Nascita |
10 febbraio 1902 Xiamen (ex provincia del Fujian ( d ) , dinastia Qing ) |
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Morte |
13 ottobre 1987(all'85) Seattle |
Nazionalità | Americano |
Formazione |
Whitman College ( in ) University of Oregon , University of Minnesota |
Attività | Fisico , inventore |
Fratelli | Robert Brattain ( a ) |
Lavorato per | Whitman College ( in ) |
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Campo | Fisico |
Membro di |
Accademia americana delle scienze Associazione americana per il progresso della scienza Accademia americana delle arti e delle scienze Società fisica americana |
Supervisore | John Torrence Tate, Sr. ( in ) |
Premi |
Premio Nobel per la fisica (1956) |
Walter Houser Brattain (10 febbraio 1902a Xiamen , Cina - 13 ottobre 1987a Seattle , USA ) è un fisico americano . John Bardeen , William Shockley e lui furono co- vincitori del Premio Nobel per la Fisica nel 1956 "per la loro ricerca sui semiconduttori e la loro scoperta dell'effetto transistor " . Brattain ha quindi dedicato la maggior parte delle sue ricerche ai film sottili.
Walter Brattain è nato a Xiamen , una città del Fujian , in Cina , da genitori americani, Ross R. Brattain e Ottilie Houser Brattain. Ross R. Brattain era un professore al Ting-Wen Institute, scuola privata. I suoi genitori erano laureati al Whitman College ; Ottilie Houser Brattain era un matematico. Ottilie e suo figlio tornarono negli Stati Uniti nel 1903, seguito da Ross. La famiglia trascorse alcuni anni a Spokane, Washington , poi si trasferì in un ranch a Tonasket, Washington nel 1911.
Brattain ha frequentato la scuola a Washington, DC, poi ha trascorso un anno alla Queen Anne's High School di Seattle , due anni alla Tonasket High School e un anno alla Moran Boys 'School di Bainbridge Island . Ha conseguito la doppia laurea in fisica e matematica presso il Whitman College , Università di Walla Walla (Washington) , sotto la supervisione di Benjamin H. Brown (fisica) e Walter A. Bratton (matematica) e si è laureato nel 1924. Brattain e i suoi compagni Walker Bleakney , Vladimir Rojansky ed E. John Workman ricevettero in seguito il soprannome di "Quattro cavalieri della fisica" in riferimento alle loro carriere di successo nella ricerca. Il fratello di Brattain, Robert , anche lui formato al Whitman College, divenne anche un fisico.
Brattain ha conseguito il Master presso l' Università dell'Oregon , Eugene , nel 1926, e ha difeso la sua tesi presso l' Università del Minnesota nel 1929. In quest'ultima istituzione, Brattain è stato introdotto a nuove idee in Meccanica Quantistica attraverso John Hasbrouck van Vleck . La sua tesi, preparata sotto la supervisione di John T. Tate , era su "Efficienza dell'eccitazione nel vapore di mercurio mediante bombardamento di elettroni e dispersione anomala ". "
Walter Brattain si sposò due volte: nel 1935 con il chimico Keren Gilmore († 10 aprile 1957), che gli diede un figlio, William G. Brattain, nato nel 1943; poi nel 1958 con Emma Jane (Kirsch) Miller, che aveva già tre figli.
Si è trasferito a Seattle negli anni '70 e lì ha trascorso gli ultimi anni della sua vita. Brattain ha insegnato come professore a contratto presso la Harvard University nel 1952 e al Whitman College nel 1962 e 1963. Si è dimesso dai Bell Laboratories nel 1967, ma nel 1972 il Whitman College gli ha offerto una posizione di assistente professore. Si è ritirato dall'insegnamento nel 1976, ma ha continuato a esercitare come consulente per Whitman. Da allora l'istituto ha assegnato le borse di studio Walter Brattain agli studenti del primo anno "che si sono distinti per l'eccellenza negli anni del liceo". Questa borsa di studio può essere rinnovata per quattro anni consecutivi.
Brattain è morta 13 ottobre 1987del morbo di Alzheimer in una clinica privata di Seattle. Fu sepolto nel cimitero di Pomeroy City, nella contea di Garfield .
