William Bradford Shockley

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

William Shockley sinh ngày 13 tháng 2 năm 1910 tại Luân Đôn, bố là kỹ sư mỏ còn mẹ là một viên chức thanh tra ngành mỏ. Thủơ nhỏ, Shockley theo học tại trường Palo Alto, California, sau đó theo học Học viện quân sự Palo Alto.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: William Bradford Shockley

William Bradford Shockley William Shockley sinh ngày 13 tháng 2 năm 1910 tại Luân Đôn, bố là kỹ sư mỏ còn mẹ là một viên chức thanh tra ngành mỏ. Thủơ nhỏ, Shockley theo học tại trường Palo Alto, California, sau đó theo học Học viện quân sự Palo Alto. Do sớm say mê môn vật lý lại được thầy giáo đồng hương giảng dạy tại Trường Đại học Stanford hết lòng cổ vũ khuyến khích nên anh đã chuyên tâm vào môn học này. Shockley tốt nghiệp đại học California năm 1932, sau đó làm luận án tiến sĩ tại Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) vào năm 1936 với đề tài “Các tính toán về hàm số sóng điện từ của điện tử trong tinh thể natri clorua”. Sau khi nhận bằng tiến sĩ, ông gia nhập nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ C.J Davison tại Bell Labs ở New Jersey lãnh đạo. Khi chiến tranh thế giới lần thứ hai bùng nổ, Shockley bị cuốn vào việc nghiên cứu về ra-đa tại một phòng thí nghiệm ở Whippany, New Jersey. Tháng 5 năm 1942, ông rời Bell Labs và trở thành giám đốc nghiên cứu của nhóm nghiên cứu hoạt động chống tàu ngầm của Đại học Columbia. Các nghiên cứu này bao gồm cả việc phát minh ra những phương pháp chống lại các chiến thuật của tàu ngầm do việc phát triển kỹ thuật hộ vệ, quan sát và theo dõi những loại bom phá tàu... Dự án này đòi hỏi phải thường xuyên đi lại giữa Lầu năm góc và Nhà trắng, nơi Shockley thường gặp các quan chức cao cấp của chính phủ và quân đội. Năm 1944,
ông đã tổ chức đào tạo các phi công lái máy bay ném bom chiến lược B-29 sử dụng loại ra-đa mới. Nhờ dự án này, Bộ trưởng Chiến tranh Robert Patterson đã trao tặng cho Shockley huân chương Merit vào năm 1946. Ngày nay, bóng bán dẫn hay còn gọi là transistor được sản xuất và sử dụng với số lượng vô cùng lớn trên toàn thế giới. Vào dịp giáng sinh năm 1947, hai nhà khoa học John Bardeen và Walter Brattain, cộng sự của William Shockley tại phòng thí nghiệm của Bell Telephone ở Nuray Hill, New York nhận thấy khi tín hiệu điện được đưa vào các điểm tiếp xúc trên tinh thể germanium thì năng lượng đầu ra lớn hơn năng lượng đầu vào. Tuy Shockley không có mặt trong lần phát hiện đầu tiên này nhưng trên thực tế ông được coi là cha đẻ của transistor. Shockley là một người có đầu óc năng động, ông đã nghiên cứu hiệu ứng vật lý lượng tử của chất bán dẫn. Sau một vài tuần, ông cho công bố một loạt bài báo có thể coi là cơ sở để đi sâu nghiên cứu chất bán dẫn và phát triển lý thuyết cơ bản của linh kiện khuyếch đại công suất có cấu tạo ba lớp như loại bánh sandwich. Năm 1951, các cộng sự của Shockley đã chế tạo được bóng bán dẫn và chứng minh rằng loại thiết bị mới này hoạt động đúng như lý thuyết đã được ông dự báo. Trải qua vài thập kỷ, các tiến bộ trong ngành công nghệ bán dẫn đã có ảnh hưởng cực kỳ quan trọng trong công nghiệp. Một số công ty đề ra ý tưởng và xúc tiến việc chế tạo transistor thương mại. Nhiều phương pháp mới được sử dụng để tạo ra loại bóng bán dẫn mà Shockley đã phát minh ra. Các transistor với nhiều kích cỡ và hình dạng tràn ngập thị trường. Phát minh của Shockley đã tạo ra một nền công nghiệp mới làm nền tảng cho tất cả kỹ thuật điện tử hiện đại, từ máy tính điện tử đến thiếp chúc mừng có âm thanh kèm theo.
