Современная электроника №9/2025

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 52 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 9 / 2025 зировать пространственное распределе- ние электронной плотности ПСТ. В 1986 году Бинниг и Рорер были удо- стоеныНобелевской премии по физике за это изобретение, которое открыло эру прямого наблюдения квантовых явле- ний на поверхности различных мате- риалов [7]. Изобретение сканирующего туннель- ного микроскопа стало основой ново- го класса высокоточного лабораторного оборудования, получившего название «сканирующие зондовые микроскопы». Вскоре после появления были созданы атомно-силовой микроскоп (АСМ), маг- нитно-силовой микроскоп (МСМ), элек- тросиловой микроскоп (ЭСМ), ближне- польный оптический микроскоп (БОМ) и другие приборы, имеющие аналогич- ный принцип действия [8]. К середине 1980-х накопилось зна- чительное количество экспери- ментальных данных по переносу в узких инверсионных слоях МОП- транзисторов. Кроме того, были полу- чены результаты прямых измерений диффузии электронов низкой плот- ности через сильно локализованные состояния [9]. Теоретическое объяснение всех этих экспериментальных результа- тов было крайне актуальным с точ- ки зрения бурно развивающихся раз- работок транзисторов и лазеров. Вопросы ограничения переноса электронов по различным направле- ниям кристаллической решётки нача- ли интересовать физиков ещё с конца 1950-х, когда Филипп Андерсон (Philip W. Anderson) опубликовал ставшую впоследствии классической работу, в которой показал, что в кристалличе- ских решётках с сильными нарушени- ями структуры может отсутствовать диффузия электронов. Такие случаи возможны за счёт множественного рассеяния и интерференции. В этом случае их волновые функции стано- вятся локализованными в районе раз- рушенных узлов. Это явление стали называть «локализация Андерсона» (Anderson Localization – AL) [10]. Детальный обзор статей, посвящён- ных этой легендарной работе Филиппа Андерсона, опубликованных за 50 лет со дня выхода, содержится в сборнике «Fifty Years of Anderson Localization». В этом монументальном издании, содержащем 610 страниц, в частно- сти, отмечается, что в первые десять лет после 1958 г. серьёзных экспери- ментальных подтверждений не было, и лишь позже (1970–80-е) ситуация заметно активизировалась [11]. Андерсон получил Нобелевскую пре- мию по физике в 1977 году (совместно с Моттом и Ван Флеком) за фундамен- тальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем. В своей новой работе он вместе с коллегами разработал так называе- мую скейлинговую теорию локали- зации, которая описывает явление, когда электронные волны в неупоря- доченной среде не распространяются. Благодаря случайным флуктуациям волны локализуются в ограниченном объёме, не переходя в другие области. Эта теория также определяет переход от проводящего состояния к изолято- ру при увеличении неупорядоченно- сти. По фамилиям авторов (Abrahams, Anderson, Licciardello, Ramakrishnan) эта скайлинговая теория (Scaling Theory of Localization) получила аббре- виатуру AALR [12]. Необходимо также упомянуть раз- работки российских физиков, в кото- рых были рассмотрены вопросы, свя- занные с фотонными запрещёнными состояниями и подавлением спонтан- ного излучения. Так, ещё в 1972 году сотрудник ФИАН Владимир Павлович Быков в статье, опубликованной в журнале Journal of Experimental and Theoretical Physics, ввёл понятие «Opacity Bands» (зоны непрозрачности) [13]. В этих частот- ных интервалах плотность фотонных состояний ρ обращается в нуль, и рас- пространение электромагнитных волн в периодической структуре невоз- можно. В своей работе он, в частно- сти, показал, что формула Ферми для вероятности спонтанного излучения не работает в периодической струк- туре, когда частота перехода попада- ет в запрещённую зону. Кроме того, В.П. Быков предсказал возможность перехода возбуждённого атома в осо- бое долгоживущее состояние «Dynamic State», представляющее собой комби- нацию возбуждённого атома и связан- ного с ним электромагнитного поля, которое не может распространяться в периодической структуре. Вообще говоря, вклад российских физиков в мировую науку не был слу- чайным. В период 1950–1980 гг. науч- ным исследованиям в области физи- ки твёрдого тела уделялось огромное внимание. Особенно это касалось раз- работок полупроводников и лазеров. Такие исследования проводились как в академических, так и в отраслевых центрах. В СCCР был создан целый ряд науч- ных школ, где идеи И.Е. Тамма и смеж- ные с ними направления получили дальнейшее развитие. Так, в обзоре В.Л. Гинзбурга были описаны основ- ные моменты локализованных фотон- ных мод на границе сред [14]. Работы Ж.И. Алфёрова и его школы по созданию гетероструктур в полу- проводниках являются ярким приме- ром практической реализации идей управления состояниями электронов на гетерограницах [15]. Исследования по квантовой элек- тронике Н.Г. Басова и А.М. Прохорова стали отправной точкой для разрабо- ток газовых лазеров и молекулярных квантовых генераторов сантиметро- вого диапазона [16]. Рис. 3. Плотность состояний фотонов в неупорядоченной сверхрешётке, разделённая псевдощелью сильно локализованных фотонов Рэлеевское рассеяние Псевдощель сильной локализации Геометрическая оптика