Первые шаги в микроэлектронике. Открытие p-n перехода

По материалам книг Б.Н.Малиновского
Открытие p-n перехода в полупроводниках
Иллюстрации. Дополнительные материалы

В.Е.Лашкарев - первооткрыватель p-n перехода в полупроводниках

Вадим Евгеньевич Лашкарев (1903 - 1974 гг.) 12 k Более 400 лет (!) - до начала ХХ века создатели вычислительных средств использовали десятичную систему счисления. Для представления цифр применялось колесо с десятью зубцами, а чисел - набор таких колес. Именно так в XVII в. были созданы простейшие устройства для суммирования, вычитания и умножения чисел (машины Паскаля и Лейбница), в которых использовалось от 8 до 13 колес.

В XVIII в. английский ученый Чарльз Беббидж спроектировал и частично построил "аналитическую машину" - первую цифровую вычислительную машину с программным управлением, включающую пять устройств - арифметическое, память, управления, ввода и вывода (как в первых ЭВМ). Арифметическое устройство и память были спроектированы на основе зубчатых колес общим количеством более 50 тыс.!

В середине XX в. с переходом от десятичной к двоичной системе счисления для этой цели стали использовать электромагнитные реле и электронные лампы (почти одновременно). Затем большое распространение получила память и логические элементы, в которых использовались ферритные сердечники. Постепенно эти и многие другие, достаточно громоздкие и ненадежные носители информации, были вытеснены элементами на базе транзисторов, которые, совершенствуясь, превратились в интегральные схемы, содержащие вначале тысячи, а позднее - миллионы компонентов.

За 50 лет использования транзисторов у них не появилось серьезных конкурентов. Естественно задать вопрос - кто же был первооткрывателем физических эффектов, положенных в основу транзистора? Чтобы ответить на него, раскроем еще одно "белое пятно" в развитии информационных технологий в Украине. Это связано с деятельностью выдающегося украинского физика Вадима Евгеньевича Лашкарева (1903-1974). Он по праву должен был бы получить Нобелевскую премию по физике за открытие транзисторного эффекта, которой в 1956 г. были удостоены американские ученые Джон Бардин, Вильям Шокли, Уолтер Браттейн.

Еще в 1941 г. В.Е. Лашкарев опубликовал статью "Исследование запирающих слоев методом термозонда" (Известия АН СССР. Сер.физ.Т5, 1941) и в соавторстве с К.М. Косоноговой статью "Влияние примесей на вентильный фотоэффект в закиси меди" (там же). Он установил, что обе стороны "запорного слоя", расположенного параллельно границе раздела медь - закись меди, имеют противоположные знаки носителей тока. Это явление получило название p-n перехода (p - от positive, n - от negative). В.Е. Лашкарев раскрыл и механизм инжекции - важнейшего явления, на основе которого действуют полупроводниковые диоды и транзисторы.

Первое сообщение в американской печати о появлении полупроводникового усилителя-транзистора появилось в июле 1948 г., спустя 7 лет после статьи В.Е. Лашкарева. Его изобретатели - американские ученые Бардин и Браттейн пошли по пути создания т.н. точечного транзистора на базе кристалла германия n-типа. Первый обнадеживающий результат они получили в конце 1947 г. Однако прибор вел себя неустойчиво, его характеристики отличались непредсказуемостью, и поэтому практического применения точечный транзистор не получил.

В 1951 г. в США появился более надежный плоскостной транзистор n-p-n типа. Его создал Шокли. Транзистор состоял из трех слоев германия n, p и n типа, общей толщиной 1 см и был совсем не похож на последующие миниатюрные, а со временем - и невидимые глазу компоненты интегральных схем.

Уже через несколько лет значимость изобретения американских ученых стала очевидной, и они были отмечены Нобелевской премией. Возможно, начавшаяся "холодная война" и существовавший тогда "железный занавес" сыграли свою роль в том, что нобелевским лауреатом не стал В.Е. Лашкарев. Его интерес к полупроводникам не был случайным. Начиная с 1939 г. и до конца жизни ученый последовательно и результативно занимался исследованием их физических свойств. В дополнение к двум первым работам он и В.И. Ляшенко опубликовали статью "Электронные состояния на поверхности полупроводника" (Юбил.сборн. к 70-летию акад. А.Ф. Иоффе, 1950 г.), в которой описали результаты исследований поверхностных явлений в полупроводниках, ставшие основой работы интегральных схем на базе полевых транзисторов.

Под руководством В.Е. Лашкарева в начале 50-х годов ХХ века в Институте физики АН Украины было организовано производство точечных транзисторов.

Сформированная В.Е. Лашкаревым научная школа в области физики полупроводников становится одной из ведущих в СССР. Признанием выдающихся результатов стало создание в 1960 г. Института полупроводников НАН Украины, который возглавил В.Е. Лашкарев.

Ученый родился и получил высшее образование в Киеве, затем работал в Ленинграде. К сожалению, первые годы его творческой деятельности совпали с годами репрессий. Он был арестован и выслан в Архангельск, где заведовал кафедрой физики в мединституте (до 1939 г). Последующие, самые плодотворные 35 лет своей жизни, Вадим Евгеньевич провел в Киеве. Он оставил после себя плеяду учеников, выросших в крупных ученых, которые успешно продолжают начатые В.Е. Лашкаревым исследования.

В.Е. Лашкарев является пионером информационных технологий в Украине и в СССР в области транзисторной элементной базы средств вычислительной техники. Вполне справедливо считать его и одним из первых в мире основоположников транзисторной микроэлектроники. В 2002 г. имя В.Е. Лашкарева присвоено основанному им Институту полупроводников НАН Украины.



Дополнительные материалы по теме

Открытие p-n перехода в полупроводниках академиком В.Е.Лашкаревым  ›››

Илюстрации по теме

Академик В.Е.Лашкарев
Купрокс-диод на p-n переходе. Использовался в военных полевых радиостанциях. 1941-1945 гг.
В.Е.Лашкарев и С.И.Вавилов В.Е.Лашкарев среди преподавателей КГУ
В.Е.Лашкарев со своими учениками Вадим Евгеньевич Лашкарев

Микроэлектронные технологии