(Mẫu đầu tiên về bóng bán dẫn. Ảnh lấy từ http://ffden-2.phys.uaf.edu) Một trong những vấn đề hóc búa của công nghệ thời đó là giá thành cao và độ tin cậy thấp của những đèn điện tử chân không. Chúng như những chiếc van kiểm soát dòng điện tử trong thiết bị radio và hệ thống tiếp âm của mạng điện thoại. William Shockley sớm nhận ra rằng giải pháp nằm trong ngành vật lý chất rắn. Những chiếc đèn điện tử là thiết bị vô cùng quan trọng trong các thiết bị điện tử thời đó. Đèn điện tử có một số nhược điểm là dễ vỡ, tuổi thọ ngắn, chiếm nhiều không gian làm tăng kích thước của thiết bị và tiêu tốn nhiều năng lượng. Để thực hiện được những chức năng ấy, các tinh thể làm việc nhanh hơn, tin cậy hơn và đặc biệt tiêu hao năng lương ít hơn hàng triệu lần. Shockley và cộng sự của mình đã vạch ra chương trình để giải quyết vấn đề này. Phát minh về transistor được nhanh chóng truyền bá. Năm 1956, Shockley, John Bardeen và Walter Brattain cùng được nhận giải Nobel về vật lý. Ông trở thành người đóng vai trò quyết định trong quá trình phát triển ngành công nghiệp này tại San Francisco, cũng chính Shockley là người đã đưa silicon đến Silicon Valley. Tháng 2 năm 1956, nhờ sự tài trợ của Công ty Beckman Instrument Inc, Shockley thành lập tại quê nhà Palo Alto một phòng thí nghiệm mang tên Phòng thí nghiệm chất bán dẫn Shockley với mục đích phát triển và sản xuất transistor silicon. Ông đã cùng một nhóm các nhà khoa học trẻ phát triển kỹ thuật bán dẫn quan trọng này. Mùa xuân năm 1956, họ bắt
đầu triển khai công việc nghiên cứu và phát triển công nghệ chế tạo transistor. Vào thời điểm này, gần như tất cả các linh kiện điện tử đều sử dụng germanium do việc điều chế các tinh thể germanium nguyên chất tương đối dễ dàng. So với transistor dùng germanium, transistor dùng silicon có nhiều ưu điển đáng kể. Về mặt lý thuyết, transistor dùng silicon có thể hoạt động được ở nhiệt độ cao hơn, germanium tương đối hiếm còn silicon là một nguyên tố hoá học phổ biến. Tuy nhiên, silicon có nhược điểm là chỉ nóng chảy ở nhiệt độ rất cao làm cho việc tinh luyện và chế tạo silicon khó khăn hơn. Nhóm của Shockley đã nghiên cứu vật liệu và phương pháp chế tạo chúng. Họ đã phải mất rất nhiều thời gian cho chương trình nghiên cứu vì lúc đó mới chỉ có hai nhà khoa học có kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Trong khi nhóm nghiên cứu đang hoàn tất công nghệ sản xuất transistor silicon thì cách quản lý của Shockley đã dẫn đến nguy cơ làm tan rã nhóm. Làm việc với Shockley quả là một thử thách lớn. Ông nghi ngờ những thành viên trong nhóm chủ tâm cản trở dự án và ra lệnh cấm họ tiếp cận với một số công việc. Một số sự việc vặt vãnh không quan trọng cũng bị ông nhìn nhận như là những sai phạm và ông cố tình lên án.. Shockley thấy cần phải kiểm tra những kết quả nghiên cứu với các đồng nghiệp cũ tại Phòng thí nghiệm. Tình trạng này đã dẫn đến sự chia rẽ trong nhóm nghiên cứu và họ cảm thấy rất khó làm việc cùng nhau. Những thành viên được tuyển dụng đầu tiên đã thực sự rời bỏ Phòng thí nghiệm. Để thiết lập lại tổ chức, một số người trong số họ đã đến gặp Arnold Beckman là người lãnh đạo của Shockley và là người tài trợ ban đầu cho việc thành lập Phòng thí nghiệm để đề nghị ông chuyển Shockley từ quản lý trực tiếp sang làm cố vấn kỹ thuật nhưng yêu sách của họ bị từ chối. Sau khi không đạt được mục đích của mình, những thành viên này thấy một việc hết sức cần thiết là phải chuyển đi làm việc tại nơi khác. Trong quá trình tìm kiếm, họ nhận thấy cần phải thành lập một công ty riêng để thực hiện các mục đích của chính Shockley là sản xuất transistor silicon thương mại. Shockley đã bỏ qua để lao vào nghiên cứu chế tạo một thiết bị bán dẫn khác mà ông mới phát minh ra. Được Fairchild Camera và Instrument Corporation tài trợ, công ty mới này đã trở thành công ty mẹ của hàng chục công ty con tại Silicon Valley. Có thể nói gần như mọi thành công của các công ty này đều thuộc lĩnh vực công nghệ bán dẫn, bắt
nguồn từ các công trình nghiên cứu của các nhà sáng lập Fairchild và Phòng thí nghiệm chất bán dẫn Shockley. Shockley được công nhận là chủ nhân của trên 90 bằng sáng chế, đáng chú ý là: - Bằng sáng chế số 2.502.488 ‘Semiconductor Amplifier” được cấp ngày 24 tháng 9 năm 1948. - Bằng sáng chế số 2.655.609 “Bistable Circuits” được cấp ngày 22 tháng 7 năm 1952. - Bằng sáng chế số 2.787.654 “Forming semiconductive devices by ionic bombardment” được cấp ngày 28 tháng 10 năm 1954. - Bằng sáng chế số 3.031.275 “Process for Growing single Crystals” cấp ngày 20 tháng 2 năm 1959. - Bằng sáng chế số 3.053.635 “Method of Growing silicon carbide crystals” cấp ngày 26 tháng 9 năm 1960. ..... Một số tác phẩm chính của ông là: - Electrons and holes in semiconductors with applications to transistors electronics, xuất bản năm 1956. - Mechannics Merrill, xuất bản năm 1966. - Shockley on Eugenics and Race: The application of science to the solution of human problems, xuất bản sau khi ông mất, năm 1992. Ngay từ khi còn là sinh viên, vào tháng 8 năm 1933, Shockley đã làm lễ thành hôn với cô Iowan Jean Bailey. Tháng 4 năm 1934, gia đình ông đã có một con gái tên là Alison. Wiliam Shockley mất ngày 12 tháng 8 năm 1989 ở tuổi 79 do căn bệnh ung thư tại Stanford, California. Shockley đã góp phần hình thành và phát triển một trong những công nghệ hấp dẫn và thành công nhất trong lịch sử. ông là người đi tiên phong trong việc tạo ra ngành công nghiệp chất bán dẫn có doanh thu đến 130 tỉ USD hàng năm như hôm nay. Các transistor silicon nhỏ bé với nhiều đặc tính ưu việt, đặc biệt là tiêu hao rất ít năng lượng đã nhanh chóng thay thế những bóng
đèn điện tử trong các thiết bị điện tử hiện đại. Chúng đã góp phần to lớn vào việc phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật trong nửa sau của thế ký XX.