Gdzie Japończyk nie może, Polaka pośle

Patronem Roku 2013 sejm ogłosił prof. Jana Czochralskiego. W ten sposób oddano hołd jednemu z najwybitniejszych naukowców na świecie. Wszystkie współczesne urządzenia elektroniczne zawierają przecież układy scalone, diody i inne elementy z monokrystalicznego krzemu, otrzymywanego metodą Czochralskiego. A jednak ten niezwykły naukowiec, doskonale znany i bardzo ceniony na świecie, niemal nie występuje w świadomości swoich rodaków.

Wspominamy o tej postaci nie bez powodu. Rządy krzemu są dziś zagrożone, a wiatr zmian znów wieje z Polski, z Ammono SA. Polska firma jest jedynym na świecie producentem kryształów azotku galu metodą ammonotermalną. Magazyn „IEEE Spectrum” pisał o niej tak: „Mała polska spółka, o której nigdy nie słyszeliście, wyprzedza tytanów techniki w technologii kluczowej dla XXI wieku”.

Firma Ammono SA została założona przez czterech polskich naukowców: Roberta Dwilińskiego, Leszka Sierzputowskiego, Jerzego Garczyńskiego oraz Romana Doradzińskiego, którzy wpadli na pomysł hodowania kryształów azotku galu w roztworze amoniaku. Z grubsza przypomina to szkolny eksperyment hodowli kryształu na nitce zanurzonej w roztworze soli. Metoda wydawała się tak banalna, że młodzi naukowcy nieustannie spotykali się z niedowierzaniem i sceptycyzmem. Ich odkrycie docenił dopiero Shuji Nakamura, wynalazca błękitnego lasera, pracujący wówczas w firmie Nichia. Japoński koncern został pierwszym udziałowcem Ammono. Wkrótce początkowa nieufność przekształciła się w zachwyt; bywało, że gdy dział badawczy firmy Nichia natrafiał na problem techniczny, z którym nie mógł sobie poradzić, przekazywał go do rozwiązania Polakom. Dziś Ammono ma już mocną pozycję w branży.

Większość z nas nie ma pojęcia, że w swoim życiu niejednokrotnie styka się z azotkiem galu. Materiał ten jest półprzewodnikiem szeroko stosowanym w optoelektronice. Światła diodowe stosowane w samochodach konstruuje się z białych diod produkowanych właśnie na podstawie azotku galu. Znajdziemy go także w odtwarzaczach Blu-ray i konsolach PlayStation, wykorzystujących niebieski laser. Przyszłość azotku galu to m.in. trwałe baterie słoneczne, a także miniaturowe projektory laserowe; tak małe, że z czasem znajdą się w każdym laptopie i każdej komórce. Wyświetlany przez nie obraz będzie ostry i wyraźny, dlatego urządzenia te wypchną z rynku telewizory i tradycyjne projektory. Na drodze do tej barwnej przyszłości stoi jednak ostatnia poważna przeszkoda. Projektor wymaga do działania laserów w trzech kolorach. Laser czerwony jest obecny na rynku od wielu lat. Niebieski to wynalazek ostatniej dekady. Zielony to wciąż pieśń przyszłości, choć naukowcy, w tym także Polacy z Ammono SA, są już coraz bliżsi sukcesu. Dzięki właściwym domieszkom udało im się uzyskać właściwą długość fali, pozostaje jeszcze kwestia czasu funkcjonowania lasera.

Azotek galu stopniowo zdobywa sobie uznanie i należne miejsce w świecie elektroniki, zdominowanej dotąd przez krzem. Krzemowe rządy potrwają jednak jeszcze długo – mimo że pod wieloma względami materiał ten ustępuje azotkowi galu, ma jedną niezaprzeczalną zaletę: jest tani. Podłoże krzemowe o średnicy 12 cali kosztuje kilkadziesiąt euro, tymczasem dwucalowy kryształ azotku galu to koszt około 2,5 tys. euro. W dodatku w przeciwieństwie do krzemu jest to materiał bardzo trudny w obróbce. Wady są równoważone doskonałymi parametrami, szczególnie pożądanymi w przemyśle kosmicznym czy wysokiej jakości elektronice użytkowej. Ammono, dzięki swojej metodzie, nieustannie obniża koszty. Firma przygotowuje się obecnie do produkcji kryształów o rozmiarach czterech cali, które można domieszkować różnymi pierwiastkami, sterując właściwościami półprzewodnika już podczas jego wzrostu.

Azotek galu zapewne nie wyruguje krzemu ze współczesnej elektroniki. Pozostanie on przede wszystkim tam, gdzie jakość kryształów jest wartością drugorzędną wobec ceny. Mimo to odkrycie Polaków walnie przyczyni się do rozwoju współczesnej technologii. Profesor Czochralski byłby z nich dumny.