William Shockley - William Shockley

William Shockley
William Shockley, Universidad de Stanford.jpg
Nació
William Bradford Shockley Jr.

(1910-02-13)13 de febrero de 1910
Londres , inglaterra , reino unido
Murió 12 de agosto de 1989 (1989-08-12)(79 años)
Stanford , California , Estados Unidos
Nacionalidad americano
alma mater
Conocido por
Premios
Carrera científica
Instituciones
Asesor de doctorado John C. Slater

William Bradford Shockley Jr. (13 de febrero de 1910 - 12 de agosto de 1989) fue un físico e inventor estadounidense. Fue director de un grupo de investigación en Bell Labs que incluía a John Bardeen y Walter Brattain . Los tres científicos fueron galardonados conjuntamente con el Premio Nobel de Física de 1956 por "sus investigaciones sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor ".

En parte como resultado de los intentos de Shockley de comercializar un nuevo diseño de transistor en las décadas de 1950 y 1960, el " Silicon Valley " de California se convirtió en un semillero de innovación electrónica. En su vida posterior, mientras era profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford , Shockley se convirtió en un defensor de la eugenesia . Un estudio de 2019 en la revista Intelligence encontró que él era el segundo investigador de inteligencia más controvertido (detrás de Arthur Jensen ) entre las 55 personas cubiertas.

Temprana edad y educación

Shockley nació de padres estadounidenses en Londres el 13 de febrero de 1910 y se crió en la ciudad natal de su familia, Palo Alto , California, desde los tres años. Su padre, William Hillman Shockley, era un ingeniero de minas que se ganaba la vida especulando con las minas y hablaba ocho idiomas. Su madre, May (de soltera Bradford), se crió en el oeste de Estados Unidos, se graduó de la Universidad de Stanford y se convirtió en la primera mujer inspectora de minería adjunta de Estados Unidos. Shockley fue educado en casa hasta los ocho años, debido a la aversión de sus padres a las escuelas públicas, así como al hábito de Shockley de rabietas violentas. Pasó dos años en la Academia Militar de Palo Alto, luego se inscribió brevemente en la Escuela de Entrenadores de Los Ángeles para estudiar física y luego se graduó de Hollywood High School en 1927.

Shockley obtuvo su licenciatura en Ciencias de Caltech en 1932 y un doctorado del MIT en 1936. El título de su tesis doctoral fue Electronic Bands in Sodium Chloride , un tema sugerido por su asesor de tesis, John C. Slater . Después de recibir su doctorado, Shockley se unió a un grupo de investigación encabezado por Clinton Davisson en Bell Labs en Nueva Jersey. Los siguientes años fueron productivos para Shockley. Publicó una serie de artículos fundamentales sobre física del estado sólido en Physical Review . En 1938, recibió su primera patente, "Dispositivo de descarga de electrones", sobre multiplicadores de electrones .

Carrera profesional

Shockley fue uno de los primeros reclutas para Bell Labs por Mervin Kelly , quien se convirtió en director de investigación de la compañía en 1936 y se centró en la contratación de físicos de estado sólido . Los ejecutivos de Bell Labs habían teorizado que los semiconductores pueden ofrecer alternativas de estado sólido a los tubos de vacío utilizados en todo el sistema telefónico nacional de Bell. Shockley concibió una serie de diseños basados ​​en materiales semiconductores de óxido de cobre, y con Walter Brattain intentó sin éxito crear un prototipo en 1939.

Cuando estalló la Segunda Guerra Mundial , la investigación previa de Shockley se interrumpió y se involucró en la investigación de radares en Manhattan ( Ciudad de Nueva York ). En mayo de 1942, se despidió de Bell Labs para convertirse en director de investigación del Grupo de Operaciones de Guerra Antisubmarina de la Universidad de Columbia . Esto implicó idear métodos para contrarrestar las tácticas de los submarinos con técnicas de transporte mejoradas , optimizar los patrones de carga de profundidad , etc. Este proyecto requirió viajes frecuentes al Pentágono y Washington, donde Shockley conoció a muchos oficiales de alto rango y funcionarios gubernamentales.

En 1944, organizó un programa de entrenamiento para pilotos de bombarderos B-29 para usar nuevas miras de bombas de radar . A finales de 1944 realizó una gira de tres meses por bases de todo el mundo para evaluar los resultados. Para este proyecto, el Secretario de Guerra Robert Patterson otorgó a Shockley la Medalla al Mérito el 17 de octubre de 1946.

