Уолтер Хаузер Браттейн - Walter Houser Brattain

Уолтер Хаузер Браттейн
Brattain.jpg
Браттейн, около 1950 г.
Родившийся(1902-02-10)10 февраля 1902 г.
Сямэнь, Фуцзянь, Династия Цин
Умер13 октября 1987 г.(1987-10-13) (85 лет)
Сиэтл, Вашингтон, НАС.
НациональностьАмериканец
Альма-матерКолледж Уитмана
Орегонский университет
Университет Миннесоты
ИзвестенТранзистор
НаградыСтюарт Баллантайн Медаль (1952)
Нобелевская премия по физике (1956)
Научная карьера
ПоляФизика, Электроинженерия
УчрежденияКолледж Уитмана
Bell Laboratories
ДокторантДжон Торренс Тейт, старший

Уолтер Хаузер Браттейн (/ˈбрæтən/; 10 февраля 1902 - 13 октября 1987) был американским физиком в Bell Labs которые вместе с коллегами-учеными Джон Бардин и Уильям Шокли, изобрел точечный транзистор в декабре 1947 г.[1] Они разделили 1956 год. Нобелевская премия по физике за их изобретение. Браттейн посвятил большую часть своей жизни исследованиям поверхностные состояния.

биография

Уолтер Браттейн родился в Сямэнь (сейчас Сямэнь ), Фуцзянь, Цин Китай американским родителям Россу Р. Браттейну и Оттилии Хаузер Браттейн.[2] Росс Р. Браттейн был учителем в Институте Тинг-Вена,[3]:11 частная школа для китайских мальчиков; Оттили Хаузер Браттейн была одаренным математиком.[4] Оба были выпускниками Колледж Уитмана.[5]:71[6] Оттили и младенец Уолтер вернулись в Соединенные Штаты в 1903 году, а Росс последовал за ними вскоре после этого.[3]:12 Семья несколько лет жила в Спокан, Вашингтон, а затем остановился на ранчо крупного рогатого скота возле Тонаскет, Вашингтон в 1911 г.[3]:12[5]:71

Браттейн учился в средней школе в Вашингтоне, проведя один год в Школа Королевы Анны в Сиэтл, два года в Средняя школа Тонаскета, и один год в Школа Морана для мальчиков на Остров Бейнбридж.[7] Затем Браттейн посетил Колледж Уитмана в Уолла Уолла, Вашингтон, где он учился у Бенджамина Х. Брауна (физика) и Уолтера А. Браттона (математика). Он заработал степень бакалавра от Уитмена в 1924 году, получив двойную специализацию в области физики и математики.[8] Браттейн и его одноклассники Уокер Бликни, Владимир Рожанский и Э. Джон Уоркман сделали бы выдающуюся карьеру, позже получив прозвище «четыре всадника физики».[5]:71 Брат Браттейна Роберт, который последовал за ним в колледже Уитмена, также стал физиком.[5]:71

Браттейн заработал Мастер искусства от Орегонский университет в Евгений в 1926 г. и докторскую степень. от Университет Миннесоты в 1929 г.[8][9] В Миннесоте Браттейн получил возможность изучить новую область квантовая механика под Джон Хасбрук Ван Флек. Его диссертация под руководством Джон Т. Тейт, был Эффективность возбуждения электронным ударом и аномальное рассеяние в парах ртути.[5]:72

Уолтер Браттейн был дважды женат. Его первой женой была химик Керен Гилмор. Они поженились в 1935 году, а в 1943 году у них родился сын Уильям Дж. Браттейн. Керен Гилмор Браттейн умерла 10 апреля 1957 года.[10] В следующем году Браттейн женился на миссис Эмме Джейн (Кирш) Миллер, матери троих детей.[8]

Он переехал в Сиэтл в 1970-х годах и жил там до своей смерти от Болезнь Альцгеймера 13 октября 1987 г.[2][9] Похоронен на Городском кладбище в г. Помрой, Вашингтон.[11]

Научная работа

С 1927 по 1928 год Браттейн работал в Национальное бюро стандартов в Вашингтоне, округ Колумбия, где он помогал развивать пьезоэлектрический стандарты частоты. В августе 1929 года он присоединился к Джозефу А. Беккеру в Bell Telephone Laboratories как физик-исследователь.[12] Двое мужчин работали над тепловым потоком носители заряда в выпрямители из оксида меди.[5]:72 Браттейн смог посетить лекцию Арнольд Зоммерфельд.[12] Некоторые из их последующих экспериментов на термоэлектронная эмиссия предоставил экспериментальное подтверждение для Теория Зоммерфельда. Они также работали над состоянием поверхности и рабочая функция из вольфрам и адсорбция из торий атомы.[5]:74 Благодаря своим исследованиям выпрямления и фотоэффектов на поверхности полупроводников из оксида меди и кремния, Браттейн обнаружил фотоэффект на свободной поверхности полупроводника. Комитет по Нобелевской премии считал эту работу одним из его главных вкладов в физику твердого тела.[2]

В то время телефонная промышленность сильно зависела от использования вакуумные трубки для управления потоком электронов и усиления тока. Вакуумные лампы не были ни надежными, ни эффективными, и Bell Laboratories хотела разработать альтернативную технологию.[13] Еще в 1930-х годах Браттейн работал с Уильямом Б. Шокли над идеей полупроводникового усилителя, в котором использовался бы оксид меди, что было ранней и неудачной попыткой создания усилителя. полевой транзистор. Другие исследователи в Bell и других местах также экспериментировали с полупроводниками, используя такие материалы, как германий и кремний, но довоенные исследования были несколько бессистемными и не имели серьезного теоретического обоснования.[14]

В течение Вторая Мировая Война, и Браттейн, и Шокли по отдельности участвовали в исследованиях по магнитному обнаружению подводных лодок с Национальный комитет оборонных исследований в Колумбийский университет.[8] Группа Браттейна развивалась магнитометры достаточно чувствительны, чтобы обнаруживать аномалии в магнитное поле земли вызванный подводные лодки.[3]:104[12] В результате этой работы в 1944 году Браттейн запатентовал конструкцию головки магнитометра.[15]

В 1945 году Bell Labs реорганизовала и создала группу специально для фундаментальных исследований в области физики твердого тела, связанных с коммуникационными технологиями. Создание кафедры санкционировано вице-президентом по исследованиям, Мервин Келли.[14] Это междисциплинарная группа, которую возглавляли Шокли и Стэнли О. Морган.[5]:76 Вскоре к новой группе присоединился Джон Бардин.[14] Бардин был близким другом брата Браттейна Роберта, который познакомил Джона и Уолтера в 1930-х годах.[3] Они часто вместе играли в бридж и гольф.[5]:77 Бардин был квантовым физиком, Браттейн - одаренным экспериментатором в области материаловедения, а Шокли, лидер их группы, был экспертом в физике твердого тела.[16]

Стилизованная копия первого транзистора
Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн в Bell Labs, 1948.

Согласно теориям того времени, полевой транзистор Шокли, цилиндр, покрытый тонким кремнием и установленный рядом с металлической пластиной, должен был работать. Он приказал Браттейну и Бардину выяснить, почему этого не происходит. В течение ноября и декабря эти двое мужчин провели множество экспериментов, пытаясь определить, почему устройство Шокли не работает.[13] Бардин был блестящим теоретиком;[17] Браттейн, что не менее важно, «интуитивно чувствовал, что можно делать с полупроводниками».[14]:40 Бардин предположил, что отказ от поведения может быть результатом местных изменений в состояние поверхности который поймал носители заряда.[18]:467–468 Браттейну и Бардину в конце концов удалось добиться небольшого уровня усиления, вставив металлическое золото в кремний и окружив его дистиллированной водой. Замена кремния на германий увеличила усиление, но только для токов низкой частоты.[13]

