Створення світлодіодів і
лазерів: внесок російських вчених
Носов Юрій Романович - доктор
технічних наук, ВАТ НВП "Сапфір"
Фантастичний фізико-технологічний прорив кінця
минулого століття викликав до життя нову світлодіодним-лазерну революцію, вона веде не
просто до "подальшому технічному прогресу", але кардинально
перетворює саму середовище проживання людини, її світлову, інформаційну,
культурологічну складові. "Напівпровідниковий світло" - це
десятки щорічних конференцій, безліч відкриттів, за якими не встигають навіть
фахівці, все нові сфери застосування. Це також величезні транснаціональні
корпорації майже з дворазовим щорічним зростанням обсягів виробництва, тобто з 1000-кратним
за 10 років! А починалося все лише вісім десятиліть тому, перші сторінки
цієї історії читаються сьогодні як захоплюючий трилер, активними
дійовими особами були і багато наших співвітчизників. Хтось опинився на
вершині визнання, іншим пощастило менше - історія не завжди справедлива навіть
по відношенню до найдостойнішим.
I
Почалося з виявлення світіння напівпровідників,
яке часом було настільки слабким, що його доводилося розглядати в мікроскоп.
У 1922 р. в Нижньогородській радіолабораторії (НРЛ), тодішньому єдиному
радіотехнічному інституті країни, О.В. Лосєв [1] зайнявся дослідженням
кристалічних детекторів [2]. Вісімнадцятирічний радіоаматор, тільки що
закінчив школу, спробував виявити в цих приладів здатність підсилювати і
генерувати радіохвилі, вважаючи, що такими властивостями повинні дотримуватися усі
елементи з нелінійним опором, хоча будь-якому фахівцеві відомо, що для
цього елемент повинен мати негативний опір. Лосєв про це не знав,
почав експериментувати і ... виявив шукане [3]. Виявилося (це виявили в
1950-і рр..), Що "механізм посилення" як би вкраплені до деяких
природні кристали, залишалося лише намацати голочкою активні точки. На
основі цього відкриття в НРЛ почали виготовляти радіоприймачі і передавачі
без радіоламп - це стало світовою сенсацією: брошури про крістадіне [4] з'явилися
в Європі і США. Захоплюючись оригінальністю винаходи, публікатори дивувалися
непрактичності "професора Лосєва" [5], він врозріз з традиціями західного
світу це не запатентував свій винахід, зробивши його безкоштовним надбанням
всіх радіоаматорів.
У тих перших своїх експериментах Лосєв помітив і
свічення з-під голки, але не надав цьому особливого значення - якась
мікроскопічна вольтова дуга, мабуть, так і має бути, нічого
особливого. Але в підсвідомості це залишилося. У 1927 р. він вже спеціально зайнявся
світінням і встановив, що це "холодне" свічення кристала, ні дуга
ні розігрів не мають до ефекту відносини, все визначається квантовими
процесами всередині кристала - самоучка поступово ставав професійним
фізиком.
Світ визнав і це відкриття Лосєва, світ - але не батьківщина.
Тут його фактично не помітили. Правда, тодішній глава вітчизняної
напівпровідникової школи, директор Ленінградського фізико-технічного інституту
А.Ф. Іоффе взяв Лосєва під своє заступництво, але на користь досліджень
світіння це не призвело. Справа в тому, що інтереси академіка були пов'язані майже
виключно з напівпровідниковими термоперетворювачами і фотоелементами [6],
можливо, саме до цієї тематики він мав намір долучити і Лосєва. Лосєв,
індивідуаліст, як багато великих особистості, до кінця залишався одинаком, все
його публікації без співавторів. У статтях ленінградського періоду він незмінно
висловлював подяку академіку, а той домігся присудження Лосєву ступеня
кандидата фізико-математичних наук без захисту і без вузівського диплому,
представляв його повідомлення в "Доповіді" Академії наук. Але Лосєв,
фактично працював у Фізтех і зблизився з його молодий порослю (він
подружився з В.П. Жузе), так і не був введений в штат і, коли почалася війна, не
був включений в список евакуйованих співробітників [7].
Життєва доля Лосєва не була щасливою [8]. У
Нижньому він починав розсильним і перший час ночував просто на предчердачной
майданчику в будівлі радіолабораторії; коли в період крістадіна стали приходити
листи зі зверненням "Dear professor", він все ще не кожен день був
ситий [9]; в 1928 р. після закриття НРЛ він, як і інші її співробітники, виявився
в Ленінграді, але постійного місця роботи у нього не було, всюди на пташиних
права; перед війною став асистентом на кафедрі фізики медінституту і в першу
блокадному страшну зиму 22 січня 1942 помер від виснаження на 39-му році
життя. Місце поховання Олега Володимировича Лосєва невідомо.
