Эсаки, Лео

Лео Эсаки родился в семье архитектора Соихиро Эсаки. Он рос неподалёку от Киото, там же окончил Третью высшую школу (фактически, часть Киотского университета). Лео начал изучение физики в Токийском университете, где получил степень бакалавра в 1947 году. Курс ядерной физики у Эсаки читал Хидэки Юкава, который впоследствии стал первым японским нобелевским лауреатом (1949).

По окончании университета Лео Эсаки занялся электроникой и с 1947 по 1956 год работал в компании Kawanishi Corporation (ныне Denso Ten). В 1956 году перешёл в корпорацию Tokyo Tsushin Kogyo (ныне Sony), где стал главой небольшой исследовательской группы. Изобретение транзистора американскими физиками Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли побудило Эсаки переключить интерес с вакуумных ламп на исследования сильнолегированных полупроводников — германия и кремния. В своей диссертационной работе Эсаки экспериментально подтвердил эффект туннелирования электронов, который был предсказан ещё в 1930-е годы, но до сих пор никогда не наблюдался.

Благодаря этому революционному открытию, которое привело к созданию генераторов и детекторов высокочастотных сигналов, Лео Эсаки получил докторскую степень в 1959 году, а через 15 лет, в 1973 году, был удостоен Нобелевской премии по физике.

В 1960 году переехал в США и устроился в Thomas J. Watson Research Center фирмы IBM (её сотрудник до 1992 года), с 1967 года лауреата IBM. Член Американской академии искусств и наук.

После возвращения в Японию занимал руководящие посты в ряде учебных заведений: с 1992 по 1998 год был президентом Университета Цукубы, а с 2000 по 2005 год — президентом Технологического института Сибаура^[4].

Длительное время Эсаки являлся, совместно с российским нобелевским лауреатом Ж. И. Алфёровым, сопредседателем международного симпозиума «Наноструктуры: физика и технология», раз в год проводящегося в РФ или Беларуси^[6].

Является председателем комитета премии Лео Эсаки^[7].

Эффект туннелирования электронов был математически выявлен немецким физиком Фридрихом Хундом, затем описан Георгием Гамовым, Рональдом Герни, Эдвардом Кондоном и Максом Борном. Согласно квантовой теории, из-за принципа неопределённости электрон может туннелировать сквозь достаточно узкий потенциальный барьер, что невозможно с точки зрения классической механики.

В поиске проявления туннельного эффекта Эсаки исследовал диоды, в которых, как известно, существует обедненный слой между полупроводниками n- и p-типа, представляющий собой потенциальный барьер для электронов. При увеличении концентрации легирующих примесей, ширина обедненного носителями слоя уменьшалась. И Эсаки с коллегами удалось добиться таких высоких концентраций, что ширина барьера оказывалась достаточной для туннелирования.

Он обнаружил, что при уменьшении ширины переходного слоя в германии на вольт-амперной характеристике появляется падающий участок, то есть при увеличении напряжения ток уменьшался. Обнаруженное отрицательное сопротивление было первой демонстрацией эффектов твердотельного туннелирования. На основе этого эффекта были сконструированы новые электронные устройства, названные впоследствии диодами Эсаки (или туннельными диодами). Его ключевая статья о новом явлении в p-n-переходе вышла в 1958 году в Physical Review^[8].

Во время работы в исследовательском центре IBM (1960—1992) Лео Эсаки стал пионером в создании искусственных полупроводниковых сверхрешёток и квантовых ям. Для практической реализации этой концепции его команда разработала метод молекулярно-пучковой эпитаксии, позволяющий с высокой точностью выращивать тончайшие кристаллические слои различных полупроводников. В 1972 году были успешно созданы первые искусственные сверхрешётки, что привело к открытию явления резонансного туннелирования в квантовых ямах^[4].

Лео Эсаки был женат дважды. В 1959 году он женился на Масако Араки, в браке с которой родилось трое детей: дочери Нина и Анна, а также сын Юджин. Впоследствии брак распался. В 1986 году Эсаки женился во второй раз на Масако Кондо^[9].

• 1959 — Мемориальная премия Нисины
• 1959 — Премия Асахи
• 1960 — Toray Science and Technology Prize
• 1961 — Премия Морриса Либманна
• 1961 — Медаль Стюарта Баллантайна
• 1965 — Премия Японской академии наук
• 1973 — Нобелевская премия по физике за экспериментальные открытия туннельных явлений в полупроводниках и сверхпроводниках
• 1974 — Орден Культуры^[10]
• 1985 — Международная премия за новые материалы Американского физического общества
• 1989 — Премия Гарольда Пендера
• 1991 — Медаль почёта IEEE
• 1998 — Премия Японии
• 1998 — Орден Восходящего солнца 1-й степени^[10]

В его честь названа Премия Лео Эсаки.