الندم غير ضروري. فكّر قبل أن تتصرف.
William Bradford Shockley Jr. كان فيزيائياً ومخترعاً أمريكياً. كان مدير مجموعة بحثية في Bell Labs التي ضمت John Bardeen و Walter Brattain. تم منح العلماء الثلاثة بشكل مشترك جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1956 "لأبحاثهم في أشباه الموصلات واكتشافهم لتأثير الترانزستور".
ويرجع جزئياً إلى محاولات Shockley تسويق تصميم ترانزستور جديد في الخمسينيات والستينيات، أصبحت "وادي السيليكون" بكاليفورنيا مركزاً متنامياً للابتكار في مجال الإلكترونيات. وفي حياته اللاحقة، بينما كان أستاذاً للهندسة الكهربائية في جامعة Stanford، أصبح Shockley مؤيداً للعنصرية وتحسين النسل. وجدت دراسة عام 2019 في مجلة Intelligence أنه كان ثاني أكثر باحث ذكاء مثيراً للجدل بعد Arthur Jensen من بين 55 شخصاً تم تغطيتهم.
الحياة المبكرة والتعليم
وُلد Shockley لوالدين أمريكيين في London في 13 فبراير 1910، وتم تربيته في مسقط رأس عائلته Palo Alto بكاليفورنيا من سن الثالثة. كان والده، William Hillman Shockley، مهندس تعدين كان يتكهن بالاستثمار في المناجم للعيش ويتحدث ثماني لغات. أما والدته، May née Bradford، فقد نشأت في الغرب الأمريكي، وتخرجت من جامعة Stanford وأصبحت أول مساح تعدين نائب أمريكي أنثى. تم تعليم Shockley في المنزل حتى سن الثامنة، بسبب كراهية والديه للمدارس الحكومية وكذلك عادة Shockley في نوبات الغضب العنيفة. تخرج من Hollywood High School عام 1927.
حصل Shockley على درجة البكالوريوس في العلوم من Caltech عام 1932 وعلى درجة الدكتوراه من MIT عام 1936. كان عنوان أطروحته الدكتوراه "النطاقات الإلكترونية في كلوريد الصوديوم"، وهو موضوع اقترحه مستشاره في الأطروحة، John C. Slater. بعد حصوله على الدكتوراه، انضم Shockley إلى مجموعة بحثية يرأسها Clinton Davisson في Bell Labs في New Jersey. كانت السنوات القليلة التالية منتجة لـ Shockley. نشر عدداً من الأوراق الأساسية عن فيزياء الحالة الصلبة في Physical Review. في عام 1938، حصل على براءة اختراعه الأولى، "جهاز تفريغ إلكترون"، حول مضاعفات الإلكترون.
الحياة المهنية
عندما اندلعت الحرب العالمية الثانية، انخرط Shockley في أبحاث الرادار في Bell Labs في Manhattan New York City. في مايو 1942، أخذ إجازة من Bell Labs ليصبح مدير بحث في مجموعة عمليات مكافحة الغواصات في جامعة Columbia. تضمن ذلك ابتكار طرق لمواجهة تكتيكات الغواصات بتحسين تقنيات التطويق، وتحسين أنماط شحنات العمق، وما إلى ذلك. تطلب هذا المشروع رحلات متكررة إلى Pentagon و Washington، حيث التقى Shockley بعدد من الضباط رفيعي المستوى والمسؤولين الحكوميين.
في عام 1944، نظم برنامج تدريب لطياري قاذفات B-29 لاستخدام نماذج قنابل الرادار الجديدة. في أواخر عام 1944 قام برحلة استغرقت ثلاثة أشهر إلى قواعد حول العالم لتقييم النتائج. لهذا المشروع، منحه وزير الحرب Robert Patterson وسام الجدارة في 17 أكتوبر 1946.
في يوليو 1945، طلبت وزارة الحرب من Shockley تحضير تقرير حول مسألة الخسائر المحتملة من غزو البر الرئيسي الياباني. خلص Shockley إلى:
إذا أظهرت الدراسة أن تصرف الدول في جميع الحالات التاريخية المقارنة بحالة اليابان كان متسقاً بالفعل مع تصرف القوات في المعركة، فهذا يعني أن الضحايا اليابانيين وغير الفعالين في وقت الهزيمة سيتجاوزون الرقم المقابل للألمان. بعبارة أخرى، سيتعين علينا على الأرجح قتل ما لا يقل عن 5 إلى 10 ملايين ياباني. قد يكلفنا هذا ما بين 1.7 و 4 ملايين من الخسائر بما في ذلك 400000 إلى 800000 قتيل.
أثر هذا التقرير على قرار الولايات المتحدة بإلقاء القنابل الذرية على Hiroshima و Nagasaki، مما أدى إلى استسلام اليابان غير المشروط.
كان Shockley أول فيزيائي يقترح توزيعاً لوغاريتمياً طبيعياً لنمذجة عملية الإنشاء لأوراق البحث العلمي.
