William shockley

William shockley Descripción de esta imagen, también comentada a continuación William shockley Llave de datos
Nacimiento 13 de febrero de 1910
Londres ( Reino Unido )
Muerte 12 de agosto de 1989
Stanford ( Estados Unidos )
Nacionalidad americano
Áreas Física del estado sólido
Instituciones Laboratorios Bell
Diplomado MIT (1936)
Reconocido por Invención del transistor
Premios Premio Nobel de Física 1956

William Bradford Shockley (13 de febrero de 1910 - 12 de agosto de 1989) es un físico estadounidense . Su intento de comercializar un nuevo tipo de transistor en las décadas de 1950 y 1960 llevó a la creación de Silicon Valley . Junto a John Bardeen y Walter Houser Brattain , fue ganador del Premio Nobel de Física de 1956 "por su investigación sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor" .

Biografía

Nacido en Londres , Inglaterra , de padres estadounidenses y criado en California , obtuvo su licenciatura en el Instituto de Tecnología de California en 1932 y su doctorado en el MIT en 1936. En particular, el título de su tesis doctoral fue Calcul des functions d ' onda de electrones en cristales de cloruro de sodio.

Al servicio de la Defensa

Al final de la defensa de su tesis, Shockley fue reclutado por un equipo de investigadores de Bell Laboratories dirigido por CJ Davisson en Murray Hill (Nueva Jersey) . Fue allí donde publicó varios artículos seminales sobre física del estado sólido para Physical Review . Registró su primera patente en 1938, la de un cañón de electrones electromultiplicador .

Cuando Estados Unidos entró en guerra , Shockley se embarcó en una investigación de radar en Bell Labs en Manhattan. Luego, en el mes deMayo de 1942, aceptó la oferta de la Universidad de Columbia para convertirse en director de investigación del Grupo de Operaciones Antisubmarinas  : esto implicó el desarrollo de nuevos métodos para combatir tácticas submarinas con técnicas especiales de transporte , incluido el 'uso de cargas de profundidad ,  etc. Este compromiso implicó viajes frecuentes al Pentágono y Washington, donde Shockley entró en contacto con varios oficiales generales y altos funcionarios. En 1944, organizó un programa de pasantías para alentar a los pilotos de bombarderos B-29 a usar las nuevas miras de radar. A fines de 1944, realizó una gira por bases estadounidenses en todo el mundo durante tres meses para presentar los resultados de su investigación. En reconocimiento a esta actividad, el Secretario de Estado de Guerra Robert Patterson condecoró a Shockley con la Medalla al Mérito en17 de octubre de 1946.

En el mes de Julio de 1945, el Departamento de Guerra encargó a Shockley que redactara un informe sobre el número estimado de bajas que resultaría de un desembarco estadounidense en Japón. Shockley concluye: “Si este informe ha podido demostrar que el comportamiento combativo de los civiles ha coincidido constantemente con el comportamiento de las tropas en combate, en precedentes similares a los de Japón, entonces esto significa que el número de muertos y los japoneses lisiados en ese momento de su derrota superará el número de víctimas alemanas; en otras palabras, probablemente tendremos que matar entre 5 y 10 millones de japoneses. Esto podría costarnos entre 1,7 y 4 millones de víctimas, incluidas 400.000 a 800.000 muertes ” . Según el historiador estadounidense R. Newman, de la Universidad de Pittsburgh , este informe habría llevado a las autoridades estadounidenses a considerar los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki para obligar al Imperio japonés a rendirse.

La invención del transistor

En 1945, Bell Laboratories formó un equipo de físicos bajo la dirección de Shockley y el químico Stanley Morgan: entre ellos se encontraban John Bardeen , Walter Brattain , el físico Gerald Pearson , el químico Robert Gibney, el experto en electrónica Hilbert Moore,  etc. Su tarea consistía en encontrar un sustituto sólido para los frágiles amplificadores de válvulas . Sus primeros intentos tomaron una idea de Shockley: modificar la conductividad de un semiconductor sumergiéndolo en un campo eléctrico; sin embargo, cualquiera que fuera la configuración o la elección de los materiales, estos experimentos fracasaban regularmente. No hubo progreso hasta que Bardeen sugirió que era la electrificación de la capa externa lo que protegía el campo eléctrico en las capas internas del semiconductor. Luego, el equipo se dedicó por completo al estudio de la electrificación de la capa exterior.

