Уолтер Хаузер Браттейн

(10.02.1902-13.10.1987)

Уолтер Хаузер Браттейн - відомий американський фізик, винахідник транзистора (спільно з Джоном Бардіном і Вільямом Шоклі). За цей винаходи всі три фізика були удостоєні Нобелівської премії.

Уолтер Хаузер Браттейн зробив багато в галузі фізики напівпровідників і вивченні їх поверхневих властивостей. Вони виявилися дуже важливі для польових транзисторів, які дуже чутливі до поверхневих дефектів, а також для сонячних батарей, властивості яких визначаються електричними властивостями поверхні.

Детальний біографія

Уолтер Хаузер Браттейн народився в місті Амой (Сяминь) на південному сході Китаю. Його батько -- Росс Р. Браттейн був учителем. Його матір звали Оттілія (Хаузер) Браттейн. В їх сім'ї було п'ятеро дітей. Ще в ранньому дійстві Уолтера його родина повернулася в Тонаскет (штат Вашингтон).

Там ж Уолтер навчався в школі, потім вступив до Уайтмен-коледж (в Балла Валла). Уолтер Браттейн вибрав профілюючими предметами фізику і математику. Він закінчив коледж в 1924 році, ставши бакалавром.

В 1926 Браттейн отримав ступінь магістра фізики в Орегонському університеті.

В рамках своєї докторської програми Браттейн провів 1928/29 навчальний рік у Національному бюро стандартів США. Там він працював над збільшенням точності вимірювань часу і частоти коливань, допомагав розробляти портативний генератор з температурної регулюванням.

В 1929 Уолтер Браттейн захистив докторську дисертацію з фізики в Міннесотстком унівеситету.

В 1929 Уолтер Хаузер Браттейн вступив до "Белл Лабораториес" фізиком-дослідником.

В 1967 Уолтер Браттейн вийшов у відставку, повернувся в Уайтмен-коледж, щоб викладати фізику і займатися вивченням живих клітин.

Перші 7 років роботи в "Белл Лабораториес" Браттейн вивчав вплив адсорбційних плівок на емісію електронів гарячими поверхнями, електронні зіткнення в парах ртуті, займався магнітометри, інфрачервоними явищами і еталонами частоти. У той час головним електронним підсилювальним пристроєм була трьохелектродної вакуумна лампа (тріод), винайдена Лі де Форестом в 1907 році. Браттейн вніс до радіолампи невелике вдосконалення - він виявив, що деякі тонкі катодні покриття забезпечують задовільну емісію при менших температурах, підсилюючи ефект і продовжуючи термін життя лампи.

В 1935 Уолтер Браттейн одружився на Керен Джілмор, що займалася фізичної хімією, у них був син.

В 1936 році в "Белл Лабораториес" прийшов Вільям Шоклі, він швидко включився в дослідження властивостей напівпровідників. Він хотів замінити радіолампи приладами з твердих матеріалів, щоб зменшити їх розмір і зробити менш крихкими і енергоємними.

Напівпровідники, до того моменту, вже застосовувалися в першу напівпровідникових радіоприймачах -використовувався контакт між витком тонкого дроту (вусиком) і шматком мінералу галенітом (напівпровідником) для детектування малих сигналів від прийнятих антеною радіохвиль. Досліджуючи напівпровідники, Браттейн і Шоклі шукали матеріал, який міг би не тільки детектировать, але і підсилювати сигнали. Їх дослідження перервала війна.

З 1942 по 1945 роки Браттейн і Шоклі працювали у відділі військових досліджень при Колумбійському університеті, де займалися застосуванням наукових розробок у протичовнової боротьбі.

Коли після війни Браттейн і Шоклі повернулися в "Белл Лабораториес", до них приєднався фізик-теоретик Джон Бардін. У цьому співтоваристві Браттейн виконував роль експериментатора. Онопределял властивості і поведінку досліджуваних матеріалів і приладів. Шоклі висунув теоретичне припущення, що впливаючи на струм електричним полем від прикладеної напруги, можна отримати підсилювач з польових впливом. Це поле повинно діяти аналогічно тому полю, яке виникає на сітці тріодної підсилювача. Група створила багато приладів, щоб перевірити теорію Шоклі, але все безрезультатно.

