Жорес Иванович Алфёров

(1930)

«Едва ли не каждый житель планеты ежедневно и повседневно пользуется научными разработками Жореса Ивановича, – отмечает М. Зубов. – Во всех мобильных телефонах есть гетероструктурные полупроводники, созданные Алфёровым. Вся оптиковолоконная связь работает на его полупроводниках и «лазере Алфёрова». Без «лазера Алфёрова» были бы невозможны проигрыватели компакт‑дисков и дисководы современных компьютеров. Открытия Жореса Ивановича используются и в фарах автомобилей, и в светофорах, и в оборудовании супермаркетов – декодерах товарных ярлыков…

Сама личность Жореса Ивановича разрушает миф о том, что всю электронику придумали в Америке или Японии – где угодно, только не у нас. Да, сейчас эти страны нас намного опередили. Но все началось с открытий ленинградского ученого, которые он сделал в 1962–1974 годах и которые привели к качественным изменениям в развитии всей электронной техники. Нынешней же Нобелевской премией отмечены как его «былые» заслуги перед физикой, так и современные – создание сверхбыстрых суперкомпьютеров».

Жорес Иванович Алфёров родился 15 марта 1930 года в Витебске. Жоресом мальчика назвали в честь Жана Жореса, основателя газеты «Юманите», основателя французской социалистической партии. Отец, Иван Карпович, начинал рабочим, а после окончания Промакадемии в 1935 году работал в различных городах страны: Сталинграде, Новосибирске, Барнауле, Сясьстрое под Ленинградом. Вместе с ним путешествовала и вся семья – мать Анна Владимировна и старший брат с таким же необычным именем – Маркс.

Военные годы Алфёровы провели в городе Туринске Свердловской области, где Иван Карпович работал директором завода пороховой целлюлозы. В 1944 году в семью пришла похоронка: в Корсунь‑Шевченковском сражении погиб Маркс.

С окончанием войны Алфёровы вернулись в лежащий в руинах Минск.

«Выбор мною физики, конечно, не случаен, – вспоминает Алфёров. – В послевоенном Минске, в единственной в то время в разрушенном городе русской мужской средней школе № 42 был замечательный учитель физики – Яков Борисович Мельцерзон. У нас не было физического кабинета, и Яков Борисович читал нам лекции по физике, на которых мы, вообще‑то довольно «хулиганистый» класс, никогда не шалили, потому что Яков Борисович, влюбленный в физику, умел передать это отношение к своему предмету нам. На его уроках было слышно, как муха пролетит. Он не мог воспринять, что физикой можно не интересоваться и не любить! Он и порекомендовал мне ехать учиться в Ленинград.

Я, пораженный его рассказом о работе катодного осциллографа и принципах радиолокации, поехал учиться по его совету в Ленинград в Электротехнический институт (ЛЭТИ).

В ЛЭТИ, институте, сыгравшем выдающуюся роль в развитии отечественной электроники и радиотехники и в образовании в этих областях, мне очень повезло с моим первым научным руководителем. На третьем курсе, считая, что математика и теоретические дисциплины мне даются легко, а «руками» мне нужно многому учиться, я пошел работать в вакуумную лабораторию профессора Б.П. Козырева. Там я начал экспериментальную работу под руководством Наталии Николаевны Созиной, увы, уже покойной ныне – человека редкой доброты, незадолго до этого защитившей диссертацию по исследованию полупроводниковых фотоприемников в инфракрасной области спектра. Так, в 1950 году, полвека тому назад, полупроводники стали главным делом моей жизни.

И диплом я делал у нее. Во время выполнения дипломной работы, посвященной получению пленок и исследованию фотопроводимости теллурида висмута, в декабре 1952 года проходило распределение, и Наталия Николаевна очень хотела, чтобы я остался в ЛЭТИ на кафедре для совместной работы. Но я мечтал о Физтехе, институте Абрама Федоровича Иоффе, монография которого «Основные представления современной физики» стала для меня настольной книгой. В ЛЭТИ на наш факультет пришло три вакансии в ЛФТИ – тогдашняя аббревиатура Физико‑технического института, – и одна из них досталась мне. Радости моей не было границ. И я думаю, что моя счастливая жизнь в науке была предопределена этим распределением».

5 марта 1953 года Алфёров создал первый транзистор, а в 1961 году защитил кандидатскую диссертацию, посвященную в основном разработке и исследованию мощных германиевых и частично кремниевых выпрямителей. На основе этих работ возникла отечественная силовая полупроводниковая электроника.

«Общие новые принципы управления электронными и световыми потоками в гетероструктурах (электронное и оптическое ограничения и особенности инжекции) я сформулировал лишь в 1966 году и, чтобы избежать засекречивания, в названии статьи говорил прежде всего о выпрямителях, а не о лазерах, – вспоминает Жорес Иванович. – В начале наших исследований гетероструктур мне не раз приходилось убеждать моих молодых коллег, теперь уже сотрудников моей лаборатории (в 1967 году я был избран ученым советом ЛФТИ заведующим сектором), что мы далеко не единственные в мире, кто занялся очевидным и естественным для природы делом: полупроводниковые физика и электроника будут развиваться на основе гетеро‑, а не гомо‑структур. Но, уже начиная с 1968 года, реально началось очень жесткое соревнование, прежде всего с тремя лабораториями крупнейших американских фирм – Bell Telephone, IBM и RCA.

