Значит, не только посторонние атомы — это примеси для полупроводника. Его собственные атомы, остающиеся «за бортом» химического соединения, становятся примесями: они создают или добавочные источники электронов, что влечет электронную проводимость, или, наоборот, центры прилипания электронов; тогда на месте уходящих электронов появляются «дырки» и возникает дырочная проводимость.
Таким образом, открывается широкий простор для всевозможных комбинаций полупроводников и получения материалов с желаемыми свойствами.
Развивалась теория, росла техника, и коэффициент полезного действия термоэлектрогенераторов неуклонно повышался. Какие же пути для его роста отыскивал Иоффе? Прежде всего повышение температуры. Температуру полупроводникового термоэлемента можно поднимать так высоко, как только позволяет жаростойкость материала. Поэтому первый путь сводится к поискам и созданию максимально жаростойких полупроводниковых материалов.
Но есть на этом пути и подводные камни. Такой термоэлемент — твердое тело, кристалл. Чем сильнее его греть, тем большими становятся тепловые колебания кристаллической решетки, а следовательно, непроизводительная затрата энергии. Иоффе со своими учениками нашел способ уменьшать, частично гасить тепловые колебания. Но это было все-таки паллиативное решение.
Если нельзя «улучшить» решетку, то, может быть, можно вовсе обойтись без нее? Иоффе предлагает совершенно новые типы термоэлементов — вакуумный и плазменный. «Рабочий газ» — электроны — теперь будет двигаться не между атомами кристаллической решетки, а в вакууме или в плазме.
Если при переходе от металлических термопар к полупроводниковым кпд поднялся от долей процента к процентам, то для термоэлектрогенераторов, работающих на новом принципе, он подходит уже ко второму десятку, и очевидны возможности дальнейшего значительного увеличения его.
Блестящая идея Иоффе усиленно развивается во всем мире. «Много лет мы изучали термоэлектрические свойства полупроводников и возможность их использования для практики, и мало кто этим интересовался за пределами нашей лаборатории, — вспоминал Иоффе. — Но как только появились технические перспективы, свыше 80 лабораторий в США и многочисленные лаборатории в других странах включились в работу по полупроводниковым термоэлементам».
Исследования Иоффе и его школы по полупроводникам — классика в самом высоком смысле этого слова. Недаром на всем земном шаре Иоффе зовут «отцом полупроводников», а его монографию «Полупроводниковые термоэлементы» — небольшую книгу, в которой нет и двухсот страниц, — за границей именуют «библией термоэлектричества». Недаром эта работа Иоффе стоит первой среди достижений науки, удостоенных Ленинской премии 1961 года.
