За что получил Нобелевскую премию 2000 года по физике Ж.И.Алфёров?

15 марта 2008 года отмечает 78-летие академик Жорес Иванович Алфёров. Он хорошо известен как общественный и государственный деятель, депутат Госдумы. Его научные достижения известны меньше. А мы ими сейчас активно пользуемся — в оптоволоконных линиях связи, лазерных проигрывателях и многих других устройствах.

Ещё студентом и аспирантом физфака по специальности «физика твёрдого тела» я изучал работы Алфёрова в области физики полупроводников, полупроводниковой квантовой электроники, технической физики. Он стоял у истоков создания первых отечественных транзисторов, мощных германиевых выпрямителей, фотодиодов.

Главные же открытия, сделанные Алфёровым, связаны с исследованиями гетеропереходов в полупроводниках. Что это такое? В обычных диодах и транзисторах существуют гомопереходы — одиночные контакты полупроводников разной проводимости. Гетероструктурой называется полупроводниковая структура с несколькими контактами в одном кристалле. Это очень сложно осуществить технологически, зато открываются огромные возможности в применении таких полупроводников. Алфёров шутит на эту тему: «Нормально — это когда гетеро, а не гомо. Гетеро — это нормальный путь развития природы».

В 60-е годы в своём Ленинградском физико-техническом институте Алфёров начинает работать над созданием реальных приборов на полупроводниковых гетероструктурах. Многие тогда считали работу над гетеропереходными структурами бесперспективной. Имеющиеся кристаллы были химически неустойчивы, а размеры их кристаллических решёток не совпадали, что приводило при контакте к большому количеству структурных дефектов. Поэтому создание эффективного перехода и подбор соответствующих гетеропар казались неразрешимой задачей.

Однако с помощью созданных установок молекулярно-пучковой эпитаксии, позволяющих изменять параметры полупроводника при выращивании его кристалла, Алферову удалось найти решение проблемы. С использованием полупроводников GaAs и GaAlAs были созданы эффективно работающие гетероструктуры. Эти же задачи параллельно решал американец немецкого происхождения Герберт Крёмер. С начала 70-х годов развернулась гонка ЛФТИ с американскими фирмами Bell Telephone, IBM и RCA в разработке промышленной технологии получения полупроводников на гетероструктурах. Нашим ученым удалось всего на месяц опередить конкурентов. В 2000 году Алфёрову и Крёмеру была присуждена Нобелевская премия.

Сейчас лазеры на гетероструктурах используются для закачки информации в межконтинентальные оптоволоконные кабели. Лазер с двойной гетероструктурой используется теперь в каждом доме для проигрывания и записи компакт-дисков. Гетероструктурные светодиоды используются для освещения и в световых приборах автомобилей. На космической станции «Мир» высокоэффективные солнечные элементы на основе полупроводниковых гетероструктур проработали без снижения мощности 15 лет.

В настоящее время, с развитием нанотехнологий, конструирование полупроводниковых систем позволяет задавать кристаллу практически любые параметры. Гетероструктуры можно составлять уже из отдельных атомов. Созданием и исследованием свойств таких наноструктур — квантовых проволок и квантовых точек — занят сегодня Алфёров.

В 2008 году Жорес Иванович Алфёров возглавил секцию нанотехнологий в отделении нанотехнологий и информационных технологий РАН. Работа продолжается… ]