Fizikai Szemle 2001/2. 56.o.

FIZIKAI NOBEL-DÍJ - 2000

Minden évben, október elején a világ fizikusai, vegyészei, biológusai, orvosai; kicsit tán más gondolatokkal, de közgazdászai, írói, sőt újabban politikusai is érdeklődéssel várják, hogy a Nobel Bizottság bejelentse az azévi kitüntetetteket. Ennek a beszámolónak az írója örömmel hallotta, hogy a fizikában ismét a félvezető-kutatásban jelölték meg a három kitüntetettet. Először idézzük a bejelentés szövegét.

"A Svéd Királyi Tudományos Akadémia úgy határozott, hogy a 2000. évi Fizikai Nobel-díjjal azokat a tudósokat és feltalálókat díjazza, akik munkája a modern információtechnika (IT) alapjait fektette le gyors tranzisztorok, lézerdiódák és integrált áramkörök felfedezésével. A díj felét megosztva Zhores I. Alferov (A.F. Ioffe Fizikai-Technikai Intézet, Szentpétervár, Oroszország), és Herbert Kroemer (Kaliforniai Egyetem, Santa Barbara, Kalifornia, USA) a nagysebességű- és opto-elektronikában használt félvezető heteroszerkezetek kifejlesztéséért, másik felét Jack S. Kilby (Texas Instrument, Dallas, Texas, USA) az integrált áramkörök felfedezésében való részesedéséért kapja. "

Az információtechnika az alapja annak, amit ma információs társadalomnak hívunk. Ez mindösszesen az, ahogy ma dolgozunk, kereskedünk, szórakozunk - röviden élünk. Az ipari forradalom megváltoztatta a mechanikus munkavégzés lehetőségeit és határait. Az információs forradalom az ipar szerkezetén túl megváltoztatta gondolkodásunk, emberi kapcsolataink lehetőségeit, határait is. Ebben a megváltozott világban az információ elképesztő mennyisége lényegében szabadon áramlik számítógépeinken, és az Internet azokat összekötő optikai szálain keresztül; a zsebünkben megférő mobil telefonjaink, elvben már "interaktív" műholdas rádiók, TV csatornáink segítségével. Ez az egész túl gyorsan jött, benne a sci-fi hőskorának szinte minden, a fizika törvényeivel összeférő álmát megvalósulni látjuk.

ZHORES I. ALFEROV 1952-ben végzett az (akkor) Leningrádi V.I. Uljanov (akik már nem tudják: Lenin) Elektrotechnikai Egyetemén, majd 1953 óta a Ioffe Fizikai-Technikai Intézetének munkatársa, 1987 óta igazgatója. (http://www.ioffe.rssi.ru/pti00002.html) Ifjú kutatóként 1962 óta a félvezető világító eszközök fizikájával, technológiájával foglalkozott. Egyszerű eszközökkel elkészítette az első heteroszerkezetű félvezető lézerdiódákat. Ma már tudjuk, hogy a heteroszerkezetek alkalmazása nélkül lézerdiódák, legalábbis a mindennapi használatban, nem léteznének. A lézerdiódákkal a 80-as évek végére a lézerek "tranzisztorizálása" is megkezdődött; ma már ennek a sok milliárd US$-os iparágnak több mint 70 %-a lézerdióda. És ami talán még ennél is fontosabb, az optikai hírközlés, CD alapú adattárolás és szórakoztató elektronika is lehetetlen lenne ezek nélkül. A díjak bejelentésének értékelő része előre is mutat, amikor a heteroszerkezetek jelentőségét azzal is méri, hogy ezek "lehetővé teszik olyan hatékony fényt-keltő diódák (LED-ek) készítését, amelyek idővel felcserélhetik mai világító eszközeinket - a forgalomirányító lámpákban, autók külső-belső (örökéletű, everlasting) jelzőiben ez meg is kezdődött".

