NOBEL VẬT LÝ 2000

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2000 được trao cho giáo sư Nga Zhores I. Alferov (1930-) tại Viện Vật lý kỹ thuật A.F. Ioffe (St.Peterburg, Nga), giáo sư Mỹ gốc Đức Herbert Kroemer (1928-) tại Đại học California ( Santa Barbara, Caliornia, Mỹ) và giáo sư Mỹ Jach S . Kilby (1923-) tại Hãng thiết bị Texas (Dallas,Texas, Mỹ) "do những công trình cơ bản của họ về công nghệ thông tin và viễn thông".

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NOBEL VẬT LÝ 2000

GIẢI NOBEL VẬT LÝ 2000 Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2000 được trao cho giáo sư Nga Zhores I. Alferov (1930-) tại Viện Vật lý kỹ thuật A.F. Ioffe (St.Peterburg, Nga), giáo sư Mỹ gốc Đức Herbert Kroemer (1928-) tại Đại học California ( Santa Barbara, Caliornia, Mỹ) và giáo sư Mỹ Jach S . Kilby (1923-) tại Hãng thiết bị Texas (Dallas,Texas, Mỹ) "do những công trình cơ bản của họ về công nghệ thông tin và viễn thông". Z.I. Alferov và H. Kroemer được trao giải "vì sự phát triển các bán dẫn dị thường dùng trong quang điện tử và điện tử có tốc độ xử lý cao". J.S. Kilby được trao giải "vì phát minh ra mạch tích hợp". Trong xã hội hiện đại, nhiều thông tin phong phú được phổ biến khắp thế giới từ máy tính của chúng ta qua các sợi cáp quang của đường truyền internet và
từ máy điện thoại cầm tay của chúng ta nhờ lên lạc vô tuyến bằng vệ tinh. Để có thể sử dụng trong thực tế, một hệ thống thông tin hiện đại phải đáp ứng được hai tiêu chuẩn đơn giản nhưng hết sức cơ bản. Nó phải nhanh sao cho có thể chuyển tải lượng thông tin lớn chỉ trong một thời gian ngắn. Và những máy móc cho người sử dụng phải nhỏ để không chiếm nhiều chỗ trong văn phòng, trong nhà và có thể để trong hộp hoặc túi áo. Bằng những phát mình của mình những người được trao Giải Nobel Vật lý năm 2000 đã đặt nền móng cho công nghệ thông tin hiện đại. Z. I. Alferov và H. Kroemer đã phát minh sáng chế các linh kiện quang điện tử và vi điện tử xử lý nhanh dựa trên các cấu trúc bán dẫn theo lợp gọi là cấu trúc bán dẫn dị thường. Các transitor xử lý tốc độ cao được thiết kế theo công nghệ này để sử dụng trong các vệ tinh viễn thông và các trạm điện thoại di động. Các điôt laze cũng phải dùng đến công nghệ này để truyền các luồng thông tin trong cáp quang. Người ta cũng thấy chúng có mặt trong các đầu đọc CD, đầu đọc mã vạch và bút chiếu laze. Công nghệ cấu trúc dị thường cho phép chế tạo ra các điôt phát quang mạnh dùng cho các đèn dừng của ôtô, đèn báo hiệu và các tín hiệu phát sáng khác. Trong tương lai, các bóng đèn điện sẽ có thể được thay thế bằng các điôt phát sáng. J. S. Kilby được trao giải vì đóng góp của ông cho việc phát minh ra mạch tích hợp - chip điện tử. Pháy minh này đã đem lại sự phát triển tột bậc cho ngành vi điện tử vốn là nền móng cho mọi công nghệ mới hiện nay. Chẳng hạn như trường hợp của máy tính và các bộ vi xử lý với công suất lớn. Chúng cho phép nắm bắt và xử lý thông tin nhanh và