Академик
Забродский Андрей Георгиевич
Андрей
Георгиевич Забродский родился 26 июня 1946 года в г. Херсон в семье офицера
Советской армии Георгия Андреевича Забродского; судьбы Георгия Андреевича и
Забродской (Бушуевой) Галины Степановны, узницы немецкого концлагеря,
освобожденной советскими войсками, пересеклись на территории послевоенной
Германии.
В 1970 году с
отличием окончил факультет радиоэлектроники ЛПИ по специальности «радиофизика и
электроника» (специализация «квантовая электроника»). После учёбы был призван
на службу в ряды Советской армии в должности инженер-лейтенанта (1970-1972). С
1972 года — в ФТИ им. Иоффе. После обучения в аспирантуре работал инженером
(1975-1978), младшим научным сотрудником (1978-1983), старшим научным
сотрудником (1983-1989), заведующим лабораторией «Неравновесные процессы в
полупроводниках» (1989-2017), заместителем директора (1998-2003), директором
(2003-2018), главным научным сотрудником (с 2018) ФТИ.
С 1993 года — по
совместительству профессор кафедры экспериментальной физики СПбГПУ. В 2005 году
основал и до 2021 года возглавлял кафедру физики и технологий твердотельной
электроники в СПбГЭТУ.
В 1979 году
защитил кандидатскую диссертацию «Электрические свойства сильно легированного
компенсированного германия», в 1987 году защитил докторскую диссертацию
«Низкотемпературные электронные свойства неупорядоченных систем – компенсированных
полупроводников в области перехода металл-диэлектрик», профессор.
Член-корреспондент
РАН с 2008 года, академик РАН с 2016 года — Отделение физических наук.
Академик
А.Г. Забродский — известный ученый-физик, обогативший науку результатами
исследований по физике конденсированных сред и физическому материаловедению.
Один из ведущих учёных ФТИ им. Иоффе в Санкт-Петербурге, специалист в области физики
полупроводников, физического материаловедения и прикладной физики. Известен результатами
экспериментальных и теоретических исследований туннельного прыжкового
электронного транспорта, фазового перехода II-го рода изолятор-металл, низкотемпературных
электронных и спиновых корреляций в неупорядоченных системах — легированных
полупроводниках.
С именем А.Г.
Забродского связаны фундаментальные открытия кулоновско-щелевой природы
низкотемпературного изоляторного состояния легированных полупроводников, эффектов
схлопывания кулоновской щели в точке фазового перехода металл-изолятор и её
теплового «замытия», существования локально
магнитоупорядоченных фаз вблизи перехода металл -изолятор в немагнитных
полупроводниках, а также распространение теоретического описания механизмов
прыжкового транспорта далеко за пределы ранее изученной области слабого
легирования.
Приобщение к
исследовательской деятельности началось в годы его обучения в Ленинградском
политехническом институте, когда студент, выполнявший дипломную работу в
секторе Ж.И. Алферова Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе (Физтех,
ФТИ), зарегистрировал многолучевые диаграммы направленности гетеролазеров и
разобрался в их природе, сведя проблему к электродинамической задаче
возбуждения поперечных мод высших порядков в диэлектрическом волноводе. Потом
были красный диплом, военный билет, лейтенантская служба и поступление в
аспирантуру ФТИ в 1972 г.
Руководитель
аспиранта профессор С.М. Рывкин предложил заняться бурно развивавшейся физикой
неупорядоченных систем, конкретно, природой эффекта электрической бистабильности
в сильно легированных компенсированных полупроводниках. Удалось выяснить, что в
её основе лежит явление ударной ионизации основных примесей, осложненное
различными проявлениями разупорядоченности. Однако, в более простом – омическом
режиме эксперименты упорно не подтверждали популярный в те годы закон Мотта для
прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка (variable range hopping, VRH), что заставило А.Г. Забродского заняться этой проблемой,
начав с материала. (Н.Ф. Мотт — лауреат Нобелевской премии 1977 г. «за
фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и
неупорядоченных систем»).