En el invierno de 1946, el equipo de Shockley había reunido suficientes resultados para que Bardeen publicara un artículo sobre las configuraciones de la capa exterior en Physical Review . Brattain inició experimentos para explorar los estados de la capa exterior dirigiendo un haz de luz enfocado sobre la superficie de los semiconductores. Los resultados obtenidos proporcionaron el material para nuevos artículos. El ritmo de trabajo aumentó notablemente cuando se descubrió el beneficio de recubrir los contactos entre el semiconductor y los cables conductores con electrolitos . Luego, Moore hizo un circuito que permitió que la frecuencia de la señal de entrada variara fácilmente y cuando finalmente Pearson, siguiendo la idea de Shockley, aplicó la diferencia de voltaje a la superficie de una gota de borato de glicol (una solución viscosa de (uso común en capacitores electrolíticos ) insertado a través de una unión PN , los investigadores obtuvieron las primeras manifestaciones de amplificación de potencia .

Emulación y progreso teórico

Pero los abogados de los laboratorios Bell aprendieron muy rápidamente que el principio del efecto de campo de Shockley ya se conocía y que un físico alemán, J. Lilienfeld , había patentado el efecto MESFET en Canadá, así como varios dispositivos que explotaban este fenómeno ya en 1925. Aunque la patente de Lilienfeld parecía abierta al ataque (sus dispositivos nunca habían sido fabricados y, con toda probabilidad, no podrían funcionar como están), los abogados de Bell solo patentaron las aplicaciones del punto de contacto eléctrico Bardeen-Brattain. Otras tres patentes protegían transistores de electrolitos, atribuidas a Bardeen, Gibney y Brattain; El nombre de Shockley no aparecía en ninguna parte de estas patentes, este último se indignó: informó a Bardeen y Brattain que tenía la intención de patentar el efecto de campo solo en su nombre.

Shockley ahora buscaba por sí solo diseñar un tipo diferente de transistor, basado en uniones en lugar de contactos puntuales, considerando que este componente sería más rentable comercialmente, porque encontraba los transistores Brattain y Bardeen frágiles y difíciles de fabricar. además, la teoría de la amplificación por contacto puntual no le pareció satisfactoria, y más bien imaginó un inicio de la conducción mediante la inyección de portadores de carga minoritarios . La13 de febrero de 1948, otro miembro del equipo, John Shive , desarrolló un transistor con contactos de bronce a cada lado de una película de germanio  : este componente demostró, por su propia existencia, que los huecos electrónicos se propagan no solo en la superficie, sino también en la masa del cristal de germanio. La invención de Shive pareció desencadenar la invención de Shockley del transistor de unión: unos meses más tarde, de hecho, Shockley desarrolló un tipo de transistor completamente nuevo, que consistía en una pila de uniones. Esta estructura también será la de la mayoría de transistores de la década de 1960; a partir de entonces, evolucionará hacia el transistor de unión bipolar .

Shockley admitió más tarde que la investigación de su equipo era "una mezcla de cooperación y competencia", y que él mismo había mantenido algunas de sus ideas en secreto hasta el avance de Shive en 1948. "Forzar la mano. "

Shockley escribió una descripción muy detallada de lo que llamó el "transistor sándwich", y obtuvo los primeros resultados concluyentes en 7 de abril de 1949. Mientras tanto, trabajó incansablemente en su obra maestra , electrones y huecos en semiconductores ( Electrones y agujeros en semiconductores ), trató 558 páginas que aparecieron en 1950. Desarrolló las ideas revolucionarias del efecto de avalancha y difusión en metales, y estableció las ecuaciones diferenciales describiendo el flujo de electrones en edificios cristalinos. También da la ecuación que rige el comportamiento de los diodos . Este tratado clásico ha guiado a investigadores e ingenieros que trabajan en el diseño de nuevos semiconductores durante años.