Nel 1927 e nel 1928, Brattain ha lavorato presso il National Bureau of Standards a Washington, DC, e ha contribuito a redigere standard di frequenza piezoelettrici . Nel mese diAgosto 1929, è entrato a far parte del team di Joseph A. Becker presso i Bell Laboratories come fisico. I due uomini si misero a lavorare sulla corrente termoattivata dei portatori di carica nei raddrizzatori di ossido di rame . Brattain ha partecipato a una conferenza in questa occasione da Sommerfeld , la cui teoria ha cercato di supportare con nuovi esperimenti di emissione termoionica . Becker e Brattain hanno continuato la loro ricerca su altri argomenti, come lo stato di elettrificazione superficiale, il ' rilascio di energia del tungsteno o il adsorbimento del torio di carbonio . I suoi studi sulla rettifica della corrente elettrica e sul comportamento ottico di film sottili di rame e ossido di silicio collocano Brattain sulla via del comportamento fotoelettrico dei semiconduttori sulla superficie. La giuria del Premio Nobel ha visto questa scoperta come uno dei maggiori contributi di Brattain alla fisica dello stato solido .
All'epoca l'industria telefonica era strettamente legata alla tecnologia dei tubi a tubi , che permetteva di modulare l'intensità della corrente elettrica; tuttavia, questi componenti non sono né affidabili né efficienti: i Laboratori Bell sono quindi alla ricerca di alternative. Già negli anni '30, Brattain ha lavorato con William B. Shockley sul principio di un amplificatore a semiconduttore basato su uno strato di ossido di rame, un tentativo prematuro e altrimenti futile di creare un transistor ad effetto di campo . Allo stesso tempo, altri ricercatori stavano testando semiconduttori, con matrici conduttive drogate con germanio o silicio , ma questo lavoro del periodo tra le due guerre non è stato ancora sistematico ed è puramente empirico.
Durante la seconda guerra mondiale , Brattain e Shockley hanno lavorato all'interno del National Defense Research Committee della Columbia University sulla rilevazione dei sottomarini tramite la loro firma magnetica , ma in due squadre separate: quella in cui Brattain ha lavorato ha sviluppato magnetometri sufficientemente sensibili per rilevare i disturbi nel campo magnetico terrestre. campo causato dalla presenza di sottomarini, che Brattain brevettò nel 1944.
Nel 1945, i Bell Laboratories riorganizzarono i loro team e decisero di formare un gruppo dedicato alla ricerca fondamentale nella fisica dello stato solido per aprire nuove strade per le tecnologie di comunicazione. Il vicepresidente della ricerca Mervin Kelly approva la creazione di questo dipartimento, che sarà co-guidato da Shockley e Stanley O. Morgan . Presto John Bardeen , uno specialista di fisica quantistica che Brattain aveva incontrato negli anni '30, si unì al team di Shockley. Brattain era allora un rinomato sperimentatore nella scienza dei materiali e Shockley, il team leader, era un esperto in fisica dello stato solido.
Secondo le teorie in vigore all'epoca, il prototipo del transistor ad effetto di campo Shockley: un cilindro ricoperto da un sottile strato di silicio montato in prossimità di una piastra metallica conduttiva, avrebbe dovuto produrre un effetto di amplificazione. Quindi propose a Brattain e Bardeen di studiare questo paradosso. Durante i mesi di novembre e dicembre, questi due uomini effettuano tutta una serie di esperimenti. Bardeen ipotizza che le irregolarità nello stato di elettrificazione superficiale rallentano i portatori di carica . Quindi Brattain e Bardeen finiscono per ottenere un leggero effetto amplificatore della corrente elettrica innestando un contatto con la punta d'oro bagnata in acqua distillata nel silicio. Aumentano impercettibilmente questo effetto sostituendo il silicio con germanio, ma solo per correnti a bassa frequenza.
Il 16 dicembre, Brattain immagina di archiviare due contatti in foglia d'oro vicini l'uno all'altro in un substrato di germanio. Racconta: “ Questo doppio contatto è stato applicato contro uno strato di germanio anodizzato a 90 V , l'elettrodo pulito in H 2 O con alcune particelle d'oro vaporizzate sulla sua superficie. I contatti dorati sono stati applicati contro la superficie. I due contatti si irrigidirono perfettamente ... Un punto fungeva da griglia di ricezione, l'altro da piastra. L'offset (in corrente continua) doveva essere positivo perché ci fosse l'amplificazione . "
Come scrisse Bardeen, “ I primi esperimenti con le punte d'oro ci hanno subito suggerito la formazione di spazi vuoti nella massa di germanio, in maggiore densità vicino alla superficie. I termini "mittente" e "destinatario" sono stati scelti per descrivere questo fenomeno. L'unico problema era: come viene compensata la caduta di pressione associata alla comparsa di spazi vuoti? Il nostro primo pensiero è stato che la carica fosse compensata dall'elettrificazione superficiale. Successivamente, Shockley suggerì che la carica fosse compensata da una concentrazione di elettroni nella massa del substrato e propose la geometria del transistor unigiunzione ... Nuovi esperimenti di Brittain e io abbiamo dimostrato che, presumibilmente, entrambi i fenomeni si coniugano nel punto di contatto transistor. . "
Il 23 dicembre 1947, Walter Brattain, John Bardeen e William B. Shockley presentano il primo transistor ai loro colleghi dei Bell Laboratories . Amplificatore di deboli segnali elettrici e vettore dell'elaborazione delle informazioni, il transistor si sarebbe affermato come “ la chiave di volta dell'elettronica moderna . "
Convinti da questa dimostrazione che si era appena verificata una svolta fondamentale, i Bell Laboratories concentrarono le risorse su quello che ora chiamano Surface States Project . Nei primi giorni è stato imposto un segreto assoluto: i progressi compiuti dalla squadra di Brattain, Bardeen, Shockley ecc. sono stati divulgati solo a determinati dipendenti da conferenze interne ai Bell Laboratories. I brevetti furono sistematicamente depositati e, nella fretta, l'invenzione del transistor a punto di contatto fu attribuita solo a Bardeen e Brattain: i Bell Laboratories erano ossessionati dall'idea che Ralph Bray e Seymour Benzer , due ricercatori della Purdue che hanno studiato le variazioni di resistenza del germanio , potrebbe sviluppare componenti simili e brevettarli prima di Bell.
