Жорес Алферов: үй электроникасының флагманы

Жорес Алферов: үй электроникасының флагманы

Александр Самсонов
«Экология және өмір» №5, 2010 ж

Биылғы жылдың наурыз айында «Экология және Өмір» журналының Нобель сыйлығының лауреаты және редакциялық алқасының мүшесі академик Джаурес Альфиеров Иванович 80 жасқа толды. Ал сәуір айында Жорес Иванович «Сколково» инновациялық жобасының ғылыми директоры болып тағайындалды. Бұл маңызды жоба, шын мәнінде, келешекке серпіліс жасау, отандық электроникада жаңа өмірді тыныс алу, даму көздерінде Ж.И. Алферов тұруы керек.

Секіріп шығудың мүмкін екендігін ескере келе, тарихта айтылғандай, 1957 жылы КСРО-да алғашқы жер серігі іске қосылды, Америка Құрама Штаттары өзінің сыртқы жерінде болды. Дегенмен, АҚШ үкіметі жауынгерлік сипатты көрсетті, зерттеушілердің саны миллионға жетті деген технологияға мұндай бөлу жасалды! Келесі жылы (1958), олардың бірі Джон Килби, әдеттегі компьютерлерде баспа платасын алмастыратын интегралды схема ойлап тапты және заманауи компьютерлердің микроэлектроникасы дүниеге келді. Бұл оқиға кейінірек «спутниктік әсер» деп аталды.

Жорес Иванович болашақ зерттеушілердің біліміне өте мұқият қарайды, ол ИЭК негізін қалаған, ол оқудан мектептен өткізілетін оқу орталығы.Жорес Ивановичті мерейтойымен құттықтай отырып, спутниктің әсері бірнеше рет көрсетілуі керек электрониканың өткен және келешегіне көз жеткізіңіз. Болашақта АҚШ-та болғандықтан, біздің еліміздің болашақта спутниктік әсердің пайда болуына байланысты дайындалған зерттеушілердің «сыни массасы» жинақталады деп үміттенеміз.

«Техникалық» жарық

Микроэлектроника құрудағы алғашқы қадам транзистор болды. Трансисторлық дәуірдің пионерлері Уильям Шокли, Джон Бэрдин және Уолтер Браттен болды, ол 1947 жылыBell зертханалары«алғаш рет белсенді биполярлық транзисторлар құрылды, ал жартылай өткізгіш электрониканың екінші компоненті электр энергиясын жарыққа тікелей айырбастауға арналған құрылғы болды – ол Ж.И. Алферовтың тікелей байланысты болатын жартылай өткізгіштік оптоэлектрондық түрлендіргіш болып табылады.

Электр энергиясын «техникалық» жарықтандырылған кванттық сәулеленуге айналдыру міндеті 1953-1955 ж.ж. кванттық электрониканың бағыты ретінде қалыптасты. Шын мәнінде, ғалымдар бұрын табиғатта болмаған жаңа жарық түрін алу мәселесін шешіп қойды. Бұл вольфрамның талшығынан өтетін немесе Күннің күнінен келіп, фазада сәйкес келмейтін түрлі ұзындықтағы толқындардың кездейсоқ қоспасынан тұратын кезде үздіксіз ағынмен ағып жатқан жарық емес.Басқаша айтқанда, нақты толқын ұзындығы бар кванттардың белгілі бір санының жиынтығы ретінде алынатын қатаң «өлшенген» жарық жасалды және қатаң «салынған» – когеренталды, яғни реттелген, бұл кванттардың бір мезгілде (синфазалық) эмиссиясы дегенді білдіреді.

Транзистордағы АҚШ басымдықтары Екінші дүниежүзілік соғыстың ауыртпалығы арқылы анықталды. Бұл соғыста Жорес Ивановичтің үлкен ағасы Маркс Иванович өлтірілді.

Маркс Альфьёров 1941 жылы 21 маусымда Сястстройда мектепті бітірген. Энергетика факультетінде Орал индустриалды институтына кірді, бірақ бірнеше апта оқыды, содан кейін Отанын қорғау міндеті деп шешті. Сталинград, Харьков, Курск Бульдж, басына ауыр жарақат алды. 1943 жылдың қазан айында Свердловсктегі отбасымен үш күн өткізді, ауруханадан кейін ол майданға оралды.

