Прельщает — ясность,
глубина — пугает,
И мы надкусываем
недоступный плод.
Эгил Плаудис
Самые смелые проекты микроэлектроники, массовые бытовые радиоэлектронные приборы, не говоря уже о лазерах и космической технике, возникли исключительно благодаря успехам технологии выращивания кристаллов. С детства нас завораживают своим многообразием и магическим блеском минералы. С физико-химической же точки зрения механизм искусственного образования кристалла до удивительного прост, это — фазовый переход. Исходная фаза — жидкость пар — переходит в твердое состояние. Правда, при этом в них содержатся заданные компоненты и легирующие добавки. Для получения определенного состава кристалла надо лишь управлять фазовым переходом. Вот и все! Элементарно.
На практике же все обстоит гораздо сложнее. Многие задачи приходится решать эмпирическим путем, поскольку расчеты в большинстве случаев недостаточно надежны. Современные установки представляют собой сложный комплекс технологической управляемой аппаратуры.
Вот и в этой кристаллизационной печи, действующей в лаборатории магнитных материалов красноярского Института физики имени Л. В. Киренского СО АН СССР, осуществляется синтез кристаллов с необычным сочетанием магнитных, электрических и упругих свойств. Кристаллизатор, находящийся в печи, заполнен расплавом, насыщенным компонентами кристаллизуемого вещества, или, как часто говорят, раствором-расплавом. При определенной температуре кольцевой кристаллодержатель с затравками (небольшими кристалликами), висящий над раскрытым жерлом печи, погружают в раствор-расплав и начинают вращать, А температуру в печи в дальнейшем медленно понижают. На затравках, интенсивно омываемых раствором-расплавом, слой за слоем разрастаются монокристаллы. На определенной стадии по воле экспериментатора этот процесс обрывают и кристаллодержатель извлекают из печи...
Человек должен быть благодарен природе за то, что она создала такую возможность превращения вещества. Простейшее явление фазового перехода по существу есть всеобъемлющая физическая закономерность.
Но это еще не все. Фазовый переход возможен не только при изменении агрегатного состава вещества. Он может происходить внутри твердого тела или жидкости. При этом наблюдаются удивительные вещи. Скажем, если в расплавленный металл поместить термометр и следить за его шкалой, то при остывании металла картина будет следующей. Столбик термометра начнет быстро падать, но в какой-то момент он остановится, затем падение продолжится. Заминка с температурой, как вы уже догадались, происходит в момент фазового перехода, который идет с выделением тепла, поддерживающего температуру. В жидкостях же фазовый переход протекает по-иному: с выделением или поглощением тепла и обязательно с изменением объема. Это обстоятельство человек использует при конструировании новейших терморегуляторов, где требуются наивысшая точность, надежность и простота.
И в заключение надо упомянуть еще об одном переходе — «переходе Суворова через Альпы» в технике, ставшем символом нашего времени в буквальном, цифровом и видео определении. Мелькание цифр на дисплее электронных часов вряд ли кого удивит сегодня. А это, между прочим, тоже фазовый переход, но уже другого рода, происходит он в жидких кристаллах под воздействием электрического поля.
Жидкие кристаллы вообще делают чудеса. Так, используя невообразимую скорость изменения структуры жидких кристаллов, удалось создать первые опытные образцы цветных наручных телевизоров.
Все это создает оптимистический настрой, и свою заметку мы можем закончить мыслью, что лучшие времена микроэлектроники только еще «скрыты» в невидимом тонком слое фазового перехода.