На
стыке полупроводниковой и ядерной физики он провел серию оригинальных экспериментов,
базирующихся на уникальных особенностях нейтронной трансмутации Ge, представляющего собой природную смесь пяти изотопов.
В результате реакций радиационного захвата ими нейтронов и последующего
радиоактивного распада образуются водородоподобный донор As, глубокий двухзарядный донор Se и основная трансмутационная примесь — мелкий акцептор
Ga с периодами полураспада порядка часа, суток и 10
суток, соответственно. Поэтому, если сразу после облучения в ядерном реакторе
произвести отжиг сопутствующих радиационных дефектов, можно наблюдать
ступенчатое перемещение уровня Ферми через запрещенную зону вследствие
электронов электронов с доноров образующимися акцепторами. А.Г. Забродский
разработал основанную на регистрации этих ступеней методику «фермиуровневой
спектроскопии» электронных состояний, пользуясь которой смог существенно
уточнить плохо известные на то время ядерно-физические постоянные «легирующих»
изотопов Ge и создать способ варьирования
выхода трансмутационных примесей путем изменения жесткости спектра нейтронов с
помощью фильтров. Прикладной итог состоял в решении задач изготовления
однородно легированного Ge:Ga c
фиксированной компенсацией для первых отечественных глубокоохлаждаемых
высокочувствительных болометров и криотерморезисторов, а также серий образцов Ge:As и Ge:Ga c хорошо контролируемыми уровнем легирования и компенсацией
для изучения широкого круга проблем проблем прыжкового транспорта.
Для
исследования режима VRH, чувствительного к ходу
плотности состояний в окрестности уровня Ферми, но не обладающего постоянной
энергией активации и потому сложного для исследований, А.Г. Забродский
разработал прецизионный способ анализа, которым доказал существование узкой
квазищели в плотности локализованных состояний на уровне Ферми на полученных
сериях образцов, а потом и на других неупорядоченных системах. Для случая
высоких компенсаций (вдали от перехода ИМ) ему удалось идентифицировать её с
одноэлектронной моделью кулоновской щели Эфроса-Шкловского, своего рода «экситонным»
эффектом притяжения прыгающего электрона к возникающей на его месте дырке. Со
своим учеником А.Г. Андреевым обнаружил существование аномально узких
кулоновских щелей многоэлектронной природы
Опыт
изучения кулоновских щелей был использован А.Г. Забродским в совместных с К.Н.
Зиновьевой экспериментах по одной из центральных проблем физики неупорядоченных
систем – фазовому переходу изолятор-металл. Оказалось, что переход представляет
собой явление схлопывания кулоновской щели в критической точке вследствие
расходимости статической диэлектрической проницаемости. Продвижение в этих
опытах до сверхнизких температур (десятки mK) позволило проследить процесс схлопывания вплоть до
малых окрестностей уровня Ферми. Критические параметры перехода ИМ, как
оказалось, зависят от степени заполнения состояний примесной зоны
полупроводника (степени компенсации).
На
основе техники ЭПР, А.Г. Забродский в содружестве с А.И. Вейнгером были
разработаны и широко использованы высокочувствительные бесконтактные методы
исследования «грязных» металлов, сверхпроводящих, изоляторных и металлических
кластеров, а также слабых магниторезистивных эффектов. С их помощью были
выполнены исследования наноразмерных кластеров в твердых растворах Si-Ge,
ограничивающих возможности создаваемых на их основе приборных структур. Задолго
до открытия сверхпроводников на основе железа была обнаружена сверхпроводимость
в железосодержащих кластерах в стеклах. Был обнаружен эффект затягивания
проявления паулиевского парамагнетизма глубоко в изоляторную сторону перехода
ИМ при температурах, достаточных для теплового замытия кулоновской щели. Но
основным применением этих методов стало исследование низкотемпературных
эффектов взаимодействия локализованных на донорах спинов в области перехода ИМ.
