A measuring bench of 1957 in a semiconductor laboratory in Tokyo, on a grey bench a clear hexagonal plastic box with a round lid, inside it a tiny diode with two thin wire legs, two small closed cream card boxes lying face down beside it, behind them a curve tracer with a round glowing screen on which a single green curve rises, falls and rises again, a hand in a white coat sleeve turning a black knob, a vacuum flask at the edge with a thin white vapour rising, daylight from the left.
Wofür es benutzt wurde
Leo Esaki untersuchte bei Sony seit 1956 das Tunneln zwischen Bändern in Halbleiterdioden. Den Nutzen nennt er in seiner Nobelvorlesung von 1973 selbst: Negative Widerstände seien wichtig wegen möglicher Signalverstärkung. Das Semiconductor History Museum of Japan nennt als Einsatzgebiete Hochfrequenzschwingung, Verstärkung und schnelles Schalten. Belegt gebaut wurde ein Tunneldiodenspeicher: Eine Veröffentlichung von 1962 berichtet von Entwurf und Bau eines Speichers mit zugehörigen Schaltungen, der mehrere Monate ununterbrochen mit 10 Megahertz Takt lief, bei einem vollständigen Lese-Schreib-Zyklus von 100 Nanosekunden. Später saß nach dem japanischen Museum ein Verstärker mit Tunneldioden für 14 bis 14,5 Gigahertz auf dem Nachrichtensatelliten INTELSAT V.
Was daran neu war
Esaki ordnet das Bauteil in seiner Nobelvorlesung selbst mit Vorbehalt ein: Die Tunneldiode sei "probably the first structure in which the negative resistance effect was observed". Gemeint ist das in seinem Vortrag über Tunnelstrukturen; gleich danach zeigt er eine ähnliche Kennlinie an einem Metall-Oxid-Halbleiter-Tunnelübergang. Erreicht wurde das durch eine extrem dünne, hoch dotierte Sperrschicht; er nennt eine berechnete Weite von etwa 200 Ångström, bestätigt durch Kapazitätsmessung. Vorläufer nennt er selbst: Zener habe 1934 das Tunneln zwischen Bändern vorgeschlagen, Chynoweth und McKay hätten 1957 Siliziumübergänge mit niedriger Durchbruchspannung untersucht, und seine eigene Gruppe habe zuerst eine Rückwärtsdiode erhalten, die in Sperrrichtung besser leitete als in Durchlassrichtung. Der Befund kam aus einer Fehlersuche: Nach dem japanischen Museum entstand er bei der Untersuchung großer Mengen Ausschuss in der Transistorfertigung für Radios. Der Vortrag im Oktober 1957 fand nach derselben Quelle wenig Beachtung.
Was die Quellen offenlassen: Esaki beschreibt die Erstbeobachtung in der Nobelvorlesung ohne Datum; den Juli 1957 nennt das Semiconductor History Museum of Japan. Veröffentlicht wurde das Ergebnis in Physical Review 109 (1958) 603, vorgetragen auf der Konferenz in Brüssel 1958, Proceedings 1960. Stückzahlen und Preise von Tunneldioden sind nicht belegt; die oft genannten Tunneldiodenrechner bei RCA, IBM oder General Electric nennt keine geöffnete Quelle namentlich.