kiểm soát mọi thứ xung quanh ta từ máy giặt, ôtô, máy thăm dò vũ trụ cho đến các thiết bị chẩn đoán y tế như máy chụp cắt lớp bằng tia X, máy camera cộng hưởng từ. Cũng chính các chip điện tử đã làm sinh sôi nảy nở ngành điện tử vốn nhỏ nhoi khiêm tốn lúc ban đầu và làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên phong phú bởi vô vàn các thiết bị điện tử từ các đồng hồ điện tử, trò chơi video cho đến các máy tính nhỏ và các máy tính cá nhân. Zhores Ivanovich Alferov sinh ngày 15 tháng 3 năm 1930 tại Vitebsk ( Belarussia, Liên Xô cũ), Cha ông tên là Ivan Karpovich và mẹ ông tên là Anna Vladimirovna. Họ đều là những người Belarus. Cha ông đến St, Peterburg vào năm
1912. Ông học phổ thông ở Minsk Một giáo viên vật lý của ông tên là Yakov Borisovich Meltserson đã truyền cho ông lòng say mê vật lý và kỹ thuật và hướng cho ông đi theo con đường này. Theo lời khuyên của Meltserson, Alferov đã vào học Viện Kỹ thuật điện Ulyanov ở Leningrad sau khi tốt nghiệp phổ thông. Tại đây người ta đã tiến hành nhiều nghiên cứu có hệ thống về điện tử và kỹ thuật vô tuyến và có nhiều đóng góp cho ngành công nghiệp điện tử. Alferov bắt đầu làm việc tại phòng thí nghiệm về các quá trình chân không từ khi ông là sinh viên năm thứ ba. Các nghiên cứu đầu tiên của ông do một trợ lý nghiên cứu tên là N.N.Sozina - chuyên nghiên cứu về các detector quang bán dẫn hướng dẫn. Từ đó, trong nửa thế kỷ các chất bán dẫn trở thành các đề tài chính trong các quan tâm khoa học của Alferov. Cuốn sách "Độ dẫn điện của các chất bán dẫn" do F.F. Volkenshtein viết ở Leningrad là cuốn sách giáo kho của ông từ đó. Luận án tốt nghiệp của ông liên quan đến bài toán chế tạo các màng mỏng và nghiên cứu độ quang dẫn của các hợp chất bismuth telluride. Tháng 12 năm 1952 Alferov tốt nghiệp ngành công nghệ chân không của khoa Điện tử, Viện Kỹ thuật điện V. I. Ulyanov (Lenin) ở Leningrad. Sau đó, theo đề nghị của Sozina ông ở lại viện này để tiếp tục nghiên cứu. Từ ngày 30 tháng 1 năm 1953 ông bắt đầu làm việc tại Viện Vật lý và Kỹ thuật mang tên Abram Fedorovich Ioffe và trải qua các cương vị nghiên cứu viên (1953-1964), nghiên cứu viên cao cấp (1964-1967), trưởng Phòng thí nghiệm (1967-1987) và giám đốc Viện ( từ 1987 ). Năm 1961 Alferov bảo vệ luận án tiến sĩ công nghệ và năm 1970 ông bảo vệ luận án tiến sĩ khoa học toán lý đều ở Viện Ioffe, Năm 1973 Alferov là giáo sư quang điện tử tại Đại học Kỹ thuật điện Quốc gia St, Peterburg ( trước đây là Viện Kỹ thuật điện V. I. Ulyanov ( Lenin)) và năm 1988 ông là trưởng Khoa vật lý và công nghệ của Đại học Kỹ thuật St. Peterburg. Z. I. Alferov được bầu là viện sĩ thông tấn Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô từ năm 1972 và viện sĩ của Viện này từ năm 1979. Từ năm 1989 ông là Giám đốc Trung tâm Khoa học St. Peterburg của Viện Hàn lâm Khoa học Nga và từ năm 1990 ông là phó chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô ( sau là Viện Hàn lâm Khoa học Nga).
