«Наука в Сибири» № 39 (2375) 11 октября 2002 г. ЗА ЭЛЕКТРОНАМИ ВДОЛЬ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКА Среди ученых, удостоенных Государственной премии Российской Федерации за цикл работ "Электронные и атомные процессы на поверхности твердых тел", есть наш земляк — новосибирец, доктор физико-математических наук, профессор Виктор ОВСЮК. По этому поводу в Институте физики полупроводников СО РАН, где долгие годы трудится лауреат, высадился журналистский десант "НВС". Юрий ПЛОТНИКОВ, "НВС" Есть такой литературный прием, древний, как мир, еще от египетских жрецов — диалог посвященного и неофита. В современных научно-популярных произведениях последнего часто именуют "любознательным читателем", хотя читать-то он как раз, по-видимому, не умеет. Автор этих строк всецело принадлежит этому славному племени. Разве что значки кое-какие заучил. Не все и нетвердо, но некоторые временами узнает. Будучи заранее честно предупрежден об этом печальном обстоятельстве, Овсюк попытался было утверждать, будто и он таков, но без всякого успеха. Сошлись на том, что говорить о достижениях высокой науки придется просто, больше языком жестов, как с негром преклонных годов. — Все электронные процессы, благодаря которым полупроводники приобрели свое выдающееся значение, происходят именно на поверхности, а при удалении вглубь кристалла быстро затухают, — рассказывает Овсюк. — Проблема в том, что совершенно чистую, идеальную поверхность весьма трудно создать практически. Реальные поверхности обычно содержат изрядное количество посторонних атомов или молекул, часто покрыты окисными пленками... Все это серьезно осложняет физическую картину. Долгое время считалось, например, что энергетические распределения вдоль поверхности носят дискретный, прерывистый характер. Мы начали с того, что установили их непрерывность (еще в конце 60-х, вместе с А.В. Ржановым). Потом, отталкиваясь от этой концепции, постепенно, шаг за шагом, научились создавать идеальные поверхности, защищать их и ими управлять. Цикл исследований, за который мы получили премию, состоит из семи разделов, и нашему институту принадлежит первый — "Электронные и атомные процессы на поверхности и в областях пространственного заряда германия и кремния". Остальные шесть выполнены коллегами из МГУ, Института физики твердого тела РАН и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН. Чувствуется, что наш собеседник старается слегка затушевать собственные заслуги: "Давайте не будем писать большой статьи — давайте напишем маленький комментарий. Я вообще больше люблю фотографироваться, чем давать интервью!" По-видимому, чувство юмора — это видовой признак физиков. Не зря когда-то даже сборники специальные издавали: "Физики шутят". Другие науки на этом поприще прославились куда скромнее. Что же, когда физики шутят, музы молчат! Еще Овсюк гордится своим недавно отремонтированным кабинетом, что на четвертом этаже "Термостата". Замечательно, в самом деле, когда есть возможность держать под рукой внушительную библиотеку. На полках ("настоящая сосна!") мелькают корешки собственных трудов, и все по избранной теме. Годы издания: 1976, 1984... Не слишком быстро наша держава замечает своих ученых! — Виктор Николаевич, судя по той высокой оценке, которую ваши исследования получили на государственном уровне, можно надеяться, что они входят в список недавно обнародованных научных приоритетов? — Да, они туда входят. — Может быть, ваше направление меньше других пострадало от судорог "эпохи реформ"? — Если бы так! Кремниевая электроника в стране практически полностью развалена. Заводы, производившие интегральные схемы, остались на Украине. Из российских предприятий в настоящее время держатся только два завода в Зеленограде — "Ангстрем" и "Микрон". Добавьте к этому еще элементарную нехватку кремния. А полупроводниковая база — это на 98% кремний, еще почти 2% — арсенид галлия, германий и все остальные — ничтожные доли процента. — Да неужели песком Россия оскудела? Лично