William shockley

William shockley Beskrivelse af dette billede, også kommenteret nedenfor William shockley Nøgledata
Fødsel 13. februar 1910
London ( UK )
Død 12. august 1989
Stanford ( USA )
Nationalitet amerikansk
Områder Solid state fysik
Institutioner Bell Laboratories
Eksamensbevis MIT (1936)
Berømt for Opfindelsen af transistoren
Priser Nobelprisen i fysik 1956

William Bradford Shockley (13. februar 1910 - 12. august 1989) er en amerikansk fysiker . Hans forsøg på at markedsføre en ny type transistor i 1950'erne og 1960'erne førte til oprettelsen af Silicon Valley . Han var sammen med John Bardeen og Walter Houser Brattain vinder af 1956- Nobelprisen i fysik "for deres forskning i halvledere og deres opdagelse af transistoreffekten" .

Biografi

Født i London , England , til amerikanske forældre og opvokset i Californien , opnåede han sin bachelor ved California Institute of Technology i 1932 og sin doktorgrad ved MIT i 1936. Navnlig var titlen på hans doktorafhandling Beregning af funktioner af elektronbølge i natriumchloridkrystaller.

Til tjeneste for forsvaret

I slutningen af ​​sit speciale, blev Shockley rekrutteret til et team af forskere fra Bell Laboratories ledet af CJ Davisson i Murray Hill (New Jersey) . Det var der, at han offentliggjorde flere sædvanlige artikler om solid state-fysik til Physical Review . Han registreret sit første patent i 1938, at en electromultiplier elektronkanon .

Da USA gik ind i krigen , begyndte Shockley radarforskning på Bell Labs på Manhattan. Derefter i månedenMaj 1942Han accepterede Columbia University tilbud om at blive forskning direktør for Anti-Submarine Operations Group  : denne involverede udvikling af nye metoder til bekæmpelse af undersøiske taktik med særlige transportsystemer teknikker , herunder 'brug af dybvandsbomber ,  etc. Dette engagement involverede hyppige ture til Pentagon og Washington, hvor Shockley kom i kontakt med flere generalofficerer og højtstående embedsmænd. I 1944 organiserede han et praktikprogram for at tilskynde B-29 bombeflygere til at bruge de nye radarseværdigheder. I slutningen af ​​1944 turnerede han i amerikanske baser rundt om i verden i tre måneder for at præsentere resultaterne af sin forskning. I erkendelse af denne aktivitet, statssekretær for War Robert Patterson dekoreret Shockley med Medal for Merit på17. oktober 1946.

I måneden Juli 1945, bestilte krigsministeriet Shockley til at skrive en rapport om det anslåede antal skader, der ville være resultatet af en amerikansk landing i Japan. Shockley konkluderer: ”Hvis denne rapport har været i stand til at påvise, at civils kampsammenhæng konsekvent har matchet troppernes opførsel i kamp i præcedenser svarende til Japans, betyder det, at dødstallet og de lammede japanere på det tidspunkt af deres nederlag vil overstige antallet af tyske ofre; med andre ord bliver vi sandsynligvis nødt til at dræbe mellem 5 og 10 millioner japanere. Dette kan koste os mellem 1,7 og 4 millioner ofre, inklusive 400.000 til 800.000 dødsfald ” . Ifølge den amerikanske historiker R. Newman fra University of Pittsburgh ville denne rapport have bedt de amerikanske myndigheder om at overveje atombomberne i Hiroshima og Nagasaki for at tvinge det japanske imperium til at overgive sig.

Opfindelsen af ​​transistoren

I 1945 dannede Bell Laboratories et hold af fysikere under ledelse af Shockley og kemiker Stanley Morgan: blandt dem var John Bardeen , Walter Brattain , fysiker Gerald Pearson , kemiker Robert Gibney, elektronikekspert Hilbert Moore  osv. Deres opgave var at finde en solid erstatning for de skrøbelige rørforstærkere . Deres første forsøg tog en idé om Shockley: at ændre ledningsevnen for en halvleder ved at nedsænke den i et elektrisk felt; uanset konfiguration eller materialevalg, mislykkedes disse eksperimenter regelmæssigt. Der var ingen fremskridt, før Bardeen foreslog, at det var elektrificeringen af ​​det ydre lag, der beskyttede det elektriske felt på halvlederens indre lag. Holdet helligede sig derefter helt til undersøgelsen af ​​elektrificering af det ydre lag.

