20 марта 2007 г. исполнилось 50 лет со дня организации проблемной лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ЭДиП) при Томском политехническом университете.
Она была создана распоряжением Совета Министров СССР для решения актуальных проблем физики твердого тела. Главным инициатором организации лаборатории и ее руководителем со дня основания до конца своей жизни (1981 г.) являлся профессор Александр Акимович Воробьев (ректор ТПИ с 1944 по 1970 г.).
Организационно лаборатория начала свою деятельность в составе семи отделов: отдел ионных диэлектриков возглавляла профессор Е.К. Завадовская, отдел контактного плавления работал под руководством доцента П.А. Савинцева, высоковольтным отделом и отделом импульсной техники руководили соответственно доценты И.И. Каляцкий и Г.А. Воробьев, отдел радикало-рекомбинационной и электролюминесценции возглавлял профессор В.А. Соколов, во главе химического отдела стоял профессор В.В. Болдырев, а отделом полупроводниковых приборов руководил доцент И.А. Суслов.
В структуре проблемной лаборатории была реализована идея Александра Акимовича о единстве научных исследований и учебного процесса.
Штатные сотрудники лаборатории в 50-60-х годах составляли незначительную часть кадрового потенциала, основной движущей силой являлись профессорско-преподавательский состав, аспиранты, студенты различных кафедр.
Важную объединяющую роль играл научный семинар лаборатории под председательством А.А. Воробьева, на котором рассматривались крупные научные достижения, диссертации, а также и другие проблемные вопросы. Александр Акимович непременно выступал после доклада с глубоким анализом его содержания. Это были высокопрофессиональные мастер-классы, на которые собирались не только ученые-политехники, но и многие представители других вузов Томска.
Именно благодаря усилиям А.А. Воробьева и его широчайшей научной эрудиции к работе в лаборатории постоянно привлекались талантливые молодые ученые, многие из которых в дальнейшем заняли видное место в науке. К ним относятся вице-президент РАН Г.А. Месяц, академики В.В. Болдырев, Ю.П. Похолков, И.Н. Пустынский, Ю.А. Захаров, В.В. Евстигнеев.
Для проблемной лаборатории особое значение имела деятельность соруководителя лаборатории профессора Е.К. Завадовской в течение более 30 лет, которая во многом способствовала ее становлению и развитию.
С 1981 по1999 гг. обязанности научного руководителя ПНИЛ ЭДиП исполнял Ю.М. Анненков, а с 1999 г. по настоящее время научным руководителем ПНИЛ ЭДиП является А.П. Суржиков.
Первый период деятельности научной школы был посвящен классической физике диэлектриков - воздействию стационарных и импульсных электрических полей на диэлектрические материалы. В то время была разработана уникальная высоковольтная техника, а Томская школа А.А. Воробьева была признана одним из мировых лидеров в области физики и техники высоких напряжений.
В качестве наиболее значимого достижения в этой области следует отметить обнаруженные особенности пробоя диэлектриков в стационарных и импульсных полях. Оказалось, что в отличие от стационарных напряжений, при субмикронных длительностях импульсов напряжения электрическая прочность жидкостей становится выше, чем для твердых диэлектриках. Данный результат, полученный А.А. Воробьевым, Г.А. Воробьевым, А.Т. Чепиковым, был признан научным открытием нового явления, на основе которого были развиты электроимпульсные технологии бурения горных пород и утилизации железобетонных изделий.
В этот период в ТПИ создается электротехническое оборудование, которое позволило организовать крупнейший центр в стране по ускорительной технике, включающий циклотрон, бетатроны, электростатический генератор, микротроны, синхрофазотрон, электронные импульсные ускорители электронов и ионов. В 60-х годах таким набором излучательных установок обладали немногие научные учреждения страны.
Таким образом, в ТПИ были созданы крайне благоприятные и уникальные условия для выполнения актуальных в то время научных исследований по радиационной физике твердого тела.
Исследования по радиационной физике и радиационному материаловедению переплетались между собой как идейно, так и методически. Фундаментальные выводы, полученные при изучении модельных кристаллов, широко привлекаются для физического толкования радиационного изменения свойств практически важных материалов и используются в прикладных разработках.
Научные результаты, полученные в этот период ПНИЛ ЭДиП, неоднократно признавались Координационным Советом по радиационной физике АН СССР в числе лучших работ года, а ТПИ снискал себе славу одного из крупнейших центров страны в области радиационной физики и радиационного материаловедения.
По данному направлению были достигнуты значительные успехи. Свидетельством тому является то, что научные результаты, полученные в этот период в ПНИЛ ЭДиП, неоднократно признавались Координационным Советом по радиационной физике АН СССР в числе лучших работ года. В эти годы ТПИ снискал себе славу одного из крупнейших центров страны в области радиационной физики и радиационного материаловедения. Данный успех по праву разделяет с ТПИ и проблемная лаборатория ЭДиП.
Впервые, с помощью созданных в лаборатории высокочувствительных микрокалориметров, изучены законы запасания в ионных кристаллах энергии излучения. Получены энергетические характеристики радиационного дефектообразования, что имеет принципиальное значение для радиационной физики ионных структур.
Установлены важнейшие закономерности и разработана физическая модель накопления радиационных дефектов в ионных кристаллах в широком интервале доз и мощности радиации.
Результаты обширных исследований радиационного изменения свойств практически важных материалов из стекла, керамики, полимеров составили существенную часть всесоюзного банка данных по радиационной стойкости материалов, используемых в радиотехнике, электронике и электротехнике.
Все это позволило А.А. Воробьеву и Е.К. Завадовской разработать энергетическую концепцию радиационной стойкости материалов, позволяющую по величине энергии связи между частицами вещества оценивать устойчивость материалов к воздействию радиации, не выполняя трудоемких измерений.
К числу достижений лаборатории следует отнести результаты исследований в области прохождения электронов и позитронов через кристаллы, позволившие разработать теорию каналирования и излучения электронов, а также электрон-позитронной аннигиляции в кристаллах.
Важным является обнаружение нового эффекта перехода \"диэлектрик-полупроводник\" под действием ионных пучков. Явление наблюдается в широком классе ионных структур и полимерах. Резистивный эффект, стимулированный ионным облучением, имеет широкие перспективы использования при получении органических полупроводников, резисторов для тонкопленочной микроэлектроники и других устройств.
На протяжении последних лет научные интересы лаборатории были сосредоточены на изучении радиационно-термических процессов и эффектов в неорганических диэлектриках. В этом направлении достигнуты значительные успехи. В научном плане обнаружен целый ряд новых физических явлений, из которых наибольшую значимость имеет явление ускорения практически важных диффузионно-контролируемых твердофазовых реакций в мощных радиационных полях. Разработана физическая модель этого явления, из которой непосредственно следуют потенциальные возможности пучковых технологий и подходы к организации радиационно-термических технологических процессов.
Прикладная значимость этих разработок определяется перспективами их использования для создания принципиально новых экспрессных радиационных технологий в производстве керамик различного функционального назначения, обладающей уникальным комплексом свойств. Указанные разработки защищены авторскими свидетельствами и патентами.
Практическая реализация разработок осуществлена при изготовлении ферритовой керамики, а также пьезокерамики и высокопрочной корундо-циркониевой керамики, спекаемых радиационно-термическим методом из ультрадисперсных порошков.
В НПО \"Вымпел\" внедрена технология обработки фазовращателей, а в НПО \"Волна\" - материалы систем для внутриобъектовой связи.
B ПНИЛЭДИП с семидесятых годов прошлого века стала интенсивно разрабатываться проблема, связанная с явлением механо-электрических преобразований в твердых диэлектрических структурах и возможностью его практического использования. Под действием механических нагрузок твердое тело переходит в возбужденное состояние, при котором происходит возникновение переменного электромагнитного поля.
А.А. Воробьевым была высказана идея использования явления генерации переменного электромагнитного поля при механическом возбуждении для разработки принципиально новых методов как прогноза геодинамических явлений (землетрясений, горных ударов и оползней), так и для неразрушающего контроля дефектности и прочности неметаллических материалов.
На основании многочисленных экспериментальных исследований закономерностей и механизмов механо-электрических преобразований в диэлектрических структурах эта идея нашла свое экспериментальное подтверждение.
Удалось найти связи параметров электромагнитного отклика с дефектным и напряженно-деформированным состоянием объектов исследования, а также с их прочностными свойствами. Тем самым были заложены физические основы нового неразрушающего метода контроля качества и прочности материалов.
С помощью указанного метода успешно протестированы элементы теплозащитного покрытия отечественного челнока \"Буран\". В последние годы большой объем исследований выполняется по заданию Дирекции дорожного фонда Томской области. Были разработаны приборы типа \"Поиск\" для контроля прочности бетонных покрытий автодорог, мостов и путепроводов, приборы типа \"ФАЗА\" для измерения статических и динамических прогибов пролетных строений мостов и путепроводов.
