GIẢI NOBEL VẬT LÝ 2000
Giải thưởng NobelVật lý năm 2000được trao cho giáo sư Nga Zhores I.
Alferov (1930-) tại Viện Vật lý kỹ thuật A.F. Ioffe (St.Peterburg, Nga), giáosư Mỹ
gốc ĐứcHerbertKroemer (1928-) tại Đạihọc California( Santa Barbara,Caliornia,
Mỹ) và giáo sư Mỹ Jach S .Kilby (1923-) tại Hãng thiết bị Texas(Dallas,Texas, Mỹ)
"do những công trình cơ bản của họ về công nghệ thông tin và viễn thông". Z.I.
Alferov và H. Kroemerđượctrao giải "vì sự phát triển các bán dẫn dị thường dùng
trong quang điện tử và điện tử có tốc độ xử lý cao". J.S.Kilby đượctrao giải "vì phát
minh ra mạch tích hợp".
Trongxã hội hiệnđại, nhiều thông tinphong phú được phổ biến khắp thế
giới từ máy tínhcủa chúng ta qua cácsợi cáp quang của đường truyềninternet và
từ máy điện thoại cầmtay của chúng ta nhờ lên lạc vô tuyến bằngvệ tinh.Để có
thể sử dụng trong thực tế, một hệ thống thôngtin hiệnđại phải đápứng được hai
tiêu chuẩn đơn giản nhưng hết sức cơ bản. Nó phảinhanh saocho cóthể chuyển
tải lượngthôngtin lớn chỉ trong một thời gian ngắn. Và những máy móc cho người
sử dụng phải nhỏ để không chiếm nhiều chỗ trong văn phòng,trong nhàvà có thể
để trong hộp hoặc túi áo.
Bằng nhữngphát mình của mình những người được traoGiải NobelVật lý
năm 2000đã đặt nền móngcho công nghệ thông tin hiện đại. Z. I. Alferov và H.
Kroemerđã phát minh sángchế các linh kiện quang điện tử và vi điện tử xử lý
nhanhdựa trêncác cấu trúc bán dẫn theolợpgọi là cấu trúc bán dẫn dị thường.
Các transitor xử lý tốc độ cao được thiết kế theo công nghệ này để sử dụng trong
các vệ tinhviễn thôngvà cáctrạm điện thoại di động. Các điôtlaze cũngphải dùng
đến côngnghệ này để truyền các luồng thông tin trong cáp quang.Người ta cũng
thấychúng cómặt trong các đầu đọcCD, đầu đọcmã vạch và bút chiếu laze. Công
nghệ cấu trúc dị thường chophép chế tạo ra các điôt phátquang mạnh dùng cho
các đèn dừng của ôtô, đèn báo hiệu và các tínhiệu phát sáng khác. Trong tương lai,
các bóng đèn điện sẽ có thể được thaythế bằng cácđiôt phát sáng.
J. S. Kilbyđược trao giải vì đónggóp của ôngchoviệc phát minh ramạch
tích hợp - chip điện tử. Pháy minhnày đã đem lại sự phát triểntột bậc cho ngành
vi điệntử vốnlà nền móng cho mọicông nghệ mới hiện nay. Chẳnghạn như

trường hợp của máy tính vàcác bộ vixử lý với công suất lớn. Chúngcho phép nắm
bắt vàxử lý thông tinnhanh và kiểm soát mọithứ xung quanh ta từ máy giặt,ôtô,
máy thăm dò vũ trụ cho đến các thiết bị chẩn đoán y tế như máy chụp cắt lớp bằng
tia X, máy camera cộng hưởngtừ. Cũng chính các chipđiện tử đã làmsinh sôinảy
nở ngành điện tử vốn nhỏ nhoi khiêm tốn lúc ban đầuvà làm cho cuộc sống của
chúng ta trở nên phongphú bởi vô vàn các thiết bị điện tử từ các đồng hồ điện tử,
trò chơi videochođến các máy tính nhỏ vàcác máytínhcá nhân.
