Современная электроника №8/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 35 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2026 в вакууме, n e – эффективный показа- тель преломления активной области, d – период решётки. Необходимо отметить, что в ФТИ имени Иоффе успешно разрабатыва- лись так называемые полупроводни- ковые сверхрешётки, которые можно представить как последовательность чередующихся слоёв узкозонных и широкозонных полупроводников. В сверхрешётке энергетические уров- ни отдельных квантовых ям образуют энергетические «минизоны», которы- ми можно управлять, изменяя толщи- ну ям и разделяющих их барьеров. Работы, позже выполненные физте- ховцами Р.Ф. Казариновым и Р.А. Сури- сом, показали, что протекание тока в сверхрешётках может быть реализо- вано за счёт туннелирования через потенциальные барьеры, разделяю- щие квантовые ямы. Для теории Там- ма сверхрешётка крайне полезна тем, что такую искусственную кристалли- ческую структуру с заранее заданным числом квантовых ям и параметрами потенциальных барьеров можно син- тезировать в лабораторных условиях. В 1987 году практически одновре- менно были независимо опубликова- ны две работы, ставшие классически- ми для теории фотонных кристаллов. В одной из них Эли Яблонович пока- зал, что в трёхмерной периодической диэлектрической структуре может существовать фотонная запрещённая зона, определяющая диапазон частот, в котором распространение электро- магнитных волн невозможно. Если частота излучательного перехода ока- зывается внутри такой запрещённой зоны, спонтанное излучение может быть подавлено. При этом с помощью фазового сдви- га можно формировать локальную моду в фотонной щели, пригодную в принципе для создания устройств, способных управлять потоками света подобно тому, как обычные полупро- водники управляют потоками элек- тронов [9]. Другой физик-теоретик Саджив Джон показал возможность силь- ной локализации света в разупоря- доченной диэлектрической среде. При достаточно сильном многократ- ном рассеянии интерференция мно- гочисленных волн может подавить перенос электромагнитной энергии через среду. В результате свет ока- зывается локализованным в ограни- ченной области пространства. В этой работе впервые был использован тер- мин «сильная фотонная локализация» (Strong Localization of Photons – SLP), определяющий ситуацию, когда мно- гократное рассеяние и интерференция настолько сильны, что свет полностью перестаёт распространяться. При этом фотоны, как бы попавшие в ловушку, образуют стоячую волну, локализован- ную в ограниченной области [10]. Главная техническая проблема всех предыдущих экспериментов по экспе- риментальному обнаружению ПСТ состояла в том, что реальная поверх- ность конкретных естественных кри- сталлов представляет собой крайне сложную структуру. На этой поверх- ности одновременно присутствуют оборванные связи, элементы рекон- струкции, адсорбированные атомы, дефекты и другие отклонения от иде- альной кристаллической решётки. Поэтому, даже обнаружив какое-либо поверхностное состояние наподобие поверхностных плазмонов, полярито- нов и других явлений, с которыми мы познакомились в предыдущих разде- лах, трудно было бы доказать, что оно возникло именно согласно механизму, описанному Игорем Таммом. По существу, гофрированная гете- рограница РОС-лазера, разработанно- го в ФТИ имени Иоффе, представляла собой одномерный фотонный кри- сталл, встроенный прямо в активную область лазера. Таким образом, ещё до появления самого термина «фотонный кристалл» физтеховцы уже умели рас- считывать и изготавливать периоди- ческие структуры, отражающие свет по закону Брэгга. Возможность искусственно соз- давать периодические структуры с заранее заданными параметрами оказалась принципиально важной и для экспериментальной проверки идеи Тамма. Только в данном случае речь шла уже не о фотонном кристал- ле, управляющем распространением света, а о полупроводниковой сверхре- шётке с периодическим потенциаль- ным профилем для электронов. Наме- ренно изменив одну из её границ, то есть создав так называемую «внутрен- нюю поверхность» (Internal Surface), исследователи получили возможность реализовать электронное поверхност- ное состояние Тамма практически в том виде, в каком оно было предска- зано в 1932 году. В 1990 году международная группа учёных во главе с известным япон- ским физиком Хидео Оно (Hideo Ohno) синтезировала в лаборатории IBM Research Division полупроводниковую сверхрешётку на базе арсенида алю- миния-галлия. Эта многослойная полупроводнико- вая структура впервые предоставила возможность наблюдать таммовские состояния в практически специально сконструированной для этого системе [11]. С помощью этого искусственно- го кристалла удалось реализовать на практике модель, теоретиче- ски построенную Игорем Таммом в 1932 году. В грубом приближении схе- му этого эксперимента можно описать следующим образом (рис. 3). В цепочке из девяти одинаковых GaAs-квантовых ям, разделённых одинаковыми барьерами Al 0,2 Ga 0,8 As, электронные уровни образуют «мини- зону», в которой электрон может тун- нелировать из одной ямы в другую. Если у самой крайней ямы один из барьеров сделать существенно выше остальных, то периодичность решёт- ки в этом месте резко нарушается. Рис. 3. Упрощённая схема полупроводниковой сверхрешётки, использованной для экспериментальной реализации ПСТ