Полупроводники под давлением: Беркли - 2004

Предлагаем вниманию читателя заметки нашего постоянного автора о его поездке на 11-ю Международную конференцию по физике полупроводников при высоком давлении, прошедшую в августе этого года в США.

Конференция проходила в университете Калифорнии, в Беркли — в 30 милях от Сан-Франциско. Ее сопредседателями были известные специалисты — профессора Питер Ю и Берни Вейнштейн. Собралось 63 участника из 19 стран, которые представили примерно столько же докладов. От России был только автор этой статьи, хотя участвовали также выходцы из России и Украины, работающие в США и Англии.

Город Беркли лежит в так называемой «Силиконовой долине». На улицах бросается в глаза обилие студентов — в основном китайцев. В центре университетского городка, где жили участники, расположилось «Студенческое правительство». Даже надписи на полиэтиленовых пакетах в магазине («Обучение — это не то, что необходимо для жизни, это и есть жизнь») подчеркивают, что Беркли — учебный и научный центр. 

На конференции традиционно обсуждались новые результаты исследований электронной структуры, фазовых переходов, электронных и оптических свойств, а также  новые методы тестирования полупроводниковых материалов и приборов. Большинство участников были хорошо знакомы между собой не только по предыдущим симпозиумам в Гилфорде (2002), Саппоро (2000), Салониках (1998) и т.д., но и по конференциям по высоким давлениям. Поэтому встреча на неофициальном открытии, как всегда, прошла в дружеской обстановке, с традиционными фото на память.  

Тематика конференции была достаточно разнообразной. Открывающий симпозиум основоположник физики полупроводников при высоком давлении профессор Гарвардского университета Вильям Пол в своем докладе рассказал о начале своей карьеры у Нобелевского лауреата П.В. Бриджмена в 50-е годы. В нашей беседе профессор Пол сообщил, что текст этого сообщения будет опубликован вместе с научными докладами в журнале Physica Status Solidi в конце 2004 года. В разделе «фазовые переходы» можно отметить интересную работу японских и американских ученых из Окаямы и Корнельского университета, исследовавших оксиды II группы периодической системы при давлениях до 2 Мбар. У элементов подгруппы B d-оболочка заполнена, а у подгруппы A она пуста, что и объясняет различие свойств оксидов при высоком давлении, в частности, 15-кратную разницу давлений фазового перехода в структуру каменной соли. В докладе А. Свана (университет Аарус, Дания) выполнен расчет полной энергии и электронной структуры халькогенидов самария и европия и рассмотрены фазовые переходы в состояние с промежуточной валентностью. Хотя эти фазовые переходы были детально изучены более десяти лет назад (новые результаты были получены в том числе и в нашей группе по измерениям термоэдс), оказалось, что интерес к данной проблеме сохраняется. Группа авторов из Бельгии и Европейского синхротронного центра (Гренобль, Франция) с помощью рентгеновской угловой дифракции и рентгеновской абсорбционной спектроскопии при давлении до 40 ГПа провела тщательную проверку недавних результатов английских авторов, которые показывали, что структура белого олова, установленная ранее для соединений III–V и II–VI групп, в действительности не реализуется. Представитель Ливерморской лаборатории проф. В. Неллис, который в настоящее время является председателем Международной ассоциации высоких давлений (AIRAPT), рассказал о результатах исследований фазовых переходов типа «полупроводник–металл» в водороде, азоте, кислороде и жидких щелочных металлах. Эксперименты проводились в ударных волнах. В статических условиях различным исследовательским группам, долгое время занимавшимся этой проблемой, так и не удалось перевести водород в металлическое состояние при максимальных давлениях до 3 Мбар (300 ГПа). А при температурах выше 2000 К группа авторов из Ливерморской лаборатории впервые получила переход «полупроводник-металл» в водороде при динамическом давлении 1.4 Мбар, и в прошлом году В.Неллис за эти исследования был награжден золотой медалью Бриджмена. В Ливерморской лаборатории есть Излучательный центр, где с помощью мощных лазеров также можно достигнуть очень высоких давлений и температур (в январе этого года автор статьи был там на экскурсии). Проф. Неллис рассказал об исследованиях при высоком давлении, проводимых в Ливерморской лаборатории различными группами. 

