William Bradford Shockley

William Shockley (1975)

William Shockley (1956)

William Bradford Shockley (13. veebruar 1910 – 12. august 1989) oli Inglismaal sündinud USA füüsik ja leiutaja.

Ta leiutas koos John Bardeeni ja Walter Houser Brattainiga transistori, mille eest nad said 1956. aastal ka Nobeli füüsikaauhinna. Shockley püüe 1950ndatel ja 1960ndatel aastatel turustada uut transistorit aitas kaasa ka teiste uute elektrooniliste seadmete leiutamisele.

Shockley nimele on registreeritud üle 90 patendi.

Shockley oli hiljem professor Stanfordis. Ta toetas eugeenilisi põhimõtteid.

Noorpõlv

Shockley sündis Londonis kuid kasvas üles Californias. 1932 omandas ta bakalaureusekraadi California Tehnoloogiainstituudis.

1933. aasta augustis, olles ise veel tudeng, abiellus Shockley Jean Baileyga. 1934. aasta märtsis said tema ja Jean tütre, kellele pandi nimeks Alison.

1936. aastal sai Shockley doktorikraadi Massachusettsi Tehnoloogia Instituudis (MIT). Tema doktoritöö teesi pealkiri oli "Elektronlaine funktsiooni arvutamine naatriumkloriidi kristallides". Tema nõuandjaks doktoritöö kirjutamisel oli John Slater. Pärast doktorikraadi saamist liitus Shockley New Jerseys Belli laboratooriumi teadusgrupiga, mille eesotsas oli doktor C. J. Davisson.

1938. aastal sai ta oma esimese patendi elektronmultiplikaatori eest.

Kui vallandus Teine Maailmasõda, hakkas Shockley tegelema radari uurimistööga Whippany laboratooriumis New Jerseys. 1942. aasta mais lahkus ta Belli laboratooriumist ja temast sai Allveelaevatõrje Operatsiooni Grupi direktor Kolumbia ülikoolis. Allveelaevatõrje Operatsiooni Grupp tegeles allveelaeva taktikate väljatöötamisega. See projekt nõudis sagedasi külaskäike Pentagoni ja Washingtoni, kus Shockley kohtus ka väga kõrgete ametnikega.

1944. aastal organiseeris ta B-29 pommituslenduritele treeningprogrammi, et katsetada uue radari pommisihtimisseadet. 1944. aasta lõpus organiseeris ta kolmekuulise ringkäigu üle maailma asuvatesse baasidesse, et hinnata uue radari tulemusi.

17. oktoobril 1946 sai Shockley sõjaministrilt Robert Pattersonilt autasu.

Transistor

Kohe pärast sõja lõppu, 1945. aastal moodustas Belli laboratoorium grupi füüsikutest. Grupi etteotsa kuulusid Shockley ja keemik Stanley Morgan. Töötajaskonda kuulusid veel Bardeen ja Brattain, füüsik Gerald Pearson, keemik Robert Gibney, elektroonikaekspert Hilbert Moore ja mitmed teised tehnikud. Nende ülesandeks oli otsida alternatiive elektronlambi võimendile. Esimesed katsetused põhinesid Shockley ideel kasutada elektrivälja pooljuhtide peal nii, et elektriväli mõjutaks pooljuhtide juhtivust. Üllatuslikult eksperimendid aga luhtusid, hoolimata paigutusest ja materjalist. Et teada saada, milles viga, siis otsustas grupp suunata oma tähelepanu pinnaseisundite õppimisele ja nad kohtusid peeaegu iga päev, et arutada oma tööd. Kooskõla grupis oli suurepärane ja ideid vahetati vabalt.

