Эксперт № 45 (2013)

Вскоре талантливый, отлично учившийся Виктор Лучинин привлекает внимание профессора Юрия Таирова , и его приглашают в лабораторию, которая занимается ростом кристаллов карбида кремния. Еще в 1950-е фундаментальные исследования американцев, тогдашних передовиков по части полупроводников, показали, что если изготавливать полупроводниковые приборы: диоды, транзисторы, терристоры и другие элементы — на основе этого материала вместо привычного кремния, то они будут отличаться очень высокой надежностью и смогут стабильно работать при очень высоких температурах и в условиях повышенного радиационного фона. Причем эти приборы можно делать значительно компактнее кремниевых аналогов, в том числе потому, что карбид кремния не теряет своих свойств даже при значительном повышении температуры и приборам, изготовленным на его основе, не нужны специальные рассеиватели тепла. Оставалось разработать саму технологию выращивания крупных кристаллов карбида кремния, а вот как раз это американским разработчикам и не удавалось. В середине 1970-х такую технологию с группой коллег в своей лаборатории сумел освоить Юрий Таиров (подробнее о судьбе таировской технологии, получившей в итоге коммерческое применение в США, мы писали в статье «Америка доказала, что мы можем», «Эксперт» № 45 за 2012 год). Одним из участников, а по его собственным словам, «подмастерьем» в процессе освоения роста кристаллов этого материала и был Виктор Лучинин. Как вспоминают его коллеги, они сразу поняли, что новичок — «незаурядный человек с нестандартным, образным мышлением, титаническим трудолюбием и жесткой самодисциплиной».

Лучинин рассказывает, что о междисциплинарности особенно много говорят в последнее десятилетие, но для него самого и его коллег еще в 1970-е было очевидно, насколько важно взаимопроникновение различных научных дисциплин для создания прорывных технологий. Будучи еще студентом, он начал работать над так называемой проблемой политипизма, или полиморфизма, карбида кремния — как раз над этим так долго бились американцы, безуспешно пытаясь решить проблему роста крупных и бездефектных кристаллов. Дело в том, что при росте кристалла этого материала в рамках одной химической формулы образуется целое многообразие веществ с различными свойствами: электрофизическими — ширина запрещенной зоны, подвижность носителей заряда; оптическими — коэффициенты поглощения и преломления; химическими — скорость окисления, скорость диффузии примесей. При этом в рамках классической термодинамики нельзя просчитать, как и почему именно такие свойства приобретает полученный кристалл в ходе роста. В то же время нужно было научиться закреплять необходимые для практического применения свойства этого многообещающего материала.

Виктор Лучинин рассказывает, что благодаря родителям-медикам был увлечен биологией и медициной и потому знал, что углерод и кремний — основополагающие элементы для возникновения различных биологических объектов. В ходе обсуждения с коллегами вопросов политипизма ему пришло в голову, что принцип матричного копирования, то есть генетическая передача структурной информации, универсальный для живой природы, можно перенести и в материаловедение. «Нашей группе удалось, — вспоминает ученый, — сформировать технологическую концепцию, основанную на биологическом принципе матричной репликации и представлениях о кинетическом ростовом фазовом переходе. Матрикс — от латинского mater: “основа”, “мать”, то есть важна структура “материнской” подложки, на которой происходит рост материала. Это очень похоже на эффект самокопирования биотканей. Эволюция подразумевает изменение, динамику. Я увидел, что в зависимости от скорости осаждения вещества на поверхность твердой фазы мы также можем варьировать структуры модификаций материала и закреплять его свойства. В результате были получены эпитаксиальные слои карбида кремния с “островками” иного политипа в заданной конфигурации». Так сформировалась принципиально новая для тех лет технологическая концепция — эволюционно-генетическая, причем перспективы ее развития и использования распространились далеко за пределы собственно карбидокремниевой технологии.

Должны зарабатывать сами

В аспирантуре Виктор Лучинин продолжил работать по карбидной тематике, по-прежнему занимаясь процессами эпитаксии карбида кремния методом сублимации и проблемами политипизма. Большой объем работы вместе с аспирантами выполняли студенты, которые охотно шли в лабораторию ради интересной работы и возможности прилично подработать, благо у ЛЭТИ было много хоздоговоров. «Без студентов экспериментальная наука в вузе невозможна, — говорит Лучинин. — Более того, благодаря научному авторитету нашей группы мы могли выбирать тогда лучших студентов и продолжаем эту практику сейчас».