Сидя в лаборатории Браттейна прямо рядом с его рабочим местом, Бардин спокойно выдвигал идеи, а тот лихорадочно проверял их. Иногда, когда шли эксперименты, их результаты в журнал Браттейна записывал Бардин. День благодарения прошел незамеченным. Они тестировали различные устройства, используя германий вместо кремния, проверяли, что лучше, лак или сургуч, и подходит ли золото для наконечников электродов.
Обычно эксперименты Браттейна следовали за теориями Бардина, но иногда случалось и обратное: неожиданные результаты экспериментов становились стимулом для рождения новых теорий. В одном из экспериментов с германием ток, по-видимому, тек в направлении, обратном тому, которое они ожидали. Но коэффициент усиления по току был больше трехсот, что значительно превосходило все их предыдущие достижения. Из-за этого Браттейну и Бардину пришлось сыграть в старую шутливую игру физиков: они знали, что на практике этот подход работает, но могут ли они заставить его работать в теории? Вскоре Бардин придумал, как это можно сделать. Он понял, что отрицательная разность потенциалов уносит электроны, приводя к увеличению числа «электронных дырок». Дырка образуется там, где мог бы существовать электрон, но его там нет. Существование таких дырок вызывает поток электронов.
Была одна сложность: новый метод не позволял усиливать высокие частоты, включая частоты слышимого звука. И это делало его бесполезным для телефонов. Бардин предположил, что дело в капле воды или электролита. Поэтому он сразу предложил несколько других устройств. В одном из них место присоединения проводящей проволоки к германию находилось на крошечном расстоянии от золотой пластины, создающей поле. Напряжение повысить удалось, по крайней мере немного, и устройство работало на более высоких частотах. И опять у Бардина была наготове теория для этих, полученных с помощью шестого чувства, результатов: «Эксперимент подсказывает, что дырки перетекают на поверхность германия из пятнышка золота»[279].
Бардин и Браттейн неуклонно продолжали творческий поиск. Они сообразили, что лучший способ увеличить коэффициент усиления — внедрить в германий два точечных контакта, расположенных по-настоящему близко друг к другу. Бардин рассчитал, что расстояние между ними должно быть меньше одной десятой миллиметра. Это была сложная задача даже для Браттейна. Но он придумал остроумный прием: наклеил кусочек золотой фольги на небольшой пластиковый клин, напоминавший наконечник стрелы, а затем лезвием бритвы сделал тонкий разрез в фольге вблизи вершины клина. Так получилось два точечных контакта из золота, расположенных достаточно близко друг от друга. «Только это я и сделал, — вспоминал Браттейн. — Я осторожно вел бритву до тех пор, пока не появился круговой разрез, положил его на пружинку и опустил на тот же кусок германия»[280].
Когда Браттейн и Бардин испробовали это хитроумное устройство 16 декабря 1947 года, свершилось чудо: устройство работало. «Я обнаружил, что, если вогнать клинышек правильно, — вспоминал Браттейн, — получается усилитель, усиливающий примерно в сто раз и работающий вплоть до звукового диапазона»[281]. Вечером по пути домой разговорчивый Браттейн подробно излагал своим спутникам, которых развозили по домам в служебном автомобиле, что только что он «сделал наиважнейший из всех проведенных им в жизни экспериментов». Затем он взял с них обещание никому ничего не рассказывать[282]. Бардин, по своему обыкновению, был менее разговорчив. Но, придя домой, он сделал нечто необычное: он заговорил с женой о том, что происходило на работе. Бардин произнес всего одно предложение. Его жена была на кухне. Она чистила морковку возле раковины, когда он тихо пробормотал: «Сегодня мы открыли нечто важное»[283].
В самом деле, транзистор стал одним из самых важных открытий ХХ века. Он появился в результате сотрудничества теоретиков и экспериментаторов, работавших бок о бок в тесном контакте, обменивавшихся в реальном времени теориями и результатами экспериментов. Он появился и благодаря обстановке, в которой они работали. Они бродили по длинным коридорам, сталкиваясь со специалистами, знавшими, как обращаться с примесями в германии, или участвовали в семинарах, где были люди, умевшие объяснить наличие поверхностных состояний на языке квантовой механики. В кафетерии за одним столиком с ними были инженеры, до тонкости изучившие все возможности передачи сигналов по телефону на большие расстояния.
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 Браттейн[284]. Запись Бардина была еще более сухой: «Получено усиление напряжения путем использования двух золотых электродов на специально подготовленной поверхности германия»[285].
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»[286]. 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.
