Сегодня в исторической ретроспективе, очищенной насколько возможно от политических наслоений, видно, что работы Г. Велькера и Н.А. Горюновой в их совместном прочтении дали науке совокупность определяющих физических и химических представлений об интерметаллических полупроводниках [33] - в этом суть их общего приоритета.
III
В начале 1960-х гг. большинство из тех, кто занимался свечением полупроводников, устремились к созданию лазера. Возникшая в 1953-1955 гг. квантовая электроника [34] в качестве своего главного вывода содержала утверждение о том, что может быть разработан принципиально новый источник излучения с узконаправленным суперинтенсивным когерентным [35] лучом света. Правильнее было бы сказать, что это являлось не следствием, а предназначением квантовой электроники. Ничего подобного в природе не было. Ученые оказались вплотную к тому, чтобы "преступить грань", и возможность совершить это первым - возбуждала.
Классическая квантовая электроника исследовала радиоволны, возникающие в газах, поэтому, задумываясь о свете, полагали, что надо лишь подобрать какой-то другой подходящий газ; Ч. Таунс и А. Шавлов (его шурин) даже указали, где искать [36]. История, как водится, раскрутила сюжет по-своему: первый лазер сделал (15 мая 1960 г.) из рубинового стерженька, наподобие карандаша, американец Теодор Мейман. Человек независимых суждений и непредсказуемых поступков (он мог, например, бросить все и на полгода отправиться в кругосветное путешествие), высмеивающий преклонение аспирантствующего молодняка перед авторитетом профессоров, Мейман с беззаботностью победителя не исполнил ритуальный реверанс в сторону предсказателей и получил адекватную ответную реакцию: к его презентации (7 июля 1960 г.) отнеслись сдержанно, не спеша признавать реальность прорыва в лазерный век, а острословы утверждали, что он "нашел решение, для которого еще надо найти проблему" [37]. Через полгода был создан газовый лазер, все как бы встало на свои места, с возмутителем спокойствия постепенно смирились и отвели ему в истории место создателя первого лазера, но первого в ряду других, в какой-то мере тоже первых [38].
Летом 1962 г. началась стремительная атака на полупроводниковый лазер - все понимали, что именно он станет действительно массовым и сможет кардинально преобразить облик новой электроники. Еще в 1958-1960 гг. к проблеме начали исподволь подходить в нашем Физическом институте им. П.Н. Лебедева АН СССР, пожалуй, здесь был наиболее подходящий для этого коллектив [39]. К 1961 г. сформулированы теоретические предпосылки создания полупроводникового лазера [40], неясно было лишь, какой именно полупроводник даст результат (повторение меймановской ситуации). Однако в конце июля 1962 г. американцы определились - арсенид галлия; отныне счет пошел на недели и дни, и в сентябре-октябре лазерный эффект получили сразу в трех лабораториях, а первой оказалась группа Роберта Холла (24 сентября 1962 г.).
Позднее он вспоминал, что в разгар событий они узнали о статье Д.Н. Наследова, датированной январем 1962 г., в ней содержался намек на обнаружение лазерной генерации; по-видимому, у русских уже есть лазер, и они вот-вот о нем объявят, значит, надо еще прибавить оборотов. "Синдром спутника" [41], да еще подкрепленный гагаринским полетом (1961), действовал безотказно. Правда, вскоре американцы поняли, что лазерной генерации в этой работе не было и быть не могло, так как не соблюдались некоторые обязательные для этого условия (авторы и сами от такой интерпретации своих экспериментов фактически благоразумно отказались), но этот посыл из России сыграл свою роль в ускорении создания лазера.
Научный мир был хорошо разогрет лазерными страстями, так что у нас в стране первые образцы были изготовлены в ФИАНе (А.П. Шотов) через несколько недель после публикации Холла, еще через месяц - в НИИ-333 (В.И. Швейкин) [42], а к началу 1963 г. началась подготовка их полупромышленного производства на заводе "Старт" с участием НИИ-311 (будущий НИИ "Сапфир"). Увы, дальнейшее показало, что созданные с таким старанием и надеждой полупроводниковые лазеры крайне недолговечны и в качестве коммерческого изделия перспективы не имеют, как у нас, так и у американцев. Через несколько лет безуспешных исследований ситуация стала казаться неразрешимой.
Счастливое продолжение лазерной истории связано с гетероструктурами, здесь отечественный вклад и приоритет получили столь очевидное мировое признание (Ж.И. Алферов, Нобелевская премия, 2000), что в каких-то дополнениях нет необходимости. Разве лишь несколько штрихов из самого раннего периода.
