Элиас Бурштейн - Википедия - Elias Burstein

Элиас Бурштейн

Элиас "Эли" Бурштейн (30 сентября 1917-17 июня 2017) был американским экспериментальным конденсированное вещество физик, чья активная научная карьера длилась семь десятилетий.[1] Он известен своими новаторскими фундаментальными исследованиями в области оптической физики твердого тела; для написания и редактирования сотен статей и других публикаций; для объединения ученых со всего мира на международных встречах, конференциях и симпозиумах; и для обучения и наставничества десятков молодых физиков.[2]

Образование

Бурштейн получил степень бакалавра химии в Бруклинский колледж (1938) и степень магистра химии Канзасский университет (1941). Прошел аспирантуру по химии и физике в Массачусетский технологический институт (1941–43) и по физике на Католический университет (1946–48). Его докторантура была прервана войной 1945 года, когда он перешел работать в Лаборатория военно-морских исследований в Вашингтоне, округ Колумбия. Хотя он не получил степени доктора философии, он получил четыре почетных докторских степени (см. Почести).

Позиции

Бурштейн был членом отдела физики отделения кристаллов в Лаборатории военно-морских исследований США (1945–1958 гг.), Затем руководил этим отделением (1948–1958 гг.), А затем руководил отделением полупроводников (1958 г.).

В 1958 г. он был назначен профессором физики Пенсильванский университет, а в 1982 г. сменил Нобелевского лауреата Джон Роберт Шриффер как Мэри Аманда Вуд профессор физики. Он ушел в отставку как член постоянного факультета в 1988 году, но остался активным как почетный профессор Мэри Аманда Вуд.

Он занимал должности приглашенных профессоров в Калифорнийский университет в Ирвине (1967–68), на Еврейский университет в Израиле (1974 г.), Университет Пармы в Италии (1974); был приглашенным профессором в честь пятидесятой годовщины Технологический университет Чалмерса в Гетеборге, Швеция (1981); и был Миллер, приглашенный профессор-исследователь на кафедре физики Калифорнийский университет в Беркли (1996).

Среди его многочисленных профессиональных ролей он был членом Комитета твердого тела Национальный исследовательский совет из Национальная Академия Наук (1971–80) и был его председателем (1976–78). Он был членом комитета по искусству и науке Институт Франклина начиная с 1995 г.

Профессиональные достижения

Э. Бурштейн, 2010 г.

За свою карьеру Бурштейн подготовил более тридцати пяти аспирантов по физике, а также пять научных сотрудников, получивших докторскую степень. Он опубликовал более 200 статей и имеет два патента на легированный примесью кремний и германий инфракрасный фотодетекторы.[3] Он также инициировал и организовал множество международных конференций, на которых собрались физики со всего мира, чтобы поделиться результатами своих исследований и теоретической работы, а также посоветоваться друг с другом.

Он был редактором-основателем Твердотельные коммуникации (Pergamon Press ) и его главный редактор (1963–92). В этом качестве он сыграл важную роль в установлении его редакционной и издательской политики, включая предоставление каждому редактору своего Международного совета редакторов полных полномочий принимать или отклонять статьи. Он был соредактором Комментарии к физике конденсированного состояния (Гордон и Брич) (1971-1981), редактор-основатель и соредактор с Марвином Коэном, Дугласом Миллсом и Филипом Дж. Стайлзом серии томов Современные концепции науки о конденсированных средах,[4] опубликовано Эльзевир.

Бурштейн вместе с Робертом Хьюзом с факультета химии и Робертом Мэдденом с факультета металлургии (оба в Университете Пенсильвании) были основными авторами предложения о создании лаборатории фундаментальных исследований материалов в университете. Это привело к созданию Лаборатории исследования структуры вещества (ЛРЗМ).[5] в Пенсильванском университете в 1961 году.

