후회는 불필요하다. 행동하기 전에 생각하라.
William Bradford Shockley Jr.는 미국의 물리학자이자 발명가였다. 그는 John Bardeen과 Walter Brattain을 포함한 Bell Labs의 연구 그룹의 관리자였다. 이 세 과학자는 "반도체에 대한 연구와 트랜지스터 효과의 발견"으로 1956년 노벨 물리학상을 공동으로 수상했다.
주로 1950년대와 1960년대에 Shockley가 새로운 트랜지스터 설계를 상용화하려는 시도의 결과로, California의 "Silicon Valley"는 전자 혁신의 중심지가 되었다. 나중에 Stanford University의 전기공학 교수로 재직하는 동안 Shockley는 인종차별과 우생학의 지지자가 되었다. 2019년 Intelligence 저널의 연구에서 그는 다루어진 55명의 지능 연구자 중 Arthur Jensen에 이어 두 번째로 논쟁의 여지가 있는 인물로 밝혀졌다.
유년기 및 교육
Shockley는 1910년 2월 13일 런던에서 미국인 부모에게 태어났으며, 3살부터 California의 Palo Alto에 있는 가족의 고향에서 자랐다. 그의 아버지 William Hillman Shockley는 광산 엔지니어로 광산에 투자했으며 8개 언어를 구사했다. 그의 어머니 May Bradford는 미국 서부에서 성장했으며 Stanford University를 졸업했고 미국 최초의 여성 부 채광 측량사가 되었다. Shockley는 부모의 공립학교에 대한 거부감과 Shockley의 폭력적인 행동 습관으로 인해 8살까지 집에서 교육받았다. 그는 1927년 Hollywood High School을 졸업했다.
Shockley는 1932년 Caltech에서 학사학위를 받았고 1936년 MIT에서 박사학위를 받았다. 박사학위 논문의 제목은 Electronic Bands in Sodium Chloride였으며, 이는 그의 논문 지도교수인 John C. Slater가 제안한 주제였다. 박사학위를 받은 후 Shockley는 New Jersey의 Bell Labs에서 Clinton Davisson이 이끄는 연구 그룹에 입사했다. 그 다음 몇 년은 Shockley에게 생산적이었다. 그는 Physical Review에서 고체 물리학에 대한 여러 기본 논문을 발표했다. 1938년에 그는 전자 배증기에 대한 첫 번째 특허인 "Electron Discharge Device"를 받았다.
경력
제2차 세계대전이 발발하자 Shockley는 Manhattan New York City의 Bell Labs에서 레이더 연구에 참여하게 되었다. 1942년 5월 그는 Bell Labs에서 휴직하여 Columbia University의 Anti-Submarine Warfare Operations Group의 연구 이사가 되었다. 이는 개선된 호위 기법, 심도탄 투하 패턴 최적화 등을 통해 잠수함의 전술에 대응하는 방법을 고안하는 것을 포함했다. 이 프로젝트는 Pentagon과 Washington으로의 빈번한 출장을 요구했으며, 여기서 Shockley는 많은 고위 장교와 정부 관리들을 만났다.
1944년에 그는 새로운 레이더 폭탄 조준기를 사용하기 위한 B-29 폭격기 조종사를 위한 훈련 프로그램을 조직했다. 1944년 후반에 그는 3개월간 세계의 기지들을 순회하여 결과를 평가했다. 이 프로젝트로 인해 전쟁부 장관 Robert Patterson은 1946년 10월 17일 Shockley에게 Merit 메달을 수여했다.
1945년 7월 전쟁부는 Shockley에게 일본 본토 침략으로 인한 예상 사상자에 대한 보고서를 작성해달라고 요청했다. Shockley는 다음과 같이 결론지었다:
연구가 Japan과 비교할 수 있는 모든 역사적 사례에서 국가들의 행동이 실제로 전투에서 군대의 행동과 항상 일치했음을 보여준다면, 이는 일본의 패배 시점에 일본의 사상자와 전투 불능자가 독일에 해당하는 숫자를 초과할 것을 의미한다. 즉, 우리는 아마도 최소 5백만에서 천만 명의 일본인을 죽여야 할 것이다. 이것은 우리에게 170만에서 400만의 사상자, 즉 40만에서 80만의 전사자를 초래할 수 있다.
이 보고서는 미국이 Hiroshima와 Nagasaki에 원자폭탄을 투하하여 일본의 무조건 항복을 촉발하는 결정에 영향을 미쳤다.
Shockley는 과학 논문의 생성 과정을 모델링하기 위해 로그정규분포를 제안한 첫 번째 물리학자였다.
