Walter Schottky

Walter Schottky
Nascimento	23 de julho de 1886 Zurique
Morte	4 de março de 1976 (89 anos) Forchheim
Sepultamento	Pretzfeld
Nacionalidade	alemão
Cidadania	Alemanha Ocidental, Reich Alemão
Progenitores	Friedrich Schottky
Irmão(ã)(s)	Ernst Max Schottky
Alma mater	Universidade Humboldt de Berlim
Ocupação	físico, inventor, professor universitário, engenheiro, electrotechnician
Distinções	Medalha Hughes (1936), Anel Werner von Siemens (1964)
Empregador(a)	Universidade de Rostock, Universidade de Würzburgo, Universidade de Jena, Siemens AG, Siemens AG
Orientador(a)(es/s)	Max Planck e Heinrich Rubens
Instituições	Universidade Friedrich Schiller de Jena, Universidade de Würzburgo, Universidade de Rostock, Siemens AG
Tese	1912: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik
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Walter Schottky (de; 23 de julho de 1886 – 4 de março de 1976) foi um físico e engenheiro eletricista alemão que desempenhou um importante papel inicial no desenvolvimento da teoria da emissão termiônica, inventou a válvula de vácuo com grade de tela em 1915, coinventou o microfone de fita e o alto-falante de fita junto com Erwin Gerlach em 1924, e posteriormente fez muitas contribuições significativas nas áreas de dispositivos semicondutores, física técnica e tecnologia.

O efeito Schottky (uma emissão termiônica; importante para a tecnologia de válvulas de vácuo), o diodo Schottky (cuja camada de depleção que ocorre nele é chamada de barreira Schottky), as vagas de Schottky (ou defeitos de Schottky), a anomalia de Schottky (um valor de pico da capacidade térmica) e a equação de Mott–Schottky (também lei de carga espacial de Langmuir–Schottky) recebem seu nome. Ele conduziu pesquisas sobre mecanismos de ruído elétrico (ruído de disparo), carga espacial, especialmente em tubos de elétrons, e a camada de barreira em semicondutores, que foram importantes para o desenvolvimento de retificadores de óxido de cobre e transistores.

Biografia

Walter Schottky nasceu em 23 de julho de 1886 em Zurique, Suíça, filho do matemático Friedrich Schottky, que havia sido nomeado professor na Universidade de Zurique em 1882. A família mudou-se de volta para a Alemanha em 1892, onde seu pai assumiu um cargo na Universidade de Marburg.Em 1904, Schottky formou-se no Steglitz-Gymnasium em Berlim. Ele estudou sob a orientação de Max Planck e Heinrich Rubens na Universidade de Berlim, onde recebeu seu Ph.D. em 1912 com uma tese intitulada Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik (Sobre a Energética e Dinâmica Relativísticas).

Em 1912, Schottky iniciou seus estudos de pós-doutorado na Universidade de Jena. Em 1914, juntou-se ao laboratório de baixa corrente da Siemens & Halske em Berlim. Em seguida, lecionou na Universidade de Wuerzburg de 1919 a 1922, recebendo sua habilitação em 1920. Foi Professor de Física Teórica na Universidade de Rostock de 1923 a 1927, quando retornou à Siemens & Halske. Em 1943, devido à Segunda Guerra Mundial, Schottky mudou-se de Berlim para Pretzfeld, onde trabalhou em um laboratório de semicondutores da Siemens-Schuckert. Ele também trabalhou em Erlangen de 1955 a 1958.

Invenções

A invenção do super-heteródino é geralmente atribuída a Edwin Armstrong. No entanto, Schottky publicou um artigo no Proceedings of the IEEE que pode indicar que ele havia inventado e patenteado algo semelhante na Alemanha em 1918. O francês Lucien Lévy havia registrado uma reivindicação antes de Armstrong e Schottky, e eventualmente sua patente foi reconhecida nos EUA e na Alemanha.

Em 1924, Schottky coinventou o microfone de fita junto com Erwin Gerlach. A ideia era que uma fita muito fina suspensa em um campo magnético poderia gerar sinais elétricos. Isso levou à invenção do alto-falante de fita usando-o na ordem inversa, mas não era prático até que ímãs permanentes de alto fluxo se tornassem disponíveis no final da década de 1930.

Teorias

Em 1914, Schottky desenvolveu a conhecida fórmula clássica, escrita aqui como

$E_{\rm {int}}(x)=-{\frac {q^{2}}{16\pi \epsilon _{0}{x}}}$.

