15 марта исполняется 80 лет Жоресу Алферову, вице-президенту Российской академии наук, лауреату Нобелевской премии по физике.
Жорес Иванович Алферов родился 15 марта 1930 г . в Витебске (Белоруссия).
В 1952 г. окончил факультет электронной техники Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (ЛЭТИ) (в настоящее время - Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).
С 1953 г. Жорес Алферов работает в Физико-Техническом Институте имени А. Ф. Иоффе, с 1987 г. - в качестве директора.
Принимал участие в разработке первых отечественных транзисторов и силовых германиевых приборов.
В 1970 г. Жорес Алферов защитил диссертацию, обобщив новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках, и получил степень доктора физико-математических наук. В 1972 г. Алферов стал профессором, а через год - заведующим базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ.
С начала 1990-х гг. Алферов занимался исследованием свойств наноструктур пониженной размерности: квантовых проволок и квантовых точек. С 1987 г. по май 2003 г. - директор СПбГЭТУ, с мая 2003 г. по июль 2006 г. - научный руководитель.
Исследования Жореса Алферова заложили основы принципиально новой электроники на основе гетероструктур с очень широким диапазоном применения, известной сегодня как «зонная инженерия».
В лаборатории Алферова была разработана промышленная технология создания полупроводников на гетероструктурах. Первый непрерывный лазер на гетеропереходах был создан тоже в России. Эта же лаборатория по праву гордится разработкой и созданием солнечных батарей, успешно примененных в 1986 г. на космической станции "Мир": батареи проработали весь срок эксплуатации до 2001 г. без заметного снижения мощности.
Жорес Алферов многие годы сочетает научные исследования с преподаванием. С 1973 г. он заведует базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ, с 1988 г. - декан физико-технического факультета Санкт-Петербургского государственного технического университета.
Научный авторитет Алферова чрезвычайно высок. В 1972 г. он был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, в 1979 г. - ее действительным членом, в 1990 г. - вице-президентом Российской академии наук и Президентом Санкт-Петербургского научного центра РАН.
Его работы получили широкую известность и мировое признание, вошли в учебники. Он автор более 500 научных работ, в том числе трех монографий и более 50 изобретений.
С 1989 г. по 1992 г. Жорес Алферов был народным депутатом СССР, с 1995 г. - депутат Государственной Думы второго, третьего, четвертого и пятого созывов (фракция КПРФ).
В 2002 г. Алферов стал инициатором учреждения премии «Глобальная энергия» (учередители ОАО "Газпром", РАО "ЕЭС России", НК "ЮКОС" и ОАО «Сургутнефтегаз»). До 2006 г. возглавлял Международный комитет по присуждению премии «Глобальная энергия».
С 2003 г. Жорес Алферов - председатель Научно-образовательного комплекса «Санкт-Петербургский физико-технический научно-образовательный центр» РАН.
Алферов - почетный доктор многих университетов и почетный член многих академий.
Награжден Золотой медалью Баллантайна (1971) Франклиновского института (США), Хьюлет-Паккардовской премией Европейского физического общества (1972), медалью Х.Велькера (1987), премией А.П.Карпинского и премией А.Ф.Иоффе Российской академии наук, Общенациональной неправительственной Демидовской премией РФ (1999), премией Киото за передовые достижения в области электроники (2001).
В 2000 г. Алферов получил Нобелевскую премию по физике "за достижения в электронике" совместно с американцами Джеком Килби и Гербертом Кремером. Кремер, как и Алферов, получил награду за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов (Алферов и Кремер получили половину денежной премии), а Килби - за разработку идеологии и технологии создания микрочипов (вторую половину).
В 2002 г. за работу "Фундаментальные исследования процессов формирования и свойств гетероструктур с квантовыми точками и создание лазеров на их основе" Жорес Алферов и команда ученых, работающих вместе с ним, были удостоены Государственной премии.
Жорес Алферов награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, Знаком Почета "3a заслуги перед Отечеством" III и II степени, медалями СССР и Российской Федерации.
В феврале 2001 г. Алферов учредил Фонд поддержки образования и науки для поддержки талантливой учащейся молодежи, содействия ее профессиональному росту, поощрения творческой активности в проведении научных исследований в приоритетных областях науки. Первый вклад в Фонд был сделан Жоресом Алферовым из средств Нобелевской премии.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
В марте этого года академику Жоресу Ивановичу Алфёрову, нобелевскому лауреату и члену редколлегии журнала «Экология и жизнь», исполнилось 80 лет. А в апреле пришло известие о том, что Жореса Ивановича назначают научным руководителем инновационного проекта «Сколково». Этот важный проект должен, по сути, создать прорыв в будущее, вдохнув новую жизнь в отечественную электронику, у истоков развития которой и стоял Ж. И. Алфёров.
В пользу того, что прорыв возможен, говорит история: когда в 1957 г. в СССР был запущен первый спутник, США оказались в положении аутсайдера. Однако американское правительство проявило бойцовский характер, были брошены такие ассигнования в технологию, что число исследователей быстро достигло миллиона! Буквально на следующий год (1958) один из них, Джон Килби, изобрел интегральную схему, заменившую печатную плату в обычных ЭВМ - и родилась микроэлектроника современных компьютеров. Эта история впоследствии получила название «эффект спутника».
Жорес Иванович очень внимательно относится к воспитанию будущих исследователей, недаром он основал НОЦ - учебный центр, где подготовка ведется со школьной скамьи. Поздравляя Жореса Ивановича с юбилеем, заглянем в прошлое и будущее электроники, где эффект спутника должен не раз проявиться вновь. Хочется надеяться, что и в будущем нашей страны, как когда-то в США, будет накоплена «критическая масса» подготовленных исследователей - для возникновения эффекта спутника.
«Технический» свет
Первым шагом к созданию микроэлектроники был транзистор. Пионерами транзисторной эры стали Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, которые в 1947 г. в «Bell Labs » впервые создали действующий биполярный транзистор. А второй компонентой полупроводниковой электроники стал прибор для прямого преобразования электричества в свет - это полупроводниковый оптоэлектронный преобразователь, к созданию которого Ж. И. Алфёров имел непосредственное отношение.
Задача прямого преобразования электричества в «технический» свет - когерентное квантовое излучение - оформилась как направление квантовой электроники, родившейся в 1953–1955 гг. По сути, ученые поставили и решили задачу получения совершенного нового вида света, которого раньше не было в природе. Это не тот свет, который льется непрерывным потоком при прохождении тока по вольфрамовой нити или приходит в течение дня от Солнца и состоит из случайной смеси волн разной длины, не согласованных по фазе. Другими словами, был создан свет строго «дозированный», полученный как набор из определенного числа квантов с заданной длиной волны и строго «построенный» - когерентный, т. е. упорядоченный, что означает одновременность (синфазость) излучения квантов.
Приоритет США по транзистору был определен огромной ношей Отечественной войны, навалившейся на нашу страну. На этой войне погиб старший брат Жореса Ивановича, Маркс Иванович.
Маркс Алфёров окончил школу 21 июня 1941 г. в Сясьстрое. Поступил в Уральский индустриальный институт на энергетический факультет, но проучился лишь несколько недель, а потом решил, что его долг - защищать Родину. Сталинград, Харьков, Курская дуга, тяжелое ранение в голову. В октябре 1943 г. он провел три дня с семьей в Свердловске, когда после госпиталя возвращался на фронт.
Три дня, проведенные с братом, его фронтовые рассказы и страстную юношескую веру в силу науки и инженерной мысли 13-летний Жорес запомнил на всю жизнь. Гвардии младший лейтенант Маркс Иванович Алфёров погиб в бою во «втором Сталинграде» - так называли тогда Корсунь-Шевченковскую операцию.
В 1956 г. Жорес Алфёров приехал на Украину, чтобы найти могилу брата. В Киеве, на улице, он неожиданно встретил своего сослуживца Б. П. Захарченю, ставшего впоследствии одним из ближайших его друзей. Договорились поехать вместе. Купили билеты на пароход и уже на следующий день плыли вниз по Днепру к Каневу в двухместной каюте. Нашли деревню Хильки, около которой советские солдаты, в числе которых был и Маркс Алфёров, отражали яростную попытку отборных немецких дивизий выйти из корсунь-шевченковского «котла». Нашли братскую могилу с белым гипсовым солдатом на постаменте, высящемся над буйно разросшейся травой, в которую были вкраплены простые цветы, какие обычно сажают на русских могилах: ноготки, анютины глазки, незабудки.
К 1956 г. Жорес Алфёров уже работал в Ленинградском физико-техническом институте, куда он мечтал попасть еще во время учебы. Большую роль в этом сыграла книга «Основные представления современной физики», написанная Абрамом Федоровичем Иоффе - патриархом отечественной физики, из школы которого вышли практически все физики, составившие впоследствии гордость отечественной физической школы: П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, И. В. Курчатов, А. П. Александров, Ю. Б. Харитон и многие другие. Жорес Иванович много позже писал, что его счастливая жизнь в науке была предопределена его распределением в Физтех, впоследствии получивший имя Иоффе.
Систематические исследования полупроводников в Физико-техническом институте были начаты еще в 30-е годы прошлого века. В 1932 г. В. П. Жузе и Б. В. Курчатов исследовали собственную и примесную проводимость полупроводников. В том же году А. Ф. Иоффе и Я. И. Френкель создали теорию выпрямления тока на контакте металл-полупроводник, основанную на явлении туннелирования. В 1931 и 1936 г. Я. И. Френкель опубликовал свои знаменитые работы, в которых предсказал существование экситонов в полупроводниках, введя этот термин и разработав теорию экситонов. Теория выпрямляющего р–n-перехода, легшая в основу р–n-перехода В. Шокли, создавшего первый транзистор, была опубликована Б. И. Давыдовым, сотрудником Физтеха, в 1939 г. Нина Горюнова, аспирантка Иоффе, защитившая в 1950 г. диссертацию по интерметаллическим соединениям, открыла полупроводниковые свойства соединений 3-й и 5-й групп периодической системы (далее А 3 В 5). Именно она создала фундамент, на котором начались исследования гетероструктур этих элементов. (На Западе отцом полупроводников А 3 В 5 считается Г. Велькер.)