Відкриття, як поеми й симфонії, живуть самостійно,
незалежно від долі їх авторів. Народження "світіння Лосєва" довелося
на щасливу для вітчизняної фізики пору: проголошення "масового
походу революційної молоді в науку "підкріплювалося матеріальними
вкладеннями і значущістю завдань, то був час, коли юні генії Г.А. Гамов,
К.Д. Синельников, Л.Д. Ландау могли безперешкодно їхати на стажування до Бору
і Резерфорду, а публікації в західних журналах були нормою [10]. Вже з 1930 р.
лосевскіе статті з свіченню цитуються педантичними німцями, і до середини
1930-х років. поняття "Lossev Licht" стає на Заході ходовим. А
далі - тиша на довгі 15 років. Напівпровідникова наука і технологія
перебували в зародковому стані, для застосування "світіння Лосєва" не
було об'єктивних умов. На талановиту молодь почав впливати
"магніт попрітягательней" - нейтронна фізика. А з 1939-1940 рр.. всі
підпорядкувала собі військова тематика.
Лише на початку 1950-х рр.. знову звернулися (спочатку в
США, потім у нас) до карбіду кремнію (саме в ньому Лосєв спостерігав найяскравіше
світіння), але стимулювався це транзисторними проблемами: перша
транзистори, що виготовляються з германію, не працювали при підвищених
температурах (що особливо драматично (sic! - VV) - виявилося в Корейської
війні 1950-1953 рр..), і Пентагон вилив золотий дощ на вирішення цієї проблеми.
Незабаром альтернативою германію став кремній і закріпився назавжди, а на карбіду
кремнію транзистори виготовити не змогли, але - не відмовлятися від дарованих
грошей - потихеньку від військових зайнялися світінням і помітно досягли успіху.
Природно, згадали і Лосєва, з цитування його статей, в тому числі і
російськомовних, починалася тоді кожна публікація, було дано теоретичне обгрунтування
його відкриття та визначено місце Лосєва в історії як першовідкривача
інжекційно люмінесценції напівпровідників - явища, що становить основу
принципу дії світлодіодів та лазерів. Коло досліджень почав стрімко
розширюватися, з'явилися нові, більш ефективні напівпровідники, і незабаром
приступили до створення світлодіодів.
Виявилося, однак, що історію "світіння
Лосєва "дехто не проти і переписати. Готуючись до 200-річчя США (1976),
американські історики науки [12] виявили, що світіння карборунд
спостерігалося ще в 1907 р. [13], і навіть такий серйозний дослідник, як Е.
Лебнер, довгі роки прожила в Москві, ретельно вивчив спадщину Лосєва і
ще в 1973 р. беззастережно визнавав його пріоритет, тепер став говорити
лише про перевідкриття їм електролюмінесценція [14]. У згаданому листі до
редакцію Г.Дж. Раунд толково розповідає про світінні детекторів, але з його
короткого повідомлення (150 слів) неясно, чи була це інжекційні люмінесценція або
інше явище, також досліджене Лосєвим, значно менш ефективне і не
що має практичного значення. Резонансу замітка раунду не отримала, сам він,
наскільки відомо, до "цікавому явищу" більше не вертався, і,
доживши до 1966 р., ні на який пріоритет не претендував. До речі кажучи, і Лебнер
визначає ім'я раунду в першовідкривачі електролюмінесценція з безліччю
застережень: "мабуть, можна вважати", "ймовірно",
"однак" та інш. "Пристрасті по раунду" в історії техніки це
прелюдія тієї масованої міфологізації спільної історії, яка пізніше початку
здійснюватися на Заході дуже широко (як, наприклад, в кінопрітче про солдата
Райаном, "виграв" Другу світову війну).
* * *
Історику науки очевидно, що відкриття нового ефекту
це щось більше, ніж просто факт його виявлення. Крім цього перший
початкової події, звичайно випадкового, "алгоритм відкриття" повинен
включати [15]:
багаторазове відтворюване його спостереження;
дослідження з метою виявлення природи явища;
пояснення, хоча б як спроба;
підтвердження істинності тими чи іншими практиками;
публікування і визнання суспільством.
І при цьому остаточне судження історія виносить лише
через деякий час, достатнє для осмислення події [16].
Переходячи до спільної оцінки наукової діяльності Лосєва,
повторимося, що відкриття їм інжекційно люмінесценції в повній мірі
відповідає описаному алгоритму, чого не можна, на нашу думку,
поширити на його ж відкриття крістадіна. Тут ми маємо справу лише з
виявленням і використанням ефекту; ні дослідження, ні наближення до
розуміння механізму явища не відбулося [17]. У зв'язку з цим твердження
Лебнера, що винахідники транзистора Дж. Бардін і У. Браттейн перевідкрити в
1947 ефект посилення, відкритий Лосєвим в 1922 р., неспроможні. Навіть з
великою натяжкою Лосєва не можна вважати предтечею винаходи транзистора, - як
йдеться, чужого нам не треба.
