Перші кроки в мікроелектроніці. Відкриття p-n переходу

За матеріалами книг Б.М.Малиновського
Відкриття p-n переходу в напівпровідниках
Ілюстрації. Додаткові матеріали

В.Є.Лашкарьов - першовідкривач p-n переходу в напівпровідниках

Вадим Євгеневич Лашкарьов (1903 - 1974рр.), 12 kbПонад 400 років (!) - до початку ХХ сторіччя - творці обчислювальних засобів використовували десяткову систему числення. Для відтворення цифр застосовувалося колесо з десятьма зубцями, а чисел - набір таких коліс. Саме так у XVII ст. були створені найпростіші прилади для додавання, віднімання і множення чисел (машини Паскаля і Лейбніца), де використовувалося від 8 до 13 коліс.

У XVIII ст. англійський учений Чарльз Беббідж спроектував і спробував створити "аналітичну машину" - першу цифрову обчислювальну машину з програмним керуванням, що мала п'ять пристроїв - арифметичний, пам'яті, керування, вводу та виводу (як у перших електронних обчислювальних машинах - ЕОМ). Арифметичний пристрій і пам'ять були спроектовані на основі зубчастих коліс загальною кількістю понад 50 тис.!

У середині XX ст. з переходом від десяткової до двійкової системи числення з цією метою почали використовувати електромагнітні реле та електронні лампи (майже одночасно). Згодом великого поширення набули пам'ять і логічні елементи, в яких використовувалися феритні осердя. Поступово ці та багато інших досить громіздких і ненадійних носіїв інформації були витіснені елементами на базі транзисторів, які, вдосконалюючись, перетворилися на інтегральні схеми, що містили спочатку тисячі, а згодом - мільйони компонентів.

За 50 років застосування транзисторів у них не з'явилося серйозних конкурентів. Постає запитання - хто ж був першовідкривачем фізичних ефектів, на використанні яких грунтується дія транзистора? Це ще одна "біла пляма" у розвитку інформаційних технологій в Україні. Вона пов'язана з діяльністю видатного українського фізика Вадима Євгеновича Лашкарьова (1903 - 1974). Він по праву мав би одержати Нобелівську премію з фізики за відкриття транзисторного ефекту, якої в 1956 р. були удостоєні американські вчені Джон Бардин, Вільям Шоклі, Уолтер Браттейн.

Ще в 1941 р. В.Є. Лашкарьов надрукував статтю "Дослідження запірних шарів методом термозонда" (Известия АН СССР. Сер.физ. -1941. -Т. 5) і у співавторстві з К.М. Косоноговою - статтю "Вплив домішок на вентильний фотоефект у закису міді" (там само). Він встановив, що сторони "запірного шару", розташовані паралельно границі поділу мідь - закис міді, мали протилежні знаки носіїв струму. Це явище одержало назву p-n переходу (p - від posіtіve, n - від negatіve). В.Є. Лашкарьов розкрив також механізм інжекції - найважливішого явища, на основі якого діють напівпровідникові діоди і транзистори.

Перше повідомлення в американській пресі про появу напівпровідникового підсилювача-транзистора з'явилося в липні 1948 року, через 7 років після статті В.Є. Лашкарьова. Його винахідники - американські вчені Бардин і Браттейн - пішли шляхом створення так званого точкового транзистора на основі кристала германію n-типу. Перший обнадійливий результат вони одержали наприкінці 1947 р. Проте прилад працював нестабільно, його характеристики були непередбачуваними, і тому практичного застосування точковий транзистор не отримав.

1951 року у США з'явився надійніший площинний транзистор n-p-n типу. Його створив Шоклі. Транзистор складався з трьох шарів германію n, p і n типу загальною товщиною 1 см і був зовсім не схожий на майбутні мініатюрні, а згодом - і невидимі компоненти інтегральних схем.

Уже через кілька років значення винаходу американських учених стало очевидним, і вони були удостоєні Нобелівської премії. Можливо, початок "холодної війни" або існуюча тоді "залізна завіса" перешкодили В.Є. Лашкарьову стати нобелівським лауреатом. Його інтерес до напівпровідників не був випадковим. Починаючи з 1939 р. і до кінця життя вчений послідовно і плідно досліджував їхні фізичні властивості. На додаток до двох перших робіт у 1950 р. він і В.І. Ляшенко надрукували статтю "Електронні стани на поверхні напівпровідника" (Юбил. сборн. к 70-летию акад. А.Ф. Иоффе), в якій описали результати досліджень поверхневих явищ у напівпровідниках, що згодом стали основою роботи інтегральних схем на польових транзисторах.

Під керівництвом В.Є. Лашкарьова на початку 50-х років ХХ ст. в Інституті фізики АН УРСР було організоване виробництво точкових транзисторів.

Сформована вченим наукова школа у галузі фізики напівпровідників стає однією з провідних в СРСР. Визнанням значущості її наукових результатів було створення в 1960 р. Інституту напівпровідників АН УРСР, який очолив В.Є. Лашкарьов.

Вчений народився і отримав вищу освіту в Києві, згодом працював у Ленінграді. На жаль, перші роки його творчої діяльності припали на період репресій. Він був заарештований і висланий до Архангельська, де до 1939 р. завідував кафедрою фізики в медінституті. Наступні, найплідніші 35 років життя Вадима Євгеновича пов'язані з Києвом. Він залишив після себе цілу плеяду учнів, які згодом стали визначними вченими, що успішно продовжують розпочаті В.Є. Лашкарьовим дослідження.

В.Є. Лашкарьов є піонером інформаційних технологій в Україні і в колишньому СРСР у галузі транзисторної елементної бази засобів обчислювальної техніки. Цілком справедливо вважати його і одним з перших у світі фундаторів транзисторної мікроелектроніки. У 2002 р. ім'я В.Є. Лашкарьова присвоєно заснованому ним Інституту напівпровідників НАН України.


Додаткові матеріали по темі

Відкриття p-n переходу в напівпровідниках академіком В.Є. Лашкарьовим  ›››

Ілюстрації по темі

Академік В.Є.Лашкарьов
Купрокс-діод на p-n переході. Використовувався в військових польових радіостанціях. 1941-1945 рр.
В.Є.Лашкарьов та С.І.Вавілов В.Є.Лашкарьов серед викладачів КДУ
В.Є.Лашкарьов зі своїми учнями Вадим Євгенович Лашкарьов

Мікроелектронні технології