Il 30 giugno 1948, I Bell Laboratories hanno tenuto una conferenza stampa per annunciare pubblicamente la loro scoperta. Per l'occasione hanno adottato una politica di apertura secondo la quale ogni nuova conoscenza sarebbe stata comunicata gratuitamente ad altri istituti di ricerca. Così, hanno accorciato il rischio di vedere questa ricerca classificata come "segreto militare", stimolando la ricerca e lo sviluppo della tecnologia dei transistor. Bell Laboratories ha anche organizzato diversi congressi (Settembre 1951, Aprile 1952 e 1956), aperta ad accademici, industriali e militari, seguiti da centinaia di ricercatori.
Shockley era convinto (e finì per affermare) che avrebbe dovuto essere accreditato della scoperta del transistor. Ora teneva Bardeen e Brattain lontani da altri argomenti di ricerca, in particolare il transistor unigiunzione , che Shockley ha brevettato da solo. Mentre è vero che la teoria dei transistor di Shockley appare col senno di poi come un "risultato impressionante", che è un preludio all'elettronica a componenti solidi, l'effettiva realizzazione di questo programma richiederà anni a venire.
Brattain ha richiesto il suo incarico a un altro gruppo di ricerca dei Bell Laboratories, quello di CGB Garrett e PJ Boddy, dove ha continuato il suo lavoro sui fenomeni di superficie nei solidi e l '"effetto transistor", ansioso di scoprire i diversi meccanismi che spiegano il comportamento elettrico dei semiconduttori . Bardeen, che ora considera la situazione "intollerabile", si dimise dai Bell Laboratories nel 1951 e prese un posto all'Università dell'Illinois , dove alla fine vinse un secondo premio Nobel per la sua teoria della superconduttività . Shockley a sua volta si dimise dai Bell Laboratories nel 1953 per creare lo Shockley Semiconductor Laboratory , una sussidiaria di Beckman Instruments .
Nel 1956 i tre uomini si incontrarono per l'attribuzione del Premio Nobel per la Fisica che il re di Svezia Gustavo-Adolfo VI aveva appena attribuito loro “per le loro ricerche sui semiconduttori e la scoperta dell'effetto transistor. " Bardeen e Brattain sono stati accreditati della scoperta del transistor a punto di contatto; Shockley, dell'invenzione del transistor unigiunzione. Si dice che Walter Brattain abbia detto, quando il premio è stato annunciato, “Apprezzo sicuramente questo onore. È una grande soddisfazione aver fatto qualcosa nella tua vita ed essere stato riconosciuto per questo in questo modo. Tuttavia, la mia grande fortuna è stata quella di essere stato nel posto giusto al momento giusto e di aver avuto i giusti collaboratori. " Ciascuno dei tre vincitori ha tenuto la propria conferenza. Brattain ha parlato delle proprietà superficiali dei semiconduttori , Bardeen ha spiegato come la ricerca sui semiconduttori ha portato al transistor a punto di contatto e Shockley ha mostrato come la tecnologia dei transistor si relaziona alla nuova fisica .
Brattain successivamente ha lavorato con PJ Boddy e PN Sawyer sui processi elettrochimici negli esseri viventi. Quando suo figlio ha subito un intervento al cuore, si è interessato alla formazione di coaguli di sangue . Infine, ha collaborato con un professore di chimica presso il Whitman Institute, David Frasco , traendo ispirazione dalle proprietà dei doppi strati fosfolipidici per modellare i processi di assorbimento da parte della membrana esterna delle cellule viventi.