77 obserwujących
353 notki
853k odsłony
  4175   0

2013 rok ojca światowej elektroniki prof. Jana Czochralskiego

Kto jest jednym z najbardziej znanych na świecie polskich uczonych?

Którego z polskich uczonych najczęściej wymienia się w literaturze światowej?

Nazwisko którego polskiego  profesora jest prawdopodobnie na pierwszym miejscu spośród najczęściej wymienianych w publikacjach związanych z elektroniką?

Czy wiecie kto to był Jan Czochralski?

A znacie największych światowych wynalazców? Pewnie znacie i na pierwszym miejscu wymienilibyście  Thomasa Edisona, bez którego na pewno doskwierałby nam brak żarówki.

Tymczasem był taki uczony i wynalazca, któremu zawdzięczamy niemal całą elektronikę. Bez niego nie byłoby wszystkich tych urządzeń, w sercu których znajdują się układy z krzemu - telewizorów, komputerów, telefonów, robotów, kuchenek mikrofalowych, zegarków kwarcowych i wielu innych nowoczesnych urządzeń. W dodatku ten uczony był Polakiem. Nazywał się Jan Czochralski.

Czasem bywa tak, że naukowe odkrycie wyprzedza swoją epokę historyczną. Spośród plejady najbardziej znanych za granicą polskich naukowców, właśnie to dotyczy Jana Czochralskiego. Jeden z jego wynalazków dzisiaj jest wykorzystywany przy produkcji półprzewodników przez największe koncerny produkujące elektronikę, takich jak amerykańskie Intel i Motorola, IBM i AMD, koreański Samsung albo japoński NEC. Metodą wynalezioną przez Czochralskiego wytwarza się cały współczesny krzem, z którego produkuje się diody, tranzystory, czipy układów scalonych i wiele innych podzespołów. 

 In 2006 the Polish Materials Science Society, the Polish Society for Crystal Growth and the Polish Academy of Sciences joined with the European Materials Research Society to establish the International Chapter of the Jan Czochralski Award.

Jan Czochralski w 1916 r. został autorem genialnego odkrycia - sposobu hodowania dużych monokryształów metali. Współcześnie metodą Czochralskiego hoduje się monokryształy krzemu dla przemysłu półprzewodników. Ale ta metodyka znalazła swoje rewelacyjne zastosowanie dopiero w 50-tych latach, po skonstruowaniu tranzystora przez Waltera Brittaina, Johna Bardeena  i Williama Shockleya. Za wynalazek tranzystora cała trójka otrzymała nagrodę Nobla z Fizyki w 1956 roku. Juliusza Lilienfelda pochodzącego spod Lwowa, który uważał się za Polaka pominięto.

Left to right: John Bardeen, William Shockley and Walter Brattain, the inventors of the transistor - 1948.

W lipcu 1958 roku Jack Kilby, niedawno przyjęty do pracy i niczym niewyróżniający się inżynier w korporacji Texas Instruments w Dallas został w swoim laboratorium sam. Jego koledzy pojechali na urlop. Nie wiadomo, czy wcześniej medytował w samotności jak Budda Siakjamuni pod świętym drzewem Bodhi i osiągnął oświecenie, czy też pracochłonność i uciążliwość lutowania indywidualnych tranzystorów i rezystorów natknęła go genialną ideą: uformować cały układ elektroniczny w płaskim krysztale materiału półprzewodnikowego.  I stworzył pierwszą konstrukcję układu scalonego z germanu. Wkrótce wyjaśniło się materiałem półprzewodnikowym najlepiej nadającym się do spełnienia tej idei jest krzem. I tak rozpoczęła się era krzemowych układów scalonych. Do ich produkcji potrzebny jest monokryształ krzemu, który otrzymuje się dzięki wynalazkowi Czochralskiego.

Dzisiaj bez metody Czochralskiego nie da się wyobrazić rozwoju elektroniki, komputerów, czujników i produkcji sprzętu gospodarstwa domowego, w "sercu" których znajdują się krzemowe chipy.

Bell Laboratories. To w Bell Laboratories w 1950 roku po raz pierwszy użyto metody Czochralskiego do otrzymania monokryształu półprzewodnika.

Jan Czochralski zajmował się wieloma zagadnieniami hutnictwa i metaloznawstwa, ale w historii został zapisany jak wynalazca metody hodowli monokryształów.

Istota metody jest prosta: mały kryształ krzemu, zarodek, opada w stopioną masę, następnie powoli wirując wyciąga się ze stopionej masy. Powolne wyciąganie ze stopu kapilary z zarodkiem krystalicznym (czyli małym kryształkiem) umożliwia uporządkowane narastanie kolejnych warstw kryształu. 

W efekcie otrzymuje się tzw. monokryształ, a więc materiał o szczególnie cennych własnościach fizycznych. Przy tym odbywa się tzw. rekrystalizacja - stopiona masa polikrystalicznego krzemu przekształca się w bardzo czysty krystaliczny krzem, posiadający strukturę, nadającą się do tworzenia układów mikroelektronicznych.

Współcześnie kryształy krzemu, mające długość 2 metrów i wagę ponad 100 kg przy średnicy 300 mm stanowią podstawowy (i na razie niezastąpiony) materiał do produkcji różnego typu układów scalonych. A z czasem procesy hodowli monokryształów krzemu ulepszano się i postępowała ich automatyzacja, tak że teraz udaje się otrzymywać kryształy o średnicy nawet 450 mm i o masie ponad 250 kg. Zautomatyzowane i skomputeryzowane urządzenia Czochralskiego ze względu na zaawansowanie procesu wykorzystują obecnie najwyższe możliwości współczesnej techniki.

Lubię to! Skomentuj19 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie