На следующий четверг, 23 декабря, Шокли созвал остальных членов своей полупроводниковой группы и некоторых руководителей Bell Labs, чтобы продемонстрировать новое устройство. Эксперты надели наушники и по очереди говорили в микрофон, так что они сами слышали, как простое твердотельное устройство усиливает человеческий голос. Сказанное тогда вполне могло стать не менее известно, чем первые слова, которые Александр Белл прокричал в телефон, но никто не мог вспомнить, что было произнесено в тот знаменательный день. Это событие сохранилось для истории благодаря сдержанным записям в лабораторном журнале. “Включая и выключая устройство, можно было слышать явное улучшение уровня чувствительности микрофона”, — записал Браттейн27. Запись Бардина была еще более сухой: “Получено усиление напряжения путем использования двух золотых электродов на специально подготовленной поверхности германия”28.
Шокли борется за главенство
Шокли расписался в лабораторном журнале под исторической записью Бардина как свидетель, но сам в этот день ничего не написал. Он явно был в замешательстве. Успех группы должен был бы его радовать, но чрезмерное, скрываемое от других чувство соперничества этому препятствовало. “Мои чувства были противоречивы, — заметил он позднее. — Ликование вместе с группой по поводу успеха умерялось тем, что я не вошел в число изобретателей. Я был раздосадован: я начал этим заниматься более восьми лет назад, но все мои попытки существенных практических результатов не дали”29. Злые демоны все больше терзали его душу. Он навсегда перестал быть другом Бардина и Браттейна. Вместо этого он начал судорожно работать. Он хотел на равных претендовать на участие в изобретении, для чего надо было создать улучшенный вариант такого устройства.
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”30.
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 спать31. 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”32. 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 позднее33. 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 позднее34.
