Zhores Alferov: perdana elektronik domestik

Zhores Alferov: perdana elektronik domestik

Alexander Samsonov
"Ekologi dan Kehidupan" №5, 2010

Pada bulan Mac tahun ini, ahli akademik Jaures Alfierov Ivanovich, seorang pencinta Nobel dan ahli lembaga editorial jurnal Ecology and Life, berumur 80 tahun. Dan pada bulan April, berita itu datang bahawa Zhores Ivanovich dilantik sebagai pengarah saintifik projek inovasi Skolkovo. Projek penting ini sepatutnya, pada dasarnya, mewujudkan satu kejayaan ke masa depan, menghidupkan kehidupan baru ke dalam elektronik domestik, di sumber-sumber pembangunan di mana Zh. I. Alferov berdiri.

Memihak kepada fakta bahawa kejayaan mungkin, cerita itu berkata: apabila pada tahun 1957 satelit pertama dilancarkan di USSR, Amerika Syarikat mendapati dirinya dalam kedudukan luar. Walau bagaimanapun, kerajaan AS menunjukkan watak bertempur, peruntukan itu dibuat kepada teknologi bahawa bilangan penyelidik dengan cepat mencapai satu juta! Pada tahun berikutnya (1958), salah seorang daripada mereka, John Kilby, mencipta litar bersepadu yang menggantikan papan litar bercetak dalam komputer konvensional – dan mikroelektronik komputer moden dilahirkan. Kisah ini kemudiannya dikenali sebagai "kesan satelit".

Zhores Ivanovich sangat memperhatikan pendidikan penyelidik masa depan, ia bukan untuk apa-apa yang dia mengasaskan REC, sebuah pusat latihan di mana latihan dijalankan dari sekolah.Mengucapkan tahniah kepada Zhores Ivanovich pada ulang tahunnya, melihat ke masa lalu dan masa depan elektronik, di mana kesan satelit mesti berulang kali menunjukkan dirinya sendiri. Adalah diharapkan bahawa pada masa depan negara kita, seperti yang pernah ada di Amerika Syarikat, "massa kritikal" penyelidik terlatih akan dikumpulkan – untuk kemunculan kesan satelit.

Cahaya "Teknikal"

Langkah pertama dalam menghasilkan mikroelektronik ialah transistor. Para perintis era transistor ialah William Shockley, John Bardeen dan Walter Brattein, yang pada tahun 1947Makmal Bell"untuk pertama kalinya, sebuah transistor bipolar yang aktif telah dibentuk Dan komponen kedua elektronik semikonduktor adalah alat untuk penukaran langsung elektrik menjadi cahaya – ia adalah penukar optoelektronik semikonduktor, untuk penciptaan yang J.I. Alferov berkaitan secara langsung.

Tugas penukaran langsung elektrik ke dalam cahaya "teknikal" – sinaran kuantum yang koheren – mengambil bentuk sebagai arahan elektronik kuantum, dilahirkan pada tahun 1953-1955. Malah, para saintis telah menetapkan dan menyelesaikan masalah mendapatkan cahaya baru yang sempurna, yang tidak bersifat sebelum ini. Ini bukan cahaya yang mengalir dalam aliran berterusan apabila arus melepasi filamen tungsten atau datang pada siang hari dari Matahari dan terdiri daripada campuran rawak gelombang panjang yang berbeza yang tidak sepadan dengan fasa.Dalam erti kata lain, lampu "metered" yang ketat dicipta, yang diperolehi sebagai satu set bilangan kuant tertentu dengan panjang gelombang yang diberikan dan tegas "dibina" – yang koheren, iaitu, yang diperintahkan, yang bermaksud pelepasan kuanta secara serentak (sintetik).

Keutamaan AS pada transistor ditentukan oleh beban besar Perang Dunia II, yang ditimbun di negara kita. Dalam peperangan ini, abang Zhora Ivanovich, Marks Ivanovich terbunuh.

Marx Alfyorov lulus dari sekolah pada 21 Jun 1941 di Syasstroy. Memasuki Institut Perindustrian Ural di Fakulti Tenaga, tetapi dia belajar hanya beberapa minggu, dan kemudian memutuskan bahawa ia adalah tugasnya untuk melindungi Tanah Air. Stalingrad, Kharkov, Kursk Bulge, luka teruk di kepala. Pada bulan Oktober 1943, dia menghabiskan tiga hari bersama keluarganya di Sverdlovsk, ketika, selepas hospital, dia kembali ke depan.

