Fizikai Szemle honlap

Tartalomjegyzék

Fizikai Szemle 2007/9-10. 296.o.

EGYESÜLT ANYAGTUDOMÁNY
Az izzólámpától a nanocsövekig

Gyulai József
KFKI Mikroelektronikai Kutató Intézet, MKI, (1991-ig),
KFKI Anyagtudományi Kutató Intézet, ATKI (1997-ig),
Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet, MFA (1999-től)

A kilencvenes évek elején két intézet korábbi súlypontjait újra kellett gondolni, mert nemcsak az ATKI termékpalettája irányult a keleti piac felé, de az MFKI1 sok terméke is piacát vesztette. Világos volt az is, hogy két, a tudománypolitika szóhasználatában azonos, illetve hasonló profilú "anyagtudományi" intézetet az MTA aligha fog finanszírozni. Emellett mindkét intézet azon intézetcsoporthoz tartozott, amely vitálisan függött a zuhanórepülésben lévő külső , illetve ipari finanszírozástól.

Az MTA-ban ekkoriban lett megítélési prioritás a szcientometria. Ebből a szempontból mindkét intézményben csak korlátozottan voltak olyan szakmai iskolák, amelyek kiállták ezt a próbát: a vékonyréteg-felületfizika, valamint az elméleti (statisztikus) fizika az MFKI-ban és az ionimplantáció (benne az ellipszometria ilyen célú alkalmazásával), valamint a mágneses kutatások az ATKI-ban. A preparatív szakmák, a hozzájuk tartozó, rengeteg személyes intuícióval létrehozott és fenntartott, minősített légállapotú laborral, amelyek a felszerelés évekkel való lemaradása, elöregedése miatt - ne szépítsük - általában csak "követő" kutatásra lehettek képesek, veszélybe kerültek. A hivatkozási, társszerzői szokások miatt még az élvonalbeli kísérleteket lehetővé tevő mintákat előállító laborok is csak ritkán kapják meg a megérdemelt "kreditet".

A két intézet múltja, kapcsolatai ugyan sok pozitív eseményt rejtettek, de ellentmondásosak is voltak. Újpest és Csillebérc - a korábbi kapcsolatok Gyulai József saját személyében sokat köszönhetett az MFKI-s kollégáinak - már a szegedi életében. Később, a félvezető-tematikai "területkartell" KFKI-s áthágása megnehezítette számára a helyzetet - pláne, hogy kicsin múlott, hogy nem "KFKI-ba delegált MFKI-munkatársként", hanem KFKI-sként indította meg itthon a félvezetős implantációs kutatásokat. Érthető, hogy folyamatosan igyekezett a helyzet élét tompítani. Ennek megfelelően már az 1974-es esztendőben delegált az MFKI vendégkutatót a KFKI2 Implantációs Célprogramjához, Hermann László személyében, aki az implantált rétegek elektromos minősítésébe kapcsolódott be, segített a méréstechnika helyi felépítésében is.

1. ábra

A munkából egy, sajnos "túlságosan is korai", azaz akkor elsikkadt, a Physica Status Solidiban megjelent publikáció született, amelyet - mai definícióval - a kombinatorikus anyagtudomány egyik első megvalósulásának nevezhetünk. Az "anódos oxidációnak" ugyanis egy olyan változatát ismertük fel és valósítottuk meg 1974-ben, amelynél a szilíciumcsíkot egyenletes sebességgel mozgatva merítettük be az anodizáló oldatba. Ekkor, a mozgatás révén, az oxidréteg ékalakban lineárisan vastagodva nőtt. Ezt az ékalakú oxidot eltávolítva, mindmáig rekordot jelentő kicsiny 'menedékességű' "ferdecsiszolat" állítható elő, ami a mai IC-méretekhez3 kiválóan illeszkedik.

A későbbiekben sok közös cikk született a két intézet munkatársainak együttes munkája eredményeként néhány példát kiragadunk. Az 1. ábra egy kiemelkedő mikroszkópos teljesítményt mutat be. Nagy teljesítményű diódák előállítását célozták akkoriban a p- és n-típusú szeletek direkt szeletkötéssel való "összeragasztására" végzett kísérleteink. Ez az egyik esetben a két szelet hőkezelésekor kis mértékben (1,5°) elfordult. Pécz Bélának sikerült a mintegy fél mm vastag diódaszerkezet közepén a félreorientálódás miatt periodikusan fellépő diszlokációkat megtalálnia!