En julio de 1945, el Departamento de Guerra pidió a Shockley que preparara un informe sobre la cuestión de las probables bajas de una invasión del continente japonés. Shockley concluyó:

Si el estudio muestra que el comportamiento de las naciones en todos los casos históricos comparables al de Japón ha sido de hecho invariablemente consistente con el comportamiento de las tropas en la batalla, entonces significa que los japoneses muertos e ineficaces en el momento de la derrota excederán el correspondiente número para los alemanes. En otras palabras, probablemente tendremos que matar al menos de 5 a 10 millones de japoneses. Esto podría costarnos entre 1,7 y 4 millones de bajas, incluidas entre 400.000 y 800.000 muertos.

Este informe influyó en la decisión de Estados Unidos de lanzar bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, lo que precipitó la rendición incondicional de Japón.

Shockley fue el primer físico en proponer una distribución logarítmica normal para modelar el proceso de creación de artículos de investigación científica.

Desarrollo del transistor

Poco después de que terminó la guerra en 1945, Bell Labs formó un grupo de física del estado sólido, dirigido por Shockley y el químico Stanley Morgan, que incluía a John Bardeen , Walter Brattain , el físico Gerald Pearson , el químico Robert Gibney, el experto en electrónica Hilbert Moore y varios técnicos. . Su tarea era buscar una alternativa de estado sólido a los frágiles amplificadores de tubo de vacío de vidrio . Sus primeros intentos se basaron en las ideas de Shockley sobre el uso de un campo eléctrico externo en un semiconductor para afectar su conductividad. Estos experimentos fallaron siempre en todo tipo de configuraciones y materiales. El grupo estaba paralizado hasta que Bardeen sugirió una teoría que invocaba estados de superficie que impedían que el campo penetrara en el semiconductor. El grupo cambió su enfoque para estudiar estos estados superficiales y se reunieron casi a diario para discutir el trabajo. La relación del grupo fue excelente y las ideas se intercambiaron libremente.

En el invierno de 1946 tuvieron suficientes resultados que Bardeen envió un artículo sobre los estados de la superficie a Physical Review . Brattain inició experimentos para estudiar los estados de la superficie a través de observaciones realizadas mientras iluminaba la superficie del semiconductor con una luz brillante. Esto llevó a varios artículos más (uno de ellos en coautoría con Shockley), que estimaron que la densidad de los estados de la superficie era más que suficiente para explicar sus experimentos fallidos. El ritmo del trabajo se aceleró significativamente cuando comenzaron a rodear los contactos puntuales entre el semiconductor y los cables conductores con electrolitos . Moore construyó un circuito que les permitió variar fácilmente la frecuencia de la señal de entrada. Finalmente, comenzaron a obtener alguna evidencia de amplificación de potencia cuando Pearson, siguiendo una sugerencia de Shockley, puso voltaje en una gota de borato de glicol colocada a través de una unión P-n .

John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain en Bell Labs , 1948

Los abogados de Bell Labs pronto descubrieron que el principio de efecto de campo de Shockley había sido anticipado y los dispositivos basados ​​en él fueron patentados en 1930 por Julius Lilienfeld , quien presentó su patente similar a MESFET en Canadá el 22 de octubre de 1925. Aunque la patente parecía "rompible" (podría no funciona) los abogados de patentes basaron una de sus cuatro solicitudes de patente únicamente en el diseño de contacto de punto de Bardeen-Brattain. Otros tres (presentados primero) cubrieron los transistores basados ​​en electrolitos con Bardeen, Gibney y Brattain como inventores.

El nombre de Shockley no figuraba en ninguna de estas solicitudes de patente. Esto enfureció a Shockley, quien pensó que su nombre también debería estar en las patentes porque el trabajo se basaba en su idea de efecto de campo. Incluso hizo esfuerzos para que la patente estuviera escrita solo a su nombre, y les dijo a Bardeen y Brattain sus intenciones.

