Шокли, Уильям Брэдфорд
Американский физик и изобретатель, один из создателей биполярного транзистора / Материал из Википедии — свободной encyclopedia
Уважаемый Wikiwand AI, давайте упростим задачу, просто ответив на эти ключевые вопросы:
Перечислите основные факты и статистические данные о Шокли, Уильям Брэдфорд?
Кратко изложите эту статью для 10-летнего ребёнка
Уи́льям Брэ́дфорд Шо́кли (англ. William Bradford Shockley; 13 февраля 1910, Лондон — 12 августа 1989, Станфорд) — американский физик, исследователь полупроводников, лауреат Нобелевской премии по физике 1956 года. В годы Второй мировой войны Шокли участвовал в создании американской школы исследования операций и в разработке тактики стратегических бомбардировок. В январе 1948 года Шокли изобрёл плоскостной биполярный транзистор, а затем создал научную теорию, объяснявшую его работу. В 1956 году Шокли основал названную его именем лабораторию, которая стала одним из истоков Кремниевой долины.
Уильям Брэдфорд Шокли | |
---|---|
англ. William Bradford Shockley | |
| |
Дата рождения | 13 февраля 1910(1910-02-13)[1][2][…] |
Место рождения | Лондон, Англия |
Дата смерти | 12 августа 1989(1989-08-12)[1][2][…] (79 лет) |
Место смерти | Стэнфорд, Калифорния, США |
Страна | |
Научная сфера | физика полупроводников |
Место работы |
Bell Labs, Shockley Semiconductor Laboratory, Стэнфордский университет |
Альма-матер |
Калифорнийский технологический институт, Массачусетский технологический институт |
Учёная степень | доктор философии по физике[d] |
Научный руководитель |
Джон Слейтер, Филипп Морзе[en] |
Известен как | изобретатель и создатель теории плоскостного транзистора, создатель американской школы исследования операций |
Награды и премии |
Премия Морриса Либманна (1952) Премия Комстока (1953) Премия Оливера Бакли (1953) Кельвиновская лекция (1955) Нобелевская премия по физике (1956) Человек года (Time) (1960) Медаль Холли (1963) Медаль Вильгельма Экснера (1963) Медаль почёта IEEE (1980) |
Медиафайлы на Викискладе |
В личности Шокли сочетались талант теоретика и преподавателя, культ собственного интеллекта и тела, неукротимая тяга к соперничеству и глухота к мнениям и интересам других людей. Жёсткость Шокли стала причиной ухода из его компании «вероломной восьмёрки», положившей начало буму в микроэлектронике. В 1960-е годы Шокли увлёкся идеями евгеники и начал публичную кампанию против «вырождения» американской нации. Его расистские теории были отвергнуты обществом, разрушили научную репутацию Шокли и привели к фактическому изгнанию его из научного сообщества[3].
Уильям Брэдфорд Шокли родился в необычной семье. Отец и мать Шокли познакомились, когда ему было 52 года, ей 30[4]. Оба получили превосходное для своего времени образование. Уильям Шокли-старший, потомок пилигримов с «Мейфлауэра», сын шкипера-китобоя, окончил Массачусетский технологический институт и сколотил небольшое состояние, работая горным инженером — сначала в Калифорнии, а затем в Китае[5]. В зрелые годы он забросил инженерное дело и занялся спекуляциями на акциях горнорудных компаний[4]. Мать окончила Стэнфордский университет и стала первой в США женщиной — горным инспектором[6]. После свадьбы в январе 1908 года супруги Шокли переехали в Лондон, поближе к биржевым интересам Уильяма Шокли-старшего[7]. Семья вела праздный, богемный образ жизни, и не соглашалась умерить свои расходы даже тогда, когда стало ясно, что бизнес мужа не приносит дохода[8]. Летом 1909 года, когда мать была беременна Уильямом-младшим, Уильяму-старшему пришлось отправиться на заработки в геологоразведочную экспедицию на Амур[9]. Он вернулся в Лондон незадолго до родов, которые оказались неожиданно долгими и тяжёлыми[10].