Zhores IvanovichAlferovsinh ngày 15 tháng 3 năm 1930tại Vitebsk
( Belarussia, Liên Xôcũ), Cha ôngtên là IvanKarpovichvà mẹ ông tên là Anna
Vladimirovna. Họ đều là những người Belarus.Cha ông đến St, Peterburg vào năm
1912. Ônghọc phổ thôngở MinskMột giáo viên vậtlý của ôngtên là Yakov
BorisovichMeltsersonđã truyền choông lòng saymê vậtlý và kỹ thuật vàhướng
cho ông đi theocon đường này.Theo lờikhuyên của Meltserson,Alferov đã vào
học Viện Kỹ thuật điện Ulyanovở Leningrad sau khitốt nghiệpphổ thông. Tại đây
người ta đã tiến hành nhiều nghiên cứu có hệ thống về điện tử và kỹ thuật vô
tuyến và có nhiều đónggópcho ngànhcông nghiệp điện tử.Alferov bắtđầu làm
việc tại phòng thínghiệm về các quá trìnhchânkhông từ khiônglà sinhviên năm
thứ ba. Các nghiêncứu đầu tiên của ôngdo một trợ lý nghiên cứu tên là N.N.Sozina
- chuyên nghiên cứu về cácdetector quang bán dẫn hướng dẫn. Từ đó, trong nửa
thế kỷ cácchất bándẫn trở thành các đề tài chínhtrong cácquan tâm khoahọc của
Alferov.Cuốn sách "Độ dẫn điện của các chất bán dẫn" do F.F.Volkenshteinviết ở
Leningrad là cuốn sách giáo kho của ông từ đó. Luận án tốt nghiệp của ông liên
quan đến bài toán chế tạocác màng mỏng và nghiên cứuđộ quang dẫn của các hợp
chất bismuth telluride.Tháng 12năm 1952 Alferov tốt nghiệp ngànhcông nghệ
chân không của khoaĐiện tử, Viện Kỹ thuật điệnV. I. Ulyanov(Lenin) ở Leningrad.
Sau đó,theo đề nghị của Sozinaông ở lại viện này để tiếp tụcnghiên cứu. Từ ngày
30 tháng 1 năm 1953ông bắt đầu làm việc tại Viện Vật lý và Kỹ thuật mang tên
Abram FedorovichIoffe và trải qua cáccương vị nghiên cứu viên(1953-1964),
nghiêncứu viên cao cấp (1964-1967), trưởng Phòngthí nghiệm (1967-1987) và
giám đốcViện ( từ 1987 ). Năm 1961Alferov bảo vệ luận án tiến sĩ công nghệ và

năm 1970ôngbảo vệ luận án tiến sĩ khoa học toán lý đềuở Viện Ioffe,
Năm 1973 Alferov là giáo sư quangđiện tử tại Đại học Kỹ thuật điện Quốc
gia St,Peterburg( trướcđây là Viện Kỹ thuật điện V. I.Ulyanov( Lenin)) và năm
1988 ônglà trưởngKhoa vật lý và côngnghệ của Đại học Kỹ thuậtSt. Peterburg.
Z. I. Alferov được bầu là viện sĩ thông tấnViện Hànlâm Khoahọc LiênXô từ
năm 1972và việnsĩ của Viện nàytừ năm 1979. Từ năm 1989 ônglà Giám đốc
Trung tâm Khoa họcSt. Peterburg của Viện Hàn lâm Khoa học Ngavà từ năm 1990
ông là phó chủ tịchViện Hànlâm Khoahọc LiênXô ( sau làViện Hànlâm Khoa học
Nga).
Alferov làĐảng viên Đảng Cộngsản Liên Xô (1965-1991)và ủy viên Ban
chấphành Đảng bộ ĐảngCộng sảnthành phố Leningrad(1988-1990).Từ năm
1995 ôngđược bầu là nghị sĩ của Duma Quốcgia Nga và làthànhviên của phong
trào chínhtrị xã hội Nga "Nước Nga là ngôi nhà của chúng ta" tại DumaQuốcgia
Nga.
Alferov làtổng biên tập của tạp chí "Vật lý và Kỹ thuật Bán dẫn"và tạp chí
"Những bức thư về vật lý kỹ thuật". Ôngcòn tham gia biên tập tạp chí "Khoa học và
Cuộc sống".