Alferov là Đảng viên Đảng Cộng sản Liên Xô (1965-1991) và ủy viên Ban chấp hành Đảng bộ Đảng Cộng sản thành phố Leningrad (1988-1990). Từ năm 1995 ông được bầu là nghị sĩ của Duma Quốc gia Nga và là thành viên của phong trào chính trị xã hội Nga "Nước Nga là ngôi nhà của chúng ta" tại Duma Quốc gia Nga. Alferov là tổng biên tập của tạp chí "Vật lý và Kỹ thuật Bán dẫn" và tạp chí "Những bức thư về vật lý kỹ thuật". Ông còn tham gia biên tập tạp chí "Khoa học và Cuộc sống". Alferov là một nhà khoa học Nga nổi bật. Ông là tác giả của các công trình cơ bản về vật lý bán dẫn, linh kiện bán dẫn, điện tử bán dẫn và điện tử lượng tử. Ông đã tham gia chế tạo ra các transitor đầu tiên ở Nga. Alferov là người khám phá ra các cấu trúc bán dẫn dị thường và các kết cấu dựa trên cơ sở đó mà chúng đang là một xu hướng hiện nay trong vật lý bán dẫn và kỹ thuật điện tử bán dẫn.Từ năm 1962 ông nghiên cứu trong lĩnh vực của các cấu trúc bán dẫn dị thường III-V và có những đóng góp quan trọng cho vật lý và công nghệ của các cấu trúc bán dẫn dị thường III-V, đặc biệt là các nghiên cứu về các tính chất phun, sự phát triển của các laze, các pin Mặt Trời, các điôt phát quang và các quá trình epitaxy dẫn đến phát hiện ra các kết cấu bán dẫn dị thường. Ông là tác giả của 4 cuốn sách, 400 bài báo và 50 phát minh về công nghệ bán dẫn. Zhores Ivanovich đã được trao tặng nhiều phần thưởng cao quí ngoài Giải Nobel Vật lý năm 2000 như Huy chương Ballantyne vàng của Viện Franklin ( Mỹ, 1971), Giải thưởng Lenin ( Liên Xô, 1972), Giải thưởng Vật lý châu Âu Hewlett- Packard (1978), Giải thưởng Nhà nước ( Liên Xô, 1984), Giải thưởng Quốc tế tại Hội nghị về GaAs và Huy chương H. Welker vàng (Đức, 1987), Giải thưởng Karpinsky ( Đức, 1989), Giải thưởng Ioffe ( Nga, 1996), Giải thưởng Nicholas Holonyak (2000) và Giải thưởng Kyoto về công nghệ cao (2001). Alferov còn được trao tặng Huân chương Lenin (1986), Huân chương Cách mạng tháng Mười (1980), Huân chương Lao động Cờ đỏ (1975) và Huân chương Danh dự (1959). Z.I. Alferov là viện sĩ nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Đức (1987), Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan (1988), Viện Hàn lâm Kỹ thuật Quốc gia Mỹ (1990),
Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (1990), Viện Hàn lâm Khoa học Belarus (1995), Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (1995). Ông là thành viên suốt đời của Viện Franklin (Mỹ, 1971), giáo sư danh dự của Đại học Havana (Cuba, 1987), hội viên danh dự của Hội Khoa học và Công nghệ bán dẫn Pakistan (1996). Alferov có những lời nói rất hay về khoa học và giáo dục như sau: "Tất cả những gì do loài người sản sinh ra về nguyên tắc là nhờ vào Khoa học. Và nếu nếu sự lựa chọn của đất nước chúng ta là một cường quốc, nước Nga sẽ trở thành cường quốc không phải vì sức mạnh hạt nhân, không phải vì niềm tin vào Chúa hay tổng thống hoặc những đầu tư của phương Tây mà nhờ vào lao động của quốc gia, niềm tin vào Kiến thức và Khoa học và nhờ vào việc duy trì và phát triển tiềm lực khoa học và giáo dục". Herbert Kroemer sinh ngày 25 tháng 8 năm 1928 tại Weimar (Đức).