Isso calcula a energia de interação entre uma carga pontual q e uma superfície metálica plana, quando a carga está a uma distância x da superfície. Devido ao método de sua derivação, essa interação é chamada de "energia potencial de imagem" (EPI). Schottky baseou seu trabalho em trabalhos anteriores de Lord Kelvin relacionados à EPI para uma esfera. A EPI de Schottky tornou-se um componente padrão em modelos simples da barreira ao movimento, M(x), experimentada por um elétron ao se aproximar de uma superfície metálica ou de uma interface metal–semicondutor a partir do interior. (Este M(x) é a quantidade que aparece quando a equação de Schrödinger unidimensional, de uma partícula, é escrita na forma

${\frac {d^{2}}{dx^{2}}}\Psi (x)={\frac {2m}{\hbar ^{2}}}M(x)\Psi (x).$

Aqui, $\hbar$ é a constante de Planck reduzida, e m é a massa do elétron.)

A EPI é geralmente combinada com termos relacionados a um campo elétrico aplicado F e à altura h (na ausência de qualquer campo) da barreira. Isso leva à seguinte expressão para a dependência da energia da barreira em relação à distância x, medida a partir da "superfície elétrica" do metal, em direção ao vácuo ou ao semicondutor:

$M(x)=\;h-eFx-e^{2}/4\pi \epsilon _{0}\epsilon _{r}x\;.$

Aqui, e é a carga elementar positiva, ε₀ é a constante elétrica e ε_r é a permissividade relativa do segundo meio (=1 para vácuo). No caso de uma junção metal–semicondutor, isso é chamado de barreira Schottky; no caso da interface metal-vácuo, isso é às vezes chamado de barreira de Schottky–Nordheim. Em muitos contextos, h deve ser considerado igual à função trabalho local φ.

Esta barreira de Schottky–Nordheim (barreira SN) desempenhou um papel importante nas teorias da emissão termiônica e da emissão de campo elétrico. A aplicação do campo causa uma redução da barreira e, assim, aumenta a corrente de emissão na emissão termiônica. Isso é chamado de "efeito Schottky", e o regime de emissão resultante é chamado de "emissão Schottky".

Em 1923, Schottky sugeriu (incorretamente) que o fenômeno experimental então chamado de emissão autoeletrônica e agora chamado de emissão de campo elétrico resultava quando a barreira era reduzida a zero. Na verdade, o efeito é devido ao tunelamento mecânico-ondulatório, como mostrado por Fowler e Nordheim em 1928. Mas a barreira SN tornou-se agora o modelo padrão para a barreira de tunelamento.

Mais tarde, no contexto dos dispositivos semicondutores, foi sugerido que uma barreira semelhante deveria existir na junção de um metal e um semicondutor. Tais barreiras são agora amplamente conhecidas como barreiras Schottky, e considerações se aplicam à transferência de elétrons através delas que são análogas às considerações mais antigas de como os elétrons são emitidos de um metal para o vácuo. (Basicamente, existem vários regimes de emissão, para diferentes combinações de campo e temperatura. Os diferentes regimes são regidos por diferentes fórmulas aproximadas.)

Quando todo o comportamento de tais interfaces é examinado, descobre-se que elas podem atuar (assimetricamente) como uma forma especial de diodo eletrônico, agora chamado de diodo Schottky. Nesse contexto, a junção metal–semicondutor é conhecida como "contato Schottky (retificador)".

As contribuições de Schottky na ciência de superfícies/eletrônica de emissão e na teoria de dispositivos semicondutores agora formam uma parte significativa e abrangente do pano de fundo desses assuntos. Poderia ser argumentado que – talvez porque estejam na área da física técnica – elas não são tão geralmente bem reconhecidas quanto deveriam ser.

Prêmios

País	Ano	Instituto	Prêmio	Citação
Reino Unido	1936	Royal Society	Medalha Hughes	"Por sua descoberta do efeito schrot na emissão termiônica, e por sua invenção do tetrodo com grade de tela e um método super-heteródino de recepção de sinais sem fio"
Alemanha Ocidental	1964		Anel Werner von Siemens

Homenagens

O Instituto Walter Schottky para pesquisa em semicondutores e o Prêmio Walter Schottky por realizações notáveis em física do estado sólido recebem seu nome.

A Casa Walter Schottky da Universidade RWTH Aachen e o Edifício Walter Schottky da Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg de Ciências Aplicadas em Nuremberg também recebem seu nome. O Instituto Fraunhofer para Sistemas Integrados e Tecnologia de Dispositivos está localizado na Schottkystraße em Erlangen.

Livros

• Thermodynamik, Julius Springer, Berlim, Alemanha, 1929.
• Physik der Glühelektroden, Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1928.

Ver também

• Transistor Schottky
• Célula solar de junção Schottky
• Transistor de barreira de superfície

Ligações externas

• Walter Schottky
• Biografia de Walter H. Schottky
• Instituto Walter Schottky
• Walter Schottky no catálogo da Biblioteca Nacional Alemã.
• Reinhard W. Serchinger: Walter Schottky – Atomtheoretiker und Elektrotechniker. Sein Leben und Werk bis ins Jahr 1941. Diepholz; Stuttgart; Berlim: GNT-Verlag, 2008.
• Genealogia matemática de Schottky

Precedido por Clinton Davisson

Medalha Hughes 1936

Sucedido por Ernest Lawrence