Виталий Иванович Стафеев ( 1 января 1929 , село Красносельское , Акмолинский округ , Казакская АССР , РСФСР , СССР — 16 февраля 2013 , Зеленоград , Москва , Россия ) — советский и российский учёный в области физики полупроводниковых приборов , сенсоров , микро- и фотоэлектроники . Заслуженный деятель науки РСФСР (1979); Лауреат Государственной премии СССР в области науки и техники ( 1982 ) и ( 1986 ), Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники ( 2000 ) .

Научная деятельность

В 1952 году окончил физико-математический факультет Казахского государственного университета имени С. М. Кирова .

Получив направление в Физико-технический институт АН СССР (город Ленинград, ныне Санкт-Петербург ), он оказался в числе тех, кто закладывал основы физики и техники полупроводниковых приборов в СССР . Здесь он принял участие в разработке и изготовлении первых сильноточных германиевых выпрямителей на токи до 3000 ампер для первой атомной подводной лодки . Эти работы, за участие в которых он получил свою первую правительственную награду , заложили основы силовой полупроводниковой электроники в СССР .

В 1955—1958 годах Виталий Иванович проводил широкий комплекс исследований свойств германия , легированного различными примесями , открывает новые механизмы действия полупроводниковых приборов (1958), основанные на использовании активного взаимодействия между переходами , инжектирующими неравновесные носители заряда, и областью базы полупроводниковой структуры. В 1959 году он защищает кандидатскую диссертацию «Новые принципы действия полупроводниковых приборов» в ФТИ АН СССР. Присутствовавший на защите академик А. Ф. Иоффе в своём выступлении высоко оценил представленную работу и поздравил институт с «рождением советского Шокли » . В 1961 году В. И. Стафеев защищает докторскую диссертацию в Физическом институте АН СССР (Москва). Тогда же он начинает свою педагогическую деятельность в качестве профессора Ленинградского политехнического института (1962—1964).

В июне 1964 года В. И. Стафеев становится первым директором и организатором созданного в составе Научного центра микроэлектроники города Зеленограда Научно-исследовательского института физических проблем (НИИФП, Зеленоград). Этот институт предназначался для проведения перспективных исследований и разработок в области новых принципов получения и обработки информации, перспективных технологий микроэлектроники, новых микроэлектронных схем и устройств с использованием новейших достижений науки и техники. Предполагалось, что НИИФП будет иметь полную свободу в выборе тематики и приобретении необходимого научного и технологического оборудования.

К этому времени (середина XX века ) твердотельная микроэлектроника интенсивно развивалась в США . Используя открытие Роберта Нойса , создавшего первую кремниевую интегральную схему в 1959 году, фирма Fairchild Semiconductor в 1963 году выпустила монолитный операционный усилитель (ОУ) μA702, а в конце 1965 года ОУ μA709. В 1967 году компания National Semiconductor выпустила улучшенный интегральный ОУ LM101 .

Виталий Иванович был осведомлён об этих достижениях. Он одним из первых понял, что этот путь микроминиатюризации средств обработки информации может быть существенно обогащён развитием функциональной электроники , в частности приборов с объёмной связью. Кроме того, ему уже в то время было ясно, что возможность автоматизации на базе достижений микроэлектроники уже в ближайшей перспективе будет зависеть от степени развития сенсоров неэлектрических величин.

Поэтому в качестве основных научных направлений исследований НИИФП в области полупроводниковой электроники были выбраны:

• поиск новых технологических методов создания микроэлектронных приборов;
• развитие новых принципов построения и функционирования микроэлектронных схем и устройств, в том числе с использованием явлений в биологических объектах;
• развитие физики и техники полупроводниковых сенсоров.

В период с 1964 по 1969 год В. И. Стафееву удалось сформировать полноценный исследовательский институт мирового уровня. Описывая атмосферу НИИФП того времени, академик РАН Р. А. Сурис , работавший там в те годы, пишет, что «В НИИФП царила свойственная Ленинградскому Физтеху атмосфера глубокого поиска» .