13 жастағы Джорестің өмір бойы есіне түсірген ағасы мен ағалары мен үш жылдық тарихы бар. Гвардиялық кіші лейтенант Маркс Иванович Алферов «екінші Сталинградта» – Корсун-Шевченко деп аталатын операцияда қайтыс болды.

1956 жылы Жорес Альферов ағасының туған жерін табу үшін Украинаға келді.Киевте көшеде ол күтпеген жерден өзінің жақын достарының бірі болған әріптесі Б П Захарченмен кездесті. Біз бірге болуға келістік. Біз бумен үшін билет сатып алдық және келесі күні Днепрдің екі бөлмесінде Каневке қарай жүзіп кеттік. Кеңес әскерлері Маркс Альфьоровты қоса алғанда, Хилки ауылын тапты, ол Корсун-Шевченконың «қазандығынан» шығу үшін іріктелген неміс бөлімшелерінің қатал әрекеттерін көрсетті. Олар әдеттегідей ресейлік мазарларда отырғызылған қарапайым гүлдер: жапырақтар, кастрюльдер, ұмытпайтын-мылтықтар сияқты өсімдіктер өсіп келе жатқан шөптен жоғары көтеріліп, ақ сылақтың жауынгері бар жаппай мазарды тапты.

1956 жылы Жорес Альферов Ленинград физика және технология институтында оқыды, ол оқуға түсуді армандады. Бұл орайда Ресей физикасының патриархы Абрам Федорович Иоффенің жазған «Қазіргі заман физикасының базалық өкілдіктері» кітабында маңызды рөл атқарады. Оны мектебінен іс жүзінде барлық физиктер: Ресейлік физика мектебінің мақтанышы П.Л. Капица, Л.Д. Ландау және т.б. В. Курчатов, А.П. Александров, Ю.В. Харитон және басқалар бар.Жорес Иванович кейінірек ол ғылымдағы бақытты өмірін Физтехте, кейінірек Иоффе деп атағанымен, алдын ала анықтаған.

Физика-техникалық институтында жартылай өткізгіштерді жүйелі зерттеу 1930-шы жылдары басталды. 1932 жылы В.П. Жозе мен В.В. Курчатов жартылай өткізгіштердің ішкі және қоспасыз өткізгіштігін зерттеді. Сол жылы А.Ф. Иоффе мен И.Френкел Тоннелинг феноменіне негізделген металл-жартылай өткізгіш контактілерде ағымдағы түзету теориясын құрды. 1931 және 1936 жылдары Я И Френкель өзінің белгілі жұмыстарын жариялады, онда ол жартылай өткізгіштердегі экситондардың болуын болжап, бұл терминді енгізіп, экситондар теориясын дамытты. Бірінші транзисторды құрған В.Шоклидің pn-қосылысының негізін құрайтын рН-түйінін түзету теориясы 1939 жылы Б.И. Давыдовтың «Физтех» қызметкері болып жарияланды. 1950 жылы Иоффе аспиранты Нина Горюнова қорғалды. Диссертациялық жұмыста мерзімді жүйенің 3-ші және 5-ші топтарының қосылыстарының жартылай өткізгіш қасиеттері ашылды (бұдан әрі – А3Ішінде5). Ол осы элементтердің гетероструктурасында зерттеулер басталған іргетасын құрған.(Батыста жартылай өткізгіштердің әкесі А.3Ішінде5 G. Welker қарады.)

Алферов Иоффе басшылығымен 1950 жылы желтоқсанда, «космополитизмге қарсы» науқан кезінде табысқа жете алмады, Иоффе директор қызметінен босатылып, институттың Ғылыми Кеңесінен алынды. 1952 жылы ол 1954 жылы КСРО ғылым академиясының Ғылым академиясының Жартылай өткізгіштер институты ұйымдастырылған жартылай өткізгіш зертхананы басқарды.

Алферов жартылай өткізгіш лазерді іздестіру биіктігінде теориялық Р.И. Казариновпен бірге жартылай өткізгіш лазердің өнертабысына өтінім берді. Бұл іздеулер 1961 жылы басталған кезде Н.Г.Басов, О.Н.Крохин және Ю.П. Попов оны құрудың теориялық алғышарттарын тұжырымдады. 1962 жылдың шілдесінде американдықтар жартылай өткізгішті генерациялау туралы шешім қабылдады – бұл гальий арсенид болды, ал қыркүйек-қазан айларында лазер әсері бірден үш зертханада алынды, біріншісі – Роберт Холл тобының (1962 жылғы 24 қыркүйек). Холл жарияланғаннан кейін бес ай өткеннен кейін Алферов пен Қазариновтың өнертабысына өтінім берілді, оның ішіндегі кері санағы Физтедегі гетероструктурлық микроэлектрониканы зерттеуге алынған.

