Guillermo Shockley

William Bradford Shockley Jr. (13 de febrero de 1910 - 12 de agosto de 1989) fue un físico e inventor estadounidense. Era el gerente de un grupo de investigación en Bell Labs que incluía a John Bardeen y Walter Brattain. Los tres científicos recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Física de 1956 por "sus investigaciones sobre semiconductores y su descubrimiento del efecto transistor".

En parte como resultado de los intentos de Shockley de comercializar un nuevo diseño de transistor en las décadas de 1950 y 1960, Silicon Valley de California se convirtió en un hervidero de innovación electrónica.

En su vida posterior, mientras era profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford y posteriormente, Shockley se hizo ampliamente conocido por sus puntos de vista racistas y su defensa de la eugenesia.

Vida temprana y educación

Shockley nació de padres estadounidenses en Londres el 13 de febrero de 1910 y se crió en la ciudad natal de su familia, Palo Alto, California, desde los tres años. Su padre, William Hillman Shockley, era un ingeniero de minas que especulaba con las minas para ganarse la vida y hablaba ocho idiomas. Su madre, May (de soltera Bradford), creció en el oeste de Estados Unidos, se graduó de la Universidad de Stanford y se convirtió en la primera mujer topógrafo adjunto de minería de EE. UU. Shockley fue educado en el hogar hasta la edad de ocho años, debido a que sus padres & # 39; disgusto por las escuelas públicas, así como el hábito de Shockley de las rabietas violentas. Shockley aprendió algo de física a una edad temprana de un vecino que era profesor de física en Stanford. Shockley pasó dos años en la Academia Militar de Palo Alto, luego se inscribió brevemente en la Escuela de Entrenamiento de Los Ángeles para estudiar física y luego se graduó de la Escuela Secundaria de Hollywood en 1927.

Shockley obtuvo su licenciatura en Ciencias de Caltech en 1932 y un doctorado de MIT en 1936. El título de su tesis doctoral fue Banda electrónica en cloruro de sodio, un tema sugerido por su asesor de tesis, John C. Slater.

Carrera

Shockley fue una de las primeras contrataciones de Bell Labs por parte de Mervin Kelly, quien se convirtió en director de investigación de la empresa en 1936 y se centró en contratar físicos de estado sólido. Shockley se unió a un grupo encabezado por Clinton Davisson en Murray Hill, Nueva Jersey. Los ejecutivos de Bell Labs habían teorizado que los semiconductores pueden ofrecer alternativas de estado sólido a los tubos de vacío utilizados en todo el sistema telefónico nacional de Bell. Shockley concibió una serie de diseños basados en materiales semiconductores de óxido de cobre, y con Walter Brattain intentó sin éxito crear un prototipo en 1939.

Shockley publicó varios artículos fundamentales sobre física del estado sólido en Physical Review. En 1938, recibió su primera patente, 'Dispositivo de descarga de electrones', sobre multiplicadores de electrones.

Cuando estalló la Segunda Guerra Mundial, la investigación previa de Shockley se interrumpió y se involucró en la investigación de radares en Manhattan (Nueva York). En mayo de 1942, se despidió de Bell Labs para convertirse en director de investigación en el Grupo de Operaciones de Guerra Antisubmarina de la Universidad de Columbia. Esto implicó idear métodos para contrarrestar las tácticas de los submarinos con técnicas mejoradas de convoy, optimizar los patrones de carga de profundidad, etc. Shockley viajaba con frecuencia al Pentágono y Washington para reunirse con oficiales de alto rango y funcionarios del gobierno.

En 1944, organizó un programa de capacitación para pilotos de bombarderos B-29 en el uso de nuevas miras de radar para bombas. A finales de 1944 realizó una gira de tres meses por bases de todo el mundo para evaluar los resultados. Por este proyecto, el Secretario de Guerra Robert Patterson otorgó a Shockley la Medalla al Mérito el 17 de octubre de 1946.

En julio de 1945, el Departamento de Guerra le pidió a Shockley que preparara un informe sobre la cuestión de las bajas probables de una invasión del continente japonés. Shockley concluyó:

Si el estudio muestra que el comportamiento de las naciones en todos los casos históricos comparables a los de Japón ha sido invariablemente consistente con el comportamiento de las tropas en la batalla, entonces significa que los japoneses muertos e ineficaces en el momento de la derrota superarán el número correspondiente para los alemanes. En otras palabras, probablemente tendremos que matar al menos 5 a 10 millones de japoneses. Esto podría costar entre 1,7 y 4 millones de bajas, incluyendo 400.000 a 800.000 muertos.

