электроники.

Дробный квантовый холл-эффект не был бы открыт, если бы не было технологии получения идеальных гетероструктур, если бы не появились гетероструктуры галлий-алюминий-мышьяк. "Обычный" квантовый холл-эффект Клаус фон Клитцинг обнаружил на кремниевых полевых транзисторах, но исследовать его было бы невозможно без гетероструктур, а уж дробного квантового холл-эффекта просто бы не было. Его бы не открыли и не знали о его существовании. Поэтому в полупроводниковой физике технология играет огромную роль.

Между прочим, далеко не всегда физики отдавали себе в этом отчет. Помню, как замечательный физик Анатоль Абрагам (он живет во Франции, почетный член Физтеха) рассказывал, что, когда Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию за транзистор, он подумал: за какую-то фитюльку? Какая там физика?! Ну транзисторный эффект, ну усиление, неужели за это давать Нобелевскую премию?! И только позже пришло понимание того, что эта работа дала бесконечно много не только электронике и технике, но и физике. Что она перевернула мир! Потому что такие вещи, как инжекция и масса других новых явлений, стали возможны благодаря транзисторному эффекту.

- Вы себя больше все-таки инженером или физиком считаете? На сколько процентов вы инженер?

- Конечно, я и инженер и физик. Думаю, весьма специфический инженер и весьма специфический физик. Многих практических инженерных проблем я никогда не решал, в том числе и в полупроводниковой электронике, но в то же время я всегда видел возможности применения своих исследований в разных областях и хорошо понимал, как сделать конкретный прибор.

Вот вы меня спрашивали, над чем я часто задумываюсь... Я много лет интересуюсь (здесь я не специалист) решением в Советском Союзе атомной проблемы. Недавно вышла масса рассекреченных документов: стенограммы заседаний, бумаги, переписка. Помню, первый том, который охватывает период с 1938 по 1943 год и содержит стенограммы выступлений, письма Иоффе и Сергея Ивановича Вавилова, произвел на меня особенно сильное впечатление. Ни тот, ни другой напрямую никогда ядерной физикой не занимались. Но, читая их выступления, заметки по этому поводу, поражаешься, насколько они глубоко и точно понимали проблему! И вместе с Флеровым, который писал письма Сталину, доказывая необходимость развертывания советского атомного проекта, и Курчатовым они боролись(!) за развитие ядерных работ в нашей стране.

Если бы в 1950-е годы люди, подобные Иоффе и Вавилову, нашлись в моей области! Ежели бы мы в то время, пусть даже позже, в 1960-е годы, в начале 1960-х, отдали физике полупроводников, полупроводниковой электронике и микроэлектронике такой же приоритет, как ракетам и ядерному оружию, я думаю, ситуация в стране была бы другой, нежели сейчас, другой была бы социальная структура общества, иным был бы у нас и промышленный уровень. Но не оказалось среди наших ученых таких, кто бы сам понял это до конца и объяснил бы правительству. Хотя тогда в электронике у нас уже были очень сильные коллективы и задел был достаточно большой, но, как известно, поддерживалось прежде всего то, что находило применение непосредственно в военном деле.

- Представим себе, нашелся тогда один такой смелый и прозорливый человек или пять человек. Денег в стране хватило бы?

- Я думаю, да. Потому что на той стадии это не были особенно большие деньги. Полупроводниковая технология во многих отношениях была на первых порах значительно более дешевой отраслью, чем ядерная и ракетная отрасли, а когда она стала безумно сложной и дорогой, она уже приносила деньги сама. Но тогда не получилось! Хотя, я повторяю, если мы сегодня посмотрим, что было сделано в физике полупроводников и в полупроводниковой технологии за прошедшие десятилетия, то окажется, что за Советским Союзом масса гигантских достижений. Гигантских!

- Но американцы были все-таки впереди.

- Да, конечно, американцы были впереди. Мы шли за ними, но разница во времени была невелика - порядка двух лет. В 1947 году они, конечно, оторвались, когда сделали свой первый транзистор. Но у нас уже в 1930-е годы было очень много сделано. Я всегда это подчеркиваю, в том числе говорил об этом и в нобелевской лекции.

...В 1960 году я первый раз поехал на международную конференцию по физике полупроводников в Прагу. Мне было 30 лет - молодой, никому не известный человек. Многие мои предыдущие работы были закрытыми, опубликованы всего две или три статьи.