16 декабря Браттейн разработал метод размещения двух контактов из листового золота близко друг к другу на поверхности германия.[16] Браттейн сообщил: «С помощью этого двойного точечного контакта был произведен контакт с поверхностью германия, которая была анодирована до 90 вольт, электролит смыт в H2O, а затем на нем испарились пятна золота. Золотые контакты были прижаты к голой поверхности. . Оба золотых контакта с поверхностью хорошо выпрямлены ... Одна точка использовалась как сетка, а другая точка - как пластина. Смещение (постоянный ток) на сетке должно быть положительным, чтобы получить усиление ».[18]

Как описал Бардин: «Первоначальные эксперименты с золотым пятном сразу же показали, что дырки вводятся в блок германия, увеличивая концентрацию дырок у поверхности. Для описания этого явления были выбраны названия эмиттер и коллектор. как компенсируется заряд добавленных дырок. Наша первая мысль заключалась в том, что заряд компенсируется поверхностными состояниями. Позже Шокли предположил, что заряд компенсируется электронами в объеме, и предложил геометрию переходного транзистора ... Позже эксперименты, проведенные Браттейн и я показали, что, весьма вероятно, и то, и другое происходит в точечном транзисторе ".[18]:470

23 декабря 1947 года Уолтер Браттейн, Джон Бардин и Уильям Б. Шокли продемонстрировали первую рабочую транзистор своим коллегам из Bell Laboratories. Усиливая слабые электрические сигналы и поддерживая обработку цифровой информации, транзистор является «ключевым элементом современной электроники».[19] Трое мужчин получили Нобелевскую премию по физике в 1956 году «за исследования полупроводников и открытие эффекта транзистора».[8]

Убежденные демонстрацией 1947 года в том, что был сделан крупный прорыв, Bell Laboratories интенсивно сосредоточилась на том, что теперь называется Проект состояний поверхности. Изначально соблюдалась строгая секретность. Тщательно ограниченные внутренние конференции в Bell Labs делились информацией о работе Браттейна, Бардина, Шокли и других, которые занимались соответствующими исследованиями.[18]:471 Были зарегистрированы патенты, свидетельствующие об изобретении точечного транзистора Бардином и Браттейном.[20] Было много опасений по поводу того, Ральф Брэй и Сеймур Бензер, изучая сопротивление в германии при Университет Пердью, может сделать подобное открытие и опубликовать его до Bell Laboratories.[14]:38–39

30 июня 1948 года Bell Laboratories провела пресс-конференцию, чтобы публично объявить о своем открытии. Они также приняли открытую политику, при которой новые знания свободно делятся с другими учреждениями. Тем самым они избежали классификации работы как военной тайны и сделали возможным широкое исследование и разработку транзисторной технологии. Bell Laboratories организовала несколько симпозиумов, открытых для университетов, представителей промышленности и вооруженных сил, в которых приняли участие сотни ученых в сентябре 1951, апреле 1952 и 1956 годов. На них присутствовали представители как международных, так и отечественных компаний.[18]:471–472, 475–476

Шокли считал (и заявлял), что он должен был получить всю заслугу в открытии транзистора.[20][21][22] Он активно исключал Бардина и Браттейна из новых областей исследований.[23] в частности переходной транзистор, которую запатентовал Шокли.[20] Теория Шокли о переходном транзисторе была «впечатляющим достижением», указав путь к будущей твердотельной электронике, но потребовалось несколько лет, прежде чем ее создание стало практически возможным.[14]:43–44

Браттейн перешел в другую исследовательскую группу Bell Laboratories, где работал с К. Г. Б. Гарретом и П. Дж. Бодди. Он продолжал изучать поверхностные свойства твердых тел и «эффект транзистора», чтобы лучше понять различные факторы, лежащие в основе поведения полупроводников.[5]:79–81[24] Назвав это «невыносимой ситуацией», Бардин покинул Bell Laboratories в 1951 году, чтобы уйти в Университет Иллинойса, где он в конечном итоге получил вторую Нобелевскую премию за свою теорию сверхпроводимость.[20] Шокли покинул Bell Laboratories в 1953 году и сформировал Полупроводниковая лаборатория Шокли в Инструменты Beckman.[23][25]

