Içerik
Alexander Samsonov
"Ekoloji ve Yaşam" №5, 2010
"Ekoloji ve Yaşam" №5, 2010
Bu yılın Mart ayında Akademisyen Jaures Alfierov Ivanovich, Nobel ödüllü ve Ecology and Life dergisinin yayın kurulu üyesi olan 80 yaşındaydı. Ve Nisan ayında, habere göre, Zhores Ivanovich, Skolkovo inovasyon projesinin bilimsel direktörlüğüne atandı. Bu önemli proje, esas olarak, Zh. Alferov'un kalkındığı kaynaklarda, yerli elektroniklere yeni bir soluk getiren geleceğe bir atılım yapmalı.
Bir atılımın mümkün olduğu gerçeğini savunan hikaye şöyle diyor: 1957'de SSCB'de ilk uydu başlatıldığında, ABD kendisini dışarıdan bir konumda buldu. Ancak, ABD hükümeti bir mücadele karakteri gösterdi, teknolojiye bu tür tahsisler yapıldı ve araştırmacıların sayısı bir milyona ulaştı! Bir sonraki yıl (1958), bunlardan biri olan John Kilby, baskılı devre kartını geleneksel bilgisayarlarda değiştiren entegre bir devre icat etti ve modern bilgisayarların mikroelektronikleri doğdu. Bu hikaye daha sonra "uydu etkisi" olarak adlandırıldı.
Zhores Ivanovich geleceğin araştırmacılarının eğitimine çok özen gösteriyor, eğitimin okuldan yapıldığı bir eğitim merkezi olan REC'i kurduğu hiçbir şey için değildi.Zhores İvanoviç'in yıldönümünü kutlarken, uydunun etkisinin sürekli kendini göstermesi gereken elektroniklerin geçmişine ve geleceğine bakın. Ülkemizin geleceğinde, bir zamanlar Amerika Birleşik Devletleri'nde olduğu gibi, uydu etkisinin ortaya çıkması için eğitimli araştırmacıların "kritik bir kitlesinin" toplanacağı ümit edilmektedir.
"Teknik" ışık
Mikroelektronik oluşturmanın ilk adımı bir transistördü. Transistör çağın öncüleri 1947'de William Shockley, John Bardeen ve Walter Brattein'dı.Çan laboratuarları"ilk defa aktif bir bipolar transistör yaratıldı. Ve yarı iletken elektroniğin ikinci bileşeni, elektriğin ışığa doğrudan dönüşümü için bir cihazdı – bu, J.I. Alferov'un doğrudan bir ilişkiye sahip olduğu bir yarı iletken optoelektronik dönüştürücüdür.
Elektriğin "teknik" ışık – tutarlı kuantum radyasyonuna doğrudan dönüşümü görevi, 1953-1955 doğumlu kuantum elektroniğinin yönü olarak şekillendi. Aslında, bilim adamları daha önce doğada olmayan mükemmel bir yeni tip ışık elde etme problemini çözmüş ve çözmüşlerdir. Bu, bir akım bir tungsten filamandan geçtiğinde veya gün boyunca Güneş'ten geldiğinde ve fazda eşleşmeyen farklı uzunluktaki dalgaların rastgele bir karışımından meydana geldiğinde, sürekli bir akış içinde akan ışık değildir.Diğer bir deyişle, belirli bir dalga boyuna sahip ve kesinlikle “yerleşik” – tutarlı, yani, eşzamanlı (synphasic) quanta emisyonu anlamına gelen belirli bir miktardaki quanta seti olarak elde edilen, kesinlikle “ölçülü” bir ışık yaratıldı.
Transistöre ABD'nin önceliği, ülkemize dayanan II. Dünya Savaşı'nın muazzam yükü tarafından belirlendi. Bu savaşta Zhores Ivanovich'in ağabeyi Marks Ivanovich öldürüldü.
Marx Alfyorov 21 Haziran 1941'de Syasstroy'da okuldan mezun oldu. Ural Endüstri Enstitüsüne Enerji Fakültesine girdi, ancak sadece birkaç hafta çalıştı ve daha sonra Anavatanı koruma görevi olduğuna karar verdi. Stalingrad, Kharkov, Kursk Bulge, kafaya şiddetli yara. Ekim 1943'te Sverdlovsk'taki ailesiyle birlikte üç gününü hastaneden sonra cepheye geri döndüğünde geçirdi.