Alferov làmột nhàkhoa họcNga nổi bật. Ông là tác giả củacác côngtrình cơ
bản về vật lý bán dẫn, linhkiện bán dẫn, điện tử bán dẫn vàđiện tử lượng tử. Ông
đã tham gia chế tạo ra cáctransitorđầu tiên ở Nga. Alferovlà người khámphá ra
các cấutrúc bán dẫn dị thường và các kết cấu dựa trên cơ sở đó mà chúngđang là
một xu hướng hiện nay trongvật lý bán dẫn và kỹ thuật điện tử bán dẫn.Từ năm
1962 ôngnghiên cứu trong lĩnhvực của các cấu trúcbán dẫn dị thường III-V vàcó
những đóng góp quantrọng cho vật lý và công nghệ của các cấutrúc bándẫn dị
thường III-V, đặc biệt là các nghiêncứu về các tính chất phun, sự phát triển của các
laze, các pin Mặt Trời, các điôt phátquangvà các quá trình epitaxydẫn đến phát
hiện racác kết cấu bán dẫn dị thường.Ônglà tác giả của 4 cuốn sách, 400 bài báo
và 50 phát minh về công nghệ bán dẫn.
Zhores Ivanovichđã được trao tặng nhiều phần thưởng cao quí ngoài Giải
NobelVật lý năm2000 như Huy chươngBallantynevàng của Viện Franklin ( Mỹ,

1971), Giải thưởng Lenin ( Liên Xô, 1972), Giải thưởngVật lý châuÂu Hewlett-
Packard(1978), Giải thưởng Nhà nước (Liên Xô, 1984),Giải thưởng Quốc tế tại
Hội nghị về GaAs và Huychương H.Welker vàng (Đức,1987), Giải thưởng
Karpinsky ( Đức,1989), Giải thưởng Ioffe ( Nga, 1996), Giải thưởng Nicholas
Holonyak(2000) và Giải thưởng Kyoto về công nghệ cao(2001). Alferovcòn được
traotặng Huân chương Lenin (1986),Huân chương Cách mạng thángMười (1980),
Huân chương Lao động Cờ đỏ (1975) vàHuân chương Danhdự (1959).
Z.I. Alferovlà viện sĩ nướcngoài của Viện Hàn lâmKhoa học Đức (1987),
Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan(1988), ViệnHàn lâm Kỹ thuật Quốc giaMỹ (1990),
Viện Hàn lâm Khoa học Quốcgia Mỹ (1990), Viện Hànlâm Khoa học Belarus
(1995),Viện Hànlâm Khoahọc và Công nghệ Hàn Quốc (1995). Ônglà thànhviên
suốt đờicủa ViệnFranklin (Mỹ, 1971),giáo sư danhdự của Đại học Havana(Cuba,
1987), hội viên danh dự của Hội Khoa học và Công nghệ bán dẫn Pakistan(1996).
Alferov cónhững lời nói rất hayvề khoahọc và giáo dục như sau: "Tất cả
những gì do loài người sản sinh ra về nguyên tắc là nhờ vào Khoa học. Và nếu nếu sự
lựa chọn của đất nước chúng ta là một cường quốc, nước Nga sẽ trở thành cường
quốc không phải vì sức mạnh hạt nhân, không phải vì niềm tin vào Chúa hay tổng
thống hoặc những đầu tư của phương Tây mà nhờ vào lao động của quốc gia, niềm
tin vào Kiến thức và Khoa học và nhờ vào việc duy trì và phát triển tiềm lực khoa học
và giáo dục".
HerbertKroemersinh ngày 25 tháng 8 năm 1928 tại Weimar (Đức).Ôngtốt
nghiệp trường trungcao năm1947 và vào học Đại học Jena ngành vật lý. Sau đó
ông bảo vệ luận án tiến sĩ vật lý năm1952 tại Đại học Gottingen khi mới 24 tuổi.
Đề tài luận án của ông bao hàm các hiệuứng electronnóng trong lớpđiện tích
khônggian trongcực gópcủa transistor. Ảnh hưởngcủacác điện tíchkhônggian
lên các đặc trưng von- ampecủa các điôt và transistor tạo thànhnội dungchính
trong luận án của ông.
Kroemerlàm việc tại các phòngthí nghiệmRCA ở Princeton ( New Jersey,
Mỹ) trong những năm1954-1957, Varian Associates ở Palo Alto( California,Mỹ)
trong những năm1959-1966, Đại học Coloradoở Boulder ( Mỹ) trong những năm

1968-1976 và sau đó là Đại học California ở Santa Barbara ( Mỹ). Ông là giáo sư
vật lý tại Đại học Colorado và Đại học California.
Cấu trúcbán dẫndị thường là gì? Một cách để trả lời cho câu hỏi này là xem
xét sự phát triển suynghĩ của Kroemervề cấu trúc bán dẫn dị thường.