Физика-техникалық институты, Alferov Group, 1970 (солдан оңға қарай): Дмитрий Гарбузов, Вячеслав Андреев, Владимир Королков, Дмитрий Третьяков және Жорес Альферов. Сурет: «Экология және өмір»

Алферовтың тобы (Дмитрий Третьяков, Дмитрий Гарбузов, Ефим Портной, Владимир Корольков және Вячеслав Андреев) бірнеше жыл бойы оны өз бетімен жасауға тырысатын материалды іздестіруге тырысты, бірақ ыңғайлы үш компонентті жартылай өткізгішті тапты: көрші зертхана Н.А.Горюнова . Дегенмен, бұл «кездейсоқ емес» ықтималдылық болды – перспективалы жартылай өткізгіш қосылыстар іздеу Нина Александровна Горюнова басқарған, ал 1968 жылы пайда болған монографияда «жартылай өткізгіш қосылыстардың мерзімді жүйесі» идеясын тұжырымдады. Зертханасында құрылған жартылай өткізгіш қосылыстар «кәсіпорынның» табысын анықтайтын ұрпақ үшін қажетті тұрақтылыққа ие болды. Осы материалдарға негізделген гетеролаз 1969 жылдың қарсаңында құрылды және лазер әсерін анықтау деңгейінде басымдық күні – 1967 жылдың 13 қыркүйегі.

Лазерді жасау үшін жартылай өткізгіштерді қолдану мүмкіндігі туралы алғашқы құжат 1959 жылы Н. Г. Басов, Б.М. Вул және Ю.М. Попов шығарған.Осы мақсатта pn-қосылыстарын пайдалану 1961 жылы Н.Г.Басов, О.Н.Крохин және Ю.Поповтар ұсынған. GaAs кристалды жартылай өткізгіш лазерлері 1962 жылы Р. Холлдың зертханаларында, М.И. Нейтен мен Н.Холоняктың (АҚШ) зертханаларында іске асырылды. Олардың алдында үлкен ағымдармен ынталандырылған эмиссияның белгілері (Д. Н. Наседов, СССР, 1962 ж. Бірлесіп жұмыс істейтін С.М. Рыбкин) пайда болғанын көрсеткен pn junctions радиациялық қасиеттерін зерттеу жүргізілді. КСРО-да 1964 жылы Лениндік жүлдеге жартылай өткізгіш лазерлерді шығаруға негізделген іргелі зерттеулерге (Б.М. Вул, О.Н.Крохин, Д.Н.Насдельов, А.Рогачев, С.М.Рыбкин, Ю Попов, А.П. Шотов, Б.В. Царенков). 1964 жылы Н. Г. Базов, О.В. Богданкевич, А.Г. Девятков электронды қозғаумен жартылай өткізгіш лазермен орындалды. Сол жылы Н.Г.Басов, А.Г. Грасюк және В.А.Катулин оптикалық сорғымен жартылай өткізгіш лазердің құрылуы туралы хабарлады. 1963 жылы Ж.И. Алферов жартылай өткізгіш лазер үшін гетероструктураны қолдануды ұсынды. 1968 жылы Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, Д.З. Гарбузов, В.И.Королков, Д.Т. Третьяков, В.И.Швейкин 1972 жылы Ленин сыйлығымен марапатталған. гетерожүйелерді зерттеу және оларға негізделген құрылғыларды дамыту үшін.

Жаңа материалдар

60-шы жылдардың басынан бастап пайда болған лазерлік жарыс аясында жарық диодты жарықтандырғыштар пайда болды, бұл да белгілі бір спектрді жарықтандырды, бірақ қатаң лазерлік когеренцияға ие емес. Нәтижесінде бүгінгі микроэлектроника транзисторлар және олардың конгломераттары сияқты интегралдық схемалар (мыңдаған транзисторлар) және микропроцессорлар (ондаған мыңнан оншаға дейін транзисторлар) сияқты негізгі функционалды құралдарды қамтиды, ал шын мәнінде микроэлектроника бөлімі – оптоэлектроника – гетероструктурлар жасау үшін «техникалық» жарық – жартылай өткізгіш лазер және жарықдиодты шамдар. Жартылай өткізгіш лазерлерді қолдану қазіргі заманғы әйгілі технологияға дейін әдеттегі CD-лерден бастап цифрлық жазудың соңғы тарихымен байланысты. Көк сәуле галлий нитритінде (GaN).