Tiga hari yang dibelanjakan bersama saudaranya, cerita depannya dan kepercayaan berjiwa muda dalam kuasa sains dan kejuruteraan yang berusia 13 tahun Jora teringat selama seumur hidup. Pengawal Junior Leftenan Mark Ivanovich Alferov meninggal dalam pertempuran di "Stalingrad kedua" – operasi yang dipanggil Korsun-Shevchenko.

Pada tahun 1956, Zhores Alferov datang ke Ukraine untuk mencari kubur abangnya.Di Kiev, di jalan, dia tiba-tiba bertemu dengan rakannya B. P. Zakharchenya, yang kemudiannya menjadi salah seorang kawannya yang paling dekat. Kami bersetuju untuk pergi bersama. Kami membeli tiket untuk kapal pengukus dan pada keesokan harinya kami melayari Dnieper ke Kanev di kabin berganda. Menemukan kampung Khilki, berhampiran dengan tentera Soviet, termasuk Marx Alfyorov, mencerminkan percubaan sengit divisi Jerman terpilih untuk keluar dari "boiler" Korsun-Shevchenko. Mereka mendapati kubur besar dengan seorang prajurit plester putih di atas kekaki, menjulang tinggi di atas rumput yang tumbuh besar, ke mana bunga-bunga sederhana diselingi, yang biasanya ditanam di kuburan Rusia: marigolds, pansies, forget-me-nots.

Menjelang 1956, Zhores Alferov telah bekerja di Institut Fizik dan Teknologi Leningrad, di mana dia bermimpi untuk masuk ke dalam pengajiannya. Peranan utama dalam buku ini adalah "Pernyataan Asas Fizik Moden" yang ditulis oleh Abram Fedorovich Ioffe, ketua fizik Rusia, dari sekolahnya yang hampir semua ahli fizikal yang kemudiannya menjadi kebanggaan sekolah fizikal Rusia: P. L. Kapitsa, L. D. Landau, dan V. Kurchatov, A. P. Aleksandrov, Yu B. Khariton dan banyak lagi.Zhores Ivanovich menulis kemudian bahawa kehidupannya yang bahagia dalam sains telah ditentukan oleh pengedarannya di Fiztech, kemudian dinamakan Ioffe.

Kajian sistematik semikonduktor di Institut Fizikal-Teknikal bermula pada tahun 1930-an. Pada tahun 1932, V. P. Zhoze dan B. V. Kurchatov menyiasat kekonduksian intrinsik dan kekotoran semikonduktor. Pada tahun yang sama, A. F. Ioffe dan I. I. Frenkel mencipta teori pembetulan semasa pada hubungan logam-semikonduktor, berdasarkan fenomena terowong. Pada tahun 1931 dan 1936, Ya. Frenkel menerbitkan karya-karyanya yang terkenal di mana beliau meramalkan adanya excitons dalam semikonduktor, memperkenalkan istilah ini dan membangunkan teori excits. Teori membetulkan pn-simpang yang membentuk asas persimpangan V. Shokli, yang mencipta transistor pertama, telah diterbitkan oleh B.I Davydov, pekerja Fiztekh, pada tahun 1939. Nina Goryunova, pelajar pasca sarjana Ifte, bertahan pada tahun 1950. disertasi pada sebatian intermetallic, membuka sifat semikonduktor sebatian kumpulan ke-3 dan ke-5 dalam sistem berkala (selepas ini A3In5). Ia adalah orang yang mencipta asas di mana penyelidikan bermula pada heterostruktur unsur-unsur ini.(Di Barat, bapa semikonduktor A3In5 dianggap G. Welker.)

Alferov sendiri tidak berjaya di bawah pimpinan Ioffe – pada Disember 1950, semasa kempen "menentang kosmopolitanisme," Ioffe telah dipecat dari jawatannya sebagai pengarah dan dikeluarkan dari Majlis Akademik Institut. Pada tahun 1952, beliau mengetuai makmal semikonduktor, yang pada asasnya Institut Semikonduktor Akademi Sains Akademi Sains USSR dianjurkan pada tahun 1954.

