Знание-сила, 2008 № 12 (978)

Итак, неудачи объяснились, стало понятно, куда двигаться дальше. Металлическую пластину «сетки» заменили проволочкой, рядом разместили другую, вспомогательную, надеясь с ее помощью «очистить» ловушки от электронов хотя бы в небольшой зоне поблизости и тем самым снять экранировку поля управляющей иглы. И вечером 15 декабря 1947 года У.Браттейн наконец-то получил долгожданное усиление электрического сигнала в несколько раз. Ура, победа. Но... казалось бы, какое еще может быть «но», если получилось. Может, и существенное. Усиление наблюдалось при потенциалах на игле противоположных (по знаку) тем, которые «следовало» подавать — Браттейн на всякий случай перепробовал все возможные варианты включения. Разумеется, рядом с недоумевающим экспериментатором оказался Бардин, его мозговой штурм был столь стремителен, что уже 16-го все встало на свои места. Вернувшись в тот день домой и пройдя мимо жены, которая чистила морковь к ужину, Бардин буднично обронил: «Сегодня мы открыли кое-что важное», и она в тон ему отреагировала: «это великолепно», но инстинктивно почувствовала, что произошло что-то действительно значительное. От его коллег она не раз слышала: «Бардин не слишком часто открывает рот, чтобы сказать что-нибудь, но уж если откроет, — СЛУШАЙТЕ!»

Срабатывал отнюдь не механизм «эффекта поля», Бардин высказал гениальную догадку, и она подтвердилась, что основными «действующими лицами» в германии выступают не электроны, о которых исследователи все время пеклись, а так называемые «дырки» — положительно заряженные аналоги электронов, которых в кристалле неизмеримо меньше, чем электронов, иногда и в миллионы раз, и ролью которых, казалось бы, естественно пренебречь. Их так и называли «неосновными носителями заряда», а электроны — «основными», но вдруг оказалось, что в механизме усиления их роли обратны этим определениям. Одна из иголочек впрыскивает, инжектирует дырки в кристалл, они перемещаются в сторону другой иглы и ею улавливаются, коллектируются; при большом различии напряжений на иглах реализуется усиление — малая мощность одной иглы контролирует большую мощность другой. Приповерхностные ловушки, с которыми полтора года боролись, никакой роли в процессе не играют, вообще все электроны лишь молчаливо при сем присутствуют, подобно океану, в котором резвился да вдруг был пойман косяк трески.

Ремарка автора. Спрессовав двухлетнюю работу группы в полутора страницах текста, неизбежно многое теряешь, хорошо, если не все. Были бесчисленные эксперименты по обработке поверхности кремния и германия, поначалу не было никаких иголочек, они появились позднее, да и в инжекции участвовали посложнее, чем сказано, отдельно следовало бы поговорить о вкладе каждого члена группы. Это — всего лишь повествование для любознательного ученика, но надо ли лезть вглубь?

К открытию шли долгих два года, а свершилось оно почти мгновенно, и авторами его в глазах окружающих однозначно предстали Браттейн и Бардин. Им и будущий патент в руки. Собственно говоря, так оно и было, ведь от первоначального замысла Шокли осталась только оболочка, а ее наполнение — процессы внутри германиевого кристалла — было принципиально иным, не шоклиевским. Правда, в те же дни Пирсон обрадовал Шокли, что эффектом поля удалось на 30% изменить сопротивление германия, и «это наш моральный успех». Трудно даже вообразить, как разочаровали его эти крохи на фоне феерического достижения Бардина и Браттейна.

Смотрины для начальства фирмы запланировали через неделю, надо было причесать экспериментальную установочку, повторить опыты в разных комбинациях игл, кристаллов германия и тому подобное («хотя бы» 1000 серий, так было принято в «Белл»), написать краткий меморандум. А отодвигать дальше некуда — приближалось Рождество.

Вторник 23 декабря 1947 года — день демонстрации открытия на фирме — выдался пасмурным, моросил дождь вперемежку со снегом, но это не помешало всеобщему ликованию и тостам «за транзистор».

Ремарка историка. Автора опять занесло: термин «транзистор» был «изобретен» инженером-радиотехником Дж. Пирсом и формально узаконен в мае 1948 года. Было дано вполне научное обоснование этому словообразованию, оно давно забылось, но звонкость, таинственность и устремленность в будущее этого слова остались навсегда. Подобную судьбу через десять лет повторил и «лазер». Ах, как это важно — дать звонкое имя изобретению, ведь, как ни крути, а «вначале было слово».

Радовались все, за исключением... руководителя группы. Он не мог и, пожалуй, даже не стремился скрыть разочарования: открытие, к которому он устремился еще десять лет тому назад, сделали другие.

Последующую неделю Шокли прожил в неистовом возбуждении. Чисто внешне он проделывал все, что положено типичному американцу исполнять в рождественскую неделю: сходил с семьей в ресторан, посетил друзей в Чикаго, обзвонил с поздравлениями знакомых. Но при этом ни на миг не прекращал самоистязания. Крайне амбициозный индивидуалист, абсолютно и не без оснований уверенный в своем превосходстве и нередко грешащий завышенной самооценкой, человек, лучше всех в мире познавший полупроводники, он проиграл «мягкому интеллектуалу» и уступил «свою» жар-птицу. Однако... Шокли не был бы собой, если бы не сумел, в конце концов, направить свое возбуждение в русло CFM. Вулканический всплеск его творческой энергии за одну неделю — позднее в мемуарах эту рождественскую для всех неделю он назвал своей «страстной неделей» — создал теорию р-п-перехода, а в ночь на Новый год — увидел во сне плоскостной транзистор c р-п-переходами, увидел почти буквально, без кавычек.

Ремарка историка. Американцы считают, что р-п-переход — границу между двумя областями полупроводника с разной проводимостью — впервые в 1940 году заметил Р.Оль, занимавшийся выращиванием слитков кремния. У нас эта честь приписывается киевлянину В.Е.Лашкареву, обнаружившему ту же резкую границу в образцах закиси меди и также в 1940 году. Но намного раньше их обоих р-п-переход непосредственно увидел О.В.Лосев при опытах со свечением карбида кремния, которые он проводил в ленинградском НИИ-9. Пожалуй, бессмысленно искать первооткрывателя, существование такой границы между двумя частями кристалла, в одной из которых преобладают электроны (n-тип), а в другой — дырки (р-тип), самоочевидно, а вот что происходит на этой границе, действительно, интересно. Шокли впервые услышал о jhn-переходе в 1945 году, и эта новость заинтриговала его, он интуитивно почувствовал, что здесь может быть скрыто немало чудес (как и вообще вблизи всяческих границ), но тогда он мучился загадками однородного кремния, это было время фатальных неудач с «эффектом поля».