تطوير الترانزستور
بعد وقت قصير من انتهاء الحرب عام 1945، شكلت Bell Labs مجموعة فيزياء الحالة الصلبة، بقيادة Shockley والكيميائي Stanley Morgan، والتي ضمت John Bardeen و Walter Brattain والفيزيائي Gerald Pearson والكيميائي Robert Gibney وخبير الإلكترونيات Hilbert Moore وعدة فنيين. كانت مهمتهم البحث عن بديل من الحالة الصلبة لمضخمات أنابيب الفراغ الزجاجية الضعيفة. اعتمدت محاولاتهم الأولى على أفكار Shockley حول استخدام مجال كهربائي خارجي على شبه موصل لتأثيره على الموصلية. فشلت هذه التجارب في كل مرة في جميع أنواع التكوينات والمواد. بقيت المجموعة في طريق مسدود حتى اقترح Bardeen نظرية استحضرت حالات السطح التي منعت المجال من اختراق شبه الموصل. غيرت المجموعة تركيزها لدراسة هذه حالات السطح والتقوا تقريباً يومياً لمناقشة العمل. كانت علاقات المجموعة ممتازة، وتم تبادل الأفكار بحرية.
بحلول الشتاء عام 1946، كان لديهم نتائج كافية بحيث قدم Bardeen ورقة حول حالات السطح إلى Physical Review. بدأ Brattain تجارب لدراسة حالات السطح من خلال الملاحظات المكتسبة عند توجيه ضوء ساطع على سطح شبه الموصل. أدى هذا إلى عدة أوراق إضافية، إحداها من تأليف مشترك مع Shockley، قدرت كثافة حالات السطح بما يكفي لحساب تجاربهم الفاشلة. تسارع وتيرة العمل بشكل كبير عندما بدأوا في إحاطة نقاط الاتصال بين شبه الموصل والأسلاك الموصلة بالإلكتروليتات. بنى Moore دارة سمحت لهم بتغيير تردد إشارة الإدخال بسهولة. أخيراً، بدأوا يحصلون على بعض الأدلة على تضخيم القدرة عندما وضع Pearson، بناءً على اقتراح من Shockley، جهداً على قطرة من غليسيرول البوريت الموضوعة عبر تقاطع P–n.
اكتشفت محامو Bell Labs قريباً أن مبدأ تأثير المجال لـ Shockley كان قد تم توقعه بالفعل وتم براءات اختراع أجهزة بناءً عليه في عام 1930 من قبل Julius Lilienfeld، الذي قدم براءة اختراعه الشبيهة بـ MESFET في Canada في 22 أكتوبر 1925. على الرغم من أن براءة الاختراع بدت "قابلة للكسر"، إلا أنها لم تستطع العمل بناءً على رأي محامي براءات الاختراع الذين اعتمدوا واحدة من طلبات براءات الاختراع الأربعة فقط على تصميم نقطة الاتصال Bardeen-Brattain. تم غطي ثلاثة آخرين أولاً الترانزستورات المستندة إلى الإلكتروليت مع Bardeen و Gibney و Brattain كمخترعين.
لم يكن اسم Shockley على أي من طلبات براءات الاختراع هذه. أغضب هذا Shockley، الذي اعتقد أن اسمه يجب أن يكون أيضاً على براءات الاختراع لأن العمل كان يستند إلى فكرته في تأثير المجال. حتى أنه بذل جهوداً للحصول على براءة الاختراع المكتوبة باسمه فقط، وأخبر Bardeen و Brattain بنواياه.
Shockley، غاضباً من عدم إدراجه في طلبات براءات الاختراع، واصل سراً عمله الخاص لبناء نوع مختلف من الترانزستور يعتمد على التقاطعات بدلاً من نقاط الاتصال؛ توقع أن هذا النوع من التصميم سيكون أكثر احتمالاً أن يكون قابلاً للتطبيق تجارياً. اعتقد أن ترانزستور نقطة الاتصال سيثبت أنه هش وصعب التصنيع. كان Shockley أيضاً غير راضٍ عن أجزاء معينة من الشرح حول كيفية عمل ترانزستور نقطة الاتصال وتصور احتمالية حقن ناقلات الأقلية.
في 13 فبراير 1948، قام عضو فريق آخر، John N. Shive، ببناء ترانزستور نقطة اتصال بجهات برونزية على الجزء الأمامي والخلفي من إسفين رقيق من الجرمانيوم، مما أثبت أن الفجوات يمكن أن تنتشر عبر كتلة الجرمانيوم وليس فقط على السطح كما اعتقد سابقاً.:153:145 أشعل اختراع Shive اختراع Shockley لترانزستور التقاطع.:143 بعد بضعة أشهر، اخترع نوعاً ترانزستور جديداً تماماً وقوياً بكثير مع طبقة أو هيكل "ساندويتش". تم استخدام هذا الهيكل لاحقاً للغالبية العظمى من جميع الترانزستورات حتى الستينيات، وتطور إلى ترانزستور التقاطع ثنائي القطب. اعترف Shockley لاحقاً بأن عمل الفريق كان "مزيجاً من التعاون والمنافسة". اعترف أيضاً بأنه احتفظ ببعض عمله سراً حتى تم "إجبار يده" بتقدم Shive عام 1948. وضع Shockley وصفاً كاملاً نسبياً لما أطلق عليه ترانزستور "الساندويتش"، وتم الحصول على أول إثبات على المبدأ في 7 أبريل 1949.