A Silicon-On-Insulator (SOI), amely a SOS-nek4 a nyolcvanas években kutatott több variánsát jelentette - esetünkben a lézeres olvasztásos laterális epitaxiáról volt szó - szintén jelentős kooperációvá nőtte ki magát.

Hasonlóan, az MFKI III-V félvezető eszközkutatásai jól tudták hasznosítani a KFKI-ban kifejlesztett analitikai eljárásokat. Több közös publikáció született a GaAs-eszközök kontaktusainak kialakítására is, a vékony oxidrétegeknek úgynevezett rezonancia-RBS-szel5 való kimutatására, valamint a gyorsan fejlődő KFKI-s ellipszometriai készség és tudás hamar megtalálta az MFKI kutatóit, mint együttműködő partnereket a III-V-típusú félvezetős programjaik támogatásában: Fried M., Horváth Zs. E., Jároli E., Lohner T., Mezey G., egyfelől, Barna P. B., Farkas-Jahnke M., Pécz B., Radnóczi Gy., Somogyi M., Veresegyházy R., Tóth A. másfelől.

Az "Eötvös" Űrtechnológiai Program

A két intézet hivatalosan is intenzív együttműködését ez a program jelentette.

Anekdotaszerűen: az, amikor az Interkozmosz javaslatokat kért a szovjet-magyar űrrepülés kapcsán végrehajtandó magyar kísérletekre, éppen akkor volt, amikor egy amerikai gimnazista diák a pók hálóépítési képességének a súlytalanság közepette való vizsgálatát javasolta. A KFKI félvezetős kutatói ezt tekintették zsenialitási normának - nem is javasoltak űrkísérletet. 1979 őszén azonban az Interkozmosz szervezet kifogásolta, hogy hazánk nem tett javaslatot az űrkemencében végezhető technológiai kísérletre.

Szabó Ferenc akkori KFKI főigazgató Gyulai Józsefet küldte ki Moszkvába ennek a korrigálására, aki Fuchs Erik professzort találta ott, a "BEALUCA" programjavaslattal. Mikor a "SZPLAV" űrkemence műszaki paraméterei kiderültek, látszott, hogy a KFKI Implantációs programjának szilíciumos témáihoz értelmesen illeszkedő kísérletet azzal aligha lehet végezni. Az alacsonyabb olvadáspontú III-V-vegyületek, azaz az MFKI súlyponti anyagai azonban lehetőséget kínáltak. Akkoriban telefonbeszélgetésre még nem lehetett gondolni, ezért Gyulai József helyben megfogalmazott három kísérletet, amelyben azonban kardinálisan az MFKI kutatóira, az ő "igen"-jükre kellett számítania. Nevet is adott a programnak, az "ötvözés"-re is utalva, "Eötvös" Programnak nevezve.

A három kísérlet:

Nagy örömére itthon Lendvay Ödön és munkatársai teljes mellszélességgel a javaslat mellé álltak, és gyors tempóban elindultak az előkészítő munkák, amelyekben a kristályok előkészítését az MFKI, az űrkapszulázás, biztonságtechnika, kapcsolattartás a KFKI feladata lett.

Érdekességként említjük, hogy a biztonságtechnikai kérdések, de az esetleges sikertelenség esetére a szovjet oldali felelősség elhárítása miatt is emlékezetesek Fuchs Erik és Gyulai József vitái az Interkozmosz munkatársaival, például a kemence hőmérsékletének kontrollja ügyében. Azt kérték, mi mondjuk meg, milyen hőmérsékletet állítson be Farkas Bertalan a kemence kontrollpaneljén. Szerintünk a mi feladatunk csak a kapszula belső hőmérsékleti mezőjének megtervezése volt - az, hogy milyen feliratú gombot kell megnyomni, az ő felelősségük. Nem adtak a kontrollpanelen beállított és a kapszulában létrejövő hőmérséklet kapcsolatára egyáltalán következtetni lehetett volna. Ez okozta végül, hogy a GaAs-kísérletnél "elszaladt" a hőmérséklet. A két másik növesztés azonban sikeres lett, amint fentebb írtuk, több cikket eredményezett az elkövetkezőévekben - bár végig abban a tudatban kellett dolgoznunk, hogy folytatásra aligha lesz lehetőség (2. ábra).6