Жарықдиодты немесе жарық шығаратын диод (LED, LED, LED – Eng. Жарықтандырғыш диод) – электр тогы арқылы өтіп кеткен кезде жарықсыз жарық шығаратын жартылай өткізгіш құрылғы. Шығарылған жарық спектрдің тар диапазонында жатыр, оның түс сипаттамалары онда қолданылатын жартылай өткізгіштің химиялық құрамына байланысты.

сол жақта) және тікелей (оң жақта) Жартылай өткізгіштер. Сурет: «Экология және өмір» «border = 0> Тікелей мұздату (сол жақта) және тікелей (оң жақта) Жартылай өткізгіштер. Сурет: «Экология және өмір»

1962 жылы Иллинойс университетінде Ник Холоньяктың басшылығымен шығарылған алғашқы спектрдің жарық диодты жарық шығаратындығы анықталды. Жанама ажырату жартылай өткізгіштерден жасалған диодтар (мысалы, кремний, германий немесе кремний карбиді) жарық шығармайды. Осылайша, GaAs, InP, InAs, InSb секілді материалдар тікелей жартылай өткізгіш жартылай өткізгіштер болып табылады. Сонымен қатар көптеген жартылай өткізгіш материалдар3ІшіндеE олардың арасында тұрақты және қатты күрделі ерітінділердің (AIxГа1-xN және InxГа1-xN, GaAsxР1-xГаxІшінде1-xP, GaxІшінде1-xAs қалайyР1-y т.б.), оның негізінде гетероструктурлық микроэлектроника бағыты қалыптасты.

Бүгінгі таңда жарықдиодты ең танымал қолдану – ұялы телефондар мен навигаторлардың қыздыру шамдарын және дисплейлерін ауыстыру.

3Ішінде5 және а2(4)Ішінде6 және магниттік материалдар (жақша ішінде). Біріктіретін материалдар: қызыл қосылыстар үшін A3Ішінде5және көк қалғандары үшін олар зерттелген кванттық гетероструктураларды білдіреді.Сурет: «Экология және өмір» «шекара = 0> IV топтағы жартылай өткізгіштер, қосылыстар3Ішінде5 және а2(4)Ішінде6 және магниттік материалдар (жақша ішінде). Біріктіретін материалдар: қызыл қосылыстар үшін A3Ішінде5жәнекөк қалғандары үшін олар зерттелген кванттық гетероструктураларды білдіреді. Сурет: «Экология және өмір»

«Техникалық жарықтың» одан әрі дамуы туралы жалпы идея – жарықдиодты және лазерлік технологиялар үшін жаңа материалдарды құру. Бұл міндет жартылай өткізгіштің электронды құрылымына қойылатын нақты талаптармен материалдарды алу проблемасынан ажырамайды. Және осы талаптардың негізгі бөлігі жекелеген мәселені шешу үшін пайдаланылатын жартылай өткізгіш матрицаның тыйым салынған аймағының құрылымы болып табылады. Тыйым салынған аймақтың пішіні мен мөлшеріне қойылатын талаптарды орындауға мүмкіндік беретін материалдардың ғылыми зерттеулерін белсенді түрде жүргізді.*

Сіз бұл жұмыстың жан-жақтылығы туралы түсінік бере аласыз, ол арқылы сіз «негізгі» екі қосылыстың алуан түрлілігін бағалауға және олардың композиттік гетероструктурасында олардың қосындыларын бағалауға мүмкіндік беретін графаға қарап отыра аласыз.

Мыңдаған күнді ал!

Техникалық жарықтың тарихы жарық шығарғыштармен бірге оны қабылдаушылардың дамуы болмаған жағдайда аяқталмайды. Алферовтың тобының жұмысы эмитенттерді материалдық іздестіруден басталса, бүгінде осы топтың мүшелерінің бірі, Алферовтың ең жақын әріптесі және ұзақ уақыт бойы досы, профессор В.М. күн батареялары. Гетероструктуралардың идеологиясы тыйым салынған аймақтың ені бар материалдардың кешені ретінде мұнда белсенді түрде қолданылды. Күн сәулесі әртүрлі жиіліктердегі жарық толқындарының үлкен санынан тұрады, бұл оны толық пайдалану мәселесі болып табылады, өйткені әртүрлі жиіліктердің жарықтарын электр энергиясына теңестіретін материал жоқ. Көрсетілгендей, кез-келген кремний күн батареясы күн радиациясының бүкіл спектрін емес, оның бір бөлігін ғана емес. Не істеу? «Рецепт» алдамшы қарапайым: әр қабаттың өз жиілігіне жауап беретін әртүрлі материалдардың қабатының тортын жасау, бірақ сонымен бірге барлық басқа жиіліктер арқылы айтарлықтай әлсіреусіз мүмкіндік береді.

