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

К этому времени Мервин Келли поручил одному из юристов Bell Lab как можно быстрее составить патентные заявки на новое изобретение. Вернувшись из Чикаго, Шокли обнаружил, что вопрос о патенте с Бардиным и Браттейном уже обсуждался, что его расстроило. Он вызвал их одних к себе в кабинет и объяснил, почему именно ему принадлежит приоритет, а может, и вся слава за сделанное открытие. “Он думал, — вспоминал Браттейн, — что патент на эту чертову штуку он сможет написать, основываясь на эффекте поля”. Бардин, как обычно, промолчал, пробормотав только, когда все закончилось, что-то невнятное. Браттейн же, по своему обыкновению, был резок. “К черту, Шокли, — заявил он. — Славы хватит на всех”³⁰.

Шокли давил на юристов Bell Labs. Он хотел, чтобы заявка на патент была составлена максимально широко и основывалась на его исходной идее о влиянии эффекта поля на ток в полупроводнике. Но занимавшиеся этим вопросом юристы обнаружили, что подобный патент был выдан в 1930 году малоизвестному физику Юлию Лилиенфельду. Он предложил некое устройство на основе эффекта поля, которое, однако, никогда не было реализовано, и вообще было непонятно, о чем шла речь. Но юристы решили сузить заявку и запатентовать полупроводниковое устройство, работающее на основе точечного контакта. В этом случае в заявку попадали только имена Бардина и Браттейна. Юристы поговорили с каждым из них отдельно, и оба сказали, что это результат совместных усилий и вклад каждого из них равноценен. Шокли был в ярости: в самую важную патентную заявку он не попал. Администрация Bell Labs постаралась замять ссору, выдвинув требование, чтобы на всех фотографиях они были втроем и во всех пресс-релизах упоминались тоже все трое.

В течение последующих нескольких недель беспокойство Шокли только нарастало, он даже стал плохо спать³¹. Вся его “энергия мысли”, как он это называл, была подчинена “желанию быть не просто главой группы, но и играть более значительную роль в развитии событий, последствия которых, несомненно, будут чрезвычайно важны”³². Глубокой ночью он метался, размышляя о возможности улучшить это устройство. Рано утром 23 января 1948 года, через месяц после демонстрации изобретения Бардина и Браттейна, Шокли проснулся с мыслью о том, как свести воедино идеи, пришедшие ему в голову во время поездки в Чикаго. Присев за кухонный стол, он начал яростно писать.

Идея Шокли сводилась к тому, что есть способ сделать полупроводниковый усилитель существенно более надежным, чем устройство, сооруженное “на коленке” Бардиным и Браттейном из подручных материалов. Он придумал более простой, связанный с “переходом” способ. Золотые точки на поверхность германия наносить не надо. Устройство должно напоминать сэндвич, у которого сверху и снизу слои германия со специально введенными примесями, так что образуется излишек электронов, а посередине — тонкая прослойка из германия, в котором есть дырки, т. е. дефицит электронов. Слои с избыточными электронами называются германием n-типа, от слова negative (отрицательный), а слои, где их не хватает, или слои с дырками, можно назвать германием n-типа, от слова positive (положительный). К каждому из слоев подсоединена проволочка, что позволяет подавать на них напряжение. Средний слой — это барьер, величину которого можно менять, подстраивая напряжение. Он регулирует поток электронов между верхним и нижним слоями. Если к барьеру приложить небольшую положительную разность потенциалов, то, как написал Шокли, “увеличение потока электронов через барьер будет экспоненциальным”. Чем больше положительный заряд этого внутреннего слоя p-типа, тем больше электронов он будет переносить с одного из внешних слоев n-типа на другой. Другими словами, это возможность усиливать или отключать ток, текущий через полупроводник, на что требуется всего лишь одна миллиардная доля секунды.

Шокли записывал кое-что в свой лабораторный журнал, но почти месяц скрывал от всех новую идею. “Меня подстегивало чувство соперничества: самому сделать какое-нибудь важное изобретение в области транзисторов”, — признавался он позднее³³. До середины февраля он ничего не рассказывал своим коллегам. Так продолжалось до семинара, где один из сотрудников Bell Labs докладывал работу на близкую тему. Шокли вспоминал, что “пришел в смятение”, когда тот начал говорить о результатах, которые в какой-то степени могли послужить теоретическим обоснованием возможности создания устройства на p-n-переходе. Он понял, что кто-то из сидящих в аудитории, скорее всего Бардин, может сделать следующий логический шаг. “С этого места, — утверждал Шокли, — до идеи вместо точечного контакта использовать p-n-переход был всего один маленький шажок, что открывало путь к планарному транзистору”. Поэтому прежде чем Бардин или кто-то другой мог бы успеть предложить подобное устройство, Шокли подскочил, вышел на сцену и, перестав скрытничать, рассказал, над каким устройством работает. “Я не хотел, чтобы меня обошли и здесь”, — написал он позднее³⁴.