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

Вскоре после Рождества Шокли отправился на поезде в Чикаго. Он должен был участвовать в двух конференциях, но большую часть времени провел в своей комнате в отеле «Бисмарк», занимаясь пересмотром метода, на основе которого работало новое устройство. Накануне Нового года, когда остальные участники конференции танцевали внизу в зале отеля, он записал свои результаты на семи листах линованной бумаги. Встав утром в первый день нового, 1948 года, он исписал еще тринадцать страниц, которые авиапочтой отправил своим коллегам в Bell Labs. Они вклеили их в лабораторный журнал Шокли и попросили Бардина расписаться как свидетеля.

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»[287].

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 спать[288]. 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»[289]. 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 позднее[290]. 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 позднее[291].

Бардин и Браттейн были поражены: Шокли сделал из своей новой идеи тайну, нарушив тем самым кодекс поведения, принятый в Bell Labs. Но и они не могли не восхищаться простотой и красотой подхода Шокли.

После того как патентные заявки на оба метода были поданы, руководство Bell Labs решило, что пришло время рассказать о новом устройстве. Но надо было дать ему имя. Сначала новое устройство называли «полупроводниковым триодом» и «усилителем на поверхностных состояниях», однако эти неброские наименования не подходили изобретению, которое, как они справедливо считали, полностью изменит мир. Как-то один из сотрудников Bell Labs по имени Джон Пирс забрел в кабинет Браттейна. Он был хорошим инженером, и язык у него тоже был прекрасно подвешен: под псевдонимом Дж. Дж. Каплинг он писал научно-фантастические романы. Пирс был славен своими остроумными замечаниями. Например, такими: «Природа ненавидит вакуумные лампы» и «После периода бурного роста вычислительная техника, похоже, впадает в детство». Браттейн объявил: «Ты именно тот человек, который мне нужен». Он поднял вопрос о названии, и буквально сразу Пирс предложил: поскольку устройство является активной частью полного сопротивления (по-английски transresistance), его надо назвать транзистор по аналогии с такими приборами, как термистор и варистор[292]. Браттейн воскликнул: «Точно!» Но формально название надо было поставить на голосование, опросив всех инженеров. Слово «транзистор» легко обошло пять других претендентов[293].