Walter Houser Brattain ( / b r æ t ən / ; 10 febrero 1902 a 13 octubre 1987) fue un físico americano en los Laboratorios Bell , quien junto con otros científicos John Bardeen y William Shockley , inventó el transistor de contacto en diciembre 1947. [1] Compartieron el Premio Nobel de Física de 1956 por su invención. Brattain dedicó gran parte de su vida a investigar los estados de la superficie .
Walter Houser Brattain | |
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Nació | |
Fallecido | 13 de octubre de 1987 Seattle, Washington , Estados Unidos | (85 años)
Nacionalidad | americano |
alma mater | Whitman College Universidad de Oregon Universidad de Minnesota |
Conocido por | Transistor |
Premios | Medalla Stuart Ballantine (1952) Premio Nobel de Física (1956) |
Carrera científica | |
Campos | Física , Ingeniería electrónica |
Instituciones | Laboratorios Bell de Whitman College |
Asesor de doctorado | John Torrence Tate, Sr. |
Biografía
Walter Brattain nació en Amoy (ahora Xiamen ), Fujian , Qing China , de padres estadounidenses Ross R. Brattain y Ottilie Houser Brattain. [2] Ross R. Brattain era profesor en el Instituto Ting-Wen, [3] : 11 una escuela privada para niños chinos; Ottilie Houser Brattain era una matemática talentosa. [4] Ambos se graduaron de Whitman College . [5] : 71 [6] Ottilie y el bebé Walter regresaron a los Estados Unidos en 1903, y Ross los siguió poco después. [3] : 12 La familia vivió durante varios años en Spokane, Washington , luego se instaló en un rancho ganadero cerca de Tonasket, Washington en 1911. [3] : 12 [5] : 71
Brattain asistió a la escuela secundaria en Washington, pasó un año en Queen Anne High School en Seattle , dos años en Tonasket High School y un año en Moran School for Boys en Bainbridge Island . [7] Brattain luego asistió al Whitman College en Walla Walla, Washington , donde estudió con Benjamin H. Brown (física) y Walter A. Bratton (matemáticas). Obtuvo una licenciatura de Whitman en 1924, con una doble especialización en física y matemáticas. [8] Brattain y sus compañeros de clase Walker Bleakney , Vladimir Rojansky y E. John Workman continuarían teniendo carreras distinguidas, y más tarde serían conocidos como "los cuatro jinetes de la física". [5] : 71 El hermano de Brattain, Robert , que lo siguió en el Whitman College, también se convirtió en físico. [5] : 71
Brattain obtuvo una Maestría en Artes de la Universidad de Oregon en Eugene en 1926 y un Ph.D. de la Universidad de Minnesota en 1929. [8] [9] En Minnesota, Brattain tuvo la oportunidad de estudiar el nuevo campo de la mecánica cuántica con John Hasbrouck Van Vleck . Su tesis, supervisada por John T. Tate , fue Eficiencia de excitación por impacto electrónico y dispersión anómala en vapor de mercurio. [5] : 72
Walter Brattain se casó dos veces. Su primera esposa fue la química Keren Gilmore. Se casaron en 1935 y tuvieron un hijo, William G. Brattain, en 1943. Keren Gilmore Brattain murió el 10 de abril de 1957. [10] Al año siguiente, Brattain se casó con la Sra. Emma Jane (Kirsch) Miller, madre de tres hijos. niños. [8]
Se mudó a Seattle en la década de 1970 y vivió allí hasta su muerte por la enfermedad de Alzheimer el 13 de octubre de 1987. [2] [9] Está enterrado en City Cemetery en Pomeroy, Washington . [11]
Trabajo científico
De 1927 a 1928, Brattain trabajó para la Oficina Nacional de Estándares en Washington, DC, donde ayudó a desarrollar estándares de frecuencia piezoeléctrica . En agosto de 1929 se incorporó a Joseph A. Becker en Bell Telephone Laboratories como físico investigador. [12] Los dos hombres trabajaron en el flujo inducido por calor de portadores de carga en rectificadores de óxido de cobre . [5] : 72 Brattain pudo asistir a una conferencia de Arnold Sommerfeld . [12] Algunos de sus experimentos posteriores sobre emisión termoiónica proporcionaron una validación experimental para la teoría de Sommerfeld . También trabajaron en el estado de la superficie y la función de trabajo del tungsteno y la adsorción de átomos de torio . [5] : 74 A través de sus estudios de rectificación y fotoefectos en las superficies semiconductoras de óxido cuproso y silicio, Brattain descubrió el fotoefecto en la superficie libre de un semiconductor. Este trabajo fue considerado por el comité del premio Nobel como una de sus principales contribuciones a la física del estado sólido. [2]
En ese momento, la industria telefónica dependía en gran medida del uso de tubos de vacío para controlar el flujo de electrones y amplificar la corriente. Los tubos de vacío no eran fiables ni eficientes, y Bell Laboratories quería desarrollar una tecnología alternativa. [13] Ya en la década de 1930, Brattain trabajó con William B. Shockley en la idea de un amplificador semiconductor que usara óxido de cobre, un intento temprano y fallido de crear un transistor de efecto de campo . Otros investigadores en Bell y en otros lugares también estaban experimentando con semiconductores, utilizando materiales como el germanio y el silicio , pero el esfuerzo de investigación de antes de la guerra fue algo fortuito y carecía de una sólida base teórica. [14]