Основные направления научных исследований

Новаторские научные достижения Бурштейна оказали большое влияние на понимание фундаментальных оптических явлений, которые демонстрирует конденсированное вещество. Его ранние работы с кристаллами алмазной структуры, каменной солью и кристаллами типа цинковой обманки в Лаборатория военно-морских исследований (NRL) выяснили их инфракрасные свойства, объяснив механизмы поглощения инфракрасного излучения второго порядка длинноволновыми колебаниями решетки с точки зрения электрического и механического ангармонизма.[6][7] Его фундаментальные исследования инфракрасного излучения фотопроводимость из-за фотоионизация примесей в кремнии и германии при температуре жидкого гелия[8][9] заложил основу для развития легированный примесью кремниевые и германиевые инфракрасные детекторы.[3] Статья 1954 года, ставшая его наиболее цитируемой публикацией[10] объяснил «аномальный сдвиг» края межзонного оптического поглощения InSb до более высоких энергий, о которых сообщили исследователи Bell Labs.[11] Сдвиг является результатом сохранения волновой вектор в оптических межзонных переходах, когда Принцип исключения Паули запрещает переходы в состояния, занятые носителями, в зона проводимости или валентная зона. В более поздних работах в NRL Бурштейн и его сотрудники использовали спектры низкотемпературного поглощения для изучения возбужденных состояний мелких примесей в кремнии и обнаружили отклонения от существующих теоретических моделей.[12][13] В других работах они исследовали межзонные магнитооптические переходы в полупроводники,[14][15] и сформулировал теорию явления в терминах межзонных переходов между подзонами Ландау. Они также сообщили о первом наблюдении циклотронный резонанс электронов в InSb при комнатной температуре на частотах в инфракрасном диапазоне,[16] и объяснил это квантово-механически как соответствующие внутризонным оптическим переходам между дискретными уровнями Ландау внутри валентной зоны или зоны проводимости.[17]

В Пенсильванском университете Бурштейн и его аспиранты продолжили новаторские исследования полупроводников, диэлектриков, металлов и двумерной электронной плазмы в полупроводниках, внося свой вклад в понимание оптического поведения твердотельных материалов. Бурштейн был одним из первых, кто использовал лазеры для фундаментальных исследований полупроводников и диэлектриков, и он сыграл важную роль в определении механизмов, лежащих в основе неупругого света (Раман ) явления рассеяния и условия их наблюдения. Он и его ученики наблюдали, что приложенное электрическое поле вызывает обычно запрещенное инфракрасное поглощение длинноволновыми оптическими колебаниями решетки в кристаллах со структурой алмаза.[18][19][20] Это явление было объяснено созданием колеблющегося электрического момента, который связан с электромагнитный радиация. Дальнейшие работы привели к исследованию роли электрических полей поверхностного пространственного заряда и связанных с ними ленточный изгиб в индуцировании запрещенного иначе комбинационное рассеяние на продольных модах оптических колебаний в InSb.[21][22][23] Это явление было использовано в качестве спектроскопического исследования изгиба полосы при PbTe и SnSe поверхности и определить зависимость изгиба ленты от ориентации поверхности.[24][25]

Бурштейн и его сотрудники также дали теоретическую формулировку рамановского рассеяния поверхностные поляритоны на границах раздела на поверхности полупроводников, которые задают условия для наблюдения этого явления и объясняют, почему обратное рассеяние никогда не наблюдалось; сечение рассеяния назад на порядки меньше, чем сечение рассеяния вперед.[26] Они измерили комбинационное рассеяние света на «мягких» оптических фононах в BaTiO3, и использовал измерение прямого комбинационного рассеяния света поляритонами колебаний оптической решетки для определения его низкочастотной диэлектрической проницаемости[27] в том, что было названо первым практическим применением поляритонов.[2] Они также сформулировали два основных механизма поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света (SERS) молекулами, адсорбированными на металлических поверхностях: усиление падающего и рассеянного электромагнитных полей за счет шероховатости поверхности и возникновение межмолекулярного переноса заряда между адсорбированной молекулой и металлической подложкой. резонанс.[28][29] Неупругое рассеяние света на одночастичных возбуждениях на GaAs поверхность успешно наблюдалась с помощью лазерных частот вблизи E0 + Δ0 запрещенная зона n-GaAs.[30] Бурштейн с сотрудниками указали, что сечение рассеяния света на одночастичных возбуждениях в инверсионных слоях и квантовые ямы (то есть двумерные электронные системы) полярных полупроводников сильно усиливаются для падающих лазерных частот в запрещенных зонах, где прямые оптические межзонные переходы связаны с состояниями, занятыми носителями заряда либо в зоне проводимости, либо в валентной зоне.[31][32][33] Это понимание и дальнейшая работа привели к их формулировке механизмов, лежащих в основе неупругого рассеяния света на носителях заряда в двумерной плазме, а также к специфической природе связанных LO-фонон-межподзонных мод возбуждения полярных полупроводников. Бурштейн и его аспиранты провели теоретические и экспериментальные исследования нелинейного оптического отклика поверхностей благородных металлов (трехволновое смешение и генерация второй гармоники), интерпретируя резонансное трехволновое смешение с точки зрения трехступенчатых электронных процессов, которые связаны с внутренней поверхностью. состояния и состояния модифицированной поверхности континуума.[34]

В более поздний период своей карьеры Бурштейн и его сотрудники обнаружили, что молекулы фуллерена C60 («Бакиболлы») в непосредственной близости от гладкой металлической поверхности проявляют обычно запрещенные моды люминесценции - синглет экситон флуоресценция и триплетный экситон фосфоресценция. Флуоресценция, индуцированная металлами, была объяснена снижением симметрии молекул. Индуцированная металлом фосфоресценция объяснялась смешиванием синглетных и триплетных экситонных состояний молекул за счет спин-орбитального взаимодействия молекул с атомами металлов, а также смешиванием синглетных и триплетных состояний за счет виртуальных прыжков электронов. между возбужденными молекулами и металлом - оба новых механизма включения фосфоресценции молекул.[35][36]

Избранные публикации

  • «Туннельные явления в твердых телах», под редакцией Э. Бурштейна и С. Лундквиста (Plenum Press, Нью-Йорк, 1969).
  • Курс летней школы Энрико Ферми LII «Атомная структура и свойства твердых тел» под редакцией Э. Бурштейна и Ф. Бассани (Academic Press Inc, Нью-Йорк, 1972)
  • Труды конференции по «поляритонам» под редакцией Э. Бурштейна и Ф. Де Мартини (Pergamon Press, Нью-Йорк, 1974).
  • Неупругое рассеяние света: материалы американо-японского семинара 1979 г., проведенного в Санта-Монике, Калифорния, 1979 г., под редакцией Э. Бурштейна и Х. Кавамуры. (Pergamon Press, Нью-Йорк, 1980).
  • «Ограниченные электроны и фотоны: новая физика и приложения», Сборник лекций Летней школы НАТО, Эриче, Италия, под редакцией Э. Бурштейна и К. Вайсбуха (Plenum Press, Лондон, 1995).

Почести

Бурштейн получил ряд наград, в том числе:

  • Золотая медаль химического факультета Бруклинского колледжа (1938 г.) за «выдающиеся результаты в качестве студента по химии».
  • Ежегодная премия Вашингтонской академии наук (1957)[37] «в знак признания его выдающихся исследований уровней примесей и эффективной массы в полупроводниках» (присуждается лицам моложе 40 лет).
  • Почетная награда выпускников Бруклинского колледжа (1960) «за большие экспериментальные достижения в качестве физика твердого тела».
  • Выборы в Национальную академию наук (1979)[38] «в знак признания выдающегося вклада в физику конденсированного состояния и, в частности, его новаторских исследований оптических свойств полупроводников».
  • В Медаль Джона Прайса Уэзерилла Института Франклина (1979) «в знак признания выдающегося вклада в науку об оптических свойствах твердых тел и их применении в фотопроводящей технологии»
  • Стипендия Фонда Гуггенхайма (1980)[39]
  • В Приз Фрэнка Исаксона из Американское физическое общество (1986) «за новаторскую работу по оптическим свойствам полупроводников и диэлектриков, в частности, по внешней фотопроводимости, аномальному сдвигу оптического поглощения на краю полосы (сдвиг Бурштейна), магнитооптическим эффектам в полупроводниках, а также инфракрасным и рамановским процессам»[40]
  • Премия фон Гумбольдта для старших ученых США (1988–90,1991–92)
  • Почетный доктор технических наук Технологического университета Чалмерса в Гетеборге, Швеция (1981)[41]
  • Почетный доктор наук Бруклинского колледжа, Нью-Йорк (1985),[42] из Университет Эмори, Атланта, Джорджия (1994),[43] и Государственный университет Огайо, Колумбус, Огайо (1999)[44]
  • Член Американского физического общества (1965),[45] из Оптическое общество Америки (1965), а также Американская ассоциация развития науки (2002)[46]

Личное

Бурштейн родился 30 сентября 1917 года в Бруклине, штат Нью-Йорк, в семье русских родителей Сэмюэля Бурштейна (1890-1950) и Сары Плоткин (1896-1985). Он женился на Рене Рут Бенсон 19 сентября 1943 года. Он отец трех дочерей (Джоанна, Сандра и Мириам) и имеет двух внуков.