Ông tốt nghiệp trường trung cao năm 1947 và vào học Đại học Jena ngành vật lý. Sau đó ông bảo vệ luận án tiến sĩ vật lý năm 1952 tại Đại học Gottingen khi mới 24 tuổi. Đề tài luận án của ông bao hàm các hiệu ứng electron nóng trong lớp điện tích không gian trong cực góp của transistor. Ảnh hưởng của các điện tích không gian lên các đặc trưng von - ampe của các điôt và transistor tạo thành nội dung chính trong luận án của ông. Kroemer làm việc tại các phòng thí nghiệm RCA ở Princeton ( New Jersey, Mỹ) trong những năm 1954-1957, Varian Associates ở Palo Alto ( California, Mỹ) trong những năm 1959-1966, Đại học Colorado ở Boulder ( Mỹ) trong những năm 1968-1976 và sau đó là Đại học California ở Santa Barbara ( Mỹ). Ông là giáo sư vật lý tại Đại học Colorado và Đại học California. Cấu trúc bán dẫn dị thường là gì? Một cách để trả lời cho câu hỏi này là xem xét sự phát triển suy nghĩ của Kroemer về cấu trúc bán dẫn dị thường. Sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ vật lý lý thuyết năm 1952 tại Đại học Gottingen Kroemer làm việc như "nhà lý thuyết tại gia" trong nhóm nghiên cứu bán dẫn của phòng thí nghiệm viễn thông của Sở Bưu điện Đức. Ông bắt đầu tìm hiểu xem tại sao các transistor có lớp chuyển tiếp lại chậm so với các transistor tiếp xúc điểm. Ông phỏng đoán rằng tốc độ cao hơn của các transistor tiếp xúc
điểm là do điện trường mạnh giữa cực phát và cực góp của các linh kiện này. Phỏng đoán đó mặc dù không đúng lắm đã dẫn ông đến tìm cách giải đáp cho câu hỏi là "Bằng cách nào một điện trường có thể được xây dựng trong vùng cực gốc của một transistor có lớp chuyển tiếp?". Ông cho rằng một cách khả dĩ để làm điều đó không phải sử dụng đến bán dẫn đơn mà dùng một vùng cực gốc chọn lọc ( graded) mà nó bắt đầu với một vật liệu và kết thúc ở một vật liệu khác với một sự chuyển tiếp liên tục giữa chúng. Građiên gắn với nó sẽ tạo ra một lực đẩy các hạt tải tích điện từ cực phát sang cực góp. Một sự thay đổi theo cách này sẽ nén sự chuyển tiếp vào một vùng hẹp ở giao diện giữa cực phát và cực gốc và tạo ra cái gọi là một cực phát khe rộng (wide-gap). Kroemer đề cập đến các ý tưởng đó trong một bài báo năm 1954 nhưng không tiếp tục theo duổi chúng vì chủ yếu khi đó người ta không biết gì về các hợp kim bán dẫn. Kroemer nói rằng: "Nhưng tôi vẫn tiếp tục suy nghĩ đó khi chuyển đến Trung tâm nghiên cứu Davis Sarnoff của RCA ở Princeton. Năm 1957 tôi nhận thấy rằng những ý tưởng ban đầu của ba năm trước có thể mở rộng thành một nguyên lý thiết kế linh kiện tổng quát mới vượt qua điểm xuất phát của sự tăng tốc transistor lưỡng cực. Nguyên lý đó là các građiên thành phần tự chúng tác động như các lực tác động lên các electron và có thể tạo ra các linh kiện mới về cơ bản không thể có được nếu không có các lực mới này". Nhận thức đó thực sự rất quan trọng. Một cộng sự của Kroemer là Umesh Mishra - một chuyên gia về các transistor nhanh nói rằng: "Nó là một quan niệm kỳ lạ. Tôi thực sự tin rằng điều đó tự nó xứng đáng được trao Giải Nobel". Quan niệm đó thực tế đã dẫn đến transistor lưỡng cực có lớp chuyển tiếp không đồng nhất (heterojunction)(HBT). Transistor này tạo ra một thành phần chủ yếu trong các điện thoại hiện nay có mặt khắp nơi và các lĩnh vự khác của công nghệ không dây. Để hiểu rõ ý tưởng nói trên ta hãy lấy hai vật liệu trong đó một vật liệu có khe miền (band gap) cao và vật liệu kia có khe miền thấp. Khe miền là năng lượng đòi hỏi để nâng một electron từ miền hóa trị của tinh thể bán dẫn lên miền dẫn của nó. Khe miền càng cao các electron ở trong miền dẫn có liên quan càng mạnh với các electron ở trong miền hóa trị.