Для решения проблемы прогноза геодинамических явлений разработаны и созданы переносные и стационарные многоканальные автоматизированные станции круглосуточных наблюдений вариаций параметров естественного электромагнитного поля Земли, позволяющие регистрировать полученную информацию и формировать базу данных с использованием ЭВМ. Станции размещались в различных сейсмоактивных районах: оз. Иссык-Куль, Байкал, г.Алма-Ата (Казахстан). Полученные данные позволили уточнить электромагнитный предвестник краткосрочных землетрясений и оползневых явлений.
Наблюдения электромагнитного сигнала регулярно проводятся в железорудной шахте Таштагол (Кемеровская область).
Кроме того, аппаратура прошла апробацию в меднорудной шахте Хун-Тоу-Шань (Восточный Китай). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности выбранного подхода по разработке методов контроля изменения внутренних механических напряжений в массивах горных пород и прогноза горных ударов.
Накопленный значительный научный потенциал позволяет коллективу быстро адаптироваться к меняющимся экономическим условиям и активно, на высоком научном уровне, с нарастающими темпами решать поставленные задачи. В пользу этого свидетельствует рост объема выполняемых исследований из числа тем по базовому финансированию, по конкурсным программам Министерства образования РФ и грантам. За последние 10 лет коллектив лаборатории выполнил 25 бюджетных и 7 хоздоговорных тем с общим объемом финансирования около 20 млн руб.; сотрудники лаборатории опубликовали в отечественных и зарубежных рецензируемых изданиях более 80 статей, получили 17 патентов, в лаборатории защищено 5 докторских и 9 кандидатских диссертаций, издано 6 монографий. Проблемная лаборатория ЭДиП в 2004 г. включена решением Федерального агентства по образованию России в число ведущих научно-педагогических коллективов России, а в 2006 году удостоена звания лауреата премии Томской области в сфере образования и науки по номинации научные и научно-педагогические коллективы.
Велик вклад коллектива ПНИЛ ЭДиП в подготовку инженерных кадров. Сотрудники участвуют в разработке циклов лабораторных работ, чтении лекционных курсов, осуществляют руководство учебно-исследовательской работой, курсовым и дипломным проектированием. Оснащенность лаборатории уникальным оборудованием, компьютерной техникой позволяет студентам выполнять исследования на уровне, отвечающем передовым образовательным стандартам.
В 50-летний юбилей лаборатории нельзя не отметить тех ее сотрудников, кто внес и продолжает вносить весомый вклад в научные достижения и развитие. Это профессора, доктора наук Анненков Ю.М., Суржиков А.П.; ведущие научные сотрудники, кандидаты наук Беспалько А.А.; Притулов А.М., Франгульян Т.С.; старшие научные сотрудники, кандидаты наук Гынгазов С.А., Лысенко Е.Н., Суржиков В.П., Фурса Т.В., Чернявский А.В., научный сотрудник, кандидат наук Яворович Л.В., младшие научные сотрудники, кандидаты наук Малышев А.В., Усманов Р.У., зав. ПНИЛ ЭДиП Хорсов Н.Н.
Необходимо отметить людей, которые составляли кадровый костяк в прошлом и внесли весомый вклад в развитие лаборатории. Это Арефьев К.П., Боев О.В., Боев С.Г., Борисовский В.В., Вайсбурд Д.И., Вахромеев В.Г., Воробьев С.А., Галанов Ю.И., Головчанский Е.М., Гольд Р.М., Гордеев В.Ф., Градобоев А.В., Гришуков В.А., Заверткин С.Д., Кащук С.Л., Коровкин М.В., Лисицын В.М., Малофиенко Г.М., Малышков Ю.П., Мастов Ш.Р., Мелик-Гайказян И.Я., Могильницкий С.Б., Пешев В.В., Пичугин В.Ф., Рощина Л.И., Сальников В.Н., Смоленцев Е.К., Стародубцев В.А., Столяренко В.Ф., Суслова В.Н., Тимошенко Н.М., Цой А.А., Чернышов В.А. и многие другие.
В итоге надо отметить, что научное направление лаборатории, заключающееся в изучении физических явлений при различных способах (электрическом, радиационном, механическом) возбуждения неорганических диэлектриков и механизмов релаксации возбужденного состояния твердого тела, оказалось весьма плодотворным, не теряет до сих пор своей актуальности и постоянно открывает новые важные для науки и практики аспекты проблемы.