Alferov mengajukan permohonan untuk penciptaan laser semikonduktor bersama dengan teori RI Kazarinov pada puncak pencarian laser semikonduktor. Carian-carian ini bermula pada tahun 1961, ketika N. G. Basov, O. N. Krokhin dan Yu.M. Popov merumuskan prasyarat teoritis untuk penciptaannya. Pada bulan Julai 1962, Amerika memutuskan semikonduktor untuk generasi – ia adalah gallium arsenide, dan pada bulan September-Oktober, kesan laser diperolehi dalam tiga makmal sekaligus, yang pertama adalah kumpulan Robert Hall (24 September 1962). Dan lima bulan selepas penerbitan Hall, permohonan telah difailkan untuk penemuan Alferov dan Kazarinov, dari mana hitung mundur diduduki oleh kajian mikroelektronik heterostructural di Fiztekh.

Institut Fizikoteknik, Alferov Group, 1970 (dari kiri ke kanan): Dmitry Garbuzov, Vyacheslav Andreev, Vladimir Korolkov, Dmitry Tretyakov dan Zhores Alferov. Imej: "Ekologi dan kehidupan"

Kumpulan Alferov (Dmitry Tretyakov, Dmitry Garbuzov, Efim Portnoy, Vladimir Korolkov dan Vyacheslav Andreev) berjuang mencari bahan yang sesuai untuk merealisasikan beberapa tahun yang cuba dilakukan sendiri, tetapi mendapati kompleks semikonduktor tiga komponen yang sesuai hampir secara kebetulan: di laboratorium jiran N. A. Goryunova . Walau bagaimanapun, ia adalah satu peluang yang "tidak rawak" – carian untuk sebatian semikonduktor yang menjanjikan Nina Aleksandrovna Goryunova membawa arah, dan dalam monograf yang muncul pada tahun 1968, dia menggubal idea "sistem berkala semikonduktor berkala". Kompaun semikonduktor yang dibuat di makmalnya mempunyai kestabilan yang diperlukan untuk generasi, yang menentukan kejayaan "perusahaan". Hterolaserer berdasarkan bahan ini dicipta pada malam tahun 1969, dan tarikh keutamaan pada tahap pengesanan kesan laser ialah 13 September 1967.

Kertas pertama tentang kemungkinan menggunakan semikonduktor untuk membuat laser diterbitkan pada tahun 1959 oleh N. G. Basov, B. M. Vul, dan Yu M. Popov.Penggunaan pn-persimpangan untuk tujuan ini dicadangkan pada tahun 1961 oleh N. G. Basov, O. N. Krokhin, dan Yu M. Popov. Laser semikonduktor kristal GaA pertama kali dilaksanakan pada tahun 1962 di makmal R. Hall, M.I. Neyten dan N. Holonyak (Amerika Syarikat). Mereka didahului dengan kajian sifat-sifat radiasi persimpangan pn, yang menunjukkan bahawa, dengan arus yang besar, tanda-tanda pelepasan yang dirangsang muncul (D. N. Nasledov, S. M. Rybkin dengan kolaborator, USSR, 1962). Di USSR, penyelidikan asas yang membawa kepada penciptaan laser semikonduktor dianugerahkan Hadiah Lenin pada tahun 1964 (B. M. Vul, O. N. Krokhin, D. N. Nasledov, A. A. Rogachev, S. M. Rybkin, Yu. Popov, A. P. Shotov, B. V. Tsarenkov). Laser semikonduktor dengan pengujaan elektronik mula-mula dilaksanakan pada tahun 1964 oleh N. G. Basov, O. V. Bogdankevich, A. G. Devyatkov. Pada tahun yang sama, N. G. Basov, A. Z. Grasyuk dan V. A. Katulin melaporkan penciptaan laser semikonduktor yang dipam optik. Pada tahun 1963, J.I Alferov mencadangkan penggunaan heterostruktur untuk laser semikonduktor. Mereka dicipta pada tahun 1968 oleh J.I. Alferov, V.M. Andreev, D.Z. Garbuzov, V.I. Korolkov, D.N. Tretyakov, V.I.Shveikin, yang telah dianugerahkan Hadiah Lenin pada tahun 1972 untuk kajian tentang heterojunctions dan pembangunan peranti berdasarkan kepada mereka.