Самому Алфёрову поработать под руководством Иоффе не довелось - в декабре 1950 г., во время кампании по «борьбе с космополитизмом», Иоффе был снят с поста директора и выведен из состава Ученого совета института. В 1952 г. он возглавил лабораторию полупроводников, на базе которой в 1954 г. был организован Институт полупроводников АН СССР.
Заявку на изобретение полупроводникового лазера Алфёров подал совместно с теоретиком Р. И. Казариновым в разгар поисков полупроводникового лазера. Эти поиски шли с 1961 г., когда Н. Г. Басов, О. Н. Крохин и Ю. М. Попов сформулировали теоретические предпосылки его создания. В июле 1962 г. американцы определились с полупроводником для генерации - это был арсенид галлия, а в сентябре-октябре лазерный эффект получили сразу в трех лабораториях, первой оказалась группа Роберта Холла (24 сентября 1962 г.). И через пять месяцев после публикации Холла была подана заявка на изобретение Алфёрова и Казаринова, от которой ведется отсчет занятиям гетероструктурной микроэлектроникой в Физтехе.
Группа Алфёрова (Дмитрий Третьяков, Дмитрий Гарбузов, Ефим Портной, Владимир Корольков и Вячеслав Андреев) несколько лет билась над поиском подходящего для реализации материала, пытаясь изготовить его самостоятельно, но нашла подходящий сложный трехкомпонентный полупроводник почти случайно: в соседней лаборатории Н. А. Горюновой. Однако это была «неслучайная» случайность - поиск перспективных полупроводниковых соединений Нина Александровна Горюнова вела направленно, а в вышедшей в 1968 г. монографии сформулировала идею «периодической системы полупроводниковых соединений». Полупроводниковое соединение, созданное в ее лаборатории, обладало необходимой для генерации стабильностью, что определило успех «предприятия». Гетеролазер на этом материале был создан в канун 1969 г., а приоритетной датой на уровне обнаружения лазерного эффекта является 13 сентября 1967 г.
Новые материалы
На фоне развернувшейся с начала 60-х годов лазерной гонки почти незаметно возникли светодиоды, которые тоже производили свет заданного спектра, но не обладающий строгой когерентностью лазера. В результате сегодняшняя микроэлектроника включает такие основные функциональные приборы, как транзисторы и их конгломераты - интегральные микросхемы (тысячи транзисторов) и микропроцессоры (от десятков тысяч до десятков миллионов транзисторов), тогда как по сути отдельную ветвь микроэлектроники - оптоэлектронику - составили приборы, построенные на основе гетероструктур по созданию «технического» света - полупроводниковые лазеры и светодиоды. С использованием полупроводниковых лазеров связана новейшая история цифровой записи - от обычных CD-дисков до знаменитой сегодня технологии Blue Ray на нитриде галлия (GaN).
Светодиод, или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED - англ. Light-emitting diode ), - полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника.
Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 г. в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк. Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Поэтому в ход пошли такие материалы, как GaAs, InP, InAs, InSb, являющиеся прямозонными полупроводниками. В то же время многие полупроводниковые материалы типа А 3 В Е образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов - тройных и более сложных (AI x Ga 1- x N и In x Ga 1- x N, GaAs x P 1- x , Ga x In 1- x P, Ga x In 1- x As y P 1- y и т. п.), на основе которых и сформировалось направление гетероструктурной микроэлектроники.
Наиболее известное применение светодиодов сегодня - замена ламп накаливания и дисплеев мобильных телефонов и навигаторов.
Общая идея дальнейшего развития «технического света» - создание новых материалов для светодиодной и лазерной техники. Эта задача неразрывна с проблемой получения материалов с определенными требованиями, предъявляемыми к электронной структуре полупроводника. И главным из этих требований является строение запрещенной зоны полупроводниковой матрицы, используемой для решения той или иной конкретной задачи. Активно ведутся исследования сочетаний материалов, которые позволяют достигать заданных требований к форме и размерам запрещенной зоны.
Составить представление о многосторонности этой работы можно, взглянув на график, по которому можно оценить многообразие «базовых» двойных соединений и возможности их сочетаний в композиционных гетероструктурах.
Принимаем тысячи солнц!
История технического света была бы неполна, если бы наряду с излучателями света не шла разработка его приемников. Если работы группы Алфёрова начались с поисков материала для излучателей, то сегодня один из членов этой группы, ближайший сотрудник Алфёрова и его давний друг профессор В. М. Андреев вплотную занимается работой, связанной с обратным превращением света, причем именно тем превращением, которое используется в солнечных элементах. Идеология гетероструктур как комплекса материалов с заданной шириной запрещенной зоны нашла активное применение и здесь. Дело в том, что солнечный свет состоит из большого количества световых волн различной частоты, в чем как раз и состоит проблема его полного использования, так как материала, который смог бы одинаково преобразовывать свет различной частоты в электрическую энергию, не существует. Получается, что любая кремниевая солнечная батарея преобразует не весь спектр солнечного излучения, а только его часть. Что делать? «Рецепт» обманчиво прост: изготовить слоеный пирог из различных материалов, каждый слой которого реагирует на свою частоту, но в то же время пропускает все остальные частоты без значимого ослабления.
