Джойс, Брюс Артур
| Брюс Артур Джойс | |
|---|---|
| Bruce Arthur Joyce | |
| Дата рождения | 17 октября 1934 |
| Место рождения | Нортгемптон, Великобритания |
| Дата смерти | 22 февраля 2023 (88 лет) |
| Страна | Великобритания |
| Род деятельности | физик, физико-химик |
| Научная сфера | Физика твёрдого тела, материаловедение, физическая химия |
| Место работы |
Plessey Philips Research Laboratories Имперский колледж Лондона |
| Альма-матер | Бирмингемский университет |
| Известен как | Один из пионеров молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) и первооткрыватель осцилляций ДБЭО |
| Награды и премии |
Медаль и премия Дадделла (1981) Премия IBM Europe в области науки и технологий (1986) Член Лондонского королевского общества (2000) |
Брюс Артур Джойс (англ. Bruce Arthur Joyce; 17 октября 1934 — 22 февраля 2023) — британский учёный в области физики, химии и материаловедения, внёсший фундаментальный вклад в технологию роста кристаллов. Наиболее известен как один из пионеров метода молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) и первооткрыватель осцилляций интенсивности при дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО), что позволило контролировать рост полупроводниковых плёнок с точностью до одного атомного слоя. Его работы легли в основу создания сложных полупроводниковых гетероструктур, таких как квантовые ямы и сверхрешётка[1].
Член Лондонского королевского общества (FRS 2000)[1].
Биография
Ранние годы и образование
Брюс Джойс родился 17 октября 1934 года в Нортгемптоне. Получил классическое образование в гимназии, где проявил интерес к точным наукам под влиянием лекций астрофизика Фреда Хойла. В школьные годы проявил себя не только в учёбе, но и в общественной жизни: он был вице-капитаном школы, капитаном легкоатлетической команды и командиром скаутского отряда, получив звание Королевского скаута[1].
Был первым в своей семье, кто получил высшее образование, во многом благодаря настоянию директора гимназии, который убедил его родителей в необходимости этого шага, несмотря на давление со стороны других родственников[1].
С 1953 по 1956 год изучал химию в Бирмингемском университете, однако со временем потерял интерес к органической химии и осознал, что его больше привлекает физика. Окончательное решение посвятить себя новой на тот момент области — физике полупроводников — он принял во время прохождения военной службы в Королевских ВВС (1956–1958). Позднее, в 1973 году, Бирмингемский университет присудил ему почётную степень доктора наук (DSc) по химии, однако она была основана исключительно на его работах в области физики полупроводников, которые принесли ему мировую известность[1].
Научная карьера
Работа в Plessey (1958–1969)
После службы в армии Джойс присоединился к исследовательскому центру компании Plessey. Там он занимался выращиванием тонких плёнок кремния методом газофазной эпитаксии. В ходе работы он столкнулся с фундаментальными ограничениями этого метода. Джойс выделил три ключевые проблемы: неконтролируемая газовая диффузия, медленное достижение стабильных условий в реакторе и побочные химические реакции в газе, которые мешали пониманию процессов на поверхности. Это привело его к идее использовать бесстолкновительные молекулярные пучки в сверхвысоком вакууме — подход, который лёг в основу будущей технологии МПЭ[2].
Philips Research Laboratories и ключевые открытия (1969–1988)
В 1969 году Джойс перешёл в исследовательские лаборатории компании Philips, где сосредоточился на выращивании кристаллов арсенида галлия (GaAs). Параллельно с основной работой он развивал методы масс-спектрометрии с модулированным пучком для изучения кинетики химических реакций на поверхности кристалла[3][4].
В этот период он и его команда совершили главное открытие в своей научной карьере. Используя метод дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО, англ. RHEED) для контроля за поверхностью кристалла в реальном времени, в 1981 году они обнаружили, что интенсивность отраженного электронного пучка периодически колеблется[5]. Учёные установили, что каждый период осцилляций в точности соответствует росту одного атомного слоя материала[6].
Это открытие произвело революцию в материаловедении. Оно впервые дало исследователям инструмент для контроля роста наноструктур с атомарной точностью in situ (непосредственно в процессе роста). Его дальнейшие работы по изучению осцилляций ДБЭО на вицинальных (ступенчатых) поверхностях позволили впервые напрямую измерить параметры поверхностной диффузии адатомов, что имело решающее значение для понимания механизмов роста[7][8].
Работа в Имперском колледже Лондона (1988–1999)
В 1988 году Брюс Джойс был назначен директором-основателем Междисциплинарного исследовательского центра полупроводниковых материалов в Имперском колледже Лондона. Центр объединял усилия физиков, химиков и материаловедов и стал известен благодаря междисциплинарному подходу к созданию и исследованию низкоразмерных структур. Под руководством Джойса были запущены крупные международные проекты, в том числе в сотрудничестве с японскими научными организациями, что позволило совместить передовые экспериментальные установки (СТМ) с теоретическим моделированием[1][9][10][11].