1946. aasta talveks oli neil nii piisavalt materjali, et Bardeen esitas ühele füüsikaajakirjale artikli pinnaseisunditest. Brattain alustas aga eksperimenti, mille vaatluste abil saaks pinnaseisundeid veelgi lähemalt uurida. See viis veel rohkemate paberiteni, mis hindasid pinnaseisundi tihedust. Nii oligi neil lõpuks piisavalt seletusi selleks, et teada saada, miks nende esimesed eksperimendid ebaõnnestusid, ning see kiirendas nende tööd märgatavalt. Pearson, kes järgis Shockley nõuandeid, sai lõpuks mingid tõendusmaterjalid võimsuse võimendamisest.

1947. aasta detsember oli Belli laboratooriumis "imede kuu", sest Bardeen ja Brattain lõid punktkontakti transistori, mis teostas võimenduse. Järgmisel kuul asusid Belli laboratooriumi volinikud töötama patenditaotluste kallal.

Volinikud avastasid aga, et Julius Lilienfeld oli neist ette jõudnud ja patenteerinud Shockley avastatud väljanähtusprintsiibi juba 1930. aastal. See nurjas neljast patendist ühe, mis oli Bardeeni-Brattaini punktkontakti disain. Samal ajal kinnitati aga ülejäänud kolm patenti ja elektrolüüsil põhinevad transistorid kandsid Bardeeni, Gibney ja Brattaini nimesid, nemad olevat olnud siis selle leiutajad. Shockley nime ei olnud aga üheski patendiavalduses mainitud. See vihastas Shockleyt, kes arvas, et tema nimi peaks samuti olema igal patendil, sest töö põhines ikkagi tema väljanähtuse ideel. Ta isegi üritas saavutada seda, et patent kirjutataks välja ainult tema nimele, ning andis ka Bardeenile ja Brattainile teada oma kavatsusest.

Samal ajal jätkas ta salaja oma tööd, et luua erinev transistor, mis põhineks punktkontakti asemel ühendustel. Ta oletas, et sellist tüüpi disain on arvatavasti kaubanduslikult elujõulisem.

Shockley töötas pööraselt ka oma peateose kallal, mis kannab pealkirja "Elektronid ja augud pooljuhis". See 558-leheküljeline uurimus avaldati 1950. aastal. Seal on ühtlasi kirjeldatud ka Shockley dioodivõrrandit. Sellest Shockley tööst sai piibel tervele teadlaste põlvkonnale, kes töötasid, et arendada ja täiustada uusi transistoreid ja teisi seadmeid, mis põhineksid pooljuhil.

Shockley ei olnud aga rahul seletustega selle kohta, kuidas punktkontakttransistor töötab. See viis Shockley mõttele, millele ta pani hiljem nimeks "võileivatransistor". Mõte viis aga lõpuks ühendustransistorini, mida tutvustati pressikonverentsil 4. juulil 1951. Patendi saavutas Shockley selle leiutise eest 25. septembril 1951. Ühendustransistor jättis varsti varju punktkontakttransistori ja selle järglasest sai mitmeks aastaks võimas valitseja turul.

Shockley jätkas füüsikute grupi liidrina Belli laboratooriumis.

Ta oli populaarne loengupidaja ja amatöörmustkunstnik, kes oli lausa kuulus selle poolest, et võlus ükskord Ameerika Füüsikute seltsi ees peetud kõne lõpus välja kimbu roose.

1951. aastal valiti ta Rahvusvahelise Teaduste Akadeemia liikmeks. Shockley oli siis 41-aastane ja valituks saamise seisukohast väga noor. Kaks aastat hiljem valiti ta vastu võtma prestiižikat Comstocki auhinda füüsikutele.

Shockley pälvis avalikkuselt väga palju tähelepanu. See oli aga meelehärmiks Bardeenile ja Brattainile, kuigi Belli laboratoorium esitles järjekindlalt kõike kolme leiutajat ühtse meeskonnana. Shockley sai lõpuks vihaseks ning võõrandus Bardeenist ja Brattainist. Ühtlasi ei lasknud Shockley neil töötada ühendustransistori kallal. Bardeen hakkas taga ajama ülijuhtivust ja lahkus Belli laboratooriumist 1951. aastal. Brattain keeldus aga Shockleyga edasi töötamast ja viidi üle teise gruppi. Bardeen ja Brattain polnud transistori kallal töötanud praktiliselt üldse pärast leiutise esimest aastat.