Shockley, enojado por no haber sido incluido en las solicitudes de patente, continuó en secreto su propio trabajo para construir un tipo diferente de transistor basado en uniones en lugar de contactos puntuales; esperaba que este tipo de diseño tuviera más posibilidades de ser comercialmente viable. El transistor de contacto puntual, creía, resultaría frágil y difícil de fabricar. Shockley tampoco estaba satisfecho con ciertas partes de la explicación de cómo funcionaba el transistor de contacto puntual y concibió la posibilidad de inyección de portadores minoritarios .

El 13 de febrero de 1948, otro miembro del equipo, John N. Shive , construyó un transistor de contacto puntual con contactos de bronce en la parte delantera y trasera de una delgada cuña de germanio, demostrando que los agujeros podían difundirse a través del germanio a granel y no solo a lo largo de la superficie como se pensaba anteriormente. . La invención de Shive provocó la invención de Shockley del transistor de unión. Unos meses más tarde, inventó un tipo de transistor completamente nuevo, considerablemente más robusto, con una estructura de capa o "sándwich". Esta estructura pasó a utilizarse para la gran mayoría de todos los transistores en la década de 1960 y evolucionó hasta convertirse en el transistor de unión bipolar. Shockley admitió más tarde que el funcionamiento del equipo era "una mezcla de cooperación y competencia". También admitió que mantuvo algo de su propio trabajo en secreto hasta que su "mano fue forzada" por el avance de Shive en 1948. Shockley elaboró ​​una descripción bastante completa de lo que llamó el transistor "sándwich", y el 7 de abril de 1949 se obtuvo una primera prueba de principio.

Mientras tanto, Shockley trabajó en su obra maestra , Electrons and Holes in Semiconductors, que se publicó como un tratado de 558 páginas en 1950. El tomo incluía las ideas críticas de Shockley sobre deriva y difusión y las ecuaciones diferenciales que gobiernan el flujo de electrones en cristales de estado sólido. . También se describe la ecuación del diodo de Shockley . Este trabajo fundamental se convirtió en el texto de referencia para otros científicos que trabajan para desarrollar y mejorar nuevas variantes del transistor y otros dispositivos basados ​​en semiconductores.

Esto resultó en su invención del " transistor de unión " bipolar , que fue anunciado en una conferencia de prensa el 4 de julio de 1951.

En 1951, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias (NAS). Tenía cuarenta y un años; esto era bastante joven para tal elección. Dos años más tarde, fue elegido como receptor del prestigioso Premio Comstock de Física por la NAS, y recibió muchos otros premios y distinciones.

La publicidad resultante generada por la "invención del transistor" a menudo puso a Shockley en primer plano, para disgusto de Bardeen y Brattain. La gerencia de Bell Labs, sin embargo, presentó consistentemente a los tres inventores como un equipo. Aunque Shockley corregiría el registro en el que los reporteros le atribuían el mérito exclusivo de la invención, finalmente enfureció y alienó a Bardeen y Brattain, y esencialmente impidió que los dos trabajaran en el transistor de unión. Bardeen comenzó a seguir una teoría de la superconductividad y dejó Bell Labs en 1951. Brattain se negó a seguir trabajando con Shockley y fue asignado a otro grupo. Ni Bardeen ni Brattain tuvieron mucho que ver con el desarrollo del transistor más allá del primer año después de su invención.

Semiconductor Shockley

En 1956 Shockley se mudó de Nueva Jersey a Mountain View, California para iniciar Shockley Semiconductor Laboratory para vivir más cerca de su madre anciana y enferma en Palo Alto, California. La compañía, una división de Beckman Instruments , Inc., fue el primer establecimiento que trabajó en dispositivos semiconductores de silicio en lo que se conoció como Silicon Valley .

Después de recibir el Premio Nobel en 1956, su comportamiento cambió, como lo demuestra su estilo de gestión cada vez más autocrático, errático y difícil de complacer. Shockley se volvió cada vez más dominante y paranoico. En un incidente muy conocido, exigió pruebas con un detector de mentiras para encontrar al "culpable" después de que el secretario de una empresa sufriera un corte menor. A finales de 1957, ocho de los investigadores de Shockley, que llegarían a ser conocidos como los " ocho traidores ", dimitieron después de que Shockley decidiera no continuar la investigación de semiconductores basados ​​en silicio. Pasaron a formar Fairchild Semiconductor , una pérdida de la que Shockley Semiconductor nunca se recuperó y que llevó a su compra por otra empresa tres años después. En el transcurso de los próximos 20 años, más de 65 nuevas empresas terminarían teniendo conexiones de empleados con Fairchild.