Личная жизнь и увлечения
С 1956 года был женат на Берил Энн Мид, учительнице младших классов. У пары было четверо детей.
Брюс на протяжении всей жизни увлекался спортом, играя в регби и крикет на клубном и окружном уровнях. Изначально будучи спринтером, он со временем перешёл на длинные дистанции и пробежал несколько марафонов, включая Лондонский марафон 1986 года. Являлся одним из основателей легкоатлетического клуба в Ист-Гринстеде[1].
Был одним из основателей Британской ассоциации по росту кристаллов (British Association for Crystal Growth) и её президентом с 2003 по 2006 год. В 2005 году сложилась уникальная ситуация, когда его сын, Тимоти Джойс, также учёный, занял пост председателя ассоциации, в то время как Брюс был её президентом[1].
Награды и признание
- 1981 — Медаль и премия Дадделла, Институт физики[1]
- 1986 — Премия IBM Europe в области науки и технологий[1]
- 2000 — Избран членом Лондонского королевского общества[1]
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Dimitri D. Vvedensky (2025). Bruce Arthur Joyce. 17 October 1934 — 22 February 2023. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 78: 209—233. doi:10.1098/rsbm.2024.0020.
- ↑ Joyce B. A., Bradley R. R. A study of nucleation in chemically grown epitaxial silicon films using molecular beam techniques I.—Experimental methods // Phil. Mag.. — 1966. — Т. 14, № 128. — С. 289–299. — doi:10.1080/14786436608219012.
- ↑ Joyce B. A., Foxon C. T., Boudry M. R. Evaluation of surface kinetic data by the transform analysis of modulated molecular beam measurements // Surf. Sci.. — 1974. — Т. 44. — С. 69–92. — doi:10.1016/0039-6028(74)90094-6.
- ↑ Foxon C. T., Joyce B. A. Interaction kinetics of As₂ and Ga on {100} GaAs surfaces // Surf. Sci.. — 1977. — Т. 64. — С. 293–304. — doi:10.1016/0039-6028(77)90273-4.
- ↑ Joyce B. A., Harris J. J., Dobson P. J. Oscillations in the surface structure of Sn-doped GaAs during growth by MBE // Surf. Sci.. — 1981. — Т. 103. — С. L90–L96. — doi:10.1016/0039-6028(81)90091-1.
- ↑ Joyce B. A., Neave J. H., Dobson P. J., Norton N. Dynamics of film growth of GaAs by MBE from RHEED observations // Appl. Phys. A. — 1983. — Т. 31. — С. 1–8. — doi:10.1007/BF00617180.
- ↑ Joyce B. A., Neave J. H., Dobson P. J., Zhang J. Reflection high-energy electron diffraction oscillations from vicinal surfaces: a new approach to surface diffusion measurements // Appl. Phys. Lett.. — 1985. — Т. 47. — С. 100–102. — doi:10.1063/1.96281.
- ↑ Joyce B. A., Zhang J., Neave J. H., Dobson P. J. On the RHEED specular beam and its intensity oscillation during MBE growth of GaAs // Surf. Sci.. — 1990. — Т. 23. — С. 379–388. — doi:10.1016/0039-6028(90)90207-O.
- ↑ Joyce B. A., Shitara T., Vvedensky D. D., Wilby M. R., Zhang J., Neave J. H. Step-density variations and reflection high-energy electron-diffraction intensity oscillations during epitaxial growth on vicinal GaAs(001) // Phys. Rev. B. — 1992. — Т. 46. — С. 6815–6824. — doi:10.1103/PhysRevB.46.6815.
- ↑ Joyce B. A., Belk J. G., Sudijono J. L., Zhang X. M., Neave J. H., Jones T. S. Surface contrast in two dimensionally nucleated misfit dislocations in InAs/GaAs(110) heteroepitaxy // Phys. Rev. Lett.. — 1997. — Т. 78. — С. 475–478. — doi:10.1103/PhysRevLett.78.475.
- ↑ Joyce B. A., Itoh M., Bell G. R., Avery A. R., Jones T. S., Vvedensky D. D. Island nucleation and growth on reconstructed GaAs(001) surfaces // Phys. Rev. Lett.. — 1998. — Т. 81. — С. 633–636. — doi:10.1103/PhysRevLett.81.633.
Литература
- Dimitri D. Vvedensky (2025). Bruce Arthur Joyce. 17 October 1934 — 22 February 2023. Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 78: 209—233. doi:10.1098/rsbm.2024.0020.
Ссылки
- Оригинал статьи-биографии Брюса Джойса на сайте Royal Society Publishing.