Основополагающую заявку на изобретение подал Алферов (совместно с Р.И. Казариновым, теоретиком) всего лишь через 5 месяцев после публикации Холла. По сути еще и обычных лазеров не было, их совсем не распробовали. Несколько лет группа Алферова билась над поиском подходящего для реализации материала, а нашла его, в некотором смысле полуслучайно, в соседней лаборатории у Н.А. Горюновой, где этот сложный трехкомпонентный полупроводник был изготовлен впрок "на всякий случай". Гетеролазер на этом материале был создан в канун 1969 г., а приоритетной датой на уровне обнаружения лазерного эффекта является 13 сентября 1967 г. [43 ]
Вернемся к началу 1960-х гг. Фактически каждый, кто исследовал свечение полупроводников, так или иначе изготавливал светодиод, поэтому искать первооткрывателя в каком-то абсолютном смысле бесперспективно. Если же повести речь не об эффекте, не о научном достижении, а об изделии, то определяющим критерием факта его существования является наличие коммерческого производства. Сугубо прагматически: если изделие используют и покупают, то оно существует (и наоборот).
В упомянутой лазерной гонке "побочным" результатом стали красные светодиоды, о начале их мелкосерийного производства фирма "Дженерал Электрик" объявила в широкой печати 28 ноября 1962 г., а спустя четыре десятилетия их создатель Ник Холоньяк удостоен премии "Глобальная энергия". Заметим, что в том же 1962 г. у нас в НИИ-311 уже было развернуто производство светодиодов другого вида - на основе карбида кремния - фактически это означало развитие идей Лосева на более совершенной технологической основе [44]. И хотя эти светодиоды отличались низкой эффективностью, но благодаря их безинерционности им было найдено важное применение в ядерной физике для калибровки счетчиков частиц. Их производство в нарастающих объемах продолжалось много лет, в том числе и для аппаратуры оборонного назначения; с течением времени карбидокремниевые светодиоды уступили место другим, более эффективным. К сожалению, публикации об этих первых коммерческих светодиодах, не только в СССР, но и в мире, появились лишь через несколько лет после начала их производства (1962), причем в узковедомственных изданиях, поэтому вопрос об отечественном приоритете в создании светодиода и не ставился.
Славное двадцатилетие 1950-1970 гг. стало решающим периодом в истории оптоэлектроники и ее основы - лазеров и светодиодов. Ученые двух великих стран - США и СССР - фактически общими усилиями совершили колоссальный прорыв, который привел (совместно с транзисторной микроэлектроникой) к рождению новой электроники, кардинально изменившей нашу жизнь к концу XX века. И по большому счету ни идеологическое противостояние наших стран, ни железный занавес, ни режим секретности препятствием не стали - решающими факторами оказались лишь желание и воля.
Примечания
1 О жизни и деятельности Лосева см.: Лосев О.В. У истоков полупроводниковой техники. Л.: Наука, 1972; Нижегородские пионеры советской радиотехники / Сост. Б.А. Остроумов. М.; Л.: Наука, 1966; Центральная радиолаборатория в Ленинграде / Под ред. И.В. Бренева. М.: Сов. Радио, 1973; Остроумов Б., Шляхтер И. Изобретатель кристадина О.В. Лосев // Радио. 1952. № 5; Новиков М.А. Олег Владимирович Лосев: пионер полупроводниковой электроники // ФТТ. 2004. Т. 46. № 1.
2 Детектор - это полупроводниковый кристаллик с прижатой к нему металлической иглой. Выпрямляющее действие такого точечного контакта открыл Ф. Браун (1874), будущий Нобелевский лауреат за радиосвязь (совместно с Г. Маркони); он же впервые использовал детектор для радиоприема.
3 "Благословенны не знающие, но уверовавшие", - нередко подтверждается и в науке. "Дорога к научному открытию [...] не обязательно требует глубоких .познаний [..] неофит часто имеет преимущество перед знатоком именно в силу своего невежества, так как [...] не представляет всех сложных причин, по которым бессмысленно даже поставить данный эксперимент", - это из нобелевской речи А. Джайвера (см.: Лауреаты Нобелевской премии. Энциклопедия. М.: Прогресс, 1992. С. 409). Человек реальной жизни, разнорабочий, капрал, механик по образованию, лишь в 27 лет приобщившийся к физике, он через пару лет достиг выдающихся результатов, и они поставили его в один ряд с двумя другими нобелевцами 1973 года: рафинированными университетчиками Б. Джозефсоном и Л. Эсаки.
4 Звучное и адекватное название открытия/изобретения - половина успеха и почти всегда - пропуск в историю, на Западе это понимают лучше нас. Название кристадин, прославившее изобретателя, за Лосева и его окружение придумали немцы. См.: Lossev, О. Der Krystadin // Zeitschrift f. Fernmeldetechnik. 1925. № 9. S. 132.
5 Ему в ту пору было 22-24 года, он только начал посещать лекции в Нижегородском университете, но так и не доучился до диплома.