Sau khi bảo vệ luận án tiếnsĩ vật lý lý thuyếtnăm 1952 tại Đại học
Gottingen Kroemerlàm việc như "nhà lý thuyết tại gia" trong nhóm nghiên cứu
bán dẫn của phòng thí nghiệmviễn thông của Sở Bưu điện Đức. Ông bắtđầu tìm
hiểu xemtại sao các transistorcó lớp chuyển tiếp lại chậm so vớicác transistor
tiếp xúcđiểm. Ôngphỏng đoán rằng tốc độ cao hơn của các transistor tiếp xúc
điểm là dođiện trường mạnh giữa cựcphát và cực góp của các linh kiện này.
Phỏng đoán đó mặc dù không đúnglắm đã dẫn ông đếntìm cách giải đápcho câu
hỏi là "Bằng cách nào một điện trường có thể được xây dựng trong vùng cực gốc
của một transistor có lớp chuyển tiếp?". Ôngcho rằng một cách khả dĩ để làm điều
đó không phải sử dụng đến bán dẫnđơn mà dùng một vùng cực gốc chọn lọc
( graded)mà nó bắt đầu với một vật liệuvà kết thúc ở một vật liệu khác với mộtsự
chuyển tiếp liên tục giữa chúng. Građiên gắn với nó sẽ tạo ra mộtlực đẩy các hạt
tải tíchđiện từ cực phátsang cực góp. Một sự thay đổi theocáchnày sẽ nén sự
chuyển tiếp vào mộtvùng hẹpở giaodiện giữa cực phát và cực gốc và tạo ra cái gọi
là một cực phátkhe rộng (wide-gap).
Kroemerđề cập đến các ý tưởng đó trong một bài báo năm 1954nhưng
khôngtiếp tục theoduổi chúng vì chủ yếu khi đó người ta không biếtgì về các hợp
kim bán dẫn. Kroemernói rằng: "Nhưng tôi vẫn tiếp tục suy nghĩ đó khi chuyển đến
Trung tâm nghiên cứu Davis Sarnoff của RCA ở Princeton. Năm 1957 tôi nhận thấy
rằng những ý tưởng ban đầu của ba năm trước có thể mở rộng thành một nguyên lý
thiết kế linh kiện tổng quát mới vượt qua điểm xuất phát của sự tăng tốc transistor
lưỡng cực. Nguyên lý đó là các građiên thành phần tự chúng tác động như các lực
tác động lên các electron và có thể tạo ra các linh kiện mới về cơ bản không thể có
được nếu không có các lực mới này".
Nhậnthức đó thực sự rất quantrọng. Một cộng sự của Kroemerlà Umesh
Mishra- một chuyên gia về các transistor nhanh nói rằng: "Nó là một quan niệm kỳ

lạ. Tôi thực sự tin rằng điều đó tự nó xứng đáng được trao Giải Nobel". Quanniệm
đó thực tế đã dẫn đến transistor lưỡng cực có lớp chuyển tiếp khôngđồng nhất
(heterojunction)(HBT).Transistor này tạo ra một thànhphầnchủ yếu trong các
điện thoại hiện nay có mặt khắp nơi và các lĩnh vự khác của côngnghệ không dây.
Để hiểu rõ ý tưởngnói trên ta hãy lấy haivật liệu trong đó một vật liệu có
khe miền (band gap)cao vàvật liệu kiacó khe miền thấp. Khe miền lànăng lượng
đòi hỏi để nâng một electrontừ miền hóa trị của tinhthể bán dẫn lên miền dẫncủa
nó. Khe miền càng caocác electronở trong miềndẫn có liên quan càngmạnh với
các electron ở trong miền hóa trị.
Ý tưởng của Kroemerlà ghépmột chấtbán dẫncó khe miềncao với một
chất bán dẫn có khe miền thấp theomột cách sao cho một vật liệu dần dần chuyển
thành vật liệu khác. Vùng chuyển tiếp đó là lớp chuyển tiếp không đồng nhất. Sự
thayđổi từ từ trongvật liệu ngụ ý mộtsự thayđổi từ từ của năng lượng electron
và mộtgrađiênnăng lượng ngụ ý một lực giống như lựcgây ra bởiđiện trường
"thực".Ý tưởng đó mở rộng tới giớihạn của những chuyểntiếp thực sự đột ngột
mà ở đó phần chung tác động như một hàng rào thế dùng rộngrãi trong các giếng
lượng tử mà chúng tạo thành một bộ phận quan trọng của sự pháttriển linhkiện
hiện nay.