Открывал конференцию Абрам Федорович Иоффе, который сделал исторический экскурс... Потом был блестящий доклад Уильяма Шокли. Великолепный доклад! Конкретный, в нем была поставлена проблема сильного поля в p-n-переходах в кремнии. Ну, он нобелевский лауреат! Конференция открывалась торжественно, в Пражской филармонии, и у него под пиджаком было что-то вроде ленты надето. Помню, посовещавшись, мы решили, что это лента к нобелевской медали - мы тогда не знали, что она не вешается. А оказалось, что одной из тем его доклада было положение о том, что в p-n-переходах все определяется неоднородностью и слабым местом (неоднородность свойств полупроводников была еще очень большой). Поэтому, заключая доклад, Шокли вышел из-за трибуны, подошел к рампе, повернулся к залу спиной, задрал пиджак, и оказалось, что на этой самой ленте у него подвешена "демонстрационная модель" - тряпка, сделанная из разных цветных кусочков. И, хлопая себя по тряпке, а на самом деле по "слабому" месту, он сказал: "Вот что такое p-n-переход!".

Конференция была политически выдержана: на открытии выступали Абрам Федорович Иоффе и Уильям Шокли, а на закрытии - Бенцион Моисеевич Вул и Джон Бардин, специально подчеркивалось: американец и советский ученый. Я запомнил и многократно после этого цитировал, по-моему, и в той лекции, которую читал в Смольном, а вы в журнале напечатали, слова Джона Бардина о том, что наука интернациональна. Ученые это хорошо понимают, но нужно, чтобы и публика это понимала. Интернациональна, конечно, физика полупроводников. Она была создана Вилсоном и Моттом в Англии, Вагнером и Шоттки в Германии, Френкелем и Иоффе в Советском Союзе.

В 1960 году, когда, с одной стороны, в физике полупроводников и полупроводниковой электронике был пик и эти отрасли уже получали научное и техническое признание, а с другой - только чуть-чуть приподняли "железный занавес", признать, что прорыв совершили три страны и одна из них - наша, было, конечно, очень здорово!

В довоенные годы Яков Ильич Френкель и Абрам Федорович Иоффе, действительно очень много сделали. Это классики. Николай Николаевич Семенов как-то написал: жаль, что Иоффе не дали Нобелевскую премию за пионерское исследование "полупроводимости"! Позже, в 1960-е годы появился целый ряд классических работ, о чем в научной части своего доклада также говорил Джон Бардин. Собственно, та пражская конференция была посвящена двум открытиям: первое - экситон (работы Евгения Федоровича Гросса в Физтехе, работы французов и немножко американцев, но Гросс - первооткрыватель экситонов в кристаллах) и второе - туннельный эффект в полупроводниках (эксперимент - Лео Эсаки и теория, которую создал Леонид Вениаминович Келдыш). Келдышу было тогда 29 лет. Так что видите, уже кое-что за нами было.

Можно и дальше называть наши достижения в полупроводниковой электронике. О полупроводниках АIIIВV уже говорили. Были предложены полупроводниковые лазеры (Басов, Крохин, Попов), проведены первые наблюдения эффективной излучательной рекомбинации и открыта возможность стимулированного излучения (Наследов, Рывкин, Рогачев, Царенков у нас в институте), открыт лавинно-пролетный диод (Тагер из Фрязино). Потом появились наши, физтеховские, работы по гетероструктурам. Если же говорить о вакуумной электронике, то в ней тоже масса наших достижений. Советская школа электроники - могучая! И поэтому...

- Вам должно быть жутко обидно, что мы сегодня оказались вообще без электронной промышленности.

- Конечно! Наши исследования вовсе не востребованы в собственной стране. И все, что я сейчас делаю, все, что мы делаем с нашей физтеховской системой образования, отзывается болью. И мы спрашиваем себя: а куда наши выпускники пойдут работать? Кто-то останется здесь, у меня. Мы, наверное, еще долго сможем получать гранты и проводить совместные исследования, и Физтех будет жить какое-то время. Но, в конечном счете, умрет, если не будет своей промышленности. Ведь не может развиваться наука, в том числе и фундаментальная, если она не востребована в своей стране! Электроника сегодня развивается во всех странах. Очень широко ею занимаются и в Европе. А нам все твердят, что собственная электроника России не нужна, что мы можем купить видеомагнитофоны Sony или караоки Samsung.

- Мне кажется, это еще наш узкий взгляд: электроника ассоциируется исключительно с бытовыми приборами.

- Совершенно точно.

- Но ведь их - лишь малый процент.

- Дело не в том, какой процент, а в том, что электроника по-прежнему интенсивно развивается, определяя стратегию развития информационных технологий и многих отраслей промышленности. По-прежнему очень много событий происходит в физике твердого тела, которые могут стать основой новых электронных устройств.

- И которые в эти устройства у нас не воплотятся.

- Вот именно. Самое страшное, наверное, что сегодня у нас процветает жуткий прагматизм. Интерес многих людей сводится к тому, чтобы купить новую машину и иметь счет в банке больше, чем у соседа. Неужели от этого интересней жить? Мы же страна, богатая интеллектом! Настоящим.

Я думаю, чтобы быть художником, музыкантом, нужно обладать особым талантом - особым восприятием цвета, особым музыкальным слухом. Однако в наши дни в музыку лезут без особых на то талантов. Их, ремесленников, там гораздо больше, чем в инженерных и ученых кругах, где только учиться надо 10-15 лет.

Для занятий научными исследованиями тоже нужны определенные наклонности, и они, как мне представляется, достаточно широко распространены. Но в науку сегодня мало кто стремится, хотя это бесконечно увлекательно - исследовать новые явления и разбираться в них! Заниматься научными исследованиями можно и в сугубо фундаментальной области, и в чистой инженерии, и в прикладных сферах. И нужно, чтобы много людей ими занимались. От этого лучше будет всем!

ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Открытие американскими физиками Д. Бардином и У. Браттейном в 1948 году транзисторного эффекта вызвало у физиков и радиоинже неров всего мира необычайный интерес. Эта работа и последовавшее затем создание p-n-переходов в монокристаллах германия и их теории стимулировали лавинное нарастание исследований по физике и технологии полупроводников, что в конечном счете привело к технической революции в области радиоэлектроники и электротех ники, значение которой, по-видимому, ничуть не меньше, чем открытие ядерной энергии для энергетики.

Блестящий успех полупроводникам обеспечили уникальные физические свойства p-n-перехода - искусственно созданного в полупроводниковом монокристалле распределения примесей, при котором в одной части кристалла носителями отрицательного заряда являются электроны, а в другой носителями положительного заряда - квазичастицы, получившие название "дырок". Благодаря p-n-переходу в кристаллах удалось осуществить инжекцию электронов и дырок, а простая комбинация двух p-n-переходов позволила реализовать кристаллические усилители с высокими параметрами.

Все дальнейшее развитие полупроводниковой электроники шло по пути исследования монокристаллических структур на основе германия, кремния и в последнее время полупроводниковых соединений элементов третьей и пятой групп периодической системы АIIIBV с различным распределением примесей по типу и концентрации. Основным типом такого распределения был p-n-переход. Структуры с одним p-n-переходом (диоды и фотоэлементы), двумя (транзисторы) и тремя (тиристоры) получили наибольшее распространение.

Улучшение свойств приборов шло главным образом по пути совершенствования методов образования p-n-переходов и использования новых материалов. Замена германия кремнием позволила поднять рабочую температу ру приборов и создать высоковольтные диоды и тиристоры. Успехи в технологии получения арсенида галлия и других аналогичных полупроводников привели к созданию полупроводниковых лазеров, высокоэффективных источников света и фотоэлементов. Комбинации диодов и транзисторов в одной монокристаллической пластине кремния стали основой интегральных схем: на их использовании базируется развитие электронно-вычислительных машин.

Однако p-n-переход в гомогенном (однородном) по составу полупроводнике не мог обеспечить высоких параметров для многих приборов. В транзисторах вследствие наличия одновременно и электронной, и дырочной инжекции коэффициент усиления заметно падает при высоких плотностях тока. В полупроводниковом лазере необходимость применения сильно легированных ("вырожденных") p-n-переходов и отсутствие отграничения активной области от пассивных приводят к большим потерям и необходимости работы в условиях охлаждения жидкими газами.

В фотоэлементах поглощение света и генерация электронно-дырочных пар происходят на поверхности, а не непосредственно в области перехода, из-за чего снижаются эффективность и быстродействие.

Между тем многие свойства этих приборов можно было бы улучшить, используя так называемые гетеропере ходы.

Гетеропереходы в полупроводниках - контакты двух различных по химическому составу полупроводни ков. В таком контакте происходит не только изменение ширины запрещенной зоны, меняются обычно и другие фундаментальные свойства: зонная структура, эффективные массы носителей тока, их подвижности, физико-химические и оптические свойства.

Гетеропереходы могут быть монокристаллические и поликристаллические, резкие и плавные, идеальные и неидеальные, анизотипные (p-n-гетеропереходы) и изотипные (p-p- и n-n-гетеропереходы).

Возможность получения монокристаллических гетеропереходов, то есть контактов различных по химическому составу полупроводников, осуществленных в одном монокристалле, связана с развитием методов эпиксиального выращивания полупроводниковых кристаллов, то есть образования единообразно относительно друг друга ориентированных кристаллов одного вещества на грани другого вещества.

В резком гетеропереходе изменение химического состава происходит на расстоянии, меньшем ширины области объемного заряда перехода.

В идеальном гетеропереходе на границе раздела перехода отсутствуют дефекты и граничные состояния.

Комбинация нескольких гетеропереходов, p-n-переходов в одной монокристаллической структуре, обычно составляющей часть полупроводникового прибора, называется гетероструктурой.

Из книги Ж. И. Алферова. "Физика и жизнь". - Спб.: Наука, 2000.

Источник

Просмотров: 481
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 15.03.2015

Темы: полупроводники, Ж. Алферов, физика, жизнь, наука, общество, Россия
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]