Академик Камиль Ахметович Валиев - гордость Казанского университета!
15 января 2016 года исполняется 85 лет со дня рождения академика Камиля Ахметовича Валиева (1931 - 2010) - доктора физико-математических наук, профессора, действительного члена Академии наук СССР, действительного члена Академии наук Республики Татарстан, выдающегося физика, чье имя неразрывно связано с Казанским университетом.
Ниже приводятся фрагменты из очерка, подготовленного коллегами Камиля Ахметовича - академиком А.А. Орликовским (ФТИ РАН, г. Москва) и д.ф.-м.н., профессором А.А. Кокиным (МФТИ, г. Москва).
Талантливый физик-теоретик и педагог, выдающийся организатор науки в нашей стране, Камиль Ахметович Валиев родился 15 января 1931 года в деревне Верхний Шандер Таканышского (теперь Мамадышского района Республики Татарстан). К.А.Валиев в 1949 году окончил среднюю школу и поступил на физико-математический факультет Казанского государственного университета (КГУ).
Студент первого курса
Университет он закончил с отличием в 1954 году по специальности “Теоретическая физика” и поступил в аспирантуру к талантливому физику-теоретику, ученику академика И.Е.Тамма, профессору Семену Александровичу Альтшулеру. Первая научная работа К.А.Валиева была опубликована в Ученых Записках Казанского университета, в юбилейном сборнике студенческих работ, посвященном 150-летию Университета в 1955 г. В этой работе была вычислена энергия высокочастотного поля, поглощаемая помещенным в поле проводящим (металлическим) цилиндром.
Аспирант К.А.Валиев с однокурсниками
После окончания в 1957 г. аспирантуры КГУ К.А. Валиев был направлен по распределению на преподавательскую работу в Казанский государственный педагогический институт (КГПИ). В 1958 году К.А. Валиев успешно защитил кандидатскую диссертацию, основным фундаментальным результатом которой явилось предсказание эффекта усиления сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) за счет присутствия в атоме электронного спина.
В 1958-59 г.г. С.А. Альтшулер и К.А.Валиев выполнили теоретические работы по электронной спин-решеточной релаксации для комплексообразующих ионов металлов в жидких растворах электролитов. В этих работах они предложили механизм релаксации, который стал впоследствии называтьcя в литературе механизмомом Альтшулера-Валиева.
Наряду с интенсивной научной работой в 1957-64 г.г. К.А.Валиев вел активную педагогическую деятельность в КГПИ, пройдя, в кратчайшие сроки, последовательно путь: старший преподаватель, доцент, заведующий кафедрой физики. К.А.Валиевым были прочитаны практически все разделы курса общей физики и теоретической физики. На кафедре физики возникла аспирантура. По существу, за короткое время в КГПИ возникла новая научная школа, которая, как часть казанской научной школы магнитно-резонансных исследований, сосредоточилась на изучении проблем жидкого вещества методами магнитного резонанса и оптической спектроскопии. Основателем этой научной школы можно по праву считать К.А. Валиева. В этот период Камилем Ахметовичем вместе с учениками Е.Н. Ивановым, Р.М. Юльметьевым, М.М. Бильдановым была получена серия интересных результатов по физике жидкого состояния. Результаты исследований К.А. Валиева в этой области составили материал его докторской диссертации, успешно защищенной им в ноябре 1963 г. Полное ее содержание было опубликовано позже в монографии: К.А.Валиев «Исследование жидкого вещества спектроскопическими методами» Москва, Наука, 2005. За совокупность фундаментальных теоретических работ в области электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) К.А. Валиев в 1997 году был награжден престижной Международной Премией им. Е.К. Завойского.
После защиты докторской диссертации К.А.Валиев много думает о способе своего участия в решении научных задач, связанных с проблемами, имеющими значение для всей страны. Начало 1960-х годов 20-го века характеризовалось развитием микроэлектроники. Однако страна тогда существенно отставала от передовых капиталистических стран даже в области электроники, не говоря уже о микроэлектронике, которая отсутствовала вовсе. Создание и развитие микроэлектронной промышленности в стране было одной из важнейших проблем. В 1962 году в правительстве было принято решение (еще при Н.С.Хрущеве) о создании города-спутника (в районе ст. Крюково Московской области) и Научного Центра, предназначенного для развития микроэлектронной промышленности в стране. Наименование «г.Зеленоград» (район г.Москвы) городу-спутнику было присвоено решением Моссовета 15 января 1963г.