Kroemergọi cácloại lực mới này là các trường "chuẩn điện (quasi-electric)".
Chúng tác động lêncả các electrontích điện âm lẫncác lỗ trống tích điện dương.
Một "lỗ trống"là sự vắng mặt của các electronvà tác động như một hạt tích điện
dương.Các trường chuẩn điệnảnh hưởng khác nhau đếncác electronvà lỗ trống.
Ta hãy đọc lại cáchgiải thích của Kroemervề "cách để hiệu suất của transistor có
thể được tăng cường bằng cách bao hàm các trường chuẩn điện" trongbài báo năm
1957 của ông mangtên là "Các trường chuẩn điện và chuẩn từ trong các bán dẫn
không đồng nhất".Khi xem xét các transistor p-n-p và giả định một cực phátkhe
rộng đơn giản khácvới mộtgrađiên ở khắp vùngcực gốc, ông viết rằng: "Trong
vùng chuyển tiếp chúng ta có trường chuẩn điện chống lại dòng lỗ trống sang phải
và trường chuẩn điện khác chống lại dòng electron sang trái. Trường electron mạnh
hơn. Điều này có nghĩa là một lớp chuyển tiếp như vậy có tỷ số dòng lỗ trống trên

dòng electron cao hơn so với một lớp chuyển tiếp có khe không đổi với cùng sự phân
bố tạp chất và cùng những độ linh động. Khi dùng như một cực phát trong transistor
p-n-p, transistor có hiệu suất cao hơn và hệ số khuếch đại dòng cao hơn so với một
transistor có khe không đổi đồng nhất khác". Nólà loạin-p-n của dạng lớp chuyển
tiếp khôngđồng nhất có "cựcphát kherộng" mà dạng này đã trở thànhxương
sống của công nghệ transistor lưỡng cực có cấu trúcdị thường(HBT) thậm chí đe
dọa côngnghệ silic.
Các bán dẫn có cấutrúc dị thường gắnliền với transistor đưa ra một nửalý
do tại saoKroemerđược traoGiải Nobel.Mộtnửa lý do khác liên quan đến cáccấu
trúcdị thường dùng cho các laze vàcông nghệ quang điện tử nói chung với các ứng
dụngrất rộng rãi như các bộ đọc đĩa CD.
Năm 1963 Kroemerrời RCA đến làm việc tại Varian Associates ở Palo Alto.
Một vấn đề sôi độngtrong cộng đồng điện tử lúc đó là các chất bán dẫn có thể phát
ra ánhsáng laze liên kết (coherent) nhưng chỉ ở các nhiệt độ thấp và điều khiển
bằngcác xung xiên (bias) ngắn.Trong mộtxê-mi-naở Varian, Sol Millerđã báo cáo
về các lazenày. Giám đốc nghiên cứu ở đó là Ed Heroldcho rằng điều quan trọnglà
các bán dẫn phátra ánh sángở nhiệt độ phòng và được điều khiển liên tục.Khi
thamgia vào xê-mi-na này, Kroemer nóirằng: "Tất cả những gì chúng ta cần làm là
có một khe miền cao hơn ở trên hai vùng ngoài có chèn vào giữa một vùng có khe
miền thấp hơn. Các vật liệu có khe miền cao hơn bẫy các electron trong vật liệu ở
giữa có khe miền thấp hơn".
Điều mà Kroemer đề xuất làmột tinh thể với hailớp chuyển tiếp không
đồngnhất sinh rabởi hai bán dẫn có khemiềnrộng đặt cạnhsườn mộtvật liệu có
khe miền thấp hơn. Khi sử dụng một dòngđiện, các electron chạy về một hướng và
các lỗ trốngchạy về hướng khác và chúngbị bẫy trong vùng giữa.Các electron bị
bẫy tập hợp lại giống như các giọt chất lỏng ở trong một giếng, còn cáclỗ bị bẫy nổi
lên giống như các bọt ở trong một giếngđảo ngược hoặc mộtmái vòm.Các
electronvà lỗ trống đã tụ tập kết hợp lạivà năng lượng thêm vào của chúngđược
phátra thành cácphoton( các hạtánhsáng). Và chúng kết hợp lại khôngphải theo
kiểu không liên kết vì chúngở ngoài bẫy khemiền cao hơn mà theo kiểu liên kết

thậmchí ở nhiệt độ phòng và được đièu khiển liên tục.
