Nacimiento |
10 de febrero de 1902 Xiamen (antigua provincia de Fujian ( d ) , dinastía Qing ) |
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Muerte |
13 de octubre de 1987(en 85) Seattle |
Nacionalidad | americano |
Capacitación |
Whitman College ( en ) Universidad de Oregon , Universidad de Minnesota |
Ocupaciones | Físico , inventor |
Hermanos | Robert Brattain ( en ) |
Trabajé para | Whitman College ( en ) |
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Campo | Físico |
Miembro de |
Academia Estadounidense de Ciencias Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia Academia Estadounidense de Artes y Ciencias Sociedad Estadounidense de Física |
Director de tesis | John Torrence Tate, Sr. ( en ) |
Premios |
Premio Nobel de Física (1956) |
Walter Houser Brattain (10 de febrero de 1902en Xiamen , China - 13 de octubre de 1987en Seattle , EE . UU. ) es un físico estadounidense . John Bardeen , William Shockley y él fueron co- ganadores del Premio Nobel de Física de 1956 "por su investigación sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor " . Brattain luego dedicó la mayor parte de su investigación a las películas delgadas.
Walter Brattain nació en Xiamen , una ciudad de Fujian , China , de padres estadounidenses, Ross R. Brattain y Ottilie Houser Brattain. Ross R. Brattain fue profesor en el Instituto Ting-Wen, escuela privada. Sus padres se graduaron de Whitman College ; Ottilie Houser Brattain era matemática. Ottilie y su hijo regresaron a los Estados Unidos en 1903, y Ross los siguió. La familia pasó unos años en Spokane, Washington , luego se mudó a un rancho en Tonasket, Washington en 1911.
Brattain asistió a la escuela en Washington, DC, luego pasó un año en Queen Anne's High School en Seattle , dos años en Tonasket High School y un año en Moran Boys 'School en Bainbridge Island . Hizo su doble licenciatura en física y matemáticas en Whitman College , Universidad de Walla Walla (Washington) , bajo la supervisión de Benjamin H. Brown (física) y Walter A. Bratton (matemáticas) y se graduó en 1924. Brattain y sus camaradas Más tarde , Walker Bleakney , Vladimir Rojansky y E. John Workman recibieron el sobrenombre de "Cuatro jinetes de la física" en referencia a sus exitosas carreras de investigación. El hermano de Brattain, Robert , también se formó en Whitman College, también se convirtió en físico.
Brattain recibió su maestría en la Universidad de Oregon , Eugene , en 1926, y defendió su tesis en la Universidad de Minnesota en 1929. En esta última institución, Brattain conoció nuevas ideas en Mecánica Cuántica a través de John Hasbrouck van Vleck . Su tesis, preparada bajo la supervisión de John T. Tate , fue sobre "Eficiencia de excitación en vapor de mercurio por bombardeo de electrones y dispersión anómala ". "
Walter Brattain se casó dos veces: en 1935 con la química Keren Gilmore († 10 de abril de 1957), quien le dio un hijo, William G. Brattain, nacido en 1943; luego en 1958 con Emma Jane (Kirsch) Miller, que ya tenía tres hijos.
Se mudó a Seattle en la década de 1970 y pasó los últimos años de su vida allí. Brattain enseñó como profesor adjunto en la Universidad de Harvard en 1952 y en Whitman College en 1962 y 1963. Renunció a Bell Laboratories en 1967, pero en 1972 Whitman College le ofreció un puesto de profesor asistente. Se retiró de la docencia en 1976, pero continuó ejerciendo como consultor para Whitman. Desde entonces, la institución ha otorgado las becas Walter Brattain a estudiantes de primer año "que se han distinguido por su excelencia en sus años de escuela secundaria". Esta beca se puede renovar por cuatro años consecutivos.
Brattain murió el 13 de octubre de 1987de la enfermedad de Alzheimer en una clínica privada de Seattle. Fue enterrado en el cementerio de la ciudad de Pomeroy, condado de Garfield .