Бұл қымбат құрылым, өйткені ол тек жарық түсетін әртүрлі өткізгіштердің өтуін ғана емес, сондай-ақ көптеген қосалқы қабаттарды, мысалы, кейінгі пайдалану үшін алынатын эмфді жою үшін қамтуы тиіс. Шын мәнінде, «сэндвич» – бірнеше электронды құрылғыларды құрастыру. Оны пайдалану күн сіңіргішімен (линзалар немесе айна) бірге тиімді қолданылатын «бутерброд» тиімділігін арттырады. Егер «сэндвич» кремний элементіне қарағанда тиімділікті арттыруға мүмкіндік береді, мысалы, 2 есе, 17-ден 34% -ға дейін, ал күн радиациясының тығыздығын 500 есе арттырады (500 күн), сіз 2 × 500 = 1000 рет! Бұл элементтің өз аумағындағы пайда, яғни материал 1000 есе аз болуы керек. Қазіргі заманғы күн радиациясының концентрациялары бір элементте шоғырланған мыңдаған және он мыңдаған «күн» сәулелену тығыздығын өлшейді.

Күн энергиясын жоғары тиімділікпен айналдыру үшін концентрлі фотоселдің көп қабатты құрылымы. Сурет: «Экология және өмір»

Кем дегенде екі жиілікте немесе, дәлірек айтқанда, күн спектрінің кең ауқымымен жұмыс істейтін материалды алудың тағы бір жолы бар.1960 жылдардың басында «мультизон» фото әсерін көрсету мүмкіндігі пайда болды. Бұл қоспалардың болуы жартылай өткізгіштегі белдеулерін жасайтын электрондар мен тесіктердің екі немесе тіпті үш секіруде «секіруден өтуіне» мүмкіндік беретін жолдар жасайтын ерекше жағдай. Нәтижесінде сіз 0,7, 1,8 немесе 2,6 эВ жиіліктегі фотонды фотоэлектрлік әсерге ие бола аласыз, ол, әрине, абсорбция спектрін кеңейтеді және тиімділікті арттырады. Егер ғалымдар бірдей қоспалар жолақтарында тасымалдаушылардың маңызды рекомбинациясы болмаса, генерацияны қамтамасыз ете алса, онда мұндай элементтердің тиімділігі 57% жетуі мүмкін.

2000 жылдан бастап В.А. Андреев пен Ж.Альферовтың жетекшілігімен осы бағыттағы белсенді зерттеулер жүргізілді.

Басқа қызықты бағыт бар: күн сәулесінің ағыны алдымен әртүрлі жиілік диапазондарының ағындарына бөлінеді, олардың әрқайсысы содан кейін «оның» жасушаларына бағытталған. Мұндай бағытты перспективалы деп санауға болады, өйткені бұл жағдайда жоғарыда бейнеленген түрдегі сэндвичтік құрылымдарда сөзсіз байланыс жоқ, элементтің ағынын спектрдің ең «әлсіз» бөлігіне шектеу.

Алғашқы конференцияда Ж.И. Алферовтің атом энергиясын дамытуға жұмсалған қаражаттарының тек 15% -ы баламалы энергия көздерін дамытуға жұмсалған болса, онда КСРО-да электр энергиясын өндіруге арналған АЭС қажет болмас еді! «