В 1956 году все трое были удостоены Нобелевской премии по физике совместно. Король Густав VI Адольф Швеции «За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».[8] Бардин и Браттейн участвовали в открытии точечного транзистора; Шокли за разработку переходного транзистора. Считается, что Уолтер Браттейн сказал, когда ему рассказали о награде: «Я, безусловно, ценю эту честь. Для меня большое удовольствие сделать что-то в жизни и получить признание за это таким образом. Однако большая часть моей удачи приходит от того, чтобы быть в нужном месте в нужное время и иметь нужных людей для работы ».[26] Каждый из троих прочитал лекцию. Браттейн говорил Поверхностные свойства полупроводников.,[27] Бардин на Полупроводниковые исследования, ведущие к созданию точечных транзисторов,[28] и Шокли на Транзисторная технология вызывает новую физику.[29]

Позже Браттейн сотрудничал с П. Дж. Бодди и П. Н. Сойером над несколькими статьями по электрохимическим процессам в живом веществе.[5]:80 Он заинтересовался свертывание крови после того, как его сыну потребовалась операция на сердце. Он также сотрудничал с профессором химии Уитмена. Дэвид Фраско, с помощью фосфолипидные бислои как модель для изучения поверхности живых клеток и процессов их поглощения.[23]

Обучение

Браттейн преподавал в Гарвардский университет в качестве приглашенного лектора в 1952 году и в Whitman College в качестве приглашенного лектора в 1962 и 1963 годах, а также в качестве приглашенного профессора с 1963 года. После формального ухода из Bell Laboratories в 1967 году он продолжил преподавать в Whitman, став адъюнкт-профессором в 1972 году. Он ушел с преподавания в 1976 году, но продолжал работать консультантом в Whitman.[8]

В Whitman стипендии Уолтера Браттейна присуждаются на основе заслуг «поступающим студентам, которые достигли высоких академических успехов в своей работе по подготовке к колледжу». Все претенденты на поступление рассматриваются на получение стипендии, которая потенциально может быть продлена на четыре года.[30]

Награды и отличия

Уолтер Браттейн получил широкое признание за свой вклад.[8]

Рекомендации

  1. ^ "Уолтер Х. Браттейн". Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 10 августа 2011.
  2. ^ а б c "Уолтер Хаузер Браттейн". Шведская королевская академия наук. Получено 2014-12-08. Уолтер Х. Браттейн родился 10 февраля 1902 года в городе Сэмой, Китай, в семье Росса Р. Браттейна и Оттилии Хаузер. ...
  3. ^ а б c d е Риордан, Майкл; Ходдесон, Лилиан (1998). Кристальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века. Нью-Йорк [u.a.]: Norton. п. 78. ISBN  9780393318517. Получено 4 марта 2015.
  4. ^ «Браттейн, Уолтер Х. (1902–1987), физики, физики, лауреаты Нобелевской премии». Американская национальная биография онлайн. 2001. ISBN  9780198606697. Получено 4 марта 2015.
  5. ^ а б c d е ж грамм час я j k Бардин, Джон (1994). Уолтер Хаузер Браттейн 1902–1987 (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. Получено 4 марта 2015.
  6. ^ "Роберт Браттейн". PBS Online. Получено 4 марта 2015.
  7. ^ Бардид, Джон (1994). "Уолтер Хаузер Браттейн, 1902–1987" (PDF). Национальная академия наук.
  8. ^ а б c d е ж грамм час Кока, Андреа; Макфарланд, Коллин; Маллен, Джанет; Гастингс, Эми. "Путеводитель по документам семьи Уолтера Браттейна 1860–1990". Северо-западные цифровые архивы (NWDA). Получено 29 марта, 2018.
  9. ^ а б Сьюзан Хеллер Андерсон (14 октября 1987 г.). "Уолтер Браттейн, изобретатель, мертв". Нью-Йорк Таймс. Получено 2014-12-08. Уолтер Х. Браттейн, получивший в 1956 году Нобелевскую премию по физике за изобретение транзистора, умер вчера от болезни Альцгеймера в доме престарелых в Сиэтле. Ему было 85 лет. ...
  10. ^ «НЕКРОЛОГИЯ». Новости химии и техники. 35 (19): 58. 13 мая 1957 г. Дои:10.1021 / cen-v035n019.p058.
  11. ^ "Уолтер Хаузер Браттейн". Найти могилу. Получено 6 марта 2015.
  12. ^ а б c «Стенограмма интервью Oral History с Уолтером Браттейном, январь 1964 г. и 28 мая 1974 г.». Библиотека и архив Нильса Бора. Американский институт физики. 4 марта 2015 г.
  13. ^ а б c Левин, Алайна Г. (2008). «Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн, изобретение транзистора - лаборатории Белла». APS Physics. Получено 4 марта 2015.
  14. ^ а б c d е ж Браун, Эрнест; Макдональд, Стюарт (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0521289030.
  15. ^ «Головка магнитометра со встроенным приводом US 2605072 A». Получено 5 марта 2015.
  16. ^ а б Исааксон, Уолтер (4 декабря 2014 г.). «Микрочипы: транзистор был первым шагом». Bloomberg Business. Получено 4 марта 2015.
  17. ^ Ходдесон, Лилиан. «Профессор Gentle Genius UI Джон Бардин получил две Нобелевские премии - так почему же больше людей не знают о нем?». Ассоциация выпускников Университета Иллинойса. Получено 6 марта 2015.
  18. ^ а б c d е Ходдесон, Лилиан (1992). Из кристаллического лабиринта: главы из истории физики твердого тела. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0195053296. Получено 4 марта 2015.
  19. ^ Лундстрем, Марк (2014). Основы физики наноразмерных транзисторов. Уроки нанонауки: серия конспектов лекций. 06. World Scientific Pub Co Inc. Дои:10.1142/9018. ISBN  978-981-4571-73-9.
  20. ^ а б c d Кесслер, Рональд (6 апреля 1997 г.). «Отсутствует при сотворении мира; как один ученый ушел с величайшим изобретением со времен лампочки». Журнал Вашингтон Пост. Архивировано из оригинал 24 февраля 2015 г.. Получено 5 марта 2015.
  21. ^ Изобретатели и изобретения. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш. 2007. С. 57–68. ISBN  978-0761477617. Получено 5 марта 2015.
  22. ^ "Шокли, Браттейн и Бардин". Транзисторный. PBS. Получено 5 марта 2015.
  23. ^ а б c "Уолтер Хаузер Браттейн". Как это работает. Июль 2010 г.. Получено 5 марта 2015.
  24. ^ Кэри-младший, Чарльз В. (2006). Американские ученые. Публикация информационной базы. С. 39–41. ISBN  978-0816054992. Получено 5 марта 2015.
  25. ^ Брок, Дэвид К. (29 ноября 2013 г.). «Как мечта Уильяма Шокли о роботах помогла запустить Кремниевую долину». IEEE Spectrum. Получено 10 апреля 2014.
  26. ^ а б «Нобелевская премия по физике присуждена изобретателям транзисторов». Технический журнал Bell System. 35 (6): i – iv. 1956 г. Дои:10.1002 / j.1538-7305.1956.tb03829.x.
  27. ^ Браттейн, Уолтер Х. (11 декабря 1956 г.). «Поверхностные свойства полупроводников». Нобелевская лекция. Nobelprize.org. PMID  17743910.
  28. ^ Бардин, Джон (11 декабря 1956 г.). «Полупроводниковые исследования, ведущие к созданию точечного контактного транзистора». Нобелевская лекция. Nobelprize.org.
  29. ^ Шокли, Уильям (11 декабря 1956 г.). «Транзисторная технология вызывает новую физику». Нобелевская лекция. Nobelprize.org.
  30. ^ «Специальные стипендиальные программы». Колледж Уитмана. Архивировано из оригинал 2 апреля 2015 г.. Получено 5 марта 2015.
  31. ^ "Дело Комитета по науке и искусству Джона Бардина и Уолтера Браттейна Медаль Баллантайна 1954 года". Институт Франклина. 2014-01-15. Получено 5 марта 2015.

внешняя ссылка