探索新器件

科学总是要向前发展的。电子管在电子技术领域里统治了四十年之久， 随着时间的推移和电子技术的深入发展，它的局限性日益显露出来了。

一个最典型的例子，是二十世纪四十年代中期问世的世界第一台电子计算机。这台代表当时最新技术水平的样机，总共用了一万八千个电子管，有十个房间那样大，耗电量高达二百千瓦，而且电子管要经常更换。由于存在体积大、耗电多、容易破碎，操作以前需要预热这些缺点，电子管成了电子技术进一步发展的障碍。不少电子专家看到这一点，都想寻求解决的办法。美国贝尔研究所的执行副所长凯利是个电子管专家，他在第二次世界大

战以前就看出了电子管的缺陷。作为一个有远见的科学研究的领导人，他认为要进一步发展通信事业，就必须寻求一种新的电子器件。

1945 年初夏的一天，凯利在贝尔研究所办公室同肖克莱（1910－）谈起这个问题。肖克莱当时只有三十五岁，他在二十六岁就获得理学博士学位， 多年研究固体物理学，理论上的造诣比较深，是所里的固体物理专家。他很同意凯利的看法，并且向他介绍说，世界上很多国家都在研究半导体材料的特性。

“你觉得应该朝哪个方向努力才比较有希望呢？”最后，凯利征求这个青年科学家的意见。

肖克莱想了一下，胸有成竹地回答：“我认为半导体物理学是应该探索的领域。”他这个建议是有充分根据的，因为当时半导体已经开始被用来制造电子器件，虽然还只是制造二极管、变阻器等小元件，但是已经显示出前途很有希望。

凯利采纳了肖克莱的意见，当机立断，作出了加强半导体基础研究的战略性决定。

同年下半年，贝尔研究所成立了以肖克莱、巴丁（1908－）、布拉坦

（1902-）为核心的固体物理学研究小组，由肖克莱担任组长。巴丁三十八岁， 也是个固体物理学专家，早年搞过电气工程。布拉坦年纪稍大些，四十三岁， 有丰富的半导体实验研究的经验。研究小组的阵容很强，除了他们三个人以外，还配备了搞物理化学和电路研究的几个专业人员。

小组成立以后，很快就确定了研究方向。他们没有急忙投入半导体放大器的研制工作，而是先研究半导体的导电机制。初看起来，这好象有些不着边际，实际上却是正确的。因为当时对半导体的性能还不大清楚，匆忙地去搞器件研制，一定会有很大的盲目性，反倒效果不好。

肖克莱小组选择锗和硅做研究对象，在两年时间里进行了大量的实验。他们对半导体的性能，包括半导体-金属接触的整流作用、阻挡层势垒等，进行了分析研究，希望能够找到控制半导体里电子流动的方法。

在扎实而广泛的基础研究中，他们时刻记着最终的目标——寻找一种新的半导体放大器件。

怎样能够实现放大作用呢？德福雷斯特在二极管的两个电极中间加上第三个电极，大功就告成了。半导体可不这样简单，因为它的导电机制比真空管复杂得多。一块半导体晶体，就是含有百万分之一的微量杂质，导电性能也要受到很大的影响。很明显，控制半导体内部的电子运动要困难得多。

肖克莱不愧是个战略家。他根据对半导体的多年探索，提出了一个被称做“场效应”的设想，从理论上预言：当半导体层薄得同表面空间电荷层相近的时候，就可以用和表面垂直的电场来控制薄膜的电阻率，使平行表面流动的电流受到控制，起到放大作用。

没有多久，布拉坦跟一个助手在电解液里测定半导体在光照下的接触电动势，也就是光生电动势的时候，发现了一个新奇的现象。他们实验的本意， 是测量光生电动势同温度的关系。但是当他们改变锗样品同电极之间的电压和方向的时候，意外地发现光生电动势的大小和极性也随着改变了。原来这正是肖克莱所预见的“场效应”！

第二天清晨，巴丁满面春风地走进布拉坦的办公室，拿出一张半导体放大装置的设计草图，建议布拉坦试一试。只不过一夜工夫，巴丁就提出了具体的实施方案，可见他解决问题的才干和急迫的心情。

布拉坦接过图纸看了一眼，立刻说：“我们现在就到实验室去试验吧！”