Інша річ, що якби в кінці 1930-х рр.. або відразу
ж після війни перед ним була сформульована проблема напівпровідникового
підсилювача і якби життя його не обірвалася так рано, то з великою ймовірністю
транзистор міг би народитися в Росії - запорукою тому лосевская інтуїція,
самовіддача, витонченість експериментатора.
II
Отже, до початку 1950-х рр.. розібралися зі світлом
напівпровідників, однак тоді ж зрозуміли, що ні карбід кремнію, ні германій, ні
кремній для світлодіодів не підходять. Потрібен схожий на них напівпровідник, але
зовсім інший, і такого в природі немає. Так в традиційному ланцюжку "фізика
(ефект + теорія) - матеріал - виріб (конструкція + технологія + застосування) "
дослідження перемістилися на друга ланка. Нові напівпровідники були потрібні
всій електроніці, правда, в той час транзистори повністю задовольнилися
кремнієм, а на роль "головного замовника" вийшла інфрачервона техніка,
яка дедалі ефективніше демонструвала військовим свої чудодійні
можливості, в першу чергу: протівосамолетние теплові головки самонаведення
[18] і прилади нічного бачення, включаючи тепловізори [19].
У 1952-1953 рр.. Генріх Велькер з Мюнхена опублікував
фундаментальну статтю [20], в якій обгрунтовувалася можливість створення
цілого класу штучних напівпровідників на будь-який смак, поєднуючи парами
спеціально підібрані метали, що утворюють інтерметалевих з'єднання. Але за
два роки до цього, в 1950 р. наша співвітчизниця Н.А. Горюнова вже
передбачила "Напівпровідникові" деяких інтерметаллов.
Відштовхуючись від хімічних уявлень про ізоморфізму, крісталлохіміческіх
групах, видах валентної зв'язку, вона, поки що інтуїтивно, перекидала місток
до електрофізичних властивостей синтезованих речовин. Тоді ж на двох складах
це було підтверджено експериментально [21]. Але в першовідкривачів її ім'я на
Заході ні тоді, ні пізніше не з'явилося, тільки Велькер, беззастережно і в
однині. Може бути, так і є, і ми маємо справу з повторенням
ситуації Лосєв - Раунд? Адже в попередньому розділі обгрунтовувалося (хочеться
сподіватися, переконливо), що не обов'язково першим, хто помітив нове, повинен
зараховуватися в автори. Так, не обов'язково. Але це не випадок Горюнова.
Ніна Олександрівна Горюнова належить до найяскравіших
представникам військового покоління, загартованого в труднощах, цілеспрямованої
і вольового. Коли в 1946 р. вона з'явилася в Фізтех, у неї за плечима були
фабрично-заводське училище, хімфак Ленінградського університету, два роки роботи
за розподілом до заводської лабораторії, предблокадние ленінградські будні,
евакуація в далекий Хабаровськ. Після повернення до Ленінграда їй вже 30, треба
ростити чотирирічного сина і однорічну доньку. Але була в цій росіянці
небесна іскра - вона вступає в аспірантуру до А.Ф. Іоффе!
Академік дав їй цілком захищається і не дуже
перспективну тему з числа тих, коли треба закрити чергову клітинку в
мозаїці необстеженими речовин, які - а раптом? - Можуть виявитися корисними
напівпровідниками. "Сіре олово" - одне назва могла навести тугу,
але вона розкрутила його на свій лад. Могли ж Шерлок Холмс по ниточці і уривка
газети відтворювати особистість людини, а заодно і всю його родовід. За
підказками за методологією узагальнень вона звертається не до кого-небудь, а до
Менделєєву, Курнакова, Гольдшмідт [22]; в практичній діяльності використовує
свій, що став потім "фірмовим", напір: пробивається в запасники
Ермітажу, де їй дозволяють з потемнілих старовинних олов'яних потири нашкрябати
прігорошню "олов'яної чуми", це і є сіре олово.
Передбачення академіка підтвердилося: сіре олово і
справді виявилося напівпровідником, але практично марним. Зате на ньому
Горюнова вгадала той рецепт, за яким можна було синтезувати будь-які інтерметалли.
Перше повідомлення про це - її кандидатська дисертація (1950), але дисертації
часто залишаються непоміченими. У жовтні того ж року - доповідь на Всесоюзному
нараді в Києві, зазначений патріархами А.Ф. Іоффе [23] і В.Е. Лашкарьовим, в
1951 з'являються її публікації в "Доповідях ..." і
"Известиях ..." Академії. Це читають на Заході, але чи варто їм чекати
чогось значного з непоновлення після військової розрухи країни? А
Горюнова не до затвердження пріоритетів, вона поспішає: синтезує все нові
з'єднання, знаходить ключик до змішування трьох, чотирьох (і скільки хочете ще)
компонентів.