Este informe influyó en la decisión de Estados Unidos de lanzar bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki, que precedió a la rendición de Japón.

Shockley fue el primer físico en proponer una distribución logarítmica normal para modelar el proceso de creación de artículos de investigación científica.

Desarrollo del transistor

Poco después de que terminara la guerra en 1945, Bell Labs formó un grupo de física de estado sólido, dirigido por Shockley y el químico Stanley Morgan, que incluía a John Bardeen, Walter Brattain, el físico Gerald Pearson, el químico Robert Gibney, el experto en electrónica Hilbert Moore, y varios técnicos. Su tarea era buscar una alternativa de estado sólido a los frágiles amplificadores de válvulas de vidrio. Los primeros intentos se basaron en las ideas de Shockley sobre el uso de un campo eléctrico externo en un semiconductor para afectar su conductividad. Estos experimentos fallaron cada vez en todo tipo de configuraciones y materiales. El grupo estuvo paralizado hasta que Bardeen sugirió una teoría que invocaba estados superficiales que impedían que el campo penetrara en el semiconductor. El grupo cambió su enfoque para estudiar estos estados superficiales y se reunían casi a diario para discutir el trabajo. La relación del grupo fue excelente y las ideas se intercambiaron libremente.

Para el invierno de 1946 tenían suficientes resultados que Bardeen envió un artículo sobre los estados de la superficie a Physical Review. Brattain inició experimentos para estudiar los estados de la superficie a través de observaciones realizadas mientras iluminaba con una luz brillante la superficie del semiconductor. Esto condujo a varios artículos más (uno de ellos en coautoría con Shockley), que estimaron que la densidad de los estados de la superficie era más que suficiente para explicar sus experimentos fallidos. El ritmo del trabajo se aceleró significativamente cuando comenzaron a rodear los puntos de contacto entre el semiconductor y los cables conductores con electrolitos. Moore construyó un circuito que les permitía variar fácilmente la frecuencia de la señal de entrada. Finalmente, comenzaron a obtener alguna evidencia de amplificación de potencia cuando Pearson, siguiendo una sugerencia de Shockley, colocó un voltaje en una gota de borato de glicol colocada en una unión p-n.

John Bardeen (izquierda), William Shockley y Walter Brattain (derecha) en Bell Labs, 1948

Laboratorios Bell' Los abogados pronto descubrieron que el principio de efecto de campo de Shockley había sido anticipado y los dispositivos basados en él habían sido patentados en 1930 por Julius Lilienfeld, quien presentó su patente similar a MESFET en Canadá el 22 de octubre de 1925. Aunque la patente parecía 'rompible' #34; (no pudo funcionar) los abogados de patentes basaron una de sus cuatro solicitudes de patente solo en el diseño de contacto de punto de Bardeen-Brattain. Otros tres (presentados primero) cubrieron los transistores basados en electrolitos con Bardeen, Gibney y Brattain como inventores.

El nombre de Shockley no figuraba en ninguna de estas solicitudes de patente. Esto enfureció a Shockley, quien pensó que su nombre también debería estar en las patentes porque el trabajo se basaba en su idea del efecto de campo. Incluso hizo esfuerzos para que la patente se escribiera solo a su nombre y les contó a Bardeen y Brattain sus intenciones.

Shockley, enojado por no haber sido incluido en las solicitudes de patentes, continuó secretamente con su propio trabajo para construir un tipo diferente de transistor basado en uniones en lugar de puntos de contacto; esperaba que este tipo de diseño tuviera más probabilidades de ser comercialmente viable. Él creía que el transistor de contacto puntual resultaría ser frágil y difícil de fabricar. Shockley tampoco estaba satisfecho con ciertas partes de la explicación de cómo funcionaba el transistor de contacto puntual y concibió la posibilidad de una inyección de portadores minoritarios.