Гетероструктурлардың болашағы және жаңа технологиялар

Жорес Ивановичтің көзқарасын көрсететін тағы бір бағалау қызықты: XXI ғасырда гетероструктурлар моноструктураларды пайдалану үшін тек 1% ғана қалдырады, яғни барлық электроника 99,99-99,999% тазалықпен кремний сияқты «қарапайым» заттардан кетеді. Сандар – ондық нүктеден кейінгі ниндермен өлшенген кремнийдің тазалығы, бірақ бұл тазалық қазірдің өзінде 40 жаста және ешкім таң қалуы мүмкін емес. Электрониканың болашағы, Алферов пайымдауынша, А элементтерінің тіркесімі3B5, осы элементтердің әртүрлі комбинацияларының қатты шешімдері мен эпитаксиалды қабаттары бар. Әрине, кремний секілді қарапайым жартылай өткізгіштер кең қолдануды таба алмайды, бірақ күрделі құрылымдар заманауи қажеттіліктерге анағұрлым икемді жауап береді. Тіпті бүгінгі күні гетероструктурлар оптикалық байланыс жүйелеріне арналған жоғары ақпараттық тығыздық мәселесін шешеді. Бұл туралы OEIC (оптоэлектрондық интегралды схема) – оптикалық-электронды интегралды схема. Кез келген оптоэлектрондық интегралдық схеманың негізі (оптопровозники, оптопровозники) инфрақызыл сәуле шығару диодтарынан және оптикалық түрде реттелген радиациялық детектордан тұрады, бұл ресми схеманы осы құрылғылардың ақпаратты таратқыштары ретінде кеңінен қолдануына мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, заманауи оптоэлектрониканың, DHS лазерінің (DHS – қосарлы гетероструктура) негізгі құралы жетілдіріліп, жетілдірілуде. Ақырында, бүгінгі күні HSPD жоғары жылдамдықпен деректерді беру технологиясын қолдайтын гетероструктураларда жоғары сапалы жоғары жылдамдықты светодиодыЖоғары жылдамдықты пакеттік деректер қызметі).

Алферовтың қорытындысында ең маңызды нәрсе – бұл жекелеген өтініштер емес, 21 ғасыр техникасының дамуының жалпы бағыты – материалдар мен интегралдық схемалар өндірісі, көптеген қадамдарға арналған нақты қасиеттері бар нақты материалдармен негізделген. Бұл қасиеттер материалдың кристалдық торының ішіндегі заряд тасымалдаушылардың мінез-құлқымен айқындалатын, белгілі бір тұрақты кеңістіктегі мінез-құлқымен анықталған материалдың атом құрылымының деңгейінде жүргізілетін жобалау жұмыстарымен анықталады.Шын мәнінде, бұл жұмыс электрондардың саны мен олардың кванттық ауысуын реттеу болып табылады – зергерлік бірнеше ангстромдардың тор торының константы деңгейінде жұмыс жасайды (ангстромдар – 10-10 м, 1 nanometer = 10 angstroms). Бірақ бүгінде ғылым мен техниканың дамуы өткен ғасырдың 60-шы жылдарында ұсынылғандай, затқа тереңірек қарауға болмайды. Бүгінде бұл наноөлшемді аймақта, керісінше, кванттық нүктелер немесе кванттық сымдар қасиеттерімен нанообласттардың пайда болуы, яғни кванттық нүктелер сызықты түрде қосылған.

Әрине, нанообъектілер ғылым мен техниканың дамуында жүретін кезеңдердің бірі ғана және олар сонда тоқтамайды. Ғылым мен техниканың дамуы қарапайым жолдан алыс емес, ал егер бүгінгі күні зерттеушілердің мүдделері көлемінің ұлғаюына қарай нанообластқа ауысса, ертеңгі шешімдер әртүрлі масштабтарда бәсекелесетін болады.

Мысалы, кремний фишкаларындағы кремний фишкаларындағы шектеулер екі жолмен шешілуі мүмкін. Бірінші жол – жартылай өткізгіш өзгеріс. Ол үшін әртүрлі сипаттамалары бар екі жартылай өткізгіш материалдарды қолдануға негізделген өндіріс гибридті чиптерінің нұсқасы ұсынылған.Галий нитридін кремнийлі вафлимен бірге пайдалану ең перспективалы нұсқа деп аталады. Бір жағынан, галлий нитриті жоғары жылдамдықты интегралды схемаларды құруға мүмкіндік беретін бірегей электронды қасиеттерге ие, ал екінші жағынан, кремнийді пайдалану осы технологияның заманауи өндірістік жабдықтарға сәйкес келуін қамтамасыз етеді. Дегенмен, наноматериалдар тарапынан көзқарас электрониканың электроникасының тағы бір инновациялық идеясын – бір электрониканы қамтиды.