Kardeşi, ön öyküleri ve tutkulu gençlik inancıyla geçirdiği üç gün, bilim ve mühendisliğin gücüyle 13 yaşındaki Jores, bir ömür boyu hatırladı. Muhafızlar Gençler Teğmen Ivanovich Alferov, "ikinci Stalingrad" – Korsun-Şevçenko operasyonu denilen savaşta öldü.
1956'da Zhores Alferov kardeşinin mezarını bulmak için Ukrayna'ya geldi.Kiev'de, sokakta, beklenmedik bir şekilde en yakın arkadaşlarından biri olan meslektaşı B. P. Zakharchenya ile tanıştı. Birlikte gitmeyi kabul ettik. Vapur için bilet aldık ve ertesi gün Dinyeper'den Kanev'e çift kişilik bir kabinde yelken açtık. Marx Alfyorov da dahil olmak üzere Sovyet askerlerinin, Korsun-Shevchenko "kazanından" çıkmak için seçilen Alman bölümlerinin şiddetli girişimini yansıttığı Khilki köyünü kurdu. Çıplak büyüyen çimlerin üzerinde yükselen bir kaide üzerinde beyaz bir sıvalı askerle bir toplu mezar bulmuşlardı. Buralara, genellikle Rus mezarlarına dikilen basit çiçeklerin serpiştirildiği: marigoldlar, hercai menekşeler, unutkanlar.
1956 yılına gelindiğinde, Zhores Alferov Leningrad Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde çalışmış ve çalışmalarına girmeyi hayal etmiştir. Rus fiziğinin patriği olan Abram Fedorovich Ioffe tarafından yazılan "Modern Fiziğin Temel Temsilleri" adlı kitabı, daha sonra Rus fizik okulunun gururu olan hemen hemen tüm fizikçilerden oluşan kitap: P. L. Kapitsa, L. D. V. Kurchatov, A.P. Aleksandrov, Yu. B. Khariton ve diğerleri.Zhores İvanoviç daha sonra, bilimdeki mutlu yaşamının daha sonra Ioffe adlı Fiztech'teki dağıtımıyla önceden belirlendiğini yazdı.
Fizik-Teknik Enstitüsünde yarı iletkenlerin sistematik çalışmaları 1930'larda başladı. 1932'de V. P. Zhoze ve B. V. Kurchatov, yarıiletkenlerin içsel ve safsızlık iletkenliğini araştırdılar. Aynı yıl A. F. Ioffe ve I. I. Frenkel, tünel açma fenomenine dayanan bir metal-yarıiletken temasta bir akım düzeltme teorisi geliştirdiler. 1931 ve 1936 yıllarında, I. I. Frenkel, yarıiletkenlerde ekosistemlerin varlığını tahmin ettiği, bu terimi tanıttığı ve eksitonlar teorisini geliştirdiği ünlü eserlerini yayınladı. İlk transistörü yaratan V. Shokli'nin pn-kavşağının temelini oluşturan pn-kavşağı düzeltme teorisi, 1939'da Fizikan çalışanı B.I. Davydov tarafından yayınlandı. 1950'de Ioffe yüksek lisans öğrencisi olan Nina Goryunova. intermetalik bileşikler üzerinde tez, periyodik sistemin 3. ve 5. gruplarının bileşiklerinin yarıiletken özelliklerini açmıştır (bundan böyle A35). Bu elementlerin heteroyapıları üzerinde araştırmaların başladığı temeli yaratan kişiydi.(Batıda, yarıiletkenlerin babası A35 G. Welker olarak kabul edildi.)
Alferov'un kendisi, 1950 yılının Aralık ayında “kozmopolitliğe karşı” kampanyası sırasında Ioffe'nin önderliğinde başarılı olamadı. Ioffe, direktör olarak görevinden alındı ve Enstitünün Akademik Konseyi'nden çıkarıldı. 1952'de, SSCB Bilimler Akademisi Bilimler Akademisi Yarıiletkenleri Enstitüsü'nün 1954'te düzenlendiği, yarıiletken laboratuvarına başkanlık etti.
Alferov, yarı iletken bir lazerin arayışının yüksekliğinde, teorik RI Kazarinov ile birlikte bir yarı iletken lazerin icadı için bir başvuru yaptı. Bu araştırmalar, 1961 yılında, N.G. Basov, O. N. Krokhin ve Yu. M. Popov'un yaratılışının teorik ön koşullarını formüle ettiği zaman başladı. Temmuz 1962'de Amerikalılar bir yarı iletken üretimine karar verdi – gallium arsenide oldu ve Eylül-Ekim aylarında, lazer etkisi üç laboratuvarda bir kerede elde edildi, birincisi Robert Hall'un grubu (24 Eylül 1962). Hall'in yayınlanmasından beş ay sonra, Fizero'daki hetero-yapısal mikroelektronik çalışmalarla geri sayımın gerçekleştirildiği Alferov ve Kazarinov'un icadı için bir başvuru yapıldı.