вот этими трудовыми руками извожу по самосвалу в год, и никакого дефицита — только пальцами щелкни! — Песок песку рознь! В песке бывают примеси, которые чрезвычайно тяжело удаляются — бор, например. Кремний полупроводникового качества добывают из кварцитов всего нескольких месторождений — о них вам Николай Леонтьевич Добрецов лучше меня расскажет. Эти кварциты обжигают в печах, получая концентрат с содержанием кремния до 99%. Потом его перерабатывают в газ силан (SiH4) — эта стадия необходима, потому что в газообразном состоянии невозможны никакие примеси. И только потом начинают растить кристалл... Технология сложная, многоступенчатая, энергозатратная... Немногие страны могут себе позволить развивать собственное производство кремния. — Кстати, об этих немногих. В массах бытует мнение, что в электронике мы отстали от японцев или американцев "навсегда". — Пока не столь трагично, но все-таки весьма ощутимо. К примеру, мы делаем транзисторы с проектной нормой 3 микрона, а они — уже 0,6 микрона и меньше. Специальные кремниевые чипы для фотоприемников американцы запрещают нам продавать — на них даже посмотреть нельзя! Это ведь все технологии двойного применения. Вот, для наглядности, — Овсюк приглашающим жестом раскрывает альбом с фотоснимками, сделанными с помощью тепловизионных полупроводниковых приборов ночного видения. С каждой страницы черными провалами глазниц смотрят зловещие физиономии — примерно так я всегда представлял себе упыря на охоте. — Можно ведь подсмотреть не только эти милые лица , но и что-нибудь посерьезнее! — Так чего же нам все-таки не хватает? Есть передовая наука, есть качественное сырье, пусть и не в тех количествах, как хотелось бы... Нет конструкторов, которые осуществили бы смычку науки с производством? — Физиков-технологов, точнее будет сказать. Нет даже людей, которые научили бы студентов наших университетов этому ремеслу. А нет их потому, что они давно работают за океаном, получают за свой труд приличные деньги, покупают дома в кредит... Я знаю минимум шестерых. И не поворачивается язык их за это упрекать. Да, это одна из причин. Вообще электронную промышленность, так же как, допустим, автомобильную, можно поднять только всем комплексом. Никогда не будет хорошего автомобиля, если, к примеру, шины качественные, а все остальное — хлам! — Упомянув о микронах, вы сразу напомнили мне мысль, с которой я шел на эту встречу. В обыденном сознании "полупроводники" и "микроэлектроника" — почти синонимы. Как раз в последние годы "микроскопизация" электроники идет "семимильными шагами". Говорят уже об одноэлектронных транзисторах... — Действительно, логика развития современной полупроводниковой электроники идет все к большему усложнению микросхем через максимальное уменьшение размеров составляющих: диодов, транзисторов, других элементов. Важен один момент: даже при их уменьшении до микронных размеров движение электронов описывается законами классической физики. Но по мере приближения к нанометровой области, где мы имеем дело уже с образованиями из единиц и десятков атомов, все больше проявляются квантовые, волновые свойства электрона. "Одноэлектроника" — специфическое проявление этих свойств. Соответствующие структуры позволяют управлять зарядами и токами на уровне одного электрона. Это открывает перспективы создания принципиально новых переключающих или запоминающих устройств для информационных систем. Вообразите ячейку памяти, где логические "0" или "1" представлены наличием или отсутствием всего одного электрона! Уже сегодня в экспериментах успешно работают цепи одноэлектронных транзисторов размерами меньше 100 ангстрем каждый. Возможно, через несколько лет наступит эра квантовой полупроводниковой одноэлектроники. Пока ее широкое применение сдерживается недостаточной изученностью и сложностью нанотехнологии, которая позволяет конструировать структуры из отдельных атомов. Пусть эти исследования приведут к Государственным премиям других наших коллег! Фото Владимира Новикова. стр. 1