Знание-сила, 2008 № 11 (977)

В 1936 году Шокли завершает обучение в МТИ защитой докторской диссертации по квантовой механике кристаллов и поступает на фирму «Белл». Великая депрессия в прошлом, страна, вдохновляемая «новым курсом» президента Рузвельта, ставит перед собой все более и более престижные цели. Естественно, «Белл» на переднем крае. Именно тогда Мервин Келли, возглавивший отделение разработок электровакуумных приборов, задумывается о замене радиоламп и электромеханических реле (а их в телефонию идут миллионы!) твердотельными аналогами. Ясно, что без физиков не обойтись, но сотрудники «Белл», даже самые продвинутые, «имеют не более чем рудиментарное представление о квантовой механике». Келли обращает взор на выпускников МТИ, Калтеха, Принстона, но заполучить эксклюзивного специалиста не так-то просто. Дело в том, что в 1932 году англичанин Дж. Чедвик открыл нейтрон. А вместе с ним и широчайшее новое поле для перспективных исследований, на которое немедленно устремилась армия честолюбивых старателей. Подобно тому, как в период «золотой лихорадки» вполне вроде бы уравновешенные американцы вдруг, услышав «глас судьбы», бросали работу, продавали дома и устремлялись на Клондайк, подобно этому ученые бросали занятия твердым телом, гидродинамикой, биофизикой и устремлялись в нейтронную физику. Подобно гофмановскому крысолову, Нейтрон увлек за собой целое поколение одаренных молодых исследователей, и очень скоро они рухнули в пропасть секретных объектов Атомного проекта.

Первые советские промышленные транзисторы, точечный и плоскостной

Транзистор Браттейна

Взгляд со стороны. Это было повсеместным явлением. С исследования кристаллов начинали в ленинградском Физтехе у А.Ф.Иоффе и наши И.В.Курчатов, И.К.Кикоин, П.П.Кобеко, Г.Н.Флеров, К.Д.Синельников и другие — все они после 1932 года, кто раньше, кто позже, перебежали в ядерную физику.

Ремарка историка. «Виновата» не только нейтронная физика, была и объективная «внутренняя» причина оттока мозгов из физики твердого тела, в частности — из полупроводников. «Я оставил полупроводники, ибо понял, что там науки еще нет — кухня! Да притом без возможности попробовать суп до того, как он сварился» (Г.Н. Флеров). Объективно время полупроводников еще не настало, а от бесконечного теоретизирования и при невоспроизводимых результатах экспериментов большая наука закисает. К счастью, сам Иоффе полупроводники не покинул, он их выстрадал, в них верил, к тому же в новое — ядерную физику — на подходе к шестидесятилетию бросаться поздновато.

Итак, Шокли — научный сотрудник фирмы «Белл». Его супервайзером становится К. Дэвиссон, уже получивший мировую известность своими экспериментами по дифракции электронов в кристаллах, но сейчас он увлечен чисто техническими проблемами электронной оптики в приложении к фотоэлектронному умножителю. Шокли с ним не по пути, да и у Келли совсем другие планы на использование молодого физика, который сразу же стал его любимчиком. Начинаются поиски интересных для практики физических эффектов в термо- и сегнетоэлектриках, в магнитных материалах, не исключается и почти приветствуется экзотика (а вдруг?!), наконец мечущаяся стрелка компаса останавливается на полупроводниках. И 29 декабря 1939 года в рабочем журнале Шокли появляется первый набросок структуры, которая вроде бы должна работать по аналогии с электронной лампой. Она предельно проста, понятна и непосвященному. К тонкому протяженному брусочку полупроводника с контактами по торцам, это «катод» и «анод», вдоль одной из боковых граней приближена металлическая пластина, «сетка». В зависимости от знака приложенного к «сетке» напряжения, концентрация электронов в брусочке возрастает или уменьшается, соответственно этому изменяется сопротивление брусочка и ток через него. Изменение напряжения «сетки» управляет током «анод»-«катод», все как в радиолампе, только электроны не в вакууме летят, а движутся внутри полупроводника. Что и требовалось доказать.

Вроде бы и доказывать нечего, настолько все очевидно, однако «его величество эксперимент» обязателен. Начали пробовать и — мимо. Никакая «сетка» ни при каких потенциалах ничем не управляла, ток, протекавший вдоль полупроводникового образца, оставался неизменным. Жаль, что сразу не получилось, но вообще-то это почти ожидалось. Дело в том, что тогдашний «главный» полупроводник — закись меди — был настолько дефектен и загрязнен неизвестными примесями, что его и полупроводником-то можно было считать с большой натяжкой. Правда, на закиси меди делали выпрямительные диоды, весьма несовершенные, но для более тонких экспериментов она, очевидно, не годилась. Получалось так, что американцы отступили от собственной традиции — строить «высокую физику» на технологически совершенных материалах и точнейшем инструментарии. Шокли готов был перейти к «разбору полетов» и устранению дефектов, но... В тишину лаборатории ворвалась большая жизнь — грянула Вторая мировая война, научные проблемы как-то вмиг пожухли, Шокли поступил в распоряжение военных, занимался то радиолокационным оборудованием, то планированием операций против немецких и японских подводных лодок, и закончил войну консультантом при канцелярии военного министра.

Ремарка историка. Военным он понравился. Широко эрудированный профессионал-теоретик, он легко мог переключиться с одной проблемы на другую. И все же не это главное. Шокли был «истинным американцем», преданным традиционным американским ценностям, без каких-либо левацких заскоков, чем в ту пору грешили интеллектуалы. Позднее, в 1960-е годы, когда Шокли «выпал» из полупроводников, благосклонность военных оказалась ему очень кстати: его приглашали консультантом то в какой-нибудь комитет при президенте, то — в НАСА.

С весны 1945 года началось постепенное сокращение времени, уделяемого Шокли военным проблемам, а полностью война для него закончилась после капитуляции Японии в августе-сентябре 1945 года.

Окончание следует.

Ольга Балла

Если бы наш мегаполис посетили инопланетяне, у них, подозреваю, могли бы найтись некоторые основания принять огромные рекламные плакаты, щиты и прочие биллборды за самостоятельные сущности. Слишком по-хозяйски они ведут себя в городском пространстве — гораздо увереннее, чем многие другие его элементы. Они живут собственной жизнью — и диктуют пространству собственную, совершенно неисследимую логику.