ویلیام شاکلی

ویلیام در ۱۳ فوریه ۱۹۱۰ از والدینی آمریکایی در لندن متولد شد. او از سه سالگی در زادگاه خانواده اش در پالو آلتو ایالت کالیفرنیا بزرگ شد. پدرش ویلیام هیلمن شاکلی، یک مهندس معدن بود که در معادن زندگی می کرد و می توانست به هشت زبان دنیا صحبت کند.

مادرش می (زاده برادفورد)، در غرب آمریکا بزرگ شده بود و فارغ التحصیل دانشگاه استنفورد بود. وی اولین معاون نقشه بردار زن معدن ایالات متحده بود. ویلیام تا سن ۸ سالگی به دلیل عدم علاقه والدینش به مدارس دولتی و همچنین رفتارهای خشونت آمیز وی تحت آموزش های خانگی قرار گرفت. او دو سال را در آکادمی نظامی پالو آلتو گذراند. سپس برای مدت کوتاهی در مدرسه مربیگری لس آنجلس ثبت نام کرد تا در رشته فیزیک تحصیل کند و بعدها در سال ۱۹۲۷ از دبیرستان هالیوود فارغ التحصیل شد.

ویلیام مدرک کارشناسی خود را از Caltech در سال ۱۹۳۲ و دکترای خود را از MIT در سال ۱۹۳۶ اخذ کرد. عنوان پایان نامه دکتری وی نوارهای الکترونیکی در کلرید سدیم بود، موضوعی که توسط مشاور پایان نامه وی، جان سی اسلیتر پیشنهاد شده بود. پس از دریافت دکتری، ویلیام به گروه تحقیقاتی به سرپرستی کلینتون دیویسون در آزمایشگاه های بل در نیوجرسی پیوست تا بتواند نبوغ خود را به دیگران نمایان کند. وی موفق شد تا تعدادی مقاله علمی در زمینه فیزیک حالت جامد در Physical Review منتشر کند. همچنین در سال ۱۹۳۸ او اولین اختراع خود را با عنوان "دستگاه تخلیه الکترون" به ثبت رساند.

ویلیام شاکلی یکی از اولین افرادی بود که توسط مروین کلی در آزمایشگاه های بل استخدام شد. وی در سال ۱۹۳۶ مدیر تحقیقات این شرکت شد و در بخش استخدام فیزیکدانان حالت جامد متمرکز به فعالیت خود ادامه داد.

با شروع جنگ جهانی دوم، ویلیام وارد عرصه فعالیت در تحقیقات راداری در منهتن (شهر نیویورک) شد. در سال ۱۹۴۲ ، او از آزمایشگاه های بل مرخصی گرفت تا مدیر تحقیقات گروه عملیات ضد زیردریایی دانشگاه کلمبیا شود. این پروژه مستلزم سفرهای مکرر به پنتاگون و واشنگتن بود و باعث شد تا او با بسیاری از افسران عالی رتبه و مقامات دولتی ملاقات کند.

بلافاصله پس از پایان جنگ در سال ۱۹۴۵ ، آزمایشگاه های بل گروه فیزیکی حالت جامد را به رهبری شاکلی و شیمیدان استنلی مورگان تشکیل دادند که شامل جان باردین ، ​​والتر براتین ، فیزیکدان جرالد پیرسون ، شیمی دان رابرت گیبنی ، کارشناس الکترونیک هیلبرت مور و چندین تکنسین بود. وظیفه آنها این بود که به دنبال جایگزینی برای حالت جامد برای تقویت کننده های لوله شیشه ای شکننده باشند.

اولین تلاش های وی بر اساس ایده های شوکلی در مورد استفاده از میدان الکتریکی خارجی بر روی نیمه رسانا برای تأثیر بر رسانایی آن بود. این آزمایش ها هر بار در انواع پیکربندی ها و مواد شکست خوردند. این گروه در حالت سکون قرار داشت تا اینکه باردین نظریه ای ارائه کرد که به حالتهای سطحی استناد می کرد و مانع از نفوذ میدان به نیمه هادی می شد. گروه تمرکز خود را برای مطالعه این حالات سطحی تغییر داد و تقریباً هر روز برای بحث در مورد کار ملاقات کردند. گزارش گروه بسیار عالی بود و ایده ها آزادانه رد و بدل می شد.

در زمستان ۱۹۴۶ آنها به اندازه کافی نتایج بدست آوردند که باردین مقاله ای را در مورد حالتهای سطحی به Physical Review ارائه کرد. براتین آزمایش هایی را برای مطالعه حالت های سطحی از طریق مشاهدات انجام شده در حالی که نوری درخشان به سطح نیمه هادی می تاباند ، آغاز کرد. این منجر به چندین مقاله دیگر شد (یکی از آنها با شاکلی تألیف شد) ، که چگالی حالتهای سطحی را بیش از اندازه کافی برای تجربیات ناموفق آنها برآورد کرد.

سرعت کار به طور قابل توجهی افزایش یافت هنگامی که آنها تماسهای نقطه ای بین نیمه هادی و سیمهای رسانا را با الکترولیتها احاطه کردند. مور یک مدار ایجاد کرد که به آنها اجازه می داد فرکانس سیگنال ورودی را به راحتی تغییر دهند. سرانجام آنها شواهدی از تقویت قدرت دریافت کردند وقتی پیرسون ، با پیشنهاد شاکلی ، ولتاژ را روی قطره ای از بورات گلیکول قرار داد که در یک اتصال P -n قرار داشت.

وکلای آزمایشگاههای بل به زودی دریافتند که اصل اثر میدانی شاکلی پیش بینی شده بود و دستگاههای مبتنی بر آن در سال ۱۹۳۰ توسط جولیوس لیلینفلد ثبت شد ، که ثبت اختراع MESFET خود را در ۲۲ اکتبر ۱۹۲۵ در کانادا ثبت کرد. اگرچه این اختراع "شکستنی" به نظر می رسید (نمی تواند کار کند) وکلای ثبت اختراع یکی از چهار درخواست ثبت اختراع خود را فقط بر اساس طرح تماس نقطه Bardeen-Brattain بنا کردند. سه نفر دیگر (ابتدا ارسال شدند) ترانزیستورهای مبتنی بر الکترولیت را با Bardeen ، Gibney و Brattain به عنوان مخترع پوشش دادند.

نام شاکلی در هیچ یک از این درخواست های ثبت اختراع نبود. این موضوع باعث عصبانیت شاکلی شد ، وی تصور می کرد که نام او نیز باید در ثبت اختراع ثبت شود زیرا این اثر بر اساس ایده اثر میدانی او ساخته شده بود. او حتی تلاش کرد تا حق ثبت اختراع فقط به نام او نوشته شود و از قصد خود به بردین و براتین خبر داد.

شاکلی ، عصبانی از عدم ثبت نام در برنامه های ثبت اختراع ، به طور مخفیانه به کار خود ادامه داد تا نوع دیگری از ترانزیستورها را بر اساس اتصالات به جای تماسهای نقطه ای بسازد. او انتظار داشت این نوع طراحی بیشتر از نظر تجاری مقرون به صرفه باشد. او معتقد بود که ترانزیستور تماسی نقطه ای شکننده بوده و ساخت آن دشوار است. شاکلی همچنین از بخشهای خاصی از توضیح نحوه عملکرد ترانزیستور تماسی نقطه ای ناراضی بود و احتمال تزریق حامل اقلیت را تصور می کرد.

در ۱۳ فوریه ۱۹۴۸ ، یکی دیگر از اعضای تیم ، جان ن. شیو ، یک ترانزیستور تماسی نقطه ای با کنتاکت های برنزی در قسمت جلویی و پشتی گوه نازک ژرمانیوم ساخت و ثابت کرد که سوراخ ها می توانند از طریق ژرمانیوم فله و نه فقط در امتداد سطح منتشر شوند.  اختراع شیو جرقه زد اختراع شاکلی از ترانزیستور اتصال.  چند ماه بعد او یک نوع ترانزیستور کاملا جدید و بسیار قوی تر با یک لایه یا ساختار "ساندویچ" این ساختار برای اکثر قریب به اتفاق همه ترانزیستورها در دهه ۱۹۶۰ مورد استفاده قرار گرفت و به ترانزیستور اتصال دوقطبی تبدیل شد. شاکلی بعداً اعتراف کرد که کار تیم "ترکیبی از همکاری و رقابت" است. او همچنین اذعان داشت که برخی از کارهای شخصی خود را مخفی نگه داشته است تا این که در سال ۱۹۴۸ شیو "دست او را مجبور کرد". شاکلی توصیف کاملی از آنچه او ترانزیستور "ساندویچ" نامید تهیه کرد و اولین اثبات اصل در ۷ آوریل ۱۹۴۹ به دست آمد.

در همین حال ، شاکلی روی بزرگنمایی خود ، الکترون ها و حفره ها در نیمه هادی ها کار کرد که به عنوان رساله ۵۵۸ صفحه ای در سال ۱۹۵۰ منتشر شد. این کتاب شامل ایده های انتقادی شاکلی در مورد رانش و انتشار و معادلات دیفرانسیل حاکم بر جریان الکترون ها در کریستال های حالت جامد بود. . معادله دیود شاکلی نیز توضیح داده شده است. این کار اصلی به عنوان مرجع سایر دانشمندانی که برای توسعه و بهبود انواع جدید ترانزیستور و سایر دستگاه ها بر اساس نیمه هادی ها کار می کنند ، تبدیل شد.

