61832 (762877)
Текст из файла
Создание светодиодов и лазеров: вклад российских ученых
Носов Юрий Романович - доктор технических наук, ОАО НПП "Сапфир"
Фантастический физико-технологический прорыв конца ушедшего века вызвал к жизни новую светодиодно-лазерную революцию, она ведет не просто к "дальнейшему техническому прогрессу", но кардинально преобразует саму среду обитания человека, ее световую, информационную, культурологическую составляющие. "Полупроводниковый свет" - это десятки ежегодных конференций, множество открытий, за которыми не успевают даже специалисты, все новые сферы применения. Это также огромные транснациональные корпорации почти с двукратным ежегодным ростом объемов производства, т.е. с 1000-кратным за 10 лет! А начиналось все лишь восемь десятилетий тому назад, первые страницы этой истории читаются сегодня как увлекательнейший триллер, активными действующими лицами были и многие наши соотечественники. Кто-то оказался на вершине признания, другим повезло меньше - история не всегда справедлива даже по отношению к достойнейшим.
I
Началось с обнаружения свечения полупроводников, которое порой было столь слабым, что его приходилось рассматривать в микроскоп. В 1922 г. в Нижегородской радиолаборатории (НРЛ), тогдашнем единственном радиотехническом институте страны, О.В. Лосев [1] занялся исследованием кристаллических детекторов [2]. Восемнадцатилетний радиолюбитель, только что окончивший школу, попытался обнаружить у этих приборов способность усиливать и генерировать радиоволны, полагая, что такими свойствами должны обладать все элементы с нелинейным сопротивлением, хотя любому специалисту известно, что для этого элемент должен иметь отрицательное сопротивление. Лосев об этом не знал, начал экспериментировать и... обнаружил искомое [3]. Оказалось (это выявили в 1950-е гг.), что "механизм усиления" как бы вкраплен в некоторые природные кристаллы, оставалось лишь нащупать иголочкой активные точки. На основе этого открытия в НРЛ начали изготавливать радиоприемники и передатчики без радиоламп - это стало мировой сенсацией: брошюры о кристадине [4] появились в Европе и США. Восхищаясь оригинальностью изобретения, публикаторы удивлялись непрактичности "профессора Лосева" [5], он вразрез с традициями западного мира не запатентовал это свое изобретение, сделав его бесплатным достоянием всех радиолюбителей.
В тех первых своих экспериментах Лосев заметил и свечение из-под иглы, но не придал этому особенного значения - какая-то микроскопическая вольтова дуга, по-видимому, так и должно быть, ничего особенного. Но в подсознании это осталось. В 1927 г. он уже специально занялся свечением и установил, что это "холодное" свечение кристалла, ни дуга ни разогрев не имеют к эффекту отношения, все определяется квантовыми процессами внутри кристалла - самоучка постепенно становился профессиональным физиком.
Мир признал и это открытие Лосева, мир - но не родина. Здесь его фактически не заметили. Правда, тогдашний глава отечественной полупроводниковой школы, директор Ленинградского физико-технического института А.Ф. Иоффе взял Лосева под свое покровительство, но к пользе исследований свечения это не привело. Дело в том, что интересы академика были связаны почти исключительно с полупроводниковыми термопреобразователями и фотоэлементами [6], возможно, именно к этой тематике он намеревался приобщить и Лосева. Лосев, индивидуалист, как многие крупные личности, до конца оставался одиночкой, все его публикации без соавторов. В статьях ленинградского периода он неизменно выражал благодарность академику, а тот добился присуждения Лосеву степени кандидата физико-математических наук без защиты и без вузовского диплома, представлял его сообщения в "Доклады" Академии наук. Но Лосев, фактически работавший в Физтехе и сблизившийся с его молодой порослью (он подружился с В.П. Жузе), так и не был введен в штат и, когда грянула война, не был включен в список эвакуируемых сотрудников [7].
Житейская судьба Лосева не была счастливой [8]. В Нижнем он начинал рассыльным и первое время ночевал прямо на предчердачной площадке в здании Радиолаборатории; когда в период кристадина стали приходить письма с обращением "Dear professor", он все еще не каждый день был сыт [9]; в 1928 г. после закрытия НРЛ он, как и другие ее сотрудники, оказался в Ленинграде, но постоянного места работы у него не было, всюду на птичьих правах; перед войной стал ассистентом на кафедре физики Мединститута и в первую страшную блокадную зиму 22 января 1942 г. скончался от истощения на 39-м году жизни. Место захоронения Олега Владимировича Лосева неизвестно.