A heteroszerkezet egy tökéletes minőségű félvezető egykristály, amelyben különböző sávszélességű félvezető anyagok épülnek egybe előre tervezett módon. A különböző sávszélesség azt jelenti, hogy az anyag parányi darabjában a szabad töltéshordozókat (elektronok, lyukak) együtt tudjuk tartani, meg tudjuk akadályozni azoknak diffúzió hatására történő szétfolyását. Ilyen "dobozokba zárt részecskék" tulajdonságait a kvantummechanika törvényei írják le, az lényegesen eltérhet a makroszkopikus anyagi tulajdonságoktól. Ezt ismerte fel HERBERT KROEMER, aki PhD fokozatát Göttingenben elméleti fizikából szerezte 1952-ben. Munkája döntő részét az Egyesült Államokban végezte
(http:// www.ece.ucsb.edu/Faculty/Kroemer/default.html). 1976 óta a Kaliforniai Egyetemen Santa Barbarában olyan csoportot alapított, amely ma talán a világon a legnagyobb a vegyület-félvezető kutatásban - ide érkezett ez évben Nakamura, az a japán kutató is, aki vállalat-óriások kutató laboratóriumait megelőzve először készített kereskedelmi minőségű kék és zöld lézerdiódákat, LED-eket. Kroemer az ötvenes évek közepén megjósolta, hogy egy heteroszerkezet előnyös lehet a szokásos p-n átmenethez képest, 1963-ban a félvezető lézerben is javasolta ezek alkalmazását. Ezek az elméleti jóslások fényesen beváltak. Ma már a félvezető ipar döntő részét jelentő szilíciumtechnológia is megkezdte az előnyösebb tulajdonságú Ge-Si elegykristályok használatát.

A Nobel díj felét JACK S. KILBY, a Texas Instrument nyugdíjas munkatársa kapta. Első ránézésre ő kevésbé felel meg a közvéleményben kialakult Nobel-díjas tudós képének "Semmi mást" nem csinált, mint egy nyári szünet alatt, amikor éppen a TI-hez került (mint új alkalmazottnak nem volt jogalapja, hogy ő is szabadságra menjen) az üres laboratóriumban megkísérelte a körülményes huzalozás helyett egyetlen Ge-lapka felületén összekötni, kialakítani az áramköri elemeket. Így született meg az Integrált Áramkör (IC), egész modern világunk alapvető építőköve. A kalandregénnyel felérő történet egyik legjobb forrása http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/jackstclair.shtml. A hagyományos "huzalozás" nem csak azért volt zsákutca, mert "sok munkával" járt, hanem mert sokmillió elem, összeköttetése esetén képtelenség erre csak gondolni is. Ez az, amit oly sokszor sok mindenre mondtunk már (különösen pár évvel ezelőtt), hogy a mennyiségi változás minőségibe vált át! Kilby egyébként Amerika-szerte ismert személy. Amikor a Texas Instrument 150 millió US$-ért (~45 milliárd Ft!) egy új kutató-fejlesztő centrumot adott át 1997. szeptember 9-én, azon a napon, amikor 39 évvel előtte az IC megszületett, azt róla nevezte el: Kilby Center.

Kármán Tódor élettörténetéből tudjuk, hogy utolsó évében megkapta az Egyesült Államokban a legnagyobb állami tudományos kitüntetést, az első "National Medal of Science" díjat. Ezt Kilby 1969-ben (messze az IC elképesztő térhódítása előtt) megkapta. Eddig 500 körül van azok száma, akiket ezzel kitüntettek. Kilby egyébként közel két méter magas 77 éves óriás, aki rendkívüli szerénységével is kitűnik. Mikor az EE Times frissen megkérdezte a kitüntetésről, többek között ezeket mondta: "Kicsit még most is meg vagyok hökkenve. Erre biztosan nem gondoltam, természetesen rendkívül boldog vagyok. Nem tudom, hogy az információs kornak egyetlen apja lenne. Azt hiszem sok apja van, azt sok hozzájárulás hozta létre." - "Azt gondoltam, hogy a Nobel díjat nem az én eredményemhez hasonló eredményekért szokták adni - végül is az én hozzájárulásom mérnöki jellegű volt és Nobel úr nem alapított mérnöki díjat". A Nobel-végrendelet szerint a díj azokat jutalmazza, "akik az elmúlt években legtöbbet tették az emberiség javára". Ezt tükrözi az érmen lévő felirat is Vergilius Aeneis-éből, kicsit lazán fordítva: felfedezések, amelyek megjavítják az életet a (szakma) művészete által. Én személy szerint nem igen hiszem, hogy e gondolat jegyében Nobel-díj jobb helyre is kerülhetett volna.