Шокли родился физически здоровым, но вскоре родители обратили внимание на странности в его умственном и душевном развитии[11]. Подробные дневники, которые вели отец и мать, свидетельствуют о том, что уже в пять месяцев ребёнок произнёс собственное имя, Билли, а в двенадцать месяцев умел считать до четырёх и узнавал буквы алфавита[11]. Одновременно с этим Уильям был склонен к припадкам слепой, неуправляемой агрессии[11]. Он кусал родителей, бился в конвульсиях, однажды сильно ударился головой о чугунную батарею[11]. Он стал опасен, прежде всего для самого себя[11]. Телесные наказания и психологические эксперименты не помогали, наёмные няньки в доме Шокли долго не задерживались, но хуже всего было то, что уверенные в собственном «педагогическом даре» родители не давали Уильяму общаться со своими сверстниками[12].
В 1913 году семья от безденежья вернулась в США и обосновалась в Калифорнии. Родители долго не желали отдавать сына в школу. Только в восемь лет Уильям пошёл в публичную школу, а год спустя — в дорогую частную «Военную академию Пало-Алто»[12]. К удивлению родителей, в закрытом интернате Уильям не только отлично учился, но и неплохо себя вёл[13]. В 1922 родители, планировавшие вновь уехать в Лондон, забрали сына из школы, и только в 1924 году Уильям, пропустив средние классы, вернулся в школу[14]. 18 мая 1927 года он сдал приёмные экзамены в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. 26 мая того же года Уильям Шокли-старший умер от инсульта, оставив жене и сыну достаточно средств на экономную, но безбедную жизнь[15].
К восемнадцати годам Шокли достиг пика физической формы, которую поддерживал постоянными тренировками, и даже снимался в рекламе спортивных тренажёров[16]. Примерно тогда же сформировалась доминирующая черта характера Шокли — неукротимая тяга к соперничеству[17]. Осенью 1928 года Шокли перешёл из университета в Калифорнийский технологический институт — в те годы небольшой колледж, занимавшийся исключительно фундаментальной наукой под руководством нобелевского лауреата Роберта Милликена[18]. Четыре года обучения Шокли в Калтехе совпали с периодом формирования квантовой механики, и именно на ней Шокли и сосредоточился[19]. Учебный план Шокли составил будущий дважды нобелевский лауреат Лайнус Полинг, а наибольшее влияние на Шокли, с его слов, оказали преподаватели теоретической физики Уильям Хаустон[en] и Ричард Толмен[20].
В 1932 году Шокли поступил в докторантуру Массачусетского технологического института (MIT). Его научными руководителями стали вначале Джон Слейтер, а с 1933 года — ученик Карла Комптона Филип Морзе[en][21]. Морзе был не только блестящим преподавателем и организатором, но и человеком со связями — он входил в кружок ведущих инженеров и менеджеров Bell Labs, посещавших вместе подпольные заведения Нью-Йорка [22]. Морзе познакомил Шокли с его будущим шефом Мервином Келли и с Уолтером Браттейном[22]. Тогда же, в августе 1933 года, 23-летний Шокли женился на Джин Альберте Бейли, а в марте 1934 года Джин родила девочку, Аллисон Шокли[23].
Сверстник и товарищ Шокли по MIT Фредрик Зейтц отмечал, что к 1932 году Шокли развился в блестящего интеллектуала, способного с первой попытки решать сложные научные задачи, но при этом был совершенно не способен к восприятию чужих точек зрения. Уже тогда, по мнению Зейтца, в уме Шокли возникла навязчивая идея «власти избранных», отрицание демократии ради торжества интеллектуальной элиты[24][25]. Шокли дополнял собственную «интеллектуальную исключительность» ежедневными физическими тренировками, по примеру Морзе занимался альпинизмом и спелеологией[26].
Весной 1936 года, когда Шокли завершал работу над докторским дипломом, в США продолжалась Великая депрессия. Университеты прекратили наём новых сотрудников, а Шокли надо было кормить семью. Поэтому, когда Келли предложил Шокли работу в исследовательском центре в Здании лабораторий Белла с начальной зарплатой 310 долларов в месяц, Шокли немедленно согласился[27]. После защиты диплома Шокли в июне 1936 года вся семья переехала в Нью-Йорк и обосновалась на 17-й улице[28].
Шокли начал работу на Bell Labs в лаборатории вакуумных ламп Клинтона Дэвиссона[29]. Уже в первый год работы у Дэвиссона Шокли опубликовал восемь научных работ и изобрёл устройство для фокусировки лучей в лучевой трубке[29]. Bell Labs была одной большой фабрикой патентов, в которой карьеры сотрудников определялись не столько их вкладом в науку, сколько способностью генерировать патентуемые идеи[29]. В историю же вошли не патенты Шокли, а его короткая статья 1938 года «О токах в проводниках, наведённых движущимся точечным зарядом»[30].
К 1938 году рабочие частоты вакуумных ламп выросли настолько, что периоды колебаний стали сопоставимы со временем пролёта электрона между электродами. Радиотехникам потребовалась новая модель, описывающая не ток электронов от катода к аноду, но ток, наведённый этими электронами на электроды лампы. Традиционный анализ требовал трудоёмкого интегрирования напряжённости поля по теореме Гаусса[31]. По Шокли, этот расчёт можно было заменить простой формулой, не требующей интегрирования. Независимо от Шокли к аналогичному решению пришёл Саймон Рамо[en][31]. После публикации его работы в 1939 году модифицированная формула стала известна как теорема Шокли — Рамо[31]. Она оказалась применима не только к вакуумным лампам, но и к емкостям колебательных контуров[32], к газонаполненным (ионизационные камеры[33]) приборам и полупроводникам (солнечные батареи[34]).
В межвоенные десятилетия, в эпоху формирования квантовой и ядерной физики, наука резко помолодела[35]. В годы, когда Шокли начинал научную деятельность, считалось, что физики обычно совершают открытия в возрасте до 35 лет[36]. Дирак и Эйнштейн утверждали, что «физик умирает к тридцати годам»[35]. Анализ, проведённый в 2011 году, подтвердил, что 31 % нобелевских лауреатов по физике межвоенных лет были награждены за открытия, сделанные в возрасте до 30 лет, 78 % — за открытия, сделанные в возрасте до 40 лет[35]. Возраст интеллектуального расцвета Шокли, с 29 до 35 лет, пришёлся на Вторую мировую войну. Шокли отдал свои лучшие годы не фундаментальной науке, а решению военно-прикладных задач.
Атомный проект
26 января 1939 года Нильс Бор сделал в Вашингтоне публичное сообщение об открытии деления атомного ядра[37]. Превращение урана, облучённого медленными нейтронами, в изотоп бария, открыли Отто Ган и Фриц Штрассман, а теоретическое объяснение открытия сформулировали Лиза Мейтнер и Отто Фриш[38]. Шокли, Браттейн и Джеймс Фиск посетили семинар Бора в Колумбийском университете и донесли услышанное до руководства Bell Labs, но вряд ли могли рассчитывать, что частный научно-прикладной институт займётся вопросами ядерной физики[39]. Однако в мае 1940 года Келли поручил Шокли и Фиску проработать вопрос о возможности генерации ядерной энергии[39]. Несколько дней спустя Шокли самостоятельно пришёл к идее замедления нейтронов в реакторе, сложенном из слоёв обогащенного урана, графита и воды[39]. Через два месяца Шокли и Фиск доложили Келли о том, что уран действительно может служить источником промышленной энергии, изотопов для «грязных» бомб и о принципиальной возможности создания атомной бомбы[40].
Сразу после этого доклада Bell Labs прекратила свой ядерный проект — скорее всего, по указке правительства. Доклад Шокли и Фиска, вероятно, был известен британским и канадским ядерщикам, но в самих США его держали в секрете от собственных физиков[41]. Обнародовать свою работу Шокли и Фиск не могли, так как в стране уже действовал мораторий на публикации по ядерной физике[40]. Они подали патентную заявку на разработанную ими схему реактора, а состоявшаяся после войны экспертиза показала, что именно Шокли и Фиск являются авторами первой работоспособной схемы реактора[41]. Со слов Фиска, правительство США решило не допустить того, чтобы стратегически важный патент оказался в частной собственности: правительство надавило на AT&T, и компания тихо отказалась от борьбы за патент на реактор[41].
Работы на ВМФ США
Весной 1942 года Морзе пригласил, а фактически мобилизовал, Шокли на должность директора по исследованиям недавно созданной группы по противолодочным операциям (англ. Anti-Submarine Warfare Operations Research Group, ASWORG)[42]. В течение последующих полутора лет Шокли занимался исследованием операций противолодочных сил и атлантических конвоев. По мнению биографа Шокли Джоэла Шуркина, лето 1942 года стало лучшим периодом в жизни Шокли, за которым последовала необратимая деградация[43].
Вначале Морзе поручил Шокли разобраться с проблемой неэффективности авиаударов по подводным лодкам[36]. Глубинные бомбы, сбрасываемые с самолётов, на практике были намного менее эффективными, чем те же бомбы, сбрасываемые с надводных кораблей[36]. Несколько дней спустя Шокли нашёл ответ: эсминцы сбрасывали бомбы на подводные цели, самолёты — на надводные, однако взрыватели авиационных глубинных бомб устанавливались на стандартную флотскую глубину срабатывания для подводных целей — 75 футов (25 м)[36]. По рекомендации Шокли взрыватели авиационных бомб установили на глубину срабатывания 35 футов, и через два месяца флот сообщил, что эффективность поражения подлодок с воздуха выросла в пять раз[44]. Однако вскоре, когда группа Шокли занялась вопросами поиска подлодок и оценкой эффективности противолодочных радаров, стало ясно, что флотская отчётность недостоверна[45]. Чтобы понять, насколько она недостоверна, физикам и математикам пришлось переселиться на военно-морские базы и летать в Атлантику с боевыми экипажами, одновременно обучая лётчиков новейшей тактике патрулирования[46].
«Нащупав» реальное положение дел в противолодочной авиации, группа Шокли выполнила два исследования, определившие тактику ВМФ США на заключительном этапе битвы за Атлантику[47]. Во-первых, Шокли доказал, что использование радара повышает вероятность обнаружения подводной лодки в три раза, и сделал вывод о том, что немцы не используют имевшиеся на подводных лодках детекторы радиолокационного излучения[47]. Наибольшую вероятность обнаружения цели, по мнению группы Шокли, имели медленные патрульные самолёты с постоянно включенными радарами, ведущие поиск вдали от берегов США[47]. Флот последовал этой рекомендации, оборудовал все патрульные самолёты радарами и запретил пилотам отключать их[47]. Во-вторых, изучив статистику действий немецкой авиации против атлантических конвоев, группа Шокли сделала вывод о том, что немецкая авиация не использует радары при поиске целей. Как следствие, в условиях ограниченной видимости и в тумане конвои могли не опасаться обнаружения с воздуха[48].
Группе Шокли довелось делать и нежелательные для ВМФ открытия. Сотрудник Шокли, изучавший эффективность пеленгации радиопередатчиков немецких подлодок, установил, что достижения американских радистов существенно превосходили расчётную точность триангуляции[49]. Когда Морзе доложил о странном выводе руководству ВМФ, тему срочно закрыли: аналитик Шокли случайно вышел на другой, глубоко засекреченный источник информации — взломанные англичанами немецкие шифры[49].
Работы на ВВС США
В течение 1943 года союзники выиграли битву за Атлантику, и в январе 1944 года Шокли перешёл из подчинения ВМФ в группу консультантов стратегической авиации[50]. Весной и летом 1944 года Шокли разрабатывал программу обучения лётчиков навыкам ориентации и бомбометания по индикатору кругового обзора[en] бортового радара[50]. Облетев вдоль и поперёк район учебных полётов в Северной Каролине, Шокли составил карту характерных примет местности и их радиолокационных профилей, по которым тренировали лётчиков дальней авиации[50]. Обучение по программе Шокли занимало 85 лётных часов, по окончании программы бомбардиры должны были укладывать бомбы в радиусе 500 м (1700 футов) от расчётной цели — ночью, со средних высот на крейсерской скорости[51]. Промахи обычно свидетельствовали не об ошибках лётчиков, а о неточности радиолокационных карт[52].