Fiziko teknik Enstitüsü, Alferov Grubu, 1970 (soldan sağa): Dmitry Garbuzov, Vyacheslav Andreev, Vladimir Korolkov, Dmitry Tretyakov ve Zhores Alferov. Resim: "Ekoloji ve yaşam"
Alferov'un grubu (Dmitry Tretyakov, Dmitry Garbuzov, Efim Portnoy, Vladimir Korolkov ve Vyacheslav Andreev) birkaç yıl boyunca kendi başlarına yapmaya çalıştıkları için uygun malzeme arayışında mücadele ettiler, ancak uygun kompleksin üç bileşenli yarı iletkenini neredeyse tesadüfen buldular: komşu laboratuarda N. A. Goryunova . Ancak, "rastgele olmayan" bir şanstı – ümit vaat eden yarıiletken bileşikleri Nina Aleksandrovna Goryunova'nın yönünü araştırdı ve 1968'de ortaya çıkan monografta "periyodik bir yarı iletken bileşikler sistemi" fikrini formüle etti. Laboratuvarında oluşturulan yarı iletken bileşik, “girişim” in başarısını belirleyen üretim için gerekli dengeye sahipti. Bu materyale dayanan heterolaser 1969 yılının arifesinde yaratıldı ve lazer etkisinin saptanma seviyesindeki öncelik tarihi 13 Eylül 1967'dir.
Bir lazer oluşturmak için yarı iletkenlerin kullanılma olasılığına ilişkin ilk makale 1959'da N. G. Basov, B. M. Vul ve Yu. M. Popov tarafından yayınlanmıştır.Bu amaçlar için pn-bağlantılarının kullanımı 1961'de N. G. Basov, O. N. Krokhin ve Yu. M. Popov tarafından önerilmiştir. GaAs kristal yarıiletken lazerler ilk olarak 1962 yılında R. Hall, M.I. Neyten ve N. Holonyak (ABD) laboratuarlarında uygulanmıştır. Pn kavşaklarının ışıma özelliklerine ilişkin bir çalışmadan önce, büyük bir akımla, uyarılmış emisyon belirtilerinin ortaya çıktığı gösterilmiştir (D. N. Nasledov, S. M. Rybkin, işbirlikçilerle birlikte, SSCB, 1962). SSCB'de, yarı iletken lazerlerin oluşturulmasına öncülük eden temel araştırmalar, 1964'te Lenin Ödülü'ne layık görüldü (B. M. Vul, O. N. Krokhin, D. N. Nasledov, A. A. Rogachev, S. M. Rybkin, Yu.M. Popov, A.P. Shotov, B. V. Tsarenkov). Elektronik uyarım ile yarı iletken bir lazer ilk olarak 1964 yılında N. G. Basov, O. V. Bogdankevich, A. G. Devyatkov tarafından uygulanmıştır. Aynı yıl, N. G. Basov, A. Z. Grasyuk ve V. A. Katulin, optik olarak pompalanan yarı iletken bir lazer oluşturulduğunu bildirdi. 1963'te J.I. Alferov, yarıiletken lazerler için heterojen yapıların kullanımını önermiştir. 1968'de J. Alferov, V.M. Andreev, D.Z. Garbuzov, V.I. Korolkov, D.N. Tretyakov, V.I. Shveikin tarafından 1972'de Lenin Ödülü'ne layık görülmüştür. heterojen çalışmalar ve bunlara dayalı cihazların geliştirilmesi için.
Yeni malzemeler
60'ların başından beri ortaya çıkmış olan lazer yarışının arka planına karşı, LED'ler neredeyse belirsiz bir şekilde ortaya çıkmış, bu da belirli bir spektrumun ışığını üretmiştir, fakat sıkı bir lazer tutarlılığına sahip değildir. Sonuç olarak, bugünün mikroelektronikleri, transistörler ve bunların konglomeraları gibi temel fonksiyonel cihazları, entegre devreler (binlerce transistör) ve mikroişlemcileri (on binlerce ila on milyonlarca transistörden) içerirken, aslında mikroelektronik – optoelektronik – ayrı cihazlardan oluşan bir temel oluşturur. "teknik" ışık oluşturmak için heteroyapılar – yarıiletken lazerler ve LED'ler. Yarı iletken lazerlerin kullanımı, geleneksel CD'lerden günümüzün ünlü teknolojisine kadar en son dijital kayıt geçmişi ile bağlantılıdır. Mavi ışın galyum nitrür (GaN) üzerinde.
LED veya ışık yayan diyot (LED, LED, LED – Eng. Işık yayan diyot), – bir elektrik akımı içinden geçtiğinde tutarsız ışık yayan bir yarı iletken cihaz. Yayılan ışık, spektrumun dar bir aralığında yer alır, renk özellikleri, içinde kullanılan yarı iletkenin kimyasal bileşimine bağlıdır.
solda) ve doğrudan (sağda) yarıiletkenler. Resim: "Ekoloji ve yaşam" "border = 0> Doğrudan donma (solda) ve doğrudan (sağda) yarıiletkenler. Resim: "Ekoloji ve yaşam"
Görünür spektrumda ışık yayan ilk LED'in, 1962 yılında Illinois Üniversitesi'nde Nick Holonyak tarafından yönetilen bir grup tarafından üretildiğine inanılmaktadır. Dolaylı-aralıklı yarı iletkenlerden (örneğin, silikon, germanyum veya silisyum karbür) yapılan diyotlar neredeyse ışık yaymazlar. Bu nedenle, doğrudan ara yarı iletkenler olan GaAs, InP, InAs, InSb gibi malzemeler kullanıldı. Aynı zamanda, birçok tip A yarı iletken malzemeler3E aralarında sürekli bir katı çözüm dizisi oluştururlar – üçlü ve daha karmaşık (AI)xga1-xN ve içindexga1-xN, GaAsxP1-x, Gaxiçinde1-xP, Gaxiçinde1-xolarakyP1-y vb), hangi temelinde heteroyapısal mikroelektronik yön kuruldu.
Günümüzde LED'lerin en ünlü uygulaması, akkor lambaların ve cep telefonları ve navigatörlerin ekranlarının değiştirilmesidir.
35 ve bir2(4)6 ve manyetik malzemeler (parantez içinde). Hatları bağlayan çizgiler: kırmızı A bileşikleri için35ve mavi Geri kalanlar için, daha önce araştırılmış olan kuantum heteroyapıları işaret ederler.Resim: "Ekoloji ve yaşam" "border = 0> Grup IV yarı iletkenler, bileşikler A35 ve bir2(4)6 ve manyetik malzemeler (parantez içinde). Hatları bağlayan çizgiler: kırmızı A bileşikleri için35vemavi Geri kalanlar için, daha önce araştırılmış olan kuantum heteroyapıları işaret ederler. Resim: "Ekoloji ve yaşam"
"Teknik ışık" nın daha da geliştirilmesi için genel düşünce – LED ve lazer teknolojisi için yeni materyallerin oluşturulması. Bu görev, bir yarı iletkenin elektronik yapısı için özel gereksinimlere sahip materyallerin elde edilmesi probleminden ayrılamaz. Ve bu gereksinimlerin temelini, belirli bir problemi çözmek için kullanılan yarıiletken matrisin yasak bölgesi yapısıdır. Yasak bölgenin şekli ve büyüklüğü için belirtilen şartları yerine getirmenize olanak tanıyan materyallerin aktif olarak yürütülen araştırma kombinasyonları.*
Bu çalışmanın çok yönlülüğü hakkında bir fikir edinerek, "temel" çift bileşiklerin çeşitliliğini ve bileşik heteroyapılarda kombinasyonlarının olasılıklarını değerlendirebileceğiniz bir grafiğe göz atabilirsiniz.
Binlerce güneş al!
Işık yayıcıları ile birlikte, alıcılarının hiçbir gelişme olmamışsa, teknik ışığın tarihi eksik olurdu. Alferov'un grubunun çalışması, emitörlere yönelik maddi arayışlarla başladıysa, bugün bu grubun üyelerinden biri olan Alferov'un en yakın işbirlikçisi ve uzun süredir arkadaşı Profesör V.M. Andreev, ışığın tersine dönüşümü ve tam olarak kullanılan dönüşüm ile ilgili çalışmalarda yer alıyor. güneş hücreleri. Yasak bölgenin belirli bir genişliğine sahip malzemelerin bir kompleksi olarak heteroyapıların ideolojisi de burada aktif bir uygulama bulmuştur. Gerçek şu ki, güneş ışığı farklı frekanslardaki çok sayıda ışık dalgasından ibarettir, ki bu da tam kullanımının problemidir, çünkü farklı frekansların ışığını elektrik enerjisine eşit şekilde dönüştüren bir malzeme yoktur. Silikon güneş pilinin, güneş ışınımının tüm spektrumunu değil, sadece bir kısmını dönüştürdüğü ortaya çıkıyor. Ne yapmalı “Reçete” aldatıcı bir şekilde basittir: her malzemenin kendi frekansına tepki veren fakat aynı zamanda önemli ölçüde zayıflama olmaksızın diğer tüm frekanslardan geçmesini sağlayan farklı malzemelerden bir tabaka keki yapmak.
Bu, pahalı bir yapıdır, çünkü ışığın düştüğü çeşitli iletkenliklerin geçişlerini değil, aynı zamanda daha fazla kullanım için çıkarılacak olan emf için örneğin birçok yardımcı katmanı içermelidir. Aslında, "sandviç" çeşitli elektronik cihazların bir meclisidir. Onun kullanımı, bir güneş yoğunlaştırıcı (lens veya ayna) ile birlikte etkili bir şekilde kullanılan "sandviçler" in daha yüksek verimi ile doğrulanır. "Sandviç", silikon elementi ile karşılaştırıldığında verimi arttırmanıza izin veriyorsa, örneğin, 2 kez,% 17 ila% 34, daha sonra güneş ışınımının yoğunluğunu 500 kat (500 güneş) arttıran bir göbeğe bağlı olarak, 2 × 500 kazanç elde edebilirsiniz. 1000 kere! Bu, elemanın kendi alanında bir kazançtır, yani malzemenin 1000 kat daha küçük olması gerekir. Modern güneş radyasyonu konsantratörleri, binlerce elementin radyasyon yoğunluğunu ve on binlerce "güneş" in bir element üzerinde yoğunlaştığını ölçer.
Güneş enerjisini yüksek verimlilikle dönüştürmek için yoğunlaştırıcı fotoselinin çok katmanlı yapısı. Resim: "Ekoloji ve yaşam"
Bir başka olası yol, en azından iki frekansta veya daha geniş bir biçimde güneş spektrumunun daha geniş bir aralıkta çalışabilen bir malzemenin elde edilmesidir.1960'lı yılların başlarında, “multizone” fotoğraf efekti olasılığı gösterildi. Bu, safsızlıkların varlığının, yarı iletkenin bant boşluğunda bantlar oluşturduğu, elektronların ve deliklerin, iki veya üç atlayışta "uçurumdan atlayabilmesine" olanak tanıyan tuhaf bir durumdur. Sonuç olarak, 0.7, 1.8 veya 2.6 eV frekanslı fotonlar için fotoelektrik bir etki elde edebilirsiniz, ki bu elbette emilim spektrumunu büyük ölçüde genişletir ve verimliliği arttırır. Bilim adamları aynı kirlilik bantları üzerinde taşıyıcıların önemli bir rekombinasyonu olmadan jenerasyon sağlamayı başarabilirlerse, bu tür elemanların verimliliği% 57'ye ulaşabilir.
2000'li yılların başından itibaren V. M. Andreev ve Zh. I. Alferov yönetiminde bu yönde aktif araştırmalar yapılmıştır.
Bir başka ilginç yön daha var: Güneş ışığının akışı önce her biri daha sonra "kendi" hücrelerine yönlendirilen farklı frekans aralıklarına ait akımlara bölünür. Böyle bir yön, ümit verici olarak da düşünülebilir çünkü bu durumda, yukarıda tasvir edilen tipteki sandviç yapılarda kaçınılmaz olan seri bağlantı ortadan kalkar, böylece elemanın akımını spektrumun en "zayıf" kısmına sınırlar.
Son derece önemli bir konferansta J.I. Alferov tarafından ifade edilen güneş ve atom enerjisi enerjisinin oranının değerlendirilmesi: "Eğer alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesi için atom enerjisinin gelişimine harcanan paraların sadece% 15'i harcanıyorsa, o zaman SSCB'de elektrik üretimi için NPP'ler hiç gerekmeyecek! "
Heteroyapıların ve yeni teknolojilerin geleceği
Zhores İvanoviç'in bakış açısını yansıtan bir başka değerlendirme de ilginçtir: 21. yüzyılda, heteroyapılar monostiklerin kullanımı için sadece% 1'lik bir değer bırakacak, yani tüm elektronik cihazlar% 99,99-99,999'luk bir saflıkta silikon gibi "basit" maddelerden uzaklaşacak. Sayılar, ondalık noktadan sonra dokuzda ölçülen silisyumun saflığıdır, ancak bu saflık zaten 40 yaşındadır ve hiç kimse şaşırmaz. Alferov, elektroniklerin geleceğinin, A'nın unsurlarının bir birleşimi olduğuna inanıyor.3B5katı elementleri ve bu elementlerin çeşitli kombinasyonlarının epitaksiyal katmanları. Tabii ki, silikon gibi basit yarı iletkenlerin geniş bir uygulama alanı bulamamış oldukları, ancak karmaşık yapıların günümüz ihtiyaçlarına çok daha esnek bir yanıt sağladığı tartışılamaz. Günümüzde bile, heteroyapılar, optik iletişim sistemleri için yüksek bilgi yoğunluğu problemini çözmektedir. Bu OEIC hakkındaoptoelektronik entegre devre) – optoelektronik entegre devre. Herhangi bir optoelektronik entegre devrenin (optokuplörler, optokuplör) temeli, kızılötesi yayıcı bir diyot ve optik olarak hizalanmış bir radyasyon detektöründen oluşur; bu, resmi devrelere, bu cihazların bilgi verici olarak geniş kullanımı için geniş bir alan sağlar.
Ek olarak, modern optoelektronik anahtar enstrümanı olan DHS lazeri (DHS – çift heteroyapı) geliştirilmeye ve geliştirilmeye devam ediyor. Son olarak, bugün yüksek hızlı veri aktarım teknolojisi HSPD için destek sağlayan yüksek performanslı yüksek hızlı LED'lerdir.Yüksek Hızlı Paket Veri hizmeti).
Ancak Alferov'un sonucundaki en önemli şey, bu farklı uygulamalar değil, 21. yüzyıl tekniğinin genel gelişim yönü – ileride birçok hamle için tasarlanmış özellikleri kesin olarak belirlenmiş malzemelere dayalı malzeme ve entegre devre üretimi. Bu özellikler, malzemenin atomik yapısının seviyesinde yürütülen, yük taşıyıcılarının davranışları ile belirlenen, malzemenin kristal örgüsünün iç kısmı olan, belirli düzenli uzayda gerçekleştirilen tasarım çalışması ile belirlenir.Özünde, bu çalışma elektronların sayısının ve kuantum geçişlerinin düzenlenmesidir – kuyumcu birkaç angstromun bir kafes sabitini tasarlama seviyesinde çalışır (angstromlar – 10-10 m, 1 nanometre = 10 angstrom). Ancak bugün bilim ve teknolojinin gelişimi, geçen yüzyılın 60'larında temsil edildiği şekliyle artık maddenin derinlemesine bir yol değil. Bugün, bu büyük ölçüde nanoölçer alanında zıt yönde bir harekettir – örneğin, kuantum noktalarının doğrusal olarak bağlandığı kuantum noktalarının veya kuantum tellerin özelliklerine sahip nanooblastların oluşturulması.
Doğal olarak, nano-nesiller, bilim ve teknolojinin gelişimlerinde geçirdikleri aşamalardan sadece bir tanesidir ve orada durmayacaktır. Bilim ve teknolojinin gelişmesinin basit bir yoldan uzak olduğu söylenmelidir. Günümüzde araştırmacıların çıkarları nanoboblastta büyüklükte bir artışa doğru kaymışsa, yarının kararları farklı ölçeklerde yarışacaktır.
Örneğin, silikon çiplerden kaynaklanan silikon çipler üzerindeki sınırlamalar iki şekilde çözülebilir. İlk yol bir yarı iletken değişkendir. Bunun için, farklı özelliklere sahip iki yarı iletken malzemenin kullanımına dayalı hibrit çiplerin bir varyantı önerilmiştir.Galyum nitrürün bir silikon gofret ile birlikte kullanılması en çok umut veren seçenek olarak adlandırılmaktadır. Bir yandan, galyum nitrit, yüksek hızlı entegre devreler oluşturmanıza olanak sağlayan benzersiz elektronik özelliklere sahiptir, diğer taraftan, bu teknolojiyi modern üretim ekipmanları ile uyumlu hale getirmektedir. Bununla birlikte, nanomateryallerin yaklaşımı, bir elektronun bir elektronik elektroniğin daha da yenilikçi bir fikrini içeriyor.