Оказалось, что результатом их может быть образование синглетного
(антиферромагнитного), либо триплетного (ферромагнитного) состояния, причем
проявлению последнего способствуют умеренное заполнение состояний примесной
зоны и низкие температуры. Способность немагнитного полупроводника с
водородоподобными примесями намагничиваться в близи перехода ИМ была доказана в
опытах А.Г. Забродского и Р.В. Парфеньева наблюдением в нейтронно-легированном Ge:Ga гистерезиса
магнетосопротивления в режиме VRH, а затем —
А.Г. Забродским, А.И. Вейнгером и П.В. Семенихиным прямыми измерениями на Si:P с помощью
СКВИД-магнетометре.
В сотрудничестве с Н.А. Поклонским (Беларусь) А.Г.
Забродским выполнены десятки работ по продвижению теоретического описания
эффектов экранирования, различных зарядовых корреляций, образования поляронов,
прыжкового транспорта в кристаллических полупроводниках (включая
многоуровневые) далеко за область изученного ранее предела слабого легирования
— вплоть до фазового перехода ИМ, а также по исследованию эффектов магнитного
упорядочения вблизи перехода. Среди последних: построение модели так называемой
ε2 — проводимости (в которой, в отличие от известной модели
Хаббарда, рассматриваются туннельные электронные переходы между основными
примесями), впервые описавшей её наблюдаемое поведение на изоляторной стороне
перехода ИМ в Ge и Si; объяснение трансформации антиферромагнетик –
ферромагнетик – парамагнетик с ростом компенсации вблизи перехода ИМ; изучение
влияния на суперпарамагнетизм поликристаллического алмаза кластеризации
спин-радикалов, образованных радиационными дефектами.
Работа А.Г. Забродского на постах заведующего
лабораторией (1989-2017), заместителя директора (1998-2003) и директора (2003-2018)
стимулировала расширение тематики его исследований в сторону крупных прикладных
и инфраструктурных проектов.
В сотрудничестве с В.К. Ерёминым был решен ряд задач
физики радиационно-стойких детекторов и создания принципиально новых их
конструкций для физики высоких энергий. Так, в рамках международных
коллабораций ЦЕРНа RD-39 (криогенные детекторы), RD-42 (алмазные детекторы) и RD-50 (кремниевые детекторы) создан новый тип детекторов
– «детекторы с торцевой чувствительностью» для исследования малоуглового
рассеяния ионов прямого пучка БАКа в экспериментах ТОТЕМ.
Под
руководством А.Г. Забродского силами ряда лабораторий ФТИ в рамках Программы
«РАН-Норникель» был выполнен цикл исследований и разработок в области
водородной энергетики, приведших к созданию эффективных компактных источников
тока на основе разработанных в лабораториях ФТИ технологий воздушно-водородных
топливных элементов. Их активный
каталитический слой формировался путем электродиспергирования на мембрану
эмульсии из углеродных нанотрубок, микрочатиц сажи и иономера. Обладая удельной
энергоемкостью на уровне мировых аналогов, опытные образцы превосходили их по
стабильности рабочих характеристик при изменении температуры, влажности и
конвекции воздуха.
Под руководством А.Г. Забродского Физтех стал
участником масштабного проекта развития солнечной энергетики в составе
научно-производственного консорциума вместе с созданным на его площадях в 2012
г. для разработки и модернизации промышленных технологий изготовления солнечных
модулей Центром тонкопленочных технологий в энергетике ООО Хевел,
укомплектованным ФТИ высококвалифицированными научными кадрами. Проект
завершился созданием новой подотрасли энергетики страны – солнечной энергетики
на оcнове кремниевых гетероструктур a-Si:H/c-Si.
А.Г. Забродским и В.В. Ждановым был реализован
инфраструктурный проект создания научно-технологического комплекса
«Литий-ионные технологии», который обеспечил выполнение НИОКР по заказам
промышленности в области разработки литий-ионных аккумуляторов и батарей
высокой удельной мощности.