Bahan-bahan baru

Berlatarkan berlaku sejak awal 60-an perlumbaan laser hampir imperceptibly mempunyai LED, yang juga menghasilkan cahaya diberikan spektrum, tetapi tanpa kepaduan yang ketat laser. Hasil daripada mikroelektronik hari ini termasuk peranti sedemikian asas berfungsi, seperti transistor dan konglomerat mereka – litar bersepadu (beribu-ribu transistor) dan mikropemproses (dari puluhan ribu kepada puluhan juta transistor), sedangkan sebenarnya cawangan yang berasingan mikroelektronik – Optoelectronics – Peranti dibuat yang berdasarkan heterostruktur pada penciptaan yang "teknikal" cahaya – laser semikonduktor dan LED. Dengan penggunaan laser semikonduktor berkaitan sejarah baru-baru rakaman digital – dari pemacu CD-ROM konvensional kepada teknologi yang terkenal hari ini Blue Ray Galium nitrida (Gan).

LED atau diod pemancar cahaya (LED, LED, LED – Eng. Diod pemancar cahaya) – peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya tidak keruan dengan melepaskan satu therethrough arus elektrik. Pembohongan cahaya yang dipancarkan dalam julat spektrum yang sempit, ciri-ciri warna bergantung kepada komposisi kimia semikonduktor yang digunakan di dalamnya.

di sebelah kiri) dan terus (di sebelah kanan) semikonduktor. Imej: "Ekologi dan kehidupan" "border = 0> Pembekuan langsung (di sebelah kiri) dan terus (di sebelah kanan) semikonduktor. Imej: "Ekologi dan kehidupan"

Adalah dipercayai bahawa LED yang pertama, memancarkan cahaya dalam spektrum yang kelihatan, dihasilkan pada tahun 1962 di University of Illinois oleh sebuah kumpulan yang dipimpin oleh Nick Holonyak. Dioda yang dibuat daripada semikonduktor jurang tidak langsung (contohnya, silikon, germanium, atau silikon karbida) hampir tidak memancarkan cahaya. Oleh itu, bahan-bahan seperti GaAs, InP, InAs, InSb, yang merupakan semikonduktor jurang langsung digunakan. Pada masa yang sama, banyak jenis A bahan semikonduktor3InE bentuk antara mereka satu barisan berterusan penyelesaian pepejal – ternary dan lebih rumit (AIxGa1-xN dan InxGa1-xN, GaAsxP1-xGaxIn1-xP, GaxIn1-xSebagaiyP1-y dan lain-lain), berdasarkan yang mana arah mikroelektronik heterostruktur dibentuk.

Aplikasi yang paling terkenal dari LED hari ini ialah penggantian lampu pijar dan paparan telefon bimbit dan pelayaran.

3In5 dan a2(4)In6 dan bahan magnet (dalam kurungan). Bahan penghubung garis: merah untuk sebatian A3In5dan biru untuk selebihnya, mereka menandakan heterostruktur kuantum yang telah disiasat.Imej: "Ekologi dan kehidupan" "sempadan = 0> Semikonduktor Kumpulan IV, sebatian A3In5 dan a2(4)In6 dan bahan magnet (dalam kurungan). Bahan penghubung garis: merah untuk sebatian A3In5danbiru untuk selebihnya, mereka menandakan heterostruktur kuantum yang telah disiasat. Imej: "Ekologi dan kehidupan"

Idea umum mengenai pembangunan "lampu teknikal" – penciptaan bahan-bahan baru untuk teknologi LED dan laser. Tugas ini tidak dapat dipisahkan dari masalah mendapatkan bahan-bahan dengan keperluan tertentu untuk struktur elektronik semikonduktor. Dan utama keperluan ini ialah struktur zon larangan matriks semikonduktor yang digunakan untuk menyelesaikan masalah tertentu. Secara aktif menjalankan penyelidikan bahan-bahan yang membolehkan anda mencapai keperluan yang ditentukan untuk bentuk dan saiz zon terlarang.*

Anda boleh mendapatkan idea fleksibiliti kerja ini dengan melihat graf yang mana anda boleh menilai kepelbagaian sebatian ganda asas dan kemungkinan kombinasi mereka dalam struktur heterostuktur.

Ambil beribu-ribu matahari!

