GIẢI NOBEL VẬT LÝ 2000
Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2000 được trao cho giáo sưNga Zhores I.
Alferov (1930-) tại Viện Vật lý kỹthuật A.F. Ioffe (St.Peterburg, Nga), giáo sưMỹ
gốcĐức Herbert Kroemer (1928-) tạiĐại học California ( Santa Barbara, Caliornia,
Mỹ) và giáo sưMỹJach S. Kilby (1923-) tại Hãng thiết bịTexas (Dallas,Texas, Mỹ)
"do những công tr ình cơbản của họvềcông nghệthông tin và viễn t hông". Z.I.
Alferov và H. Kroemer được trao giải "vì sựphát t r iển các bán dẫn dịthường dùng
tr ong quang điện tửvà điện tửcó tốcđộ xửlý cao". J.S. Kilby được trao giải "vì phát
minh r a mạch tích hợp".
Trong xã hội hiệnđại, nhiều thông tin phong phú được phổbiến khắp thế
giới từmáy tính của chúng ta qua các sợi cáp quang củađường truyền internet và
từmáy điện thoại cầm tay của chúng ta nhờlên lạc vô tuyến bằng vệtinh. Để có
thểsửdụng trong thực tế, một hệthống thông tin hiệnđại phảiđápứng được hai
tiêu chuẩnđơn giản nhưng hết sức cơbản. Nó phải nhanh sao cho có thểchuyển
tải lượng thông tin lớn chỉtrong một thời gian ngắn. Và những máy móc cho người
sửdụng phải nhỏ để không chiếm nhiều chỗtrong văn phòng, trong nhà và có thể
để trong hộp hoặc túi áo.
Bằng những phát mình của mình những ngườiđược trao Giải Nobel Vật lý
năm 2000 đã đặt nền móng cho công nghệthông tin hiệnđại. Z. I. Alferov và H.
Kroemer đã phát minh sáng chếcác linh kiện quang điện tửvà vi điện tửxửlý
nhanh dựa trên các cấu trúc bán dẫn theo lợp gọi là cấu trúc bán dẫn dịthường.
Các transitor xửlý tốcđộ cao được thiết kếtheo công nghệnày để sửdụng trong
các vệtinh viễn thông và các trạmđiện thoại di động. Các điôt laze cũng phải dùng
đến công nghệnày để truyền các luồng thông tin trong cáp quang. Người ta cũng
thấy chúng có mặt trong các đầuđọc CD, đầuđọc mã vạch và bút chiếu laze. Công
nghệcấu trúc dịthường cho phép chếtạo 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 đènđiện sẽcó thể được thay thếbằng 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 sựphát triển tột bậc cho ngành
vi điện tửvốn là nền móng cho mọi công nghệmới hiện nay. Chẳng hạn như
trường hợp của máy tính và các bộvi xửlý với công suất lớn. Chúng cho phép nắm
bắt và xửlý thông tin nhanh và kiểm soát mọi thứxung quanh ta từmáy giặt, ôtô,
máy thăm dò vũtrụcho đến các thiết bịchẩnđoán y tếnhưmáy chụp cắt lớp bằng
tia X, máy camera cộng hưởng từ. Cũng chính các chip điện tử đã làm sinh sôi nảy
nởngành điện tửvốn nhỏnhoi khiêm tốn lúc ban đầu và làm cho cuộc sống của
chúng ta trởnên phong phú bởi vô vàn các thiết bị điện tửtừcác đồng hồ điện tử,
trò chơi video cho đến các máy tính nhỏvà 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 mẹông tên là Anna
Vladimirovna. Họ đều là những người Belarus. Cha ông đến St, Peterburg vào năm
1912. Ông học phổthông ởMinsk Một giáo viên vật lý của ông tên là Yakov
Borisovich Meltserson đã truyền cho ông lòng say mê vật lý và kỹthuật và hướng
cho ông đi theo con đường này. Theo lời khuyên của Meltserson, Alferov đã vào
học Viện Kỹthuậtđiện Ulyanov ởLeningrad sau khi tốt nghiệp phổthông. Tạiđây
người ta đã tiến hành nhiều nghiên cứu có hệthống về điện tửvà kỹthuật vô
tuyến và có nhiềuđóng góp cho ngành công nghiệpđiện tử. Alferov bắtđầu làm
việc tại phòng thí nghiệm vềcác quá trình chân không từkhi ông là sinh viên năm
thứba. Các nghiên cứuđầu tiên của ông do một trợlý nghiên cứu tên là N.N.Sozina
- chuyên nghiên cứu vềcác detector quang bán dẫn hướng dẫn. Từ đó, trong nửa
thếkỷcác chất bán dẫn trởthành các đề tài chính trong các quan tâm khoa học của
Alferov. Cuốn sách "Độ dẫnđiện của các chất bán dẫn" do F.F. Volkenshtein viếtở
Leningrad là cuốn sách giáo kho của ông từ đó. Luận án tốt nghiệp của ông liên
quan đến bài toán chếtạo các màng mỏng và nghiên cứuđộ 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 Kỹthuậtđiện V. I. Ulyanov (Lenin) ởLeningrad.