Її енергія, оптимізм, професіоналізм, весь її вигляд
притягальні [24], вона щедра в раздаріваніі ідей - "школа Горюнова"
поширюється на багато наукові центри країни, з нею прагнуть познайомитися
знаменита Генрієтта Родо з Франції, англійський професор К. Хілсум ... У 1968
р. з'являється її підсумкова монографія, де зроблена спроба запропонувати
періодичну систему напівпровідникових сполук [25]. У нових ідеях у неї
теж не бракує, але ... Так доля часто буває підкреслено несправедливою
по відношенню до кращих: Ніна Олександрівна померла від важкої хвороби 31 січня
1971 р., ледь досягнувши 54 років.
На одному з міжнародних конгресів ще за її життя
Нобелівський лауреат М.М. Семенов відзначив: "Роботи Горюнова здійснюють ...
переворот у неорганічної хімії ". Як бачимо, на ситуацію Лосєв - Раунд
зовсім не схоже, по "гарячих слідах" про пріоритет Горюнова
неодноразово висловлювалися такі авторитетні вчені, як Б.І. Болтакс, Б.Т.
Коломієць, А.І. Губанов, пізніше - Ж.І. Алфьоров, причому дуже активно і на
представницьких міжнародних форумах.
Чи було визнання загальним? Тривалий час Горюнова
працювала у Д.М. Наследова, він очолював єдину тоді в Фізтех
напівпровідникову лабораторію, де багато цілком сформовані вчені
задовольнялися секторами або групами. Професор Спадщини (1903-1975) був
блискучим лектором, педагогом, організатором: керувати аспірантами він почав з
25 років, і в якісь моменти їх одночасно бувало в нього більше 15; в 28 - він
заступник директора; пізніше - багато сил і уваги приділяв організації
наукових центрів у республіках СРСР. Його відрізняли схильність до узагальнень,
довершеність і неспішність, так аж до 1957-1958 рр.., судячи з
публікацій, він зберігав помітний інтерес до досліджень селену,
напівпровідника, безперспективність якого всім у світі вже була очевидна.
І ось коло нього Горюнова - "лід і
полум'я ". іскрометна одержимість, захоплення створенням нових речовин, їх
"тут і зараз" своїми руками вона синтезувала у витяжній шафі.
Звичайно, в її ранніх дослідженнях не було закінченості і суворої
доказовості, їх тоді й не могло бути по суті справи. Можливо, спочатку вона
не дуже впевнено почувала себе в середовищі фізиків, які іронізували:
"якщо один брудний метал з'єднати з іншим брудним, то що, окрім бруду,
ми отримаємо? "У ті роки вимога суперчістоти всіх компонентів
напівпровідникової технології вже фактично стало аксіомою. Загіпнотизовані
досконалістю германієвих і кремнієвих кристалів фізики недовірливо
поглядали на черговий сліточек, витягнутий Горюнова з ампули: "а
напівпровідник це? "(характерно в зв'язку з цим назва доповіді:
"Вивчення електропровідності напівпровідників і інтерметалевих?? х
з'єднань ...".)
Поки іронізували і сумнівалися, час втікав,
пріоритет Горюнова танув, фактично майже не позначений: без всебічного
дослідження синтезованих зразків їх значимість була мізерною, тільки фізик
міг дати оцінку тому, що "зварив" хімік. Важко бути пророком у
своїй батьківщині, в нашому - особливо [26].
Зрозуміло, лабораторія Наследова все ж таки зайнялася
дослідженням інтерметаллов [27], причому однією з перших у світі, але все ж не
перше. Початковою сигналом послужила згадана вище стаття Велькера. Перша
публікація Наследова за новою тематикою, що з'явилася в 1956 р. у співавторстві з
черговим його аспірантом, цитувала тільки Велькера "з товариші" і
"що приєдналися до нього" американців - ця команда вже помітно вирвалася
вперед. В кінці статті зазначалося, що "досліджені матеріали були
синтезовані Н.А. Горюнова і В.С. Григор'євої ", і - подяка, але не
співавторство. Ця практика утвердилася на подальше: з більш ніж 400 робіт
Наследова, лише 3 або 4 йдуть у співавторстві з Горюнова. Роботи Горюнова НЕ
відзначені ні Ленінської, ні Державної преміями - традиційними науковими
нагородами тих часів. Вона не стала і членом Академії наук - не склалося.
У 1956 р. про фізтеховскіх дослідженнях нових напівпровідників
Спадщина доповів на представницької міжнародної конференції в
Гарміш-Партенкірхені, там прозвучало і ім'я Горюнова, але навряд чи було почуто:
світ уже визначився з пріоритетом [28].
У 1976 р. вийшли в світ спогади Г. Велькера про
справах четвертьвековой давності, в них визнаний родоначальник нового
напівпровідникового напрямки роздає "всім сестрам по сережках".
Проникливо і цікаво описує свій шлях до відкриття, це природно;
докладно і підкреслено доброзичливо аналізує дослідження американців,
що почалися з 1953 р., наділяючи деякі їхні результати відміткою
"вперше"; побіжно, одним абзацом повідомляє про "незалежної
роботи в Радянському Союзі ", про те, що в 1950 р. Горюнова передбачила
напівпровідникової нових сполук, при цьому цитує лише наследовскій
доповідь 1956 Але ж в 1976 р. 64-річний патріарх наперед знав про
численних статтях і монографіях Горюнова, що підтверджували невипадковість її
пріоритетного повідомлення 1950 Але напрошується "вперше" з його
вуст так і не прозвучало.