En 1927 y 1928, Brattain trabajó en la Oficina Nacional de Estándares en Washington, DC y participó en la redacción de estándares de frecuencia piezoeléctrica . En el mes deAgosto de 1929, se unió al equipo de Joseph A. Becker en Bell Laboratories como físico. Los dos hombres se pusieron a trabajar con la corriente termoactivada de los portadores de carga en los rectificadores de óxido de cobre . Brattain asiste en esta ocasión a una conferencia de Sommerfeld , cuya teoría busca respaldar con nuevos experimentos de emisión termoiónica. Becker y Brattain continúan sus investigaciones sobre otros temas, como el estado de electrificación superficial, la ' liberación de energía del tungsteno o la adsorción de torio de carbono . Sus estudios sobre la rectificación de la corriente eléctrica y el comportamiento óptico de películas delgadas de cobre y óxido de silicio colocan a Brattain en el camino hacia el comportamiento fotoeléctrico de los semiconductores en la superficie. El jurado del Premio Nobel vio este descubrimiento como una de las principales contribuciones de Brattain a la física del estado sólido .
En ese momento, la industria de la telefonía estaba estrechamente ligada a la tecnología de los tubos tubulares , que permitía modular la intensidad de la corriente eléctrica; sin embargo, estos componentes no son fiables ni eficientes: Bell Laboratories está buscando alternativas. Ya en la década de 1930, Brattain trabajó con William B. Shockley en el principio de un amplificador semiconductor basado en una capa de óxido de cobre, un intento prematuro y, por lo demás, inútil de crear un transistor de efecto de campo . Al mismo tiempo, otros investigadores estaban probando semiconductores, con matrices conductoras dopadas con germanio o silicio , pero este trabajo del período de entreguerras aún no ha sido sistemático y es puramente empírico.
Durante la Segunda Guerra Mundial , Brattain y Shockley trabajaron dentro del Comité de Investigación de Defensa Nacional de la Universidad de Columbia en la detección de submarinos por su firma magnética , pero en dos equipos separados: en el que trabajaba Brattain, desarrollaron magnetómetros suficientemente sensibles para detectar perturbaciones en el campo magnético de la Tierra. campo causado por la presencia de submarinos, que Brattain patentó en 1944.
En 1945, Bell Laboratories reorganizó sus equipos y decidió formar un grupo dedicado a la investigación fundamental en física del estado sólido para abrir nuevas vías para las tecnologías de la comunicación. El vicepresidente de investigación, Mervin Kelly, aprueba la creación de este departamento, que será codirigido por Shockley y Stanley O. Morgan . Pronto, John Bardeen , un especialista en física cuántica a quien Brattain había conocido en la década de 1930, se unió al equipo de Shockley. Brattain era entonces un experimentado experimentador en ciencia de materiales , y Shockley, el líder del equipo, era un experto en física del estado sólido.
Según las teorías vigentes en ese momento, el prototipo del transistor de efecto de campo Shockley: un cilindro cubierto con una fina capa de silicio montado cerca de una placa de metal conductora, debería haber producido un efecto de amplificación. Por lo tanto, propuso a Brattain y Bardeen estudiar esta paradoja. Durante los meses de noviembre y diciembre, estos dos hombres llevan a cabo toda una serie de experimentos. Bardeen plantea la hipótesis de que las irregularidades en el estado de electrificación de la superficie ralentizan los portadores de carga . Entonces Brattain y Bardeen terminan obteniendo un ligero efecto amplificador de la corriente eléctrica al enganchar una punta de contacto de oro bañada en agua destilada en silicio. Aumentan imperceptiblemente este efecto reemplazando el silicio con germanio, pero solo para corrientes de baja frecuencia.
