二战结束后,肖克利回到了贝尔实验室。此时实验室刚成立了一个固体物理研究组,旨在通过对半导体技术进行深入研究,寻找电子管的替代方案。肖克利被安排担任贝尔实验室担任研究组组长,化学家史丹利.摩根担任副组长,成员包括几位固体物理、化学、电子方面的专家及工程师。其他人也不多说了,这里单单说一下约翰.巴丁(John Bardeen)和沃尔特.布莱登(Walter Brattain)这两位组员。
巴丁是小组的技术骨干,固体物理研究专家。1936年获普林斯顿大学博士学位后,先后担任哈佛大学研究员和明尼苏达大学助理教授,二战期间在华盛顿海军军械实验室服役,1945年才加入贝尔实验室。巴丁的一生与诺贝尔奖结下不解之缘,他在普林斯顿大学的导师维格纳(Wigner)是1963年诺贝尔物理奖得主,他在哈佛研究院工作期间的拍档布里奇曼(Bridgman)和范扶累克(Van Vleck)分别是1946年和1977年的诺贝尔物理奖得主。而他自己,更是在1956年和1972年两度获得诺贝尔物理奖,成为目前唯一的一位两获诺贝尔物理奖的得主。(居里夫人是一次物理奖、一次化学奖)
另一位成员布莱登则是小组里的工艺大师。布莱登1902年出生在中国厦门(不是起了洋名的华人,仅仅是出生在中国而已),1929年在明尼苏达大学取得物理学博士学位后,就加入了贝尔实验室,算是肖克利与巴丁的老前辈了。与肖克利和巴丁不同,布莱登是一位实验物理学家。我们在《生活大爆炸》(The Big Bang Theory)中经常看到“做理论”的Sheldon瞧不起实验物理,不时揶揄实“做实验”的Leonard两句。但其实,理论物理与实验物理并无高下之分,两者恰如鸟之双翼,人之双足,缺一不可。没有布莱登的高超工艺,肖利克和巴丁的理论也没那么快变成了现实。
其实早在这个研究小组成立之前,贝尔实验室就开展了对半导体材料的研究,并发现掺有某种极微量杂质的半导体材料的整流性能比电子管要好。因此研究小组将注意力集中到锗和硅这两种半导体材料上,一班才华横溢的科学家在肖克利的领导下,不断尝试、不断失败、不断再尝试。每位成员都感觉到,他们离目标是越来越近了。
(018)
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日期:2012-03-17 14:14:20
1947年12月23日下午,既没有七彩祥云、仙乐飘飘,也没有电闪雷鸣、飞沙走石,就一个普普通通的下午,巴丁与布莱登如之前的许许多多个下午一样,来到的他们的工作室。
马上就圣诞节了,不少同事都开始收拾心情,准备放假。可他们俩的心思仍放在他们的半导体放大实验上,刚搁下饭碗就往工作室跑。正所谓天道酬勤,这一次,巴丁的表面效应理论与布莱登精湛的实验技艺终于结出了硕果。他们用薄刀片在三角形金箔上小心翼翼地划出一道极细的缝隙,再将两边并分别接上导线,用弹簧将其精准地压进了锗块的表面。电流表清晰地显示出,这个丑陋的装置具有明显的放大作用!
就这样,史上第一个晶体管宣布诞生了。
看着这坨貌似小学生科学课作品的“点接触型半导体放大器”,巴丁与布莱登难掩激动,兴奋地又跳又叫。尖叫声引来的肖克以及与实验室的其他同事,还以为实验室着火了什么的。巴丁与布莱登激动地向大伙展示了他们的实验成果。布莱登拿出笔记本,仔细地记录着每一个实验数据,而肖克利作为研究组的领导与见证人,也在笔记本上郑重地签下了自己的大名。
很快,贝尔实验室开始着手为这项划时代的发明申请专利,由于晶体管诞生的那一刻肖克利并不在场,而且专利代理律师发现,肖克利关于晶体管的场效应理论与此前一项已生效专利相冲突,因此在申请专利时,发明人一栏并没有署上肖克利的名字。
这下子可把肖克利给惹毛了,他不停地抱怨:晶体管的诞生完全是基于我提出的场效应理论,整个研究过程我也直接参与其中。我后场断球连过十人杀到禁区,怒射中楣弹出,碰到巴丁与布莱登的脚后入网得分,而现在你们却说这不关我事?更何况我是这个小组的领导人,没我的英明领导这两个小子会有今天的成就吗?在中国,运动员得个冠军还得先感谢国家感谢领导,写篇论文也得先署导师的名字。我辛勤播种最后你告诉我这孩子不是我的,这TMD算啥玩意啊!
还好,抱怨归抱怨,肖克利是属于一边怨天尤人一边继续努力工作的好同志。他独自秘密钻研,仅仅一个月后,就提出了更为先进及可行的“结型晶体管”的构想,并于1950年制成第一只结型晶体管。1951年,肖克利凭结型晶体管终于拿到了让他耿耿于怀的专利。此外,肖克利还在1950年发表了他那本堪称经典的《半导体中的电子和空穴》,在理论上详细阐述了结型晶体管的原理。肖克利要以自己的努力,向世界证明他才是真正的晶体管之父。
两年来,肖克利一方面继续进行他的研究,一方面不断打压排挤巴丁和布莱登。最终,布莱登不愿意再与他纠缠于谁是晶体管之父,你爱当你当去!他坚决要求调到其它研究小组,不愿再与肖克利共事。
至于巴丁则更干脆,他二话不说离开了贝尔实验室,到伊利诺伊大学当教授去了。他培养的首个博士生霍洛尼亚克(Holonyak)成为LED的发明人。而他自己,也因为与库珀、施里弗共同创立了BCS理论,对超导电性做出了合理的解释,获得了他的第二个诺贝尔奖。
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日期:2012-03-17 21:52:06
逼走了巴丁与布莱登后,肖克利的事业也开始停滞不前了。于是他给自己放了个长假,回母校加州理工学院执教了一年,然后又去了五角大楼的武器评估小组任了一年职,期间还抽空跟身患子宫癌的妻子离了婚。
就这样晃悠了两三年,肖克利终于闲不住了。他看到一些公司已经开始尝试批量生产他发明的晶体管,而使用晶体管的小电器,如助听器、收音机等也开始问世。尽管因为成本及生产工艺等原因,晶体管仍未被广泛应用,但肖克利非常清楚,电子管最终会被淘汰,未来必将是属于晶体管的世界。与其让贝尔实验室或其他厂商赚钱,还不如自己当老板。
对科学的追求开始转化为对财富的渴求,肖克利下定决心离开贝尔实验室,回老家创业去也!
肖克利之所以选择回圣克拉拉创业,一方面是他那位年迈多病的天才母亲阿May仍在住在帕洛阿托,父亲在他15岁那年就去世了,是母亲独自撑起了一头家,才让他有今天的成就。而另一个更重要的原因,是因为以斯坦福大学为中心的圣克拉拉地区,在电子工业方面有着深厚的底蕴和历史渊源,以真空三极管的诞生为标志的电子时代,就是在这里拉开序幕的。
话说当年,艾尔维尔创办的联邦电报公司由于业务发展太快,除了大量招聘斯坦福的毕业生以外,更四出搜罗电子专业方面的人才。而在招聘回来的一众人等当中,最有价值的还是艾尔维尔自己物色到的科学怪才,毕业于耶鲁大学的李.德.弗罗斯特(Lee de Forest)。
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