트랜지스터의 개발
1945년 전쟁이 끝난 직후 Bell Labs는 Shockley와 화학자 Stanley Morgan이 이끄는 고체 물리학 그룹을 구성했으며, 여기에는 John Bardeen, Walter Brattain, 물리학자 Gerald Pearson, 화학자 Robert Gibney, 전자 전문가 Hilbert Moore, 그리고 여러 기술자들이 포함되었다. 그들의 임무는 취약한 유리 진공관 증폭기에 대한 고체 대안을 찾는 것이었다. 초기 시도들은 반도체의 전도도에 영향을 주기 위해 외부 전기장을 사용하는 것에 대한 Shockley의 아이디어에 기반했다. 이 실험들은 모든 종류의 구성과 재료에서 매번 실패했다. 그 그룹은 Bardeen이 전기장이 반도체에 침투하는 것을 방지하는 표면 상태를 호출하는 이론을 제안할 때까지 교착 상태에 빠져 있었다. 그 그룹은 이러한 표면 상태를 연구하는 데 초점을 바꾸었고 작업을 논의하기 위해 거의 매일 만났다. 그 그룹의 관계는 훌륭했고 아이디어는 자유롭게 교환되었다.
1946년 겨울까지 그들은 충분한 결과를 얻었고 Bardeen은 표면 상태에 관한 논문을 Physical Review에 제출했다. Brattain은 반도체의 표면에 밝은 빛을 비춰서 관찰한 것을 통해 표면 상태를 연구하는 실험을 시작했다. 이는 Shockley와 공동 저자한 몇 가지 더 많은 논문을 포함했으며, 표면 상태의 밀도가 그들의 실패한 실험을 설명하기에 충분히 많다고 추정했다. 그들이 반도체와 전도 전선 사이의 점 접점을 전해질로 둘러싸기 시작했을 때 작업의 속도가 크게 증가했다. Moore는 입력 신호의 주파수를 쉽게 변경할 수 있는 회로를 구축했다. 마침내 Pearson이 Shockley의 제안에 따라 P–n 접합 위에 배치된 글리콜 붕산염 액적에 전압을 가했을 때 전력 증폭의 증거를 얻기 시작했다.
Bell Labs의 변호사들은 곧 Shockley의 전계 효과 원리가 Julius Lilienfeld에 의해 1925년 10월 22일 캐나다에서 특허를 출원한 MESFET 유사 특허를 포함하여 1930년에 예상되고 특허되었음을 발견했다. 특허가 "무효하기 쉬워 보였지만" 특허 변호사는 4개의 특허 출원 중 하나만 Bardeen-Brattain 점 접점 설계를 기반으로 할 수 없었다. 나머지 3개는 먼저 전해질 기반 트랜지스터를 다루었으며 Bardeen, Gibney, Brattain이 발명자였다.
Shockley의 이름은 이러한 특허 출원 중 어느 것에도 없었다. 이것은 Shockley를 화나게 했으며, 그는 작업이 자신의 전계 효과 아이디어에 기반했기 때문에 자신의 이름도 특허에 포함되어야 한다고 생각했다. 그는 특허를 자신의 이름으로만 작성하도록 노력했으며 Bardeen과 Brattain에게 자신의 의도를 말했다.
특허 출원에 포함되지 않은 것에 화난 Shockley는 점 접점 대신 접합에 기반한 다른 종류의 트랜지스터를 구축하는 작업을 몰래 계속했다. 그는 이런 종류의 설계가 상업적으로 실행 가능할 가능성이 더 높을 것으로 예상했다. 점 접점 트랜지스터는 제조하기에 취약하고 어려울 것이라고 그는 믿었다. Shockley는 또한 점 접점 트랜지스터가 작동하는 방식에 대한 설명의 특정 부분에 불만족했고 소수 캐리어 주입의 가능성을 생각해냈다.
1948년 2월 13일 다른 팀원 John N. Shive는 게르마늄의 얇은 쐐기 앞뒤에 청동 접점이 있는 점 접점 트랜지스터를 구축했으며, 이는 정공이 표면을 따라서만이 아니라 벌크 게르마늄을 통해 확산될 수 있음을 증명했다.:153:145 Shive의 발명은 Shockley의 접합 트랜지스터 발명을 촉발했다.:143 몇 개월 후 그는 층 또는 '샌드위치' 구조를 가진 완전히 새로운, 훨씬 더 견고한 종류의 트랜지스터를 발명했다. 이 구조는 1960년대까지 모든 트랜지스터의 대다수에 사용되었으며, 쌍극 접합 트랜지스터로 진화했다. Shockley는 나중에 팀의 작업이 "협력과 경쟁의 혼합"이었다고 인정했다. 그는 또한 Shive의 1948년 진전으로 자신의 "손이 강제될" 때까지 자신의 작업 일부를 비밀로 유지했다고 인정했다. Shockley는 그가 "샌드위치" 트랜지스터라고 부르는 것에 대한 완전한 설명을 작성했으며, 1949년 4월 7일에 처음 원리 증명을 얻었다.
한편 Shockley는 자신의 대작 Electrons and Holes in Semiconductors에서 작업했으며, 이는 1950년에 558페이지의 논문으로 출판되었다. 이 책에는 Shockley의 드리프트와 확산의 중요한 아이디어와 고체 결정에서 전자의 흐름을 지배하는 미분방정식이 포함되었다. Shockley의 다이오드 방정식도 설명되었다. 이 중요한 작업은 트랜지스터의 새로운 변형 및 반도체 기반의 다른 장치를 개발하고 개선하기 위해 작업하는 다른 과학자들을 위한 참고 문헌이 되었다.