Un grupo de una treintena de colegas que se habían reunido de forma intermitente desde 1956 se reunió de nuevo en Stanford en 2002 para recordar su tiempo con Shockley y su papel central en el desencadenamiento de la revolución de la tecnología de la información. El organizador del grupo dijo: "Shockley es el hombre que trajo el silicio a Silicon Valley".

Puntos de vista sobre la raza y la eugenesia

Después de que Shockley dejara su puesto de director de Shockley Semiconductor, se incorporó a la Universidad de Stanford, donde en 1963 fue nombrado profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Alexander M. Poniatoff , cargo en el que permaneció hasta su jubilación como profesor emérito en 1975. En este posición, Shockley se interesó en cuestiones de raza , inteligencia humana y eugenesia . Pensaba que este trabajo era importante para el futuro genético de la especie humana y llegó a describirlo como el trabajo más importante de su carrera, expresar estos puntos de vista llevó a dañar su reputación. Shockley argumentó que una mayor tasa de reproducción entre los menos inteligentes estaba teniendo un efecto disgénico , y que una caída en la inteligencia promedio finalmente conduciría a un declive en la civilización . También afirmó que los negros eran genéticamente inferiores a los blancos a nivel intelectual. Por ejemplo, en un debate con la psiquiatra Frances Cress Welsing MD y en Firing Line con William F.Buckley Jr .:

Mi investigación me lleva ineludiblemente a la opinión de que la principal causa de los déficits intelectuales y sociales del negro estadounidense es de origen hereditario y racialmente genético y, por lo tanto, no puede remediarse en gran medida mediante mejoras prácticas en el medio ambiente.

Los escritos y conferencias de Shockley sobre este tema se basaron en parte en los escritos del psicólogo Cyril Burt y fueron financiados por el Pioneer Fund . Shockley también propuso que se pague a las personas con un coeficiente intelectual inferior a 100 para que se sometan a una esterilización voluntaria . El antropólogo Roger Pearson defendió a Shockley en un libro autoeditado en coautoría con Shockley. El profesor de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee , Edgar G. Epps, argumentó que "la posición de William Shockley se presta a interpretaciones racistas".

En 1981, Shockley presentó una demanda por difamación en Atlanta contra la Constitución de Atlanta después de que un escritor científico, Roger Witherspoon, comparó la defensa de Shockley de un programa de esterilización voluntaria con la experimentación humana nazi . La demanda tardó tres años en llegar a juicio. Shockley ganó la demanda, pero recibió solo un dólar en daños y sin daños punitivos. El biógrafo de Shockley, Joel Shurkin, un escritor científico del personal de la Universidad de Stanford durante esos años, resume esto diciendo que la declaración era difamatoria, pero que la reputación de Shockley no valía mucho cuando el juicio llegó a un veredicto. Shockley grabó sus conversaciones telefónicas con los periodistas y luego les envió la transcripción por correo certificado. En un momento, jugó con la idea de hacer que respondieran un simple cuestionario sobre su trabajo antes de discutir el tema con ellos. Su hábito de guardar todos sus papeles (incluidas las listas de lavandería) proporciona abundante documentación para los investigadores sobre su vida.

Shockley fue candidato a la nominación republicana en las elecciones al Senado de Estados Unidos de 1982 en California . Presentó una plataforma de un solo tema para destacar la "amenaza disgénica" de algunos grupos raciales, incluidos los afroamericanos, para la sociedad estadounidense. Quedó en octavo lugar en las primarias, recibiendo 8,308 votos y el 0,37% de los votos.

Vida personal

A los 23 años y siendo aún estudiante, Shockley se casó con Jean Bailey en agosto de 1933. La pareja tuvo dos hijos y una hija. Aunque uno de sus hijos obtuvo un doctorado en la Universidad de Stanford y su hija se graduó en el Radcliffe College, Shockley creía que sus hijos "representan una regresión muy significativa ... mi primera esposa, su madre, no tenía un rendimiento académico tan alto como yo. tenía."

