Алек Найджел Броерс, барон Броерс (родился 17 сентября 1938 года) — британский инженер-электрик . [1] [2]
В 1994 году Броэрс был избран международным членом Национальной инженерной академии за вклад в электронно-лучевую литографию и микроскопию, а также за лидерство в области микропроизводства.
Броэрс родился в Калькутте , Индия , и получил образование в гимназии Джилонга и Мельбурнском университете в Австралии , а также в колледже Гонвилля и Кая в Кембридже в Англии .
Затем Броэрс работал в научно-исследовательских лабораториях IBM в Соединенных Штатах в течение 19 лет, прежде чем вернуться в Кембридж в 1984 году, чтобы стать профессором электротехники (1984–96) и членом Тринити-колледжа в Кембридже (1985–90). Он является пионером нанотехнологий .
Впоследствии Броерс стал магистром колледжа Черчилля в Кембридже (1990–96) и главой инженерного факультета Кембриджского университета (1993–96). Он был вице-канцлером Кембриджского университета в 1996–2003 годах. В 1997 году его пригласили прочитать лекцию памяти Макмиллана в Институте инженеров и судостроителей в Шотландии . Он выбрал тему «Роль и образование творческого инженера». [3] В 1998 году он был посвящен в рыцари , а в 2004 году стал пожизненным пэром , получив титул барона Броерса из Кембриджа в графстве Кембриджшир. [4] Лорд Броерс был председателем Комитета по науке и технологиям Палаты лордов с 2004 по 2007 год и президентом Королевской инженерной академии с 2001 по 2006 год.
В сентябре 2008 года лорд Броэрс сменил сэра Дэвида Кукси на посту председателя совета директоров Diamond Light Source , крупнейшего нового научного центра Великобритании за 45 лет .
Лорд Броэрс получил более двадцати почетных степеней и стипендий от университетов, колледжей, академических и профессиональных учреждений. Он является иностранным членом Национальной инженерной академии США , Китайской инженерной академии, Австралийской академии технологических наук и инженерии и Американского философского общества . [5] Он был избран членом [6] Королевской инженерной академии [7] в 1985 году. Он является почетным членом колледжа Святого Эдмунда в Кембридже . [8]
Алек Броерс начал свою исследовательскую карьеру на инженерном факультете Кембриджского университета в 1961 году, работая с профессором Оутли , а затем с доктором Уильямом С. Никсоном, над изучением in situ поверхностей, подвергающихся ионному травлению в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ). Микроскоп, который он использовал, изначально был построен Оутли, а затем был модифицирован Гарри Стюартом, который также добавил ионный источник, фокусирующий ионы на поверхность образца. Гарри Стюарт, который был еще одним учеником профессора Оутли, затем перешел в Cambridge Instrument Company , где он руководил проектированием и созданием первого в мире коммерческого СЭМ, Stereoscan. Во время своей докторской диссертации Алек переделал СЭМ, установив магнитную конечную линзу вместо оригинальной электростатической линзы, тем самым улучшив разрешение микроскопа примерно до 10 нм, и после изучения ионно-травленых поверхностей впервые использовал электронный луч микроскопа для записи узоров, [11] впоследствии используя ионное травление для переноса этих узоров в золотые, вольфрамовые и кремниевые структуры размером всего 40 нм. Это были первые искусственные наноструктуры в материалах, подходящих для микроэлектронных схем, что открыло возможность для экстремальной миниатюризации электронных схем, которая должна была произойти в последующие десятилетия.