А.Г. Забродский
инициировал и до 2018 г. руководил чрезвычайно сложным в реализации масштабным
инвестиционным проектом по созданию в ФТИ НИОКР-центра для модернизации и
развития инфраструктуры для созданных академиком Ж.И. Алферовым
гетероструктурных технологий в интересах высокотехнологичного комплекса страны,
как заказчика НИОКР.
Напряженным для
А.Г. Забродского оказалось и успешное, в итоге, завершение проекта модернизации
одного из ведущих сферических токамаков мира — Глобус М2, особенно, после того,
как он оказался перед угрозой срыва из-за серьезной аварии в предпусковой
период.
В 2015 году А.Г.
Забродский при участии академика РАН Н.Н. Никольского организовал направление:
«Физика – наукам о жизни» в которое вовлечены ученые из научных центров и
университетов Санкт-Петербурга (включая ФТИ) и других городов страны, ведущие
исследования и разработки подходов, методов, материалов, технологий и приборов
на стыке физики, медицины, биологии и агротехнологий и каждые два года проводит
одноименные конференции.
Под руководством А.Г. Забродский Физтех
диверсифицировал источники своего бюджета за счет средств фондов, хоздоговоров
и привлечения инвестиций, утвердился в качестве одного из ведущих научных
центров России по профилям «генерация знаний» и «технологии». Удалось избежать
характерного для других академических институтов заметного сокращения
численности научных работников, рост зарплаты которых обгонял инфляцию. По
предложению РАН он подготовил переход ФТИ к самостоятельному изданию
учрежденных совместно с РАН пяти научных журналов, которое началось в 2018 г.
В 1993-2003
гг. А.Г. Забродский вел общий курс физики в СПбГПУ и организовал факультативный
семинар по его внепрограммным разделам для привлечения интересующихся физикой студентов,
многие из которых потом связали свою жизнь с Физтехом. В 2006-2021 гг.
возглавлял основанную им базовую кафедру Физики и технологий твердотельной
электроники в СПбГЭТУ (ЛЭТИ), на которой, в частности, были подготовлены
специалисты для завода Хэвел по выпуску солнечных модулей в г. Новочебоксарске.
В течение 30 лет является бессменным организатором ежегодных Международных
зимних школ ФТИ по физике полупроводников, многие слушатели которых стали
докторами наук, профессорами РАН и даже членами РАН. По инициативе А.Г.
Забродского ФТИ стал участником программы по самостоятельному присуждению
ученых степеней, более, чем на 50% увеличил численность аспирантуры.
Автор более 250
научных работ, специалистам известны его труды, написанные индивидуально или в соавторстве:
«Низкотемпературная проводимость и переход металл-диэлектрик в компенсированном
n-Ge», «The
Coulomd gap:
the view
of an
experimenter», «Обнаружение ферромагнитных свойств Si:P в области
фазового перехода изолятор-металл», «Сalculation of the
activation energy
of electrical ε2-conductivity of
weakly compensated semicondutors» и др.
Главный
редактор «Журнала технической физики», Почётный профессор Санкт-Петербургского
государственного политехнического университета.
Избирался
членом Президиума РАН, членом Бюро Отделения физических наук РАН. Член
Научно-издательского совета РАН и его Бюро, член Научного совета РАН по
развитию систем накопления энергии, член Комиссии РАН по мониторингу и оценке
результатов деятельности научных организаций и образовательных организаций
высшего образования РФ, член Межведомственной рабочей группы по формированию
Белого списка научных изданий.
Награжден
орденом Почета, орденом Дружбы.
Лауреат премии
Совета Министров СССР (1983), лауреат премии Правительства РФ (2018) в области
науки и техники, лауреат премии имени А.Ф. Иоффе Правительства Санкт-Петербурга
(2022) за выдающиеся научные результаты в области науки и техники.
Отмечен премией
им. Я.И. Френкеля ФТИ им. А.Ф. Иоффе, юбилейной медалью «300 лет Российской
академии наук», медалью «В память 300-летия Санкт-Петербурга».