I vinteren 1946 havde Shockleys hold samlet nok resultater til, at Bardeen kunne offentliggøre en artikel om ydre lagkonfigurationer i Physical Review . Brattain initierede eksperimenter for at udforske ydre lagtilstande ved at lede en fokuseret lysstråle på overfladen af ​​halvledere. De opnåede resultater leverede materialet til nye artikler. Arbejdstempoet steg markant, da det blev opdaget fordelen ved at belægge kontakterne mellem halvlederen og ledertrådene med elektrolytter . Derefter Moore lavet et kredsløb, som tillod frekvensen af indgangssignalet, der skal varieres let og når endelig Pearson, på Shockley idé, anvendt spændingsforskellen til overfladen af en dråbe glycol borat (en viskos opløsning af (almindelig brug i elektrolytiske kondensatorer ) indsat gennem et PN-kryds , opnåede forskere de første manifestationer af effektforstærkning .

Emulering og teoretisk fremgang

Men advokaterne på Bell-laboratorierne lærte meget hurtigt, at princippet om Shockleys felteffekt allerede var kendt, og at en tysk fysiker, J. Lilienfeld , havde patenteret MESFET- effekten i Canada såvel som forskellige apparater, der udnyttede dette fænomen allerede i 1925. Selvom Lilienfelds patent syntes åben for angreb (hans apparater var aldrig blevet fremstillet, og med stor sandsynlighed kunne de ikke fungere som de er), patenterede Bell-advokaterne kun applikationer fra Bardeen-Brattain-punktets elektriske kontakt. Tre andre patenter beskyttede elektrolyttransistorer, krediteret Bardeen, Gibney og Brattain; Shockleys navn optrådte ingen steder i disse patenter, sidstnævnte blev oprørt: han meddelte Bardeen og Brattain, at han havde til hensigt at patentere felteffekten i sit navn alene.

Shockley forsøgte nu alene at designe en anden type transistor, baseret på kryds snarere end punktkontakter, i betragtning af at denne komponent ville være mere rentabel kommercielt, fordi han fandt Brattain- og Bardeen-transistorer skrøbelige og vanskelige at fremstille. desuden syntes teorien om amplifikation ved punktkontakt ikke at være tilfredsstillende for ham, og han forestillede sig snarere en indledning af ledning ved injektion af mindretalsladningsbærere . Det13. februar 1948, et andet medlem af holdet, John Shive , udviklede en transistor med bronzekontakter på hver side af en germaniumfilm  : denne komponent demonstrerede ved sin eksistens, at elektroniske huller ikke kun spredes på overfladen, men også i massen af germanium krystal. Shives opfindelse så ud til at udløse Shockleys opfindelse af krydsetransistoren: et par måneder senere udviklede Shockley faktisk en helt ny type transistor, som bestod af en stak kryds. Denne struktur vil også være den for de fleste transistorer i 1960'erne; derefter vil den udvikle sig mod den bipolære krydsetransistor .

Shockley indrømmede senere, at hans teams forskning var "en blanding af samarbejde og konkurrence", og at han selv havde holdt nogle af sine ideer hemmelige indtil Shives fremskridt i 1948. "Tving hånden. "

Shockley skrev en meget detaljeret beskrivelse af, hvad han kaldte "sandwich-transistoren", og han opnåede de første afgørende resultater den 7. april 1949. I mellemtiden arbejdede han utrætteligt med sit mesterværk , elektroner og huller i halvledere ( elektroner og huller i halvledere ), behandlede 558 sider, der dukkede op i 1950. Det udviklede de revolutionerende ideer om effekten af ​​lavine og diffusion i metaller og etablerede differentialligningerne beskriver strømmen af ​​elektroner i krystallinske bygninger. Han giver også ligningen regulerer adfærd dioder . Denne klassiske afhandling har ledet forskere og ingeniører, der arbejder med design af nye halvledere i årevis.

Dette resulterede i opfindelsen af ​​den bipolære transistor , der blev annonceret på en pressekonference den4. juli 1951.

Den omtale, der blev givet til "opfindelsen af ​​transistoren", var efterfølgende hovedsageligt til gavn for Shockley, til Bardeen og Brattains bekymring; Med hensyn til ledelsen af ​​Bell Laboratories ophørte det aldrig med at præsentere sine tre opfindere som et samlet hold. I de tidlige dage ændrede Shockley ordene fra sine biografer og journalister, hver gang han fik eksklusiv kredit for opfindelsen, men i begyndelsen af ​​1950'erne nedsatte han den del, der blev taget af Bardeen og Brattain og andre steder. Forhindrede dem i at arbejde på den bipolære transistor. Dette bestemte Bardeen for at træde tilbage fra Bell Laboratories i 1951 og gå i gang med den teoretiske undersøgelse af superledningsevne  ; hvad Brattain angår, nægtede han at fortsætte med at arbejde i Shockleys team.

Rædsler og ulykker fra "Shockley-laboratoriet"

I 1956 forlod Shockley New Jersey til Mountain View (Californien) for at åbne Shockley halvlederlaboratoriet der og være tættere på sin familie og boede i Palo Alto (Californien) . Virksomheden, der er en del af Beckman Instruments , Inc., var den første til at arbejde på silicium-halvlederkomponenter i det, der senere skulle blive Silicon Valley .

Der begyndte Shockleys dominerende og paranoide tendenser at forværre. En dag syntes et snit på tommelfingeren, som en af ​​hans sekretærer modtog, for ham som manifestationen af ​​en ondsindet handling, og han krævede, at der blev udført en løgnedetektortest for at finde synderen. Efter at have modtaget Nobelprisen i 1956 blev hans opførsel mere og mere despotisk, ustabil og ubehagelig, så meget, at i slutningen af ​​1957, over for hans afslag på at fortsætte med at undersøge siliciumdoping, otte af hans samarbejdspartnere (som derefter vil være kvalificeret som forræderisk otte ) trak sig tilbage som en blok; de besluttede at oprette deres eget designkontor, Fairchild Semiconductor . Shockley-laboratoriet skulle ikke komme sig efter denne blodudgydning: i løbet af de næste 20 år ville de tidligere Shockley-samarbejdspartnere indsætte 65 nye opfindelser.

Efter 1960'erne var Shockley professor i Stanford og blev også en ivrig fortaler for eugenik . Hans synspunkter om sorte amerikanere, som han arveligt vurderede at have en lavere gennemsnitlig IQ end hvide, gav ham især mange kritikmuligheder og beskyldninger om videnskabelig racisme.

Han er den eneste vinder af nobelprisen, der har doneret sin sædceller til "Repository for Germinal Choice", en sædbank, der udelukkende blev designet til nobelprisvindere, og som i sidste ende bød høj IQ og atleter velkommen. [1]

Shockley blev navngivet af Time Magazine som en af 100 mest indflydelsesrige mennesker i det XX th  århundrede .