Gerçek şu ki, elektroniklerin daha fazla minyatürleştirilmesi – binlerce transistörün tek bir mikroişlemci substrat üzerine yerleştirilmesi – elektronların yakındaki transistörlerde aktığı zaman elektrik alanlarının kesişimini sınırlandırmaktadır. Buradaki fikir, "bireysel" bir zaman çizelgesinde hareket edebilen ve dolayısıyla "kuyruklar" yaratabilecek ve böylece girişimin yoğunluğunu azaltan elektron akılarının yerine tek bir elektron kullanmaktır.
Buna bakarsanız, elektron akışları genel olarak gerekli değildir – kontrolün aktarımı için keyfi küçük bir sinyal gönderebilirsiniz, sorun güvenli bir şekilde izole etmektir (saptamak).Tek elektron algılamanın teknik olarak oldukça uygun olduğu ortaya çıkıyor – bunun için bir tünel etkisi kullanılıyor, bu da her bir elektron için her zamanki “toplam kütle” elektron hareketinin aksine bireysel bir olay – yarı iletkendeki akım kolektif bir süreçtir. Elektronik açıdan bakıldığında, bir tünel bağlantısı bir kapasitör üzerinden bir yük aktarımıdır, bu nedenle kapasitörün girişte olduğu bir alan-etki transistöründe, tek bir elektron amplifiye edilmiş sinyalin salınım frekansı tarafından yakalanabilir. Bununla birlikte, bu sinyali geleneksel cihazlarda sadece kriyojenik sıcaklıklarda izole etmek mümkün olmuştur – sıcaklık artışı sinyal tespiti için gerekli koşulları yok etmiştir. Ancak etkinin sönme sıcaklığının temas alanıyla ters orantılı olduğu ortaya çıktı ve 2001 yılında nanotüp üzerindeki ilk tek elektronlu transistör yapıldı, temas alanı o kadar küçüktü ki oda sıcaklığında çalışmamıza izin verdi!
Bu bağlamda, tek-elektronik, yarıiletken heterolaserler araştırmacıları tarafından alınan yolu yinelemektedir – Alferov grubu, likitin sıvı nitrojen sıcaklığında değil, oda sıcaklığında etki yapmasını sağlayacak bir malzeme bulmak için uğraşmıştır.Ancak, en yüksek umutların büyük elektron akılarının (güç akımları) iletimi ile ilişkili olduğu süperiletkenler, henüz kriyojenik sıcaklık alanından "çekilememiştir". Bu, uzun mesafeler boyunca enerji iletimindeki kayıpları azaltma olasılığını önemli ölçüde azaltmaz – bir gün boyunca Rusya üzerinden enerji akışlarının yeniden yönlendirilmesinin "ısıtma kabloları" için% 30'luk kayıplara yol açtığı iyi bilinir – "oda" süperiletkenlerinin eksikliği depolamayı sınırlar akımın neredeyse sonsuza kadar sürdüğü süperiletken halkalarda enerji. Bu tür halkalar yaratma ideali sıradan atomlar iken, çekirdeğin etrafındaki elektronların hareketi bazen en yüksek sıcaklıklarda stabildir ve süresiz olarak sürebilir.
Malzeme bilimlerinin gelişimi için daha fazla olasılık çok farklıdır. Üstelik, güneş enerjisi doğrudan kullanımının ortaya çıktığı, yenilenebilir enerji için umut vaat eden umut verici materyaller biliminin gelişmesiydi. Bazen, toplumun gelecekteki yüzünü belirleyen bu çalışma alanları (Tataristan ve Çuvaşistan'da zaten bir “yeşil devrim” planlıyorlar ve biyo-eko kentlerin yaratılmasını ciddi şekilde geliştiriyorlar).Belki de bu yönün geleceği, materyal tekniğinin gelişiminden, doğanın kendisinin işleyişindeki ilkelerin anlaşılmasına, bir adım atmak ve insan toplumuna yaban hayatında olduğu kadar yayılabilen kontrollü fotosentezi kullanma yolunda bir adım atmaktır. Halihazırda canlıların birim hücresinden bahsediyoruz – hücre, ve bu, elektronikten sonra gelişimin bir sonraki, daha yüksek aşaması, herhangi bir işlevi yerine getirmek için aygıtlar oluşturma ideolojisi, ışığı kontrol eden bir akım denetleyici transistör, bir LED veya bir lazer. Bir hücrenin ideolojisi, belli bir döngüyü yürüten temel aygıtlar olarak operatörlerin ideolojisidir. Hücre, dış enerji pahasına herhangi bir işlevi yerine getirmek için yalıtılmış bir eleman olarak değil, aynı zamanda tek bir zarf altında birçok farklı sürecin döngülerinin sürdürülmesi çalışmalarına mevcut harici enerjinin işlenmesi için bir fabrika olarak hizmet eder. Hücrenin kendi homeostasisini sürdürmesi ve içindeki ATP biçimindeki enerjinin birikmesi, modern bilimin heyecan verici bir problemidir. Şimdiye kadar, biyoteknologlar sadece mikroelektronikte kullanım için uygun hücre özelliklerine sahip yapay bir cihaz yaratmayı hayal edebilirler.Ve bu gerçekleştiğinde, yeni mikroelektronik çağlar kuşkusuz başlayacak – canlı organizmaların çalışma prensiplerine, bilim kurgunun uzun süredir devam eden rüyasına ve biyofiziğin beşiği dışında olan, köklü biyonik bilimine yaklaşma dönemi.