Велькер не монумент, у нього своя людська історія,
і, можливо, він відчував образу на несправедливість долі. У 1933 р. він почав
працювати в Мюнхені у знаменитого А. Зоммерфельда, до 27 років він - "Doktor
habilitiert ", тобто" повний доктор ", і починає поволі
підходити до ідеї інтерметалевих напівпровідників. Попереду блискуче
майбутнє, але вибухнула війна, і йому довелося займатися детекторами для
радарів, а в 1947 р. із зруйнованої Німеччини на кілька років законтрактувати
до Франції заради хліба насущного. Від "справи життя" війна відкинула його
на 7-10 років, можливо, підсвідомо на стільки ж років раніше він
"число" і свій пріоритет і не вважав себе морально зобов'язаним
поступатися його кому-небудь [29]. Безсумнівно на його світовідчуття як німця
наклала відбиток національна трагедія. Післявоєнний приниження переможеної
нації у німецьких вчених доповнювалося ще й гірким усвідомленням
науково-технічного програшу американцям, втратою (і ясно, що безповоротної)
своєї колишньої переважної переваги [30], у чому вони не хотіли зізнаватися
навіть самим собі [31]. Поколінню, життя і смерть якого визначали
американські літаючі фортеці та танки "Шерман" [32], довелося
навчитися вловлювати найтонші нюанси заокеанських побажань-команд. Тому в
номері американського "IEЕЕ Transactions" (1976), де були поміщені
спогади Велькера про відкриття інтерметалевих напівпровідників, не могло
бути й мови про будь-який радянському пріоритет - то був пік холодної війни,
Конгрес тільки що ввів обмеження на свободу торгівлі з СРСР (1974).
Сьогодні в історичній ретроспективі, очищеної
наскільки можливо від політичних нашарувань, видно, що роботи Г. Велькера і
Н.А. Горюнова в їх спільному прочитанні дали науці сукупність визначальних
фізичних і хімічних уявлень про інтерметалевих напівпровідниках [33]
- В цьому суть їх загальної пріоритету.
III
На початку 1960-х рр.. більшість з тих, хто займався
світінням напівпровідників, кинулися до створення лазера. , Що виникла в 1953-1955
рр.. квантова електроніка [34] в якості свого головного виведення містила
твердження про те, що може бути розроблений принципово нове джерело
випромінювання з вузьконаправленим суперінтенсивні когерентним [35] променем світла.
Правильніше було б сказати, що це було не наслідком, а призначенням
квантової електроніки. Нічого подібного в природі не було. Вчені виявилися
впритул до того, щоб "переступити межу", та можливість зробити
це перша - порушувала.
Класична квантова електроніка досліджувала радіохвилі,
що виникають у газах, тому, замислюючись про світло, вважали, що треба лише
підібрати якийсь інший відповідний газ; Ч. Таунс і А. Шавлов (його шурин) навіть
вказали, де шукати [36]. Історія, як водиться, розкрутила сюжет по-своєму:
перший лазер зробив (15 травня 1960 р.) з рубінового стерженька, на зразок
олівця, американець Теодор Мейман. Людина незалежних суджень і
непередбачуваних вчинків (він міг, наприклад, кинути все і на півроку
відправитися в кругосвітню подорож), висміює схиляння
аспірантствующего молодняку перед авторитетом професорів, Мейман з
безтурботністю переможця не виконав ритуальний реверанс у бік
провісників і отримав адекватну відповідну реакцію: до його презентації (7 липня
1960 р.) поставилися стримано, не поспішаючи визнавати реальність прориву в лазерний
століття, а дотепники стверджували, що він "знайшов рішення, для якого ще треба
знайти проблему "[37]. Через півроку був створений газовий лазер, все як би
встало на свої місця, з порушником спокою поступово змирилися і відвели
йому в історії місце творця першого лазера, але перші в ряду інших, в
якоюсь мірою теж першим [38].
Улітку 1962 р. почалася стрімка атака на
напівпровідниковий лазер - всі розуміли, що саме він стане дійсно
масовим і зможе кардинально змінити вигляд нової електроніки. Ще в
1958-1960 рр.. до проблеми почали поволі підходити в нашому Фізичному
інституті ім. П.М. Лебедєва АН СРСР, мабуть, тут був найбільш придатний для
цього колектив [39]. До 1961 сформульовані теоретичні передумови
створення напівпровідникового лазера [40], незрозуміло було лише, який саме
напівпровідник дасть результат (повторення меймановской ситуації). Проте в кінці
Липень 1962 американці визначилися - арсенід галію; відтепер рахунок пішов на
тижні і дні, і у вересні-жовтні лазерний ефект отримали відразу в трьох
лабораторіях, а перша виявилася група Роберта Холла (24 вересня 1962 р.).
