Одержимость бесполезным элементом помогла построить цифровой мир

Преданность Гордона Тила германию привела к появлению первых коммерческих транзисторов.

В более поздние годы, когда Гордон Тил оглянулся на свою карьеру пионера транзисторных технологий, он осознал, что всё это стало возможным благодаря германию. Он впервые столкнулся с этим элементом, будучи докторантом по химии в Университете Брауна в 1920-х годах. Ему понравился внешний вид германия, прежде чем он узнал, какими свойствами он обладает. «Для меня этот яркий серебристый элемент был — и остаётся — экзотическим и красивым материалом», — вспоминал он десятилетия спустя, выступая в Институте инженеров электротехники и электроники. То, что германий в то время не имел никакого практического применения, делало его ещё более привлекательным. «Его полная бесполезность, — сказал он, — очаровала и бросила мне вызов».

Корпорация Bell Telephone Laboratories наняла Тила в 1930 году, прежде чем он успел дописать свою диссертацию. Работая в Bell, он искал способы использовать то, что он называл «неиссякаемой личной привязанностью» к германию, хотя бы для того, чтобы «найти способ извлечь выгоду из знаний и интересов, приобретённых годами ранее». Его желание было не просто сентиментальным. И хотя корпорация Bell была не столько химической лабораторией, сколько механическим цехом — её основное внимание было сосредоточено на создании лучших телефонов — Тил и его коллеги знали, что грядёт революция, в которой способность манипулировать на первый взгляд бесполезными элементами будет иметь такое же значение, как и инженерия. В течение года его перевели в телевизионный отдел Bell, где его химические навыки пригодились для производства светочувствительных веществ и стекла для электронно-лучевых трубок. Когда он услышал, что главный конкурент Bell, RCA Corp., использует германий, чтобы сделать свои телевизоры чувствительными к свету далеко за пределами видимого спектра, он попросил дать ему возможность также поработать с этим элементом. Начальство ему отказало.

Прошло много лет, прежде чем Тил нашёл способ привлечь внимание к германию. Когда началась Вторая мировая война, он работал над покрытиями для стволов орудий и ракетных сопел. Это было скучно, но другое задание, полупроводник, было увлекательным. С их способностью манипулировать направлением, сопротивлением и усилением электрических токов, полупроводники в конечном итоге станут основой всех транзисторных технологий. Чтобы сделать его, вам нужен материал, который не является ни хорошим проводником электричества, ни хорошим изолятором. К 1942 году другой конкурент Bell, AT & T Inc. начал использовать кремний, родственный элемент германия, чтобы создать полупроводник, называемый выпрямителем, для радиолокационных систем. Тил полагал, что с германием он справится лучше. Он создал несколько германиевых выпрямителей и продолжил бы двигаться в этом направлении, если бы его не остановила пневмония. Когда он выздоровел, Bell Labs заставила его работать над другим проектом радара, включающим микроволновые сигналы.

Наконец, в 1948 году Тил услышал, что германий был кандидатом на полупроводниковый материал в недавних попытках Bell создать транзистор. Транзисторы должны были стать заменой часто некачественных реле, которые использовались тогда для переключения и усиления сигналов на телефонных линиях; они должны были быть чисто электронными, а не электромеханическими. Физик-теоретик по имени Уильям Шокли, один из трёх ученых, которым приписывают создание первого транзистора, контролировал исследования Bell. Он рассматривал кремний и германий как элементы, которые могут выступать в роли полупроводников. Тил хотел присоединиться к исследованиям.

Тил написал несколько служебных записок руководству, хвастаясь своим глубоким пониманием и мастерством в работе с германием. Он был менее сложным, чем кремний, и проще в использовании. Тил утверждал – возможно, не особо дипломатично – что Шокли делает всё неправильно. Он использовал поликристаллические образцы, которые Тил считал неэффективными. Он хотел получить гладкий, красивый, однородный монокристалл германия для использования в транзисторах.

Руководство ответило отказом, много раз. Шокли утверждал, что его лаборатория отлично справляется с германием, а Тил ничего не понимает. Тил начал походить на офисного чудака, но его это не смутило. Наконец, в сентябре 1948 года он встретил в автобусе коллегу, который сказал, что ему нужен готовый германий. Тил сказал, что он поможет ему — и сделает германий монокристаллическим.

Джек Мортон, вице-президент Bell, отвечавший за транзисторный проект, дал Тилу разрешение приобрести больше оборудования и использовать металлургический цех для совершенствования германия при условии, что он не будет мешать Шокли. За этим последовало то, что Тил позже назвал «нелегальным» исследованием. Большую часть 1949 года он проводил так: каждый вечер он разворачивал своё оборудование в лаборатории, когда все сотрудники уходили домой, и работал до 2 или 3 часов ночи, чтобы успеть всё убрать до того момента, как вернутся рабочие. «Это стало моим образом жизни», – писал он позже в журнальной статье.

Исследование Тила перестало быть «нелегальным», когда оно внезапно показалось Шокли полезным. В середине 1949 года группа Шокли разработала транзистор, который нуждался в кристаллах германия, чтобы работать должным образом. Но его поликристаллический германий не справлялся со своей задачей. Тил, в свою очередь, производил настолько чистый продукт, что это казалось почти немыслимым. В конце 1949 года Bell открыла лабораторию по выращиванию кристаллов. Ночные смены Тила остались позади.

Цель Bell состояла в том, чтобы создать транзистор, который будет легко переключаться между двумя различными типами полупроводниковых материалов, p-типа и n-типа. Тил внезапно оказался в центре всего происходящего. Он нашёл способ использовать метод под названием «легирование», при котором к германию добавляются некоторые примеси — фосфор, сурьму или мышьяк — чтобы существенно увеличить мощность и охват полупроводниковой схемы. Новшество Тила состояло в том, чтобы легировать сверхчистый германиевый кристалл, пока он рос. Таким образом, он и Шокли смогли создать первый транзистор с переходом n-p-n 20 апреля 1950 года.

В конце 1952 года Тил ушёл из Bell Labs в Texas Instruments Inc. Когда, наконец, пришло время перейти от Германия к кремнию, который лучше работал при высоких температурах, опыт Тила в изготовлении идеального кристалла позволил ему превзойти конкурентов. В своей книге «Искры гения» историк науки Фредерик Небекер рассказывает историю о национальной конференции Института радиоинженеров 1954 года. Спикеры один за другим уныло твердили, что до изобретения кремниевого транзистора ещё много лет. Затем на сцену вышел Тил. «Вопреки мнениям, высказанным на сегодняшнем утреннем заседании, – сказал он, – производство кремниевого транзистора начнётся немедленно». Затем он полез в карман и сказал: «У меня тут случайно оказался один». Толпа чуть не захлебнулась от удивления. Продажи Texas Instruments выросли с $27 млн в 1953 году до $233 млн в 1960 году. С того момента история технологий стала вращаться вокруг кремния.

Специально для читателей моего блога Muz4in.Net

Рейтинг публикации:

5

Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в: