Walter H Schottky

Walter Hans Schottky (23 de julio de 1886 - 4 de marzo de 1976) fue un físico alemán que desempeñó un papel importante en el desarrollo de la teoría de los fenómenos de emisión de iones y electrones, inventó el tubo de vacío con rejilla de pantalla en 1915 mientras trabajaba en Siemens, co-inventó el micrófono de cinta y el altavoz de cinta junto con el Dr. Erwin Gerlach en 1924 y luego hizo muchas contribuciones significativas en las áreas de dispositivos semiconductores, física técnica y tecnología.

Primeros años

El padre de Schottky fue el matemático Friedrich Hermann Schottky (1851–1935). Schottky tenía una hermana y un hermano. Su padre fue nombrado profesor de matemáticas en la Universidad de Zúrich en 1882 y Schottky nació cuatro años después. Luego, la familia regresó a Alemania en 1892, donde su padre asumió un puesto en la Universidad de Marburg.

Schottky se graduó del Steglitz Gymnasium en Berlín en 1904. Completó su B.S. Licenciado en física en la Universidad de Berlín en 1908, y completó su doctorado en física en la Universidad Humboldt de Berlín en 1912, estudiando con Max Planck y Heinrich Rubens, con una tesis titulada: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik (se traduce como Acerca de la dinámica y la energía teóricas relativas).

Carrera

El período posdoctoral de Schottky transcurrió en la Universidad de Jena (1912-1914). Luego dio una conferencia en la Universidad de Würzburg (1919–23). Se convirtió en profesor de física teórica en la Universidad de Rostock (1923-1927). Durante dos períodos de tiempo considerables, Schottky trabajó en los laboratorios de investigación de Siemens (1914–19 y 1927–58).

Inventos

En 1924, Schottky co-inventó el micrófono de cinta junto con Erwin Gerlach. La idea era que una cinta muy fina suspendida en un campo magnético pudiera generar señales eléctricas. Esto condujo a la invención del altavoz de cinta usándolo en el orden inverso, pero no fue práctico hasta que los imanes permanentes de alto flujo estuvieron disponibles a fines de la década de 1930.

Grandes logros científicos

En 1914, Schottky desarrolló la conocida fórmula clásica, escrita aquí como

Eint()x)=− − q216π π ε ε 0x{displaystyle E_{rm}(x)=-{frac {q^{2}{16piepsilon - Sí..

Esto calcula la energía de interacción entre una carga puntual q y una superficie metálica plana, cuando la carga está a una distancia x de la superficie. Debido al método de su derivación, esta interacción se denomina "energía potencial de la imagen" (imagen PE). Schottky basó su trabajo en un trabajo anterior de Lord Kelvin relacionado con la imagen PE de una esfera. La imagen PE de Schottky se ha convertido en un componente estándar en modelos simples de la barrera al movimiento, M(x), experimentada por un electrón al acercarse a una superficie metálica o una interfaz metal-semiconductor desde el interior. (Esta M(x) es la cantidad que aparece cuando la ecuación de Schrödinger unidimensional y de una partícula se escribe en la forma

d2dx2Ψ Ψ ()x)=2m▪ ▪ 2M()x)Ψ Ψ ()x).{displaystyle {frac {f}{dx^{2}}f}f} {fnK}} {f}}} {f}}}} {f}}}}} {f}}}}}}}}}}} {f}}} {f}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} Psi (x)={frac {2m}{hbar ^{2}}M(x)Psi (x).}

Aquí, ▪ ▪ {displaystyle hbar } es la constante de Planck dividida por 2π, y m es la masa de electrones.)

