Инноваторы. Как несколько гениев, хакеров и гиков совершили цифровую революцию

В отличие от громкоголосого, разговорчивого Браттейна Бардин был тихоней, которого окрестили “шепчущим Джоном”. Чтобы понять, что он бормочет, приходилось подаваться вперед, но все знали, что оно того стоит. Кроме того, в отличие от импульсивного, фонтанирующего новыми теориями и утверждениями Шокли, он был задумчив и осмотрителен.

Понимание приходило к ним при взаимодействии друг с другом. “Теоретики и экспериментаторы тесно сотрудничали на всех этапах работы, начиная с идеи постановки эксперимента и кончая анализом его результатов”, — говорит Бардин¹⁵. Импровизированные семинары, которые обычно вел Шокли, проходили практически каждый день, что ясно показывало: друг друга они понимают с полуслова. “Мы не назначали встреч заранее, собирались, когда надо было обсудить нечто важное, — рассказывал Браттейн. — Многие идеи зародились во время этих дискуссий, чье-то замечание наталкивало на интересную мысль”¹⁶.

Эти встречи стали известны как “собрания у доски” или “разговоры с мелом”, поскольку обычно Шокли стоял у доски с мелом в руках, записывая все предложения. Браттейн, как всегда нахальный, расхаживал в дальнем конце комнаты, выкрикивая возражения на некоторые из предложений Шокли и иногда споря на доллар, что работать они не будут. Проигрывать Шокли не любил. “Я понял, что это его раздражает, когда как-то он заплатил мне десятицентовыми монетами”, — вспоминал Браттейн¹⁷. Они продолжали общаться и после работы, часто играли вместе в гольф, ходили пить пиво, устраивали вместе с женами соревнования по бриджу.

Транзистор

В Bell Labs Шокли со своей новой командой вернулся к оставленной им пять лет назад теории, которая должна была позволить заменить электронные лампы твердотельным устройством. Если источник сильного электрического поля, рассуждал он, разместить в непосредственной близости от пластины из полупроводникового материала, поле “вытащит” некоторое количество электронов на поверхность и позволит пропустить электрический импульс через пластину. В принципе это могло бы позволить использовать полупроводник, чтобы с помощью очень маленького сигнала контролировать сигнал гораздо большей мощности. Очень слабый ток, поданный на вход, будет регулировать (или включать и выключать) на выходе существенно более сильный ток. Таким образом, полупроводник, точно так же как и электронную лампу, можно использовать как усилитель или переключатель.

Была только одна небольшая неувязка: этот “полевой эффект” по какой-то причине не работал. Когда Шокли проверил свою теорию (на пластинку, помещенную на расстоянии порядка миллиметра от проводника, подали напряжение около тысячи вольт), ничего не произошло. “Никаких видимых изменений тока”, — записал Шокли в лабораторном журнале. Как он сказал позднее, это было “абсолютно непостижимо”.

Разобравшись, почему теория оказалась неправильной, можно отыскать путь к новой, лучшей теории. Поэтому Шокли попросил Бардина объяснить, в чем причина неудачи. Вместе они часами обсуждали так называемые “поверхностные состояния” — электронные свойства и квантово-механическое описание ближайших к поверхности образца слоев атомов. Через пять месяцев Бардин понял, что происходит. Он подошел к доске в кабинете, который делил с Браттейном, и начал писать.

Бардин сообразил, что, если полупроводник заряжен, электроны захватываются его поверхностью. Двигаться свободно они не могут. Электроны образуют запирающий слой, и электрическое поле, даже если на расстоянии в один миллиметр от поверхности оно сильное, не может преодолеть этот барьер. “Добавочные электроны оказались заперты в поверхностных состояниях, они неподвижны, — заметил Шокли. — В сущности, поверхностные состояния экранируют внутренность полупроводника от воздействия положительно заряженной управляющей пластины”¹⁸.

Теперь у команды была новая задача: понять, как можно прорваться через барьер на поверхности полупроводника. “Мы сосредоточились на новых экспериментах, связанных с поверхностными состояниями Бардина”, — объяснял Шокли. Они должны были пробить брешь в этом барьере, чтобы заставить полупроводник регулировать, переключать и усиливать ток¹⁹.