Открытия, как поэмы и симфонии, живут самостоятельно, независимо от судеб их авторов. Рождение "свечения Лосева" пришлось на счастливую для отечественной физики пору: провозглашение "массового похода революционной молодежи в науку" подкреплялось материальными вложениями и значительностью задач, то было время, когда юные гении Г.А. Гамов, К.Д. Синельников, Л.Д. Ландау могли беспрепятственно ехать на стажировку к Бору и Резерфорду, а публикации в западных журналах были нормой [10]. Уже с 1930 г. лосевские статьи по свечению цитируются педантичными немцами, и к середине 1930-х гг. понятие "Lossev Licht" становится на Западе ходовым. А дальше - тишина на долгие 15 лет. Полупроводниковая наука и технология пребывали в зачаточном состоянии, для применения "свечения Лосева" не было объективных условий. На талантливую молодежь начал воздействовать "магнит попритягательней" - нейтронная физика. А с 1939-1940 гг. все подчинила себе военная тематика.
Лишь в начале 1950-х гг. вновь обратились (сначала в США, потом у нас) к карбиду кремния (именно в нем Лосев наблюдал самое яркое свечение), но стимулировалось это транзисторными проблемами: первые транзисторы, изготавливаемые из германия, не работали при повышенных температурах (что особенно драматично (sic! - V.V.) - проявилось в Корейской войне 1950-1953 гг.), и Пентагон излил золотой дождь на решение этой проблемы. Вскоре альтернативой германию стал кремний и закрепился навсегда, а на карбиде кремния транзисторы изготовить не смогли, но - не отказываться же от дарованных денег - потихоньку от военных занялись свечением и заметно преуспели. Естественно, вспомнили и Лосева, с цитирования его статей, в том числе и русскоязычных, начиналась тогда каждая публикация, было дано теоретическое обоснование его открытию и определено место Лосева в истории как первооткрывателя инжекционной люминесценции полупроводников - явления, составляющего основу принципа действия светодиодов и лазеров. Круг исследований начал стремительно расширяться, появились новые, более эффективные полупроводники, и вскоре приступили к созданию светодиодов.
Оказалось, однако, что историю "свечения Лосева" кое-кто непрочь и переписать. Готовясь к 200-летию США (1976), американские историки науки [12 ]обнаружили, что свечение карборунда наблюдалось еще в 1907 г. [13], и даже такой серьезный исследователь, как Е. Лёбнер, долгие годы проживший в Москве, тщательно изучивший наследие Лосева и еще в 1973 г. безоговорочно признававший его приоритет, теперь стал говорить лишь о переоткрытии им электролюминесценции [14]. В упомянутом письме в редакцию Г.Дж. Раунд толково рассказывает о свечении детекторов, но из его краткого сообщения (150 слов) неясно, была это инжекционная люминесценция или другое явление, также исследованное Лосевым, значительно менее эффективное и не имеющее практического значения. Резонанса заметка Раунда не получила, сам он, насколько известно, к "любопытному явлению" более не возвращался и, дожив до 1966 г., ни на какой приоритет не претендовал. Кстати говоря, и Лёбнер определяет имя Раунда в первооткрыватели электролюминесценции со множеством оговорок: "по-видимому, можно считать", "вероятно", "однако" и проч. "Страсти по Раунду" в истории техники это прелюдия той массированной мифологизации общей истории, которая позднее начала осуществляться на Западе очень широко (как, например, в кинопритче о солдате Райане, "выигравшем" Вторую мировую войну).
* * *
Историку науки очевидно, что открытие нового эффекта это нечто большее, чем просто факт его обнаружения. Кроме этого первого начального события, обычно случайного, "алгоритм открытия" должен включать [15]:
многократное воспроизводимое его наблюдение;
исследование с целью выявления природы явления;
объяснение, хотя бы как попытка;
подтверждение истинности теми или иными практиками;
публикация и признание обществом.
И при этом окончательное суждение история выносит лишь спустя некоторое время, достаточное для осмысления произошедшего [16].
Переходя к общей оценке научной деятельности Лосева, повторимся, что открытие им инжекционной люминесценции в полной мере соответствует описанному алгоритму, чего нельзя, по нашему мнению, распространить на его же открытие кристадина. Здесь мы имеем дело лишь с обнаружением и использованием эффекта; ни исследования, ни приближения к пониманию механизма явления не произошло [17]. В этой связи утверждение Лебнера, что изобретатели транзистора Дж. Бардин и У. Браттейн переоткрыли в 1947 г. эффект усиления, открытый Лосевым в 1922 г., несостоятельно. Даже с большой натяжкой Лосева нельзя считать предтечей изобретения транзистора, - как говорится, чужого нам не надо.