Несколько работ было посвящено углеродным нанотрубкам. С приглашенным докладом выступила доктор Ума Венкатесваран — представительница Индии, долгое время работающая в США (университет Окланда, Рочестер, США). С помощью методики комбинационного рассеяния света этой группе удалось исследовать эффекты взаимодействия изолированных и двойных нанотрубок и возможность синтеза алмазоподобных сверхтвердых материалов. Были работы (в том числе один из докладов автора), связанные с технологий получения и использования кремния. Как правило, кремний содержит дефекты, обусловленные остаточным кислородом. Оказалось, что давление играет ключевую роль в исследовании структурного состояния кислородно-дефектных комплексов. Серия работ, главным образом представленная профессором Адамсом и его сотрудниками из университета Сюррея (Гилфорд, Англия), была посвящена исследованию лазеров на так называемых «квантовых точках», «квантовых проволочках» и «квантовых ямах» на основе тройных и четверных соединений арсенида индия, арсенида галлия и фосфида индия. Эти лазеры с длиной волны 0.98–1.8 мкм широко применяются в телекоммуникациях и медицине. Эксперименты при высоких гидростатических давлениях были успешно использованы этой группой для изучения механизмов рекомбинации. В работе профессора Ю. Накахары с сотрудниками из университета Хоккайдо (Япония) развиваемая этой группой весьма перспективная методика фемтосекундной лазерной спектроскопии при высоком давлении была применена для наблюдения в алмазной камере изменений электронной структуры и фононных спектров у микрообразца висмута (размерами не более 200 микрон) в области фазового перехода. 

Во время конференции для участников была организована экскурсия по окрестностям — в Сан-Франциско на Золотые Ворота, в Национальный  парк, где в каньоне растут красные деревья. К сожалению, в парке не удалось сделать фотографии из-за того, что свет почти не проникает сквозь заросли 100-метровых стволов в 2–3 обхвата толщиной. Возраст некоторых деревьев превышает 1000 лет, что было видно по количеству колец на срезе. Отношение к парку очень бережное — посетители ходят только по деревянному настилу и тропинке. Совсем близко от тропинки гуляло семейство косуль. Вообще повсеместно в парках и водоемах все животные — и рыбы, и птицы — чувствуют себя в полной безопасности. По пути на конференцию автор совершил собственную экскурсию в Сан-Франциско, ставшую уже традиционной — посмотреть морских львов. На пирсе в одной из китайских лавочек торговали жемчугом. Можно было наблюдать, как из выбранной покупателем живой жемчужной раковины извлекали белый, желтый или даже голубой жемчуг и тут же изготавливали украшения. 

Поездка состоялась благодаря поддержке РФФИ. Добираться на конференцию пришлось наиболее экономичным рейсом Москва–Цюрих–Чикаго–Сан-Франциско. Перелет через Атлантический океан и затем через всю Америку на побережье Тихого Океана тоже оставил массу впечатлений и из-за задержки рейсов занял почти сутки. И в аэропортах есть много занимательного! Так, в Сан-Франциско между терминалами курсирует двух вагонная автоматическая электричка с прозрачными стенками. Не сразу решаешься сесть в такой поезд, когда видишь, что в нем нет ни водителя, ни пассажиров.

В итоге поездки удалось получить свежую информацию о развитии исследований в перспективных научных направлениях, обменяться оттисками самых новых работ. Вообще большинство материалов, привозимых с конференций сотрудниками нашей группы, широко используются коллегами, в том числе из других институтов, что с лихвой оправдывает затраты времени и сил. 

В. Щенников,
руководитель группы высоких давлений
отдела работ на атомном реакторе ИФМ

См. также «НУ» 2004  № 8 (.html); 2002 № 5 (.pdf) и 2002 № 22 (.html); 2001 № 19 (.pdf); 2000 № 21-22 (.pdf).