Noter og referencer

  1. (in) "  for deres forskning er halvledere og deres opdagelse af transistoreffekten  " i redaktionelt personale, "  Nobelprisen i fysik i 1956  ," Nobel Foundation , 2010. Adgang til 16. juni 2010
  2. Ifølge (in) Joel N. Shurkin, Broken Genius: William Shockleys ophav og fald, skaberen af ​​den elektroniske tidsalder , London, New York, Macmillan ,2006, 297  s. ( ISBN  978-1-4039-8815-7 og 978-0-230-55192-3 , OCLC  64511173 ) , s.  48
  3. Broken Genius , s.  65–67
  4. Broken Genius , s.  85
  5. (i) DM Giangreco , "  Casualty prognoser for den amerikanske invasion af Japan, 1945-1946  " , Journal of Military History  (i) , bd.  61, nr .  3,1997, s.  568 ( DOI  10.2307 / 2954035 , læs online )
  6. Robert P. Newman , "  Hiroshima and the Trashing of Henry Stimson  ," The New England Quarterly  (in) , bind.  71, nr .  1,1998, s.  27 ( DOI  10.2307 / 366722 )
  7. Brattain citeret i (i) Michael Riordan og Lillian Hoddeson , Crystal Fire: The Invention of the Transistor and the Birth of the Information Age , WW Norton & Company , al.  "Sloan-teknologi",1999( 1 st  ed. 1998), 352  s. ( ISBN  978-0-393-31851-7 , OCLC  40553672 ) , s.  127
  8. Crystal Fire , s.  132
  9. US patent 1745175 "Metode og apparatur til styring af elektrisk strøm" første arkivering i Canada den 22.10.1925
  10. (in) IEEE, "  William Shockley  " på IEEE Global History Network (adgang til 18. juli 2011 )
  11. Crystal Fire
  12. (i) Lillian Hoddeson og Vicki Daitch , Ægte Genius: The Life og videnskab John Bardeen: den eneste vinder af to nobelpriser i fysik , Washington, DC, Joseph Henry Press,2002, 467  s. ( ISBN  0-309-08408-3 , læs online )
  13. (i) James E. Brittain , "  Becker og Shive på transistor  " , Proceedings of the IEEE , vol.  72, nr .  12,1984, s.  1695 ( DOI  10.1109 / PROC.1984.13075 , læs online ) : "... observation, som William Shockley fortolkede som en bekræftelse af hans teori om krydsetransistoren ..."
  14. Ifølge "  Opfinderne af transistoren fulgte forskellige veje efter opdagelsen i 1947  ", Associated press - Bangor Daily news ,25. december 1987( læs online , hørt den 6. maj 2012 ) : "... Shockley, ivrig efter at yde sit eget bidrag, sagde, at han havde holdt nogle af sine ideer hemmelige indtil begyndelsen af ​​1948, et fremskridt rapporteret af John Shive, en anden forsker ved Bell Laboratories., Tvinge hans hånd  "
  15. Broken Genius , s.  121-122
  16. (in) "  1951 - First Grown-Junction Transistors Manufactured  " på Computer History Museum ,2007(adgang til 3. juli 2013 )
  17. Ifølge (i) Spencer Weart og Karen C. Fox , "  Transistoriseret! - William Shockley  " ,1999(adgang 26. december 2014 )
  18. Crystal Fire , s.  278
  19. David Leonhardt, "  Holding On  ", New York Times ,6. april 2008( læs online , hørt den 7. december 2014 ) : ”I 1955 oprettede fysikeren William Shockley et halvlederlaboratorium i Mountain View, delvis for at være i nærheden af ​​sin mor i Palo Alto. "
  20. (i) "  To Views of Innovation, Colliding i Washington  " , New York Times ,13. januar 2008( læs online , hørt den 7. december 2014 ) : “Medopfinderen af ​​transistoren og grundlæggeren af ​​dalens første chipvirksomhed, William Shockley, flyttede til Palo Alto, Californien, fordi hans mor boede der. "
  21. Crystal Fire , s.  247
  22. PBS-program - American Experience (2012) 'Silicon Valley'
  23. se (i) Adam Goodheart , "  10 dage, der ændrede historien  " , New York Times , nr . 2.  juli2006( læs online )
  24. En lovlig bro, der spænder over 100 år: Fra guld Dores miner i El Dorado til de "gyldne" opstart i Silicon Valley af Gregory Gromov
  25. se (i) Ronald Kessler , "  Fraværende ved skabelsen; Hvordan en videnskabsmand afslørede den største opfindelse siden pæren  ” , The Washington Post Magazine ,6. april 1997, s.  16 ( læs online ) : ”Til afsky for sine kolleger blev Shockley dygtig (både i hans skrifter og de interviews, han gav) med teorien om sorte genetiske mindreværd. Han foreslog at betale personer med lave IQ'er eller bærere af genetiske sygdomme for at tilskynde dem til at blive steriliseret. "

Relaterede artikler

eksterne links