Другое дело, что если бы в конце 1930-х гг. или сразу же после войны перед ним была сформулирована проблема полупроводникового усилителя и если бы жизнь его не оборвалась так рано, то с большой вероятностью транзистор мог бы родиться в России - залогом тому лосевская интуиция, самоотдача, изощренность экспериментатора.
II
Итак, к началу 1950-х гг. разобрались со свечением полупроводников, однако тогда же поняли, что ни карбид кремния, ни германий, ни кремний для светодиодов не подходят. Нужен похожий на них полупроводник, но совсем другой, и такого в природе нет. Так в традиционной цепочке "физика (эффект + теория) - материал - изделие (конструкция + технология + применение)" исследования переместились на второе звено. Новые полупроводники были нужны всей электронике, правда, в то время транзисторы полностью удовлетворились кремнием, а на роль "главного заказчика" вышла инфракрасная техника, которая все эффективнее демонстрировала военным свои чудодейственные возможности, в первую очередь: противосамолетные тепловые головки самонаведения [18] и приборы ночного видения, включая тепловизоры [19].
В 1952-1953 гг. Генрих Велькер из Мюнхена опубликовал фундаментальную статью [20], в которой обосновывалась возможность создания целого класса искусственных полупроводников на любой вкус, соединяя парами специально подобранные металлы, образующие интерметаллические соединения. Но за два года до этого, в 1950 г. наша соотечественница Н.А. Горюнова уже предсказала "полупроводниковость" некоторых интерметаллов. Отталкиваясь от химических представлений об изоморфизме, кристаллохимических группах, видах валентной связи, она, пока еще интуитивно, перебрасывала мостик к электрофизическим свойствам синтезируемых веществ. Тогда же на двух составах это было подтверждено экспериментально [21]. Но в первооткрывателях ее имя на Западе ни тогда, ни позднее не появилось, только Велькер, безоговорочно и в единственном числе. Может быть, так и есть, и мы имеем дело с повторением ситуации Лосев - Раунд? Ведь в предыдущем разделе обосновывалось (хочется надеяться, убедительно), что не обязательно первый, кто подметил новое, должен зачисляться в авторы. Да, не обязательно. Но это не случай Горюновой.
Нина Александровна Горюнова принадлежит к ярчайшим представителям военного поколения, закаленного в трудностях, целеустремленного и волевого. Когда в 1946 г. она появилась в Физтехе, у нее за плечами были фабрично-заводское училище, химфак Ленинградского университета, два года работы по распределению в заводской лаборатории, предблокадные ленинградские будни, эвакуация в далекий Хабаровск. По возвращении в Ленинград ей уже 30, надо растить четырехлетнего сына и годовалую дочь. Но была в этой русской женщине небесная искра - она поступает в аспирантуру к А.Ф. Иоффе!
Академик дал ей вполне защищаемую и не слишком перспективную тему из числа тех, когда надо закрыть очередную клеточку в мозаике необследованных веществ, которые - а вдруг? - могут оказаться полезными полупроводниками. "Серое олово" - одно название могло навести тоску, но она раскрутила его на свой лад. Могли же Шерлок Холмсы по ниточке и обрывку газеты воссоздавать личность человека, а заодно и всю его родословную. За подсказками по методологии обобщений она обращается не к кому-нибудь, а к Менделееву, Курнакову, Гольдшмидту [22]; в практической деятельности использует свой, ставший потом "фирменным", напор: пробивается в запасники Эрмитажа, где ей разрешают с потемневших старинных оловянных потиров наскрести пригорошню "оловянной чумы", это и есть серое олово.
Предвидение академика подтвердилось: серое олово и впрямь оказалось полупроводником, но практически бесполезным. Зато на нем Горюнова угадала тот рецепт, по которому можно было синтезировать любые интерметаллы. Первое сообщение об этом - ее кандидатская диссертация (1950), но диссертации часто остаются незамеченными. В октябре того же года - доклад на Всесоюзном совещании в Киеве, отмеченный патриархами А.Ф. Иоффе [23] и В.Е. Лашкаревым, в 1951 г. появляются ее публикации в "Докладах..." и "Известиях..." Академии. Это читают на Западе, но стоит ли им ожидать чего-то значительного из невосстановленной после военной разрухи страны? А Горюновой не до утверждения приоритетов, она торопится: синтезирует все новые соединения, находит ключик к смешиванию трех, четырех (и сколько хотите еще) компонентов.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