El 13 de febrero de 1948, otro miembro del equipo, John N. Shive, construyó un transistor de contacto puntual con contactos de bronce en la parte delantera y trasera de una cuña delgada de germanio, lo que demostró que los agujeros podían difundirse a través del germanio a granel y no solo a lo largo la superficie como se pensaba anteriormente. La invención de Shive provocó la invención de Shockley del transistor de unión. Unos meses más tarde inventó un tipo de transistor completamente nuevo, considerablemente más robusto, con una capa o 'sándwich'; estructura. Esta estructura se utilizó para la gran mayoría de los transistores en la década de 1960 y evolucionó hasta convertirse en el transistor de unión bipolar. Shockley describió más tarde el funcionamiento del equipo como una "mezcla de cooperación y competencia". También dijo que mantuvo en secreto parte de su propio trabajo hasta que su "mano fue forzada" por el avance de Shive de 1948. Shockley elaboró una descripción bastante completa de lo que llamó el "sándwich" transistor, y una primera prueba de principio se obtuvo el 7 de abril de 1949.

Mientras tanto, Shockley trabajaba en su obra magna, Electrones y agujeros en semiconductores, que se publicó como un tratado de 558 páginas en 1950. El tomo incluía las ideas críticas de Shockley sobre deriva y difusión. y las ecuaciones diferenciales que gobiernan el flujo de electrones en cristales de estado sólido. También se describe la ecuación del diodo de Shockley. Este trabajo seminal se convirtió en el texto de referencia para otros científicos que trabajan para desarrollar y mejorar nuevas variantes del transistor y otros dispositivos basados en semiconductores.

Esto resultó en su invención del 'transistor de unión' bipolar, que se anunció en una conferencia de prensa el 4 de julio de 1951.

En 1951, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias (NAS). Tenía cuarenta y un años; esto era bastante joven para tal elección. Dos años más tarde, la NAS lo eligió como ganador del prestigioso Premio Comstock de Física, y recibió muchos otros premios y honores.

La publicidad resultante generada por la "invención del transistor" menudo puso a Shockley en primer plano, para disgusto de Bardeen y Brattain. Sin embargo, la gerencia de Bell Labs presentó constantemente a los tres inventores como un equipo. Aunque Shockley corrigió el registro donde los reporteros le dieron el crédito exclusivo por la invención, finalmente enfureció y enajenó a Bardeen y Brattain, y esencialmente impidió que los dos trabajaran en el transistor de unión. Bardeen comenzó a buscar una teoría de la superconductividad y dejó Bell Labs en 1951. Brattain se negó a seguir trabajando con Shockley y fue asignado a otro grupo. Ni Bardeen ni Brattain tuvieron mucho que ver con el desarrollo del transistor más allá del primer año después de su invención.

Shockley dejó Bell Labs alrededor de 1953 y tomó un trabajo en Caltech.

Shockley, Bardeen y Brattain recibieron el Premio Nobel de Física en 1956.

Semiconductores Shockley

En 1956, Shockley fundó el Laboratorio de Semiconductores Shockley en Mountain View, California, que estaba cerca de su anciana madre en Palo Alto, California. La empresa, una división de Beckman Instruments, Inc., fue el primer establecimiento que trabajó en dispositivos semiconductores de silicio en lo que se conoció como Silicon Valley.

Shockley reclutó a empleados brillantes para su empresa, pero los alienó al socavarlos sin descanso. "Puede haber sido el peor gerente en la historia de la electrónica", según su biógrafo Joel Shurkin. Shockley era autocrático, dominante, errático, difícil de complacer y cada vez más paranoico. En un incidente bien conocido, exigió pruebas de detección de mentiras para encontrar al 'culpable'. después de que un secretario de la compañía sufriera un corte menor. A fines de 1957, ocho de los mejores investigadores de Shockley, que llegarían a ser conocidos como los 'ocho traidores', renunciaron después de que Shockley decidiera no continuar con la investigación de semiconductores basados en silicio. Luego formaron Fairchild Semiconductor, una pérdida de la que Shockley Semiconductor nunca se recuperó y que llevó a su compra por parte de otra empresa tres años después. En el transcurso de los próximos 20 años, más de 65 nuevas empresas terminarían teniendo conexiones de empleados con Fairchild.

Un grupo de unos treinta colegas se ha reunido de forma intermitente desde 1956 para recordar su tiempo con Shockley como, dijo el organizador del grupo en 2002, "el hombre que trajo el silicio a Silicon Valley".;.

Puntos de vista sobre la raza y la eugenesia

Después de que Shockley dejó su puesto como director de Shockley Semiconductor, se incorporó a la Universidad de Stanford, donde fue nombrado profesor de ingeniería y ciencias aplicadas Alexander M. Poniatoff en 1963, cargo que ocupó hasta que se jubiló como profesor emérito en 1975.

