Rugpjūčio 16-19 d. Puslaidininkių fizikos institute vyko tarptautinė konferencija “Šiuolaikinės optinės medžiagos ir įranga” (“Advanced Optical Materials and Devices”). Mintimis apie šį renginį sutiko pasidalyti vienas svarbiausių konferencijos organizatorių, Puslaidininkių fizikos instituto direktorius prof. habil. dr. Steponas AŠMONTAS, kuris taip pat yra Pasaulio optinės inžinerijos draugijos Baltijos skyriaus pirmininkas.

Antroji įvyko

Ta istorija nėra sena. Lietuvoje atkūrus nepriklausomybę mūsų mokslininkai pradėjo stoti į tarptautines organizacijas. Įstojome ir į Pasaulio optinės inžinerijos draugiją (SPJE). Kartu su Latvija ir Estija įkūrėme ir šios Draugijos Baltijos skyrių (Baltic Chapter of SPIE). Jo pirmuoju pirmininku buvo išrinktas latvis Janis Spigulis. Kas dveji metai pirmininkai keičiasi.

Kartą per metus rinkdavomės į skyriaus pasitarimus, kurių metu diskutuodavome, kaip Baltijos šalyse plėtoti optikos mokslą. Tada ir kilo mintis rengti Baltijos skyriaus bendras konferencijas, į kurias būtų kviečiami arti Baltijos jūros gyvenantys mokslininkai. O žymiausi kitų šalių mokslininkai galėtų būti kviečiami skaityti kviestinius pranešimus.

1996 m. Rygoje ir įvyko pirmoji pažangioms optinėms medžiagoms ir prietaisams aptarti skirta konferencija. Dalyvavo 12 Lietuvos mokslininkų, apie 60 iš Latvijos, bene 10 iš Estijos, taip pat nemažai Rusijos, Ukrainos, Lenkijos, Švedijos ir kitų šalių optikos srities atstovų. Pranešimų skaityta net 160, bet kai reikėjo atrinkti tinkamus spausdinti, po recenzavimo tiko tik pusė. Mat spausdino SPIE tarptautinis skyrius už savo pinigus, tad ir reikalavimai buvo gana griežti.

1997-1999 m. SPIE Baltijos skyriui vadovavo Talino universiteto atstovas E. Melikovas, bet estai susiorganizuoti nesugebėjo ir antrosios konferencijos nesurengė. Kai praėjusiais metais pradėjau pirmininkauti Baltijos skyriui, visi tikėjosi, kad lietuviams vis tik pavyks surengti antrąją konferenciją. Kaip matote, pavyko.

Veiks nuolatinis patariamasis komitetas

Pagal kokius kriterijus į patariamąjį komitetą sieksite telktis kitų šalių mokslininkus?

Pirmasis kriterijus - tai turi būti žymus mokslininkas, kuris gerai išmanytų šią sritį. Antra, svarbu, kad jis norėtų šioje veikloje dalyvauti, galėtų padėti rasti rėmėjų arba pasiūlytų gerus kviestinius pranešėjus, padėtų numatyti konferencijų tematiką, sekcijų atranką ir pan.

Tačiau jau ir šiandien galima kalbėti apie aptariamos veiklos šiokią tokią patirtį?

Surengę šią konferenciją įgijome ir tam tikros patirties. Atvažiavo net 17 kviestinių pranešėjų (neatvyko tik vienas). Dalyviai patenkinti aukšto lygio pranešimais, priėmimu, pagaliau ir geru oru. Jums girdint, vieno vyriausių konferencijos dalyvių, autoritetingo prof. Gurevičiaus iš Sankt Peterburgo paklausiau, ką jis mano apie šią konferenciją. Girdėjote atsakymą: profesorius šiuo renginiu patenkintas ir vienareikšmiškai pritaria, kad ateityje tokias konferencijas Baltijos šalims tiesiog būtina rengti.

Suprantu, jog optinių medžiagų inžinerija - perspektyvi sritis, toli gražu neišsisėmusi savo galimybių. Antraip vargu ar kas entuziastingai į tokias konferencijas vyktų, tuo labiau jas organizuotų? Ir vis tik – kuo ši sritis nauja?

Sritis nauja tuo, kad labiau akcentuojame naujas sintezuojamas, auginamas puslaidininkines medžiagas. Tai ir organinės, ir daugiasluoksnės, daugiakomponentės medžiagos. Tikriausiai pastebėjote, jog gana daug pranešimų skirta aukštatemperatūriam superlaidumui apžvelgti. Apie infraraudonojo spinduliavimo panaudojimą pranešimą skaitė ir R. Sobolewski (JAV). Išskirčiau organinių, taip pat nitridų pagrindu gaminamų puslaidininkinių medžiagų panaudojimui skirtas darbo sekcijas.

Apie klastingus nitridus

Nitridų pagrindu kuriami mėlynos spalvos šviesos spindulio lazeriai. Norint išauginti nitridų kristalus, reikia labai aukštos temperatūros - 1400-1500^o C. Kitos puslaidininkinės medžiagos tirpsta esant 1200⁰ C, joms gaminti tinka kvarco ir kiti tigliai. Tačiau jie nebetinka, jei tenka auginti galio nitridus (GaN). Mat labai aukštoje temperatūroje ne tik minėti tigliai, bet ir keramika pradeda lydytis.

Antra problema ta, kad gamtoje, iškasenose, GaN nėra. Galima rasti germanio, silicio (pastarosios medžiagos iškasenose yra kaip kvarco oksido, tad tenka pašalinti deguonį norint gauti gryną Si). Taip pat nesunku gauti indžio stibido, nes gamtoje pakankamai yra tiek indžio, tiek stibio, ir juos sulydyti pasiseka be didesnio vargo.

Trečia problema - kontaktų prie GaN prilydymas. Iki 1994-1995 m. šios medžiagos pavykdavo išauginti, bet ne intensyviam darbui. Kai kilo kietakūnių mėlynos šviesos lazerių poreikis, pasaulyje buvo skirti dideli pinigai, kad būtų patobulinta GaN auginimo technologija. Japonija, Pietų Korėja, JAV šioje srityje ypač daug pasiekė. Būtent tose šalyse ir buvo sukurtas metalo organinio cheminio nusodinimo būdas, kuris dabar naudojamas tiems kristalams auginti. Vienas tokios įrangos komplektas kainuoja 800 tūkst. JAV dolerių. Teko lankytis Achene, ten tokią įrangą gamina įmonė “AIXTRON”. Šiais metais Taivanas tokios įrangos užsisakė tūkstantį komplektų. Taigi vien Taivanas pateikė užsakymų galio nitrido gaminimo įrangai įsigyti už 8 mlrd. dolerių.

O Puslaidininkių fizikos institutas?

Kai mes pateikėme paraišką vienam tokiam įrangos komplektui įsigyti, tai gavome atsakymą: girdi, Vilniaus universitetas turi vieną cheminį rankų darbo metalo organinio nusodinimo įrenginį, todėl mūsų institutui netikslinga pirkti naują… Tokią tad neigiamą gavome savo paraiškos recenziją. Nors tos įrangos pavadinimai ir sutampa, bet Vilniuje esanti nė iš tolo netinka GaN kristalams auginti. Mes kalbame apie automatizuotą įrenginį, kuris brangus, bet juo galima išauginti sudėtingiausius puslaidininkinius junginius, tyrinėti aukštatemperatūrį superlaidumą ir pan.

Tokios konferencijos, kaip mūsų surengtoji, vertingos tuo, kad čia pateikiamos naujos sintezuotos medžiagos, kalbama apie jų optines savybes, kurios tyrinėjamos įvairių šalių laboratorijose. Čia susirenka vienminčiai. Optinių medžiagų inžinerija - tai sritis, kuriai plėtoti pasaulyje, ypač Azijos šalyse, skiriamos didžiulės lėšos, pavyksta gauti ir naujų labai įspūdingų rezultatų. Valstybėse, kuriose nėra pakankamai daug žemės, iškasenų ir kitų gamtos gėrybių, stengiamasi plėtoti aukštąsias technologijas. Lietuvoje, deja, šitie dalykai vis dar nelabai suvokiami, todėl ir mūsų inžinerinės optikos sričiai nėra lengva “prasimušti”. Kalbu apie mūsų bendrą šalies mokslą ir kultūrą: kartais tikima ir pasikliaujama ne mokslininkais, bet analfabetais, kaip kad matome iš mūsų instituto fizikus įžeidusios valdininkiškos recenzijos.

