Страница 31 из 56
Лаборатория В. М. Тучкевича занималась получением монокристаллов чистого германия и созданием на его основе плоскостных диодов и триодов. При участии Ж. И. Алферова были разработаны первые отечественные транзисторы и силовые германиевые приборы. На основе этой работы Ж. И. Алферов в 1959 году защитил кандидатскую диссертацию.
В те годы появилась идея использования в технике гетеропереходов.
Гетеропереход — это контакт между двумя разными по химическому составу полупроводниками, а гетероструктура — это комбинация нескольких гетеропереходов, применяемых в полупроводниковых лазерах и светоизлучающих диодах. В полупроводниковом лазере активной средой служит полупроводниковый кристалл. А светоизлучающий диод (или светодиод) — это полупроводниковый прибор, дающий одноцветное оптическое излучение.
Создание совершенных структур на их основе могло привести к качественному скачку в физике и технике.
В то время попытки создать приборы с использованием гетеропереходов заканчивались неудачей, и это направление даже считалось бесперспективным.
Но Жоресу Ивановичу удалось создать близкий к идеальному гетеропереход, который и определил успех. Он был осуществлен с помощью широко известной теперь в мире микроэлектроники гетероперехода. Ж. И. Алферов со своими сотрудниками создали на ее основе гетероструктуры, близкие по своим свойствам к идеальной модели, и первый в мире полупроводниковый гетеролазер, работающий в непрерывном режиме при комнатной температуре.
Открытие Ж. И. Алферовым идеальных гетеропереходов и новых физических явлений в гетероструктурах дало возможность кардинально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать принципиально новые, особенно перспективные для применения в оптической и квантовой электронике.
Созданные полупроводниковые лазеры нашли широкое применение в качестве источников излучения в волоконно-оптических линиях связи повышенной дальности.
На основе этих работ Ж. И. Алферов в 1970 году защитил докторскую диссертацию, а в 1972 году получил Ленинскую премию.
Разработка Ж. И. Алферовым в 1970-х годах технологии высокоэффективных, радиационностойких солнечных элементов на основе гетероструктур позволила (впервые в мире) организовать в России крупномасштабное производство гетеро-структурных солнечных элементов для космических батарей. Такая батарея была установлена в 1986 году на космической станции «Мир» и проработала на орбите весь срок эксплуатации без существенного снижения мощности.
Жорес Иванович Алферов — прямой наследник А. Ф. Иоффе как в исследованиях полупроводников, так и в качестве многолетнего директора Физтеха. Также как А. Ф. Иоффе, он заботится о научной смене. Он организовал в ЛЭТИ базовую кафедру оптоэлектроники, а в 1999 году создал научно-образовательный центр в Политехническом институте.
Ж. И. Алферов заложил новое направление в электронике, известное как «зонная инженерия».
В 2000 году Ж. И. Алферов вместе с Г. Кремером и Д. Килби был удостоен Нобелевской премии по физике. Ж. И. Алферов и Г. Кремер получили премию за «работы по получению полупроводниковых структур, которые могут быть использованы для сверхбыстрых компьютеров». Джек Килби удостоен награды за работы в области интегральных схем.
Современные информационные системы должны быть быстрыми, чтобы передавать большой объем информации за короткий промежуток времени, и компактными, чтобы уместиться в офисе, дома, в портфеле или кармане.
Своими открытиями Жорес Алферов и Герберт Кремер создали основу такой современной техники. Они открыли и развили быстрые опто- и микроэлектронные компоненты, которые создаются на базе многослойных полупроводниковых гетероструктур.
Гетеролазеры передают, а гетероприемники принимают информационные потоки по волоконно-оптическим линиям связи. Гетеролазеры есть в проигрывателях CD-дисков, устройствах, декодирующих (то есть расшифровывающих) товарные ярлыки, в лазерных указках и во многих других приборах.