Джону Бардіну прийшла в голову думка, що поле не може проникнути всередину напівпровідника з-за шару електронів на його поверхні. Тоді вчені стали досліджувати поверхневі ефекти. Вони піддавали поверхні напівпровідників різних випробувань: дії світла, тепла, холоду, змочування рідиною (ізолюючими і проводять) і покриттям металевими плівками.

В 1947 році, коли група розібралася в поведінці поверхні напівпровідників, Браттейн і Бардін сконструювали прилад, в якому вперше проявилося те, що пізніше назвали транзисторним ефектом. Цей прилад (точково-контактний транзистор), складався з кристала германію, що містить невелику концентрацію домішок. З одного боку кристала розташовувалися два контакти з золотої фольги, з іншого боку знаходився третій контакт. Позитивне напруга прикладалося між першим золотим контактом (емітером) і третім контактом (базою), а негативне напруга - між другим золотим контактом (колектором) і базою. Сигнал, що надходить на емітер, чинив вплив на струм в контурі колектор - база. Хоча цей прилад посилював сигнал, як і було задумано, але принцип його роботи не могли пояснень. Це призвело до серії додаткових досліджень, які показали, що недооцінювався внесок "дірок" в електричний струм.

Шоклі передбачив, що прилад можна покращити, замінивши металлополупроводніковие контакти більш якісними контактами між різними типами напівпровідників, в одному з яких домінують надлишкові електрони (n-тип), а в іншому дірки (p-тип). Вдала модель (площинний транзистор), була зроблена в 1950 року. Вона складалася з тонкого шару p-типу, розташованого між двома шарами n-типу з металевими контактами в кожному шарі. Цей прилад працював саме так, як і пророкував Шоклі. Площинні транзистори стали використовуватися замість точково-контактних, оскільки їх було легше виготовляти і вони краще працювали.

Ранню ідею Шоклі, транзистор з польовим впливом, довго не вдавалося здійснити, оскільки серед доступних матеріалів не було відповідних. Спостерігаючи польовий транзистор був побудований на основі кристалів кремнію, коли методи вирощування та очищення кристалів досить далеко просунулися вперед.

Завдяки винаходу транзисторів, з'явилася можливість створювати сучасні комп'ютери та інші важливі прилади.

Уолтер Браттейн отримав медаль Стюарта Баллантайна Франкліновского інституту в 1952 році.

В 1955 Браттейн отримав премію Джона Скотта міста Філадельфії.

Уолтер Хаузер Браттейн отримав Нобелівську премію з фізики в 1956 році (спільно з Бардіном і Шоклі). Вони були нагороджені "за дослідження напівпровідників і відкриття транзисторного ефекту ". У своїй Нобелівської лекції "Поверхневі властивості напівпровідників" ( "Surface Properties of Semiconductors ") Браттейн підкреслив важливість поверхонь," де відбувається багато, якщо не більшість, цікавих і корисних явищ. У електроніці з більшістю, якщо не з усіма, елементами контуру пов'язані нерівноважні явища, що відбуваються на поверхнях ".

Подальші дослідження Браттейн посвящетіл властивостями напівпровідників і їх поверхонь. Вони виявилися дуже важливі для польових транзисторів, які дуже чутливі до поверхневих дефектів, а також для сонячних батарей, властивості яких визначаються електричними властивостями поверхні.

В 1957 дружина Браттейн Керен Джілмор померла. Через рік він одружився на Еммі Джейн Кірш Міллер.

Уолтер Браттейн отримав почесну нагороду випускникам Орегонського університету в 1976 році.

Уолтер Браттейн володів п'ятьма почесні докторські ступені, перебуваючи членом Національної академії наук та Почесного товариства винахідників, а також був членом Американської академії наук і мистецтв, Американської асоціації сприяння розвитку науки і Американського фізичного товариства.

13 Жовтень 1987 Уолтер Хаузер Браттейн помер.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://erudite.nm.ru