Walter Hans Schottky (23 de julio de 1886 - 4 de marzo de 1976) fue un físico alemán que jugó un papel importante en el desarrollo de la teoría de los fenómenos de emisión de electrones e iones, [2] inventó el tubo de vacío de rejilla de pantalla en 1915 mientras trabajaba en Siemens , [3] co-inventó el micrófono de cinta y el altavoz de cinta junto con el Dr. Erwin Gerlach en 1924 [4] y más tarde hizo muchas contribuciones significativas en las áreas de dispositivos semiconductores, física técnica y tecnología.
El efecto Schottky (una emisión termoiónica , importante para la tecnología de los tubos de vacío ), el diodo Schottky (donde la capa de agotamiento que se produce en él se llama barrera Schottky ), las vacantes Schottky (o defectos Schottky ), la anomalía Schottky (un valor pico de la capacidad térmica) y la ecuación de Mott-Schottky (también ley de carga espacial de Langmuir-Schottky) recibieron su nombre en su honor. Realizó investigaciones sobre los mecanismos del ruido eléctrico ( ruido de disparo ), la carga espacial , especialmente en los tubos electrónicos, y la capa de barrera en los semiconductores , que fueron importantes para el desarrollo de los rectificadores de óxido de cobre y los transistores .
El padre de Schottky fue el matemático Friedrich Hermann Schottky (1851-1935). Schottky tenía una hermana y un hermano. Su padre fue nombrado profesor de matemáticas en la Universidad de Zúrich en 1882, y Schottky nació cuatro años después. La familia regresó a Alemania en 1892, donde su padre aceptó un puesto en la Universidad de Marburgo . [5]
Schottky se graduó en el Steglitz Gymnasium de Berlín en 1904. Completó su licenciatura en física en la Universidad Frederick William de Berlín en 1908, y completó su doctorado en física en esta universidad en 1912, estudiando con Max Planck y Heinrich Rubens , con una tesis titulada: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik , 'Acerca de la energética y dinámica teórica relativa'.
Schottky realizó su posdoctorado en la Universidad de Jena (1912-1914). Después impartió clases en la Universidad de Würzburg (1919-1923). Se convirtió en profesor de física teórica en la Universidad de Rostock (1923-1927). Durante dos largos periodos de tiempo, Schottky trabajó en los laboratorios de investigación de Siemens (1914-19 y 1927-1958).
En 1943, durante la Segunda Guerra Mundial, su grupo de investigación se trasladó a Pretzfeld , en la Alta Franconia . Este hecho fue también el detonante para la fundación de un laboratorio de semiconductores de Siemens-Schuckert -Werke en el castillo de Pretzfeld entre 1946 y 1955, y después trabajó en Erlangen hasta 1958. El físico vivió en Pretzfeld hasta su muerte en 1976, donde también fue enterrado. [6]
En 1924, Schottky inventó el micrófono de cinta junto con Erwin Gerlach. La idea era que una cinta muy fina suspendida en un campo magnético pudiera generar señales eléctricas. Esto condujo a la invención del altavoz de cinta al utilizarlo en orden inverso, pero no fue práctico hasta que los imanes permanentes de alto flujo estuvieron disponibles a fines de la década de 1930. [4]
En 1914, Schottky desarrolló la conocida fórmula clásica, escrita aquí como
Este método calcula la energía de interacción entre una carga puntual q y una superficie metálica plana , cuando la carga está a una distancia x de la superficie. Debido al método de su derivación, esta interacción se denomina "energía potencial de imagen" (PE de imagen). Schottky basó su trabajo en un trabajo anterior de Lord Kelvin relacionado con la PE de imagen para una esfera. La PE de imagen de Schottky se ha convertido en un componente estándar en modelos simples de la barrera al movimiento, M ( x ), que experimenta un electrón al aproximarse a una superficie metálica o a una interfaz metal- semiconductor desde el interior. (Esta M ( x ) es la cantidad que aparece cuando la ecuación de Schrödinger unidimensional de una partícula se escribe en la forma
Aquí, es la constante de Planck reducida y m es la masa del electrón .)