Это дорогая структура, так как в ней должны быть не только переходы различной проводимости, на которые падает свет, но и множество вспомогательных слоев, например, для того чтобы получаемую ЭДС можно было снять для дальнейшего использования. По сути, «сэндвич»-сборка из нескольких электронных приборов. Использование ее оправдано более высоким КПД «сэндвичей», который эффективно использовать вкупе с солнечным концентратором (линзой или зеркалом). Если «сэндвич» позволяет поднять КПД по сравнению с кремниевым элементом, например, в 2 раза-с 17 до 34%, то за счет концентратора, увеличивающего плотность солнечного излучения в 500 раз (500 солнц), можно получить выигрыш в 2 × 500 = 1000 раз! Это выигрыш в площади самого элемента, т. е. материала надо в 1000 раз меньше. Современные концентраторы солнечного излучения измеряют плотность излучения в тысячах и десятках тысяч «солнц», сконцентрированных на одном элементе.
Другой из возможных способов - получение материала, который может работать хотя бы на двух частотах или, точнее, с более широким диапазоном солнечного спектра. В начале 1960-х была показана возможность «мультизонного» фотоэффекта. Это своеобразная ситуация, когда наличие примесей создает полосы в запрещенной зоне полупроводника, что позволяет электронам и дыркам «прыгать через пропасть» в два или даже в три прыжка. В результате можно получить фотоэффект для фотонов с частотой 0,7, 1,8 или 2,6 эВ, что, конечно, значительно расширяет спектр поглощения и увеличивает КПД. Если ученым удастся обеспечить генерацию без существенной рекомбинации носителей на тех же примесных полосах, то КПД таких элементов может достигать 57%.
С начала 2000-х в этом направлении ведутся активные исследования под руководством В. М. Андреева и Ж. И. Алфёрова.
Есть еще интересное направление: поток солнечного света сначала расщепляется на потоки различных диапазонов частот, каждый из которых затем направляется на «свои» ячейки. Такое направление тоже может считаться перспективным, так как при этом исчезает последовательное соединение, неизбежное в «сэндвич»-структурах типа изображенной выше, лимитирующее ток элемента наиболее «слабым» (в это время дня и на данном материале) участком спектра.
Принципиальную важность имеет оценка соотношения солнечной и атомной энергетики, высказанная Ж. И. Алфёровым на одной из недавних конференций: «Если бы на развитие альтернативных источников энергии было затрачено только 15% средств, брошенных на развитие атомной энергетики, то АЭС для производства электроэнергии в СССР вообще не потребовались бы!»
Будущее гетероструктур и новые технологии
Интересна и другая оценка, отражающая точку зрения Жореса Ивановича: в XXI веке гетероструктуры оставят только 1% для использования моноструктур, т. е. вся электроника уйдет от таких «простых» веществ, как кремний с чистотой 99,99–99,999%. Цифры - это чистота кремния, измеряемая в девятках после запятой, но этой чистотой уже лет 40 как никого не удивить. Будущее электроники, полагает Алфёров, - это соединения из элементов A 3 B 5 , их твердых растворов и эпитаксиальных слоев различных сочетаний этих элементов. Конечно, нельзя утверждать, что простые полупроводники типа кремния не могут найти широкого применения, но все же сложные структуры дают значительно более гибкий ответ на запросы современности. Уже сегодня гетероструктуры решают проблему высокой плотности информации для оптических систем связи. Речь идет об OEIC (optoelectronic integrated circuit ) - оптоэлектронной интегральной схеме. Основу любой оптоэлектронной интегральной микросхемы (оптопары, оптрона) составляют инфракрасный излучающий диод и оптически согласованный с ним приемник излучения, что дает простор формальной схемотехнике для широкого использования этих устройств в качестве приемо-передатчиков информации.
Кроме того, ключевой прибор современной оптоэлектроники - ДГС-лазер (ДГС - двойная гетероструктура) - продолжает совершенствоваться и развиваться. Наконец, сегодня именно высокоэффективные быстродействующие светодиоды на гетероструктурах обеспечивают поддержку технологии высокоскоростной передачи данных HSPD (High Speed Packet Data service ).
Но самое главное в выводе Алфёрова не эти разрозненные применения, а общее направление развития техники XXI века - получение материалов и интегральных схем на основе материалов, обладающих точно заданными, рассчитанными на много ходов вперед свойствами. Эти свойства задаются путем конструкторской работы, которая ведется на уровне атомной структуры материала, определяемой поведением носителей заряда в том особом регулярном пространстве, которое представляет собой внутренность кристаллической решетки материала. По сути эта работа - регулирование числа электронов и их квантовых переходов - ювелирная работа на уровне конструирования постоянной кристаллической решетки, составляющей величины нескольких ангстрем (ангстрем - 10 –10 м, 1 нанометр = 10 ангстрем). Но сегодня развитие науки и техники - это уже не тот путь вглубь вещества, каким он представлялся в 60-е годы прошлого века. Сегодня во многом это движение в обратном направлении, в область наноразмеров - например, создание нанообластей со свойствами квантовых точек или квантовых проволок, где квантовые точки линейно связаны.
