Walter Houser Brattain

Walter Houser Brattain
Brattain.jpg
Brattain c.1950
Geboren 10. Februar 1902
Xiamen, Fujian, China
Gestorben 13. Oktober 1987 (85 Jahre)
Seattle, Washington, UNS.
Staatsangehörigkeit amerikanisch
Alma Mater Whitman College
Universität von Oregon
Universität von Minnesota
Bekannt für Transistor
Verwandtschaft Robert Brattain (Bruder)
Auszeichnungen Stuart Ballantine Medal (1952)
Nobelpreis für Physik (1956)
Wissenschaftliche Karriere
Felder Physik, elektronisches Ingenieurwesen
Institutionen Whitman College
Glockenlabors
Doktorand John Torrence Tate, Sr.

Walter Houser Brattain (/ˈbrætən/; 10. Februar 1902 - 13. Oktober 1987) war amerikanischer Physiker bei Bell Labs Wer zusammen mit anderen Wissenschaftlern John Bardeen und William Shockleyerfand die Punktkontakttransistor Im Dezember 1947.[1] Sie teilten sich die 1956 Nobelpreis für Physik für ihre Erfindung. Brattain widmete einen Großteil seines Lebens der Erforschung Oberflächenzustände.

Walter war in den 1970er Jahren bis zu seinem Tod im Jahr 1987 ein aktives Mitglied des Walla Walla Country Clubs

Biografie

Walter Brattain wurde in Amoy (jetzt geboren Xiamen), Fujian, Qing China, an die amerikanischen Eltern Ross R. Brattain und Ottilie Houser Brattain.[2] Ross R. Brattain war Lehrer am Ting-Wen-Institut,[3]: 11 eine Privatschule für chinesische Jungen; Ottilie Houser Brattain war ein begabter Mathematiker.[4] Beide waren Absolventen von Whitman College.[5]: 71[6] Ottilie und Baby Walter kehrten 1903 in die USA zurück und Ross folgte kurz darauf.[3]: 12 Die Familie lebte mehrere Jahre in Spokane, Washingtonund dann entschieden sich für eine Rinderfarm nahe Tonasket, Washington 1911.[3]: 12[5]: 71

Brattain besuchte die High School in Washington und verbrachte ein Jahr bei Königin Anne High School in Seattlezwei Jahre bei Tonasket High Schoolund ein Jahr bei Moran School für Jungen an Bainbridge Island.[7] Brattain nahm dann teil Whitman College in Walla Walla, Washington, wo er bei Benjamin H. Brown (Physik) und Walter A. Bratton (Mathematik) studierte. Er verdiente eine Bachelor-Abschluss von Whitman im Jahr 1924 mit einem doppelten Major in Physik und Mathematik.[8] Brattain und seine Klassenkameraden Walker Bleakney, Vladimir Rojansky und E. John Workman Würde alle eine angesehene Karriere haben und später als "die vier Reiter der Physik" bekannt werden.[5]: 71 Brattains Bruder Robert, der ihm am Whitman College folgte, wurde auch Physiker.[5]: 71

Brattain verdiente a Meister der Künste von dem Universität von Oregon in Eugene Im Jahr 1926 und ein Ph.D. von dem Universität von Minnesota 1929.[8][9] In Minnesota hatte Brattain die Möglichkeit, das neue Bereich von zu studieren Quantenmechanik unter John Hasbrouck van Vleck. Seine These, überwacht von John T. Tate, war Effizienz der Anregung durch Elektronenwirkung und anomale Streuung in Quecksilberdampf.[5]: 72 

Walter Brattain heiratete zweimal. Seine erste Frau war Chemiker Keren Gilmore. Sie waren 1935 verheiratet und hatten 1943 einen Sohn, William G. Brattain. Keren Gilmore Brattain starb am 10. April 1957.[10] Im folgenden Jahr heiratete Brattain Frau Emma Jane (Kirsch) Miller, eine Mutter von drei Kindern.[8]

Er zog in den 1970er Jahren nach Seattle und lebte dort bis zu seinem Tod durch Alzheimer-Krankheit am 13. Oktober 1987.[2][9] Er ist auf dem City Cemetery in der Stadt begraben Pomeroy, Washington.