Ý tưởng của Kroemer là ghép một chất bán dẫn có khe miền cao với một chất bán dẫn có khe miền thấp theo một cách sao cho một vật liệu dần dần chuyển thành vật liệu khác. Vùng chuyển tiếp đó là lớp chuyển tiếp không đồng nhất. Sự thay đổi từ từ trong vật liệu ngụ ý một sự thay đổi từ từ của năng lượng electron và một građiên năng lượng ngụ ý một lực giống như lực gây ra bởi điện trường "thực". Ý tưởng đó mở rộng tới giới hạn của những chuyển tiếp thực sự đột ngột mà ở đó phần chung tác động như một hàng rào thế dùng rộng rãi trong các giếng lượng tử mà chúng tạo thành một bộ phận quan trọng của sự phát triển linh kiện hiện nay. Kroemer gọi các loại lực mới này là các trường "chuẩn điện (quasi-electric)". Chúng tác động lên cả các electron tích điện âm lẫn các lỗ trống tích điện dương. Một "lỗ trống" là sự vắng mặt của các electron và tác động như một hạt tích điện dương. Các trường chuẩn điện ảnh hưởng khác nhau đến các electron và lỗ trống. Ta hãy đọc lại cách giải thích của Kroemer về "cách để hiệu suất của transistor có thể được tăng cường bằng cách bao hàm các trường chuẩn điện" trong bài báo năm 1957 của ông mang tên là "Các trường chuẩn điện và chuẩn từ trong các bán dẫn không đồng nhất". Khi xem xét các transistor p-n-p và giả định một cực phát khe rộng đơn giản khác với một građiên ở khắp vùng cực gốc, ông viết rằng: "Trong vùng chuyển tiếp chúng ta có trường chuẩn điện chống lại dòng lỗ trống sang phải và trường chuẩn điện khác chống lại dòng electron sang trái. Trường electron mạnh hơn. Điều này có nghĩa là một lớp chuyển tiếp như vậy có tỷ số dòng lỗ trống trên dòng electron cao hơn so với một lớp chuyển tiếp có khe không đổi với cùng sự phân bố tạp chất và cùng những độ linh động. Khi dùng như một cực phát trong transistor p-n-p, transistor có hiệu suất cao hơn và hệ số khuếch đại dòng cao hơn so với một transistor có khe không đổi đồng nhất khác". Nó là loại n-p-n của dạng lớp chuyển tiếp không đồng nhất có "cực phát khe rộng" mà dạng này đã trở thành xương sống của công nghệ transistor lưỡng cực có cấu trúc dị thường (HBT) thậm chí đe dọa công nghệ silic. Các bán dẫn có cấu trúc dị thường gắn liền với transistor đưa ra một nửa lý do tại sao Kroemer được trao Giải Nobel. Một nửa lý do khác liên quan đến các cấu
trúc dị thường dùng cho các laze và công nghệ quang điện tử nói chung với các ứng dụng rất rộng rãi như các bộ đọc đĩa CD. Năm 1963 Kroemer rời RCA đến làm việc tại Varian Associates ở Palo Alto. Một vấn đề sôi động trong cộng đồng điện tử lúc đó là các chất bán dẫn có thể phát ra ánh sáng laze liên kết (coherent) nhưng chỉ ở các nhiệt độ thấp và điều khiển bằng các xung xiên (bias) ngắn. Trong một xê-mi-na ở Varian, Sol Miller đã báo cáo về các laze này. Giám đốc nghiên cứu ở đó là Ed Herold cho rằng điều quan trọng là các bán dẫn phát ra ánh sáng ở nhiệt độ phòng và được điều khi ển liên tục. Khi tham gia vào xê-mi-na này, Kroemer nói rằng: "Tất cả những gì chúng ta cần làm là có một khe miền cao hơn ở trên hai vùng ngoài có chèn vào giữa một vùng có khe miền thấp hơn. Các vật liệu có khe miền cao hơn bẫy các electron trong vật liệu ở giữa có khe miền thấp hơn". Điều mà Kroemer đề xuất là một tinh thể với hai lớp chuyển tiếp không đồng nhất sinh ra bởi hai bán dẫn có khe miền rộng đặt cạnh sườn một vật liệu có khe miền thấp hơn. Khi sử dụng một dòng điện, các electron chạy về một hướng và các lỗ trống chạy về hướng khác và chúng bị bẫy trong vùng giữa. Các electron bị bẫy tập hợp lại giống như các giọt chất lỏng ở trong một giếng, còn các lỗ bị bẫy nổi lên giống như các bọt ở trong một giếng đảo ngược hoặc một mái vòm. Các electron và lỗ trống đã tụ tập kết hợp lại và năng lượng thêm vào của chúng được phát ra thành các photon ( các hạt ánh sáng). Và chúng kết hợp lại không phải theo kiểu không liên kết vì chúng ở ngoài bẫy khe miền cao hơn mà theo kiểu liên kết thậm chí ở nhiệt độ phòng và được đièu khiển liên tục. Như vậy chỉ trong khoảng hai phút Kroemer có một phát minh thứ hai thuộc về khái niệm mà nó đóng góp cho Giải Nobel 37 năm sau. Ông đã viết một bài báo và gửi nó cho tạp chí Các lá thư về vật lý ứng dụng nhưng bài báo không được đăng. Sau đó ông gửi nó đến Tuyển tập báo cáo của IEEE. Không chỉ các laze mà cả các điôt phát quang như các điôt phát ánh sáng xanh lam và xanh lục do một cộng sự của Kroemer là Shuji Nakamura phát triển
dựa trên nguyên lý thiết kế cấu trúc không đồng nhất kép do Kroemer đề xuất năm 1963. Kroemer nói rằng: "Nó là sự bắt đầu cho sự kết thúc của bóng đèn điện". Đầu những năm 1960 có một phát minh mới gọi là hiệu ứng Gunn. Ông là người đầu tiên giải thích một cách đầy đủ về hiệu ứng này. Vì ông tập trung nghiên cứu về hiệu ứng này, ông không tham gia trực tiếp vào việc phát triển laze bán dẫn có cấu trúc dị thường. Alferov - người cùng chia sẻ Giải Nobel cùng với Kroemer và những người khác, đặc biệt là các nhà nghiên cứu tại Bell Labs đã áp dụng ý tưởng của Kroemer để chế tạo các laze mới. Như vậy, các transistor ban đầu tương đối chậm. Các lớp chuyển tiếp bán dẫn không đồng nhất đã đề xuất một cách làm tăng sự khuếch đại và đạt được các tần số và công suất cao hơn. Một cấu trúc không đồng nhất như thế bao gồm hai chất bán dẫn mà các cấu trúc nguyên tử của chúng phù hợp với nhau nhưng chúng có các tính chất điện tử khác nhau. Một đề xuất như thế do Herbert Kroemer đưa ra năm 1957. Ngày nay, các transistor tốc độ cao xuất hiện ở khắp nơi chẳng hạn như trong các máy điện thoại di động và các trạm gốc của chúng, trong các đĩa và đường nối vệ tinh. Chúng là linh kiện của các thiết bị có khả năng khuếch đại các tín hiệu yếu từ khoảng không bên ngoài và từ một máy điện thoại di động ở rất xa mà không làm lấn át tiếng ồn của máy thu. Các cấu trúc bán dẫn dị thường có vai trò quan trọng đối sự phát triển của quang tử chẳng hạn như các laze, điôt phát quang, bộ điều biến. Các lade bán dẫn dựa trên cơ sở sự kết hợp của các electron và lỗ trống và sự phát xạ photon. Nếu mật độ của các photon này trở nên đủ cao, chúng có thể bắt đầu chuyển động thành nhịp (rhythm) đối với nhau và tạo thành trạng thái liên kết pha, nghĩa là tạo ra ánh sáng laze. Các laze bán dẫn đầu tiên có hiệu suất thấp và chiếu thành các xung ngắn. Năm 1963 Herbert Kroemer và Zhores Alferov đề xuất rằng nồng độ của các electron, lỗ trống và photon sẽ trở nên cao hơn nhiều nếu chúng bị giam trong một lớp bán dẫn mỏng ở giữa hai lớp bán dẫn mỏng khác là một lớp chuyển tiếp không đồng nhất kép. Mặc dù không có một thiết bị hiện đại nhất, Alferoc và các cộng sự ở Leningrad đã tạo ra một laze có khả năng điều khiển liên tục và không đòi hỏi kỹ
thuật làm lạnh khó. Điều này xảy ra vào tháng 5 năm 1970 sớm hơm một vài tuần so với các đồng nghiệp Mỹ. Các laze và điôt phát quang đã phát triển qua nhiều giai đoạn. Không có lade với cấu trúc bán dẫn dị thường thì ngày nay chúng ta không thể có cấc đường nối băng rộng, đầu đọc CD, máy in laze, bộ đọc mã vạch, bút chiếu laze và nhiều thiết bị khoa học khác. Các điôt phát quang được sử dụng trong tất cả các loại màn chiếu kể cả các tín hiệu giao thông. Có thể chúng sẽ hoàn toàn thay thế các bóng đèn điện. Trong những năm gần đây, có thể làm cho các điôt phát quang và laze bao phủ toàn bộ khoảng bước sóng nhìn thấy kể cả ánh sáng xanh lam. Các cấu trúc bán dẫn dị thường có thể xem như các phòng thí nghiệm của các chất khí electron hai chiều. Các giải Nobel Vật lý năm 1985 và 1998 về các hiệu ứng Hall lượng tử dựa trên cơ sở của các hình học hạn chế như vậy. Các hình học đó có thể được rút gọn tiếp để tạo ra các kênh lượng tử một chiều và các chấm lượng tử không có chiều cho các nghiên cứu tương lai. Jack S. Kilby sinh năm 1923 tại thành phố Jefferson (Missouri, Mỹ).Sau khi tốt nghiệp phổ thông, ông học kỹ thuật điện tại Đại học Illinois. Kilby học điện là chính nhưng do lòng say mê điện tử từ nhỏ ông còn học vật lý kỹ thuật về ống chân không. Ông tốt nghiệp đại học năm 1947 một năm trước khi Bell Labs thông báo về phát minh transistor. Điều đó có nghĩa là kiến thức của ông về ống chân không đã trở nên lỗi thời nhưng ông có cơ hội tốt để sử dụng kiến thức vật lý của mình. Trong thời gian ở Great Bend, Kilby làm việc cho một hãng điện tử ở Milwaukee ( Wisconsin) chuyên chế tạo ra các linh kiện vô tuyến, truyền hình và máy nghe. Trong lúc ở Milwaukee, ông tham gia các lớp học buổi tối ở Đại học Wisconsin để lấy bằng thạc sĩ về kỹ thuật điện. Năm 1958 ông cùng với vợ mình chuyển đến Dallas (Texas). Kilby làm việc cho Hãng thiết bị Texas TI ( Texas Insstruments). Hãng này là hãng duy nhất cho phép ông nghiên cứu về việc thu nhỏ các linh kiện điện tử. Trong hai tuần nghỉ hè năm 1958 Kilby đã thiết kế ra mạch tích hợp và ngày 12 tháng 9 năm 1958 ông đã chứng minh sự hoạt động của mạch tích hợp. Ngày
sinh của mạch tích hợp là một trong những ngày sinh quan trọng nhất trong lịch sử công nghệ. Một mạch tích hợp hay là một chip bao gồm các transistor và các linh kiện khác trong một miếng vật liệu bán dẫn mà ở đó chúng được nối đồng thời với các đường kim loại Kilby chỉ ra rằng có thể chế tạo một mạch tích hợp đơn giản bằng gecmani - một chất bán dẫn dùng phổ biến vào thời gian này. Gần đồng thời Robert Noyce mô tả cách để một mạch tích hợp có thể chế tạo bằng silic khi sử dụng diôt silic làm điện môi và nhôm cho các đường kim loại. Sự kết hợp này trở thành công nghệ lựa chọn cho những năm tiếp theo. Kilby và Noyce được coi như các đồng phát minh của mạch tích hợp. Bằng cách nối một số lớn các linh kiện mà mỗi một linh kiện thực hiện các điều khiển đơn giản có thể xây dựng một mạch tích hợp mà nó thực hiện những nhiệm vụ rất phức tạp. Mức độ tích hợp tăng lên nhanh chóng trong những năm sau khi phát minh ra mạch tích hợp đầu tiên. Cuộc cách mạng này được quan tâm vào những năm 1960 bởi Gordin Moore. Theo định luật kinh nghiệm do ông phát biểu, số các linh kiện trên một chip đơn giản tăng lên gấp đôi sau mỗi khoảng thời gian là 18 tháng mà vẫn giữ nguyên giá. Sau gần 40 năm "định luật Moore" vẫn còn nguyên giá trị và các mạch tích hợp lớn nhất hiện nay chứa hơn một trăm triệu transistor. Mạch tích hợp là sản phẩm cơ bản của công nghiệp bán dẫn. Việc chế tạo nó rất phức tạp và đòi hỏi nhiều bước như tạo điôt silic, tạo mẫu bằng kỹ thuật in ảnh litô, in, khắc axit và lắng đọng polisilic và các kim loại. Công nghiệp bán dẫn sản xuất ra nhiều loại chip cho các sản phẩm điện tử hiện nay. Sau khi chứng minh có thể chế tạo ra các mạch tích hợp, Kilby lãnh đạo các nhóm thiết kế các hệ thống quân sự và máy tính đầu tiên có sử dụng mạch tích hợp. Ông còn tham gia vào các nhóm chế tạo ra máy tính cầm tay và máy in nhiệt dùng trong các thiết bị đầu cuối xử lý dữ liệu (data terminals) có thể xách tay. Năm 1970 Kilby có rời khỏi TI để làm việc độc lập. Khi đó ông quan tâm đến việc áp dụng công nghệ silic để phát điện nhờ ánh sáng Mặt Trời. Từ năm 1978 đến năm 1985 Kilby là giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Texas A&M. Thực sự ông không giảng dạy nhiều mà dành thời gian để nghiên cứu và làm
việc với sinh viên và trường về nhiều dự án khác nhau. Ông chính thức không làm việc cho TI nhưng vẫn tiếp tục cộng tác với công ty này. Jack S. Kilby đã được trao tặng Huy chương Khoa học Quốc gia và lưu tên tuổi của mình trong Đại sảnh đường danh dự của các nhà phát minh quốc gia ( National Inventors Hall of Fame) bên cạnh các nhà phát minh nổi tiếmg như Henry Ford, Thomas Edison, anh em Wright. Khi biết mình được trao tặng Giải Nobel Vật lý ông nói rằng: "Thực vui mừng khi Hội đồng (Nobel) công nhận vật lý ứng dụng vì giải thưởng này chủ yếu giành cho nghiên cứu cơ bản. Tôi nghĩ đó là một sự cộng sinh khi ứng dụng của nghiên cứu cơ bản thường cung cấp các công cụ mà chúng sau đó tăng cường quá trình nghiên cứu cơ bản. Tất nhiên mạch tích hợp là một ví dụ tốt để minh họa điều đó. Nghiên cứu dù là ứng dụng hay cơ bản thì tất cả đều "đứng trên vai của những người khổng lồ" như Isaac Newton đã nói. Tôi biết ơn những nhà tư tưởng đổi mới đã đi trước tôi và tôi thán phục những người đổi mới đã tiếp bước họ. Bốn thập kỷ nhận thức có lẽ là một kinh nghiệm có một không hai trong số những người được trao Giải Nobel Vật lý. Các nhà nghiên cứu đã có nhiều cố gắng để giải quyết bài toán thu nhỏ các linh kiện điện tử lúc tôi phát minh ra mạch tích hợp. Loài người cuối cùng cũng sẽ giải quyết được bài toán. Tôi có cơ hội may mắn là người đầu tiên với ý tưởng đúng sử dụng đúng tài nguyên có thể có tại một thời điểm đúng trong lịch sử". Kilby còn nói đến một người khác đáng lẽ cùng được chia sẻ Giải Nobel với ông. Đó là Robert Noyce - một người cùng thời với Kilby và làm việc tại Fairchild Semiconductor. Trong lúc Noyce và Kilby đi theo những con đường riêng, họ đã cùng cố gắng để đạt được sự thương mại hóa mạch tích hợp. Rất tiếc là Noyce đã mất năm 1990 trước khi Kilby được trao Giải Nobel. Mặc dù nghỉ hưu Kilby còn tiếp tục theo đuổi nhiều dự án công nghiệp và dự án của chính phủ chủ yếu trong lĩnh vực bán dẫn. Ông tự hào không chỉ về phát minh mạch tích hợp của ông mà cả gia đình tuyệt vời của ông. Ông có hai con gái và năm cháu gái. Mọi người nói đùa gia đình Kilby chuyên về con gái. Khi những người trẻ tuổi xin lời khuyên của ông, ông nói rằng:"Điện tử là một lĩnh vực hấp dẫn mà tôi tiếp tục theo đuổi nó. Lĩnh vực này còn đang phát triển nhanh chóng và các cơ hội ở phía trước ít nhất cũng nhiều như khi tôi tốt nghiệp đại học. Lời khuyên của tôi là hãy tham gia và hãy bắt đầu".