氢原子百科 
威廉·肖克利（William Shockley，1910年2月13日-1989年8月12日），美国物理学家和发明家，[1][3]晶体管的发明人之一，[8]90多项专利拥有者，诺贝尔物理学奖获得者。[7]
1932年，肖克利在加州理工学院学习固体物理学并获得了理学学士学位。1936年，肖克利从麻省理工学院拿到博士学位。[5]博士毕业后，肖克利加入了贝尔实验室（1925年成立），二战期间，他曾经短期离职，加入美国海军研究机构，从事反潜艇技术的开发。二战结束后，肖克利回到贝尔实验室，负责电子管物理学方面的科研工作。[8][2]1948年，肖克利与他人合作发明了晶体管，从而获得了诺贝尔物理学奖。[7]随后他于1956年在加州山景城创立了肖克利半导体实验室，聘用了很多年轻优秀的人才，但很快因公司内部不合而与两年后永久关闭。[8]1963年，肖克利被任命为斯坦福大学首任工程科学教授，并担任工程和应用科学领域的特聘教授，[5]他被认为是“将硅带进硅谷的人”。[1]但是肖克利晚年时放弃了对半导体的研究而转向研究人类基因与智力之间的关系，他的优生观念与种族主义思想在社会上遭到很多人批判。[3]1989年8月12日，[9]已经逐渐被人遗忘的肖克利死于前列腺癌，享年79岁，被埋葬在加利福尼亚州帕洛阿尔托的阿尔塔梅萨纪念公园。[4][10][3]
肖克利一生有很多荣誉，如1946年获得国家功绩勋章；1953年，同时获得康斯托克物理学奖与奥利弗·E·巴克利固体物理奖；1956年因发现晶体管效应获得诺贝尔物理学奖，他被《时代》杂志评为20世纪最具影响力的100人之一。[2][11][12][13]肖克利在物理上有很大贡献，他的代表著作有《半导体中的电子和空穴，及其在晶体管电子学中的应用》等。[5]为纪念肖克利，很多校园都有他的雕像，如大连东软信息学院校园内就有肖克利全身像。[14]
早期生活与教育
威廉·肖克利于1910年出生在英国伦敦，三岁时随父母来到加州。父母均为美国人，他的父亲威廉·希尔曼·肖克利（William Hillman Shockley）毕业于麻省理工学院，是一名采矿工程师，他的母亲梅（May）毕业于斯坦福大学，是美国第一位女性副采矿测量员。[5][1]
肖克利小时候在一名斯坦福大学物理学教授邻居那里学到了一些物理学，[15]但因顽皮被他父母送入了柏拉阿图市军校，并学习了两年，在这里他第一次接触到无线电技术和最新科技进展成果。[8]1927年，搬迁到洛杉矶后，肖克利在好莱坞高中毕业。[16][17][2]
1932年，肖克利在加州理工学院学习固体物理学并获得了理学学士学位。后来，1936年，肖克利从麻省理工学院拿到博士学位。[5]博士毕业后，肖克利加入了东部新泽西州的贝尔实验室（1925年成立），二战期间，他曾经短期离职，加入美国海军研究机构，从事反潜艇技术的开发。二战以后，肖克利回到贝尔实验室，负责电子管物理学方面的科研工作。[8][2]
职业生涯
1936年，肖克利加入了新泽西州默里山由克林顿·戴维森（Clinton Joseph Davisson）领导的一个团体，直至1955年离职。[18]1938年，肖克利在《物理评论》（Physical Review）上发表了多篇关于固体物理的基础论文并且获得了第一个关于电子倍增器的专利“电子放电装置”。[19]后来，贝尔实验室的高管们推测，半导体可以为贝尔全国电话系统中使用的真空管提供固态替代品。肖克利构思了许多基于氧化铜半导体材料的设计，并与沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)于1939年尝试创建原型，但未成功。[20]
20世纪三十年代末，第二次世界大战爆发后，肖克利之前的研究工作被中断，他开始在纽约曼哈顿从事雷达研究。1942年5月，他从贝尔实验室离职，成为哥伦比亚大学反潜战作战小组的研究主任，[21]研究的主要内容是通过优化护航技术来对抗潜艇，因此肖克利也经常前往五角大楼和华盛顿会见高级官员和政府官员。[22]
1944年，肖克利组织了B-29轰炸机飞行员使用新型雷达炸弹瞄准器的培训计划。同年年底，肖克利对世界各地的基地进行了为期三个月的考察，后来战争部长罗伯特·帕特森于1946年10月17日授予肖克利功绩勋章。[5]
1948年，肖克利与他人合作发明了晶体管。三年后，肖克利在美国陆军科学咨询办公室担任专家顾问，并于1958年在空军科学咨询委员会任职。次年，肖克利成为了美国国家科学院院士，后来逐渐也获得了宾夕法尼亚大学、罗格斯大学和古斯塔夫·阿道夫学院的荣誉科学博士学位。[23]
1954年，肖克利离开了贝尔研究所，在加利福尼亚州帕洛·阿尔托创办了肖克利半导体研究所（企业）。他的声望使他得到了雷声公司甚至洛克菲勒的支持，在他身边就有八位二十多岁的年轻科学家。[24]1956年，肖克利因发现晶体管效应获得诺贝尔物理学奖。[7]