Бурштейн умер 17 июня 2017 г. в г. Брин Моур, Пенсильвания, в возрасте 99 лет.[47]

Рекомендации

  1. ^ "Элиас Бурштейн". ACAP. Архивировано из оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 22 ноября 2015.
  2. ^ а б «Дань Элиасу Бурштейну». Джеральд Бернс, Solid State Communications, том 58, вып. 1, стр. IX-X. (Апрель 1986 г.)
  3. ^ а б https://www.google.com/patents/US2671154
  4. ^ Серия "Современные концепции науки о конденсированных средах".
  5. ^ «Лаборатория исследования структуры вещества».
  6. ^ «Инфракрасные свойства алмаза, кремния и германия», Э. Бурштейн и Дж. Дж. Оберли, Phys. Ред. 78, 642 (1950).
  7. ^ Поглощение инфракрасной решетки в ионных и гомополярных кристаллах », Мелвин Лакс и Элиас Бурштейн, Physical Review, том 97, № 1, 39 (1955).
  8. ^ «Инфракрасная фотопроводимость за счет нейтральных примесей в кремнии», Э. Бурштейн, Дж. Дж. Оберли и Дж. Дэвиссон, Phys. Ред. 89, 331 (1953).
  9. ^ «Инфракрасная фотопроводимость за счет нейтральных примесей в германии», Э. Бурштейн, Дж. У. Дэвиссон, Э.Е. Белл, У.Дж. Тернер, Х.Г. Липсон, Phys. Ред. 93, 65 (1954).
  10. ^ «Аномальный предел оптического поглощения в InSb», Э. Бурштейн, Phys. Ред. 93, 632 (1954).
  11. ^ «Оптические свойства антимонида индия». Physical Review, том 91, номер 6, 1561. Танненбаум, М; Бриггс, Х. (1953).
  12. ^ «Спектры поглощения примесей в акцепторах кремния-I. Группа-III», Э. Бурштейн, Г. С. Пикус, Б. Хенвис и Р. Ф. Уоллис, Журнал физики и химии твердых тел 1, 65 (1956).
  13. ^ «Спектры поглощения примесей в кремнии-II. Доноры группы V», Г.С. Пикус, Э. Бурштейн и Б. Хенвис, Журнал физики и химии твердых тел 10, 75 (1956).
  14. ^ «Межзонный магнитооптический эффект в полупроводниках», Э. Бурштейн, Г.С. Пикус, Phys. Ред.105, 1123 (1957).
  15. ^ «Магнитооптические исследования зеемановского типа межзонных переходов в полупроводниках», Э. Бурштейн, Г.С. Пикус, Р.Ф. Уоллис, Ф. Блатт, Phys. Ред. 113, 15 (1959).
  16. ^ «Циклотронный резонанс на инфракрасных частотах в InSb при комнатной температуре», Э. Бурштейн, Г.С. Пикус и Х.А. Гебби, Phys. Ред. 103, 825 (1956).
  17. ^ «Исследования циклотронного резонанса в InSb и PbTe: внутризонные переходы между уровнями Ландау», Элиас Бурштейн на симпозиуме, посвященном 50-летию циклотронного резонанса в полупроводниках 27-й Международной конференции по физике полупроводников, Флагстафф, Аризона, под редакцией Хосе Менендеса и Крис Г. Ван де Валле, Американский институт физики, 2005 г., стр. 17-22.
  18. ^ «Метод определения величины элемента матрицы комбинационного рассеяния для кристаллов алмазного типа», Э.Бурштейн и С. Ганезан, Le Journal de Physique 26, 637 (1965).
  19. ^ «Индуцированное электрическим полем поглощение инфракрасного излучения и комбинационное рассеяние света в алмазе», E. Anastassakis и E. Burstein, Phys. Ред. В, том 2, 1952 (1970).
  20. ^ «Индуцированное электрическим полем поглощение инфракрасного излучения и комбинационное рассеяние света на оптических фононах в центросимметричных кристаллах», Э. Бурштейн, А.А. Марадудин, Э. Анастассакис и А. Пинчук, Helvetia Physica Acta, 41 730 (1968).
  21. ^ «Рамановское рассеяние на поверхности InSb при энергиях фотонов вблизи энергетической щели E1», А. Пинчук и Э. Бурштейн, Phys. Rev. Lett. 21, 1073 (1968).
  22. ^ «Резонансное усиление электрического поля, индуцированное комбинационным рассеянием на LO-фононах в InSb», А. Пинчук и Э. Бурштейн, Proc. 1968 г. Конф. по спектрам рассеяния света твердыми телами (Springer-Verlag, New York, 1969), с. 429.