Shockley pooljuht

Osana Caltehci sõprade edukast elektroonikafirmast, sai Shockley lõpuks võimaluse juhatada päris oma firmat. 1955. aastal ühines Shockley aga firmaga Becmani Instrumendid, kus ta oli määratud direktoriks Beckmani poolt äsja asutatud Shockley Pooljuhtide Laboratooriumisse Californias Mountain View's. Oma mõjukuse ja Beckmani kapitaliga üritas Shockley meelitada oma endiseid kolleege Belli laboratooriumist üle tema uude laboratooriumisse, kuid kellelgi polnud suuremat tahtmist temaga ühineda. Seetõttu hakkas Shockley põhjalikult uurima ülikoole, et leida säravaid lõpetajaid, kelle abil saaks üles ehitada uue ettevõtte, mida juhitaks "tema moodi", aga kuhu kõik tahaks siiski meelsasti tulla.

"Tema moodi" tähendas kokkuvõtlikult domineerivalt ja kasvava paranoiaga. Ühes intsidendis väitis ta, et sekretäri kogemata verele lõigatud pöial oli kuritahtliku teo tagajärg ning nõudis valedetektorit, et leida selle abil süüdlane. Hiljem selgus, et pöial oli saanud viga seetõttu, et kontori uksel oli olnud katkine knopka. See kõik tekitas aga palju vaenulikkust. Samal ajal suurenesid tema nõudmised uue ja tehniliselt keerukama seade loomiseks (praegu tuntud kui Shockley diood) ja see tähendas, et projekt arenes edasi äärmiselt aeglaselt.

1954. aasta kevadel läks Shockley lahku oma naisest, 1954. aasta suvel nad lahutasid. Lühikest aega pärast ettevõtte loomist, 25. novembril 1955 abiellus Shockley uuesti. Väljavalituks oli Emmy Lanning, kes õpetas osariigi pealinnas New Yorgis psühhiaatrilist hooldust.

1956. aastal sai Shockley koos Bardeeni ja Brattainiga Nobeli füüsikaauhinna. Oma preemia kättesaamisel ette kantud kõnes tunnustas ta kõrgelt Brattainit ja Bardeeni, kes olid punktkontakttransistori leiutajad. Kõik kolm koos oma naiste ja külalistega nautisid hiliste õhtutundideni pidu ja šampanjat.

1957. aastal lahkusid Shockley ettevõttest kaheksa töölist, kes kutsusid ennast nimega Reeturlik Kaheksa, kui Shockley otsustas mitte jätkata uurimusi ränil põhineva transistori arendamiseks. Paljud nendest kaheksast kohtusid Sherman Fairchildiga ja kirjeldasid talle oma olukorda ning lõpuks panid nad kaheksakesi aluse pooljuhte tootvale firmale Fairchildi Semiconductors. Reeturliku Kaheksa hulka kuulusid ka Robert Noyce ja Gordon Moore, kes hiljem lahkusid ettevõttest ja lõid Inteli. Teiste Fairchild Semicondutori järglaste hulka kuuluvad veel National Semiconductor ja Advanced Micro Devices.

Sellel ajal, kui Shockley üritas veel saada tööle oma kolme osaliselt valmis seadet, tutvustasid ettevõtted Fairchild ja Texas Instrument mõlemad esimest terviklikku vooluringi. See tegi aga Shockley töö selles vallas üleliigseks.

Hilisemad aastad

1961. aasta juulis sattusid Shockley, tema naine Emmy ja poeg Dick raskesse autoavariisse. Shockleyl võttis mitu kuud aega, et vigastustest taastuda. Tema firma müüdi Clevitele, aga kunagi ei teeninud see kasumit. Shockley loobus juhatuse liikme ametist ja läks tööle Stanfordi ülikooli, kus ta sai inseneri- ja rakendusteaduse professoriks.