Wissenschaftliche Arbeit

Von 1927 bis 1928 arbeitete Brattain für die Nationales Büro für Standards in Washington, DC, wo er zur Entwicklung half piezoelektrisch Frequenzstandards. Im August 1929 kam er zu Joseph A. Becker bei Bell Telefonlabors als Forschungsphysiker.[11] Die beiden Männer arbeiteten an dem hitzeinduzierten Fluss von Anklagekräfte in Kupferoxidgleichrichter.[5]: 72  Brattain konnte an einem Vortrag teilnehmen Arnold Sommerfeld.[11] Einige ihrer nachfolgenden Experimente auf Glühemission Bereitstellung experimenteller Validierung für die Sommerfeld -Theorie. Sie arbeiteten auch am Oberflächenzustand und Arbeitsfuntkion von Wolfram und die Adsorption von Thorium Atome.[5]: 74 Durch seine Studien zur Berichtigung und Photoeffekte auf den Halbleiteroberflächen von Kupferoxid und Silizium entdeckte Brattain den Photoeffekt an der freien Oberfläche eines Halbleiters. Diese Arbeit wurde vom Nobelpreisausschuss als einer seiner Hauptbeiträge zur Solid State Physics angesehen.[2]

Zu dieser Zeit war die Telefonindustrie stark von der Verwendung von abhängig Vakuumröhren Um den Elektronenfluss zu steuern und Strom zu verstärken. Vakuumröhren waren weder zuverlässig noch effizient, und die Bell -Laboratorien wollten eine alternative Technologie entwickeln.[12] Bereits in den 1930er Jahren arbeitete Brattain mit William B. Shockley an der Idee eines Halbleiterverstärkers, der Kupferoxid verwendete, einen frühen und erfolglosen Versuch, eine zu erstellen Feldeffekttransistor. Andere Forscher von Bell und anderswo experimentierten ebenfalls mit Halbleitern und verwendeten Materialien wie Germanium und SiliziumAber die Forschungsanstrengungen vor dem Krieg waren etwas zufälliger und fehlten eine starke theoretische Grundlage.[13]

Während Zweiter WeltkriegSowohl Brattain als auch Shockley waren getrennt an der Erforschung der Magnetkennung von U -Booten mit dem beteiligt Nationaler Verteidigungsforschungskomitee bei Universität von Columbia.[8] Brattains Gruppe entwickelte sich Magnetometer empfindlich genug, um Anomalien in der zu erkennen Erdmagnetfeld verursacht durch U -Boote.[3]: 104[11] Infolge dieser Arbeit patentierte Brattain 1944 ein Design für einen Magnetometerkopf.[14]

Im Jahr 1945 organisierte Bell Labs eine Gruppe neu und gründete speziell, um grundlegende Forschung in der Festkörperphysik im Zusammenhang mit Kommunikationstechnologien durchzuführen. Die Schaffung der Unterteile wurde vom Vizepräsidenten für Forschung genehmigt, Mervin Kelly.[13] Eine interdisziplinäre Gruppe wurde von Shockley und Stanley O. Morgan gemeinsam geleitet.[5]: 76 Die neue Gruppe wurde bald begleitet von John Bardeen.[13] Bardeen war ein enger Freund von Brattains Bruder Robert, der John und Walter in den 1930er Jahren vorgestellt hatte.[3] Sie spielten oft zusammen Bridge und Golf.[5]: 77 Bardeen war ein Quantenphysiker, Brattain, ein begabter Experimentator in der Materialwissenschaft, und Shockley, der Anführer ihres Teams, war ein Experte für Festkörperphysik.[15]

Eine stilisierte Nachbildung des ersten Transistors
John Bardeen, William Shockley und Walter Brattain bei Bell Labs1948.

Gemäß der Zeit der Theorien hätte der Field Effect -Transistor von Shockleys Effekt, ein mit Silizium, das in der Nähe einer Metallplatte montiert ist, dünn beschichtet ist. Er befahl Brattain und Bardeen, herauszufinden, warum es nicht würde. Im November und Dezember führten die beiden Männer eine Vielzahl von Experimenten durch und versuchten festzustellen, warum Shockleys Gerät nicht verstärkt würde.[12] Bardeen war ein brillanter Theoretiker;[16] Ebenso wichtig war Brattain "ein intuitives Gefühl für das, was Sie in Halbleitern tun können".[13]: 40 Bardeen theoretisierte, dass das Versäumnis des Verhaltens das Ergebnis lokaler Schwankungen in der sein könnte Oberflächenzustand was das gefangen hat Anklagekräfte.[17]: 467–468 Brattain und Bardeen schafften es schließlich, ein kleines Verstärkungsniveau zu erzeugen, indem er einen goldenen Metallpunkt in das Silizium schob und ihn mit destilliertem Wasser umgab. Das Ersetzen von Silizium durch Germanium erhöhte die Verstärkung, jedoch nur für Niederfrequenzströme.[12]