Пізніше він згадував, що в розпал подій вони дізналися
про статтю Д.М. Наследова, датований січнем 1962 р., в ній містився натяк
на виявлення лазерної генерації; мабуть, у росіян вже є лазер, і вони
от-от про нього оголосять, значить, треба ще додати обертів. "Синдром
супутника "[41], та ще підкріплений гагарінським польотом (1961),
діяв безвідмовно. Правда, незабаром американці зрозуміли, що лазерної генерації
в цій роботі не було і бути не могло, тому що не дотримувалися деякі
обов'язкові для цього умови (автори і самі від такої інтерпретації своїх
експериментів фактично розсудливо відмовилися), але цей посил з Росії
зіграв свою роль у прискоренні створення лазера.
Науковий світ був добре розігрітий лазерними пристрастями,
так що у нас в країні перші зразки були виготовлені в ФІАН (А. П. Шотов)
через декілька тижнів після публікації Холла, ще через місяць - в НДІ-333
(В. И. Швейкіна) [42], а до початку 1963 почалася підготовка їх
напівпромислового виробництва на заводі "Старт" за участю НДІ-311
(майбутній НДІ "Сапфір"). На жаль, подальше показало, що створені за
таким старанням і надією напівпровідникові лазери вкрай недовговічні і в
Як комерційну вироби перспективи не мають, як у нас, так і у
американців. Через кілька років безуспішних досліджень ситуація стала
здаватися нерозв'язною.
Щасливе продовження лазерної історії пов'язано з
гетероструктур, тут вітчизняний внесок і пріоритет отримали настільки
очевидне світове визнання (Ж. І. Алфьоров, Нобелівська премія, 2000), що в
якихось доповненнях немає необхідності. Хіба лише кілька штрихів із самого
раннього періоду.
основоположну заявку на винахід подав Алфьоров
(спільно з Р. І. Казарінова, теоретиком) всього лише через 5 місяців після
публікації Холла. По суті ще й звичайних лазерів не було, їх зовсім не
розсмакували. Кілька років група Алфьорова билася над пошуком відповідного для
реалізації матеріалу, а знайшла його, у деякому сенсі полуслучайно, у сусідній
лабораторії у Н.А. Горюнова, де цей складний трьохкомпонентних напівпровідник
був виготовлений про запас "про всяк випадок". Гетеролазери на цьому матеріалі
був створений напередодні 1969 р., а пріоритетною датою на рівні виявлення
лазерного ефекту є 13 вересня 1967 [43]
Повернемося до початку 1960-х рр.. Фактично кожен, хто
досліджував світіння напівпровідників, так чи інакше виготовляв світлодіод,
тому шукати першовідкривача в якомусь абсолютному значенні безперспективно.
Якщо ж повісті мова не про ефект, не про наукове досягнення, а про виріб, то
визначальним критерієм факту його існування є наявність комерційного
виробництва. Суто прагматично: якщо виріб використовують і купують, то воно
існує (і навпаки).
У згаданій лазерної гонці "побічним"
результатом стали червоні світлодіоди, про початок їх дрібносерійного виробництва
фірма "Дженерал Електрик" оголосила в широкому друці, 28 листопада 1962,
а через чотири десятиліття їх творець Прізвисько Холоньяк удостоєний премії
"Глобальна енергія". Зауважимо, що в тому ж 1962 р. у нас в НДІ-311
вже було розгорнуто виробництво світлодіодів іншого виду - на основі карбіду
кремнію - фактично це означало розвиток ідей Лосєва на більш досконалої
технологічній основі [44]. І хоча ці світлодіоди відрізнялися низькою
ефективністю, але завдяки їх безінерционних ним було знайдено важливе
застосування в ядерній фізиці для калібрування лічильників частинок. Їх виробництво в
наростаючих обсягах тривало багато років, у тому числі і для апаратури
оборонного призначення; з плином часу карбідокремніевие світлодіоди поступилися
місце іншим, більш ефективним. На жаль, публікації про ці перші
комерційних світлодіодах, не тільки в СРСР, а й у світі, з'явилися лише через
кілька років після початку їх виробництва (1962), причому в вузьковідомчих
виданнях, тому питання про вітчизняному пріоритеті у створенні світлодіоди і не
ставилося.
Славне двадцятиліття 1950-1970 рр.. стало вирішальним
періодом в історії оптоелектроніки та її основи - лазерів і світлодіодів. Вчені
двох великих країн - США і СРСР - фактично спільними зусиллями здійснили
колосальний прорив, який призвів (спільно з транзисторної
мікроелектронікою) до народження нової електроніки, кардинально змінила наше
життя до кінця XX століття. І за великим рахунком ні ідеологічне протистояння
наших країн, ні залізна завіса, ні режим секретності перешкодою не стали --
вирішальними факторами виявилися лише бажання і воля.