La 16 de diciembre, Brattain imagina archivar dos contactos de hoja de oro cerca uno del otro en un sustrato de germanio. Él informa: “ Este doble contacto se aplica contra una capa de germanio anodizado a 90 V , el electrodo de limpiado en H 2 O con unas pocas partículas de oro vaporizados en su superficie. Los contactos de oro se aplicaron contra la superficie. Los dos contactos se rigidizaron perfectamente ... Un punto servía como rejilla receptora, el otro como placa. La compensación (en corriente continua) tenía que ser positiva para que hubiera amplificación . "
Como escribió Bardeen, “ Los primeros experimentos con las puntas doradas nos sugirieron inmediatamente la formación de vacíos en la masa de germanio, en mayor densidad cerca de la superficie. Se han elegido los términos "emisor" y "receptor" para describir este fenómeno. El único problema era: ¿cómo se compensa la caída de presión asociada a la aparición de huecos? Nuestro primer pensamiento fue que la carga se compensaba con la electrificación de la superficie. Posteriormente, Shockley sugirió que la carga estaba compensada por una concentración de electrones en la masa del sustrato y propuso la geometría del transistor uniunión ... Nuevos experimentos de Brittain y yo hemos demostrado que, presumiblemente, ambos fenómenos se conjugan en el punto de contacto transistor. . "
La 23 de diciembre de 1947, Walter Brattain, John Bardeen y William B. Shockley presentan el primer transistor a sus colegas de Bell Laboratories . Amplificador de señales eléctricas débiles y vector del procesamiento de la información, el transistor se iba a consolidar como “ la piedra angular de la electrónica moderna . "
Convencidos por esta demostración de que acababa de ocurrir un avance fundamental, Bell Laboratories concentró los recursos en lo que ahora llaman el Proyecto Surface States . Al principio, se impuso un secreto absoluto: los avances realizados por el equipo de Brattain, Bardeen, Shockley, etc. solo se divulgaron a ciertos empleados mediante conferencias internas en Bell Laboratories. Las patentes se archivaron sistemáticamente y, en el apuro, la invención del transistor de contacto puntual se atribuyó solo a Bardeen y Brattain: Bell Laboratories estaba obsesionado con la idea de que Ralph Bray y Seymour Benzer , dos investigadores de Purdue que estudiaron las variaciones de resistencia de germanio, podría desarrollar componentes similares y patentarlos antes que Bell.
La 30 de junio de 1948, Bell Laboratories celebró una conferencia de prensa para anunciar públicamente su descubrimiento. Adoptaron para la ocasión una política de apertura según la cual cualquier nuevo conocimiento se comunicaría gratuitamente a otras instituciones de investigación. Por lo tanto, acortaron el riesgo de ver esta investigación clasificada como "secreto militar", al tiempo que estimulan la investigación y el desarrollo de la tecnología de transistores. Bell Laboratories incluso organizó varios congresos (Septiembre de 1951, Abril de 1952 y 1956), abierto a académicos, industriales y militares, a los que siguieron cientos de investigadores.
Shockley estaba convencido (y terminó afirmando) de que se le debería haber atribuido el descubrimiento del transistor. Ahora mantenía a Bardeen y Brattain alejados de otros temas de investigación, en particular el transistor de unión única , que Shockley patentó solo. Si bien es cierto que la teoría del transistor de Shockley aparece en retrospectiva como un "logro impresionante", que es un preludio de la electrónica de componentes sólidos, la realización real de este programa llevará años.
Brattain solicitó su asignación a otro equipo de investigación de Bell Laboratories, el de CGB Garrett y PJ Boddy, donde continuó su trabajo sobre los fenómenos superficiales en sólidos y el "efecto transistor", ansioso por descubrir los diferentes mecanismos que explican el comportamiento eléctrico de los semiconductores. Bardeen, que ahora consideraba la situación "intolerable", renunció a Bell Laboratories en 1951 y ocupó un puesto en la Universidad de Illinois , donde finalmente ganó un segundo premio Nobel por su teoría de la superconductividad . Shockley, a su vez, renunció a Bell Laboratories en 1953 para crear Shockley Semiconductor Laboratory , una subsidiaria de Beckman Instruments .
En 1956, los tres hombres se reunieron para la atribución del Premio Nobel de Física que les acababa de otorgar el rey de Suecia Gustavus-Adolphe VI “por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor. "A Bardeen y Brattain se les atribuyó el descubrimiento del transistor de contacto puntual; Shockley, de la invención del transistor de unión única. Se dice que Walter Brattain dijo, cuando se anunció el premio, “Ciertamente aprecio este honor. Es una gran satisfacción haber hecho algo en tu vida y haber sido reconocido por ello de esta manera. Sin embargo, mi gran suerte ha sido haber estado en el lugar adecuado en el momento adecuado y haber tenido los colaboradores adecuados. “ Cada uno de los tres ganadores dio su propia conferencia. Brattain habló sobre las propiedades superficiales de los semiconductores , Bardeen explicó cómo la investigación de semiconductores condujo al transistor de contacto puntual y Shockley mostró cómo la tecnología de transistores se relaciona con la nueva física .
Posteriormente, Brattain trabajó con PJ Boddy y PN Sawyer en procesos electroquímicos en seres vivos. Cuando su hijo se sometió a una cirugía cardíaca, se interesó en la formación de coágulos de sangre . Finalmente, colaboró con un profesor de química en el Instituto Whitman, David Frasco , inspirándose en las propiedades de las bicapas de fosfolípidos para modelar los procesos de absorción por la membrana externa de las células vivas.