Am 16. Dezember entwickelte Brattain eine Methode, um zwei Blattgoldkontakte nahe beieinander auf einer Germaniumoberfläche zu platzieren.[15] Brattain berichtete: "Mit diesem Doppelpunktkontakt wurde der Kontakt an eine deutsches Oberfläche hergestellt, die auf 90 Volt anodiert worden war, der Elektrolyt in H2O abgewaschen wurde und dann einige goldene Flecken darauf verdunstet war. Beide Goldkontakte an die Oberfläche korrigierten schön ... ein Punkt wurde als Netz und der andere Punkt als Platte verwendet. Die Vorspannung (DC) am Netz musste positiv sein, um eine Verstärkung zu erhalten. "[17]

Wie von Bardeen beschrieben ", deuteten die ersten Experimente mit dem Goldfleck sofort darauf hin, dass Löcher in den Germaniumblock eingeführt wurden, wodurch die Konzentration der Löcher in der Nähe der Oberfläche erhöht wurde. Die Namen Emitter und Kollektor wurden ausgewählt, um dieses Phänomen zu beschreiben. Die einzige Frage war Wie die Anklage der zusätzlichen Löcher kompensiert wurde. Unser erster Gedanke war, dass die Ladung durch Oberflächenzustände kompensiert wurde. Shockley schlug später vor, dass die Ladung durch Elektronen in der Masse ausgeglichen wurde, und schlug die Geometrie des Junction -Transistors vor ... spätere Experimente, die von durchgeführt wurden von Brattain und ich zeigten, dass beide im Point-Contact-Transistor sehr wahrscheinlich auftreten. "[17]: 470

Am 23. Dezember 1947 demonstrierten Walter Brattain, John Bardeen und William B. Shockley die erste Arbeit Transistor zu ihren Kollegen bei Bell Laboratories. Der Transistor verstärkt kleine elektrische Signale und unterstützt die Verarbeitung digitaler Informationen und ist "der Haupteintritt der modernen Elektronik".[18] Die drei Männer erhielten 1956 den Nobelpreis für Physik "für die Forschung zu Halbleitern und die Entdeckung des Transistoreffekts".[8]

Von der Demonstration von 1947 überzeugt, dass ein großer Durchbruch erzielt wurde, konzentrierten sich die Bell -Labors intensiv auf das, was er jetzt nannte Oberflächenzustände Projekt. Anfangs wurde eine strenge Geheimhaltung beobachtet. Sorgfältig eingeschränkte interne Konferenzen innerhalb von Bell Labs teilten Informationen über die Arbeit von Brattain, Bardeen, Shockley und anderen, die sich mit verwandten Forschungen befassten.[17]: 471 Die Patente wurden registriert, wobei die Erfindung des Point-Contact-Transistors von Bardeen und Brattain aufgezeichnet wurde.[19] Es gab beträchtliche Angst darüber, ob Ralph Bray und Seymour BenzerResistenz in Germanium bei Purdue Universität, könnte eine ähnliche Entdeckung machen und vor Bell Laboratories veröffentlichen.[13]: 38–39

Am 30. Juni 1948 hielt die Bell -Laboratorien eine Pressekonferenz ab, um ihre Entdeckung öffentlich bekannt zu geben. Sie verabschiedeten auch eine offene Richtlinie, in der neues Wissen frei mit anderen Institutionen geteilt wurde. Auf diese Weise vermieden sie die Klassifizierung der Arbeit als militärisches Geheimnis und ermöglichten eine weit verbreitete Forschung und Entwicklung der Transistor -Technologie. Bell Laboratories organisierten mehrere Symposien, die für Universitäts-, Industrie- und Militärteilnehmer offen waren, an denen Hunderte von Wissenschaftlern im September 1951, April 1952 und 1956 teilnahmen. Vertreter aus internationalen und inländischen Unternehmen nahmen an.[17]: 471–472, 475–476