A "végkifejlet": az MFA létrejötte

Már a kilencvenes évek elején beszédtéma volt az intézetek igazgatói között, hogy a hazai anyagtudományi, ebben a félvezető, optikai, fémkutatásoknak a súlya jelentősen megnőne, ha az MFKI és az ATKI közös telephelyen folytatná a tevékenységét. Abban is egyetértés volt, hogy a kilencvenes évek eleji tudománypolitikai helyzetben a KFKI Campus lenne a jobb telephely, de - és ebben sem lehetett a két igazgatónak egyet nem értenie - a költözésre az MFKI munkatársainak csak egy töredéke vállalkoznék, elsősorban a lakáshelyzetük miatt. Emellett volt olyan pszichológiai gát is, hogy az MFKI, átgondoltabb tudománypolitikája eredményeképpen, több tudományosan minősített munkatárssal rendelkezett, így a munkatársak tartottak attól, hogy egy új telephelyen valamiféle "alárendelődés" következnék be. Ennek ellenére tárgyalt a két igazgató az MTA főtitkárával, érdeklődött a költözés anyagi fedezetének biztosításáról. A válasz azonban ekkor csak nemleges lehetett.

Pár évvel később viszont, az intézetkonszolidáció idején, 1997-ben, a kérdés élesen vetődött fel. Határozott szándékot láttunk az MTA Konszolidációs Bizottságában a Fóti úti telephely felszámolására, és mind az MFKI, mind az ATKI esetében a jó szakmai csoportoknak valamelyik KFKI-intézetbe történő beolvasztására, a többi részlegnek a felszámolására. Az indító átvilágításnál ugyanis az 1992-95-ös időszakot vették alapul, amikor az ATKI-beli változások - például a tudományos fokozatszerzés központba állítása - még éppen csak elkezdődhettek, illetve azok hatása még alig jelentkezhetett a szcientometriai mutatók terén. Az alkalmazott kutatást célnak tekintő korábbi évek során ugyan született sok-sok publikálható, illetve disszertálásra alkalmas eredmény, de ezek beérlelését a határidős feladatok általában, és éppen a "legjobban húzók" esetében, megakadályozták.

2. ábra

A döntő érvelés, amely az önálló intézeti létért való lobbizást motiválta az volt, hogy az ATKI unikális tiszta laborját a két intézet "jó" részlegeit befogadni kész KFKI intézetek (SZFKI, RMKI) akkori vezetői - a labor fenntartásának költségességére hivatkozva - nem vállalták. Végül sikerült az MTA vezetését és mindkét felelős tudományos Osztályt (Műszaki, illetve Fizikai Tudományok Osztálya) meggyőzni egy komplex anyagtudományi intézet szerepének fontosságáról. Ezek után döntött a Konszolidációs Bizottság a KFKI telephelyen való egyesülésről. Pénzügyi-technikai okok miatt olyan döntést kellett azonban hoznia, amely szerint a KFKI-ATKI szűnik meg jogutód nélkül, és az MFKI jogfolytonosan, új telephelyen és névvel, MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet ként, folytassa a munkáját az ATKI munkatársaival vegyülve. Ezzel megkapta mindkét intézet az esélyt, hogy az értékeik szinergikusan átmentődjenek.

A két igazgató megegyezett, hogy - kinevezett igazgatóként - Gyulai József vállalja az egyesítés szakmailag is nehéz, de emberileg még nehezebb feladatát. Sőt, szerette volna a szinergizmust már a költözéskor érvényre juttatni, de a KFKI Campuson korábban kialakult helyzet (alkalmasan átalakítható épületek léte, bérlőkkel kötött szerződések, illetve pénzügyi korlátok) csak mértékkel tette lehetővé a szigorúan tematikus elhelyezést.