Như vậy chỉ trong khoảng hai phút Kroemer có một phát minhthứ hai thuộc
về khái niệm mà nóđóng góp choGiải Nobel37 năm sau.
Ông đã viết mộtbài báo và gửi nó chotạp chí Các lá thư về vật lý ứng
dụng nhưngbài báokhông được đăng.Sau đó ông gửi nó đến Tuyển tập báo cáo
của IEEE.
Không chỉ cáclaze mà cả các điôtphát quang như cácđiôt phát ánh sáng
xanh lamvà xanhlục domột cộngsự của Kroemer làShuji Nakamura pháttriển
dựa trênnguyênlý thiết kế cấu trúckhông đồng nhất kép do Kroemerđề xuất năm
1963. Kroemer nóirằng: "Nó là sự bắt đầu cho sự kết thúc của bóng đèn điện".
Đầu nhữngnăm 1960có một phát minh mới gọi là hiệu ứng Gunn.Ông là
người đầu tiên giảithích mộtcách đầyđủ về hiệu ứngnày. Vì ông tập trung nghiên
cứu về hiệu ứng này, ôngkhông thamgia trực tiếp vào việc phát triển laze bán dẫn
có cấutrúc dị thường. Alferov- người cùng chia sẻ Giải Nobel cùng với Kroemervà
những người khác,đặc biệt là các nhà nghiên cứu tại Bell Labsđã áp dụng ý tưởng
của Kroemer để chế tạo các laze mới.
Như vậy, các transistor ban đầu tương đối chậm.Các lớpchuyển tiếp bán
dẫn không đồng nhất đã đề xuất mộtcáchlàm tăngsự khuếch đại vàđạt được các
tần số và công suất cao hơn. Một cấu trúckhôngđồng nhất như thế baogồmhai
chất bán dẫn mà cáccấu trúcnguyên tử của chúng phù hợp với nhaunhưng chúng
có các tínhchất điện tử khácnhau. Một đề xuất như thế do Herbert Kroemerđưa
ra năm 1957. Ngày nay, các transistor tốc độ cao xuấthiện ở khắp nơi chẳnghạn
như trong các máy điện thoại di động vàcác trạm gốc của chúng,trong các đĩa và
đườngnối vệ tinh. Chúnglà linh kiện của cácthiết bị có khả năngkhuếch đại các
tín hiệu yếu từ khoảng không bên ngoài và từ một máy điện thoại di động ở rất xa
mà không làm lấn át tiếng ồn của máy thu.
Các cấutrúc bán dẫn dị thường có vaitrò quantrọng đối sự phát triển của
quangtử chẳng hạn như các laze, điôt phát quang, bộ điềubiến. Cáclade bán dẫn
dựa trêncơ sở sự kết hợp củacác electronvà lỗ trống và sự phát xạ photon. Nếu
mậtđộ của các photon nàytrở nên đủ cao, chúngcó thể bắt đầu chuyển động

thành nhịp (rhythm)đối vớinhau vàtạo thànhtrạng tháiliên kết pha,nghĩa là tạo
ra ánhsáng laze. Các laze bán dẫn đầu tiên có hiệusuất thấpvà chiếu thành các
xungngắn.
Năm 1963 Herbert Kroemer và Zhores Alferovđề xuất rằng nồng độ của các
electron,lỗ trống và photonsẽ trở nên cao hơn nhiều nếu chúngbị giam trong một
lớp bán dẫn mỏngở giữa hailớp bán dẫn mỏng khác là một lớp chuyển tiếp không
đồngnhất kép.Mặc dù khôngcó một thiết bị hiện đạinhất, Alferoc và các cộngsự
ở Leningradđã tạo ra mộtlaze cókhả năng điều khiểnliên tụcvà khôngđòi hỏi kỹ
thuậtlàm lạnhkhó. Điều này xảy ravào tháng 5 năm 1970 sớmhơm một vài tuần
so với các đồng nghiệp Mỹ.
Các lazevà điôtphát quang đã phát triển qua nhiều giai đoạn. Không có lade
với cấu trúc bán dẫn dị thường thì ngày nay chúng ta không thể có cấc đường nối
băngrộng, đầuđọc CD, máy in laze, bộ đọc mã vạch, bút chiếu laze và nhiềuthiết bị
khoa họckhác.Các điôt phát quang được sử dụngtrong tấtcả các loại mànchiếu
kể cả các tín hiệu giao thông.Cóthể chúng sẽ hoàntoànthaythế các bóngđèn điện.
