Оптоэлектронная запоминающая структура

 

ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАПОМИНАЮЩАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковую подложку одного типа-проводимости , на одной поверхности которой размещены приповерхностные области полупроводника другого типа проводимости, между которыми на по .верхности подложки расположены слои диэлектрика со встроенным зарядом, на приповерхностных областях полупроводника другого типа проводимости размещен слой диэлектрика, общий прозрачный электрод, отличающаяся тем, что, с целью повьшення надежности структуры, в нее введены резистивный слой и прозрачные электроды, каждый из которых размещен на слое диэлектрика смежных приповерхностных областей полупроводника другого типа проводимости, резнетивный слой размещен между прозрач (Л ными электродами и общим прозрачным электродом, а слой диэлектрика выполнен туннельно-тонким. упр f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

-(я) 4 G 11 С 13/04

C с Л

1 (1 списочник изоБРЕтЕНИЯ - ., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3393242/18-24 (22) 08.02.82 (46) 07.08.86. Бюл. N - 29 (71) Ордена Ленина физический институт им. П.Н. Лебедева АН СССР (72) А.Ф.Плотников, В.Н.Селезнев и P.Ã.Ñàãèòoâ (53) 681.327.66(088.8) (56) Патент СПА ¹ 3624419, кл. 307-279, 1971.

Коробов И.В. и др. Реверсивная запись оптической информации на структурах металл-диэлектрик-полупроводник. — Квантовая электроника", 1975, т ° 2, N - 9, с. 2013-2018. (54) (5.7) ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ЗАПОМИНАЮЩАЯ СТРУКТУРА, содержащая полупроводниковую подложку одного типа проводимости, на одной поверхности которой размещены приповерхностные области полупроводника другого типа проводимости, между которыми на по.верхности подложки расположены слои диэлектрика со встроенным зарядом, на приповерхностных областях полупроводника другого типа проводимости размещен слой диэлектрика, общий прозрачный электрод, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности структуры, в нее введены резистивный слой и прозрачные электроды, каждый из которых размещен на слое диэлектрика смежных приповерхностных областей полупроводника другого типа проводимости, резистивный слой размещен между прозрачными электродами и общим прозрачным электродом, а слой диэлектрика выполнен туннельно-тонким.

1095829

И=,îáðåòåíèå относится к вычисли— . ельной технике,, в частности к оптоз тт Е К тР ОН««Ь«т t З аП ОМИ Н аЮЩИМ QC T P 0 AC T— вам, Извеcтна Оптоэлектронная запоминающая структура на основе МОП-транзисторов. Ячейки памяти представляют coCO.I "т":,ндзртные ячейки памяти пол про.".Одп-,"ковых запоминающих, стрОЙcTR .. HpoH3вольной вь«боркой.

Запись Опткче"кой информации произ.-водится р«; помощи фотодиодов или фототра.--тзисторов.

Недостатком таких структур явля1О ется возможность только электричес- 15 кого счить«вания информации и слож" ос:,>> ка"кдой ячейки памяти, содержа— щей 8-10 элементов.

Наиболее близким по технической сущности и,достигаемому эффекту яв- 2О ляется Оптоэлектронная структура, ячейки которой представляют собой

СНОП-элементы (металл — нитрид крем «-ия — окисел кремния — полупроводник)„ расположенные под общим для

25 всех ячеек пропускающим -вет электродом. Структура содержит подложку одного типа проводимости, на которой

:формированы приповерхностные области полупроводника другого типа прово†ЗО «мости. Каждая ячейка. памяти состоит из поляризу«ощегося диэгтектрика (-.итрид кремния). Чтобы избежать перетекания заряда из одной ячейки в другую, ячейки разделены утолщениями диэлектрика, в которых формируется

Обьемный заряд обеспечивающий обедне«п.е носителями тока участков полу . !ровОдника В ttpОмежутках между ячей кеми, Хранение информации произво-,1О дится б)тагод«тра эффекту накопления заряда в поляризующемся диэлектрике при воздействии на него сильного электрического поля. Запись оптических си- н-алов производится при подаче на верхний управляющий электрод потенциала, обедняющего полупроводник в ячейках памяти, и освещением ячеек, «теобходимо записать и«тфор." cLiJHI«), Р: —: а«о гично пРоизВОДит FI cTIH Tbt — go вание информации.