En las últimas dos décadas de su vida, Shockley, que no tenía un título en genética, se hizo ampliamente conocido por sus puntos de vista extremos sobre la raza y la inteligencia humana, y su defensa de la eugenesia. Como lo describe su obituario de Los Angeles Times, "Pasó de ser un físico con credenciales académicas impecables a un genetista aficionado, convirtiéndose en un pararrayos cuyas opiniones provocaron manifestaciones en el campus y una cascada de calumnias.& #34; Pensó que su trabajo era importante para el futuro de la humanidad y también lo describió como el aspecto más importante de su carrera. Argumentó que una mayor tasa de reproducción entre personas supuestamente menos inteligentes estaba teniendo un efecto disgénico y argumentó que una caída en la inteligencia promedio conduciría a una disminución de la civilización. También afirmó que los negros eran genética e intelectualmente inferiores a los blancos. (El biógrafo de Shockley, Joel Shurkin, señala que durante gran parte de la vida de Shockley en la América racialmente segregada de la época, casi no tuvo contacto con personas negras). En un debate con la psiquiatra Frances Cress Welsing M.D. y en Firing Line con William F. Buckley Jr., Shockley argumentó: "Mi investigación me lleva ineludiblemente a la opinión de que la causa principal de los déficits intelectuales y sociales de los negros estadounidenses es hereditaria". y de origen racialmente genético y, por lo tanto, no remediable en gran medida mediante mejoras prácticas en el medio ambiente."

Shockley fue uno de los teóricos de la raza que recibió dinero del Pioneer Fund, y al menos una donación para él provino de su fundador, el eugenista Wickliffe Draper. Los escritos y conferencias de Shockley se basaron en parte en los escritos del psicólogo Cyril Burt. Shockley propuso que a las personas con un coeficiente intelectual inferior a 100 se les pague por someterse a una esterilización voluntaria. El antropólogo y activista de extrema derecha Roger Pearson defendió a Shockley en un libro autoeditado en coautoría con Shockley. En 1973, el profesor de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, Edgar G. Epps, argumentó que 'la posición de William Shockley se presta a interpretaciones racistas'. El Southern Poverty Law Center describe a Shockley como un nacionalista blanco que no logró presentar pruebas de sus teorías eugenésicas en medio de un "reconocimiento casi universal de que su trabajo era el de un excéntrico racista". La escritora científica Angela Saini describe a Shockley como "un racista notorio".

La defensa de la eugenesia de Shockley provocó protestas. En un incidente, la sociedad científica Sigma Xi, por temor a la violencia, canceló una convocatoria de 1968 en Brooklyn en la que estaba previsto que hablara Shockley.

En Atlanta en 1981, Shockley presentó una demanda por difamación contra la Constitución de Atlanta después de que un escritor científico, Roger Witherspoon, comparara la defensa de Shockley de un programa de esterilización voluntaria con la experimentación humana nazi. La demanda tardó tres años en ir a juicio. Shockley ganó la demanda, pero solo recibió un dólar por daños y no recibió daños punitivos. El biógrafo de Shockley, Joel Shurkin, escritor científico del personal de la Universidad de Stanford durante esos años, resume esta declaración diciendo que era difamatoria, pero que la reputación de Shockley no valía mucho cuando llegó el juicio. un veredicto. Shockley grabó sus conversaciones telefónicas con los reporteros, las transcribió y envió las transcripciones a los reporteros por correo certificado. En un momento, jugó con la idea de hacer que los reporteros respondieran un cuestionario simple sobre su trabajo antes de discutir el tema con ellos. Su hábito de guardar todos sus papeles (incluidas las listas de lavandería) proporciona abundante documentación sobre su vida para los investigadores.

Shockley fue candidato a la nominación republicana en las elecciones al Senado de los Estados Unidos de 1982 en California. Se postuló en una plataforma de un solo tema para oponerse a la "amenaza disgénica" que supuestamente plantearon los afroamericanos y otros grupos. Ocupó el octavo lugar en las primarias, recibiendo 8.308 votos y el 0,37% de los votos. Según Shurkin, en ese momento, "su racismo destruyó su credibilidad". Casi nadie quería asociarse con él, y muchos de los que estaban dispuestos le hacían más daño que bien."

Un estudio de 2019 en la revista Intelligence encontró que él es el segundo investigador de inteligencia más controvertido (detrás de Arthur Jensen) entre las 55 personas cubiertas.

