Беседы о науке. Алексей Мельников
в системе галлий-алюминий-мышьяк. Причем получаемые с помощью особо тонкой технологии – последовательным наращиванием (из газа, из жидкой фазы, из молекулярных пучков) тончайших пленок (эпитаксиальных слоев) этого материала с различными вариациями по содержанию в них составляющих элементов – галлия, алюминия, мышьяка, плюс – электрически активных лигатур. Цель – «поймать» наиболее эффективный состав для запуска излучения при прохождении электрического тока через созданный при помощи таких слоев p-n-переход.
О полупроводниках, p-n-переходах, создаваемых на их основе диодах, транзисторах и т.д. все знали давно и серьезно. Позиции кремния и германия в полупроводниковой электронике, казалось, уже ничто не могло поколебать. Однако при всех плюсах эти эффективные, технологичные и относительно недорогие материалы имели ряд существенных «но». В частности, квантовая механика не позволяла им участвовать в генерации фотонов. То есть – излучать свет. Такой милости природа удостоила лишь полупроводники синтетические. Особых составов. В частности, синтезированных из элементов III и V групп периодической системы Менделеева. Те же галлий и мышьяк. Или – индий и мышьяк. Или – галлий и фосфор и т.д. Не только их, но их – в особенности.
Так наука напала на след светоизлучающих полупроводников. Это была середина прошлого века. В мире началась гонка за теоретическое и практическое воплощение оптоэлектронных материалов на основе соединений A3B5. Все понимали, что речь идет о получении источников света в десятки, сотни, тысячи раз эффективней, компактней, производительней и т.д., нежели обычные лампочки накаливания и иже с ними осветительный мезозой.
«Мы их надрали!», – не без гордости вспомнит много лет спустя мировую гонку на получение эффективных светоизлучающих структур Жорес Алферов. Его команде удалось первой синтезировать так называемые гетероструктуры на основе твердых растворов галлий-алюминий-мышьяк. Этакие многослойные полупроводниковые «бутерброды» с микронными и даже долей микронов толщиной эпитаксиальных слоев нужных составов. При прохождении через них электрического тока, «слойка» начинала излучать. Сначала – в ИК-диапазоне. Сложные махинации с составами пленок позволили этот диапазон расширить на красную область спектра. Постепенно в ход пошли не только галлий, алюминий и мышьяк, но и их «родственники» по таблице Менделеева – индий, фосфор, азот и проч. Цель – перекрыть полный солнечный спектр.
Применение же особых материаловедческих хитростей позволяло получать из таких гетероструктур не только свет обычный, но и когерентный, то есть – лазерное излучение. Так в мире началась оптоэлектронная революция. Мало того, не закончившаяся сегодня, напротив – набирающая к старту XXI века всё более мощные обороты.
«XXI век будет веком гетероструктур», – не уставал повторять их «крестный отец» Жорес Иванович Алферов. Сегодня это уже не предвидение. Сегодня – это факт. Простая