В сентябре 1944 — феврале 1945 года Шокли предпринял уникальное для того времени кругосветное путешествие[53]. Он посетил коллег в Англии, провёл несколько недель на авиабазах в Индии, а затем вылетел на захваченный у японцев Сайпан для оценки боевой эффективности бомбардировок Японии новейшими B-29[53]. Январь 1945 года Шокли провёл на Цейлоне, составляя радиолокационные карты для налётов на Осаку и Нагою[54]. В марте 1945 года эти карты пошли в дело. По мнению командующего ВВС генерала Арнолда, неожиданно раннее (2 сентября 1945 года) окончание войны было, в том числе, личной заслугой Шокли[55].
В феврале 1945 года по инициативе Арнолда вернувшийся в США Шокли стал советником военного министра и сосредоточился на оценке эффективности стратегических бомбардировок Германии и Японии[54]. Шокли придерживался мнения о том, что реальная эффективность бомбардировок Германии была меньше, чем признавалось официально, но, в отличие от своего британского учителя и коллеги Патрика Блэкетта, Шокли не отрицал целесообразности этих бомбардировок[56]. Эффективность налётов на Японию была намного ниже, и Шокли рекомендовал «изучить альтернативы»[56]. Неизвестно, имел ли Шокли в виду атомные бомбардировки, знал ли он о действительном состоянии Манхэттенского проекта — но о том, что такие работы ведутся, он не мог не знать[57]. Уже после Хиросимы военные поручили Шокли оценить, насколько Советский Союз отставал от США в разработке ядерного оружия. Шокли дал пессимистический ответ: «на три года»[58]. В действительности СССР испытал первую атомную бомбу на четыре года позже США, 29 августа 1949 года.
Война изменила отношение Шокли к собственному месту в науке. Шокли навсегда отошёл от чистой науки, сосредоточившись на прикладных, практических задачах[59]. Он сохранил дар теоретика, но теория интересовала его исключительно как средство, ведущее к практической цели — созданию полупроводниковых приборов[59]. Война отрицательно повлияла на психику Шокли, его брак с Джин Бейли был близок к распаду. В 1942 и 1947 годах Джин родила Шокли двух сыновей, но к концу войны супругов не связывало ничего, кроме ответственности за детей. 6 ноября 1943 года, во время одного из редких отпусков, Шокли предпринял неудачную попытку застрелиться[60]. Поводы к самоубийству, причины глубокой депрессии Шокли в этот день остались неизвестны[61]. Шокли никогда более не предпринимал попыток самоубийства: вероятно, он решил, что судьба дала ему второй шанс[61]. В бога Шокли не верил[62]. В первые два-три года после войны Шокли, со слов очевидцев, вёл себя безупречно[63], но в декабре 1947 года в его жизни произошёл другой кризис. Изобретение точечного транзистора, в котором Шокли не принимал участия, побудило Шокли начать теоретическую проработку гипотетического плоскостного транзистора — работу, которая принесла ему Нобелевскую премию.
Транзистор Бардина и Браттейна
Весной 1945 года Шокли вернулся в Bell Labs и собрал рабочую группу по разработке полупроводниковых приборов. В сентябре 1945 года, основываясь на работах Карла Ларка-Хоровица, сузил выбор перспективных полупроводников до двух — германия и кремния[64]. В январе 1946 года Шокли задал единственно возможное, как тогда казалось, направление поиска — разработку гипотетического полевого транзистора, прибора, в котором внешнее электростатическое поле затвора управляет током в массиве полупроводника[65][66]. По всем расчётам, такой прибор должен был работать, но эксперимент опроверг надежды Шокли[67]. Все 34 сотрудника лаборатории Шокли сосредоточились на одной цели — выяснение причин «одной из величайших неудач в истории науки»[68]. В октябре 1945 года к работе присоединился блестящий теоретик Джон Бардин[68]. 19 марта 1946 года Бардин впервые объяснил произошедшее в терминах теории поверхностных состояний[69], а в следующие несколько месяцев Бардин и Браттейн экспериментально подтвердили эту гипотезу[70]. Шокли был раздосадован: до войны он сам занимался поверхностными состояниями, и должен был бы учесть их — но не сделал этого[71]. Он устранился от работы над «полевым транзистором», а Бардин, Браттейн и их помощники продолжили опыты, с каждым шагом отдаляясь от направления, заданного Шокли[72][73]. Шокли проявил интерес к их работам только в октябре-ноябре 1947 года, но по-прежнему не принимал в них активного участия[74][75].