Shockley sai viimase patendi 1968. aastal keeruka pooljuhtseadeldise eest.

1956. aastast alates on Stanfordis kohtunud Shockley kolleegid, et mõlgutada mäletusi koos temaga veedetud ajast ja tema kesksest säravast rollist infotehnoloogia revolutsioonis. Kokkusaamiste organiseerija ütleb: "Shockley on mees, kes tõi räni (inglise keeles silicon) Silicon Valleysse."

Shockleyl ei saanud oma kolme lapsega läbi. Kui ta 1989 eesnäärmevähki suri, oli ta peaaegu täielikult võõrdunud neist ja tema lapsed said tema surmast teada ainult läbi trükimeedia.

Shockley arusaamad

Elu lõpus hakkas Shockley tõsimeelselt huvituma rassiküsimustest, kasvatusest ja pärilikkusest. Ta arvas, et see töö on vajalik populatsiooni geneetilise tuleviku huvides, ja kirjeldas ise seda kui tema karjääri kõige tähtsamat tööd, ehkki see tuhmistas tugevasti tema mainet.

Shockley uskus, et neegrite kõrge sigivus tekitas "väärgeneetilise" efekti, kuna väiksema haridusega neegritel on keskmiselt tunduvalt rohkem lapsi kui haritud neegritel. Shockley avaldas sellel teemal lausa raamatuid ja andis ka loenguid teaduslikele organisatsioonidele, nagu National Academy of Science.

Shockley käis ühtlasi välja idee, et indiviidid, kelle IQ on madalam kui 100, peaksid läbi tegema vabatahtliku sterilisatsiooni. Tema uskumused pärilikkusesse viisid teda võib-olla ka selleni, et ta annetas spermat Germinal Choice Repositorysse – spermapanka, mille asutas Robert Klark Graham, lootes levitada inimeste parimaid geene. Sellel pangal, mida meedia kutsus "Nobeli preemia spermapangaks", oli 3 Nobeli preemia võitnud spermadoonorit, ehkki Shockley oli ainus, kes pälvis sellega avalikku tähelepanu.

Meedia reaktsioon

Shockleyt rünnati meedias sageli tema eugeenikal põhinevate tööde eest. Eugeenikast oli saanud avalikkuse silmis tabuteema, seda suuresti tänu natsismile ja vähemusrahvuste massilisele hävitamisele Teises Maailmasõjas]].

Oma hilisemas elus võttis Shockley tarvitusele ettevaatusabinõud, et natukenegi suhet meediaga parandada. Ta võttis reporteritega tehtud telefonikõned linti ja saatis siis ümberkirjutised reporteritele kirja teel. Ühel hetkel ta kaalus isegi ideed teha reporteritele enda töödel põhineva lihtsa viktoriini enne, kui nad hakkavad temaga teemat arutama. Korra käis ta ka ühe ajalehe vastu kohut ning võitis.

Shockley suur panus

Kuigi Shockley pidas oma eugeenika põhimõtete levitamist tähtsamaks kui kõiki oma teedrajavaid uurimusi füüsika alalt, lõi ta ometi oma avastuste ja leiutistega tohutu suure, täna 130 miljardi dollarilise aastakäibega tööstusharu. Tänu Shockley avastatud väljaefektile pooljuhtides leiutati punktkontakttransistor, sealt edasi ühendustransistor, millest tänapäevaks on suudetud välja arendada juba imepisikesed mikrokiibid. Ilma nendeta ei töötaks meil aga suurem osa tehnoloogiast. Ja kui töötaks, siis oleks kogu see tehnoloogia ilmselt mitmeid sadu kordi suurem ega mahuks sugugi nii hõlpsasti ära töölauale toanurgas, rääkimata siis veel püksitaskust.

Välislingid

• Pilt