На основе гетероструктур созданы мощные высокоэффективные светоизлучающие диоды, используемые в дисплеях (то есть экранах компьютеров), лампах Освещения в автомобилях и светофорах. В гетероструктурных солнечных батареях, которые широко применяются в космической и наземной энергетике, достигнуты рекордные по эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую.
Создатели русской авиации
Первый полет на самолете собственной конструкции совершили в 1903 году американские изобретатели Уилбер и Орвилл Райт. И сразу же повальное увлечение полетами на самолетах охватило весь мир — сначала США, потом Францию, ставшую законодательницей авиационной «моды», а вскоре и Россию. Сначала полеты самолетов воспринимались просто как цирковой аттракцион, но уже очень скоро несомненная польза авиации стала очевидной. Началось бурное развитие авиации под лозунгом: «Выше, дальше, быстрее!»
Такому прорыву в самолетостроении предшествовали долгие годы расчетов ученых и отчаянных попыток отдельных смельчаков поднять «крылатые чудища» в воздух. Полеты не удавались, пока не была изобретена нужная форма крыла, обладающая подъемной силой.
При движении поток воздуха обтекает верхнюю и нижнюю поверхности крыльев. Сверху получается некоторое разрежение, а снизу — повышенное давление воздуха. Вот их разность и составляет подъемную силу крыльев, которые опираются о воздух и обеспечивают полет. Пока самолет находится на земле, подъемная сила крыльев отсутствует. При включении двигателя самолет начинает все быстрее двигаться, возникает подъемная сила, самолет отрывается от земли и взлетает. Весь
полет вплоть до посадки подъемная сила удерживает самолет в воздухе.
Первые конструкции самолетов создавали изобретатели-самоучки. Им еще не была знакома аэродинамика — наука, в которой изучаются законы движения газа (например, воздуха) и силы, возникающие на поверхности обтекаемого газом тела. Не знали создатели и теории расчетов прочности конструкции своих самолетов. Поэтому самолеты часто разваливались в воздухе и терпели катастрофы.
Существуют два типа конструкций самолетов: бипланы с двумя парами крыльев и монопланы с одной парой крыльев. Все первые конструкции самолетов представляли собой бипланы, внешне похожие на неуклюжие этажерки. Кабины они не имели, и пилот располагался прямо внутри этой этажерки. Благо скорость первых самолетов была очень мала и набегающий в полете поток воздуха не мешал пилоту.
За первые несколько лет авиация прошла большой путь. Возникло понимание основ аэродинамики. К 1910 году у всех самолетов уже был фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, шасси и двигатель с воздушным винтом, который и обеспечивал движение самолета.
Создателем аэродинамики стал русский ученый Николай Егорович Жуковский, который как бы подсмотрел ее, наблюдая полет и парение птиц. Он сделал расчеты подъемной силы крыльев и создал теорию воздушного винта.
Одним из первых русских авиаконструкторов был Игорь Иванович Сикорский. Еще в детстве он построил действующую модель геликоптера (или вертолета, как теперь принято его называть в нашей стране). В 1909—1910 годах он построил свои первые несовершенные геликоптеры. Если самолет совершает полет за счет подъемной силы, которая действует на его крылья после достижения при разбеге определенной скорости, то у вертолета эта подъемная сила возникает при вращении несущего винта с вертикальной осью. Поэтому вертолету, в отличие от самолета, не нужен аэродром со взлетно-посадочной полосой. Для вертикального взлета и посадки ему нужна только маленькая площадка, например лужайка, крыша здания или палуба корабля.
Однако при вращении несущего винта кабина вертолета в соответствии с третьим законом Ньютона (действие равно про-
тиводействию) стремится вращаться в противоположном направлении. Для противодействия этому вращению есть два пути.
Первый путь заключается в том, что на хвосте фюзеляжа вертолета размещается рулевой винт с горизонтальной осью вращения. Он-то и не дает вращаться кабине.