16 декабря 1947 года Браттейн собрал первый работоспособный точечный транзистор, а 23 декабря продемонстрировал руководству Bell Labs, в том числе Шокли, транзисторный усилитель[76][77]. Рано утром 25 декабря над Нью-Джерси начался обильный снегопад[en], сделавший дороги непроходимыми, но Шокли всё же сумел добраться до лаборатории, чтобы ещё раз посмотреть на установку Браттейна[59]. Он понял, что упустил, возможно, главное открытие своей жизни[78]. Патентные эксперты компании подтвердили, что все личные права на изобретение принадлежат Бардину и Браттейну, но не Шокли[79]. Со слов Браттейна, Шокли попытался торпедировать их патентную заявку: «Он позвонил по очереди Бардину и мне и … и заявил, что иногда люди, выполняющие работу, не получают того, что им причитается. Он считал, что в состоянии [сам, единолично] запатентовать всё, начиная с полевого эффекта…»[80][81]. Браттейн отшутился: «Славы хватит на всех», Бардин затаил обиду[78]. Взаимное недоверие, порождённое минутной паникой Шокли, стало началом конца лаборатории Шокли в Bell Labs[82]. Идея Шокли «запатентовать всё» провалилась, так как патент на принцип действия полевого транзистора уже принадлежал Юлиусу Лилиенфельду[83].
Существуют косвенные признаки того, что в начале 1948 года Шокли угрожал компании судебным иском, если та не сделает его соавтором заявки[84]. Скорее всего, переговоры окончились компромиссом: авторство изобретения осталось за Бардином и Браттейном, но в публичных заявлениях Bell Labs изобретателями назывались трое: Бардин, Браттейн и Шокли[85]. Внутренняя инструкция Bell Labs предписывала, чтобы на всех фото для прессы Бардин, Браттейн и Шокли появлялись вместе, как равные соавторы[86]. На первой публичной демонстрации транзистора именно Шокли отвечал на вопросы журналистов, став на время лицом компании[87]. Так, ещё до присуждения Нобелевской премии 1956 года, в американском обществе сложился миф о «трёх изобретателях» первого транзистора, и миф о Шокли как о «первом среди равных»[88][89].
Транзистор Шокли
Главный творческий прорыв состоялся не тогда, когда я пытался изобрести транзистор, а когда я конструировал установку для экспериментов с поверхностными явлениями в точечных транзисторах. Внезапно до меня дошло, что экспериментальная структура и есть транзистор. Именно она и была запатентована как плоскостной транзистор. Я был удручён тем, что, зная всё необходимое для этого изобретения, я целый год не мог соединить части целого — до тех пор, пока не появился раздражитель в лице точечного транзистора. — Уильям Шокли, 1972[90]
Ревность к успеху коллег и озлобление собственными ошибками подстегнули волю Шокли[91]. 25 декабря 1947 года, вернувшись домой, Шокли мысленно обратился к уже посещавшей его идее создания монолитного транзистора[92]. Точечные контакты транзистора Бардина и Браттейна, как справедливо полагал Шокли, были нестабильны и ненадёжны. Взамен, решил Шокли, следовало буквально загнать эти контакты в толщу проводника[78]. В последующие две недели, заполненные научными совещаниями в Нью-Йорке и Чикаго, Шокли мысленно перебрал ряд конфигураций гипотетического транзистора, но ни одна из них не выдержала проверку расчётами. Среди отвергнутых идей была и трёхслойная конфигурация, придуманная Шокли 1 января 1948 года в номере чикагского отеля «Бисмарк», и ставшая впоследствии известная как плоскостной или биполярный транзистор[93].