В 1968–1969 гг. были практически реализованы все основные идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия – арсенид алюминия. Помимо принципиально важных фундаментальных результатов – односторонняя эффективная инжекция, эффект «сверхинжекции», диагональное туннелирование, электронное и оптическое ограничения в двойной гетероструктуре, ставшей вскоре основным элементом исследований низкоразмерного электронного газа в полупроводниках – удалось практически реализовать основные преимущества использования гетероструктур в полупроводниковых приборах: лазерах, светодиодах, солнечных батареях, динисторах и транзиторах… Важнейшим было, конечно, создание низкопороговых, работающих при комнатной температуре лазеров на предложенной нами еще в 1963 году двойной гетерострутуре (ДГС). Подход, реализованный Панишем и Хаяси на Bell Telephone и Кресселем на RCA, был значительно более узким и основывался на использовании в лазерах одиночной гетероструктуры pAlGaAs‑pGaAs. Очевидно, они не верили в возможность получения эффективной инжекции в гетеропереходах и, хотя потенциальные преимущества ДГС были известны, не рискнули на ее реализацию.

Солнечные батареи на основе гетероструктур были созданы нами уже в 1970 году. А когда американцы публиковали первые работы, наши батареи уже летали на спутниках и было развернуто их промышленное производство. Блестяще доказано их преимущество в космосе многолетней эксплуатацией на орбитальной станции «Мир»…

Но это была очень тяжелая дорога. Поначалу у меня было один‑два человека тех, кто со мной работали. Были ситуации, когда мы шли в тупиковом направлении. Мой аспирант будил меня в пять утра и говорил: ты заставляешь нас заниматься безнадежным делом. Твой папа старый большевик, и ты действуешь такими же методами – толкаешь, как он в революцию, нас в эти гетеропереходы! Но потом оказалось, что мы правы».

«За исследование полупроводниковых гетероструктур, лазерные диоды и сверхбыстрые транзисторы» Алфёров был удостоен Нобелевской премии по физике за 2000 год.

Исследования в этой области привели Алфёрова сначала к системам с низкоразмерным электронным газом – так называемым квантовым ямам, потом – квантовым проволокам, сейчас же ученый занимается квантовыми точками. Уже найден способ создания ансамблей таких квантовых точек в процессе выращивания гетероструктур. Это дает огромные преимущества для лазеров, в частности, резко возрастает возможный коэффициент усиления. Поэтому в сравнительно небольшом объеме достигаются большие коэффициенты усиления, и порог, при котором начнется генерация, будет меньше. Рассматривается возможность использования квантовых точек и в других приборах.

Несмотря на все трудности, Алфёров верит в будущее российской науки: «Но для этого все должны понять уже теперь: будущее России – это наука и технологии, а не распродажа сырья. Из нашего института вышли уже четверо нобелевских лауреатов: Николай Семенов, Лев Ландау, Петр Капица и я. И будущее страны – не за олигархами, а за кем‑то из моих учеников».

Часть своей Нобелевской премии Алфёров отдал на развитие научно‑образовательного центра физико‑технического института.

«Научно‑образовательный центр, который создал Алфёров в Петербурге, достоин еще одной Нобелевской премии. За опыт поддержания науки в стране, где она целое десятилетие была не нужна государству, не финансировалась. В центр приходят еще школьниками, учатся по углубленной программе, потом – институт, аспирантура, академическое образование, – рассказывает член президиума РАН, академик, директор Института радиотехники и электроники Юрий Гуляев. – Когда из страны валом начали уезжать ученые, а выпускники школ почти поголовно стали предпочитать бизнес образованию и науке – возникла страшная опасность, что знания старшего поколения ученых некому будет передать. Алфёров нашел выход и буквально совершил подвиг, создав эту своего рода «теплицу для будущих ученых»».

В ФТИ об Алфёрове говорят: он всегда добивается всего, чего хочет. Главное для него – определить четкую и ясную цель. Жорес Иванович заводила не только в делах академических: «С ним не соскучишься, – говорят его товарищи. – Особенно любит Жорес Иванович петь. Правда, данных для этого у него нет, с чем он сам соглашается. Тем не менее поет всегда в полный голос и обязательно всю песню до конца».

Первый раз Алфёров женился совсем молодым и уже в тридцать лет развелся. Несмотря ни на что отзывался о бывшей супруге только положительно. Ученый оставил ей полученную комнату в коммуналке, а сам опять переселился в общежитие. С собой он взял лишь мотоцикл. Сегодня, кстати, ученый ездит на «вольво».

В конце шестидесятых, будучи на отдыхе в Сочи, познакомился со своей второй женой – Тамарой Георгиевной, филологом по образованию. Через полгода они поженились. «Мне при этом пришлось переехать из Москвы в Питер, что прежде казалось совершенно невозможным. Не смогла устоять перед Жорой, – вспоминает сейчас Тамара Георгиевна. – Он звонил каждый день, а по выходным прилетал в столицу на пару‑другую часов, чтобы только увидеть, одарить цветами и сообщить, что «любит и ждет»».

В памятный для академика 1972 год – ему присудили тогда Ленинскую премию – родился сын Иван. Сначала он пошел по стопам отца и окончил Электротехнический институт. Но позднее занялся бизнесом. Что очень расстроило отца. Попытки «образумить» сына ни к чему не привели.

Любимое место отдыха знаменитого ученого – поселок Комарово. На берегу Финского залива у академика дача, построенная еще в сталинские годы.