Историческая справка. Статья З. Ф. Красильника и В. А. Козлова

В 2013 году Институту физики микроструктур РАН исполнится двадцать лет. К описанию этого достаточно длительного периода существования института уже применим термин «история». Конечно, история института имеет более глубокие корни и складывается из историй развития исследовательских групп, составивших впоследствии костяк института. В этой краткой справке вспоминается о тех, чей жизненный путь оказался связан с работой последовательно в НИРФИ, ИПФ РАН и ИФМ РАН. Воспоминания не претендуют на объективность и отражают субъективное восприятие научной среды, в которой формировались авторы этой заметки, человеческих ценностей и научных результатов.

НИРФИ был создан в 1956 году на базе ряда подразделений Горьковского физико-технического института (ГИФТИ). В свою очередь ГИФТИ (в то время НИФТИ, Нижегородский…) был организован в 1930 году как филиал Ленинградского государственного физико-технического института (ГФТИ), в настоящее время — Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН.

Научно-исследовательский радиофизический институт (НИРФИ) в середине 60-х годов являлся крупнейшим в Горьком исследовательским институтом. По административной линии он был подчинен Минобразования РСФСР, а в научном плане подотчетен также Академии наук СССР. Созданный Марией Тихоновной Греховой в 1956 г., НИРФИ приобрел к этому времени всемирную известность. В нем впервые была осуществлена космическая радиосвязь через спутник «Эхо» с английской астрономической лабораторией Джодрэл Бэнк. Под руководством Всеволода Сергеевича Троицкого было выполнено радиозондирование Луны. С помощью радиотелескопов на частоте перехода межзвездного водорода проводилось исследование космоса. В этот период, под руководством Андрея Викторовича Гапонова-Грехова, были созданы совершенно новые электронные приборы — мазеры на циклотронном резонансе (МЦР). Эти источники позволяли получать фантастическую по тем временам мощность в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Систематические исследования в области физики конденсированных сред в институте до середины 60-х годов практически не велись.

В 1964 году Михаил Адольфович Миллер, который возглавлял тогда в НИРФИ плазменную тематику, предложил студенту радиофака ГГУ В. А. Козлову разобраться со спецификой твердотельной плазмы: «…сейчас в радиотехнике используются полупроводники, и надо быть готовым к тому, что и СВЧ электроника скоро станет в основном полупроводниковой. Поэтому мы хотим, чтобы и в НИРФИ были начаты работы по полупроводниковой тематике. Сейчас появились зарубежные работы по твердотельной плазме, которые кажутся очень актуальными». В развитие этого направления М. А. Миллер предложил заняться нелинейными эффектами в плазме твердого тела. Он объяснил это так. С использованием лазеров появились большие успехи в нелинейной оптике: умножение частоты, самофокусировка, и т. д. Такие же эффекты нужно получить и с использованием МЦР. Основная задача — увеличение частоты и создание с помощью МЦР когерентных источников электромагнитного излучения в неосвоенной области спектра: субмиллиметровом диапазоне длин волн. Это позволит соединиться по длинам волн с лазерами и перекрыть весь частотный диапазон. Простое повышение частоты генерации в МЦР затруднено тем, что МЦР работает на циклотронной частоте, а магнитное поле сильно повысить уже нельзя, сверхпроводящая проволока достигла насыщения по величине магнитного поля. Поэтому естественный путь повышения частоты — получение гармоник за счет использования нелинейных эффектов. В общем, нужны рекорды по частоте и мощности когерентного излучения.

Полупроводниковую тематику в институте было поручено возглавить Авениру Михайловичу Белянцеву, ставшему в 1966 году заведующим отделом №4 НИРФИ. Формируется исследовательская группа в составе Владимира Анатольевича Козлова, Владимира Ивановича Пискарева (до этого занимался лазерной тематикой, впоследствии занялся умножением частоты излучения МЦР в InSb), Владимира Алексеевича Валова (применение приемников П5-10 и П5-16 для регистрации нелинейных преобразований частот миллиметрового диапазона в InSb). В 1969 г. А. М. Белянцев и В. Н. Генкин публикуют работу «О линейном приемнике субмиллиметрового диапазона» в журнале Изв. ВУЗов Радиофизика.

В 1970 году А. М. Белянцев возглавил вновь образованный отдел №2, а в «твердотельную» группу вливаются выпускники радиофака ГГУ того года Захарий Фишелевич Красильник (включается в исследования в области акустоэлектроники под руководством Михаила Израилевича Рабиновича), Борис Александрович Трифонов (нелинейные эффекты в антимониде индия и арсениде галлия в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, рук. — А. М. Белянцев), Владимир Владимирович Соколов (размерные эффекты в тонких пленках, рук. — В. Н. Генкин). В 1971 году в отдел поступает после окончания ГГУ Валерий Николаевич Шастин (мазер на циклотронном резонансе электронов в антимониде индия, рук. — Александр Александрович Андронов), а в 1973 году — Анатолий Александрович Игнатов (полупроводниковые сверхрешетки, рук. — А. М. Белянцев). В этот период с отделом активно сотрудничают, а затем и переходят в него работать из других подразделений НИРФИ А. А. Андронов (горячие носители заряда в полупроводниках), В. Н. Генкин и В. М. Генкин (механизмы нелинейности полупроводников), Г. М. Генкин и Ю. Н. Ноздрин (магнитооптика).

С 1973 г. для расчета высокочастотной проводимости полупроводников с реально достижимыми в то время параметрами В. А. Козловым развивается метод математического моделирования Монте-Карло. В 1978 году, после окончания аспирантуры Московского физико-технического института, Владимир Изяславович Гавриленко начинает исследования циклотронного резонанса и, вскоре, спонтанного излучения в дальнем ИК диапазоне горячих дырок Ge. В 1980 г. в отдел поступает Владимир Иванович Шашкин (параметрические эффекты в сверхрешетках, рук. — А. М. Белянцев).

В 1979 году В. Н. Шастиным и А. А. Андроновым высказывается идея о создании лазера на межподзонных переходах горячих дырок в германии. Исследования в области физики горячих носителей заряда и открытие полупроводниковых лазера (1984 г.) и мазера на горячих дырках в германии c отрицательными эффективными массами (1984 г.) получили широкую известность и были отмечены Государственной премией СССР в области науки и техники 1987 г. (лауреаты от ИПФ АН СССР - А. А. Андронов, А. М. Белянцев, В. И. Гавриленко, В. А. Козлов, З. Ф. Красильник, В. Н. Шастин).

В 1977 году на базе ряда подразделений НИРФИ образуется Институт прикладной физики АН СССР (ИПФ АН СССР), его директором назначен академик А. В. Гапонов-Грехов. ИПФ АН СССР был задуман и создан как институт широкого профиля, сочетающий фундаментальные и прикладные исследования в области физики плазмы, электроники больших мощностей, физики атмосферы, гидрофизики и квантовой электроники. Сюда в числе других переводится отдел № 2 (отдел № 320), а в 1978 году в ИПФ АН СССР из НИИ «Салют» во главе с Сергеем Викторовичем Гапоновым переходит большая группа сотрудников, в их числе Николай Николаевич Салащенко, Арам Давидович Ахсахалян, Евгений Борисович Клюенков, Валерий Иванович Лучин, и образуется отдел № 560, основная тематика которого связана с лазерным, а затем и магнетронным напылением тонких пленок полупроводников, металлов и диэлектриков. Формируется направление исследований многослойной оптики рентгеновского диапазона. Впоследствии, за создание многослойной оптики мягкого и ультрамягкого рентгеновского диапазона длин волн была присуждена Государственная премия СССР в области науки и техники 1991 г. А. Д. Ахсахаляну, С. В. Гапонову, В. М. Генкину, Б. М. Лускину, Ю. Я. Платонову и Н. Н. Салащенко.

Нобелевские премии по физике 1986 года «За изобретение сканирующего туннельного микроскопа» и 1987 года «За важный прорыв в физике, выразившийся в открытии сверхпроводимости в керамических материалах» послужили мощными стимулами для постановки соответствующих исследований в институте. Уже в 1988 году методом лазерного напыления были получены пленки высокотемпературных сверхпроводников с параметрами, соответствующими рекордным. Изготовлены первые зондовые туннельные микроскопы.

Работы в области высокотемпературной проводимости со временем стали одним из важнейших направлений исследований института, а зондовые микроскопы — эффективным инструментарием.

В 1988 г. в ИПФ АН СССР образуется Отделение физики твердого тела и оптики (директор — С. В. Гапонов) в составе отделов 410 — физика полупроводников (рук. А. М. Белянцев); 420 — физика сверхпроводников (А.А. Андронов); 430 — физика поверхности (Н.Н. Салащенко), лаб. 440 (1989 г.) — спектроскопия твердого тела (З.Ф. Красильник). Тогда же формируется и Специальное конструкторско-технологическое бюро в составе отделов С-10 (Ф.В. Гарин), С-20 (Е.Б .Клюенков), С-30 (В.И. Шашкин), С-40 (Д.Г. Павельев), С-50 (В.И. Островский).

В сентябре 1993 года Постановлением Президиума РАН на базе Отделения физики твердого тела и оптики Института прикладной физики РАН был образован Институт физики микроструктур РАН, куда переведены упомянутые выше научные подразделения.

З.Ф. Красильник, В. А. Козлов