Начиная с 1964 года, под непосредственным руководством В. И. Стафеева, получило развитие оригинальное направление исследований объёмной плазменной связи между полупроводниковыми структурами. На стыке физики полупроводников , вычислительной техники и нейрофизиологии были созданы твердотельные аналоги нейронов , разработаны схемотехника и принципы построения логических устройств и вычислительных систем на их основе. Продолжились, начатые ещё в Ленинграде, исследования электрофизических свойств молекулярных плёнок ( плёнок Лэнгмюра ), которые убедительно доказали перспективность их использования для создания элементов микроэлектроники. Исследовались электрофизические свойства жидких кристаллов. Были проведены важные теоретические и экспериментальные исследования процессов инжекционного усиления в структурах с p-n-переходами , на основе которых возник новый класс фотоприёмников — инжекционные фотодиоды. Проведены важные исследования приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Продолжили свое развитие магниточувствительные сенсоры, предложенные В. И. Стафеевым ещё во время его работы в ФТИ АН СССР.

Являясь председателем специально созданного Межведомственного координационного совета по микроэлектронике (МКСМ) и секции «Микроэлектроника» в Научном совете по полупроводникам при Президиуме АН СССР (председатель — академик А. Ф. Иоффе ), Виталий Иванович проделал огромную работу в масштабах всей страны по координации усилий коллективов, работающих по полупроводниковой тематике. Он организует издание научно-технического сборника «Микроэлектроника», который начинает выходить под редакцией Ф. В. Лукина , участвует в организации журнала «Микроэлектроника», участвует в работе экспертного совета Комитета по Ленинским и Государственным премиям СССР. В 1966 году В. И. Стафеев организует кафедру «Микроэлектроники» на факультете физической и квантовой электроники в Московском физико-техническом институте, которой заведует до 1970 года.

Постепенное изменение научно-технической политики руководства электронной промышленностью, поставившего во главу угла воспроизведение изделий, производимых в США , привела к сворачиванию новых оригинальных разработок. Летом 1969 года В. И. Стафеев обратился к министру МЭП СССР с просьбой об освобождении его от должности директора НИИФП и перешел на работу в научно-исследовательский институт прикладной физики (ныне « НПО ОРИОН ») на должность начальника отдела.

С 1969 года научная и организационная деятельность В. И. Стафеева стала неразрывна с исследованиями и разработкой полупроводниковых приборов для оснащения оптико-электронных систем и комплексов в интересах науки, промышленности, обороны и безопасности, космической и других отраслей.

В период с 1972 по 1996 год под руководством В. И. Стафеева ведётся разработка и исследование фотоприёмников ультрафиолетового диапазона на основе соединений А ³ В ⁵ для систем астрокоррекции, фотолитографии и для других применений. Эти фотоприёмники использовались при исследовании Венеры , Марса и комет Солнечной системы . Были разработаны фотоприёмники на спектральный диапазон до 24 мкм на основе кремния, легированного бором, для аппаратуры, используемой в условиях низкофонового космического пространства.

Работая в НИИПФ, Виталий Иванович продолжил исследования эффектов сильного поля в полупроводниках, которые он начал ещё в 1962 году в Ленинграде. Их результаты позволили создать сверхбыстродействующие модуляторы инфракрасного излучения, открыть инверсионную заселенность примесных уровней в сильных электрических полях и создать лазеры субмиллиметрового диапазона.

На протяжении 30 лет (1970—2000) большое внимание Виталий Иванович уделял исследованию, разработке и организации производства монокристаллов и эпитаксиальных слоев нового полупроводникового материала — теллурид кадмия-ртути (КРТ), фотоприёмников и фотоприёмных устройств инфракрасного (3-5 и 8-12 мкм) диапазона на его основе для систем теплопеленгации, тепловидения и других применений оборонного и гражданского назначения.

В результате исследований, проведённых в (1971—1975) годах, в КРТ было открыто «примесное» полуметаллическое состояние. За эти работы Стафеев В. И. был удостоен звания Лауреата Государственной премии СССР 1982 года.