Естественно, нанообъекты - лишь один из этапов, которые проходят в своем развитии наука и техника, и на нем они не остановятся. Надо сказать, что развитие науки и техники путь далеко не прямолинейный, и если сегодня интересы исследователей сместились в сторону увеличения размеров - в нанообласть, то завтрашние решения будут конкурировать в разных масштабах.
Например, возникшие на кремниевых чипах ограничения по дальнейшему увеличению плотности элементов микросхем можно решить двумя путями. Первый путь - смена полупроводника. Для этого предложен вариант изготовления гибридных микросхем, основанных на применении двух полупроводниковых материалов с различными характеристиками. В качестве наиболее перспективного варианта называется использование нитрида галлия совместно с кремниевой пластиной. С одной стороны, нитрид галлия обладает уникальными электронными свойствами, позволяющими создавать высокоскоростные интегральные микросхемы, с другой - использование кремния как основы делает такую технологию совместимой с современным производственным оборудованием. Однако подход со стороны наноматериалов содержит еще более новаторскую идею электроники одного электрона - одноэлектроники.
Дело в том, что дальнейшую миниатюризацию электроники - размещение тысяч транзисторов на подложке одного микропроцессора - ограничивает пересечение электрических полей при движении потоков электронов в расположенных рядом транзисторах. Идея в том, чтобы вместо потоков электронов использовать один-единственный электрон, который может двигаться в «индивидуальном» временном графике и поэтому не создает «очередей», снижая тем самым напряженность помех.
Если разобраться, то потоки электронов в общем-то и не нужны - для передачи управления можно подать как угодно малый сигнал, проблема заключается в том, чтобы его уверенно выделить (детектировать). И оказывается, что одноэлектронное детектирование технически вполне осуществимо - для этого используется туннельный эффект, который является для каждого электрона индивидуальным событием, в отличие от обычного движения электронов «в общей массе» - ток в полупроводнике является коллективным процессом. С точки зрения электроники туннельный переход - это перенос заряда сквозь конденсатор, поэтому в полевом транзисторе, где конденсатор стоит на входе, одиночный электрон можно «поймать» по частоте колебаний усиливаемого сигнала. Однако выделить этот сигнал в обычных устройствах удавалось только при криогенных температурах - повышение температуры разрушало условия детектирования сигнала. Но температура исчезновения эффекта оказалась обратно пропорциональной площади контакта, и в 2001 г. удалось сделать первый одноэлектронный транзистор на нанотрубке, в котором площадь контакта была так мала, что позволяла работать при комнатных температурах!
В этом отношении одноэлектроника повторяет путь, который прошли исследователи полупроводниковых гетеролазеров - группа Алфёрова билась как раз над тем, чтобы найти материал, который обеспечит эффект лазерной генерации при комнатной температуре, а не при температуре жидкого азота. А вот сверхпроводники, с которыми связаны самые большие надежды по передаче больших потоков электронов (силовых токов), пока не удается «вытащить» из области криогенных температур. Это не только существенно тормозит возможности снижения потерь при передаче энергии на большие расстояния - хорошо известно, что перенаправление потоков энергии по территории России в течение суток приводит к 30%-ным потерям на «нагрев проводов», - отсутствие «комнатных» сверхпроводников ограничивает развитие хранения энергии в сверхпроводящих кольцах, где движение тока может продолжаться практически вечно. Недостижимым пока идеалом создания таких колец служат обычные атомы, где движение электронов вокруг ядра порой устойчиво при самых высоких температурах и может продолжаться неограниченно долго.
Дальнейшие перспективы развития наук о материалах весьма разнообразны. Причем именно с развитием науки о материалах появилась реальная возможность прямого использования солнечной энергии, сулящая огромные перспективы возобновляемой энергетике. Порой именно такие направления работы определяют будущее лицо общества (в Татарии и Чувашии уже планируют «зеленую революцию» и всерьез разрабатывают создание биоэкоградов). Возможно, будущее этого направления состоит в том, чтобы от развития техники материалов шагнуть к пониманию принципов функционирования самой природы, встать на путь использования управляемого фотосинтеза, который может быть распространен в человеческом обществе так же широко, как и в живой природе. Речь уже идет об элементарной ячейке живой природы - клетке, и это следующий, более высокий этап развития после электроники с ее идеологией создания приборов для выполнения какой-то одной функции - транзистора для управления током, светодиода или лазера для управления светом. Идеология клетки - это идеология операторов как элементарных устройств, осуществляющих некий цикл. Клетка служит не изолированным элементом для выполнения какой-то одной функции за счет внешней энергии, но целой фабрикой по переработке доступной внешней энергии в работу поддержания циклов множества различных процессов под единой оболочкой. Работа клетки по поддержанию собственного гомеостазиса и накопления в ней энергии в виде АТФ - захватывающая проблема современной науки. Пока биотехнологи могут лишь мечтать о создании искусственного устройства со свойствами клетки, пригодного для использования в микроэлектронике. И когда это произойдет, несомненно, начнется новая эра микроэлектроники - эра приближения к принципам работы живых организмов, давняя мечта фантастов и давно придуманной науки бионики, все еще не вышедшей из колыбели биофизики.
Будем надеяться, что создание научного центра инноваций в Сколково сумеет реализовать нечто подобное «эффекту спутника» - открыть новые прорывные области, создать новые материалы и технологии электроники.
