Современная электроника №2/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 6 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2025 Жорес Алфёров– учёный, благодаря которомуработает большинство современных полупроводниковыхлазеров Часть 4. Полупроводниковые лазеры на базе массивов квантовых точек В марте 2025 года исполняется 95 лет со дня рождения выдающегося российского учёного Жореса Ивановича Алфёрова. Разработанные им полупроводниковые инжекционные лазеры на основе гетероструктур с квантоворазмерными эффектами занимают сегодня первое место среди всех типов лазеров по количеству используемых в различных отраслях науки, техники и промышленности. Жорес Алфёров – автор более 500 научных работ, рассмотреть и обобщить которые не представляется возможным на страницах этого журнала. Мы постарались в цикле статей, посвящённых этому легендарному физику, отметить те научные достижения, за которые он в 2000 году был удостоен высшей награды в области естественных наук – Нобелевской премии. Основные факты биографии и предпосылки научной деятельности Алфёрова приведены в СОЭЛ № 8, 2024. Разработкам полупроводниковых инжекционных ДГС-лазеров, а также лазеров на основе квантовых плоскостей и квантовых проволок посвящены статьи в номерах журнала № 9, 2024 и № 1, 2025. В этой, заключительной части рассматриваются разработки лазеров на основе массивов квантовых точек, выполненные Жоресом Алфёровым за период 1970–2000 гг. Этот краткий обзор заканчивается статьёй 2000 года, последней, которая была принята во внимание Нобелевским комитетом при рассмотрении кандидатов на премию по физике 2000 года. Жорес Иванович Алфёров ушёл из жизни в 2019 году. За это время он успел сделать ещё очень много интересных научных работ, рассмотрение которых выходит за рамки данной публикации. Виктор Алексеев Полупроводниковые гетероструктуры на основе массивов квантовых точек Как отмечалось выше, в 1981 году Алексей Екимов с коллегами в «ГОИ им. С.И. Вавилова» впервые в мире получили локализованные в стекле микрокристаллы CuCl (10–100 Å), пока- завшие устойчивый квантово-размер- ный эффект с нулевым показателем (0-DOF). Позже эти нанокристаллы получили название «квантовые точ- ки» (Quantum Dots – QD) [1]. Через год Луис Брюс (Louis Brus), используя синтез и осаждение из кол- лоидных растворов, получил в своей лаборатории (AT&T Bell Laboratories) обособленные твёрдые химически ста- бильные микрокристаллы сульфида кадмия размером около 3–4 нм. Эти нанокристаллы проявляли устойчи- вый повторяющийся квантово-раз- мерный эффект (0-DOF) [2]. Основная заслуга группы Луиса Брюса заключалась в том, что им уда- лось найти способ, с помощью кото- рого можно было получать в виде чистого сухого порошка полупровод­ никовые обособленные квантовые точки, покрытые химически связан- ными органическими лигандами. Эти нанокристаллы позже получи- ли название «коллоидные кванто- вые точки» [3–5]. В начале 1990-х Мунги Бавенди (Moungi Gabriel Bawendi) со свои- ми коллегами из MIT (Massachusetts Institute of Technology) разработали технологию массового синтеза кван- товых точек, которая была названа «высокотемпературный металлоор- ганический синтез с использовани- ем горячего впрыска» (Organometallic Chemical Hot Injection) [6]. Алексей Екимов, Луис Брюс и Мун- ги Бавенди получили в 2023 году Нобе- левскую премию за открытие и разра- ботку квантовых точек. Более подробно эти вопросы рассмо- трены в предыдущих номерах журна- ла (СОЭЛ № 2, 4, 5, 2024) [7]. Необходимо чётко различать три термина «квантовые точки» (Quantum Dots), используемые в литературе. Идеальные квантовые точки (ИКТ) – это теоретическая абстракция, кото- рая используется для моделирова- ния и рассматривается как абсолютно однородная наноструктура с кван- товым ограничением по всем трём направлениям. Именно «идеальная квантовая точка» подразумевает- ся, когда говорят об «искусственном атоме». Поэтому ИКТ имеют строго линейчатый дискретный энергети- ческий спектр, аналогичный спек- тру одиночного атома. Квантовые точки, открытые Луи- сом Брюсом и представляющие собой отдельные полупроводниковые нано- кристаллы с размерами 5–10 нм, покрытые защитной оболочкой, пра- вильнее было бы называть «колло- идные ККТ» (Colloidal Quantum Dots – CQD). Следует подчеркнуть, что в одной обособленной коллоидной квантовой точке могут содержаться сотни тысяч атомов вещества полу- проводника. Одним из уникальных свойств CQD является квантово-размерная фотолю- минесценция (КРФЛ). Благодаря этому свойству CQD в ответ на ультрафиоле- товое излучение испускает свет, дли- на волны которого зависит от размера самой квантовой точки. Это свойство широко используется в таких компо- нентах современной электроники, как, например, светодиоды, матри- цы и экраны на основе ККТ.