В 2000 году Виталий Иванович вместе со своими учениками ( Бовина Л. А. , , , ,) был удостоен Государственной премии Российской Федерации за работу «Твёрдые растворы теллуридов кадмия-ртути и фотодиоды на их основе для инфракрасной техники нового поколения».

Ж. И. Алфёров говорил, что для того, чтобы прославиться, Виталию Ивановичу можно было бы ограничиться лишь его работами по КРТ .

В 1974 году в НИИПФ было экспериментально подтверждено предсказанное В. И. Стафеевым в 1960 году новое термоэлектрическое явление — перенос тепла инжектированными носителями в полупроводниковых структурах с p-n-переходом . Использование этого явление позволяет создать новый класс эффективных термоэлектрических охладителей . Это открытие высоко ценил Ж. И. Алфёров, который называл Виталия Ивановича «Звездой Физтеха» .

В период работы в НИИПФ В. И. Стафеев продолжил активную организационную работу. В качестве заместителя председателя секции «Узкозонные полупроводники» научного совета при Президиуме АН СССР по проблеме «Физика полупроводников» (1970—1997 годы) он организовывает многочисленные Всесоюзные конференции, семинары и симпозиумы по этой проблеме, принимает активное участие в создании филиала НИИПФ в г. Баку. Эти симпозиумы и семинары, проводимые в разных регионах страны, существенно помогли формированию новых научных коллективов в России и странах ближнего зарубежья.

Наряду с этим Виталий Иванович продолжает свою работу в качестве члена экспертного совета Высшей Аттестационной Комиссии , члена редакционной коллегии журналов АН СССР « Физика и техника полупроводников » и « Радиотехника и электроника », главного редактора 22-й серии журнала «Вопросы оборонной техники».

Круг интересов Виталия Ивановича был чрезвычайно широк и никогда не ограничивался его рабочими обязанностями. На протяжении всей жизни он щедро делился своими идеями с многочисленными учениками и единомышленниками и старался оказать им всемерную поддержку. Несмотря на огромную нагрузку, которую он нёс, будучи начальником отделения, а впоследствии главным конструктором направления НИИПФ, и профессором кафедры физической электроники МФТИ, он курировал самые разнообразные исследования, которые были им ранее инициированы и продолжали его интересовать.

Прежде всего В. И. Стафеева интересовало развитие полупроводниковых датчиков. В течение ряда лет он инициирует проведение Всесоюзных симпозиумов «Полупроводниковые магниточувствительные элементы и их применение». Эти симпозиумы позволили значительно расширить исследования в данной области. Часть достижений этого направления была отмечена Государственной премией СССР 1986 года в области науки и техники за «Исследование физических основ, разработку и организацию серийного производства полупроводниковых магнитоуправляемых приборов».

Среди далеко не полного перечня организаций, с которыми активно сотрудничал Виталий Иванович, можно отметить МИЭТ (профессор Мурыгин В. И.), Одесский национальный университет и Одесская национальная академия связи (профессор И. М. Викулин), Ленинградский политехнический институт (профессор Л. Е. Воробьёв), Северо-Западный политехнический институт (профессор Комаровских К. Ф.), Физико-технический институт АН РК (профессор Карапатницкий И. А.), ПО «ПОЗИСТОР» (начальник одела, к.ф.-м.н. Егиазарян Г. А.), Физфак МГУ (профессор Брандт Н. Б.), Томский государственный университет (профессор Войцеховский А. В.). Именно в НИИПФ и этих организациях получил свое дальнейшее развитие новый класс высокоэффективных фотоприёмников — инжекционные фотодиоды , были исследованы возможности использования «длинных» диодов в качестве дозиметров быстрых нейтронов и датчиков механического давления и , проведены фундаментальные исследования свойств КРТ.

