Shockley, William Bradford

Shockley, William Bradford
geb.:13.02.1910 in London
gest.:12.08.1989 in Stanford/USA

Shockley wurde am 13. Februar 1910 in London als Sohn amerikanischer Eltern geboren. Nach der Beendigung der Hollywood High School im Jahre 1927 studierte er Physik an der Universität of California in Los Angeles und am California Institute of Technology in Pasadena. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter am MIT wurde er 1936 mit einer Dissertationsschrift zur Berechnung der Wellenfunktion für Elektronen in Natriumchloridkristallen zum Doktor der Physik promoviert.

1936 begann Shockley seine Tätigkeit bei den Bell Laboratories, einem der größten Industrieforschungsunternehmen der damaligen Zeit und der Gegenwart und beschäftigte sich zunächst mit Elektronenvervielfachern, einem Spezialgebiet der Vakuumelektronik.

Forschungen auf dem Gebiet der Halbleiterelektronik begann er bereits kurze Zeit später als Angehöriger einer physikalischen Forschungsabteilung der Bell Laboratories, die sich zum Ziel gesetzt hatte, neue für die Nachrichtenübertragung geeignete Bauelemente zu finden, die weniger Platz und Energie als die Elektronenröhre benötigen und eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen. So entstand der grundlegende Gedanke eines Halbleiterverstärkers und Shockley machte im Dezember 1939 eine erste Arbeitsbucheintragung zu einem solchen Bauelement auf Kupferoxydulbasis. „ Ich bin überzeugt davon, dass ein Verstärker auf Halbleiterbasis anstelle des Vakuums möglich ist“, schrieb er in sein Arbeitsbuch und vervollkommnete diesen Vorschlag im Jahre 1940 zum Prinzip des „Feldeffekttransistors“.

Ein wesentlicher Schritt zur Aufbereitung geeigneter Halbleitermaterialien wurde Anfang der 40-er Jahre bei den Bell Laboratories und anderen Forschungseinrichtungen der USA mit Experimenten an Silizium und Germanium für den Einsatz in Mikrowellendetektoren eingeleitet. Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges orientierte sich eine von Shockley geleitete Halbleiterforschungsgruppe wieder auf die Schaffung eines Halbleiterverstärkers und griff das Shockleysche „Feldeffektprinzip“ auf. Bei dem Versuch, die für den Feldeffekt störenden Oberflächeneinflüsse zu untersuchen und auszuschalten, gelang Ende 1947 den Mitgliedern der Shockleyschen Forschungsgruppe Bardeen und Brattain der Nachweis einer Verstärkerwirkung am Halbleiterkristall und damit die Erfindung des Punktkontakttransistors. Damit war die zielgerichtete Suche nach einem Halbleiterverstärker von Erfolg gekrönt. Shockley blieb es vorbehalten, innerhalb von etwa 4 Wochen das theoretisch besser beschreibbare und technologisch wesentlich günstigere Prinzip des Flächentransistors auszuarbeiten. Mit Eintragungen in seinem Arbeitsbuch vom 8. und 31. Dezember 1947 schlägt er vor: „ Die Steuerung des Stromflusses durch Minoritätsladungsträger zwischen zwei Halbleitern gleicher Dotierung und einer dazwischenliegenden Halbleiterschicht entgegengesetzter Leitungsart“.

Am 26. Juni 1948 erfolgte die Patentanmeldung des Flächentransistors, wobei hervorzuheben ist, dass in der Patentschrift bereits Vorschläge für Halbleiterschichtstrukturen („Integrierter Schaltkreis“) gemacht werden. Es ist das große wissenschaftliche Verdienst Shockleys unter bestimmten elektrophysikalischen Grundannahmen das Strom-Spannungsverhalten eines PN-Überganges und PNP- bzw. NPN-Transistors berechnet zu haben. 1950 veröffentlicht er das erste Fachbuch zur Halbleiterelektronik „Electrons and holes in semiconductors“.

Doch nicht nur um die Theorie des Transistors hat er sich verdient gemacht, er hat gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern der Bell Laboratories auch die erste für eine Fertigung brauchbare Technologie, das Umdotieren beim Ziehen aus der Schmelze, ausgearbeitet, nach der zu Beginn der 50-er Jahre die industrielle Herstellung von Flächentransistoren einsetzte. Eine weitere hervorragende wissenschaftliche Leistung gelang ihm 1952 mit der Ausarbeitung des Prinzips des Sperrschichtfeldeffekt-Transistors. In den 50-er Jahren hat Shockley auch versucht, seine wissenschaftlichen Leistungen als Unternehmer ökonomisch zu nutzen und gründete 1955 die „Shockley Semiconductor Laboratories“ in Palo Alto.

Obgleich diesem Unternehmen kein wirtschaftlicher Erfolg beschieden war, ist aus ihm eine Vielzahl befähigter Halbleiterelektroniker hervorgegangen, die in späteren Jahren solch wichtige Leistungen wie die Ausarbeitung des Planarprozesses, die Erfindung des monolithisch integrierten Schaltkreises und des Mikroprozessors hervorbrachten und die Konzentration der Halbleiterproduktion in Kalifornien („Silicon Valley“) begründeten.

Am 11. Dezember 1956 erhielt Shockley zusammen mit Bardeen und Brattain für die Forschungen, die zur Erfindung des Transistors führten, den Nobelpreis für Physik. Die ausgeprägte wissenschaftliche Kreativität Shockleys wird nicht zuletzt in mehr als 100 wissenschaftlichen Veröffentlichungen und 85 Patenten deutlich. Neben seiner Industrietätigkeit war er als Professor für Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften an der Stanford Universität tätig. Umstritten sind seine Äußerungen zur Begabung wissenschaftlicher Persönlichkeiten, die auch nicht frei von rassistischen Vorurteilen sind. Er verstarb am 12. August 1989 in Stanford/USA.