La imagen PE suele combinarse con términos relacionados con un campo eléctrico aplicado F y con la altura h (en ausencia de cualquier campo) de la barrera. Esto conduce a la siguiente expresión para la dependencia de la energía de barrera de la distancia x, medida desde la "superficie eléctrica" del metal, al vacío o al semiconductor:

M()x)=h− − eFx− − e2/4π π ε ε 0ε ε rx.{displaystyle M(x)=;h-eFx-e^{2}/4pi epsilon ¿Qué? _{r}x;.}

Aquí, e es la carga positiva elemental, ε₀ es la constante eléctrica y ε_r es la permitividad relativa del segundo medio (=1 para vacío). En el caso de una unión metal-semiconductor, esto se denomina barrera de Schottky; en el caso de la interfaz metal-vacío, a veces se denomina barrera de Schottky-Nordheim. En muchos contextos, h debe tomarse igual a la función de trabajo local φ.

Esta barrera de Schottky-Nordheim (barrera SN) ha jugado un papel importante en las teorías de emisión termoiónica y de emisión de electrones de campo. La aplicación del campo provoca la reducción de la barrera y, por lo tanto, mejora la corriente de emisión en la emisión termoiónica. Esto se denomina 'efecto Schottky', y el régimen de emisión resultante se denomina 'emisión Schottky'.

En 1923, Schottky sugirió (incorrectamente) que el fenómeno experimental entonces llamado emisión autoelectrónica y ahora llamado emisión de electrones de campo se producía cuando la barrera se reducía a cero. De hecho, el efecto se debe a la tunelización mecánica ondulatoria, como lo demostraron Fowler y Nordheim en 1928. Pero la barrera SN ahora se ha convertido en el modelo estándar para la barrera de tunelización.

Más tarde, en el contexto de los dispositivos semiconductores, se sugirió que debería existir una barrera similar en la unión de un metal y un semiconductor. Estas barreras ahora se conocen ampliamente como barreras de Schottky, y se aplican consideraciones a la transferencia de electrones a través de ellas que son análogas a las consideraciones más antiguas de cómo se emiten los electrones desde un metal al vacío. (Básicamente, existen varios regímenes de emisión, para diferentes combinaciones de campo y temperatura. Los diferentes regímenes se rigen por diferentes fórmulas aproximadas).

Cuando se examina el comportamiento completo de tales interfaces, se encuentra que pueden actuar (asimétricamente) como una forma especial de diodo electrónico, ahora llamado diodo Schottky. En este contexto, la unión metal-semiconductor se conoce como "contacto Schottky (rectificador)'".

Las contribuciones de Schottky en la ciencia de superficies/electrónica de emisiones y en la teoría de dispositivos semiconductores ahora forman una parte significativa y generalizada de los antecedentes de estos temas. Posiblemente se podría argumentar que, tal vez porque están en el área de la física técnica, no son tan bien reconocidos en general como deberían ser.

Premios

Fue galardonado con la medalla Hughes de la Royal Society en 1936 por su descubrimiento del efecto Schrot (variaciones espontáneas de corriente en tubos de descarga de alto vacío, llamado por él "efecto Schrot": literalmente, el "efecto de disparo pequeño") en la emisión termoiónica y su invención del tetrodo de rejilla de pantalla y un método superheterodino para recibir señales inalámbricas.

En 1964 recibió el Werner von Siemens Ring en honor a su innovador trabajo sobre la comprensión física de muchos fenómenos que dieron lugar a muchos dispositivos técnicos importantes, entre ellos amplificadores de válvulas y semiconductores.

Controversia

La invención del superheterodino generalmente se atribuye a Edwin Armstrong. Sin embargo, Schottky publicó un artículo en Proceedings of the IEEE que puede indicar que había inventado y patentado algo similar en Alemania en 1918. El francés Lucien Lévy había presentado un reclamo antes que Armstrong o Schottky y, finalmente, su patente fue reconocida en EE. UU. y Alemania.

• 1939: primera p-n junction

Legado

El Instituto Walter Schottky para la investigación de semiconductores y el Premio Walter Schottky llevan su nombre.

Libros escritos por Schottky

• Thermodynamik, Julius Springer, Berlín, Alemania, 1929.
• Physik der Glühelektroden, Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1928.