肖克利富有创造才能，但却不善管理企业，他将公司办得像大学的实验室，从而引起那八位年轻科学家的不满，后来他们重新立了一家名叫仙童的公司，这个公司在半导体发展中起过重要作用。肖克利失去了一批新生力量后，并对他们进行了谩骂。1958年，肖克利把公司改名为肖克利晶体管研究所，强调了生产，但公司一年后就被别人收购，并最后归于国际电话电报公司。但肖克利的这番创业为美国半导体科研生产基地的“硅谷”奠定了基础。[24]
1963年，肖克利被任命为斯坦福大学首任亚历山大·M·波尼亚托夫（Alexander M. Poniatoff）工程科学教授，并担任工程和应用科学领域的特聘教授。[5]
晚年逝世
1989年，肖克利死于前列腺癌，享年79岁，被埋葬在加利福尼亚州帕洛阿尔托的阿尔塔梅萨纪念公园。[4]
发明晶体管
1945年战争结束后不久，贝尔实验室成立了一个固态物理学小组，由肖克利和化学家斯坦利·摩根（Stanley Morgan）领导，他们的任务是寻求一种固态器件来替代易碎的玻璃真空管放大器。它的首次尝试是基于肖克利关于使用半导体上的外部电场来影响其导电性的想法。[25]
1946年冬天，该研究小组在获得足够结论后将有关表面状态的论文提交给《物理评论》（physical review），随后便进行半导体表面观察实验。在实验中，他们用电解质包围半导体和导线之间的接触，然后建立可以轻松改变输入信号的频率电路，实验过程中，肖克利还建议将p-n结上的乙二醇硼酸液施加电压，最后他们在实验中获得了一些关于功率放大的证据。[26]
1947年12月，肖克利研究小组发明了用半导体材料制成的电子管——晶体管，它标志着半导体技术革命的开始。晶体管技术问世后仅一年时间就被商业化，它立刻取代了原有的真空电子管，在迅速发展的电子工业中得到广泛应用。[27]
1948年1月23日，在连续奋战了一个月之后，肖克利建立了一种新型的晶体管实现模型。他在一个笔记本中写道，这种晶体管应该具有三层结构，中间一层使用P型半导体，外部的两层使用N型半导体。肖克利认为这种晶体管结构可以使用蒸镀方式实现，并通过欧姆接触的方式，使用金属引线分别与三个半导体层相连。[28]
1948年2月13日，另一位团队成员约翰·夏夫（John Shive）建造了一个点接触晶体管，观察到在锗的正反两面都带有青铜触点，由此可证明电洞可以扩散到整个锗中，而不仅仅是沿表面扩散。[29]夏夫的发明激发了肖克利发明结型晶体管，几个月后，肖克利发明了一种全新的，坚固得多的“三明治”结构晶体管。[30]这种结构一直被用于20世纪60年代的绝大部分晶体管，并逐步发展成为双极结型晶体管。[31]后来肖克利承认自己一直保密自己的工作，直到1948年夏夫的前进迫使他“亮明手牌”。肖克利对他所谓的“三明治”晶体管进行了相当完整的描述，并于1949年4月7日获得了第一份原理证明。[32][33]
肖克利将这三条金属线对应的引脚命名为发射极、集电极与控制极，这个控制极后来被改名为基极。其中基极类似于阀门控制器，用于调整电流的放大能力。他简单绘制了这种晶体管的能带结构图，进一步说明了这种晶体管的放大原理，并将其称为结型晶体管，以区别巴丁和布拉顿发明的点接触式晶体管。[34]
后来，肖克利研究了他的巨著《半导体中的电子和空穴》和在1952年编辑了《近乎完美晶体的缺陷》。书集包括肖克利关于漂移和扩散的批判性思想以及控制固态晶体中电子流动的微分方程。还描述了肖克利的二极管方程。这项开创性的工作成为其他科学家的参考书，他们致力于开发和改进晶体管以及基于半导体的其他器件的新变体。后来，肖克利发明了“双极结型晶体管”，该发明在1951年7月4日的新闻发布会上宣布。[23]
肖克利半导体实验室
1956年，肖克利在加利福尼亚州山景城创办了肖克利半导体实验室，该实验室离他在加利福尼亚州帕洛阿尔托的年迈母亲很近。[35][36]该公司是贝克曼库尔特的一个部门，也被称为硅谷的第一家致力于硅半导体器件的公司。后来，一些组织者在2002年称，肖克利是“将硅带入硅谷的人”。[37]
二战前
时间名称所属领域1936年《灯丝电子显微镜：钨单晶的发射和吸附》[38]《An Electron Microscope for Filaments: Emission and Adsorption by Tungsten Single Crystals》物理1936年《碱金属卤化物的光吸收》[39]《Optical Absorption by the Alkali Halides》物理1936年《氯化钠中的电子能带》[40]《Electronic Energy Bands in Sodium Chloride》物理1937年《固体细胞方法的空格子测试》[41]《The Empty Lattice Test of the Cellular Method in Solids》物理1939年《与周期性势相关的表面状态》[42]《On the Surface States Associated with a Periodic Potential》物理1939年《铜的自扩散》[43]《The Self-Diffusion of Copper》物理