Sau đó, theo đề nghịcủa Sozina ông ởlại viện này để tiếp tục nghiên cứu. Từngày
30 tháng 1 năm 1953 ông bắtđầu làm việc tại Viện Vật lý và Kỹthuật mang tên
Abram Fedorovich Ioffe và trải qua các cương vịnghiên cứu viên (1953-1964),
nghiên cứu viên cao cấp (1964-1967), trưởng Phòng thí nghiệm (1967-1987) và
giám đốc Viện ( từ1987 ). Năm 1961 Alferov bảo vệluận án tiến sĩcông nghệvà
năm 1970 ông bảo vệluận án tiến sĩkhoa học toán lý đềuởViện Ioffe,
Năm 1973 Alferov là giáo sưquang điện tửtạiĐại học Kỹthuậtđiện Quốc
gia St, Peterburg ( trướcđây là Viện Kỹthuậtđiện V. I. Ulyanov ( Lenin)) và năm
1988 ông là trưởng Khoa vật lý và công nghệcủaĐại học Kỹthuật St. Peterburg.
Z. I. Alferov được bầu là viện sĩthông tấn Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô từ
năm 1972 và viện sĩcủa Viện này từnăm 1979. Từnăm 1989 ông là Giám đốc
Trung tâm Khoa học St. Peterburg của Viện Hàn lâm Khoa học Nga và từnăm 1990
ông là phó chủtịch 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 phốLeningrad (1988-1990). Từnăm
1995 ông được bầu là nghịsĩcủa Duma Quốc gia Nga và là thành viên của phong
trào chính trịxã 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 Kỹt huật Bán dẫn" và tạp chí
"Những bức thưvềvật lý kỹthuật". 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 giảcủa các công trình cơ
bản vềvật lý bán dẫn, linh kiện bán dẫn, điện tửbán dẫn và điện tửlượng tử. Ông
đã tham gia chếtạo ra các transitor đầu tiên ởNga. Alferov là người khám phá ra
các cấu trúc bán dẫn dịthường và các kết cấu dựa trên cơsở đó mà chúng đang là
một xu hướng hiện nay trong vật lý bán dẫn và kỹthuậtđiện tửbán dẫn.Từnăm
1962 ông nghiên cứu trong lĩnh vực của các cấu trúc bán dẫn dịthường III-V và có
những đóng góp quan trọng cho vật lý và công nghệcủa các cấu trúc bán dẫn dị
thường III-V, đặc biệt là các nghiên cứu vềcác tính chất phun, sựphát triển của các
laze, các pin Mặt Tr ời, các điôt phát quang và các quá trình epitaxy dẫnđến phát
hiện ra các kết cấu bán dẫn dịthường. Ông là tác giảcủa 4 cuốn sách, 400 bài báo
và 50 phát minh vềcông nghệbán dẫn.
Zhores Ivanovich đã được trao tặng nhiều phần thưởng cao quí ngoài Giải
Nobel Vật lý năm 2000 nhưHuy 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 tếtại
Hội nghịvềGaAs 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 vềcông nghệcao (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 sĩnước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa họcĐức (1987),
Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan (1988), Viện Hàn lâm Kỹthuật 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 nghệHàn Quốc (1995). Ông là thành viên
suốtđời của Viện Franklin (Mỹ, 1971), giáo sưdanh dựcủaĐại học Havana (Cuba,
1987), hội viên danh dựcủa Hội Khoa học và Công nghệbán dẫn Pakistan (1996).
Alferov có những lời nói rất hay vềkhoa học và giáo dục nhưsau: "Tất cả
những gì do loài người sản sinh r a vềnguyên t ắc là nhờvào Khoa học. Và nếu nếu sự
lựa chọn củađất nước chúng t a là một cường quốc, nước Nga sẽtr ởthành cường
quốc không phải vì sức mạnh hạt nhân, không phải vì niềm t in vào Chúa hay t ổng
thống hoặc những đầu t ưcủa phương Tây mà nhờvào lao động của quốc gia, niềm
tin vào Kiến thức và Khoa học và nhờvào việc duy tr ì và phát t r iển 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 họcĐại học Jena ngành vật lý. Sau đó
ông bảo vệluận án tiến sĩvật lý năm 1952 tạiĐại học Gottingen khi mới 24 tuổi.
Đề tài luận án của ông bao hàm các hiệuứng electron nóng trong lớpđiện 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 ởPrinceton ( New Jersey,
Mỹ) trong những năm 1954-1957, Varian Associates ởPalo Alto ( California, Mỹ)
trong những năm 1959-1966, Đại học Colorado ởBoulder ( Mỹ) trong những năm
1968-1976 và sau đó là Đại học California ởSanta Barbara ( Mỹ). Ông là giáo sư
vật lý tạiĐại học Colorado và Đại học California.
Cấu trúc bán dẫn dịthường là gì?Một cách để trảlời cho câu hỏi này là xem
xét sựphát triển suy nghĩcủa Kroemer vềcấu trúc bán dẫn dịthường.
Sau khi bảo vệluận án tiến sĩvật lý lý thuyết năm 1952 tạiĐại học
Gottingen Kroemer làm việc như"nhà lý thuyết tại gia" trong nhóm nghiên cứu
bán dẫn của phòng thí nghiệm viễn thông của SởBưuđiệnĐức. Ông bắtđầu tìm
hiểu xem tại sao các transistor có lớp chuyển tiếp lại chậm so với các transistor
tiếp xúc điểm. Ông phỏng đoán rằng tốcđộ cao hơn của các transistor tiếp xúc