دونالد ل. كلاين

كان دونالد لي كلاين (19 ديسمبر 1930 - 20 يوليو 2025) مخترعًا وكيميائيًا أمريكيًا، اشتهر باختراع عملية تصنيع ترانزستور MOSFET ذي البوابة ذاتية المحاذاة مع روبرت إي. كيروين وجون سي. ساراس في عام 1967 في مختبرات بيل . ^{[ 1 ]}

في عام 1994، حصل كلاين، إلى جانب كيروين وساراس، على جائزة جاك أ. مورتون من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (التي أعيد تسميتها في عام 2000 إلى جائزة أندرو س. غروف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ) "لعمله الرائد وبراءة الاختراع الأساسية لعملية بوابة السيليكون ذاتية المحاذاة، وهي عنصر أساسي في تصنيع الدوائر المتكاملة واسعة النطاق للغاية ." ^{[ 2 ]}

في نفس العام، تم إعلان كلاين وكيروين وساراس "مخترعي العام" من قبل قاعة مشاهير المخترعين في نيوجيرسي . ^{[ 3 ]}

وُلدت كلاين في بروكلين، نيويورك، لأب يهودي مجري يُدعى كالمان كلاين، هاجر إلى الولايات المتحدة في سن 16، وأم يهودية نمساوية مجرية وُلدت في أمريكا.

كان شقيق دونالد، هربرت، الذي كان يكبره بسبع سنوات، هاوياً للراديو منذ صغره. وقد خدم في الحرب العالمية الثانية كمشغل راديو على متن سفينة تابعة للبحرية .

في عيد ميلاد دونالد الثالث عشر، أهداه هربرت أول مجموعة كيمياء له (والتي حصل عليها من خلال دراسته للهندسة الكهربائية ).

بدأ كلاين بتجربة المواد الكيميائية، بينما كان يجمع المزيد من أفراد عائلته ويشتري مواده الخاصة. وفي النهاية، بنى مختبره الخاص في قبو منزل والديه.

بعد المدرسة الثانوية، سار دونالد على خطى شقيقه، وأصبح هاوياً مرخصاً للراديو.

في عام 1945، التحق كلاين بمدرسة بروكلين التقنية الثانوية حيث درس العديد من دورات الكيمياء بما في ذلك الكيمياء غير العضوية والتحليل النوعي والكمي والكيمياء العضوية والكيمياء الفيزيائية والهندسة الكيميائية . ^{[ 4 ]}

بعد تخرجه من المدرسة الثانوية، التحق كلاين بمعهد بروكلين للفنون التطبيقية (الذي أصبح الآن كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك ). وبعد تردد قصير بين علم المعادن والكيمياء غير العضوية ، قرر كلاين التخصص في الكيمياء غير العضوية. ورغبةً منه في الجمع بين شغفه بالكيمياء والإلكترونيات، قرر كلاين إجراء بحث حول معايرة الترددات الراديوية لأطروحته الجامعية، وهو مجال جديد آنذاك.

بعد تخرجه، بدأ كلاين العمل في شركة سيلفانيا إلكتريك برودكتس في بوسطن، ماساتشوستس، لإعالة أسرته الجديدة (تزوج بعد أسبوع واحد من تخرجه). استمتع كلاين بوقته في سيلفانيا حيث تمكن من الجمع بين شغفه بالإلكترونيات والكيمياء، وعمل على إلكترونيات الحالة الصلبة . خلال فترة عمله في سيلفانيا، كتب كلاين العديد من المقالات لمجلة QST حول تطبيقات أجهزة أشباه الموصلات .

بعد عامين في جامعة سيلفانيا (والتي يُشير إليها كلاين بأنها "دراسته العليا")، قرر كلاين متابعة دراساته العليا في جامعة كونيتيكت ، حيث عمل مع الدكتور رولاند وارد الذي تعرف عليه خلال دراسته الجامعية. وارد، الذي يُعتبر غالبًا أبًا لكيمياء الحالة الصلبة، ^{[ 5 ]} كان قد انتقل من معهد بروكلين للفنون التطبيقية إلى جامعة كونيتيكت. نُشر بحث كلاين مع وارد، والذي ركز على الكيمياء الضوئية، في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . ^{[ 6 ]}

في عام 1958، تخرج كلاين من جامعة كونيتيكت وحصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء غير العضوية.

في عام 1958، عرّف الدكتور وارد كلاين على أحد مسؤولي التوظيف في مختبرات بيل، والذي كان حريصًا على توظيف كلاين. انضم كلاين إلى مختبرات بيل في نوفمبر 1958. وعلى الرغم من أنه تم توظيفه في البداية للانضمام إلى قسم أبحاث الكيمياء، إلا أن كلاين بدأ العمل في قسم تطوير الكيمياء حيث عمل على تطوير أشباه الموصلات.

