Уильям Брэдфорд Шокли

Уильям Брэдфорд Шокли (англ. William Bradford Shockley; 13 февраля 1910 года, Лондон — 12 августа 1989 года, Стэнфорд) — американский физик, исследователь полупроводников, лауреат Нобелевской премии по физике 1956 года. В годы Второй мировой войны Шокли участвовал в создании американской школы исследования операций и в разработке тактики стратегических бомбардировок. В январе 1948 года Шокли изобрёл плоскостной биполярный транзистор, а затем создал научную теорию, объяснявшую его работу. В 1956 году Шокли основал названную его именем лабораторию, которая стала одним из истоков Кремниевой долины.

Шокли начал работу на Bell Labs в лаборатории вакуумных ламп Клинтона Дэвиссона. Уже в первый год работы у Дэвиссона Шокли опубликовал восемь научных работ и изобрёл устройство для фокусировки лучей в лучевой трубке. Bell Labs была одной большой фабрикой патентов, в которой карьеры сотрудников определялись не столько их вкладом в науку, сколько способностью генерировать патентуемые идеи. В историю же вошли не патенты Шокли, а его короткая статья 1938 года «О токах в проводниках, наведённых движущимся точечным зарядом».

К 1938 году рабочие частоты вакуумных ламп выросли настолько, что периоды колебаний стали сопоставимы с временем пролёта электрона между электродами. Радиотехникам потребовалась новая модель, описывающая не ток электронов от катода к аноду, но ток, наведённый этими электронами на электроды лампы. Традиционный анализ требовал трудоёмкого интегрирования напряжённости поля по теореме Гаусса. По Шокли, этот расчёт можно было заменить простой формулой, не требующей интегрирования. Независимо от Шокли к аналогичному решению пришёл Саймон Рамо. После публикации его работы в 1939 году модифицированная формула стала известна как теорема Шокли — Рамо. Она оказалась применима не только к вакуумным лампам, но и к емкостям колебательных контуров, к газонаполненным (ионизационные камеры) приборам и полупроводникам (солнечные батареи).

Весной 1942 года Морзе пригласил, а фактически мобилизовал, Шокли на должность директора по исследованиям недавно созданной группы по противолодочным операциям (англ. Anti-Submarine Warfare Operations Research Group, ASWORG). В течение последующих полутора лет Шокли занимался исследованием операций противолодочных сил и атлантических конвоев.

18 февраля в Bell Labs состоялся научный семинар, на котором Джон Шайв продемонстрировал вариант точечного транзистора, контакты которого были расположены на противоположных сторонах германиевой пластинки. Между прототипом Шайва и гипотетическим трёхслойным транзистором Шокли был всего один шаг. Шокли вышел к доске и сделал короткий, убедительный доклад-экспромт о своей концепции биполярного транзистора. Все присутствующие были поражены красотой идеи.

Шокли поручил изготовление опытной транзисторной структуры технологу Моргану Спарксу. Спаркс стал «руками» Шокли. Работы шли медленно: Bell Labs бросила все силы на доводку точечного транзистора, а работы по технологиям плавки, очистки и легирования полупроводников финансировались по остаточному принципу. Шокли был по-прежнему загружен заказами Пентагона и не мог сосредоточиться на технологических проблемах. Только год спустя, 7 апреля 1949 года, Спаркс, Гордон Тил и Боб Микуляк вырастили в тигле первую трёхслойную p-n-p-структуру для демонстрации «транзисторного эффекта». 16-18 июня 1949 года Шокли, Браттейн, Пирсон и Спаркс обнародовали проверенное практикой изобретение, а в январе 1950 года Спаркс и Гордон Тил сумели изготовить трёхслойную структуру с относительно тонким слоем базы, пригодную для изготовления радиочастотных транзисторов. Год спустя выращенный по методу Тила и Спаркса плоскостной, или биполярный, транзистор Шокли пошёл в серию и полностью вытеснил с рынка точечный транзистор.

В 1949—1950 годах, одновременно с работой над плоскостным транзистором, Шокли писал свою первую и, как оказалось, единственную книгу. Книга объёмом в 551 страницу была впервые издана в Нью-Йорке в ноябре 1950 года под названием «Электроны и дырки в полупроводниках» (англ. Electrons and holes in semiconductors, в русском переводе 1953 года «Теория электронных полупроводников: Приложения к теории транзисторов»)). Книга Шокли опередила развитие технологии примерно на пять лет: описанные в ней биполярные транзисторы существовали только в виде опытных образцов. По ней обучались студенты практически всех университетов англоязычных стран. Экспоненциальное уравнение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода стало известна как «формула диода Шокли», а модель рекомбинации носителей p-n-перехода, дополненная в 1952—1954 годах Робертом Холлом и коллегой Шокли Уильямом Ридом — как «модель Шокли — Рида — Холла» (сокращённо ШРХ).