Durante la Segunda Guerra Mundial , tanto Brattain como Shockley participaron por separado en la investigación sobre detección magnética de submarinos con el Comité de Investigación de Defensa Nacional de la Universidad de Columbia . [8] El grupo de Brattain desarrolló magnetómetros lo suficientemente sensibles como para detectar anomalías en el campo magnético terrestre causadas por submarinos . [3] : 104 [12] Como resultado de este trabajo, en 1944, Brattain patentó un diseño para un cabezal de magnetómetro. [15]
En 1945, Bell Labs se reorganizó y creó un grupo específicamente para realizar investigación fundamental en física del estado sólido, relacionada con las tecnologías de la comunicación. La creación del subdepartamento fue autorizada por el vicepresidente de investigación, Mervin Kelly . [14] Un grupo interdisciplinario, fue codirigido por Shockley y Stanley O. Morgan . [5] : 76 John Bardeen pronto se unió al nuevo grupo . [14] Bardeen era un amigo cercano del hermano de Brattain, Robert, quien había presentado a John y Walter en la década de 1930. [3] A menudo jugaban al bridge y al golf juntos. [5] : 77 Bardeen era un físico cuántico, Brattain un talentoso experimentador en ciencia de materiales y Shockley, el líder de su equipo, era un experto en física del estado sólido. [dieciséis]
Según las teorías de la época, el transistor de efecto de campo de Shockley, un cilindro recubierto de silicona y montado cerca de una placa de metal, debería haber funcionado. Ordenó a Brattain y Bardeen que averiguaran por qué no lo haría. Durante noviembre y diciembre, los dos hombres llevaron a cabo una variedad de experimentos, intentando determinar por qué el dispositivo de Shockley no se amplificaba. [13] Bardeen fue un teórico brillante; [17] Brattain, igualmente importante, "tenía una idea intuitiva de lo que se podía hacer en semiconductores". [14] : 40 Bardeen teorizó que la falla en la conducción podría ser el resultado de variaciones locales en el estado de la superficie que atraparon a los portadores de carga . [18] : 467–468 Brattain y Bardeen finalmente lograron crear un pequeño nivel de amplificación empujando una punta de metal dorado en el silicio y rodeándolo con agua destilada. Reemplazar el silicio con germanio mejoró la amplificación, pero solo para corrientes de baja frecuencia. [13]
El 16 de diciembre, Brattain ideó un método para colocar dos contactos de hoja de oro juntos en una superficie de germanio. [16] Brattain informó: "Con este contacto de doble punto, se hizo contacto con una superficie de germanio que se había anodizado a 90 voltios, el electrolito se lavó en H2O y luego se evaporaron algunas manchas de oro. Los contactos de oro se presionaron hacia abajo en la superficie desnuda. Ambos contactos de oro a la superficie se rectificaron muy bien ... Un punto se usó como una rejilla y el otro punto como una placa. El sesgo (DC) en la rejilla tenía que ser positivo para obtener amplificación " [18]
Según lo descrito por Bardeen, "Los experimentos iniciales con la mancha de oro sugirieron inmediatamente que se estaban introduciendo agujeros en el bloque de germanio, aumentando la concentración de agujeros cerca de la superficie. Se eligieron los nombres emisor y colector para describir este fenómeno. La única pregunta era cómo se compensaba la carga de los agujeros añadidos. Nuestro primer pensamiento fue que la carga se compensaba con los estados de la superficie. Shockley sugirió más tarde que la carga se compensaba con electrones en la masa y sugirió la geometría del transistor de unión ... Experimentos posteriores llevados a cabo por Brattain y yo demostramos que es muy probable que ambos ocurran en el transistor de punto de contacto ". [18] : 470
El 23 de diciembre de 1947, Walter Brattain, John Bardeen y William B. Shockley mostraron el primer transistor funcional a sus colegas de Bell Laboratories. Amplificando pequeñas señales eléctricas y apoyando el procesamiento de información digital, el transistor es "el habilitador clave de la electrónica moderna". [19] Los tres hombres recibieron el Premio Nobel de Física en 1956 "por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor". [8]
Convencidos por la demostración de 1947 de que se estaba logrando un gran avance, Bell Laboratories se centró intensamente en lo que ahora llama el Proyecto Surface States . Inicialmente, se observó un estricto secreto. Las conferencias internas cuidadosamente restringidas dentro de Bell Labs compartieron información sobre el trabajo de Brattain, Bardeen, Shockley y otros que participaron en investigaciones relacionadas. [18] : Se registraron 471 patentes que registran la invención del transistor de punto de contacto por Bardeen y Brattain. [20] Hubo una ansiedad considerable sobre si Ralph Bray y Seymour Benzer , que estudiaron la resistencia en germanio en la Universidad de Purdue , podrían hacer un descubrimiento similar y publicar antes de Bell Laboratories. [14] : 38–39