Sejarah cahaya teknikal akan menjadi tidak lengkap jika, bersama-sama dengan pemancar cahaya, tidak ada perkembangan penerimanya. Sekiranya kerja kumpulan Alferov bermula dengan pencarian bahan untuk pemancar, hari ini salah seorang ahli kumpulan ini, kolaborator terdekat Alferov dan kawan lamanya, Profesor V.M. sel suria. Ideologi heterostruktur sebagai kompleks bahan dengan lebar zon terlarang telah menemui aplikasi aktif di sini juga. Hakikatnya ialah sinar matahari terdiri daripada sejumlah besar gelombang cahaya frekuensi yang berbeza, yang merupakan persoalan penggunaannya sepenuhnya, kerana tidak ada bahan yang dapat mengubah cahaya frekuensi yang berlainan menjadi tenaga elektrik. Ternyata mana-mana sel suria silikon tidak mengubah keseluruhan spektrum radiasi matahari, tetapi hanya sebahagian daripadanya. Apa yang perlu dilakukan "Resipi" adalah mudah menipu: untuk membuat kue lapisan bahan-bahan yang berbeza, setiap lapisan yang bertindak balas kepada kekerapan sendiri, tetapi pada masa yang sama membolehkan semua frekuensi lain tanpa melemahkan yang ketara.

Ini adalah struktur yang mahal, kerana ia mesti mengandungi bukan sahaja peralihan pelbagai kelakuan yang mana cahaya jatuh, tetapi juga banyak lapisan tambahan, sebagai contoh, agar emf yang dihasilkan akan dikeluarkan untuk penggunaan lebih lanjut. Sebenarnya, "sandwic" adalah pemasangan beberapa alat elektronik. Penggunaannya dibenarkan oleh kecekapan yang lebih tinggi iaitu "sandwic", yang digunakan secara berkesan bersama konsentrator solar (lensa atau cermin). Jika "sandwic" membolehkan anda meningkatkan kecekapan berbanding elemen silikon, contohnya, 2 kali, dari 17 hingga 34%, maka kerana hab yang meningkatkan ketumpatan radiasi matahari sebanyak 500 kali (500 matahari), anda dapat memperoleh keuntungan 2 × 500 = 1000 kali! Ini adalah keuntungan dalam bidang elemen itu sendiri, iaitu, bahan mestilah 1000 kali lebih kecil. Konsentrat radiasi matahari moden mengukur ketumpatan radiasi dalam beribu-ribu dan puluhan ribu "matahari" tertumpu pada satu unsur.

Struktur multilayer fotosel penumpu untuk menukarkan tenaga solar dengan kecekapan tinggi. Imej: "Ekologi dan kehidupan"

Satu lagi cara yang mungkin adalah untuk mendapatkan bahan yang boleh berfungsi sekurang-kurangnya pada dua frekuensi atau, dengan lebih tepatnya, dengan pelbagai spektrum solar.Pada awal 1960-an, kemungkinan kesan foto "multizone" ditunjukkan. Ini adalah keadaan yang aneh di mana kehadiran kekotoran mewujudkan band dalam jurang band semikonduktor, yang membolehkan elektron dan lubang untuk "melompat melintasi jurang" dalam dua atau tiga lompatan. Akibatnya, anda boleh mendapatkan kesan fotoelektrik untuk foton dengan kekerapan 0.7, 1.8 atau 2.6 eV, yang sememangnya mengembang spektrum penyerapan dan meningkatkan kecekapan. Sekiranya saintis berjaya memastikan penjanaan tanpa pengangkut semula pembawa yang signifikan pada band-band pencemaran yang sama, maka kecekapan unsur-unsur tersebut dapat mencapai 57%.

Sejak awal 2000-an, penyelidikan aktif telah dijalankan ke arah ini di bawah arahan V. M. Andreev dan Zh. I. Alferov.

Terdapat satu lagi arahan yang menarik: aliran cahaya matahari pertama kali dibahagikan kepada aliran pelbagai frekuensi yang berbeza, masing-masing kemudian diarahkan ke "sel "nya. Arah sedemikian juga boleh dianggap menjanjikan, kerana dalam kes ini sambungan siri, tidak dapat dielakkan dalam struktur sandwic jenis yang digambarkan di atas, hilang, mengehadkan arus unsur ke bahagian yang paling "lemah" spektrum.

