William Shockley

William Shockley Popis tohoto obrázku, také komentován níže William Shockley Klíčové údaje
Narození 13. února 1910
London ( UK )
Smrt 12. srpna 1989
Stanford ( Spojené státy )
Státní příslušnost americký
Oblasti Fyzika pevných látek
Instituce Bell Laboratories
Diplom MIT (1936)
Známý pro Vynález tranzistoru
Ocenění Nobelova cena za fyziku 1956

William Bradford Shockley (13. února 1910 - 12. srpna 1989) je americký fyzik . Jeho pokus uvést na trh nový typ tranzistoru v 50. a 60. letech vedl k vytvoření Silicon Valley . Spolu s Johnem Bardeenem a Walterem Houserem Brattainem byl nositelem Nobelovy ceny za fyziku z roku 1956 „za jejich výzkum polovodičů a objev tranzistorového jevu“ .

Životopis

Narodil se v Londýně v Anglii americkým rodičům a vyrůstal v Kalifornii . BS získal na Kalifornském technologickém institutu v roce 1932 a doktorát na MIT v roce 1936. Název jeho disertační práce byl zejména Výpočet funkcí elektronové vlny v krystalech chloridu sodného.

Ve službách obrany

Na konci své obhajoby byl Shockley rekrutován do týmu vědců z Bell Laboratories vedeného CJ Davissonem v Murray Hill (New Jersey) . Právě tam publikoval několik seminárních prací o fyzice pevných látek pro Fyzický přehled . Zaregistroval svůj první patent v roce 1938, že z electromultiplier elektronového děla .

Když Spojené státy vstoupily do války , Shockley zahájil radarový výzkum v Bell Labs na Manhattanu. Pak v měsíciKvěten 1942Přijal Columbia University nabídku , aby se stal výzkumný ředitel Anti-Submarine Operations Group  : jednalo vyvíjet nové metody pro boj s taktikou ponorek s speciálních dopravních technik , včetně ‚užívání hlubinných pum ,  atd Toto zasnoubení zahrnovalo časté cesty do Pentagonu a Washingtonu, kde Shockley přišel do kontaktu s několika generály a vyššími úředníky. V roce 1944 uspořádal program stáže, aby povzbudil piloty bombardérů B-29 k používání nových radarových zaměřovačů. Na konci roku 1944 cestoval tři měsíce po amerických základnách po celém světě, aby představil výsledky svého výzkumu. Jako uznání této činnosti, státní tajemník pro válku Robert Patterson zdobí Shockley s medaili Za zásluhy o17. října 1946.

V měsíci Červenec 1945, ministerstvo války pověřilo Shockleyho vypracováním zprávy o odhadovaném počtu obětí, které by vyplynuly z amerického přistání v Japonsku. Shockley uzavírá: „Pokud tato zpráva dokázala prokázat, že bojové chování civilistů se shodně shodovalo s chováním vojáků v boji, obdobně jako v Japonsku, pak to znamená, že počet obětí a zmrzačený Japonec v té době jejich porážka přesáhne počet německých obětí; jinými slovy, pravděpodobně budeme muset zabít 5 až 10 milionů Japonců. To by nás mohlo stát 1,7 až 4 miliony obětí, včetně 400 000 až 800 000 úmrtí “ . Podle amerického historika R. Newmana z Pittsburghské univerzity by tato zpráva přiměla americké úřady k zvážení atomových bombových útoků na Hirošimu a Nagasaki, aby donutily Japonskou říši ke kapitulaci.

Vynález tranzistoru

V roce 1945 vytvořily Bell Laboratories tým fyziků pod vedením Shockleyho a chemika Stanleyho Morgana: byli mezi nimi John Bardeen , Walter Brattain , fyzik Gerald Pearson , chemik Robert Gibney, odborník na elektroniku Hilbert Moore  atd. Jejich úkolem bylo najít solidní náhradu za křehké elektronkové zesilovače . Jejich první pokusy přijaly myšlenku Shockleyho: upravit vodivost polovodiče jeho ponořením do elektrického pole; avšak bez ohledu na konfiguraci nebo výběr materiálů tyto experimenty pravidelně selhaly. Nebylo dosaženo žádného pokroku, dokud Bardeen nenaznačil, že to byla elektrifikace vnější vrstvy, která stínila elektrické pole na vnitřních vrstvách polovodiče. Tým se poté plně věnoval studiu elektrifikace vnější vrstvy.

V zimě roku 1946 shromáždil Shockleyův tým dostatek výsledků, aby Bardeen mohl publikovat článek o konfiguracích vnější vrstvy ve Fyzickém přehledu . Brattain zahájil experimenty k prozkoumání stavů vnější vrstvy nasměrováním zaostřeného paprsku světla na povrch polovodičů. Získané výsledky poskytly materiál pro nové články. Tempo práce se výrazně zvýšilo, když byla objevena výhoda potažení kontaktů mezi polovodičem a vodiči vodiči elektrolyty . Pak Moore udělal obvod, který povolenou frekvenci vstupního signálu, aby se snadno měnit, a když konečně Pearson, na Shockleyho myšlenkou, aplikuje rozdílu napětí na povrchu kapky glykolu boritan (viskózní roztok (běžné použití v elektrolytických kondenzátorech ) vložené přes PN spojení , vědci získali první projevy zesílení výkonu .

Emulace a teoretický pokrok

Právníci v laboratořích Bell se ale velmi rychle dozvěděli, že princip Shockleyho efektu pole byl již znám a že německý fyzik J. Lilienfeld patentoval efekt MESFET v Kanadě a různá zařízení využívající tento jev již v roce 1925 Ačkoli se zdálo, že Lilienfeldův patent je napadnutelný (jeho zařízení nikdy nebyla vyrobena a se vší pravděpodobností nemohla fungovat tak, jak jsou), právníci Bell patentovali pouze aplikace elektrického kontaktu bodu Bardeen-Brattain. Tři další patenty chránily elektrolytové tranzistory připsané Bardeenovi, Gibneymu a Brattainovi; Shockleyovo jméno, které se v těchto patentech nikde neobjevilo, bylo pobouřeno: informoval Bardeen a Brattain, že má v úmyslu patentovat efekt pole pouze na jeho jméno.

Shockley nyní hledal sám návrh jiného typu tranzistoru, založeného spíše na spojích než na bodových kontaktech, vzhledem k tomu, že tato součást by byla komerčně výhodnější, protože shledal křehké a obtížně vyrobitelné tranzistory Brattain a Bardeen; navíc se mu teorie zesílení bodovým kontaktem nezdála uspokojivá a spíše si představoval iniciaci vedení injekcí injekcí menšinových nosičů náboje . The13. února 1948, další člen týmu, John Shive , vyvinul tranzistor s bronzovými kontakty na obou stranách germaniového filmu  : tato součástka svou existencí prokázala, že elektronické mezery se šíří nejen na povrchu, ale také v hmotě germaniový krystal. Zdálo se, že Shiveův vynález spustil Shockleyův vynález spojovacího tranzistoru: o několik měsíců později Shockley ve skutečnosti vyvinul zcela nový typ tranzistoru, který sestával z hromady spojů. Tato struktura bude také strukturou většiny tranzistorů 60. let; poté se bude vyvíjet směrem k bipolárnímu tranzistoru .

Shockley později připustil, že výzkum jeho týmu byl „směsicí spolupráce a konkurence“, a že on sám některé své myšlenky tajil až do postupu Shive v roce 1948. “Vynuťte si ruku. "

Shockley napsal velmi podrobný popis toho, co nazval „sendvičovým tranzistorem“, a první přesvědčivé výsledky získal na 7. dubna 1949. Mezitím neúnavně pracoval na svém mistrovském díle , elektronech a mezerách v polovodičích ( Electrons and Holes in Semiconductors ), ošetřil 558 stránek, které se objevily v roce 1950. Vypracoval revoluční myšlenky účinku laviny a difúze v kovech a vytvořil diferenciální rovnice popisující tok elektronů v krystalických budovách. Rovněž uvádí rovnici, která řídí chování diod . Toto klasické pojednání vedlo výzkumníky a inženýry, kteří roky pracují na konstrukci nových polovodičů.

Výsledkem byl vynález bipolárního tranzistoru , který byl ohlášen na tiskové konferenci dne4. července 1951.

Zveřejnění „vynálezu tranzistoru“ mělo následně prospět hlavně Shockleymu, ke zlosti Bardeen a Brattain; Pokud jde o vedení Bell Laboratories, nikdy nepřestalo prezentovat své tři vynálezce jako jednotný tým. V počátcích Shockley pozměnil slova svých životopisců a novinářů, kdykoli dostal za vynález výlučnou zásluhu, ale na počátku padesátých let pohrdal částí, kterou převzali Bardeen a Brattain a jinde. Zabránil jim v práci na bipolárním tranzistoru . To je to, co předurčilo Bardeena odstoupit z Bell Laboratories v roce 1951 a pustit se do teoretického studia supravodivosti  ; pokud jde o Brattaina, odmítl pokračovat v práci v Shockleyho týmu.

Útoky a neštěstí „Shockley laboratoře“

V roce 1956 Shockley odešel z New Jersey do Mountain View v Kalifornii , aby tam otevřel Shockleyovu polovodičovou laboratoř a byl blíže ke své rodině žijící v Palo Alto v Kalifornii . Společnost, která je součástí Beckman Instruments , Inc., byla první, která začala pracovat na křemíkových polovodičových součástech v pozdějším Silicon Valley .

Tam se Shockleyho dominující a paranoidní tendence začaly zhoršovat. Jednoho dne se mu jako projev škodlivého činu zjevila rána do palce, kterou dostal jeden z jeho sekretářů, a požadoval, aby byl proveden test detektoru lži , aby se zjistil viník. Po obdržení Nobelovy ceny v roce 1956 se jeho chování stalo stále despotičtějším, nestabilnějším a nepříjemnějším natolik, že na konci roku 1957, tváří v tvář jeho odmítnutí pokračovat ve výzkumu dopingu na bázi křemíku, osm jeho spolupracovníků (kteří budou poté kvalifikován jako zrádný osm ) rezignoval en bloc; rozhodli se vytvořit vlastní konstrukční kancelář Fairchild Semiconductor . Laboratoř Shockley se z tohoto krveprolití neměla vzpamatovat: během příštích 20 let by bývalí spolupracovníci Shockley nasadili 65 nových vynálezů.

Po 60. letech byl Shockley profesorem na Stanfordu a stal se také vášnivým zastáncem eugeniky . Jeho pohledy na černošské Američany, o nichž se původně domníval, že mají nižší průměrné IQ než bílé, mu vynesly řadu kritik a obvinění z vědeckého rasismu.

Je jediným nositelem Nobelovy ceny, který daroval své spermie do „Repository for Germinal Choice“, banky spermií, která byla navržena pouze pro nositele Nobelovy ceny a která nakonec uvítala vysoké IQ a sportovce. [1]

Shockley byl jmenován časopisem Time jako jeden z 100 nejvlivnějších lidí na XX tého  století .