Примітки
1 Про життя і діяльність Лосєва см.: Лосєв О.В. У
витоків напівпровідникової техніки. Л.: Наука, 1972; нижегородські піонери
радянської радіотехніки/Сост. Б.А. Остроумов. М.; Л.: Наука, 1966; Центральна
радіолабораторія в Ленінграді/Под ред. І.В. Бренева. М.: Сов. Радіо, 1973;
Остроумов Б., Шляхтер І. Винахідник крістадіна О.В. Лосєв// Радіо. 1952. №
5; Новиков М.А. Олег Володимирович Лосєв: піонер напівпровідникової електроніки
//ФТТ. 2004. Т. 46. № 1.
2 Детектор - це напівпровідниковий кристалик з
притиснутою до нього металевою голкою. Випрямляйте дію такого точкового
контакту відкрив Ф. Браун (1874), майбутній Нобелівський лауреат за радіозв'язок
(спільно з Г. Марконі); він же вперше використав детектор для радіо приймання.
3 "Благословенні які не знають, але
увірували ", - нерідко підтверджується і в науці." Шлях до наукового
відкриття [...] не обов'язково потребує глибоких. пізнань [..] неофіт часто
має перевагу перед знавцем саме в силу свого невігластва, тому що
[...] Не представляє всіх складних причин, через які безглуздо навіть
поставити цей експеримент ", - це з Нобелівської промови А. Джайвера (див.:
Лауреати Нобелівської премії. Енциклопедія. М.: Прогресс, 1992. С. 409). Людина
реальному житті, разнорабочий, капрал, механік за освітою, лише в 27 років
хто долучився до фізики, він через пару років досяг видатних результатів, і вони
поставили його в один ряд з двома іншими нобелевцамі 1973: рафінованими
універсітетчікамі Б. Джозефсона і Л. Есакі.
4 Гучно і адекватне назва відкриття/винаходу --
половина успіху і майже завжди - пропуск в історію, на Заході це розуміють
краще за нас. Назва крістадін, прославило винахідника, за Лосєва і його
оточення придумали німці. Див: Lossev, О. Der Krystadin// Zeitschrift f. Fernmeldetechnik.
1925. № 9. S. 132.
5 Йому на той час було 22-24 роки, він тільки почав
відвідувати лекції в Нижньогородському університеті, але так і не довчився до диплома.
6 Під час війни фізтеховскіе перетворювачі, одягнені
на гасову лампу, забезпечували харчуванням радіоприймачі в глухих
партизанських землянках. Але зосередившись на одному, переглянули транзистори:
через 7 років після їх винаходи академік лише побіжно згадує про
"твердих підсилювачах" у ряді інших досягнень, а свічення напівпровідників
взагалі відсуває на 16-е місце (Іоффе А. Ф. Напівпровідники в сучасній
фізики. Л.: Изд. АН СРСР. 1954).
7 Лосєв залишився в Ленінграді, щоб підготувати до
публікації одну з робіт, - на початку війни багато хто не змогли оцінити
масштабність надвінувшейся катастрофи. Але незабаром він все розуміє: "Шкодую,
що я не евакуювався ... з Ленінграда, зрозуміло, слід було виїхати з самого
початку "(з листа В. П. Жузе 17 листопада 1941 см.: нижегородські піонери
радянської радіотехніки ... С. 194). Його могли вивезти і пізніше, але ніхто з
керівників цим не переймається. Нижегородський дослідник М. О. Новиков
виявив письмове звернення Лосєва до дирекції інституту з проханням про
евакуації і з резолюцією "місць немає".
8 У поданні і термінах обивателя. Людини,
що живе наукою, тільки наукою, і досяг двох її вершин, чи можна назвати
нещасливим? Детальніше див: Носов Ю. Р. До історії відкриття О. В. Лосєвим
електролюмінесценція напівпровідників// Електронна промисловість. 2004. № 1.
С. 69-77.
9 Голодні непритомність траплялися і у "раннього"
І. В. Курчатова, такий був час.
10 Див наприклад: Колчинський Е. И. "Культурна
революція "і становлення радянської науки (1928-1932)// Наука і кризи.
СПб.: ІІЕТ РАН, 2003. С. 577-664.
11 Цю ситуацію середини 1930-х рр.. образно
охарактеризував майбутній академік-ядерник Г. Н. Флеров: "Я залишив
напівпровідники, бо зрозумів, що там науки ще немає - кухня! Та до того ж без
можливості пробувати суп до того, як він зварилася "(цит. за: Ігор
Васильович Курчатов у спогадах і документах. М.: Издат, 2003. С. 339).
12 В США "історія науки ... отримала значну
підтримку завдяки холодній війні ". ив: Леслі С. В. Наука і політика в
Америці за часів холодної війни// Наука і кризи ... С. 940.
13 Round, H. J. A
note on carborundum// Electr. World. 1907. Vol. 49. P. 399.
14 Loebner, E. E.
Subhistories of the light emitting diode// шиї Trans. 1976. Vol. ED-23. № 7. P. 675.