Žalia gatvė – mėlynos spalvos lazeriams

Raudonos ir mėlynos šviesos lazerių spinduliuotės bangos ilgis skiriasi du kartus, o nuo bangos ilgio priklauso optinio disko informacijos užrašymo plotis. Jei nuskaitant naudojamas mėlynos šviesos lazeris, tai takelis yra du kartus siauresnis ir informacijos tame pačiame diske pavyksta įrašyti dvigubai daugiau. Be to, iškart labai pagerėja informacijos įrašymo ir atgaminimo kokybė, mat takelio plotis siejasi su bangos ilgiu. Panašiai mikroskopu dėl aberacijos negalima matyti daikto, kurio dydis mažesnis už šviesos bangos ilgį. Taip pat ir kompaktiniame diske: jeigu raudonos šviesos spindulio lazeris sufokusuotas į mažiausią tašką, tai įrašymo takelio plotis - 1-1,5 mikrometro. Sumažinus nuskaitymo bangos ilgį galima mažinti takelio plotį. Kai takelis siauresnis, galima įrašyti daugiau informacijos.

Kas būtų, jeigu dar labiau trumpintume bangos ilgį? Kur riba?

Galima būtų mėginti taikyti ultravioletinio diapazono bangos ilgį, bet kokia būtų tų diskų kaina? Jeigu mėlyno lazeriuko savikaina šiandien ne ką didesnė už raudono lazerio, o perspektyva gerokai didesnė, tai kompaktinių diskų gamintojai būtent mėlynuosius ir pradeda taikyti. Kompaktinių diskų talpą ir įrašų kokybę iškart pasiseka labai smarkiai pagerinti. Šie du veiksniai leidžia gerokai pralenkti konkurentus. Kai poreikis auga, tai verslininkai ir valstybė stengiasi į tas sritis investuoti daugiau lėšų.

Tačiau šiuo atveju kalbame ne apie Lietuvos verslininkus, kurie šioms problemoms spręsti savo piniginių plačiau tikriausiai neatidarys?

Anglai kalba apie “basic research” - bendruosius, arba, taip kaip mūsų šalyje įprasta sakyti, - fundamentinius tyrimus. Atliekami pat ir taikomieji tyrimai. Kai nedaromi patikimi bendrieji tyrimai, nėra gero universitetinio pasirengimo, trūksta žinių, nepasieksi ir gero pritaikymo, pvz., norint sukurti mėlyno lazerio grotuvą. Vargu, ar kuriam verslo atstovui kils mintis jį gaminti, jeigu jis nenutuokia, kas yra mėlyno šviesos spindulio lazeris ir kaip jį reikėtų pagaminti. Juk ir galio nitrido auginimas nebuvo savitikslis: reikėjo sukurti medžiagą, kuri turėtų atitinkamų savybių ir būtų pakankamai pigi. O tai ir padeda atlikti bendrieji tyrimai, tik vėliau gauti rezultatai panaudojami kuriant prietaisus.

Verslo atstovai buvo šešėlyje

Abu šie paminėtieji aspektai reikšmingi. Svarbiau gal net ir senų medžiagų pritaikymas kuriant naujus prietaisus, pvz., holografiniam vaizdui užrašyti. Surandamos tam tikros medžiagos, optimalus bangos ilgis - tai viena. Antra, siekiama sukurti naujas medžiagas, kurias taikant galima pagerinti turimų prietaisų charakteristikas, kaip kad minėjau kalbėdamas apie kompaktinį diską ir mėlyną lazerį.

Kalbate labai įtikinamai, tačiau nemačiau, kad verslo ir pramonės atstovai konferencijoje būtų naršę tarp fizikų, stengtųsi kuo anksčiau numatyti naują perspektyvą ir nučiupti praktiškai pritaikytiną idėją. Mokslininkų reikalas parodyti, ką padarė, siūlyti savo idėjas, o verslo atstovai turėtų laiku susiorientuoti. Pripažinkite, kad to nėra.

Matote, mokslinė konferencija – tai ir problemų kėlimo vieta. Reikia padaryti tai ir tai, jeigu pavyks rasti sprendimą, tai galėtume tikėtis tokio ar kitokio rezultato. Pranešėjai ir diskusijų dalyviai paprastai formuluoja, kokios tematikos ir krypties darbus toliau reikėtų plėtoti, kokios naudos tikėtis ir kas tuos darbus galėtų finansuoti. Lietuvoje problema tokia, kad pramonė labai mažai užsakymų teikia mokslui. Pramonė buvo sugriauta ir tik dabar pradeda kiek atsigauti. Mūsų srities, t. y. šviesos technologijų, tokios firmos kaip “Eksma”, “Ekspla” ir kai kurios kitos yra sėkmingos veiklos pavyzdžiai.