Shockley se convirtió en un escalador consumado, yendo a menudo a los Shawangunks en el valle del río Hudson . Fue pionero en una ruta a través de un voladizo, conocida como "Techo de Shockley", que sigue siendo una de las rutas de escalada clásicas de la zona. Varias guías de escalada cambiaron el nombre de la ruta a "The Ceiling" en 2020 debido a la controversia asociada con la investigación de la eugenesia de Shockley. Shockley era popular como orador, conferenciante y mago aficionado. Una vez produjo "mágicamente" un ramo de rosas al final de su discurso ante la Sociedad Estadounidense de Física . También fue conocido en sus primeros años por sus elaborados chistes prácticos.

Shockley donó esperma al Repositorio de Germinal Choice , un banco de esperma fundado por Robert Klark Graham con la esperanza de difundir los mejores genes de la humanidad . El banco, llamado por los medios de comunicación el "banco de esperma del Premio Nobel", afirmó tener tres donantes ganadores del Premio Nobel, aunque Shockley fue el único que reconoció públicamente su participación. Sin embargo, los puntos de vista controvertidos de Shockley le dieron al Repositorio de Elección Germinal un grado de notoriedad y pueden haber desanimado a otros ganadores del Premio Nobel de donar esperma.

Muerte

Shockley murió de cáncer de próstata en 1989 a la edad de 79 años. En el momento de su muerte, estaba separado de la mayoría de sus amigos y familiares, excepto de su segunda esposa, la ex Emmy Lanning (1913-2007). Según los informes, sus hijos se enteraron de su muerte al leer su obituario en el periódico. Shockley está enterrado en Alta Mesa Memorial Park en Palo Alto, California.

Honores

Patentes

Shockley recibió más de noventa patentes estadounidenses. Algunos notables son:

  • US 2502488 Amplificador semiconductor . 4 de abril de 1950; su primera patente concedida que involucra transistores. 
  • US 2569347 Elemento de circuito que utiliza material semiconductor . 25 de septiembre de 1951; Su primera patente solicitada (26 de junio de 1948) que involucra transistores. 
  • US 2655609 Circuitos biestables . 13 de octubre de 1953; Usado en computadoras. 
  • US 2787564 Formación de dispositivos semiconductores mediante bombardeo iónico . 2 de abril de 1957; El proceso de difusión para la implantación de impurezas. 
  • US 3031275 Proceso para el cultivo de cristales individuales . 24 de abril de 1962; Mejoras en el proceso de producción de materiales básicos. 
  • US 3053635 Método de cultivo de cristales de carburo de silicio . 11 de septiembre de 1962; Explorando otros semiconductores. 

Bibliografía

Artículos científicos de antes de la guerra por Shockley

  • Johnson, RP; Shockley, W. (15 de marzo de 1936). "Un microscopio electrónico para filamentos: emisión y adsorción por cristales individuales de tungsteno". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 49 (6): 436–440. Código bibliográfico : 1936PhRv ... 49..436J . doi : 10.1103 / physrev.49.436 . ISSN  0031-899X .
  • Slater, JC; Shockley, W. (15 de octubre de 1936). "Absorción óptica por los haluros alcalinos". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 50 (8): 705–719. Código Bibliográfico : 1936PhRv ... 50..705S . doi : 10.1103 / physrev.50.705 . ISSN  0031-899X .
  • Shockley, William (15 de octubre de 1936). "Bandas de energía electrónica en cloruro de sodio". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 50 (8): 754–759. Código Bibliográfico : 1936PhRv ... 50..754S . doi : 10.1103 / physrev.50.754 . ISSN  0031-899X .
  • Shockley, W. (15 de octubre de 1937). "La prueba de celosía vacía del método celular en sólidos". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 52 (8): 866–872. Código Bibliográfico : 1937PhRv ... 52..866S . doi : 10.1103 / physrev.52.866 . ISSN  0031-899X .
  • Shockley, William (15 de agosto de 1939). "En los estados de superficie asociados a un potencial periódico". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 56 (4): 317–323. Código Bibliográfico : 1939PhRv ... 56..317S . doi : 10.1103 / physrev.56.317 . ISSN  0031-899X .
  • Steigman, J .; Shockley, W .; Nix, FC (1 de julio de 1939). "La autodifusión del cobre". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 56 (1): 13-21. Código Bibliográfico : 1939PhRv ... 56 ... 13S . doi : 10.1103 / physrev.56.13 . ISSN  0031-899X .

Artículos de posguerra de Shockley

Libros de Shockley

Entrevistas

Notas

Otras notas

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos