Эван О'Нил Кейн (физик)

Чтобы узнать о хирурге, см. Эван О'Нил Кейн .

Эван О'Нил Кейн (23 декабря 1924 - 23 марта 2006), известный в своих публикациях как Э. О. Кейн , был американским физиком, который установил некоторые базовые представления о теории полупроводников , которые сейчас используются в бытовой и другой электронике. . Он был одним из основных разработчиков теории k·p -возмущений , которая используется для расчета зонных структур.

Родословная

Двоюродный дедушка Кейна, Элиша Кент Кейн , был исследователем Арктики и в 1850-х годах писал книги о своих путешествиях. Его прадед, Томас Лейпер Кейн , основавший город Кейн, штат Пенсильвания , был генералом Гражданской войны в США . Он также помог с подземной железной дорогой и успешно убедил администрацию Бьюкенена не вступать в войну 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 собственный аппендикс , чтобы доказать ее эффективность.

Жизнь

Кейн родился 23 декабря 1924 года. в Кейне, штат Пенсильвания . Его отец, Томас Лейпер Кейн, умер в 1933 году от спинального менингита , которому предшествовала скарлатина . Позже он переехал со своей матерью, братьями и сестрами в Дейтона-Бич, Флорида , где он остался в средней школе.

Карьера

Кейн был студентом Принстонского университета и прервал свое образование, чтобы служить в армии во время Второй мировой войны . Он окончил Принстонский университет в 1948 году и сразу же поступил в Корнелльский 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 теоретическое обоснование новой на тот момент области исследований полупроводников . Он широко публиковался в научных журналах. Пожалуй, его самая известная статья была опубликована в 1956 году и посвящена методу расчета структуры твердых тел. Этот метод называется k·p -методом расчета зонной структуры.

Кейн покинул General Electric в 1959 году, чтобы присоединиться к Hughes Aircraft в Калифорнии, а затем в 1961 году перешел в отдел теоретической физики в Bell Laboratories в Мюррей-Хилл, штат Нью-Джерси. Он продолжил 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.

Личная жизнь

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 воспитали троих детей и стали соавторами одной статьи.

В 1974 году он стал вторым в стране в категории марафонцев 50 лет и старше. Большую часть оставшейся жизни он провел, работая в сфере ухода за младенцами, детьми ясельного возраста и маленькими детьми, включая своих внуков и церковную группу. Он умер в 2006 году в возрасте 81 года. Причиной смерти стали осложнения, вторичные по отношению к миелопролиферативному заболеванию и миелодисплазии . У него было трое детей.

Модель Кейна

Кейн использовал метод k·p -возмущений, чтобы определить то, что стало известно как модель Кейна или гамильтониан Кейна структуры энергетических зон полупроводников. Гамильтониан Кейна описывает валентную зону и зону проводимости в sp ³ связанные полупроводники: полупроводники групп IV, III-V и II-VI. Эта публикация 1957 года до сих пор занимает видное место в научной литературе и учебниках спустя более 50 лет после ее открытия (статья имеет около 3377 цитирований). несмотря на то, что современные индексы цитирования занижают цитирование статей, опубликованных до середины 1990-х годов). Модель теперь часто цитируется в книгах, где она обсуждается, особенно в Ю и Кардоны книге «Основы полупроводников» .

В своей книге о методе k·p Вун и Виллацен посвятите несколько глав объяснению моделей Кейна. Они отмечают, что подход Кейна, основанный на квазивырожденной теории возмущений, хорошо работал для полупроводников с небольшой запрещенной зоной . Кейн улучшил предыдущие модели валентной зоны, добавив нижнюю зону проводимости. Позже эта модель была расширена с учетом непараболичности таких материалов, как арсенид галлия (GaAs). Модель объясняет, по существу, большинство материалов, используемых в полупроводниковой технологии. Вся теоретическая литература, описывающая электронику и оптические характеристики этих полупроводников, в значительной степени опирается на эту модель, как и очень активное поле квантовых явлений в кристаллических структурах с ограниченным размером.

Избранные публикации

• Кейн, Э.О. (1956). «ЗОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА В ГЕРМАНИИ И КРЕМНИИ P-ТИПА». Журнал физики и химии твердого тела 1 (1-2): 82-99. (цитата по 721 )
• Кейн, Э.О. (1957). «ЗОННАЯ СТРУКТУРА АНТИМОНИДА ИНДИЯ». Журнал физики и химии твердого тела 1 (4): 249-261. (цитата по 3377 )
• Кейн, Э.О. (1959). «ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ЗОНДОВОЙ СТРУКТУРЕ». Журнал физики и химии твердого тела 8: 38-44. (цитата по 28 )
• Кейн, Э.О. (1959). «ЗЕНЕРОВСКОЕ ТУННЕЛИРОВАНИЕ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ». Журнал физики и химии твердого тела 12 (2): 181-188. (цитата по 749 )
• Кейн, Э.О. (1961). «ТЕОРИЯ ТУННЕЛИРОВАНИЯ». Журнал прикладной физики 32 (1): 83-&. (цитата по 778 )
• Кейн, Э.О. (1963). «ПОДХОД ТОМАСА-ФЕРМИ К НЕЧИСТОЙ ЗОННОЙ СТРУКТУРЕ ПОЛУПРОВОДНИКА». Физический обзор 131(1): 79-&. (цитата по 691 )
• Кейн, Э.О. (1967). «РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ РОЖДЕНИИ ПАР В КРЕМНИИ». Физический обзор 159(3): 624-&. (цитата по 481 )
• Чандрасекхар М., Кардона М. и Кейн Э.О. (1977). «ВНУТРИДОЗОННОЕ КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ НА СВОБОДНЫХ НОСИТЕЛЯХ В СИЛЬНО ДОПИРОВАННОМ N-SI». Физический обзор B 16(8): 3579-3595. (цитата по 66 )
• Кейн, Э.О. и А.Б. Кейн (1978). «ПРЯМОЙ РАСЧЕТ ФУНКЦИЙ ВАНЬЕ – ВАЛЕНТНЫХ ЗОН СИ». Физический обзор B 17(6): 2691-2704. (цитата по 53 )
• Барафф, Г.А., Э.О. Кейн и М. Шлютер (1980). «ТЕОРИЯ КРЕМНИЕВОЙ ВАКАНСИИ – СИСТЕМА АНДЕРСОНА NEGATIVE-U». Физический обзор B 21(12): 5662-5686. (цитата по 447 )