Kepentingan penting ialah penilaian nisbah tenaga solar dan atom, yang dinyatakan oleh J.I. Alferov pada persidangan baru-baru ini: "Jika hanya 15% daripada dana yang dibelanjakan untuk pembangunan tenaga atom dibelanjakan untuk pembangunan sumber tenaga alternatif, maka NPP untuk pengeluaran elektrik di USSR tidak perlu sama sekali! "

Masa depan heterostruktur dan teknologi baru

Satu lagi penilaian yang menarik, mencerminkan sudut pandang Zhores Ivanovich: pada abad ke-21, heterostructures akan meninggalkan hanya 1% untuk penggunaan monostructures, iaitu, semua elektronik akan hilang dari bahan-bahan "sederhana" seperti silikon dengan kemurnian 99.99-99.999%. Angka itu adalah kemurnian silikon, diukur dalam nines selepas titik perpuluhan, tetapi kesucian ini sudah berusia 40 tahun dan tidak ada yang terkejut. Masa depan elektronik, Alferov percaya, adalah gabungan unsur-unsur A3B5, penyelesaian padu dan lapisan epitaxial bagi pelbagai kombinasi unsur-unsur ini. Sudah tentu, tidak boleh dikatakan bahawa semikonduktor mudah seperti silikon tidak dapat mencari aplikasi yang luas, tetapi struktur yang masih rumit memberikan respons yang lebih fleksibel kepada keperluan kontemporari. Malah pada hari ini, heterostruktur menyelesaikan masalah ketumpatan maklumat yang tinggi untuk sistem komunikasi optik. Ini mengenai OEIC (litar bersepadu optoelektronik) – litar bersepadu optoelektronik. Asas sebarang litar bersepadu optoelektronik (optocouplers, optocouplers) terdiri daripada diod pemancaran inframerah dan pengesan radiasi sejajar optik, yang memberikan litar rasmi skop yang luas untuk kegunaan luas peranti ini sebagai transceivers maklumat.

Di samping itu, instrumen utama optoelektronik moden, laser DHS (DHS – heterostruktur berganda), terus diperbaiki dan dibangunkan. Akhirnya, hari ini ia berprestasi tinggi berkelajuan tinggi LED pada heterostructures yang menyediakan sokongan untuk teknologi pemindahan data berkelajuan tinggi HSPD (Perkhidmatan Data Packet Speed ​​yang tinggi).

Tetapi perkara yang paling penting dalam kesimpulan Alferov bukanlah aplikasi yang berbeza, tetapi arah umum pembangunan teknik abad ke-21 – pengeluaran bahan dan litar bersepadu berdasarkan bahan-bahan yang mempunyai ciri-ciri yang ditentukan khusus untuk banyak bergerak ke hadapan. Ciri-ciri ini ditetapkan oleh kerja reka bentuk, yang dilakukan pada tahap struktur atom bahan, yang ditentukan oleh tingkah laku pembawa caj dalam ruang tetap tertentu, yang merupakan bahagian dalam kekisi kristal bahan.Pada dasarnya, kerja ini adalah pengawalan bilangan elektron dan peralihan kuantum mereka – kerja perhiasan di peringkat merancang suatu katerangan berterusan beberapa angstroms (angstroms – 10-10 m, 1 nanometer = 10 angstroms). Tetapi hari ini perkembangan sains dan teknologi tidak lagi jauh dalam hal seperti yang diwakili pada 60-an abad yang lalu. Hari ini, ini sebahagian besarnya pergerakan ke arah yang bertentangan, di kawasan nanoscale – sebagai contoh, penciptaan nanooblas dengan sifat titik kuantum atau wayar kuantum, di mana titik kuantum bersambung secara linear.

Sememangnya, nanoobjects hanya merupakan satu daripada tahap yang sains dan teknologi menjalani dalam perkembangan mereka, dan mereka tidak akan berhenti di sana. Perlu dikatakan bahawa perkembangan sains dan teknologi adalah jauh dari cara yang mudah, dan jika hari ini kepentingan penyelidik telah beralih ke arah peningkatan saiz – menjadi nanooblast, maka keputusan esok akan bersaing pada skala yang berbeza.

Sebagai contoh, batasan pada cip silikon yang timbul pada cip silikon boleh diselesaikan dalam dua cara. Laluan pertama adalah perubahan semikonduktor. Untuk ini, satu varian pengeluaran cip hibrid berdasarkan penggunaan dua bahan semikonduktor dengan ciri-ciri yang berbeza dicadangkan.Penggunaan galium nitrida bersama wafer silikon dipanggil pilihan yang paling menjanjikan. Di satu pihak, gallium nitride mempunyai sifat elektronik unik yang membolehkan anda membuat litar bersepadu berkelajuan tinggi, sebaliknya, penggunaan silikon sebagai asas menjadikan teknologi ini serasi dengan peralatan pengeluaran moden. Walau bagaimanapun, pendekatan di bahagian nanomaterials mengandungi idea yang lebih inovatif mengenai elektronik satu elektron – satu-elektronik.