La imagen PE se suele combinar con términos relativos a un campo eléctrico aplicado F y a la altura h (en ausencia de campo) de la barrera. Esto conduce a la siguiente expresión para la dependencia de la energía de la barrera con la distancia x , medida desde la "superficie eléctrica" del metal, hacia el vacío o hacia el semiconductor :
Aquí, e es la carga positiva elemental , ε 0 es la constante eléctrica y ε r es la permitividad relativa del segundo medio (=1 para el vacío ). En el caso de una unión metal-semiconductor , esto se denomina barrera Schottky ; en el caso de la interfaz metal-vacío, a veces se denomina barrera Schottky-Nordheim . En muchos contextos, h debe tomarse igual a la función de trabajo local φ .
Esta barrera Schottky-Nordheim (barrera SN) ha desempeñado un papel importante en las teorías de emisión termoiónica y de emisión de electrones de campo . La aplicación del campo provoca la reducción de la barrera y, por lo tanto, mejora la corriente de emisión en la emisión termoiónica . Esto se denomina " efecto Schottky " y el régimen de emisión resultante se denomina " emisión Schottky ".
En 1923, Schottky sugirió (incorrectamente) que el fenómeno experimental, entonces llamado emisión autoelectrónica y ahora llamado emisión de electrones de campo , se producía cuando la barrera se reducía a cero. De hecho, el efecto se debe a la tunelización mecánica de ondas , como demostraron Fowler y Nordheim en 1928. Pero la barrera SN se ha convertido ahora en el modelo estándar para la barrera de tunelización.
Más tarde, en el contexto de los dispositivos semiconductores , se sugirió que debería existir una barrera similar en la unión de un metal y un semiconductor. Dichas barreras se conocen ahora ampliamente como barreras Schottky , y se aplican consideraciones a la transferencia de electrones a través de ellas que son análogas a las consideraciones más antiguas sobre cómo se emiten los electrones desde un metal al vacío. (Básicamente, existen varios regímenes de emisión, para diferentes combinaciones de campo y temperatura. Los diferentes regímenes se rigen por diferentes fórmulas aproximadas).
Si se examina el comportamiento completo de estas interfaces, se descubre que pueden actuar (asimétricamente) como una forma especial de diodo electrónico, ahora llamado diodo Schottky . En este contexto, la unión metal-semiconductor se conoce como " contacto (rectificador) Schottky ".
Las contribuciones de Schottky a la ciencia de superficies, la electrónica de emisión y la teoría de dispositivos semiconductores forman hoy una parte importante y generalizada del trasfondo de estos temas. Podría argumentarse que, tal vez porque pertenecen al área de la física técnica, no son tan reconocidas como deberían.
En 1936 recibió la medalla Hughes de la Royal Society por su descubrimiento del efecto de disparo (variaciones espontáneas de la corriente en los tubos de descarga de alto vacío, llamado por él "efecto Schrot": literalmente, el "efecto de disparo pequeño") en la emisión termoiónica y su invención del tetrodo de rejilla de pantalla y un método superheterodino para recibir señales inalámbricas. En 1962, fue galardonado con la medalla Carl-Friedrich-Gauss. En 1964 recibió el anillo Werner von Siemens en honor a su trabajo pionero en la comprensión física de muchos fenómenos que condujeron a muchos aparatos técnicos importantes, entre ellos amplificadores de válvulas y semiconductores .
La invención del superheterodino suele atribuirse a Edwin Armstrong . Sin embargo, Schottky publicó un artículo en las Actas del IEEE que podría indicar que había inventado y patentado algo similar en Alemania en 1918. [7] El francés Lucien Lévy había presentado una solicitud antes que Armstrong o Schottky, y finalmente su patente fue reconocida en los EE. UU. y Alemania. [8]
El Instituto Walter Schottky para la investigación de semiconductores y el premio Walter Schottky por sus logros sobresalientes en física del estado sólido llevan su nombre. La Casa Walter Schottky de la Universidad RWTH de Aquisgrán y el Edificio Walter Schottky de la Universidad de Ciencias Aplicadas Georg-Simon-Ohm de Núremberg también llevan su nombre. El Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados y Tecnología de Dispositivos se encuentra en la calle Schottky de Erlangen .