Az emberi, lelki gondot az okozta, hogy a megadott konszolidációs létszám mintegy százhúsz fővel volt kevesebb a két intézet együttes létszámánál. Az egyesítés szinte lehetetlen, a katasztrófát súroló feladata amiatt volt egyáltalán vállalható, mert bekövetkezett az az előre is látott gond, hogy az újpesti illetőségű technikai személyzet megretten a közlekedési nehézségektől és inkább a végkielégítést választja. A kutatók átköltöztetése 1997 végén - néhány fájdalmas döntéstől eltekintve - megoldható volt. Így, 1998 első munkanapján, egy intézeti gyűléssel megkezdődött a közös élet. A segéderők hiánya nehezen, de például nyugdíjas foglalkoztatásokkal, preferált felvételekkel lassan enyhült.

Az intézetek szinergikus megerősödésében volt még egy fontos faktor. Az ATKI-ban már korábban is jól szervezett szemináriumi élet folyt, hetenkénti, külső-belső előadókkal, Kádár György szervezésében. Természetesen kínálkozott ennek az MFA-ra való átvitele, továbbéltetése. A rendszeres, szinte kimaradásmentes, tematikailag tudatosan vezérelt program eredményesen hozzájárult az egyesült intézetek összeforradásához.

Külön meg kell említeni Somogyi Istvánnét - egy megszűnő KFKI-intézet, az MSzKI7 korábbi gazdasági vezetőjét -, aki vállalkozott a gazdasági igazgatói szerepre, és aki le tudta vezényelni mind pénzügyileg, mind humánpolitikai ügyintézőként a rövidtávon rendkívül hálátlan feladatot.

Az MFKI laborjai, témái közül néhány azonban felszámolódott, átalakult, például kisvállalattá. A legnagyobb költözési veszteség két MFKI-s témát érintett: a vegyület félvezető kutatást, ugyanis az úgynevezett MOCVD-technika8 áttelepítésének környezetvédelmi szempontjai a budai hegyekben teljesíthetetlennek bizonyultak (csak az LPE-technikát tudtuk áttelepíteni), valamint a magas olvadáspontú fémek kutatásának témáját. Ez utóbbi, korábban súlyponti és rendkívül sikeres témánál az ipari érdeklődés lecsökkenése és a tudományos utánpótlás szinte teljes hiánya miatt kellett a laboratóriumok áttelepítésétől eltekinteni. De a leginkább értékesíthető eredményt, a környezetbarát volfrám-, illetve molibdén-visszanyerésnek a szabadalomértékű megoldását (Vadasdi Károly ) egy, az MFA-val szoros együttműködésben álló kisvállalkozásban (Tungslab) sikerült túléltetni és sikerre is vinni.

A jelen összeállítás további fejezetei alapján a Tisztelt Olvasó eldöntheti, hogy a küzdelem megérte-e? Különösképpen ma, az új, az uniós Magyarország gazdasági nehézségeinek kulminálása idején éles a kérdés, amikor a következő ötven év elérését kell a mai vezetésnek a célkeresztbe állítania - a szakmának az emberiség összérdekében játszott szerepe fontosságának tudatában.

A tudásunk ma is eladható - és ezen írás idején látszik, hogy az ötven év beérett.

"Fluctuavimus, nec mergimur"9

______________________________

1 Műszaki Fizikai Kutató Intézet
2 Központi Fizikai Kutatóintézet
3 Integrated Circuit - integrált áramkör
4 Silicon-On-Sapphire
5 Rutherford Backscattering Spectrometry, az oxigénatomokon a 2,03 MeV energiájú alfa-részecskék rezonáns hatáskeresztmetszetet mutatva szóródnak.
6 Ebben, szerencsére, tévedtünk: a két program közös konklúziója ugyanis az volt, hogy a szovjet űrhajók klímái 10-3 g körüli rezgést okozva, zavarják a kristályosodást. Fuchs Erik ötlete volt, hogy mechanikai mozgás nélküli kemencét kellene építeni, a zónák hőmérsékletét komputeres vezérléssel kell megoldani (ez 1982-ben már reális lehetőségnek látszott) és egy külső platformra kitenni. Innen indult el a máig sikeres hazai űrkemence-program (ma a Miskolci Egyetemen).
7 KFKI Mérés- és Számítástechnikai Kutató Intézet
8 MetalOrganic Chemical Vapor Deposition
9 Hányódtunk, de nem merülünk el ….