Kol kas gal nedrąsu šios srities veiklą vadinti pramone, tai veikiau verslas.

Tegu verslas. Tačiau jeigu ir toliau bus sėkmingai plėtojamas, jei per metus įmonė sugeba savo gamybos apimtį padidinti 20-30 proc., tai galime įsivaizduoti, kas bus po 10 ar 20 metų? Štai fizikų ir matematikų sukurtoji įmonė “FiMa”. Juk ją įkūrė 4 entuziastai, pradėję gaminti saugos sistemas, kurios buvo patobulintos dar mūsų institute. Po metų darbuotojų padvigubėjo ir toliau kasmet jų daugėjo. Po 9 metų firmoje jau dirbo 70 darbuotojų, o metinė firmos apyvarta pasiekė 25 mln. Lt.

Sėkmingos veiklos pavyzdys. Tačiau, gerb. Profesoriau, šioje konferencijoje matau tik firmos “Standa” pristatytąjį stendą, kuriame reklamuojami lazerių technikos įtaisai. Nei “Eksma”, nei “Ekspla”savo pasiūlymų čia kažkodėl neteikia. Tiesa, mačiau “Geolos”, holografijos srityje dirbančios firmos, darbuotoją, bendraujantį su konferencijos dalyviais.

Panašu į šiokį tokį nesusipratimą. Vienos iš minėtųjų firmų direktorius užtikrino, kad būtinai eksponuos savo gaminius, bet jis atostogauja, o firmos klerkai, matyt, kažko nesuprato. Išties tokiose konferencijose firmoms dalyvauti labai naudinga. Prof. Aleksandras Dementjevas savo pranešime ir pabrėžė, kad vienus ar kitus lazerius Lietuvoje jau gamina “Ekspla” ir “Eksma”. Sutikome už simbolinę sumą, kad firmos pristatytų savo lazerius bei kitą įrangą ir rodytų konferencijos dalyviams. Būtų puikiausia reklama. Bet, kaip matote, firmos, išskyrus “Standą”, tuo nepasinaudojo.

Mokslas ar inžinerija?

Matote, Vakarų mokslo atstovų požiūriu, pusė to, kuo užsiima mūsų Puslaidininkių fizikos institutas, tai esąs ne fizikų, o chemikų darbas. O Vakarų chemikai medžiagų auginimą traktuoja kaip inžinerijos problemą. Jie, beje, ir vadinami chemikais inžinieriais. Lietuvoje atrodo natūralu, kad tai fizikų darbas, kurių nebaido metalo cheminis nusodinimas ir panašūs procesai.

Žinoma, tos skirtingos traktuotės nėra kliuvinys, bet susikalbėti kartais kliudo. Naujų medžiagų konstravimas, sugalvojus, kaip sujungti du atomus ir gauti naują medžiagą, kitose šalyse vadinamas “engineering”.

Mums tiktų ir sąvoka technologija?

Technologija, medžiagotyra. Kadangi šios problemos mūsų šalyje buvo sprendžiamos naudojant fizikinius tyrimus, tad tų puslaidininkinių medžiagų kūrimu ir užsiėmė fizikai. Juk mūsų chemikai beveik niekada neužsiėmė puslaidininkinių medžiagų sintetinimu. Labai sunkiai Vilniaus universiteto Chemijos fakultetą prisikalbinome, kad jie padėtų sintetinti aukštatemperatūrius superlaidininkus. Lyg ir įprasta tapo, kad mūsų elektrochemikai užsiima metalo nusodinimu ant plastmasės ar kitos medžiagos, kitais elektrochemijos dalykais ir nelabai nori visa kita žinoti.

Apskritai chemikai galėtų padėti fizikams, ypač puslaidininkinių medžiagų kūrėjams. Vienų nuo kitų izoliavimasis nėra sveikintina. Ypač šiuo metu, kai labai aktualus tampa nacionalinių tyrimo centrų kūrimas Lietuvoje.

Šią išties svarbią temą, gerb. Profesoriau, mes panagrinėsime su Jumis viename iš artimiausių laikraščių numerių. O šiandien atsisveikindamas dėkoju už išsakytas mintis apie Vilniuje vykusią konferenciją, skirtą optinėms medžiagoms bei įrangai.