این منجر به اختراع "ترانزیستور اتصال" دوقطبی وی شد که در یک کنفرانس مطبوعاتی در ۴ ژوئیه ۱۹۵۱ اعلام شد.

در سال ۱۹۵۱ ، او به عنوان آکادمی ملی علوم (NAS) انتخاب شد. او چهل و یک ساله بود. این برای چنین انتخاباتی بسیار جوان بود دو سال بعد ، او به عنوان دریافت کننده جایزه معتبر Comstock برای فیزیک توسط NAS انتخاب شد و دریافت کننده بسیاری از جوایز و افتخارات دیگر بود.

تبلیغات بعدی که توسط "اختراع ترانزیستور" ایجاد می شود ، اغلب شاکلی را به جلو می اندازد و باعث ناراحتی باردین و براتین می شود. با این حال ، مدیریت آزمایشگاه های بل ، به طور مداوم هر سه مخترع را به عنوان یک تیم ارائه داد. اگرچه شاکلی رکوردی را که خبرنگاران تنها اعتبار این اختراع را به او می دادند تصحیح می کرد ، اما او در نهایت قهرین و براتین را عصبانی و بیگانه کرد ، و او اساساً مانع کار این دو در ترانزیستور اتصال شد. باردین شروع به دنبال نظریه ای برای ابررسانایی کرد و در سال ۱۹۵۱ آزمایشگاه بل را ترک کرد. براتین از همکاری بیشتر با شاکلی خودداری کرد و به گروه دیگری اختصاص داده شد. نه Bardeen و نه Brattain ارتباط چندانی با توسعه ترانزیستور پس از اولین سال پس از اختراع آن نداشتند.

در سال ۱۹۵۶ شاکلی از نیوجرسی به مونتین وی ، کالیفرنیا نقل مکان کرد تا آزمایشگاه نیمه هادی شوکلی را راه اندازی کند تا به مادر بیمار و مسن خود در پالو آلتو ، کالیفرنیا نزدیک تر زندگی کند. این شرکت ، بخشی از Beckman Instruments ، Inc. ، اولین تأسیساتی بود که بر روی دستگاه های نیمه هادی سیلیکونی در منطقه ای که به سیلیکون ولی معروف بود کار می کرد.

پس از دریافت جایزه نوبل در سال ۱۹۵۶ ، رفتار او تغییر کرد ، همانطور که در شیوه مدیریتی خودکامه ، نامنظم و بسیار خوشایند او مشهود است. شاکلی به طور فزاینده ای سلطه گر و پارانوئید شد. در یک حادثه مشهور ، وی پس از آنکه منشی شرکت دچار جراحت جزئی شد ، آزمایش های دروغ سنج را برای یافتن "مجرم" درخواست کرد. در اواخر سال ۱۹۵۷ ، هشت نفر از محققان شاکلی ، که به عنوان "هشت خائن" شناخته می شدند ، پس از تصمیم شاکلی مبنی بر عدم ادامه تحقیقات در مورد نیمه رساناهای سیلیکونی ، استعفا دادند. آنها در ادامه شرکت Fairchild Semiconductor را تشکیل دادند ، خسارتی که شاکلی نیمه هادی آن را جبران نکرد و سه سال بعد منجر به خرید آن توسط یک شرکت دیگر شد. در طول ۲۰ سال آینده ، بیش از ۶۵ شرکت جدید با کارکنان خود به Fairchild باز می گردند.

گروهی متشکل از سی نفر از همکارانی که از سال ۱۹۵۶ به صورت مستمر و خاموش ملاقات کرده بودند ، مجدداً در سال ۲۰۰۲ در استنفورد ملاقات کردند تا دوران خود را با شوکلی و نقش محوری وی در جرقه زدن انقلاب فناوری اطلاعات به یاد آورند. سازمان دهنده این گروه گفت: "شوکلی فردی است که سیلیکون را به دره سیلیکون آورد."

شوکلی در سال ۱۹۸۹ در ۷۹ سالگی بر اثر سرطان پروستات درگذشت. در زمان مرگ ، وی با اکثر دوستان و خانواده خود بیگانه بود ، به جز همسر دومش ، امی لنینگ سابق (۲۰۰۷-۱۹۱۳). گزارش شده است که فرزندان وی با خواندن فوت او در روزنامه از مرگ او مطلع شده اند. شاکلی در پارک یادبود آلتا مسا در پالو آلتو ، کالیفرنیا به خاک سپرده می شود.