23 января 1948 года Шокли понял, что, вероятно, допустил ошибку. Его анализ не учитывал роли неосновных носителей, также как не учитывал их Бардин[94]. Возможно, подумал Шокли, что инжекция неосновных носителей в полупроводник (дырок в полупроводник n-типа или электронов в полупроводник p-типа) запускает в нём каскад образований электронно-дырочных пар[94]. Если это верно, то трёхслойная полупроводниковая структура может усиливать ток[94]. Шокли не сразу осознал значение этого вывода, да и не имел средств экспериментально проверить его[95]. Он продолжал работать в одиночку, скрывая свои работы от Бардина[83]. 18 февраля в Bell Labs состоялся научный семинар, на котором Джон Шайв[en] продемонстрировал вариант точечного транзистора, контакты которого были расположены на противоположных сторонах германиевой пластинки[96][86]. Между прототипом Шайва и гипотетическим трёхслойным транзистором Шокли был всего один шаг. Опасаясь, что Бардин и Браттейн сумеют сделать его, Шокли решил раскрыть свои карты. Он вышел к доске и сделал короткий, убедительный доклад-экспромт о своей концепции биполярного транзистора. Все присутствующие, включая Бардина, были поражены красотой идеи[86]. Браттейн с трудом скрыл возмущение тем, что Шокли фактически противопоставил себя коллективу, работая дома, в тайне от коллег[96].
Шокли поручил изготовление опытной транзисторной структуры технологу Моргану Спарксу. Спаркс стал «руками» Шокли, так же как Браттейн был «руками» Бардина[86]. Работы шли медленно: Bell Labs бросила все силы на доводку точечного транзистора, а работы по технологиям плавки, очистки и легирования полупроводников финансировались по остаточному принципу[86]. Шокли был по-прежнему загружен заказами Пентагона и не мог сосредоточиться на технологических проблемах, а Бардина он к «плоскостной» теме не допускал[97]. Только год спустя, 7 апреля 1949 года, Спаркс, Гордон Тил и Боб Микуляк вырастили в тигле первую трёхслойную p-n-p-структуру для демонстрации «транзисторного эффекта»[98]. 16-18 июня 1949 года Шокли, Браттейн, Пирсон и Спаркс обнародовали проверенное практикой изобретение, а в январе 1950 года Спаркс и Гордон Тил сумели изготовить трёхслойную структуру с относительно тонким слоем базы, пригодную для изготовления радиочастотных транзисторов[99]. Год спустя выращенный по методу Тила и Спаркса плоскостной, или биполярный, транзистор Шокли пошёл в серию и полностью вытеснил с рынка точечный транзистор Бардина и Браттейна.
В 1949—1950 годах, одновременно с работой над плоскостным транзистором, Шокли писал свою первую и, как оказалось, единственную книгу[100]. Книга объёмом в 551 страницу была впервые издана в Нью-Йорке в ноябре 1950 года под названием «Электроны и дырки в полупроводниках»[100][101] (англ. Electrons and holes in semiconductors, в русском переводе 1953 года «Теория электронных полупроводников: Приложения к теории транзисторов»[102]). Шокли собирался назвать её «Дырки и электроны в полупроводниках», но редколлегия издательства предпочла переставить слова. Книга Шокли опередила развитие технологии примерно на пять лет: описанные в ней биполярные транзисторы существовали только в виде опытных образцов[98]. По ней обучались студенты практически всех университетов англоязычных стран[98], она, по мнению Жореса Алфёрова, стала «настольной книгой по обе стороны Атлантического океана»[103], а по мнению Джона Молла[en] — «библией для целого поколения исследователей и преподавателей»[104]. Экспоненциальное уравнение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода стало известно как «формула диода Шокли», а модель рекомбинации носителей p-n-перехода, дополненная в 1952—1954 годах Робертом Холлом[en] и коллегой Шокли Уильямом Ридом — как «модель Шокли — Рида — Холла» (сокращённо ШРХ)[105].