二战后
时间名称所属领域1949年《半导体中p-n结理论和pn结晶体管》[44]《The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors》物理1949年《锗定量研究和丝状晶体管中的空穴注入》[45]《Hole Injection in Germanium-Quantitative Studies and Filamentary Transistors》物理1951年《锗中的热电子和欧姆定律》[46]《Hot Electrons in Germanium and Ohm's Law》物理1954年《半导体二极管中的传输时间产生的负电阻》[47]《Negative Resistance Arising from Transit Time in Semiconductor Diodes》物理1967年《空间电荷电阻的单位立方表达式》[48]《Unit-Cube Expression for Space-Charge Resistance》物理1966年《环境与种族遗传问题的冶金和天文学方法的可能转移》[49]《Possible Transfer of Metallurgical and Astronomical Approaches to Problem of Environment versus Ethnic Heredity》社会学1966年《人口控制或优生学》[50]《Population Control or Eugenics》社会学1967年《倒置自由主义者根深蒂固的教条主义》[51]《The Entrenched Dogmatism of Inverted Liberals》社会学1968年《减少环境遗传不确定性的种族方面的研究建议》[52]《Proposed Research to Reduce Racial Aspects of the Environment-Heredity Uncertainty》社会学
主要著作
发明专利（部分）
时间专利名主要内容1958年半导体开关阵列的制作方法Method of making a semiconductive switching array用于由公共电路控制的间接选择的电路装置，如寄存器控制器、在开关级中使用静态器件的标记器[54]1958年半导体器件Semiconductive device由形成在公共衬底中或公共衬底上的多个半导体或其他固态部件组成的器件[55]1958年反向击穿二极管脉冲发生器以电路类型或通过使用具有两个电极、一个或两个电位跳跃势垒并表现出负电阻特性的半导体器件作为有源元件来产生脉冲的装置来表征的发生器[56]1959年半导体器件Semiconductor devices对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射或粒子辐射敏感的半导体器件，特别适用于将此类辐射的能量转换为电能或用于通过此类辐射控制电能，专门适用于制造或处理其或其零件的工艺或设备[57]1960年恒温器Thermostat适用于整流、放大、振荡或开关的半导体器件，或具有至少一个电位跳跃势垒或表面势垒，例如PN结耗尽层或载流子集中层的电容器或电阻器[58]1979年移动天线升降装置Mobile antenna raising and lowering device移动双向通信天线安装在金属板上，该金属板可枢转地固定至外壳，以便绕水平轴枢转。可逆电动马达驱动细长螺杆，螺杆又线性移动凸轮表面。凸轮表面与金属安装板协作，用于在水平和垂直位置之间移动板和天线。在外壳不导电的应用中提供水平延伸的接地平面元件。当金属安装板处于完全直立的水平位置时，这些元件接触金属安装板[59]
荣誉
时间荣誉1946年国家功绩勋章1963年美国机械工程师学会霍利奖章1980年IEEE荣誉勋章-被《时代》杂志评为20世纪最具影响力的100人之一-宾夕法尼亚大学、新泽西州罗格斯大学和明尼苏达州古斯塔夫斯阿道夫学院的荣誉科学博士学位2011年在《波士顿环球报》2011年MIT150榜单中位列第3位参考资料：[60][5][7][13][2]
奖项
人物评价