Vida privada

A los 23 años y cuando aún era estudiante, Shockley se casó con Jean Bailey en agosto de 1933. La pareja tuvo dos hijos y una hija. Shockley se separó de ella en 1953. Se casó con Emily Lanning, una enfermera psiquiátrica, en 1955; ella lo ayudó con algunas de sus teorías. Aunque uno de sus hijos obtuvo un doctorado en la Universidad de Stanford y su hija se graduó de Radcliffe College, Shockley creía que sus hijos "representaban una regresión muy significativa... mi primera esposa, su madre, no tenía un rendimiento académico tan alto". de pie como lo había hecho."

Shockley era un escalador consumado que iba a menudo a Shawangunks en el valle del río Hudson. Su vía a través de un desplome, conocida como "Shockley's Ceiling", es una de las vías clásicas de escalada en la zona. Varias guías de escalada cambiaron el nombre de la ruta a "The Ceiling" en 2020 debido a las controversias sobre la eugenesia de Shockley. Era popular como orador, conferencista y mago aficionado. Una vez "mágicamente" produjo un ramo de rosas al final de su discurso ante la American Physical Society. También fue conocido en sus primeros años por elaborar bromas pesadas. Tenía un pasatiempo desde hace mucho tiempo de criar colonias de hormigas.

Shockley donó esperma al Repository for Germinal Choice, un banco de esperma fundado por Robert Klark Graham con la esperanza de difundir los mejores genes de la humanidad. El banco, llamado por los medios el 'banco de esperma del Premio Nobel', afirmó tener tres donantes ganadores del Premio Nobel, aunque Shockley fue el único que reconoció públicamente su participación. Sin embargo, los controvertidos puntos de vista de Shockley le dieron al Repository for Germinal Choice cierto grado de notoriedad y pueden haber desanimado a otros ganadores del Premio Nobel de donar esperma.

Según PBS, Shockley era cruel con sus hijos e infeliz en su vida. Según los informes, intentó jugar a la ruleta rusa como parte de un intento de suicidio.

Muerte

Shockley murió de cáncer de próstata en 1989 a la edad de 79 años. En el momento de su muerte, estaba separado de la mayoría de sus amigos y familiares, excepto de su segunda esposa, la ex Emmy Lanning (1913–2007). Según los informes, sus hijos se enteraron de su muerte al leer su obituario en el periódico. Shockley está enterrado en Alta Mesa Memorial Park en Palo Alto, California.

Honores

• Medalla Nacional del Mérito, por su trabajo de guerra en 1946.
• Premio Comstock en Física de la Academia Nacional de Ciencias en 1953.
• Primer ganador del Premio Oliver E. Buckley de Física Estatal Solida de la Sociedad Física Americana en 1953.
• Co-recipiente del Premio Nobel de Física en 1956, junto con John Bardeen y Walter Brattain. En su conferencia Nobel, dio pleno crédito a Brattain y Bardeen como inventores del transistor de punto-contacto.
• Holley Medalla de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos en 1963.
• Medalla Wilhelm Exner en 1963.
• Doctorados de ciencias honorarias de la Universidad de Pennsylvania, Rutgers University en Nueva Jersey, y Gustavus Adolphus Colleges en Minnesota.
• IEEE Medalla de Honor del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en 1980.
• Nombre Hora revista como una de las 100 personas más influyentes del siglo XX.
• Listed at No. 3 on the Boston Globe's 2011 MIT150 list of the top 150 innovators and ideas in the 150-year history of MIT.

Patentes

A Shockley se le concedieron más de noventa patentes estadounidenses. Algunos notables son:

• US 2502488 Amplificador semiconductor. 4 de abril de 1950; su primera patente otorgada con transistores.
• US 2569347 Elemento de circuito utilizando material semiconductivo. 25 de septiembre de 1951; Su primera solicitud de patente (26 de junio de 1948) que involucra a los transistores.
• US 2655609 Circuitos Bistables. 13 de octubre de 1953; Se utiliza en computadoras.
• US 2787564 Forming Semiconductive Dispositivos de bombas iónicas. 2 de abril de 1957; El proceso de difusión para la implantación de impurezas.
• US 3031275 Proceso para el cultivo de cristales individuales. 24 de abril de 1962; Mejoras en el proceso de producción de materiales básicos.
• US 3053635 Método de crecimiento de los cristales de carburo de silicona. 11 de septiembre de 1962; Explorando otros semiconductores.