Hakikatnya adalah pengurangan elektronik yang lebih lanjut – penempatan ribuan transistor pada substrat mikropemproses tunggal – menghadkan persilangan medan elektrik apabila aliran elektron di transistor berdekatan. Ideanya ialah menggunakan elektron tunggal dan bukannya fluks elektron, yang boleh bergerak dalam garis masa "individu" dan oleh itu tidak mewujudkan "barisan", dengan itu mengurangkan keamatan gangguan.

Jika anda melihatnya, aliran elektron tidak diperlukan pada umumnya – anda boleh menghantar isyarat kecil sewenang-wenang untuk pemindahan kawalan, masalahnya adalah untuk mengasingkannya dengan keyakinan (mengesan).Dan ternyata bahawa pengesanan elektron tunggal secara teknis agak boleh dilaksanakan – kesan terowong digunakan untuk ini, yang merupakan satu peristiwa individu untuk setiap elektron, berbeza dengan gerakan "jumlah massa" biasa – arus dalam semikonduktor adalah proses kolektif. Dari sudut pandangan elektronik, persimpangan terowong adalah pemindahan caj melalui kapasitor, jadi dalam transistor kesan medan, di mana kapasitor berada pada input, satu elektron boleh "ditangkap" oleh kekerapan ayunan isyarat amplifikasi. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk mengasingkan isyarat ini dalam peranti konvensional hanya pada suhu kriogenik – peningkatan suhu memusnahkan keadaan untuk pengesanan isyarat. Tetapi suhu kepupusan kesan ternyata berkadar songsang dengan kawasan sentuhan, dan pada tahun 2001 transistor tunggal elektron pertama pada nanotube dibuat, di mana kawasan sentuhannya sangat kecil sehingga ia membolehkan kami bekerja pada suhu bilik!

Dalam hal ini, elektronik tunggal mereplikasi jalan yang diambil oleh para penyelidik heterolaser semikonduktor – kumpulan Alferov bergelut hanya untuk mencari bahan yang akan memberikan kesan memabukkan pada suhu bilik, dan bukan pada suhu nitrogen cecair.Tetapi superconductors, yang mana harapan tertinggi dikaitkan dengan penghantaran fluks elektron besar (arus kuasa), belum dapat "menarik" keluar dari kawasan suhu kriogenik. Ini bukan sahaja melambatkan kemungkinan mengurangkan kerugian dalam penghantaran tenaga ke atas jarak jauh – diketahui bahawa mengalihkan aliran tenaga melalui Rusia sepanjang hari membawa kepada kerugian 30% untuk "wayar pemanasan" – kekurangan "bilik" superkonduktor menghadkan pembangunan penyimpanan tenaga dalam cincin superconducting, di mana pergerakan semasa boleh bertahan hampir selama-lamanya. Tidak dapat dicapai manakala yang ideal untuk membuat cincin tersebut adalah atom biasa, di mana pergerakan elektron di sekeliling nukleus kadang-kadang stabil pada suhu tertinggi dan boleh bertahan tidak terhingga.

Prospek lebih lanjut untuk perkembangan sains bahan sangat beragam. Lebih-lebih lagi, dengan perkembangan sains bahan-bahan yang kemungkinan nyata penggunaan langsung tenaga suria muncul, menjanjikan prospek besar untuk tenaga boleh diperbaharui. Kadang-kadang ia adalah bidang kerja yang menentukan masa depan masyarakat (di Tatarstan dan Chuvashia, mereka sudah merancang "revolusi hijau" dan serius membangun penciptaan bio-eco-cities).Mungkin masa depan arah ini adalah untuk mengambil langkah dari perkembangan teknik bahan untuk memahami prinsip-prinsip fungsi alam semulajadi, untuk mengambil jalan menggunakan fotosintesis terkawal, yang dapat disebarkan di dalam masyarakat manusia secara meluas dalam alam hidup. Kami sudah bercakap mengenai sel sel hidup yang hidup – sel, dan ini adalah peringkat seterusnya, pembangunan yang lebih tinggi selepas elektronik, dengan ideologi mencipta peranti untuk melakukan apa-apa fungsi – transistor mengawal semasa, LED atau laser untuk mengawal cahaya. Ideologi sel adalah ideologi pengendali sebagai peranti asas melaksanakan kitaran tertentu. Sel berfungsi bukan sebagai elemen terpencil untuk melaksanakan sebarang fungsi dengan mengorbankan tenaga luaran, tetapi sebagai kilang keseluruhan untuk memproses tenaga luaran yang tersedia ke dalam kerja-kerja menjaga kitaran banyak proses yang berbeza di bawah satu sampul tunggal. Kerja sel untuk mengekalkan homeostasis sendiri dan pengumpulan tenaga dalam bentuk ATP di dalamnya adalah masalah yang menarik dalam sains moden. Setakat ini, ahli bioteknologi hanya boleh bermimpi mewujudkan alat tiruan dengan sifat-sifat sel yang sesuai digunakan dalam mikroelektronik.Dan apabila ini berlaku, era baru mikroelektronik sudah pasti akan bermula – era menghampiri prinsip-prinsip kerja organisma hidup, impian lama fiksyen sains dan sains lama yang terbukti bionik, masih tidak keluar dari buaian biofisika.

Mudah-mudahan penciptaan pusat inovasi sains di Skolkovo akan dapat merealisasikan sesuatu yang serupa dengan "kesan satelit" – untuk membuka kawasan-kawasan terobosan baru, untuk menghasilkan bahan-bahan baru dan teknologi elektronik.

Kami ingin kejayaan Jores Alferov sebagai penyelia aglomerat saintifik dan teknologi baru ini. Saya berharap bahawa tenaga dan ketekunannya akan menjadi kunci kepada kejayaan perusahaan ini.

Semua kehidupan – sains

Para saintis mengenai Alferov

Alan Heeger, Hadiah Nobel dalam Kimia (Amerika Syarikat): Pemenang hadiah Nobel bukan hanya gelaran kehormatan, ia adalah status tertentu, yang mana, seseorang mendapat peluang untuk didengar. Pendapatnya dipercayai dalam kalangan tertinggi dan rakyat biasa. Kewajipan saintis adalah untuk mendidik penduduk, dan tidak memimpin secara eksklusif kepada kehidupan yang bersemangat. Zhores Alferov sedang melakukan ini di negara anda. Dan ini adalah kebaikannya.

Sumber bumi habis.Bagi Rusia, ini masih belum jelas sama seperti negara-negara lain yang telah mengalami krisis. Dan kita memerlukan sumber tenaga alternatif. Kebanyakan orang biasa melihat kata-kata ini sebagai beberapa cerita seram dari para saintis. Jika mereka mendengarkan mereka, mereka berfikir bahawa masalah itu tidak akan menjejaskan mereka, tetapi akan mengatasi planet ini dalam banyak generasi. Untuk menyampaikan idea bahawa ini tidak begitu, hanya saintis boleh melakukannya. Pada musim gugur saya telah dijemput oleh Zhores Ivanovich ke Petersburg. Ini sudah menjadi keempat pemenang Hadiah Nobel, dan ini adalah kebaikan Jaures Alferov. Beliau melakukan pekerjaan yang sangat besar untuk mengekalkan dan mempromosikan sains di negaranya.

Ivan Iogolevich, guru fizik dari Chelyabinsk, timbalan Dewan Undangan Chelyabinsk: Zhores Ivanovich bekerja pada penciptaan heterostruktur semikonduktor dan komponen opto dan mikroelektrik yang cepat. Semua yang kita ada hari ini dalam bidang teknologi komputer sebahagian besarnya ditentukan oleh penemuan ini. Ia digunakan dalam sains komputer dan dalam banyak cara menentukan perkembangan teknologi komputer moden. Walaupun ia telah dibuat agak lama dahulu, pada awal tahun 1970-an, Hadiah Nobel dianugerahkan hanya pada tahun 2000, nampaknya, kerana masyarakat kini hanya menyedari kepentingannya.

Zhores Ivanovich adalah pengasas asas yang menyokong sekolah fizikal dan matematik St. Petersburg. Kedudukan ini sangat menarik bagi saya, kerana seorang saintis berfikir tentang orang muda yang boleh datang ke sains pada masa akan datang.

Mana-mana negara berbangga dengan pemenangnya. Keselamatan negara juga ditentukan oleh potensi intelektual yang disedari.


* Zon terlarang adalah julat nilai tenaga yang elektron tidak boleh mempunyai kristal yang ideal (bebas dari kecacatan). Nilai ciri jurang band dalam semikonduktor adalah 0.1-4 eV. Kekotoran boleh membuat band di zon terlarang – terdapat multizone.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

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