Trongnhững nămgần đây, có thể làm cho các điôt phát quang và lazebao phủ
toànbộ khoảng bướcsóng nhìn thấy kể cả ánh sáng xanhlam.
Các cấutrúc bán dẫn dị thường có thể xem như các phòngthí nghiệm của
các chất khí electron hai chiều.Các giải Nobel Vật lý năm 1985và 1998 về các hiệu
ứng Halllượng tử dựa trên cơ sở của các hìnhhọc hạnchế như vậy. Các hình học
đó có thể được rút gọn tiếp để tạo ra các kênh lượngtử một chiều và các chấm
lượng tử khôngcó chiều cho các nghiên cứu tương lai.
Jack S. Kilby sinh năm 1923 tại thành phố Jefferson (Missouri, Mỹ).Saukhi
tốt nghiệp phổ thông, ông học kỹ thuật điện tại Đại học Illinois. Kilby học điện là
chínhnhưng do lòng say mêđiện tử từ nhỏ ông còn họcvật lý kỹ thuậtvề ống chân
không.Ông tốtnghiệp đạihọc năm 1947một năm trước khiBell Labs thông báovề
phátminh transistor. Điều đó có nghĩa là kiến thức của ông về ống chân không đã
trở nên lỗi thờinhưng ông có cơ hội tốt để sử dụng kiến thức vật lýcủa mình.
Trongthời gianở GreatBend, Kilbylàm việc cho mộthãng điện tử ở
Milwaukee ( Wisconsin) chuyên chế tạo ra các linhkiện vô tuyến, truyền hìnhvà

máy nghe. Trong lúc ở Milwaukee,ông thamgiacác lớp học buổi tối ở Đại học
Wisconsin để lấy bằng thạc sĩ về kỹ thuật điện.
Năm 1958 ông cùngvới vợ mình chuyển đến Dallas (Texas).Kilby làm việc
cho Hãng thiết bị Texas TI( Texas Insstruments). Hãng nàylà hãng duy nhất cho
phép ôngnghiên cứu về việc thu nhỏ các linhkiện điệntử.
Tronghai tuần nghỉ hè năm1958 Kilby đã thiết kế ramạch tích hợp vàngày
12 tháng 9 năm 1958ông đã chứngminh sự hoạt động của mạchtích hợp.Ngày
sinh của mạch tích hợp là mộttrong nhữngngàysinh quantrọng nhất trong lịch
sử công nghệ.
Một mạch tích hợphay là một chip baogồm các transistor và cáclinh kiện
khác trong một miếng vậtliệu bán dẫn mà ở đó chúngđượcnối đồng thời với các
đườngkim loại Kilby chỉ rarằngcó thể chế tạomột mạchtích hợp đơn giản bằng
gecmani- một chất bán dẫn dùng phổ biến vào thời gian này. Gần đồng thời Robert
Noyce mô tả cáchđể một mạch tích hợp có thể chế tạo bằngsilickhi sử dụng diôt
silic làm điện môivà nhôm chocác đườngkim loại. Sự kết hợp này trở thành công
nghệ lựa chọncho nhữngnăm tiếp theo. Kilby vàNoyce đượccoi như các đồng
phátminh của mạch tích hợp.Bằng cách nối mộtsố lớn các linhkiện mà mỗi một
linh kiện thực hiệncác điều khiển đơngiản có thể xây dựng một mạch tích hợp mà
nó thực hiện những nhiệm vụ rất phức tạp. Mức độ tích hợp tăng lên nhanh chóng
trong những nămsau khi phát minh ramạch tích hợpđầu tiên. Cuộc cách mạng
này được quan tâm vào những năm 1960 bởi Gordin Moore. Theo định luật kinh
nghiệmdo ông phát biểu, số các linhkiện trên mộtchip đơn giản tăng lên gấp đôi
sau mỗikhoảngthời gian là 18thángmà vẫn giữ nguyên giá. Saugần 40 năm "định
luật Moore" vẫn còn nguyên giátrị và cácmạch tích hợp lớn nhất hiện nay chứa
hơnmột trăm triệu transistor.Mạchtích hợp làsản phẩm cơ bảncủa côngnghiệp
bán dẫn. Việc chế tạo nó rấtphức tạp và đòi hỏinhiều bướcnhư tạo điôtsilic, tạo
mẫu bằngkỹ thuật in ảnh litô, in, khắc axitvà lắng đọngpolisilicvà cáckim loại.
