Walter Hauser Brattain kimdir? Hayatı ve eserleri

24

Walter Hauser Brattain kimdir? Hayatı ve eserleri: (1902) ABD’li fizikçi. Transistörün keşfine yol açan çalışmalara olan katkıları dolayısıyla 1956 yılı Nobel Fizik Ödü­lü’nü paylaştı. 10 Şubat 1902’de Çin kıyılarındaki Amoy Adası’nda doğdu. Ailesi Amerika’ya yerleşen ilk Avrupalı ailelerdendi. Çocukluğu bir çiftlikte geçen Brattain, 1924’te Whitman College’da fizik ve matematik okuduktan sonra 1929 yılında Minnesota Üniversitesi’nden doktorasını aldı. Bir süre Ulusal Standartlar Bürosu’nun radyo bölümünde çalıştıktan sonra 1929’da Bell Telefon Şirketi laboratuvarlarına araştırı­cı olarak girdi. II. Dünya Savaşı sırasında buradaki araştırmalarına ara verip, askerlik görevi olarak Columbia Üniversitesi’nde yapılan, denizaltıların man­yetik yöntemlerle saptanması çalışmalarına katıldı. Savaştan sonra tekrar Bell laboratuvarlarına dönerek katı cisimlere kuvantum mekaniğinin uygulanmasıyla belirebilecek ilginç özelliklerin saptanması ve incelenmesiyle ilgili araştırmalarını sürdürdü. AlanWılson’ un iletkenlik mekanizmasıyla ilgili görüşlerinin germanyum ve silisyuma uygulanmasıyla uğraşırken, 1947’de çalışma arkadaşları J. Bardeen ve W. Shockley ile birlikte “transistör”ü ve bunun yükseltici olarak kullanılabileceğini keşfettiler; bu keşif dolayısıyla da 1956 yılı Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştılar. 1959’da ABD Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçilen, 1962- 1972 arasında Washington Eyaleti’ndeki Whitman College’da fizik profesörlüğü yapan Brattain’in katı hal fiziği alanında birçok patentleri ve yapıtları vardır.

Brattain’in Bell laboratuvarlarında ilk ilgilendiği konu, katı cisim yüzeylerinin fiziksel özellikleriydi. Bu konudaki araştırmaları sırasında, tungsten yüzeyi­nin ısıl-iyonlaşmalı salım ve yüze soğurma özellikleri üzerinde çalışırken ilgisi, yüzeylerin elektronik dav­ranışlarına ve özellikle “doğrultucu”, yani değişimli akımın bir yönde geçişini kesici etkilerine kaydı. O sıralarda elektronik devrelerde vakum tüplü diyotlar- la (diyot lamba) görülmekte olan bu işlev için kristal kullanımının sağlayacağı avantajlar bilinmekteydi. Brattain kristallere ilişkin, önceleri bakır ve bakır oksit üzerindeki çalışmalarını bir yarıiletken olan silisyumla sürdürdü. Öte yandan, II. Dünya Savaşı’ndan sonra Bell laboratuvarlarında S. O. Morgan ve W.S. Shockley’ın yönetiminde yarıiletkenlerin elek­tronik özellikleri üzerinde yoğun bir araştırma prog­ramı başlatılmış, Wilson, Frenkel, Mott, Schottky ve Davidof’un geliştirdikleri kuvantal iletkenlik kuram­larının gösterdikleri doğrultuda çalışmalara geçilmişti. Bu amaçla savaş sırasında geliştirilmiş olan birçok yeni teknikten de (örneğin kristallerin saflaştırılması gibi) yararlar’lıyordu. Ana amaçların başında, elektronik devrelerde akım ve gerilim yükseltilmesini sağlayan triyot gibi, vakum tüplerinin yerini tutacak yeni bir düzenek geliştirmek geliyordu. Bunun kristallerle mümkün olabileceği 1 Hz’den daha düşük frekanslı akımlar için tuz (NaCl) gibi kristallerde gösterilmişti. Bu düzeneğin çalışma ilkesi aslında bugün en yaygın kullanımı olan “sandviç” yapılı transistörlerdeki gibi­dir; diyot gibi çalışan bir kristalin içinde bir “uzay yük bölgesi” (iyonların yığıldığı dar bir bölge) yaratılıp uygulanan değişken akımın (ya da gerilimin) ayarlanmasıyla, kristalden geçen akımın düzenlenme­si sağlanır. Ancak başlangıçtaki teknik olanaklar bu yöntemi gerekli frekanslar için uygulamaya elverişli değildi. Dolayısıyla iki değişik yöntem daha denendi. “Alan etkisi” denilen birincisinde, bir yüzü katoda yapışık ince bir yarıiletken kristalin diğer yüzüne uygulanan gerilimin değiştirilmesiyle “transistor etki­si” araştırıldı. Bu şekilde, uygulanan gerilimin kristal içinde zorlayarak yarattığı hareketli yüklerin sayısı da değişecek, bu da kristalin iletkenliğini ciddi ölçüde etkileyerek beklenen sonucu verecekti. Shockley’in hesaplarına göre elverişli olması beklenen bu yöntem de iyi sonuç vermedi (ancak bugün bu tür “alan etkili” transistörler geliştirilmiş bir biçimde kullanıl­maktadır). Başarısızlığın, yaratılan yüklerin kristal yüzeyinde toplanarak akımın geçmesini engelleme­sinden doğduğu anlaşılınca bunu giderecek bir deği­şiklik denendi. Bu ikinci yöntemde, üst yüzeye sivri uçlu, “değme” elektrodları uygulanarak bunlar ara­sında transistor etkisi yaratılmaya çalışıldı. Yüzeyle­rin elektronik özellikleri üzerinde deneyimli olan

Brattain, önce değme noktalarını, ışıkla uyararak, daha sonra da noktaların çevrelerine Bardeen’in önerisiyle elektrolit (iletken çözelti) damlatarak ince­ledi. Bu şekilde, kristal yüzeyine yığılan yükler dağıtılabiliyordu. Daha sonra elektrolit yerine yüzeye iyice yapışmayı sağlayan ince altın film kaplanmasıyla bu işlem daha da kolaylaştırılabildi. Kristalin üst yüzeyinde bir küçük altın film ve buna çok yakın bir sivri tungsten uç arasından geçen akımın, kristalin diğer yüzüne uygulanan gerilimdeki değişmelerden etkilenmeye başladığının görülmesi ilk “transistor” etkisiydi. Bu terim “transfer resistor” (aktarıcı direnç elemanı) adından türetilmiştir.

Ancak transistörlerde bugün en yaygın kullanım “nokta değmeli”den çok saflaştırma ve “katkılama” tekniklerindeki gelişmeler sayesinde “sandviç” ve “alan etkili” tip transistörlerle olmaktadır.

Kaynak: Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi, Anadolu yayıncılık, 1983