وفي الوقت نفسه، عمل Shockley على عمله الأساسي، Electrons and Holes in Semiconductors الذي تم نشره كرسالة من 558 صفحة في عام 1950. تضمنت المجلة الأفكار الحاسمة لـ Shockley حول الانجراف والانتشار والمعادلات التفاضلية التي تحكم تدفق الإلكترونات في بلورات الحالة الصلبة. تم وصف معادلة ثنائي Shockley أيضاً. أصبح هذا العمل الأساسي نص مرجعي للعلماء الآخرين العاملين على تطوير وتحسين متغيرات جديدة من الترانزستور والأجهزة الأخرى المستندة إلى أشباه الموصلات.
أسفر هذا عن اختراعه لترانزستور التقاطع ثنائي القطب "junction transistor"، والذي تم الإعلان عنه في مؤتمر صحفي في 4 يوليو 1951.
في عام 1951، تم انتخابه في الأكاديمية الوطنية للعلوم NAS. كان يبلغ من العمر 41 سنة؛ كان هذا صغير السن نسبياً لمثل هذا الانتخاب. بعد سنتين، تم اختياره كمتلقي جائزة Comstock Prize للفيزياء المرموقة من قبل NAS، وكان متلقياً للعديد من الجوائز والأوسمة الأخرى.
غالباً ما قذفت الدعاية اللاحقة الناتجة عن "اختراع الترانزستور" Shockley إلى الأمام، بغضب من Bardeen و Brattain. ومع ذلك، قدمت إدارة Bell Labs باستمرار المخترعين الثلاثة كفريق. على الرغم من أن Shockley كان يصحح السجل حيث أعطى المراسلون له الفضل الحصري للاختراع، إلا أنه أغضب وعزل Bardeen و Brattain في النهاية، وأساساً منعهما من العمل على ترانزستور التقاطع. بدأ Bardeen في السعي للحصول على نظرية الموصلية الفائقة وترك Bell Labs في عام 1951. رفض Brattain العمل مع Shockley أكثر وتم تعيينه لمجموعة أخرى. لم يكن لدى كل من Bardeen و Brattain الكثير للقيام به مع تطوير الترانزستور بعد السنة الأولى من اختراعه.
Shockley Semiconductor
في عام 1956، انتقل Shockley من New Jersey إلى Mountain View بكاليفورنيا لإنشاء Shockley Semiconductor Laboratory للعيش بالقرب من والدته المريضة والمسنة في Palo Alto بكاليفورنيا. كانت الشركة، وهي قسم من Beckman Instruments, Inc.، أول مؤسسة تعمل على أجهزة أشباه الموصلات السيليكونية في ما أصبح يُعرف بـ Silicon Valley.
بعد حصوله على جائزة نوبل في عام 1956، تغيرت سلوكياته، كما يتضح من أسلوب إدارته المتزايد استبداداً وعشوائياً وصعب الإرضاء. أصبح Shockley متسلطاً بشكل متزايد وبارانويا. في حادثة معروفة واحدة، طلب اختبارات كاشف الأكاذيب للعثور على "الجاني" بعد أن عانت سكرتيرة الشركة من جرح طفيف. في أواخر عام 1957، استقال ثمانية من باحثي Shockley، الذين أصبح يُعرفون باسم "الثمانية الخائنين"، بعد أن قرر Shockley عدم متابعة البحث في أشباه الموصلات المستندة إلى السيليكون. انطلقوا لاحقاً لتشكيل Fairchild Semiconductor، وهي خسارة لم تتعافَ منها Shockley Semiconductor أبداً وتم شراؤها من قبل شركة أخرى بعد ثلاث سنوات. على مدى السنوات العشرين القادمة، انتهى الحال بأكثر من 65 شركة جديدة إلى وجود اتصالات موظفين تعود إلى Fairchild.
التقت مجموعة من حوالي ثلاثين زميلاً التقوا بشكل متقطع منذ عام 1956 مرة أخرى في Stanford في عام 2002 للتذكر برجوع إلى أيامهم مع Shockley ودوره المركزي في إشعال ثورة تكنولوجيا المعلومات. قال منسق المجموعة، "Shockley هو الرجل الذي أحضر السيليكون إلى Silicon Valley."
الآراء حول العرق وتحسين النسل
بعد أن ترك Shockley دوره كمدير لـ Shockley Semiconductor، انضم إلى جامعة Stanford، حيث تم تعيينه في عام 1963 أستاذ Alexander M. Poniatoff للهندسة والعلوم التطبيقية، وظل في هذا المنصب حتى تقا