Пожелаем успеха Жоресу Ивановичу Алфёрову на посту научного руководителя этого нового научно-технологического агломерата. Хочется надеяться, что его энергия и настойчивость будут залогом успеха этого предприятия.
Запрещенная зона - область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле. Характерные значения ширины запрещенной зоны в полупроводниках составляют 0,1–4 эВ. Примеси могут создать полосы в запрещенной зоне - возникает мультизона.
Королевская академия наук Швеции опубликовала имена ученых, которым присуждалась Нобелевская премия по физике. Премии были удостоены Ж.И. Алферов (Россия) и Г. Кремер (США) за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники. В публикуемой краткой биографической справке о лауреатах указывается высшее учебное заведение, которое окончил лауреат. Таким образом, весь мир узнал, что Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов окончил Ленинградский электротехнический институт имени В.И. Ульянова (Ленина).
Ж.И. АЛФЕРОВ: СТУДЕНТ, ПРОФЕССОР - НОБЕЛЕВСКИЙ ЛАУРЕАТ
10 октября 2000 г. Королевская академия наук Швеции опубликовала имена ученых, которым присуждалась Нобелевская премия по физике. Премии были удостоены Ж.И. Алферов (Россия) и Г. Кремер (США) за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники. В публикуемой краткой биографической справке о лауреатах указывается высшее учебное заведение, которое окончил лауреат. Таким образом, весь мир узнал, что Нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов окончил Ленинградский электротехнический институт имени В.И. Ульянова (Ленина).
Студент Жорес Алферов учился на факультете электронной техники и закончил его в 1952 г., получив диплом с отличием. Годы учебы Ж.И. Алферова в ЛЭТИ совпали с началом студенческого строительного движения. В 1949 г. он в составе студенческого отряда участвовал в строительстве Красноборской ГЭС - одной из первых сельских электростанций Ленинградской области.
Еще в студенческие годы Ж.И. Алферов начал свой путь в науке. Под руководством доцента кафедры основ электровакуумной техники Наталии Николаевны Созиной он занимался исследованиями полупроводниковых пленочных фотоэлементов. Его доклад на институтской конференции студенческого научного общества (СНО) в 1952 г. был признан лучшим, и за него он получил первую в своей жизни научную премию - поездку на строительство Волго-Донского канала. Несколько лет он являлся председателем СНО факультета электронной техники.
После окончания ЛЭТИ
Ж.И. Алферов был направлен на работу в Ленинградский физико-технический
институт и стал работать в лаборатории В.М. Тучкевича. Здесь при участии Ж.И. Алферова
были разработаны первые советские транзисторы.
В начале 60-х годов Ж.И. Алферов начал заниматься проблемой гетеропереходов. Открытие Ж.И. Алферовым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений -«сверхинжекции», электронного и оптического ограничения в гетероструктурах -позволило кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике.
Своими открытиями Ж.И. Алферов заложил основы современной информационной техники, в основном через разработку быстрых транзисторов и лазеров. Созданные на базе исследований Ж.И. Алферова приборы и устройства буквально произвели научную и социальную революцию. Это лазеры, передающие информационные потоки посредством оптоволоконных сетей Интернета, это технологии, лежащие в основе мобильных телефонов, устройства, декорирующие товарные ярлыки, запись и воспроизведение информации CD-дисков и многое другое.
Под научным руководством Ж.И. Алферова были выполнены исследования солнечных элементов на основе гетероструктур, что привело к созданию фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения в электрическую энергию, коэффициент полезного действия которых приблизился к теоретическому пределу. Они оказались незаменимыми для энергообеспечения космических станций, а в настоящее время рассматриваются как один из основных альтернативных источников энергии взамен убывающим запасам нефти и газа.
Благодаря
фундаментальным работам Ж.И. Алферова были созданы светодиоды на гетероструктурах.
Светодиоды белого света благодаря своей высокой надежности и эффективности
рассматриваются как источники освещения нового типа и в ближайшем будущем заменят
традиционные лампы накаливания, что будет сопровождаться гигантской экономией
электроэнергии.
К числу научных направлений, которые активно развивает Ж.И. Алферов, относится разработка лазеров на основе квантовых точек. Использование массивов таких квантовых точек позволяет снизить электропотребление лазеров, а также повысить стабильность их характеристик при увеличении температуры. Первый в мире лазер на квантовых точках создан группой ученых, работающих под руководством Ж.И. Алферова. Характеристики этих приборов постоянно улучшаются, и сегодня они по многим показателям превосходят все типы полупроводниковых лазеров.
Академик Ж.И. Алферов прекрасно понимает, что наука и образование неразделимы. Поэтому он целенаправленно формирует систему подготовки научных кадров по новейшим направлениям науки и техники, основанную на широком привлечении к учебному процессу академических институтов и ведущих ученых РАН.
В 1973 г. академик
Ж.И. Алферов, используя непрекращающуюся тесную связь с ЛЭТИ, создает и
возглавляет на своем родном факультете электронной техники первую в стране базовую кафедру
в ФТИ им. А.Ф. Иоффе, преподавателями которой становятся известные ученые.
Система подготовки научных кадров на базовой кафедре дала прекрасные результаты.
Когда в 2003 г. отмечалось тридцатилетие кафедры, то были приведены следующие
данные. За 30 лет кафедра выпустила около шестисот высококвалифицированных
специалистов, подавляющее большинство которых стало работать в ФТИ им.
А.Ф. Иоффе. Более четырехсот человек защитили кандидатские диссертации, свыше
тридцати - докторские, а Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов и А.Е. Жуков стали
членами-корреспондентами РАН.
Организация кафедры оптоэлектроники явилась началом деятельности Ж.И. Алферова по созданию целостной образовательной структуры. В 1987 г. он создает физико-технический лицей, в 1988 г. — организует физико-технический факультет в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, деканом которого он является. В 2002 г. по инициативе Ж.И. Алферова постановлением президиума РАН создан Академический физико-технологический университет, который в 2006 г. получил статус государственного учреждения высшего профессионального образования. Созданные образовательные и научно-исследовательские структуры в 2009 г. были объединены и получили название Санкт-Петербургский академический университет -научно-образовательный центр нанотехнологий РАН. Входящие в него подразделения размещены в прекрасных зданиях, построенных благодаря усилиям Ж.И. Алферова.
Академик Ж.И. Алферов
делает все от него зависящее, чтобы поддержать международный авторитет российской
науки. По его предложению президент Российской Федерации своим указом установил
международную премию «Глобальная энергия», которая ежегодно присуждается троим российским
и иностранным ученым, внесшим выдающийся вклад в развитие энергетики.
По инициативе и под председательством Ж.И. Алферова проводится Санкт-Петербургский научный форум «Наука и общество». В рамках этого форума первая встреча Нобелевских лауреатов «Наука и прогресс человечества» состоялась в год трехсотлетия Санкт-Петербурга. В ней приняли участие 20 Нобелевских лауреатов в области физики, химии, физиологии и медицины, экономики. Начиная с 2008 г. встречи Нобелевских лауреатов стали ежегодными. Форум 2008 г. был посвящен нанотехнологиям. Форум 2009 г. Темой форума были информационные технологии. Тема форума 2010 г. - экономика и социология в XXI веке.
Академик Ж.И. Алферов
- крупнейший советский российский ученый, автор более 500 научных трудов,
свыше 50 изобретений. Его работы получили мировое признание, вошли в учебники.
Труды Ж.И. Алферова отмечены Нобелевской премией, Ленинской и Государственными
премиями СССР и России, премией им. А.П. Карпинского (ФРГ), Демидовской
премией, премией им. А.Ф. Иоффе и золотой медалью А.С. Попова (РАН), Хьюлетт-Паккардовской
премией Европейского физического общества, медалью Стюарта Баллантайна
Франклинского института (США), премией Киото (Япония), многими орденами и медалями
СССР, России и зарубежных стран.
Жорес Иванович избран пожизненным членом института Б. Франклина и иностранным членом Национальной академии наук и Национальной инженерной академии США, иностранным членом академий наук Беларуси, Украины, Польши, Болгарии и многих других стран. Он является почетным гражданином Санкт-Петербурга, Минска, Витебска и других городов России и зарубежья. Почетным доктором и профессором его избрали ученые советы многих университетов России, Японии, Китая, Швеции, Финляндии, Франции и других стран.
Все эти награды и звания заслуженно увенчали труд не только исследователя, но и организатора науки. Пятнадцать лет Ж.И. Алферов возглавлял прославленный Физико-технический институт А.Ф. Иоффе РАН. Вот уже более двадцати лет Жорес Иванович бессменный председатель Санкт-Петербургского научного центра РАН, главной задачей которого является координация научной деятельности всех петербургских академических институтов. Ж.И. Алферов - вице-президент РАН.
Профессор Быстров Ю.А.
Полезная страница Бесполезная страница
ОтправитьРодился в Витебске в 1930 г. Имя получил в честь Жана Жореса, основателя газеты L’Humanite и лидера французской социалистической партии.
Окончил с золотой медалью школу и в 1952 году окончил факультет электронной техники Ленинградского электротехнического института им. В.И. Ульянова (ЛЭТИ).
С 1953 г. работал в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе, принимал участие в разработке первых отечественных транзисторов и силовых германиевых приборов. В 1970 г. защитил докторскую диссертацию, обобщив новый этап исследований гетеропереходов в полупроводниках. В 1971 г. был удостоен первой международной награды - золотой медали Стюарта Баллантайна Франклиновского института (США), получившей название малой нобелевской премии.
Королевская Академия Наук Швеции присудила Жоресу И. Алферову Нобелевскую премию по физике за 2000 год - за труды, заложившие основы современной информационной техники - за развитие полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов. Развитие волоконно-оптической связи, интернета, солнечной энергетики, мобильной телефонии, светодиодной и лазерной техники в значительной степени основано на исследованиях и открытиях Ж.И Алферова.
Так же выдающийся вклад Ж.И. Алферова отмечен многочисленными международными и отечественными премиями и наградами: Ленинской и Государственной премиями (СССР), золотой медалью Велькера (ФРГ), премией Киото (Япония), премией А.Ф. Иоффе, золотой медалью Попова (РАН), Государственной премией РФ, Демидовской премией, премией «Глобальная энергия» (Россия), премией и золотой медалью К. Бойера (США, 2013 г.) и множеством других.
Ж.И. Алферов избран почетным и иностранным членом более 30 зарубежных академий наук и научных обществ, в том числе национальных академий наук: Италии, Испании, Китая, Кореи и многих других. Единственный из российских ученых, кто одновременно был избран иностранным членом Национальной Академии наук США и Национальной инженерной академии наук США. Более 50 университетов из 20 стран избрали его почетным доктором и профессором.
Ж.И. Алферов - полный кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством», отмечен государственными наградами СССР, Украины, Белоруссии, Кубы, Франции, Китая.
С 1990 г. - вице-президент АН СССР, с 1991 г. - вице-президент РАН. Является одним из виднейших организаторов академической науки в России и активным сторонником создания образовательных центров на базе ведущих институтов РАН. В 1973 году при ФТИ им была создана первая базовая кафедра оптоэлектроники в ЛЭТИ. Был директором (1987-2003 г.) и научным руководителем (2003-2006 г.) ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, а с 1988 г. деканом созданного им Физико-технического факультета Ленинградского политехнического института (ЛПИ). В 2002 г. создал Академический физико-технологический университет - первое высшее учебное заведение, входящее в систему РАН. В 2009 г. к университету был присоединён созданный им в 1987 г. на базе ФТИ Лицей «Физико-техническая школа» и Научный центр нанотехнологий и организован Санкт-Петербургский академический университет - научно-образовательным центр нанотехнологий РАН (в 2010 г. получил статус Национального исследовательского университета), в котором стал ректором. Создал собственную научную школу: среди его учеников более 50 кандидатов, десятки докторов наук, 7 членов-корреспондентов РАН. С 2010 г. - сопредседатель вместе с Нобелевским лауреатом Роджером Корнбергом (США) Научно-консультативного совета фонда «Сколково».
В феврале 2001 г. создал Фонд поддержки образования и науки (Алферовский фонд), вложив в него значительную часть своей Нобелевской премии. Первая благотворительная программа фонда - «Установление пожизненной материальной помощи вдовам академиков и членов-корреспондентов РАН, работавших в Санкт-Петербурге». Фонд учредил стипендии учащимся российских школ и лицеев, студентам и аспирантам вузов, премии и гранты молодым ученым. В ряде стран находятся представительства и самостоятельные фонды поддержки образования и науки, учрежденные Ж.И. Алферовым и созданные при его содействии: в Республике Беларусь, в Казахстане, в Италии, на Украине, в Азербайджане.
В городе Витебске Белорусской ССР (ныне Белоруссия).
Имя получил в честь Жана Жореса, основателя газеты L"Humanite и лидера французской социалистической партии.
В 1952 году окончил факультет электронной техники Ленинградского электротехнического института имени В.И. Ульянова (ныне ‑ Санкт‑Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" имени В.И. Ульянова (Ленина).
В 1987‑2003 годах занимал должность директора института.
Доктор физико‑математических наук (1970). Член‑корреспондент Академии наук СССР (1972), академик (1979).
Специалист в области физики полупроводников , полупроводниковой и квантовой электроники.
Исследованиями Жореса Алферова фактически было создано новое направление — гетеропереходы в полупроводниках.
В 2000 г совместно с Гербертом Кремером удостоен Нобелевской премии по физике за фундаментальные работы, заложившие основы современных информационных технологий посредством создания полупроводниковых гетероструктур, используемых в cсверхвысокочастотной и оптической электронике.
Ученый ведет преподавательскую деятельность . С 1972 года — профессор, в 1973‑2004 годах был заведующим кафедрой оптоэлектроники Ленинградского электротехнического института (ныне Санкт‑Петербургского электротехнического университета).
С 1988 года — декан физико‑технического факультета Ленинградского политехнического института (ныне ‑ Санкт‑Петербургский государственный политехнический университет).
Является ректором Санкт‑Петербургского академического университета — научно‑образовательного центра нанотехнологий РАН.
С 1989 по 1992 год Жорес Алферов был народным депутатом СССР . С 1995 года — депутат Государственной Думы ФС РФ от фракции КПРФ, член Комитет ГД по науке и наукоемким технологиям.
Жорес Алферов награжден орденами "Знак почета" (1959), Трудового Красного Знамени (1975), Октябрьской Революции (1980), Ленина (1986), а также орденами России : "За заслуги перед Отечеством" III степени (1999), "За заслуги перед Отечеством" II степени (2000), "За заслуги перед Отечеством" I степени (2005), "За заслуги перед Отечеством" IV степени (2010).
Он был удостоен Ленинской премии (1972), Государственной премии СССР (1984), Государственной премии РФ (2001).
Он является лауреатом Премии имени А.Ф. Иоффе РАН (1996), Демидовской премии (1999), Международной энергетической премии "Глобальная энергия" (2005).
Ученый также удостоен наград других государств и является почетным членом ряда университетов и академий.
В феврале 2001 года Алферов учредил Фонд поддержки образования и науки (Алферовский фонд) с целью объединения интеллектуальных, финансовых и организационных усилий российских и зарубежных физических и юридических лиц для содействия развитию российской науки и образования.