El 30 de junio de 1948, Bell Laboratories celebró una conferencia de prensa para anunciar públicamente su descubrimiento. También adoptaron una política abierta en la que los nuevos conocimientos se compartían libremente con otras instituciones. Al hacerlo, evitaron la clasificación del trabajo como secreto militar y posibilitaron la investigación y el desarrollo generalizados de la tecnología de transistores. Bell Laboratories organizó varios simposios, abiertos a participantes universitarios, industriales y militares, a los que asistieron cientos de científicos en septiembre de 1951, abril de 1952 y 1956. Asistieron representantes de empresas nacionales e internacionales. [18] : 471–472, 475–476
Shockley creyó (y afirmó) que debería haber recibido todo el crédito por el descubrimiento del transistor. [20] [21] [22] Él excluyó activamente a Bardeen y Brattain de nuevas áreas de investigación, [23] en particular el transistor de unión , que Shockley patentó. [20] La teoría de Shockley del transistor de unión fue un "logro impresionante", señalando el camino hacia la futura electrónica de estado sólido, pero pasarían varios años antes de que su construcción fuera prácticamente posible. [14] : 43–44
Brattain se transfirió a otro grupo de investigación dentro de Bell Laboratories, trabajando con CGB Garrett y PJ Boddy. Continuó estudiando las propiedades superficiales de los sólidos y el "efecto transistor", para comprender mejor los diversos factores que subyacen al comportamiento de los semiconductores. [5] : 79–81 [24] Describiéndola como "una situación intolerable", Bardeen dejó Bell Laboratories en 1951 para ir a la Universidad de Illinois , donde finalmente ganó un segundo Premio Nobel por su teoría de la superconductividad . [20] Shockley dejó Bell Laboratories en 1953 y pasó a formar el Shockley Semiconductor Laboratory en Beckman Instruments . [23] [25]
En 1956, los tres hombres fueron galardonados conjuntamente con el Premio Nobel de Física del rey Gustaf VI Adolf de Suecia "por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor". [8] Bardeen y Brattain fueron incluidos para el descubrimiento del transistor de contacto puntual; Shockley para el desarrollo del transistor de unión. A Walter Brattain se le atribuye haber dicho, cuando se le informó sobre el premio, "Ciertamente aprecio el honor. Es una gran satisfacción haber hecho algo en la vida y haber sido reconocido por ello de esta manera. Sin embargo, gran parte de mi buena fortuna proviene de estar en el lugar correcto, en el momento adecuado y de tener el tipo de personas adecuadas para trabajar ". [26] Cada uno de los tres dio una conferencia. Brattain habló sobre las propiedades superficiales de los semiconductores , [27] Bardeen sobre la investigación de semiconductores que conduce al transistor de contacto puntual , [28] y Shockley sobre la tecnología de transistores evoca una nueva física . [29]
Más tarde, Brattain colaboró con PJ Boddy y PN Sawyer en varios artículos sobre procesos electroquímicos en materia viva. [5] : 80 Se interesó en la coagulación de la sangre después de que su hijo requiriera una cirugía cardíaca. También colaboró con el profesor de química de Whitman, David Frasco , utilizando bicapas de fosfolípidos como modelo para estudiar la superficie de las células vivas y sus procesos de absorción. [23]
Enseñando
Brattain enseñó en la Universidad de Harvard como conferencista invitado en 1952 y en Whitman College como conferencista invitado en 1962 y 1963, y como profesor invitado a partir de 1963. Al retirarse formalmente de Bell Laboratories en 1967, continuó enseñando en Whitman, convirtiéndose en un profesor adjunto en 1972. Se retiró de la docencia en 1976 pero continuó como consultor en Whitman. [8]
En Whitman, las Becas Walter Brattain se otorgan en base al mérito a "estudiantes que ingresan y que han alcanzado una alta excelencia académica en su trabajo preparatorio para la universidad". Todos los solicitantes de admisión son considerados para la beca, que es potencialmente renovable por cuatro años. [30]
Premios y honores
Walter Brattain ha sido ampliamente reconocido por sus contribuciones. [8]
- Premios
- Medalla Stuart Ballantine del Instituto Franklin , 1952 (junto con el Dr. John Bardeen) [31]
- Medalla John Scott , 1954 (junto con el Dr. John Bardeen)
- Premio Nobel de Física , 1956 (junto con el Dr. John Bardeen y el Dr. William B. Shockley) [26]
- Incluido en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales , 1974
- Membresías
- Academia Nacional de Ciencias
- Instituto Franklin
- Sociedad Estadounidense de Física
- Academia Estadounidense de Artes y Ciencias
- Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia .
- comisión de semiconductores de la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada
- Comité Asesor de Investigaciones Navales
- Títulos honoríficos
- Doctor en Ciencias, Universidad de Portland, 1952
- Universidad de Whitman, 1955
- Union College, 1955 (junto con el Dr. John Bardeen)
- Universidad de Minnesota, 1957
Referencias
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enlaces externos
- Medios relacionados con Walter Houser Brattain en Wikimedia Commons
- Documentos de la familia Walter Brattain en Whitman College y Northwest Archives, Whitman College.
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