İnşallah, Skolkovo'da bir bilim inovasyon merkezinin kurulması, “uydu etkisi” ne benzer bir şey gerçekleştirebilecektir – yeni atılım alanlarını açmak, yeni materyaller ve elektronik teknolojiler yaratmak.
Jores Alferov'a bu yeni bilimsel ve teknolojik aglomeratın süpervizörü olarak başarılar diliyoruz. Onun enerjisinin ve aziminin bu girişimin başarısının anahtarı olacağını ummak isterim.
Bütün hayat – bilim
Alferov hakkında bilim adamları
Alan Heeger, Kimyada Nobel Ödülü (ABD): Nobel ödülü sadece onursal bir unvan değil, bir kişinin duyulma fırsatını aldığı belirli bir durumdur. Onun görüşü hem en yüksek çevrelerde hem de sıradan vatandaşlar tarafından güvenilmektedir. Bir bilim insanının görevi, nüfusu eğitmek ve sadece münhasıran bir yaşama yol açmamaktır. Zhores Alferov bunu sizin ülkenizde yapıyor. Ve bu onun büyük ödülü.
Dünya'nın kaynakları tükeniyor.Rusya için, bu zaten bir kriz yaşadı diğer ülkeler için olduğu kadar açık değil. Ve alternatif enerji kaynaklarına ihtiyacımız var. Çoğu sıradan insanlar bu kelimeleri bilim adamlarından bazı korku hikayeleri olarak algılarlar. Onları dinlerlerse, problemin onları etkilemeyeceğini düşünürler, ancak gezegeni birçok nesilde aşacaklardır. Bunun böyle olmadığını düşünmek için, sadece bilim adamları bunu yapabilir. Sonbaharda Zhores Ivanovich tarafından Petersburg'a davet edildim. Bu şimdiden Nobel ödüllülerin dördüncü buluşmasıdır ve bu Jaures Alferov'un değeridir. Ülkesinde bilimi korumak ve teşvik etmek için muazzam bir iş yapıyor.
Ivan Iogolevich, Çelyabinsk Yasama Meclisi Milletvekili Chelyabinsk'ten fizik öğretmeni: Zhores Ivanovich, yarı iletken heteroyapıların ve hızlı opto ve mikroelektronik bileşenlerin oluşturulması üzerinde çalışıyor. Bugün bilgisayar teknolojisi alanında sahip olduğumuz her şey büyük ölçüde bu keşif tarafından belirleniyor. Bilgisayar bilimlerinde kullanılmaktadır ve birçok şekilde modern bilgisayar teknolojisinin gelişimini belirlemektedir. Oldukça uzun bir zaman önce yapılmış olmasına rağmen, 1970'lerin başlarında Nobel Ödülü, 2000 yılında, sadece toplumun önemini fark ettiği için, sadece 2000 yılında ödüllendirildi.
Zhores Ivanovich, St. Petersburg'un fiziki ve matematik okullarını destekleyen vakfın kurucusudur. Bu pozisyon benim için çok çekici, çünkü bir bilim insanı gelecekte bilime gelecek olan gençleri düşünüyor.
Herhangi bir ülke onun ödüllerinden gurur duyar. Devlet güvenliği de gerçekleştirilmiş entelektüel potansiyel ile belirlenir.
* Yasak bölge, bir elektronun ideal (arızasız) bir kristalde sahip olamayacağı enerji değerleri aralığıdır. Yarı iletkenlerdeki bant boşluğunun karakteristik değerleri 0.1–4 eV'dir. Kirlilikler yasak bölgede bantlar oluşturabilir – bir multizon var.