이는 1951년 7월 4일 기자 회견에서 발표된 쌍극 "접합 트랜지스터"의 발명을 초래했다.
1951년에 그는 National Academy of Sciences NAS에 선출되었다. 그는 41살이었으며, 이는 그러한 선출에 상당히 젊었다. 2년 후, 그는 NAS로부터 물리학을 위한 prestigious Comstock Prize의 수상자로 선택되었으며, 다른 많은 상과 영예의 수상자였다.
"트랜지스터의 발명"으로 인한 그 다음의 홍보는 종종 Shockley를 전면에 내세웠으며, 이는 Bardeen과 Brattain의 분노를 샀다. 그러나 Bell Labs 경영진은 지속적으로 세 명의 발명가를 모두 팀으로 제시했다. Shockley는 기자들이 자신에게 발명의 단독 공로를 부여한 기록을 수정할 것이지만, 결국 Bardeen과 Brattain을 화나게 하고 소외시켰으며, 본질적으로 둘 모두가 접합 트랜지스터에서 작업하는 것을 차단했다. Bardeen은 초전도성에 대한 이론을 추구하기 시작했고 1951년 Bell Labs를 떠났다. Brattain은 Shockley과 함께 더 이상 일하기를 거부했으며 다른 그룹에 배정되었다. Bardeen과 Brattain 모두 발명 후 첫 해 이후 트랜지스터의 개발과 거의 관계가 없었다.
Shockley Semiconductor
1956년 Shockley는 New Jersey에서 California의 Mountain View로 이사하여 Shockley Semiconductor Laboratory를 시작했으며, Palo Alto, California에 있는 노령이고 병약한 어머니 가까이에 살기 위해서였다. 이 회사는 Beckman Instruments, Inc.의 자회사였으며, Silicon Valley로 알려지게 될 실리콘 반도체 장치에서 작업한 첫 번째 설립이었다.
1956년에 노벨상을 받은 후 그의 태도는 변했으며, 이는 점점 더 자동적이고, 불규칙하고, 까다로운 경영 방식에서 드러났다. Shockley는 점점 더 전제적이고 편집증적이 되었다. 잘 알려진 한 사건에서 그는 회사 비서가 경미한 상처를 입은 후 "범인"을 찾기 위해 거짓말 탐지기 검사를 요구했다. 1957년 후반, "배신자 8인"으로 알려지게 될 Shockley의 8명의 연구원이 Shockley가 실리콘 기반 반도체 연구를 계속하지 않기로 결정한 후 사직했다. 그들은 Fairchild Semiconductor를 설립했으며, 이는 Shockley Semiconductor가 회복할 수 없는 손실이었고 3년 후 다른 회사에 의해 인수되었다. 그 다음 20년에 걸쳐 Fairchild로 거슬러 올라가는 직원 연결을 가진 65개 이상의 새로운 기업이 생겨났다.
1956년 이후 가끔 만난 약 30명의 동료 그룹이 2002년 Stanford에서 다시 만나 Shockley와의 시간과 정보 기술 혁명을 촉발하는 데 있어 그의 중심적 역할을 추억했다. 그 그룹의 조직자는 "Shockley는 Silicon Valley에 실리콘을 가져온 사람이다"라고 말했다.
인종과 우생학에 대한 견해
Shockley가 Shockley Semiconductor의 이사직에서 물러난 후, 그는 Stanford University에 합류했으며, 1963년에 공학 및 응용 과학의 Alexander M. Poniatoff 교수로 임명되었으며, 1975년 명예교수로 은퇴할 때까지 이 직책을 유지했다. 이 직책에서 Shockley는 인종, 인간 지능, 그리고 우생학의 문제에 관심을 가지게 되었다. 그는 이 작업이 인류의 유전적 미래에 중요하다고 생각했으며, 그것을 자신의 경력에서 가장 중요한 작업이라고 설명하게 되었으며, 그의 견해를 표현하는 것이 그의 명성을 손상시켰음에도 불구하고 그렇게 했다. Shockley는 덜 지능적인 사람들 사이의 더 높은 번식률이 역유전적 효과를 가지고 있었고 평균 지능의 하락은 결국 문명의 쇠퇴로 이어질 것이라고 주장했다. 그는 또한 흑인이 지적 수준에서 백인보다 유전적으로 열등하다고 주장했다. 예를 들어, 정신과 의사 Frances Cress Welsing M.D.와의 토론과 William F. Buckley Jr.와의 Firing Line에서:
내 연구는 나를 미국 흑인의 지적, 사회적 결핍의 주요 원인이 유전적이고 인종적으로 유전적 기원이며, 따라서 환경의 실질적인 개선으로 큰 정도로 시정될 수 없다는 의견으로 필연적으로 이끈다.
이 주제에 대한 Shockley의 저술과 강연은 부분적으로 심리학자 Cyril