Недостатком прототит«а является необходимость использования управляющих напряжений, близких к напряжению пробоя диэлектрика, что сокра«цает срок службы структуры.

Целью изобретен««я является ловы«««ение надежности структуры.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронную запоминающую с"1«руктуру, содержащую полупроводниковую подложку одного типа проводимости, на одной поверхности которой размещены приповерхностные области полупроводника другого типа проводимости, межцу которыми на поверхности подложки расположены слои диэлектрика со встроенным зарядом,, на приповерхностных областях полупроводника другого типа проводимости размещен слой циэлектрика, об««п«й прозрачный электрод, введены резистивный слой и прозрачные электроды. каждый из которьгх размещен на слое диэлектрика смежных приповерхностных областей полупроводника „ «p)t«o« О 1ипа проводимости резистив«тый слой размещен между прозра«« ь«ми =..ëc«tòpoöÿìH и общим прозрачным электродом, а слой диэлектрика выполнен туннеттьно-тонким.

На чертеже ттоказана предложенная оптоэлектронная запоминающая структура.

Она содержит полупроводниковую подложку одного типа проводимости 1, полупроводниковые области другого гила проводимости 2, диэлектрик с встроенным зарядом 3, туннельно †тонкий диэлектрик 4, общий прозрачный электрод 5, резистивный слой б,проз)ачные электроды 7, размещенные на диэлектрике смежных ячеек.

В качестве полупроводника можно использовать кремний, в качестве т.)ннсльно-тонкого диэлектрика и резистивного поя — туннельно-тонкие

«ои двуокиси кремния, нитрида кремIIHFI, оксинитрида кремния, а также .Иои высокоомного аморфного или поликристаллического полупроводника («;pe tHHs, германия). В качестве диэлектрика с встроенным зарядом можно использовать двуокись кремния, нитрид кремния. Пропускающие свет электроды можно изготавливать из металла (золото, никель), легированногo полупроводника (например, поликристаллического кремния) или окисла полупроводника (например, двуокись олова) .

Таким образом, ячейка памяти содержит два элемента с общей нагрузкой, образованной резистивным слоем.

Каждый из элементов обладает S-o6«разной вольт-амперной характеристикой. Включение двух таких элементов

1095829

Корректор В.Бутяга

Редактор С.Титова

Техред В.Кадар

Заказ 4342/1 Тираж 543

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 в цепь с общей нагрузкой образует так называемую запрещающую связь, т.е. в высокоомном состоянии может находиться только один из двух элементов (какой именно, задается освещением). Освещая один их элементов ячейки памяти, можно перевести его в низкоомное состояние. При этом другой элемент однозначно окажется в высокоомном состоянии. Назовем та- 10 кое состояние ячейки памяти 1-О. Таким образом, образуется код, который называется парафазным. Освещая затем элемент, который находится в высокоомном состоянии, можно перевес- 15 ти ячейку в состояние 0-1. Состояния 1-0 и 0-1 можно различить по фотоотклику ячейки, поскольку фотоотклик элементов в низкоомном и высокоомном состояниях разный. Так осу- 20 ществляется считывание. Использование парафазного кода повышает надежность работы структуры. Управляющие напряжения составляют 5-15 В, что также повышает надежность работы структуры. 25

Поскольку для хранения- информации достаточно одного бистабильного элемента, второй элемент можно .заменить фотоприемником (фотодиодом, фототранзистором), который при освещении шунтирует бистабильный элемент, приводя к его переключению в высокоомное соотношение. Обратное переключение осуществляется освещением бистабильного элемента.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, предлагаемая структура работает при более низком управляющем напряжении (до 5В) и не подвержена деградационным явлениям, свойственным структурам с захватом заряда, что повышает надежность структуры. Быстродействие предлагаемой структуры составляет

0,1-1,0 мкс (для базового объекта

1-30 мкс). Использование предлагаемой структуры перспективно в оптоэлектронных запоминающих устройствах емкостью 1Π— 10 бит.

8 10