Научный Центр был задуман как комплекс научно-исследовательских институтов (НИИ) и заводов, каждый из которых решал свою задачу. В частности, задачей НИИ точного машиностроения (НИИТМ) было создание технологического оборудования для микроэлектроники, НИИ материаловедения (НИИМВ) – создание материалов, НИИ точной технологии (НИИТТ) – создание гибридных интегральных микросхем, НИИ молекулярной электроники НИИМЭ) – создание полупроводниковых (кремниевых) интегральных схем, НИИ микроприборов (НИИМП) предназначался для разработок и производства микроэлектронной аппаратуры. Был предусмотрен также НИИ физических проблем (НИИФП), «впередсмотрящий», для задельных работ в области микроэлектроники.
В середине 1964 года К.А.Валиев был приглашен для работы в Научном Центре микроэлектроники в г.Зеленограде. Это приглашение отвечало внутреннему настрою К.А.Валиева, и в июле 1964г. он приступает к работе в НИИМП в качестве начальника сектора физических исследований. Сектор состоял из оптической, электронно-микроскопической, рентгеновской, теоретической лабораторий, а также лаборатории электрофизических методов исследований. При приеме на работу на предприятия микроэлектроники в Зеленограде существовало тогда негласное ограничение - не старше 35 лет. К.А.Валиеву тогда было только 33 года.
Начальник сектора К.А.Валиев, как и большинство сотрудников, был тогда мало знаком с физикой и технологией полупроводниковых приборов. Всем необходимо было интенсивно учиться новому делу. Сам Камиль Ахметович с присущим ему упорством принялся усердно изучать азы незнакомой ему полупроводниковой технологии. Его колоссальная работоспособность, дотошное стремление проникнуть во все детали вопроса, а также его способность очень четко и на хорошем русском языке формулировать свои мысли всегда поражала. Между тем чувствовалось, как все в Зеленограде начинало быстро становиться: строились производственные здания, закупалось и монтировалось оборудование, интенсивно возводились жилые дома, город благоустраивался.
Директор Научного Центра Ф.В.Лукин и Председатель Госкомитета по электронной технике (ГКЭТ) при Совете министров СССР А.И.Шокин вскоре увидели в К.А.Валиеве приемлемого кандидата на должность директора НИИ МЭ (молекулярной электроники). Здание института уже строилось в Зеленограде с 1963г. Институт был организован приказом ГКЭТ 9 марта 1964г. В феврале 1965 года К.А.Валиев был назначен директором НИИМЭ, сменив исполняющего обязанности директора И.А.Гуреева. Ему тогда едва исполнилось 34 года. Он был единственным доктором наук в институте.
Этот непростой шаг К.А.Валиева можно расценивать, как гражданский подвиг молодого перспективного физика-теоретика, который согласился взяться за решение сложнейшей проблемы создания микроэлектронной промышленности. Перед ним встали сложные системные задачи. Одной из главных была задача разработки базового технологического маршрута изготовления кремниевых интегральных схем (ИС), который включает последовательность операций обработки кремниевых пластин, разрезки пластины на чипы, монтажа чипов в корпус, герметизации корпуса и многое другое.
Ф.В.Лукин, Ю.Н.Дьяков, К.А.Валиев, Л.Н.Ливенцев, А.И.Шокин
Технология микроэлектроники требует особых условий в помещениях, где размещается технологическое оборудование и выполняются технологические операции: необходима высокая степень защиты от запыленности воздуха, термостатирование, поддержание постоянного уровня влажности, виброзащита. В настоящее время такие помещения получили название «чистых комнат». Значительную часть стоимости современного завода по производству интегральных схем составляет именно стоимость его «чистых комнат».
Таков был сложный комплекс научных и инженерно-технических проблем, которые нужно было решать коллективу НИИ молекулярной электроники и его директору К.А.Валиеву. К научно-техническим проблемам добавились технико-экономические проблемы, проблемы организации производства, проблемы строительства, а также подбора и расстановки кадров. В быстром (в течение всего нескольких месяцев) овладении научно-техническими проблемами микроэлектроники К.А.Валиев использовал, прежде всего, великолепное знание основ фундаментальной науки – физики, математики. Известное изречение «Нет ничего практичнее хорошей теории» находит здесь непосредственное подтверждение!
Одной из главных задач института, возглавляемого Камилем Ахметовичем, было комплектование лабораторий НИИ квалифицированными кадрами. К тому времени в стране были созданы научные кадры по физике полупроводников, а затем и инженерно-технические кадры для полупроводниковой промышленности. В области микроэлектроники готовых кадров к 1965 году практически не было.
В комплектовании коллективов предприятий Научного Центра микроэлектроники в дальнейшем (а именно в 70-е годы 20-го века) значительную роль сыграл Московский институт электронной техники (ныне Технический университет МИЭТ), организованный в 1965 году. В это время К.А.Валиев получает звание профессора по специальности теоретическая и математическая физика. В МИЭТе он создает и возглавляет затем кафедру физики и технологии интегральных микросхем (ФТИМС), начавшую выпускать специалистов для новой области техники. Заместителем его по кафедре стал доцент А.А.Орликовский. К.А.Валиев был одним из первых преподавателей МИЭТа (по совместительству), прочитав студентам по мере того, как они продвигались от курса к курсу, полный курс общей и теоретической физики. Следует отметить исключительно четкий и ясный стиль читаемых лекций, не говоря уже о хорошем русском языке.
К.А.Валиев в течение ряда лет раз в неделю читал на кафедре в МИЭТе курс «Физические основы микроэлектронной технологии». Большое значение для коллектива кафедры имели еженедельные научные семинары, проводившиеся на протяжении многих лет.
Работы К.А. Валиева в области микроэлектроники составили содержание следующих его монографий: Цифровые интегральные схемы на МДП-транзисторах (совместно с М.А. Королевым и А.Н. Кармазинским), –М.: Сов радио, 1971; Полупроводниковые интегральные схемы памяти на биполярных транзисторных структурах (совместно с А.А. Орликовским) , –М.: Сов радио, 1979; Применение контакта металл – полупроводник в электронике (совместно с Ю.И. Пашинцевым, Г.В. Петровым) , –М.: Радио и связь, 1981; Микроэлектроника: Достижения и пути развития, –М.: Наука, 1986.
Опубликованная им в России и США монография «Физика субмикронной литографии», –М.: Наука, 1990 ; «The Physics of Submiсron Lithography», –N.Y.: Plenum Press, 1992. основана на этом же курсе лекций. В этой монографии К.А. Валиев осуществил свой давний замысел – «построить» книгу по технологии как книгу по теоретической физике. Эту идею ему удалось осуществить на примере теории процессов электронно-лучевой, ионно-лучевой, рентгеновской и оптической литографии.
1965 год Институт молекулярной электроники завершил с важными результатами: Так, на площадях завода «Компонент» начал работать цех по производству планарного транзистора «Плоскость»; был создан коллектив разработчиков и начата разработка начального варианта базового планарно-эпитаксиального процесса изготовления интегральной схемы с изоляцией p-n-переходами; закончено строительство здания НИИ молекулярной электроники площадью 25 тыс. кв.м. А в 1966 году в НИИ МЭ (молекулярной электроники) уже были завершены разработки первых интегральных схем «Иртыш» (интегральный прерыватель), «Микроватт» (маломощная интегральная схема транзисторно-резисторной логики), «Логика» (интегральная схема диодно-транзисторной логики), организован цех по выпуску интегральных схем собственной разработки.
1 февраля 1967 года при НИИМЭ был юридически организован опытный завод интегральных схем «Микрон». Закладка фундамента здания завода совершилась 27 сентября 1967 года; в 1969 году 4-я секция завода была сдана под монтаж оборудования; к 1971 году были сданы под монтаж все 4 секции завода. В 1972 г. отделение общей физики и астрономии АН СССР избрало К.А. Валиева своим членом-корреспондентом.
К.А.Валиев дает пояснения Председателю Совета министров СССР А.П Косыгину и Министру электронной промышленности А.И.Шокину
Участок по производству интегральных микросхем на заводе «Микрон»
В статье «НИИ молекулярной электроники: годы рождения и развития» К.А.Валиев пишет: «Вспоминая годы работы в НИИМЭ (1965-77г.г.) задаю себе вопросы: что оставило чувство наибольшего удовлетворения, что было наиболее трудным? На первый вопрос отвечаю так: нас вдохновляло чувство того, что мы участвуем в работе национального масштаба, имеющей для огромной державы – СССР – сравнимое, например, с ядерной программой значение. Наши прямые связи простирались по всей территории СССР. На наших интегральных схемах строилась важнейшая для страны аппаратура. Причастность к таким программам играет огромную вдохновляющую роль. Я счастлив, что мне удалось участвовать в такой программной работе, как создание микроэлектроники в СССР».
К.А.Валиев среди директоров зеленоградских НИИ, лауреатов Ленинской премии
В развитии микроэлектронной технологии в НИИМЭ наиболее тесные кооперативные связи осуществлялись в НЦ между НИИМЭ, НИИТМ, НИИМВ, МИЭТ, НИИТТ. За организацию завода и производства широкой номенклатуры интегральных схем директор НИИМЭ и завода Микрон в 1974 году К.А.Валиев, вместе с рядом руководителей других предприятий Зеленограда, получил Ленинскую премию.
За организацию микроэлектронного производства в Баку К.А.Валиев в 1976 г. был отмечен Государственной премией Азербайджана
В 1977г. К.А.Валиев обратился с просьбой об освобождении его от обязанностей директора НИИМЭ и перешел работать в АН СССР. После непродолжительного времени работы в институте космических исследований К.А.Валиев был приглашен А.М.Прохоровым в ФИАН СССР для организации лаборатории микроэлектроники. После выделения из ФИАНа института общей физики с А.М.Прохоровым во главе, лаборатория, естественно, оказалась в ИОФАНе; вскоре она была преобразована в Отдел микроэлектроники ИОФАН. А.М.Прохоров с присущей ему прозорливостью усматривал наличие в проблематике микроэлектроники множества задач, связанных с глубокими физическими исследованиями: он понимал микроэлектронику, как физику вещества в малых объемах. Вскоре А.М. Прохоров сделал К.А.Валиева одним из своих заместителей; между А.М. Прохоровым и К.А.Валиевым установились уважительные отношения. В 1984 году К.А.Валиев был избран действительным членом Академии наук.
Когда созрели условия, А.М.Прохоров помог К.А.Валиеву образовать на базе отдела микроэлектроники ИОФАН Физико-технологический институт Академии наук СССР. Решение об этом было принято в 1988 году на заседании Политбюро ЦК КПСС под председательством М.С.Горбачева. На заседание Политбюро были приглашены Президент АН Г.И.Марчук, академики А.М. Прохоров, А.В. Гапонов-Грехов, Ж.И. Алферов, К.А. Валиев, К.К.Лихарев. На заседании рассматривался вопрос о развитии электронной промышленности в 1991-95г.г. и фундаментальных исследованиях в области электроники в Академии наук.
Тематика фундаментальных и прикладных исследований, выбранная К.А.Валиевым, включала все методы литографии, плазменного микроструктурирования, диагностику структуры полупроводниковых микросхем, процессы деградации межсоединений микросхем. Наряду с экспериментальными исследованиями широко использовались методы математического моделирования.
В 1986 году К.А.Валиев выдвинул идею построения систем сверхплотной постоянной памяти (с атомным разрешением) на основе систем зондовой микроскопии. (Микроэлектроника-достижения и пути развития, М.:Наука,1986). В настоящее время эта идея близка к практическому осуществлению благодаря разработкам фирмы IBM в Швейцарии. В этой же книге К.А.Валиев выдвинул идею синтеза приборных структур методами генной инженерии, используя способы, реализующиеся в живых организмах.
Следует отметить также работы К.А.Валиева, посвященные томографической диагностике структуры интегральных микросхем с помощью ультразвуковой микроскопии на высоких частотах. Эти исследования привели его к интересной идее, ведущей к проблемам геологии земной коры: методами микроэлектронной технологии изготовить модель участка земной коры, исследовать ее с помощью предложенных методов ультразвуковой томографии и использовать полученную информацию в процессе анализа данных сейсмо-разведки участка реальной земной коры. Данная идея представляется перспективной и заслуживает дальнейшего развития. Таковы основные направления исследований К.А.Валиева в области микроэлектроники в период 1978-2004г.г. Описанные в очерке результаты получены в лабораториях, руководимых Л.В.Великовым, А.В.Раковым, Т.М.Махвиладзе, А.А. Орликовским.
В 1991 году К.А.Валиев был избран Действительным членом Академии наук Республики Татарстан.