英国科普作家安吉拉·赛尼（Angela Saini）在她的著作《优越：种族科学的回归》（Superior: The Return of Race Science）中评价：晚年的肖克利是一个“臭名昭著的种族主义者”。[61]
家庭生活
1933年8月，23岁的肖克利与简·贝利（Jean Bailey）结婚并育有两个儿子和一个女儿。[62]1953年，肖克利于与他的妻子分居。1955年，他与精神科护士艾米丽·兰宁（Emily Lanning）结婚；她帮助他提出了一些理论。[63][64]他的一个儿子在斯坦福大学获得了博士学位，他的女儿则毕业于拉德克利夫学院。[65]
个人思想
肖克利是接受先锋基金资助的种族理论家之一，他的捐款来自该基金的创始人、优生学家威克利夫·德雷珀。[66][67]肖克利提议，智商低于100的个人应支付自愿绝育费用并支付1000美元。这一提议导致利兹大学撤回其提供的荣誉学位学位给他。[68]1973年，威斯康星大学密尔沃基分校教授埃普斯（Epps）认为肖克利的立场容易导致种族主义解释。[69]南方贫困法律中心将肖克利描述为一名白人民族主义者。[70]肖克利提到，他的研究结果并不支持白人至上，而是声称东亚人和犹太人在智力上比白人更好。[69]肖克利晚年越过了他熟悉的领域，转去研究人类智能。他得出人的智能与种族有关、白人比黑人更聪明的结论，遭到激烈的抨击。他在斯坦福大学的朋友也都与他中断了来往。1989年，肖克利去世后，给后人留下了许多争议和遗憾。[3][70]
后世纪念
屹立于大连东软学院校园内的肖克利雕像。[14]
参考资料 70
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 参考 12
- 参考 13
- 大连东软信息学院的雕塑 — /www.mafengwo.cn
- 参考 15
- 参考 16
- A Biographical Memoir of William Bradford Shockley — www.nasonline.org
- 参考 18
- 参考 19
- Transistor – Innovation at Bell Labs — www.britannica.com
- 参考 21
- 参考 22
- William B. Shockley Biographica — www.nobelprize.org
- 参考 24
- 参考 25
- 参考 26
- 参考 27
- 参考 28
- 参考 29
- 参考 30
- 参考 31
- Inventors of the transistor followed divers e paths after 1947 discovery — news.google.com
- 参考 33
- 参考 34
- 参考 35
- 参考 36
- 参考 37
- 参考 38
- 参考 39
- 参考 40
- 参考 41
- 参考 42
- 参考 43
- 参考 44
- 参考 45
- 参考 46
- 参考 47
- 参考 48
- 参考 49
- 参考 50
- "Possible Transfer of Metallurgical and Astronomical Approaches to Problem of Environment versus Ethnic Heredity — gwern.net
- 参考 52
- Shockley on Eugenics and Race: The Application of Science to the Solution of Human Problems — gwern.net
- Method of making a semiconductive switching array — patents.google.com
- Semiconductive device — patents.google.com
- Reverse-breakdown diode pulse generator — patents.google.com
- Semiconductor devices — patents.google.com
- Thermostat — patents.google.com
- Mobile antenna raising and lowering device — patents.google.com/
- 参考 60
- 参考 61
- William Shockley — www.pbs.org
- "Transistorized! William Shockley" — www.pbs.org
- 参考 64
- 参考 65
- 参考 66
- 参考 67
- 参考 68
- 参考 69
- 参考 70