Shockley glaubte (und erklärte), dass er alle Gutschriften für die Entdeckung des Transistors hätte erhalten sollen.[19][20][21] Er schloss BARDEEN und Brattain aktiv aus neuen Forschungsbereichen aus.[22] insbesondere die Junction Transistor, welcher Shockley patentierte.[19] Shockleys Theorie des Junction-Transistors war eine "beeindruckende Leistung", die den Weg auf zukünftige Festkörperelektronik zeigt, aber es würde einige Jahre dauern, bis sein Bau praktisch möglich werden würde.[13]: 43–44

Brattain wechselte in eine andere Forschungsgruppe innerhalb von Bell Laboratories und arbeitete mit C. G. B. Garrett und P. J. Boddy zusammen. Er untersuchte weiterhin die Oberflächeneigenschaften von Festkörpern und den "Transistoreffekt", um die verschiedenen Faktoren, die dem Verhalten des Halbleiterns zugrunde liegen, besser zu verstehen.[5]: 79–81[23] BARDEEN beschrieb es als "eine unerträgliche Situation" und verließ die Bell Laboratories im Jahr 1951, um in die zu gehen Universität von Illinois, wo er schließlich einen zweiten Nobelpreis für seine Theorie von gewann Supraleitung.[19] Shockley verließ Bell Laboratories im Jahr 1953 und fuhr fort, das zu bilden Shockley Semiconductor Laboratory bei Beckman Instrumente.[22][24]

1956 erhielten die drei Männer gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physik von Physik König Gustaf VI. Adolf von Schweden "zur Erforschung von Halbleitern und der Entdeckung des Transistoreffekts".[8] BARDEEN und Brattain wurden zur Entdeckung des Point-Contact-Transistors aufgenommen; Shockley für die Entwicklung des Junction -Transistors. Walter Brattain wird als gesagt, als er über die Auszeichnung erzählt hat: "Ich schätze die Ehre auf jeden Fall. Es ist eine große Befriedigung, etwas im Leben getan zu haben und auf diese Weise dafür anerkannt worden zu sein. kommt von der richtigen Zeit, zur richtigen Zeit am richtigen Ort und die richtige Art von Menschen, mit denen man arbeiten kann. "[25] Jeder der drei hielt einen Vortrag. Brattain sprach weiter Oberflächeneigenschaften von Halbleitern,[26] Bardeen auf Halbleiterforschung, die zum Punktkontakttransistor führt,[27] und Shockley on Transistor -Technologie ruft neue Physik hervor.[28]

Später arbeitete Brattain mit P. J. Boddy und P. N. Sawyer an mehreren Papieren zu elektrochemischen Prozessen in Living Matter zusammen.[5]: 80 Er interessierte sich für Blutgerinnung Nachdem sein Sohn eine Herzoperation benötigte. Er arbeitete auch mit Whitman Chemistry -Professor David Frasco zusammen mit Verwendung Phospholipid -Doppelschichten als Modell zur Untersuchung der Oberfläche lebender Zellen und deren Absorptionsprozesse.[22]

Lehren

Brattain unterrichtete an Harvard Universität Als Gastdozentin im Jahr 1952 und am Whitman College als Gastdozent in den Jahren 1962 und 1963 und ab 1963 als Gastprofessor im Jahr 1967 unterrichtete er 1972 weiterhin in Whitman, als er sich aus der Bell -Laboratorien zurückzog. Er zog sich 1976 vom Unterricht zurück, war aber weiterhin Beraterin bei Whitman.[8]

Bei Whitman werden die Walter Brattain -Stipendien für "Eintritt in Studenten, die in ihrer vorbereitenden Arbeit in der Hochschule eine hohe akademische Exzellenz erzielt haben", vergeben. Alle Antragsteller für die Zulassung werden für das Stipendium berücksichtigt, das möglicherweise vier Jahre lang erneuerbar ist.[29]

Auszeichnungen und Ehrungen

Walter Brattain wurde für seine Beiträge allgemein anerkannt.[8]

Verweise

  1. ^ "Walter H. Brattain". IEEE Global History Network. IEEE. Abgerufen 10. August, 2011.
  2. ^ a b c "Walter Houser Brattain". Royal Swedish Academy of Sciences. Abgerufen 8. Dezember, 2014. Walter H. Brattain wurde am 10. Februar 1902 in Amoy, China, als Sohn von Ross R. Brattain und Ottilie Houser geboren. ...
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Externe Links