Představte si svět bez chytrých telefonů, počítačů a moderní elektroniky. Právě takový svět existoval před příchodem tranzistoru. A jedním z klíčových mužů, kteří tuto revoluci odstartovali, byl William Bradford Shockley – fyzik, vynálezce a nositel Nobelovy ceny.
Od Londýna ke kalifornskému slunci
William Bradford Shockley se narodil 13. února 1910 v Londýně. Přestože přišel na svět v hlavním městě Spojeného království, jeho domovem se stala Kalifornie. Právě tam vyrůstal a formoval se jako budoucí vědec.
Jeho akademická dráha byla působivá. Bakalářský titul z přírodních věd získal na prestižním California Institute of Technology v roce 1932. O čtyři roky později, v roce 1936, obhájil doktorát (PhD) na Massachusettském technologickém institutu.
Ještě během studií, v srpnu 1933, se oženil s Jean Bailey. V březnu 1934 se jim narodila dcera Jane Alison.
Bellovy laboratoře a cesta k objevu
Po dokončení doktorátu nastoupil Shockley do Bellových laboratoří v New Jersey. Připojil se k výzkumné skupině vedené Clintonem Davissonem. Už v roce 1938 získal svůj první patent.
Druhá světová válka přinesla změnu zaměření. Shockley se zapojil do výzkumu radaru. V květnu 1942 opustil Bellovy laboratoře a stal se ředitelem výzkumu na Columbia University.
Zrození tranzistoru
Krátce po skončení války v roce 1945 vznikla v Bellových laboratořích skupina pro výzkum fyziky pevných látek. Vedl ji právě Shockley společně s chemikem Stanleym Morganem.
Tým byl hvězdný. Patřili do něj John Bardeen a Walter Brattain, fyzik Gerald Pearson, chemik Robert Gibney a elektrotechnický expert Hilbert Moore. Jejich úkol zněl jasně: najít alternativu ke křehkým elektronkovým zesilovačům.
Představte si elektronku jako rozměrnou žárovku plnou jemných drátků. Byla nespolehlivá, zahřívala se a spotřebovávala hodně energie. Tranzistor měl být jako miniaturní, odolný spínač – malý, úsporný a spolehlivý.
První pokusy a záhadná selhání
Shockleyho původní myšlenka spočívala v tom, že vnější elektrické pole na polovodiči ovlivní jeho vodivost. Experimenty však záhadně selhávaly.
Tým začal studovat atomové struktury na povrchu a uvnitř látek. Průlom přišel, když začali obklopovat body dotyku mezi polovodičem a přívodními vodiči elektrolytem. Moore navrhl používat glykol boritan – viskózní chemikálii, která se nevypařovala.
Prosinec 1947: Okamžik triumfu
V prosinci 1947 se Bardeen a Brattain dočkali úspěchu. Pracovali bez Shockleyho a vytvořili hrotový tranzistor, který zesiloval signál.
Následovaly patentové komplikace. Právníci Bellových laboratoří zjistili, že Shockleyho princip elektrického pole na polovodiči již v roce 1930 předpověděl a patentoval Julius Lilienfeld. Ten si svůj MESFET patentoval v Kanadě dokonce již 22. října 1925.
Byly podány čtyři patentové přihlášky. Na žádné z nich se však neobjevilo Shockleyho jméno. To ho rozzlobilo. Práce přece vycházela z jeho nápadu.
Sendvičový tranzistor
Shockley se nevzdal. Tiše pokračoval ve vlastní práci. Vyvinul teorii elektronů a děr v polovodičích. V roce 1950 ji vydal jako 558stránkovou monografii.
Jeho úsilí vedlo k myšlence sendvičového tranzistoru – klasického tranzistoru, jak ho známe dnes. Objev byl oznámen 4. června 1951. Patent obdržel 25. září téhož roku.
Pro výrobu byla vyvinuta difúzní metoda. Tento typ tranzistoru brzy zastínil původní hrotový tranzistor.
Nobelova cena a rozkol v týmu
V roce 1951 byl Shockley zvolen členem National Academy of Sciences. Za objev tranzistoru získal řadu ocenění.
Bellovy laboratoře prezentovaly všechny tři vynálezce – Shockleyho, Bardeena a Brattaina – jako tým. To však vedlo k napětí.
Shockley později blokoval práci svých kolegů na klasickém tranzistoru. Bardeen se začal věnovat teorii supravodivosti a Bellovy laboratoře opustil. Brattain odmítl pracovat v Shockleyho týmu a byl přeřazen jinam. Ani jeden se pak příliš nepodílel na dalším vývoji tranzistoru.
Shockley sám odešel v roce 1953. Přestěhoval se do Kalifornie, kde čtyři měsíce působil jako hostující profesor na Caltechu.
V roce 1956 získali všichni tři společně Nobelovu cenu za fyziku. Ve své nobelovské přednášce Shockley plně ocenil Brattaina a Bardeena jako vynálezce hrotového tranzistoru.
Vlastní firma a osobní život
Shockley založil vlastní společnost. Pokoušel se vytvořit nové a technicky obtížné zařízení – původně nazývané čtyřvrstvá dioda, dnes známé jako tyristor. Projekt se však rozvíjel pomalu.
Na jaře 1954 se odloučil od manželky Jean. Rozvod proběhl v létě téhož roku. V listopadu 1955 se oženil s Emmy Lanning, učitelkou ze severní části státu New York. Toto manželství vydrželo až do jeho smrti.
Pozdní léta na Stanfordu
V červenci 1961 měl Shockley vážnou automobilovou nehodu. Několik měsíců se zotavoval. Jeho firma byla prodána a on přijal místo profesora na Stanfordově univerzitě.
Poslední patent obdržel v roce 1968 za komplikované polovodičové zařízení.
William Bradford Shockley zemřel 12. srpna 1989 na rakovinu prostaty. Bylo mu 79 let.
Odkaz a ocenění
V roce 2002 se sešlo asi 30 kolegů, kteří se s ním setkali od roku 1956. Zavzpomínali na jeho ústřední roli v revoluci informačních technologií. Organizátor setkání prohlásil:
„Shockley je ten, kdo přinesl křemík do Silicon Valley."
Časopis Time ho zařadil mezi 100 nejvíce vlivných lidí 20. století. Obdržel čestné doktoráty na University of Pennsylvania, Rutgers University v New Jersey a Gustavus Adolphus College v Minnesotě.
Mezi jeho další ocenění patří:
• Nobelova cena za fyziku (1956)
• Pamětní medaile IEEE Morrise N. Liebmanna (1952)
• Cena Olivera E. Buckleyho (1953)
• Comstockova cena za fyziku (1953)
• Medaile Wilhelma Exnera (1963)
• Holley Medal of the American Society of Mechanical Engineers (1963)
William Bradford Shockley byl rozporuplnou osobností. Geniální vědec s obtížnou povahou. Člověk, který svými objevy změnil svět elektroniky, ale zároveň se dostal do konfliktů s nejbližšími spolupracovníky. Jeho odkaz v podobě tranzistoru však přetrvává dodnes – v každém telefonu, počítači i moderním elektronickém zařízení.