Шын мәнінде, электрониканың әрі қарай миниатизирленуі – бір микропроцессорлық субстратқа мыңдаған транзисторларды орналастыру – жақын электр транзисторларында электрондар ағып жатқан кезде электр өрістерінің қиылысуын шектейді. Идея электронды ағындардың орнына бірыңғай электрондарды пайдалану болып табылады, ол «жеке» уақыт шкаласында қозғалуы мүмкін, сондықтан «кезектер» жасамайды, осылайша интерференцияның қарқындылығын төмендетеді.

Егер сіз оған қарасаңыз, электронды ағындар мүлде қажет емес – бақылауды беру үшін еркін кішкентай сигнал жібере аласыз, мәселе оны сенімді түрде оқшаулау (табу).Бір электронды табудың техникалық мүмкіндіктері бар-жоғын анықтайды – бұл үшін әдеттегі «жалпы массасы» электронды қозғалысына қарағанда әр электрон үшін жеке оқиға болып табылатын туннель әсері қолданылады – жартылай өткізгіштегі ағымдық процесс ұжымдық процесс болып табылады. Электроника тұрғысынан тоннельдер түйіні конденсатор арқылы өтетін трансформатор арқылы зарядты трансфер болып табылады, яғни конденсатордың кірісінде орналасқан, бір электрон күшейтілген сигналдың тербелу жиілігімен «ұсталуы» мүмкін. Дегенмен, бұл сигналды әдеттегі құрылғыларда тек криогендік температураларда оқшаулау мүмкін болды – температураның жоғарылауы сигналды анықтау үшін жағдайды бұзды. Бірақ әсердің жоғалуы температурасы контакт аймағына кері пропорционалды болды, ал 2001 жылы нанотүтікке арналған алғашқы электронды транзистор жасалды, онда контакт аймағы соншалықты кішкентай болды, ол бөлме температурасында жұмыс істеуге мүмкіндік берді!

Осыған байланысты, электронды-электроника жартылай өткізгіш гетеролазердің зерттеушілерінің жолын қайталайды – алферов тобы сұйық азоттың температурасында емес, бөлме температурасында лазердің әсерін қамтамасыз ететін материалды табу үшін күрескен.Бірақ үлкен үміттер үлкен электронды ағындарды (қуат ағымдары) беруімен байланысты өткізгіштер, криогендік температураның аймағынан әлі «тартылмаған». Бұл үлкен қашықтыққа энергияны берудегі ысыраптарды азайтуға мүмкіндік беріп қана қоймай, сонымен қатар Ресей арқылы күнделікті электр энергиясын қайта бағыттаудың «жылу сымдары» үшін 30% жоғалуына әкеп соқтырады – «бөлме» өткізгіштерінің жетіспеушілігі сақтаудың дамуын шектейді сөндіргіш сақинадағы энергия, ток қозғалысы дерлік мәңгілікке созылуы мүмкін. Мұндай сақиналарды құру идеалы – бұл атомдар айналасындағы электрондардың қозғалысы кейде ең жоғары температура кезінде тұрақты және шексіз жалғасатын қарапайым атомдар.

Материалтану ғылымдарының даму болашағы өте әртүрлі. Сонымен қатар, жаңартылатын энергия көздері үшін үлкен перспективалар бар, болашақта күн энергиясын тікелей пайдалану мүмкіндігі пайда болған материалдардың ғылымы дамыды. Кейде қоғамның болашақ тұлғасын (Татарстан мен Чувашияда «жасыл революцияны» жоспарлайды және биоэкологиялық қалалардың құрылуын елеулі түрде дамытады) анықтайтын жұмыс бағыттары осы.Мүмкін, бұл бағыттың болашағы табиғаттың жұмыс істеу қағидаларын түсінуге дейін материалдардың техникасын дамытудан, адамзат қоғамында кеңінен таралған, тірі табиғатта қолданыла алатын басқарылатын фотосинтезді пайдалану жолына қадам жасау болып табылады. Біз қазірдің өзінде тірі табиғаттың жасушалы клеткасы – ұяшық туралы айтып жатырмыз, бұл электрониканың кейінгі кезекті сатысы, кез-келген функцияны орындау үшін құрылғыны құру идеологиясы – ток басқарушы транзистор, жарық диодты жарықтандыру немесе жарықты басқару үшін лазер. Ұяшық идеологиясы – белгілі бір циклды орындайтын қарапайым құрылғылар сияқты операторлардың идеологиясы. Жасуша сыртқы энергия есебінен кез-келген бір функцияны орындау үшін оқшауланған элемент ретінде қызмет етпейді, сонымен бірге қол жетімді сыртқы энергияны өңдейтін зауыт ретінде, бір конвертте көптеген процестердің циклдерін сақтауға жұмыс жасайды. Өзінің гомеостазын ұстап тұру және оған ATP түрінде энергия жинақтау үшін жасушаның жұмысы қазіргі ғылымның қызықты мәселесі болып табылады. Биотехнологтар әлі күнге дейін микроэлектроникада қолдануға болатын жасушалық құрылғыны жасушалық қасиеттермен жасауды армандай алады.Және бұл болғанда, микроэлектрониканың жаңа дәуірі, әрине, тірі организмдердің жұмыс істеу принциптеріне жақындаған дәуірі, ғылым фантастикасы туралы ұзақ уақытқа созылған арманы және бионизма баяғыдан тыс бұрыннан келе жатқан биониканың ғылымы.

Сколководағы ғылыми-инновациялық орталықтың құрылуы «спутниктік әсерге» ұқсас жаңа нәрселерді іске асыруға мүмкіндік береді деп үміттенеміз – жаңа серпінді аумақтарды ашу, жаңа материалдар мен электроника технологияларын жасау.

Жаңа ғылыми-технологиялық агломераттың жетекшісі ретінде Джорест Алферовқа сәттілік тілейміз. Мен осы кәсіпорынның жетістігінің кілті оның қуаты мен табандылығына үміттенемін.

Барлық өмір – ғылым

Алферов туралы ғалымдар

Алан Хегер, Химия бойынша Нобель сыйлығы (АҚШ): Нобель сыйлығының лауреаты тек құрметті атақ ғана емес, бұл белгілі бір мәртебе, ол адамға есту мүмкіндігін береді. Оның пікірін жоғары деңгейде де, қарапайым азаматтар да сенеді. Ғалымның міндеті – халықты тәрбиелеу, тек қана толық өмірге әкелмеу. Жорес Альферов сіздің елде мұны жасайды. Бұл оның үлкен жетістігі.

Жердің ресурстары бітеді.Ресей үшін бұл әлі дағдарысты бастан өткерген басқа елдер үшін де айқын емес. Және бізге баламалы энергия көздері қажет. Көптеген қарапайым адамдар бұл сөздерді ғалымдардан кейбір қорқынышты оқиғалар деп санайды. Егер олар тыңдаса, олар бұл мәселе оларға әсер етпейді деп ойлайды, бірақ ғаламшардың көптеген ұрпақтарына жетеді. Бұл идеяның жоқтығы туралы идеяны жеткізу үшін тек ғалымдар мұны істей алады. Күзде мен Жорес Ивановичті Петербургке шақырдым. Бұл Нобель сыйлығының лауреаттарының төртінші кездесуі, және бұл Жорес Алферовтың еңбегі. Ол өз елінде ғылымды сақтау және дәріптеу бойынша үлкен жұмыс атқарып келеді.

Иван Иоголевич, Челябинск қаласының физика пәнінің мұғалімі, Челябі заң шығарушы Ассамблеясының депутаты: Жорес Иванович жартылай өткізгіш гетероструктураларды және жылдам опто- және микроэлектрондық компоненттерді құру бойынша жұмыстар жүргізіп жатыр. Бүгінгі күні бізде компьютерлік технологиялар саласындағы барлық нәрсе осы табылумен анықталады. Ол информатикада қолданылады және қазіргі заманғы компьютерлік технологиялардың дамуын айқындайды. Бұл өте ұзақ уақыт бұрын жасалғанына қарамастан, 1970-жылдардың басында Нобель сыйлығы оған тек 2000 жылы ғана берілді, өйткені қоғам қазірдің өзінде маңыздылығын түсінді.

Жорес Иванович Санкт-Петербургтің физика-математикалық мектептерін қолдайтын қордың негізін қалаушы. Бұл ұстаным мен үшін өте тартымды, себебі ғалым болашақта ғылымға келуі мүмкін жастарды ойлайды.

Кез-келген ел лауреаттарымен мақтан тұтады. Мемлекеттік қауіпсіздік ақ іске асырылған интеллектуалды әлеуетпен анықталады.


* Тыйым салынған аймақ электронның мінсіз (ақаусыз) кристалдай алмайтын энергия мәндерінің диапазоны болып табылады. Жартылай өткізгіштердегі диапазонның диапазонының сипаттамалық мәні – 0,1-4 эВ. Кіріспе тыйым салынған аймақта жолақтарды жасай алады – мультизон бар.


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

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