Esto resultó en la invención del transistor bipolar , anunciado en una conferencia de prensa en4 de julio de 1951.

Posteriormente, la publicidad dada a la "invención del transistor" benefició principalmente a Shockley, para disgusto de Bardeen y Brattain; En cuanto a la gestión de Bell Laboratories, nunca dejó de presentar a sus tres inventores como un equipo unido. En los primeros días, Shockley enmendó las palabras de sus biógrafos y periodistas cada vez que se le atribuía el mérito exclusivo de la invención, pero a principios de la década de 1950 menospreció el papel de Bardeen y Brattain, y otros lugares, les impidió trabajar en el transistor bipolar. Esto es lo que determinó a Bardeen a dimitir de Bell Laboratories en 1951 y embarcarse en el estudio teórico de la superconductividad  ; en cuanto a Brattain, se negó a seguir trabajando en el equipo de Shockley.

Horrores y desgracias del "laboratorio Shockley"

En 1956 Shockley se fue de Nueva Jersey a Mountain View (California) , con el fin de abrir allí el laboratorio de semiconductores Shockley, y estar más cerca de su familia, que vive en Palo Alto (California) . La empresa, que forma parte de Beckman Instruments , Inc., fue la primera en trabajar en componentes semiconductores de silicio en lo que más tarde se convertiría en Silicon Valley .

Allí, las tendencias dominantes y paranoicas de Shockley comenzaron a exacerbarse. Un día, un corte en el pulgar recibido por una de sus secretarias le pareció la manifestación de un acto de malicia y exigió que se realizara una prueba de detector de mentiras para encontrar al culpable. Tras recibir el Premio Nobel en 1956, su comportamiento se volvió cada vez más despótico, inestable y desagradable, tanto es así que a finales de 1957, ante su negativa a seguir investigando sobre el dopaje con silicio, ocho de sus colaboradores (que luego serán calificado como traidor ocho ) dimitió en bloque; decidieron crear su propia oficina de diseño, Fairchild Semiconductor . El laboratorio de Shockley no se iba a recuperar de este derramamiento de sangre: durante los próximos 20 años, los antiguos colaboradores de Shockley desplegarían 65 nuevos inventos.

Después de la década de 1960, Shockley fue profesor en Stanford y también se convirtió en un ávido defensor de la eugenesia . Sus opiniones sobre los estadounidenses negros, a quienes hereditariamente juzgaba que tenían un coeficiente intelectual promedio más bajo que los blancos, en particular le valieron muchas críticas y acusaciones de racismo científico.

Es el único ganador del Premio Nobel que ha donado su esperma al "Repositorio para la elección germinal", un banco de esperma que fue diseñado exclusivamente para los ganadores del Premio Nobel y que finalmente dio la bienvenida a atletas y coeficientes intelectuales altos. [1]

Shockley fue nombrado por la revista Time como una de las 100 personas más influyentes del XX °  siglo .

Notas y referencias

  1. (in) "  por Sus investigaciones son los semiconductores y Su descubrimiento del efecto transistor  " en Equipo editorial, "  El Premio Nobel de Física en 1956  " , Fundación Nobel , 2010. Consultado el 16 de junio de 2010
  2. Según (en) Joel N. Shurkin, Broken Genius: el ascenso y caída de William Shockley, creador de la era electrónica , Londres, Nueva York, Macmillan ,2006, 297  p. ( ISBN  978-1-4039-8815-7 y 978-0-230-55192-3 , OCLC  64511173 ) , pág.  48
  3. Broken Genius , pág.  65–67
  4. Broken Genius , pág.  85
  5. (in) DM Giangreco , "  Proyecciones de bajas para la invasión estadounidense de Japón, 1945-1946  " , Journal of Military History  (in) , vol.  61, n o  3,1997, p.  568 ( DOI  10.2307 / 2954035 , leer en línea )
  6. Robert P. Newman , "  Hiroshima y la basura de Henry Stimson  ", The New England Quarterly  (en) , vol.  71, n o  1,1998, p.  27 ( DOI  10.2307 / 366722 )
  7. Brattain citado en (en) Michael Riordan y Lillian Hoddeson , Crystal Fire: La invención del transistor y el nacimiento de la era de la información , WW Norton & Company , al.  "Tecnología Sloan",1999( 1 st  ed. 1998), 352  p. ( ISBN  978-0-393-31851-7 , OCLC  40553672 ) , pág.  127
  8. Crystal Fire , pág.  132
  9. Patente estadounidense 1745175 "Método y aparato para controlar la corriente eléctrica", primera presentación en Canadá el 22/10/1925
  10. (en) IEEE, "  William Shockley  " en IEEE Global History Network (consultado el 18 de julio de 2011 )
  11. Cristal Fuego
  12. (en) Lillian Hoddeson y Vicki Daitch , True Genius: La vida y la ciencia de John Bardeen: el único ganador de dos premios Nobel de Física , Washington, DC, Joseph Henry Press,2002, 467  p. ( ISBN  0-309-08408-3 , leer en línea )
  13. (en) James E. Brittain , "  Becker y Shive en el transistor  " , Actas del IEEE , vol.  72, n o  12,1984, p.  1695 ( DOI  10.1109 / PROC.1984.13075 , leer en línea ) : "... observación que William Shockley interpretó como la confirmación de su teoría del transistor de unión ..."
  14. Según "Los  inventores del transistor siguieron varios caminos después del descubrimiento de 1947  ", Associated Press - Bangor Daily News ,25 de diciembre de 1987( leído en línea , consultado el 6 de mayo de 2012 ) : "... Shockley, ansioso por hacer su propia contribución, dijo que había mantenido algunas de sus ideas en secreto hasta principios de 1948, un progreso informado por John Shive, otro investigador de Bell Laboratories., Forzar su mano  "
  15. Broken Genius , pág.  121-122
  16. (en) "  1951 - Primeros transistores de unión crecida fabricados  " en el Museo de Historia de la Computación ,2007(consultado el 3 de julio de 2013 )
  17. De (en) Spencer Weart y Karen C. Fox , "  ¡Transistorizado! - William Shockley  " ,1999(consultado el 26 de diciembre de 2014 )
  18. Crystal Fire , pág.  278
  19. David Leonhardt, "  Holding On  ", New York Times ,6 de abril de 2008( leído en línea , consultado el 7 de diciembre de 2014 ) : “En 1955, el físico William Shockley instaló un laboratorio de semiconductores en Mountain View, en parte para estar cerca de su madre en Palo Alto. "
  20. (in) "  Dos visiones de la innovación, chocando en Washington  " , New York Times ,13 de enero de 2008( leído en línea , consultado el 7 de diciembre de 2014 ) : "El co-inventor del transistor y fundador de la primera empresa de chips del valle, William Shockley, se mudó a Palo Alto, California, porque su madre vivía allí. "
  21. Crystal Fire , pág.  247
  22. Programa PBS - Experiencia americana (2012) 'Silicon Valley'
  23. ver (en) Adam Goodheart , "  10 días que cambiaron la historia  " , New York Times , n o  2 de julio2006( leer en línea )
  24. Un puente legal que abarca 100 años: de las minas de oro de El Dorado a las startups "doradas" de Silicon Valley por Gregory Gromov
  25. ver (en) Ronald Kessler , "  Ausente en la creación; Cómo un científico se hizo con el mayor invento desde la bombilla  " , The Washington Post Magazine ,6 de abril de 1997, p.  16 ( leer en línea ) : “Para disgusto de sus colegas, Shockley se volvió experto (tanto en sus escritos como en las entrevistas que concedió) de la teoría de la inferioridad genética de los negros. Propuso pagar a las personas con un coeficiente intelectual bajo o portadoras de enfermedades genéticas para animarlas a esterilizarse. "

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