После окончания Кембриджа лорд Броэрс провел почти 20 лет в исследованиях и разработках в IBM в Соединенных Штатах. Он проработал шестнадцать лет в исследовательском центре Томаса Дж. Уотсона в Нью-Йорке, затем три года в лаборатории разработок East Fishkill и, наконец, в корпоративном штабе. Его первым заданием в исследовательской лаборатории TJ Watson было найти долговечный электронный эмиттер для замены вольфрамовых проволочных нитей, которые использовались в то время в электронных микроскопах. IBM построила первый компьютерный накопитель емкостью миллиард бит, используя электронный луч для записи на фотопленку, и относительно короткий срок службы вольфрамовых нитей был неприемлем. Чтобы решить эту проблему, он разработал первые практические электронные пушки, которые использовали эмиттеры LaB 6 . [12] [13] Эти излучатели не только решили проблему срока службы, но и обеспечили более высокую яркость электронов, чем вольфрамовые нити, и в конце 1960-х и начале 1970-х годов он построил два новых СЭМ для исследования поверхностей, которые использовали это преимущество и обеспечивали более высокое разрешение, чем предыдущие СЭМ (3 нм в режиме вторичных электронов на поверхности) [14] , а затем прибор с коротким фокусным расстоянием и размером пучка 0,5 нм. [15] Он использовал второй СЭМ для исследования тонких образцов в режиме пропускания и для исследования твердых образцов с использованием электронов высокой энергии, рассеянных поверхностью образца, электронов, которые Оливер С. Уэллс назвал «электронами с малыми потерями», предложивший их использование в СЭМ. Первоначально этот режим высокого разрешения с малыми потерями использовался для изучения бактериофагов и клеток крови в сотрудничестве с исследователями из Нью-Йоркского университета [16] и Госпиталя администрации ветеранов в Нью-Джерси [17] , однако большая часть его работы была посвящена использованию микроскопов в качестве инструментов для записи вещей с использованием методов литографии, которые становились привычными для изготовления кремниевых чипов. Он и его коллега Майкл Хатзакис использовали эту новую электронно-лучевую литографию для создания первых кремниевых транзисторов с микронными размерами. [18] и субмикронными размерами, показывая, что можно будет уменьшить размеры электронных устройств значительно ниже размеров, которые использовались в то время.
«Я прекрасно провел время, занимаясь исследованиями в исследовательской лаборатории IBM», — вспоминает он. «По сути, я превратил свое хобби в свою карьеру». Он помнит, что у него была комната, полная электроники, и он был вне себя от радости, проводя время за созданием новых вещей и их тестированием. Там он провел около 16 лет, занимаясь исследованиями в одном из лучших «игровых домов для электроники» в мире, создавая микроскопы и оборудование для изготовления миниатюрных компонентов. В 1977 году ему предоставили завидное положение стипендиата IBM, честь, которая в то время предоставлялась только около 40 из 40 000 инженеров и ученых IBM. Это дало ему свободу следовать по любому пути исследований, который он пожелал, и он продолжил свою работу, раздвигая границы того, что в то время называлось микропроизводством. В течение следующих десяти лет он провел серию тщательных экспериментов, измеряя предельное разрешение электронно-лучевой литографии [19] [20] [21] , а затем использовал методы наивысшего разрешения для изготовления электронных устройств.
Одним из вредных эффектов, ограничивающих разрешение, был эффект запотевания электронов, рассеянных обратно от основной массы образца. Чтобы избежать этого, Броэрс и Седжвик изобрели тонкую мембранную подложку, используя технологии, используемые для изготовления головок струйных принтеров. [22] Мембрана была достаточно тонкой, чтобы эффективно устранять обратно рассеянные электроны. Эти мембранные подложки позволили изготовить и протестировать первые металлические структуры с размерами менее 10 нм. [23] Поскольку эти размеры теперь измерялись в отдельных нанометрах, он и его коллеги решили назвать эти наноструктуры и методы, используемые для их изготовления, нанофабрикацией [24] [25] вместо того, чтобы использовать префикс «микро», который был общепринятым до тех пор. Эти образцы мембран также нашли применение много лет спустя в устройствах МЭМ (микроэлектромеханических), а также в качестве «консолей» в биомедицинских приложениях. Ранние эксперименты с рентгеновской литографией [26] также использовали похожие мембраны.
Вернувшись в Кембридж, лорд Броерс создал лабораторию нанопроизводства, чтобы расширить технологию миниатюризации до атомного масштаба, разработав некоторые из новых методов изготовления [27] [28] , которые он открыл в IBM. Он модифицировал 400-киловольтный просвечивающий электронный микроскоп (JEOL 4000EX) так, чтобы он работал в сканирующем режиме и производил минимальный размер луча около 0,3 нм. Он использовал эту систему, работая в сотрудничестве с исследователями из исследовательской лаборатории микроэлектроники IMEC в Лёвене, Бельгия, для создания некоторых из самых маленьких и быстрых полевых транзисторов, которые когда-либо были созданы. [29]