"Полупроводники под давлением" у подножия "Святого семейства"

 Примерно в эти летние дни прошлого года в Барселоне (Испания) состоялась 12-я международная конференция «Физика полупроводников при высоких давлениях». Автор предлагаемого материала участвует в аналогичных конференциях, организуемых раз в два года, начиная с 1996, и заметки, написанные им для «НУ», стали своеобразной летописью традиции. Публикуем очередную страницу летописи.


 

На сей раз конференция проходила под председательством профессоров Алехандро Гони и Андреса Кантареры. К слову, испанские ученые играют заметную роль в этой области исследований. Приблизительно 125 участников из 23 стран (из России было 9) представили 34 устных и 60 стендовых докладов. Рассматривалась электронная структура, фазовые переходы, динамика решетки, электронные и оптические свойства, низкоразмерные системы, новые методы тестирования полупроводниковых материалов и приборов и другие актуальные темы.
 

Серия работ, посвященная полупроводниковым лазерам, была представлена сотрудниками университета Сюррея (Гилфорд, Англия) А.Адамсом и И.Марко, сотрудниками Института высоких давлений «Унипресс» (Варшава) Ж.Франссеном и В.Тредьяковским и представителем университета Ноттингейма (Англия) А.Патане. Эксперименты при гидростатических давлениях до 2-3 ГПа используются для изучения механизмов рекомбинации, пороговых токов, индуцированной электрической поляризации и т.д. Профессором В. Тредьяковским с сотрудниками разработаны перестраиваемые давлением лазеры на основе соединений нитрида галлия. Можно отметить, что монокристаллы нитрида галлия были впервые синтезированы при высоком давлении именно в этом институте. Лазеры на квантовых полупроводниковых структурах, особенно на основе нитрида галлия, представляют наиболее динамично развивающееся направление, имеющее широкие области применения.
 

И. Сильвера из Гарвардского университета представил доклад о градуировке давления в алмазных камерах, в котором были выполнены расчеты и использован обширный экспериментальный материал в диапазоне давлений до 150 ГПа, накопленный автором за длительный период работы по водородной проблеме (получение металлического водорода). Доклад позволил критически переосмыслить проблему однородности и точности определения давления в экспериментах по исследованию материалов в таких экстремальных условиях.
 

В работе А. Сехуры (университет Валенсии, Испания) исследовались транспортные свойства — эффект Холла, электросопротивление и термоэдс-слоистых полупроводниковых соединений III–VI групп при высоком давлении — на примере селенида индия и селенида галлия. Одновременное изучение нескольких свойств и выполненные расчеты позволили исследовать трансформацию электронной структуры под давлением. Как отмечал основоположник физики высоких давлений П. Бриджмен, информативность экспериментальных данных резко возрастает, когда одновременно исследуют под давлением несколько свойств вещества, а для полупроводников с несколькими типами носителей заряда — электронами разных зон и дырками — это просто необходимо для корректного определения параметров.
 

Ж. Вортманн из Университета Падернборна (Германия) рассказал о результатах исследования магнитных свойств фаз высокого давления халькогенидов европия. В объемно-центрированной структуре у селенида, сульфида и оксида европия необычайно сильно (до 300–165 К) возрастает температура ферромагнитного упорядочения, правда при очень высоких давлениях до 120 ГПа. В этих металлических фазах одновременно сосуществуют и сильный магнетизм, и состояния с промежуточной валентностью.
 

Ж. Ремени (университет Фурье, Гренобль) представил интересный доклад о гигантском магнитоупругом эффекте в манганитах празеодима при переходе из зарядово-упорядоченного в металлическое состояние под действием сильного магнитного поля до 25 Тесла. Магнитострикция при переходе в металлическое состояние характеризуется сокращением параметра решетки на 0,1 %, что соответствует давлению около ~1 ГПа.
 

