William Shockley ja transistorin keksiminen
Wiliam Bradford Shockley (1910-1989) – yhdessä John Bardeenin (1908-1991) ja Walter Brattainin (1902-1987) kanssa – oli transistorin isä, keksinnön, joka on todennäköisesti 1900-luvun suurin hiljainen vallankumous, joka täyttää 70 vuotta vuonna 2017. Suurimman osan päivittäin käyttämistämme laitteista (kuten televisiot, matkapuhelimet ja tietokoneet) toiminta perustuu niiden transistorien ominaisuuksiin, joista ne on rakennettu. Usein sanotaan, että transistori edustaa 1900-luvulle sitä, mitä höyrykone merkitsi 1800-luvulle.
Shockley syntyi Lontoossa vuonna 1910 ja oli kotoisin Yhdysvalloista. Hänellä ei ollut kovin onnellista lapsuutta, mikä johtui suurelta osin hänen vanhempiensa huonoista suhteista, jotka olivat epävakaita ihmisiä, jotka eivät kyenneet sosiaalisesti suhtautumaan ympäristöönsä. He välittivät tämän pojalleen, ja tämä muokkasi hänen ailahtelevaa ja epäsosiaalista luonnettaan. Vanhempien palattua Yhdysvaltoihin hän pääsi vuonna 1928 California Institute of Technologyyn (Caltech), jossa hän opiskeli fysiikkaa ja valmistui vuonna 1932. Myöhemmin hän suoritti tohtoriopintoja Massachusetts Institute of Technologyssä (MIT) ja sai tohtorin arvonimen vuonna 1936. Samana vuonna hän aloitti työt yhdysvaltalaisen televiestintäjätin A.T.&T:n omistamissa Bell Telephone Laboratories -laboratorioissa New Yorkissa.
Vuonna 1945 laboratorion johtaja Mervin J. Kelly asetti Shockleyn johtamaan puolijohteiden tutkimusryhmää, jonka ajatuksena oli kehittää kyseisiin materiaaleihin perustuva vahvistinlaite. A.T.&T oli hyvin kiinnostunut tekemään vahvistimen puolijohteilla, koska heillä oli vakava ongelma pitkän matkan viestinnässä. Puhelinkeskustelussa ääni muuttuu sähköiseksi signaaliksi, joka kulkee myöhemmin kuparijohtimien kautta. Jos signaali kulkee muutaman kilometrin matkan, se saavuttaa vastaanottavan laitteen kirkkaana, mutta Yhdysvaltojen rannikolta rannikolle -viestinnässä keskustelun on kuljettava 6 000-8 000 kilometriä; sähköinen signaali menettää voimakkuuttaan, ja tietyllä etäisyydellä sen voimakkuutta on jälleen lisättävä, ja tätä toimenpidettä kutsutaan vahvistukseksi, ja sitä tekevää laitetta kutsutaan vahvistimeksi. Riittää, että koko linjan varrella on riittävä määrä vahvistimia, jotta se on niin pitkä kuin halutaan. Noina vuosina vahvistimena käytettiin tyhjiöventtiilejä, hauraita laitteita, jotka kuluttavat paljon virtaa ja luovuttavat paljon lämpöä. Kelly päätteli, että he tarvitsivat luotettavamman vahvistinlaitteen, jotta viestintä voitaisiin toteuttaa tehokkaasti näin pitkällä etäisyydellä, ja oletti, että vastaus olisi etsittävä puolijohteista, joiden ominaisuuksia alettiin tuohon aikaan selvittää.
Kilpailu transistorista
Vuoden 1946 ja vuoden 1947 alun aikana Shockleyn johtaman ryhmän saamat tulokset eivät olleet lainkaan rohkaisevia, mutta keväästä 1947 lähtien kaksi ryhmän nerokkainta jäsentä, John Bardeen ja Walter Brattain, työskentelivät ratkaisun löytämiseksi ongelmaan ilman Shockleya, sillä vaikka hän oli ryhmän johtaja, hän vietti suurimman osan ajastaan kotona kehittelemässä omia ideoitaan. Bardeen ja Brattain työskentelivät kuumeisesti saman vuoden kesän ja syksyn aikana ilman Shockleyn osallistumista. Joulukuun 16. päivänä 1947 he vihdoin saivat vahvistimen toimimaan germaniumista valmistetun transistorin avulla, ja 23. päivänä, päivää ennen jouluaattoa, he esittelivät tuloksensa laboratorion johtajille. Tammikuun alussa 1948 he hakivat patenttia (US 2,524,035) historian ensimmäisen pistekontaktitransistorin valmistukseen, jossa Shockley ei ollut mainittu keksijänä.
Kun Shockley sai kuulla Bardeenin ja Brattainin hänen poissa ollessaan saavuttamasta menestyksestä, hän raivostui, sillä häntä ärsytti se, että hän ei ollut mukana keksinnössä. Analysoidessaan heidän suunnittelemaansa laitetta Shockley aavisti, että sitä olisi vaikea valmistaa suuria määriä riittävän luotettavasti, koska se oli fyysisesti heikko. Shockley lukittautui jälleen taloonsa, keksi pistekontaktista poikkeavan transistorin, nimesi sen junction-transistoriksi ja jätti toisen patentin (US 2,569,347) seuraavan vuoden (1948) tammikuun 23. päivänä, yhdeksän päivää sen jälkeen, kun Bardeen ja Brattain olivat jättäneet omansa.
Tämä kiusallinen tilanne asetti Bell Labsin johtajat pulaan. Toisaalta Bardeen ja Brattain olivat rakentaneet ensimmäisen transistorin yksin, ilman Shockleyn panosta. Toisaalta Shockley oli ryhmän johtaja, ja tuntui sopimattomalta jättää hänen nimensä mainitsematta, varsinkin kun hän oli muutamaa päivää myöhemmin pystynyt keksimään vielä alkuperäistäkin paremman laitteen. Siksi laboratorion johtajat päättivät, että kaikissa transistorin keksijöistä otettavissa valokuvissa olisi oltava mukana Shockley, joka toimisi myös virallisena tiedottajana; Bardeen ja Brattain, jotka olivat jo kehittäneet voimakkaan vastenmielisyyden Shockleya kohtaan, hyväksyivät vastahakoisesti pakon, kun taas Shockley suostui päätökseen. Tieteellinen ja erityisesti henkilökohtainen ristiriita toisaalta Shockleyn ja toisaalta Bardeenin ja Brattainin välillä johti lopulta ryhmän hajoamiseen.
Vuonna 1955 Shockley jätti Bell Labsin ja perusti Shockley Semiconductorsin, ensimmäisen puolijohdetehtaan Piilaaksoon, mutta se epäonnistui, koska hänen työntekijöidensä oli mahdotonta suhtautua häneen. Vuonna 1956 hän sai uutisen fysiikan Nobel-palkinnon saamisesta yhdessä entisten Bell Labsin alaistensa Bardeenin ja Brattainin kanssa.
Yrityksensä romahdettua Shockley omistautui akateemiselle maailmalle, ja vuonna 1963 Stanfordin yliopisto nimitti hänet insinööritieteiden professoriksi, ja hän työskenteli kyseisessä laitoksessa eläkkeelle siirtymiseensä saakka vuonna 1975. Hän kuoli vuonna 1989 79-vuotiaana. Hänen lapsensa ja harvat ystävänsä saivat tietää asiasta lehdistöstä.
Ignacio Mártil.
Elektroniikan professori Madridin Universidad Complutense -yliopistossa ja Espanjan kuninkaallisen fysiikkaseuran jäsen