Сергей Суханов - До и после Победы. Перелом. Часть 2

Так, вскоре после начала исследований мы догадались делать на плоской стеклянной стороне не сплошное покрытие, а растр — два набора параллельных дорожек, которые и были контактами фоторезистора. Дело пошло лучше — выход годных элементов сразу подскочил до тридцати процентов. Но проблема их деградации оставалась, и мы над ней бились и до сих пор. Как и над управлением характеристиками фотоэлемента — размер зерен поликристаллической пленки зависел от режима возгонки — температуры, графика и времени нагрева, а от размеров зависела фоточувствительность. Зависела она и от режимов обработки кислородом. И все эти зависимости мы исследовали, прерывая процессы на разных стадиях — начнем напылять пленку, но через некоторое время останавливаем, достаем образец и смотрим — как там растут кристаллы — на чистом стекле, на кварце, на оксиде алюминия, а если предварительно осадить металл, или сульфид, или оксид — чтобы они создали сетку зародышей для будущих кристаллов. В общем, зависимостей было много, и мы все их старались исследовать при разных температурах и времени возгонки, охлаждения, выдержки.

От этих же параметров зависела и скорость деградации элемента — когда его чувствительность упадет на треть, на половину, на две трети — мы начали поставлять в войска калибровочные устройства, с помощью которых специалисты подразделений технического обслуживания или сами бойцы следили за характеристиками ИК-приборов, замеряя значения сигнала от источников тепла с постоянными параметрами. Так что статистику мы вели, войска постоянно получали "свежие" фотоэлементы, а ученые забирали отработавшие — для препарирования и изучения — что же в них такого изменилось. Если в начале работы вакуумных элементов их срок службы составлял от силы несколько дней, то сейчас он возрос уже до семи недель с деградацией в тридцать процентов, а деградация в шестьдесят наступала уже через полгода, причем в последних сериях мы рассчитывали на тридцатипроцентную деградацию уже через семь-восемь месяцев — ученые догадались, что если в вакуумной колбе создать кислородную среду, то она сможет возмещать кислород, уходящий из чувствительного элемента, поэтому его характеристики будут дольше поддерживаться, ну или хотя бы медленнее ухудшаться. Оставалось только выяснить — какая среда будет наиболее подходящей. А учитывая, что и элементы делались с разными техусловиями… кажется мы снова придумали себе работенку.

Так что вакуумная технология пока выигрывала первенство, но и "мокрая" вдруг выстрелила с самой неожиданной стороны — наши исследователи открыли квантовые точки. Ну, кажется, это именно они. Хотя таких "выстрелов вдруг" у нас было немало, чему способствовала стандартизированная методика исследования веществ, которые мы получали в ходе реакций. С каждым полученным веществом делали разные опыты. Его облучали светом разной длины и интенсивности и снимали спектрограмму отраженного света. Его намагничивали с разной силой и измеряли остаточную намагниченность. Его помещали в электрические поля и измеряли размеры, излучения, намагниченность. Его помещали в магнитные поля разной интенсивности и облучали. Направляли пучки ионов и электронов. Просвечивали, нагревали, изгибали, растворяли и сжимали. И меряли, меряли, меряли — излучение, магнитные и электрические поля, коэффициенты преломления, коэффициенты температурного расширения — было более двух десятков параметров, что замеряли после каждого эксперимента. Ну а что? "Студентов" у нас много — пусть руку набивают. Так что открытия были поставлены на поток, фактически, при нашей организации научных исследований они были закономерны.

Вот и квантовые точки меня не особо удивили — просто уже привык, что каждую неделю происходит что-то подобное. И, хотя я не был готов к началу эры нанотехнологий, и даже не задумывался о ней, но раз мы в нее вступили — пусть будет. Сами квантовые точки назывались так потому, что размеры частиц были близки к размеру явлений, что в них происходили — единицы и десятки нанометров. Соответственно, движение электронов ограничивалось уже совсем небольшими размерами нанокристалла, и в зависимости от размера частицы ширина запрещенной зоны была разной. Причем — для одного и того же материала. Наши начинали работать с сульфидом свинца, но он излучал и поглощал уже в ИК-спектре, а вот сульфид кадмия работал в видимой области — сделай частицы размером двадцать нанометров — они будут люминисцировать красным светом, а частицы в два нанометра дадут уже фиолетовый. Повторю — это все с одним и тем же веществом — сульфидом кадмия. Без каких-либо добавок, только за счет размера самих частиц, то есть мы вступали в очень интересную область явлений, зависящих от размера частиц.

И первым таким объектом и стали квантовые точки — их-то и получили наши исследователи, когда стали пытаться изготавливать пленки с максимально однородным составом частиц — они надеялись, что это позволит хоть как-то улучшить ситуацию с изучением поликристаллических пленок, а то уж больно они были неоднородны — и размеры частиц, и площади соприкосновения гранями между частицами — ну какая тут повторяемость опытов при таком хаосе? Вот они и стали пытаться синтезировать частицы с участием поверхностно-активных веществ — по их предположениям, эти вещества будут крепиться на растущие кристаллы и прекращать их рост, защищая поверхность от присоединения новых частиц и уменьшая энергию поверхности. По сути, так и выходило, сложнее было подобрать такое вещество, которое будет ограничивать рост кристаллов конкретного соединения — молекулы этого вещества должны прилипнуть к кристаллу одним концом и вместе с тем иметь сродство к среде, в которой происходит рост кристаллов, чтобы они не выпали в осадок. Ну, там все было сложнее, и наши еще разбирались в механизмах работы, но те же сульфиды свинца и кадмия уже выращивали граммами, используя поливиниловый спирт — судя по рассказам ученых, они пришли к нему вполне осознанно, исходя из соображений о распределении зарядов в молекулах сульфидов и спирте, так что, наверное, дело пойдет. Пока в составах еще была некоторая неоднородность — они светились разыми оттенками, то есть в них присутствовали точки разных размеров. Но исследователи игрались с технологией — ведь чем выше концентрация перенасыщенного раствора над насыщенным, тем быстрее образуются зародыши, тем больше центров кристаллизации, и соответственно тем равномернее получающиеся кристаллы. Ну, тут уж только играть температурой — сначала делать ее высокой, чтобы растворить побольше вещества, а затем опускать максимально резко, чтобы это количество растворенного вещества стало для новой температуры перенасыщенным раствором. Тут уж — только использовать малые объемы, хотя бы в оном измерении, скажем, плоские слои между твердыми поверхностями — другими способами тепло быстро не отнять.