Представитель Синхротронного центра в Гренобле (ESRF) М. Ханфланд рассказал о структурных исследованиях при экстремальных давлениях. Современная техника позволяет за очень короткое время (от нескольких секунд до нескольких минут) делать съемку структуры при давлениях 200–300 ГПа. Для сравнения: еще не так давно для исследования фазовой диаграммы вещества в координатах «давление — температура» с помощью обычного рентгеновского метода из-за слабой интенсивности излучения требовались годы работы. Автор доклада подчеркнул, что метод угловой дисперсии имеет преимущества перед энергодисперсионным методом съемки, если требуется получить информацию не только об изменении объема и параметров решетки, но также и о позициях атомов в ячейке. Позже на стендовой сессии состоялось полезное обсуждение с М. Ханфландом результатов, полученных на синхротроне СО РАН и представленных в нашем докладе. Было весьма интересно услышать мнение специалиста, что задействованное в СО РАН оборудование, программное обеспечение и методика соответствуют тем, которые используются в ESRF и других синхротронных центрах. Это в значительной мере является заслугой и руководства СО РАН, и коллектива наших соавторов из Новосибирска — Андрея Манакова, Анны Лихачевой, Алексея Анчарова и других. В настоящее время эти исследования ведутся в рамках интеграционного проекта СО РАН с УрО РАН.
 

На конференции также обсуждались и новые результаты по исследованию фазовых превращений «полупроводник-металл» при высоком давлении в ряде материалов, представляющих наибольший интерес для нашей группы, например, в соединениях на основе оксида цинка, причем опять «отличились» испанские исследователи — профессор А. Сехура с сотрудниками.
 

Основоположник исследований комбинационного рассеяния света в материалах при высоком давлении, директор-организатор института Макса Планка в Германии и главный редактор журнала «Solid State Communications» профессор Мануэль Кардона сделал необычный доклад о показателе цитирования нобелевских лауреатов по физике по методу Хирша (максимальное число статей, индекс цитирования каждой из которых не меньше этого числа). В среднем этот показатель у нобелевских лауреатов оказался около 40 (то есть 40 статей, цитируемых более 40 раз). Что в целом подтверждает объективность оценки продуктивности научной работы по количеству и цитируемости публикаций. Интересно, что у самого М. Кардоны этот показатель близок к 50 при общем числе публикаций более 1000.
 

В свободное время участники могли осмотреть город, экзотические деревья и растения — гигантские агавы, баобабы, «бутылочные деревья», средневековые узкие улочки, морскую крепость на берегу, резко выделяющееся огромными размерами и оригинальной архитектурой «Святое семейство» («Саграда фамилиа») и другие здания архитектора Гауди, посетить океанариум с крупными акулами. Да и в самом Музее естественных наук, где проходила конференция, наряду с экспонатами, демонстрирующими основные «школьные» законы физики, и своеобразной художественно-технической выставкой, где использовались различные динамические эффекты, был воссоздан уголок настоящих джунглей со змеями, крокодилами, рыбами длиной около метра (надпись гласила «руки в воду не опускать»), прочими удивительными животными и растениями.
 

Среди присутствовавших было много знакомых по предыдущим конференциям в Швабиш-Гмюнде, Салониках, Саппоро, Гилфорде, Беркли. Так, нынешний председатель Алехандро Гони в 1996 г. в Швабаш-Гмюнде был секретарем оргкомитета. На конференцию приехала большая «женская» делегация из Бразилии, представительницы которой сделали несколько теоретических докладов по близкой для нашей группы тематике. Русскоязычных оказалось довольно много. Как правило, представители Восточной Европы с удовольствием общаются на русском. Было и несколько российских ученых, работающих за рубежом. Например, Владимир Лаухин, ныне представляющий Институт исследования материалов в Барселоне, в 70-е годы первым использовал для камер высокого давления немагнитный хромо-никелевый сплав, разработанный в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова. Практически в то же время мы изготовили и начали применять такой сплав у нас в институте. В настоящее время этот немагнитный высокопрочный материал с легкой руки японских исследователей получил название «русский сплав», и широко используется для аппаратуры высокого давления. Хотелось бы верить, что и новые результаты российских участников внесли заметный вклад в нынешнее развитие этой области физики.
 

В.В. ЩЕННИКОВ
 

На фото:

постоянные участники и организаторы предыдущих конференций Г. Куроклис (университет Аристотеля, Салоники), М. Ханфланд (Европейский синхротронный центр ESRF, Гренобль), С. Вэс (университет Аристотеля, Салоники), Б. Вейнштейн (университет SUNY, Буффало, США), крайняя справа — Е. Сьяксте (университет Парижа), в центре – автор.