9 апреля 2020 года исполняется сто лет со дня рождения знаменитого советского и российского физика академика Анатолия Васильевича Ржанова. Он был организатором и первым директором Института физики полупроводников Сибирского отделения РАН, который сейчас носит его имя. Анатолий Ржанов — один из тех ученых, которые определяли становление полупроводниковой науки в нашей стране: он показал, что исследование поверхности материалов, развитие методов управления ее состояниями необходимо для создания любых надежных и долговечных полупроводниковых устройств, и в первую очередь транзисторов — ключевых элементов электроники.
Анатолий Ржанов
Во всем мире известны прикладные разработки ИФП СО РАН — инфракрасные фотоприемники на основе гетероструктур кадмий-ртуть-теллур, используемые в качестве спутниковых «глаз», арсенид-галлиевые электронно-оптические преобразователи для приборов ночного видения, медицинские тепловизоры. Многие фундаментальные работы специалистов института, например в области исследования квантового транспорта, процессов, происходящих на поверхности кремния, свойств топологических изоляторов, также получили международное признание. Тем более удивительно, что почти шестьдесят лет назад академик Ржанов предвидел, как будет развиваться отрасль.
«Анатолий Васильевич определил основные научные направления в институте: исследования поверхности полупроводника, границ его раздела с внешней средой и тонких полупроводниковых пленок. На их основе сделаны все полупроводниковые приборы, которые сейчас существуют», — подчеркивает друг и коллега академика Ржанова советник РАН член-корреспондент РАН Игорь Георгиевич Неизвестный, работавший заместителем директора по научной работе с момента создания института в 1962 году.
Для того чтобы вырастить такие пленки, вплоть до субатомных покрытий, нужны специальные условия: сверхвысокий вакуум и практически абсолютная чистота, существенно превышающая ту, что соблюдается в операционных. Ведь любая поверхность адсорбирует то, что есть в окружающем ее пространстве, и даже один атом другого вещества может изменить характеристики выращиваемых структур. Соответственно, для создания последних требуется специальное высокотехнологическое оборудование: установки молекулярно-лучевой эпитаксии. Их не было в Советском Союзе в начале 1970-х годов, в ИФП СО АН они разрабатывались с нуля.
«Об эпитаксиальных технологиях Анатолий Васильевич услышал в Японии, на конференции, и, приехав, сразу решил поставить их в институте. Технологический макет сверхвысоковакуумной установки для эпитаксии из молекулярных пучков предложил доктор физико-математических наук Сергей Иванович Стенин», — объясняет директор института академик Александр Васильевич Латышев, пришедший в ИФП СО АН в 1979 году по приглашению С. И. Стенина, который набирал студентов в лабораторию молекулярно-лучевой эпитаксии.
Первые образцы вакуумного оборудования изготавливали в экспериментальном цехе ИФП СО АН, а затем, уже в промышленных масштабах, на Опытном заводе в Новосибирске. Это установки «Мавр», «Селенга», «Катунь», «Ангара», «Обь», многие из них поставлялись в другие научные учреждения нашей страны.
«Благодаря установке «Обь-М», предназначенной для роста гетероэпитаксиальных структур соединений кадмий-ртуть-теллур, ИФП СО РАН обеспечивает России стратегическое лидерство в получении этого полупроводникового материала. Последний используется для производства матричных фотоприемных устройств инфракрасного диапазона, которые могут применяться, в частности, для дистанционного мониторинга Земли», — отмечает главный научный сотрудник ИФП СО РАН академик Александр Леонидович Асеев, возглавлявший институт с 1998-го по 2013 год.
О том, что академику Ржанову удалось предвидеть тренд развития полупроводниковой физики, говорит и его коллега, главный научный сотрудник ИФП СО РАН физик-теоретик академик Александр Владимирович Чаплик.
«Как только зародилось научное направление, связанное с тонкими пленками, и, соответственно, технология их выращивания, Анатолий Васильевич начал очень энергично и активно развивать эту область, как оказалось, очень прозорливо. Физика низкоразмерных систем, наноструктур уже много лет — передний край, самая горячая точка современной физики, если смотреть по числу публикаций и вовлеченных исследователей», — отмечает Александр Чаплик.
Война и характер
Судя по всему, находиться на передовой было в характере Анатолия Васильевича, и в начале сороковых годов прошлого века этот рубеж располагался на знаменитом Ораниенбаумском плацдарме.
«До войны Ржанов прошел курс общевойсковой подготовки на военной кафедре института, причем по собственному желанию, несмотря на то, что у него был белый билет по состоянию здоровья. Но присвоить звание ему не могли, выдали лишь справку о прохождении курса. Эти знания помогли получить ему звание младшего лейтенанта уже на фронте, где он командовал отрядом разведчиков морской пехоты. Анатолий Васильевич неоднократно сам ходил в разведку, совершая рейды довольно глубоко в тыл врага. В 1943 году во время проведения боев, направленных на прорыв блокады Ленинграда, А. Ржанов получил тяжелые ранения и после лечения был демобилизован», — говорит Игорь Неизвестный.
В конце 1943 года Ржанов, приняв решение поступить в аспирантуру Физического института им. П. Н. Лебедева
(ФИАН), сдавал вступительные экзамены, но из-за воспаления легких снова попал в госпиталь. Вылечившись, выехал в расположение своей бывшей части — в районе Нарвского плацдарма, чтобы раздобыть шинель и ботинки, поскольку в госпиталь с фронта был отправлен без них. В это время (январь 1944 года) начались бои по прорыву и полному снятию блокады Ленинграда, бригада морской пехоты понесла большие потери, и Ржанову пришлось взять на себя командование своим бывшим отрядом. В этом бою Анатолий Васильевич был тяжело ранен и контужен и опять попал в госпиталь. За этот бой он был награжден орденом Отечественной войны. Едва выписавшись, отправился в ФИАН — на этот раз сдавать экзамен по электродинамике. Успешно пройдя испытание, в очередной раз был госпитализирован — открылись раны, и, как следствие, начал работу над кандидатской диссертацией лишь в конце 1945 года.
«Ржанов — человек огромной воли: он защитил диплом с отличием во время войны, сдал кандидатские экзамены, написал диссертацию, несмотря на тяжелые проблемы со здоровьем. Он напряженно учился, имея все причины этого не делать», — подчеркивает академик Асеев.
Кандидатская работа Анатолия Васильевича была посвящена исследованию диэлектрика — титаната бария. Полупроводниками он занялся позже по поручению директора ФИАН и президента Академии наук СССР Сергея Ивановича Вавилова. Анатолий Ржанов возглавлял одну из четырех научных групп, сделавших первый советский полупроводниковый транзистор в 1951 году.
Диплом Анатолия Ржанова
Руководство институтом
«Представьте ситуацию: человеку чуть старше сорока лет предлагают возглавить учреждение где-то в Сибири, и не просто приехать на готовое, а сделать всё — ведь нет ни научных сотрудников, ни административных, производственных служб. Постановление правительства о создании института появилось в 1962 году, но название тогда было другое — физики твердого тела и полупроводниковой электроники. Нужно иметь в виду, что и полупроводников как таковых еще не было, к ним относились несерьезно. Ржанов решил главную задачу: он привлек первоклассных ученых — некоторые приехали с ним из ФИАН, другие — из разных уголков страны, куда он отправил письма с приглашением влиться в новый коллектив», — комментирует Александр Латышев.
Важной чертой академика Ржанова, по мнению директора ИФП СО РАН, было то, что «у него все находились на виду», — он знал, чем занимаются сотрудники, в том числе совсем молодые, обходясь при этом без начальственного диктата.
«В одной из своих публицистических статей — “Институт будущего” — Ржанов пишет, в частности, о том, что нельзя приказом заставить человека работать по какому-либо научному направлению. Можно только увлечь собственным примером или показать важность работы, заинтересовать. Это созвучно моим принципам руководства и показывает, насколько Анатолий Васильевич был внимателен к людям», — подчеркивает Александр Латышев.
«Ржанов был в высшей степени интеллигентный, приятный в общении человек, который умел слушать собеседника, понять его позицию и убедить в своей точке зрения, когда это приходилось делать», — добавляет академик Чаплик.
Научные направления, которыми занимались и занимаются сейчас ученики и коллеги Анатолия Ржанова, многообразны: например, разработка и развитие эллипсометрии — метода неразрушающего контроля состава и толщины тонких полупроводниковых пленок во время их роста, создание полупроводниковых элементов памяти, производством которых занималось новосибирское предприятие НПО «Восток», получение структур кремний-на-изоляторе, на основе которых сделаны высокочувствительные биосенсоры, и многое другое.
Проведение практически всех исследований не было бы возможно без работы институтского экспериментального цеха. Его коллектив почти в полном составе переехал в Академгородок из центра Новосибирска после объединения Института физики твердого тела и полупроводниковой электроники и Института радиофизики и электроники в 1964 году, собственно, тогда и появилось современное название — Институт физики полупроводников.
«Анатолий Васильевич большое внимание уделял цеху, приходил почти каждый день, смотрел, как работаем, расспрашивал о планах. Мы обеспечивали лаборатории вакуумно-технологическим и приборным оборудованием: первое требовалось для выращивания полупроводниковых объектов, второе — для их исследования, измерения электрофизических характеристик. Если говорить о личных качествах А. Ржанова — он был очень человечный, внимательный, надежный: чувствовалось, что директор — наша поддержка», — говорит ведущий инженер-конструктор ИФП СО РАН Пётр Григорьевич Сарафанов, бывший в то время начальником цеха.
Много времени академик Ржанов проводил со студентами: он создал и возглавлял более двадцати лет кафедру физики полупроводников на физическом факультете Новосибирского государственного университета.
«Я хорошо помню его лекции, он отдавался их чтению с душой: подробно рассказывал, внимательно и по-отечески заботливо, но при этом строго относился к нам, студентам», — вспоминает Александр Асеев.
В честь Анатолия Васильевича Ржанова названы институт и улица в новосибирском Академгородке. Это память и возможность рассказать об ученом тем, кто впервые о нем услышал. Однако самое главное — живая научная школа академика Ржанова: талантливые исследователи, многие из которых, хоть уже и не знали его лично, развивают направления, заложенные им больше полувека назад.
Надежда Дмитриева, пресс-служба ИФП СО РАН
Фото предоставлено пресс-службой ИФП СО РАН
