Александр Фомин: 100 знаменитых ученых

В следующем году Жорес Алфёров защитил свою кандидатскую работу, посвященную созданию и исследованию мощных германиевых и частично кремниевых выпрямителей, и был удостоен степени кандидата технических наук. Фактически эта работа подвела итог его десятилетних исследований в данной области науки.

Особенных раздумий, какую область физики выбрать для дальнейших исследований, у него не было – он уже серьезно работал над получением полупроводниковых гетероструктур и исследованием гетеропереходов. Алфёров понимал, что если ему удастся создать совершенную структуру – это будет настоящий скачок в физике полупроводников.

В то время сформировалась отечественная силовая полупроводниковая электроника. Долгое время ученым не удавалось разработать приборы, основанные на гетеропереходах, из-за трудности создания перехода, близкого к идеальному.

Алфёров показал, что в таких разновидностях p-n -переходов, как р-i-n, р-n-n + в полупроводниковых гомоструктурах, при рабочих плотностях тока, ток в пропускном направлении определяется рекомбинацией в сильно легированных р и n(n + ) областях структур. При этом средняя i(n) область гомоструктуры не является главной.

При работе над полупроводниковым лазером молодой ученый предложил использовать преимущества двойной гетероструктуры типа p-i-n (р-n-n +, n-p-p + ) . Заявка на авторское свидетельство Алфёрова была засекречена, гриф секретности был снят только после того, как американский ученый Кремер опубликовал подобные выводы.

В возрасте 30 лет Алфёров уже был одним из ведущих специалистов в области полупроводниковой физики в Советском Союзе. В 1964 году его пригласили принять участие в международной конференции по физике полупроводников, проводившейся в Париже.

Через два года Жорес Алфёров сформулировал общие принципы управления электронными и световыми потоками в гетероструктурах.

В 1967 году Алфёров был избран заведующим лабораторией ЛФТИ. Работа над исследованиями гетероструктур шла полным ходом. Советские ученые пришли к выводу, что реализовать основные преимущества гетероструктуры возможно лишь после получения гетероструктуры типа Al x Ga1- x As.

В 1968 году стало ясно, что не одни советские физики работают над этим исследованием гетероструктур. Оказалось, что Алфёров и его команда всего лишь на месяц опередили исследователей из лаборатории IBM в своем открытии гетероструктуры типа Al x Ga1- x As. Кроме IBM в исследовательской гонке приняли участие такие монстры электроники и полупроводниковой физики, как компании Bell Telephone и RCA.

В лаборатории Н. А. Горюновой удалось подобрать новый вариант гетероструктуры – тройное соединение AlGaAs, что позволило определить популярную на сегодня в электронном мире гетеропару GaAs/AlGaAs.

К концу 1969 года советские ученые во главе с Алфёровым реализовали практически все возможные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия.

Кроме создания гетероструктуры, близкой по своим свойствам к идеальной модели, группа ученых под руководством Алфёрова создала первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре. Конкуренты из Bell Telephone и RCA предложили лишь более слабые варианты, базирующиеся на использовании в лазерах одиночной гетероструктуры p AlGaAs- p GaAs.

В августе 1969 года Алфёров совершил первую свою поездку в США на Международную конференцию по люминесценции в Ньюарке, штат Делавер. Ученый не отказал себе в удовольствии и выступил с докладом, в котором упомянул характеристики созданных лазеров на основе AlGaAs. Эффект от доклада Алфёрова превысил все ожидания – американцы намного отстали в своих исследованиях, и только специалисты из Bell Telephone спустя несколько месяцев повторили успех советских ученых.

На основе разработанной в 1970-х годах Алфёровым технологии высокоэффективных и радиационностойких солнечных элементов на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs в Советском Союзе впервые в мире было организовано массовое производство гетероструктурных солнечных элементов для космических батарей. Когда подобные работы опубликовали американские ученые, советские батареи уже много лет использовались для различных целей. В частности, одна из таких батарей была установлена в 1986 году на космической станции «Мир». В течение многих лет эксплуатации она работала без существенного снижения мощности.