15 Носов Ю. Р. З історії напівпровідникових
світлодіодів// Праці X Ювілейній річної конференції ІІЕТ. 2004. С. 668-670.
16 З класики: спектральна розкладання сонячного
світла неодноразово спостерігалося і до Ньютона; реакцію стрілки компаса на
протікання струму по провіднику першим помітив студент на лекції Ерстеда; але в
історію науки ці відкриття увійшли під іменами Ньютона і Ерстеда.
17 Почасти і з цієї причини "крістадінний
бум "згас протягом декількох років.
18 У 1944-1945 рр.. вони забезпечили американської ППО
практично стовідсоткове знищення японських літаків-камікадзе. Див
наприклад: Пролейко В. М. Військові та інформаційні аспекти розвитку
вітчизняної електроніки// Праці X Ювілейній річної конференції ... С.
671-673.
19 Подібно до того, як "битву за Британію"
(1940) виграли радари, закінчення в'єтнамської війни і Паризький мир (1973)
забезпечили тепловізори: до них не зуміли підібрати протидія, аналогічно
тому, як це було зроблено щодо радарів, і американські ВПС почали нести
надто значні втрати. У цій та деяких інших ремарка виразно
видно, як тісно переплетаются в сучасному світі загальна історія з історією
електроніки (Носов Ю. Р. США і новітня історія електроніки// США/Канада. 2003. № 9. С. 87-98).
20 Welker, H. Uber
neue halbleitende Verbindungen// Zeitschrift Naturforschung. 1952. Bd. 7a. S. 744-749; 1953. Bd. 8a. S. 248-251.
21 Горюнова Н. А., Обухів А. П. Сіре олово --
електронний напівпровідник; Блум О. М., Мокровскій Н. П., Регель А. Р. Вивчення
електропровідності напівпровідників і інтерметалевих сполук в твердому і
рідкому станах - доповіді на нараді в Києві 14-21 жовтня 1950 см.
інформацію в: ЖТФ. 1951. Т. XXI. Вип. 2. С. 231. Обидві роботи, кандидатська --
Горюнова і докторська - Регеля, йшли під патронажем А. Ф. Іоффе, наполегливо
які шукали зв'язок між структурними та електрофізичними властивостями матеріалів.
22 Н. С. Курнаков (1860-1941) - російський металознавці; В.
М. Гольдшмідт (1888-1947) - норвезький геохімік.
23 Свою доповідь він закінчив заклинанням:
"Настанови партії, широке використання методу критики і
самокритики захистять нас від помилок і грубих помилок "і гімни в
адресу "видатного генія людської думки і творчих досягнень".
В умовах незліченних кампаній по закручування гайок (див.: Кременцем Н. Л.
Радянська наука і холодна війна// Наука і кризи ... С. 830-907) це вже не
рятувало - незабаром його усунули від директорства, причому здійснили це з
дотепним витонченістю: просто забили і опечатали двері з квартири
академіка (у лівому крилі інститутського будинку) в сам Фізтех.
24 Автору довелося мигцем бачити Н. А. Горюнова в
Фізтех на початку 60-х рр..; Враження: поєднання жіночності та стрімкою
рішучості. Про життя Н. А. Горюнова см.: чарівниці алмазоподібних
напівпровідників/Под ред. А. М. Андрієш. Кишинів, Штиинца, 1987.
25 Горюнова Н. А. Складні алмазоподібні
напівпровідники. М.: Сов. Радіо, 1968.
26 Мимоволі напрошуються історичні зіставлення.
Ні Д. І. Менделєєв, ні О. С. Попов, ні П. М. Лебедєв не висувалися на
Нобелівську премію жодним з вітчизняних учених, хоча можливість комусь і
надавалася (Блох А. М. Радянський Союз в інтер'єрі Нобелівських премій.
СПб., Гуманістіка, 2001).
27 У період повального захоплення кремнієм це був
сміливий крок, а з урахуванням того, що від нашої науки тоді вимагали швидкої
промислової віддачі, - мужній крок - у інтерметаллах все було туманно і
швидкого виходу в практику не очікувалося.
28 Знову напрошується зіставлення: пріоритет О.
В. Лосєва у винаході крістадіна обумовлений в значній мірі і тим, що
його керівник проф. В. К. Лебединський всіляко підштовхував талановитого
юнака до оперативних публікацій у вітчизняній і зарубіжній періодиці. У
"ранньої" Горюнова таких публікацій не виявилося.
29 І в Горюнова війна "вкрала" 7 років.
Взагалі кажучи, проблема пріоритету несуттєва для розвитку науки (але не для
історії науки).
30 З 77 передвоєнних (до 1945 р.) Нобелівських премій
з фізики та хімії німці брали участь у 27 (35%), що перевищує участь англійців
і американців разом узятих (32%).
31 Уолкер М. Наука в післявоєнній Німеччині// Наука і
кризи ... С. 908-922.
32 Безсумнівно,
