Эван О'Нил Кейн (23 декабря 1924 г. – 23 марта 2006 г.), известный в своих публикациях как EO Kane , был американским физиком, который установил некоторые из основных представлений о теории полупроводников , которые сейчас используются в потребительской и другой электронике. Он был одним из главных разработчиков теории возмущений k·p , которая используется для расчета зонных структур. [1]
Прадедушка Кейна, Элиша Кент Кейн , был исследователем Арктики, писавшим книги в 1850-х годах о своих путешествиях. Его прадедушка, Томас Лейпер Кейн , основавший город Кейн в Пенсильвании , был генералом Гражданской войны в США . [2] Он также помогал с подземной железной дорогой и успешно убедил администрацию Бьюкенена не воевать с мормонами в Солт-Лейк-Сити . Дедушка Кейна, которого также звали Эван О'Нил Кейн , был врачом, который был настолько очарован идеей местной анестезии , что хирургическим путем удалил себе аппендикс , чтобы продемонстрировать ее эффективность.
Кейн родился 23 декабря 1924 года [3] [4] [5] в городе Кейн, штат Пенсильвания . Его отец, Томас Лейпер Кейн, умер в 1933 году от пневмонии . [6] Позже он переехал с матерью и братьями и сестрами в Дейтона-Бич, штат Флорида , где он оставался до окончания средней школы.
Кейн был студентом Принстонского университета и прервал свое обучение, чтобы служить в армии во время Второй мировой войны . Он окончил Принстонский университет в 1948 году и сразу же поступил в Корнеллский университет , чтобы получить докторскую степень по физике, которая была присуждена в 1953 году за экспериментальный проект, связанный с технологией электронных ламп . Затем Кейн присоединился к исследовательской лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк. Там он начал вносить вклад в теоретические основы тогда еще новой области исследований полупроводников . Он широко публиковался в научных журналах. Возможно, его самая известная статья была опубликована в 1956 году о методе расчета структуры твердых тел. [7] Этот метод называется методом k·p для расчетов зонной структуры.
Кейн ушел из General Electric в 1959 году, чтобы присоединиться к Hughes Aircraft в Калифорнии, а затем перешел в Отдел теоретической физики в Bell Laboratories в Мюррей-Хилл, Нью-Джерси в 1961 году. Он продолжал свои исследования полупроводников в Bell Labs, на стыке экспериментальной и теоретической физики, пока AT&T не распалась. Затем он работал в BellCore, пока не вышел на пенсию в 1984 году. [ необходима цитата ]
Кейн женился на Энн Басслер в 1950 году в Ланкастере, штат Пенсильвания . Они прожили вместе более 40 лет в Нью-Провиденсе, штат Нью-Джерси , где вырастили троих детей и стали соавторами одной статьи. [8]
В 1974 году он занял второе место в стране в категории марафонов 50 и старше. Он провел большую часть своей оставшейся жизни, работая в сфере ухода за младенцами, малышами и детьми младшего возраста, включая своих внуков и церковную группу. Он умер в 2006 году в возрасте 81 года. Причиной смерти стали осложнения, вызванные миелопролиферативным заболеванием и миелодисплазией . [3] [5] У него было трое детей. [5]
Кейн использовал метод возмущения k·p для определения того, что стало известно как модель Кейна или гамильтониан Кейна структуры энергетических зон полупроводников. [9] Гамильтониан Кейна описывает валентные зоны и зоны проводимости в полупроводниках со связями sp 3 : полупроводники группы IV, III-V и II-VI. Эта публикация 1957 года по-прежнему занимает видное место в научной литературе и учебниках более чем через 50 лет после ее открытия (статья имеет около 3377 ссылок [10] несмотря на то, что современные индексы цитирования недооценивают ссылки на статьи, опубликованные до середины 1990-х годов). Модель теперь часто цитируется в книгах, где она обсуждается, особенно в книге Ю и Кардоны «Основы полупроводников» . [11]
В своей книге о методе k·p Вун и Виллатцен [12] посвящают несколько глав объяснению моделей Кейна. Они отмечают, что подход теории квазивырожденных возмущений Кейна хорошо работал для полупроводников с малыми запрещенными зонами . Кейн улучшил предыдущие модели валентной зоны, добавив самую нижнюю зону проводимости. Эта модель была позже расширена, чтобы учесть непараболичность материалов, таких как арсенид галлия (GaAs). Модель объясняет по существу большинство материалов, используемых в полупроводниковой технологии. Теоретическая литература, описывающая электронные и оптические отклики этих полупроводников, в значительной степени опирается на эту модель, как и очень активное поле квантовых явлений в кристаллических структурах с ограниченным размером.