كان كلاين سعيدًا للغاية بالعمل مع نخبة من ألمع الكيميائيين في العالم. وكما قال خلال مقابلة مع مؤسسة التراث الكيميائي: "كان هناك عدد من الخبراء تحت سقف واحد في موراي هيل يفوق أي جامعة أخرى التحقت بها، أو التحقت بها لاحقًا. كان بإمكانك دائمًا العثور على خبير في كل مجال يخطر ببالك." ^{[ 7 ]} وصف كلاين فترة عمله في مختبرات بيل بأنها "أفضل تجربة تعليمية عليا حظيت بها على الإطلاق".

عمل كلاين مع زملائه على تطوير تقنيات الحفر وطرق منع التلوث في عملية إنتاج أشباه الموصلات.

في فبراير 1966، طرح ويلارد بويل ، وهو مدير رفيع المستوى في مختبرات بيل، مشكلة على كلاين. في ذلك الوقت، كانت عملية إنتاج الدوائر المتكاملة تتطلب 6 أو 7 خطوات، كل منها بمعدل إنتاجية أقل من 90%، مما أدى إلى معدلات إنتاجية منخفضة بشكل غير مقبول. كان المطلوب هو عملية إنتاجية فعّالة، أي عملية يمكن فيها استبعاد دفعة كاملة من الرقاقات في وقت مبكر من عملية الإنتاج. بعد مناقشته مع الدكتور بويل، قاد كلاين جلسة عصف ذهني مع عدد من علماء بيل الآخرين لتصميم عملية أفضل لبناء أجهزة الترانزستورات ذات التأثير الحقلي (FET) . انبثقت من ذلك الاجتماع فكرة استخدام طبقة من السيليكون متعدد البلورات عالي التشويب كبوابة للترانزستور ذي التأثير الحقلي. كان من المقرر دعم البوابة على طبقتين من نتريد السيليكون وثاني أكسيد السيليكون تعملان كعازل للبوابة . باستخدام الترانزستور ذي التأثير الحقلي كنموذج للدوائر المتكاملة، قاموا بتصنيع ودراسة خصائص مئات من أجهزة الترانزستور ذي التأثير الحقلي بمعدل إنتاجية عالٍ، والتي أظهرت دقة كهربائية عالية. ^{[ 8 ]}

نشر كلاين ومجموعته العديد من الأبحاث حول هذه التقنية الجديدة، كما حصلوا على براءة اختراع للعملية. ^{[ 9 ]}

بقي كلاين في مختبرات بيل حتى عام 1967، عندما انضم إلى شركة آي بي إم . وقبل انضمامه إلى آي بي إم، تم التوصل إلى اتفاق بين مختبرات بيل وآي بي إم يقضي بعدم السماح لكلاين بالعمل بشكل مباشر على المشاكل التي كان يعمل عليها في مختبرات بيل، وذلك لفترة زمنية محددة على الأقل.

نظراً لعدم تمكنه من العمل مباشرة على تقنية MOSFET، طُلب من كلاين تشكيل فريق لتطوير تقنية الطباعة الحجرية . وبشكل أكثر تحديداً، عمل فريق كلاين على تطوير تقنيات جديدة للمواد المقاومة للضوء .

خلال فترة عمله في شركة IBM، شغل كلاين مناصب مهندس أول ومدير ومستشار فني. ^{[ 10 ]}

في عام 1987، تقاعد كلاين من شركة IBM وبدأ تدريس الكيمياء في قسم العلوم الفيزيائية في كلية دوتشيس المجتمعية في مسقط رأسه بوكيبسي، نيويورك .

• طريقة تصنيع وصلات أشباه الموصلات، (1965). ^{[ 11 ]}
• تنظيف أسطح أشباه الموصلات، (1965). ^{[ 12 ]}
• طريقة لتحضير السيليكون النقي على المستوى الذري، (1969). ^{[ 13 ]}
• بنية ثنائي النفق المصنوع من أكسيد السيليكون وطريقة صنعه، (1969). ^{[ 14 ]}
• طريقة لصنع هياكل MIS، (1969). ^{[ 9 ]}
• تركيبات مقاومة الضوء من البولي إيزوبرين الحلقي، (1972). ^{[ 15 ]}
• جهاز لإزالة الملوثات منخفضة المستوى من السائل، (1977). ^{[ 16 ]}

في عام 1952، تزوج كلاين من روث كينتزبرغر (وهي أيضًا كيميائية وهاوية راديو)، وهي صديقة طفولته من بروكلين. أنجبا معًا 6 أطفال و21 حفيدًا.

توفي كلاين في ألباني، نيويورك في 20 يوليو 2025، عن عمر يناهز 94 عامًا. ^{[ 17 ]}