  23. ^ «Резонансное комбинационное рассеяние света в энергетической щели E1 полупроводниковых кристаллов», А. Пинчук и Э. Бурштейн, Наука о поверхности 37, 153 (1973).
  24. ^ «Вызванное поверхностным электрическим полем комбинационное рассеяние в PbTe и SnTe», Л. Брилсон и Э. Бурштейн, Physical Review Letters 27, 808 (1971).
  25. ^ «Рамановское рассеяние на поверхности (111) и (111) n- и p-InAs», С. Бюхнер, Л.Я. Чинг, Э. Бурштейн, Phys. Ред. 14, 4459 (1976).
  26. ^ "Рамановское рассеяние на поверхностных поляритонах", Ю. Дж. Чен, Э. Бурштейн и Д. Миллс, Phys. Rev. Lett. 34,1516 (1975)
  27. ^ «Рамановский спектр BaTiO3», А. Пинчук, В. Тейлор, Э. Бурштейн и И. Лефковиц, Solid State Comm. 5, 429 (1967).
  28. ^ «Гигантское» комбинационное рассеяние света адсорбированными молекулами на металлических поверхностях », Burstein, Y.J. Chen, C.Y. Чен, С. Лундквист и Э. Тосатти, Solid State Communications 29, 567 (1979).
  29. ^ «Гигантское комбинационное рассеяние света молекулами на пленках металлических островов», C.Y. Чен и Э. Бурштейн, Physical Review Letters 45, 1287 (1980).
  30. ^ «Резонансное рассеяние света одночастичным электронным возбуждением в n-GaAs», А. Пинчук, Л. Брилсон, Э. Бурштейн и Э. Анастассакис, Physical Review Letters 27, 317 (1971).
  31. ^ «Резонансное неупругое рассеяние света носителями заряда на поверхности полупроводников», Э. Бурштейн, А. Пинчук и С. Бюхнер, Proc. Int. Конф. по физике полупроводников
    1978, Редактировать. пользователя B.L.H. Уилсона (Институт физики, Лондон, 1979), стр. 1231.
  32. ^ «Неупругое рассеяние света двумерным электронным газом: дробный квантовый режим Холла и за его пределами». А. Пинчук, Б.С. Деннис, Л. Pheiffer, K.W. Вест и Э. Бурштейн, Фил Мэг. B70, 429 (1994).
  33. ^ «Резонансное неупругое рассеяние света электронными возбуждениями в двумерной полупроводниковой плазме», Э. Бурштейн, М.Ю. Цзян и А. Пинчук, Коллоквиумы по телосложению C2, 191 (1995).
  34. ^ «Роль поверхностных электронных переходов в линейных и нелинейных электромагнитных явлениях на поверхностях благородных металлов: за пределами желе», М.Ю. Цзян, Г. Паджер и Э. Бурштейн, Proc. Yamada Conf. "Поверхность как новый материал", Япония, июль 1990 г., Surface Science, 242, 306 (1991).
  35. ^ «Зависимость симметрии (спина) запрещенной фотолюминесценции молекул C60 от их близости к металлам», Игорь Юрченко, Элиас Бурштейн, Зоя Казанцева, Уильям Романов и Ларри Брэрд, Ультрамикроскопия 61, 259 (1995)
  36. ^ «Фосфоресценция молекул C60, вызванная близостью металлов», Игорь Юрченко, Э. Бурштейн, Данг-Хай Ли и В. Кротов, Proc. SPIE 3359, Оптическая диагностика материалов и устройств для опто-, микро- и квантовой электроники 1997, 202 (20 апреля 1998 г.).
  37. ^ «Награды Вашингтонской академии наук».
  38. ^ «Членство в Национальной академии наук».
  39. ^ "Товарищество Гуггенхайма".
  40. ^ "Премия Фрэнка Исаксона 1986 года за оптические эффекты в твердых телах".
  41. ^ "Почетные степени Технологического института Чалмерса".
  42. ^ "Почетная докторская степень Бруклинского колледжа".
  43. ^ "Почетный доктор Университета Эмори" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 2015-09-15.
  44. ^ "Почетная степень Университета штата Огайо".
  45. ^ "Член Американского физического общества".
  46. ^ "Американская ассоциация содействия научным сотрудникам".
  47. ^ "Некролог Элиаса Бурштейна". Legacy.com. 20 июня 2017 г.. Получено 20 июня, 2016.