Poznámky a odkazy

  1. (in) „  pro Jejich výzkumy jsou polovodiče a jejich objev tranzistorového efektu  “ v redakčním týmu, „  Nobelova cena za fyziku v roce 1956  ,“ Nobelova nadace , 2010. Přístup 16. června 2010
  2. Podle (ne) Joela N. Shurkina, Broken Genius: vzestup a pád Williama Shockleyho, tvůrce elektronického věku , Londýn, New York, Macmillan ,2006, 297  s. ( ISBN  978-1-4039-8815-7 a 978-0-230-55192-3 , OCLC  64511173 ) , s.  48
  3. Broken Genius , str.  65–67
  4. Broken Genius , str.  85
  5. (in) DM Giangreco , „  Havarijní projekce pro americkou invazi do Japonska, 1945–1946  “ , Journal of Military History  (in) , sv.  61, n o  3,1997, str.  568 ( DOI  10.2307 / 2954035 , číst online )
  6. Robert P. Newman , „  Hirošima a vraždění Henryho Stimsona  ,“ The New England Quarterly  (in) , roč.  71, n o  1,1998, str.  27 ( DOI  10.2307 / 366722 )
  7. Brattain citován v (in) Michael Riordan a Lillian Hoddeson , Crystal Fire: The Invention of the Transistor and the Birth of the Information Age , WW Norton & Company , al.  "Sloan technology",1999( 1 st  ed. , 1998), 352  str. ( ISBN  978-0-393-31851-7 , OCLC  40553672 ) , s.  127
  8. Křišťálový oheň , str.  132
  9. US Patent 1745175 „Způsob a zařízení pro řízení elektrického proudu“, první podání v Kanadě dne 22.10.1925
  10. (in) IEEE, „  William Shockley  “ v IEEE Global History Network (přístup k 18. červenci 2011 )
  11. Crystal Fire
  12. (in) Lillian Hoddeson a Vicki Daitch , True Genius: Život a věda Johna Bardeena: jediný vítěz dvou Nobelových cen za fyziku , Washington, DC, Joseph Henry Press,2002, 467  s. ( ISBN  0-309-08408-3 , číst online )
  13. (in) James E. Brittain , „  Becker and Shive on the transistor  “ , Proceedings of the IEEE , sv.  72, N O  121984, str.  1695 ( DOI  10.1109 / PROC.1984.13075 , číst online ) : "... pozorování, které interpretoval William Shockley jako potvrzení své teorie spojovacího tranzistoru ..."
  14. Podle „  Vynálezci tranzistoru sledovali po objevení roku 1947 různé cesty  “, Associated press - Bangor Daily news ,25. prosince 1987( číst online , konzultováno 6. května 2012 ) : „... Shockley, dychtivý přispět svým vlastním příspěvkem, prohlásil, že některé ze svých myšlenek tajil až do začátku roku 1948, což si vynutil pokrok, který uvedl John Shive, další vědecký pracovník společnosti Bell Laboratories.  “
  15. Broken Genius , str.  121-122
  16. (in) „  1951 - vyrobeny první tranzistory s dospělým spojem  “ v Muzeu počítačové historie ,2007(zpřístupněno 3. července 2013 )
  17. Podle (in) Spencer Weart a Karen C. Fox , „  Transistorized! - William Shockley  " ,1999(zpřístupněno 26. prosince 2014 )
  18. Křišťálový oheň , str.  278
  19. David Leonhardt, „  Hold On  “, New York Times ,6. dubna 2008( číst online , konzultováno 7. prosince 2014 ) : „V roce 1955 zřídil fyzik William Shockley polovodičovou laboratoř v Mountain View, částečně v blízkosti své matky v Palo Alto. "
  20. (in) „  Dva pohledy na inovace, srážky ve Washingtonu  “ , New York Times ,13. ledna 2008( číst online , konzultováno 7. prosince 2014 ) : . „Co-vynálezce tranzistoru a zakladatele první čipové firmy údolní, William Shockley, přestěhoval do Palo Alto v Kalifornii, protože jeho matka žila tam. "
  21. Křišťálový oheň , str.  247
  22. Program PBS - American Experience (2012) 'Silicon Valley'
  23. vidět (ne) Adam Goodheart , "  10 dní, která změnila historii  " , New York Times , n o  2.července2006( číst online )
  24. Legální most trvající 100 let: Od zlatých dolů v El Doradu po „zlaté“ starty Silicon Valley od Gregoryho Gromova
  25. viz (in) Ronald Kessler , „  Nepřítomen při stvoření; Jak jeden vědec utekl s největším vynálezem od doby žárovky  “ , The Washington Post Magazine ,6. dubna 1997, str.  16 ( číst online ) : „Na znechucení svých kolegů, Shockley stal adept (oba ve svých spisech a rozhovory, které poskytl) teorie genetické méněcennosti černochů. Navrhl zaplatit jednotlivcům s nízkým IQ nebo nositelům genetických chorob, aby je povzbudil ke sterilizaci. "

Související články

externí odkazy