В 1998 году К.А.Валиев обратился к новой области исследований – идее квантовых компьютеров и квантовых вычислений. В более широкой постановке эта область может быть обозначена как квантовая информатика, включающей в себя, кроме квантовых компьютеров и вычислений, также квантовые связь и метрологию. Идея заключается в том, что квантовые системы (отдельные электроны, спины, фотоны, квантовые жидкости, сверхпроводящие куперовские пары в сверхпроводниках, бозе-эйнштейновские конденсаты) могут совершать управляемую извне квантовую динамику, которую можно организовать как квантовый процесс обработки информации.
На семинаре по физике квантовых компьютеров
Опыт исследований в области магниторезонансной спектроскопии и микроэлектроники позволил К.А.Валиеву быстро освоиться в новой для него области квантовой информатики. По существу, магнитный резонанс построен на внешнем управлении квантовой динамикой спинов частиц, так что магниторезонансные исследования являются научной базой для построения квантовых компьютеров на кубитах-спинах.
По теме квантовых компьютеров и вычислений К.А.Валиев (совместно с А.А.Кокиным) написал монографию «Квантовые компьютеры: надежды и реальность», вышедшую в издательстве РХД (Москва, Ижевск) двумя изданиями (2001, 2002 г.г.). Замечательным дополнением к монографии стала обзорная статья К.А.Валиева «Квантовые компьютеры и квантовые вычисления» (Успехи физических наук, том 175, №1, стр. 1-29, 2005).
Под руководством К.А.Валиева в ФТИ РАН начал работать семинар по квантовой информатике и лаборатория физики квантовых компьютеров, а в Московском университете - кафедра квантовой информатики (факультет вычислительной математики и кибернетики).
На факультете вычислительной математики и кибернетики в МГУ начала работать кафедра «Квантовой информатики». При его непосредственном участии в 2000 г. был создан международный журнал «Quantum computers & computing». Под председательством К.А.Валиева в России были проведены международные конференции по квантовой информатике: QI-2002, QI-2004, QI-2005, QI-2007, QI-2009. Проблемами квантовой информатики и перспективами реализации квантовых компьютеров академик К.А.Валиев продолжал активно интересовался до конца своей жизни.
За 55 лет активной научно-педагогической и организационной деятельности с участием К.А.Валиева были опубликованы сотни статей, большая часть из которых посвящена физическим проблемам, другая часть - технологическим проблемам. На всех участках порученной ему работы Камиль Ахметович трудился с полной отдачей сил. Его отличали высокое чувство общественного долга, исключительное трудолюбие, умение быстро ориентироваться в новой области знаний, уважительное отношение к людям.
К.А.Валиев и А.А.Кокин в перерыве между заседаниями на Международной конференции QI-2009. Москва-Звенигород, Октябрь 2009 г.
Главное в творчестве Камиля Ахметовича,– это умение видеть и воспринимать новое, широта кругозора, разносторонняя и глубокая оценка явлений, беспримерная увлеченность наукой, неиссякаемая работоспособность и упорство в достижении поставленных целей.
Среди учеников К.А.Валиева академики, члены-корреспонденты РАН, более 15 докторов наук, около 30 кандидатов, руководители и ведущие специалисты предприятий электронной промышленности и институтов РАН.
Научная и организационная деятельность К.А.Валиева была отмечена правительственными наградами: двумя орденами трудового Красного знамени (1971, 1981), орденом Октябрьской революции (1988), орденами «За заслуги перед Отечеством » IV степени (1999) и Ш степени (2005), медалями.
Вручение Государственной премии (2006 год)
Он награжден Ленинской и Государственной премией, Международной премией имени Е.К.Завойского и премией РАН имени С.А.Лебедева.
К.А.Валиев имеет также неправительственные награды. Так Указом Главы Российского Императорского Дома Романовых по представлению Министерства Обороны России «за заслуги в обеспечении военной безопасности России и полезные труды по укреплению её могущества» он был награжден Военными Орденами Святителя Николая Чудотворца III степени (2003), II степени (2004) и I степени (2006).
Камиль Ахметович Валиев являлся Заместителем академика секретаря Отделения нанотехнологий и информационных технологий Российской Академии наук, Председателем Научного Совета РАН по Фундментальным проблемам создания элементной базы информационно-вычислительных и управляющих систем. Кроме того, он был также членом многих научных и координационных советов.