Виталий Иванович всегда щедро делился своими идеями и предсказаниями перспективных направлений исследований со своими коллегами и учениками. Впоследствии, многие из них увенчались большим успехом и получили высокую оценку. Так, работы, начатые совместно с физическим факультетом МГУ имени М. В. Ломоносова в 1970-х годах , были удостоены Государственной премии СССР в 1982 году. За цикл работ, начатых по инициативе Виталия Ивановича, «Инвертированные распределения горячих носителей заряда и генерация стимулированного излучения в полупроводниках в миллиметровом, субмиллиметровом и дальнем инфракрасном диапазонах» (1966—1985) Л. Е. Воробьёв был отмечен Государственной премией СССР (1987). Исследования учеников В. И. Стафеева д.ф.-м.н., профессора И. А. Карапатницкого и к.ф.-м.н.., с.н.с. Д. М. Мухамедшиной были удостоены Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники 2001 года . Государственной премии Украины в области науки и техники 2009 года был отмечен вклад И. М. Викулина и Ш. Д. Курмашева в «Разработку высокоэффективных микро-, нанотехнологий оптоэлектроники и коммуникационных систем на их основе».

Научным увлечением В. И. Стафеева с 1966 года до конца жизни были явления в области фазовых переходов материалов, в первую очередь воды. Ему удалось показать существование элементарного размера заряженных структурных зародышей в конденсированных средах, названных им фазонами , предсказать и исследовать определяемые ими термоэлектрические, электрогравитационные и других явления.

Была создана одна из самых крупных научных школ СССР и России, насчитывающая 28 докторов и более 70 кандидатов наук. Среди его учеников есть лауреаты Государственных премий СССР и других стран бывшего Советского Союза, которые успешно работают во многих городах России и СНГ .

Он автор или соавтор 12 монографий, более 700 научных статей, изобретений и патентов. Многие из результатов его исследований вошли в отечественные и зарубежные монографии и учебники.

Виталий Иванович Стафеев скончался на 85-м году жизни 16 февраля 2013 года, похоронен на Центральном Зеленоградском кладбище.

Основные научные направления и результаты

Комплекс исследований легированного примесями германия в широком интервале температур, электрических и магнитных полей. Обнаружение и объяснение высокой фоточувствительности и отрицательного дифференциального сопротивления в полупроводниковых структурах (1955—1961).

Открытие нового механизма действия полупроводниковых приборов (1958) и разработка новых полупроводниковых приборов (1958—1970): инжекционные фотодиоды и инжекционные фототранзисторы — фотоприёмники с внутренним усилением фотосигнала и с высокой фоточувствительностью в широкой области спектра; S-диоды − полупроводниковые структуры с отрицательным дифференциальным сопротивлением; высокочувствительные сенсоры магнитного поля — магнитодиоды и .

Предсказание (1960), экспериментальное подтверждение и исследование (1974) нового термоэлектрического явления — перенос тепла инжектированными носителями в полупроводниковых структурах с p-n-переходом и создание на его основе нового класса термоэлектрических охладителей, в том числе на основе .

Комплекс исследований эффектов сильного поля в полупроводниках (1962÷1994), позволивших создать сверхбыстродействующие модуляторы ИК-излучения на эффекте разогрева электронно-дырочного газа (1972), обнаружение инверсной заселенности примесных уровней в германии в сильных электрических полях (1971), приведшее к созданию лазеров субмиллиметрового диапазона спектра (1973—1980).

Комплекс исследований объёмной плазменной связи между полупроводниковыми диодными структурами (1964—1982), создание полупроводниковых аналогов нейронов, разработка полного комплекта «нейротранзисторных» логических модулей, разработка схемо- и системотехники логических устройств на их основе.

Комплекс исследований электрофизических свойств молекулярных плёнок ( плёнок Лэнгмюра ) (1962—1983) и жидких кристаллов .

Комплекс исследований электрических, термоэлектрических, электрогравитационных и других физических явлений на границе формирующихся фаз (1966—2013).

Разработка и исследование фотоприёмников ультрафиолетового диапазона на основе соединений А ³ В ⁵ для систем астрокоррекции, фотолитографии и для других применений. Данные фотоприёмники также использовались при исследовании Венеры, Марса и комет Солнечной системы (1972—1996).

Разработка фотоприёмники на спектральный диапазон до 24 мкм на основе кремния, легированного бором, для аппаратуры, используемой в условиях низкофонового космического пространства.

Открытие и исследование нового класса материалов — бесщелевые полупроводники. Открытие «примесного» полуметаллического состояния в полупроводниках (1971—1975).

Разработка, исследование и организация производства монокристаллов и эпитаксиальных слоёв нового полупроводникового материала — теллурид кадмия-ртути, фотоприёмников и фотоприёмных устройств инфракрасного диапазона на его основе для систем теплопеленгации, тепловидения и других применений оборонного и гражданского назначения (1970—2000).

Награды и звания

• Медаль «За трудовую доблесть» за первую атомную подводную лодку (1959)
• Медаль «За доблестный труд» в ознаменование 100-летия со дня рождения В. И. Ленина (1970)
• Орден Почёта (2004)

Прочие награды и звания

• Действительный член Академии технологических наук (1991)
• Почётный работник промышленности вооружений (2004)
• Действительный член Академии военных наук (2006)
• Почётный работник науки и техники (2008)
• Почётный член (2009)
• Почётный доктор ФГУП НПО «Орион» (2009)
• Заслуженный профессор Московского физико-технического института (2009)
• Заслуженный доктор Санкт-Петербургской Технологической академии (ранее ЛПИ) (2009)
• — «За выдающиеся достижения в области прикладной физической оптики»

Почётные звания

• Почётное звание « Заслуженный деятель науки РСФСР » (1979) — за заслуги в разработке приоритетных направлений науки и техники, создании научной школы, воспитании и подготовке научных кадров
• Лауреат Государственной премии СССР 1982 года в области науки и техники «За цикл работ по предсказанию, обнаружению и исследованию бесщелевых полупроводников и экситонных фаз»
• Лауреат Государственной премии СССР 1986 года в области науки и техники за «Исследование физических основ, разработку и организацию серийного производства полупроводниковых магнитоуправляемых приборов»
• Лауреат Государственной премии Российской Федерации 2000 года в области науки и техники за работу «Твердые растворы теллуридов кадмия-ртути и фотодиоды на их основе для инфракрасной техники нового поколения»

Библиография

• В. И. Стафеев, Э. И. Каракушан. Магнитодиоды: Новые полупроводниковые приборы с высокой чувствительностью к магнитному полю. — М. : Наука, 1975. — 216 с.
• И. М. Викулин, В. И. Стафеев. Полупроводниковые датчики. — М. : Советское радио, 1975. — 105 с.
• В. И. Стафеев, К. Ф. Комаровских, Г. И. Фурсин. Нейристорные и другие функциональные схемы с объёмной связью. — М. : Радио и связь, 1981. — 111 с.
• И. М. Викулин, Л. Ф. Викулина, В. И. Стафеев. Гальваномагнитные приборы. — М. : Радио и связь, 1983. — 104 с.
• Г. А. Егиазарян, В. И. Стафеев. Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение. — М. : Радио и связь, 1987. — 88 с.
• И. М. Викулин, В. И. Стафеев. Физика полупроводниковых приборов. — М. : Радио и связь, 1990. — 263 с.
• И. Д. Анисимова, И. М. Викулин, Ф. А. Заитов, Ш. Д. Курмашев. Полупроводниковые фотоприёмники: ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра / Под ред. Стафеева В. И.. — М. : Радио и связь, 1984. — 216 с.

См. также

• Иоффе, Абрам Фёдорович
• Френкель, Яков Ильич
• Гросс, Евгений Фёдорович
• Лебедев, Александр Алексеевич
• Алфёров, Жорес Иванович
• Сурис, Роберт Арнольдович

Примечания

Ссылки

• Академия Google
• на математическом портале Math-Net.Ru