Công nghiệp bán dẫn sản xuất ra nhiều loại chip cho các sản phẩm điện tử hiện
nay.
Sau khi chứng minhcó thể chế tạo ra các mạch tích hợp, Kilby lãnh đạocác

nhómthiết kế các hệ thốngquân sự và máy tínhđầu tiên cósử dụng mạch tích hợp.
Ông còn tham giavào các nhóm chế tạo ra máy tínhcầm tayvà máy in nhiệt dùng
trong các thiết bị đầu cuối xử lý dữ liệu (dataterminals)có thể xách tay.
Năm 1970 Kilby có rời khỏi TI để làm việc độc lập.Khi đó ông quan tâm đến
việc áp dụng công nghệ silicđể phát điện nhờ ánh sáng Mặt Trời.
Từ năm 1978đến năm 1985 Kilby là giáo sư kỹ thuật điện tại Đại học Texas
A&M.Thực sự ông không giảngdạy nhiều mà dànhthời gian để nghiêncứu và làm
việc với sinh viên và trường về nhiều dự án khác nhau. Ông chính thức không làm
việc cho TInhưng vẫn tiếp tục cộngtác với công ty này.
Jack S. Kilby đã được trao tặng HuychươngKhoahọc Quốc gia và lưu tên
tuổi của mình trong Đại sảnh đường danh dự của các nhà phátminh quốcgia
( National Inventors Hallof Fame)bên cạnh các nhà phát minh nổi tiếmgnhư
Henry Ford,ThomasEdison, anh em Wright. Khi biết mình được traotặng Giải
NobelVật lý ông nói rằng: "Thực vui mừng khi Hội đồng (Nobel) công nhận vật lý
ứng dụng vì giải thưởng này chủ yếu giành cho nghiên cứu cơ bản. Tôi nghĩ đó là
một sự cộng sinh khi ứng dụng của nghiên cứu cơ bản thường cung cấp các công cụ
mà chúng sau đó tăng cường quá trình nghiên cứu cơ bản. Tất nhiên mạch tích hợp
là một ví dụ tốt để minh họa điều đó. Nghiên cứu dù là ứng dụng hay cơ bản thì tất
cả đều "đứng trên vai của những người khổng lồ" như Isaac Newton đã nói. Tôi biết
ơn những nhà tư tưởng đổi mới đã đi trước tôi và tôi thán phục những người đổi
mới đã tiếp bước họ. Bốn thập kỷ nhận thức có lẽ là một kinh nghiệm có một không
hai trong số những người được trao Giải Nobel Vật lý. Các nhà nghiên cứu đã có
nhiều cố gắng để giải quyết bài toán thu nhỏ các linh kiện điện tử lúc tôi phát minh
ra mạch tích hợp. Loài người cuối cùng cũng sẽ giải quyết được bài toán. Tôi có cơ
hội may mắn là người đầu tiên với ý tưởng đúng sử dụng đúng tài nguyên có thể có
tại một thời điểm đúng trong lịch sử".Kilby còn nói đến một người khác đáng lẽ
cùng được chia sẻ GiảiNobel với ông. Đó là RobertNoyce - một người cùng thời
với Kilbyvà làmviệc tạiFairchild Semiconductor. Trong lúcNoyce vàKilby đi theo
những con đường riêng, họ đã cùng cố gắng để đạt được sự thương mại hóamạch
tích hợp. Rất tiếc là Noyce đã mất năm 1990trước khiKilby được trao Giải Nobel.

Mặcdù nghỉ hưu Kilby còn tiếp tục theođuổi nhiều dự án công nghiệp và dự
án của chính phủ chủ yếu trong lĩnh vực bán dẫn. Ôngtự hào không chỉ về phát
minh mạch tích hợp của ông mà cả gia đình tuyệtvời của ông. Ông có haicon gái và
năm cháu gái. Mọi người nói đùa gia đình Kilby chuyênvề congái. Khi những
người trẻ tuổixin lời khuyên của ông,ông nóirằng:"Điện tử là một lĩnh vực hấp
dẫn mà tôi tiếp tục theo đuổi nó. Lĩnh vực này còn đang phát triển nhanh chóng và
các cơ hội ở phía trước ít nhất cũng nhiều như khi tôi tốt nghiệp đại học. Lời khuyên
của tôi là hãy tham gia và hãy bắt đầu".