Динамический управляемый транспарант для оптоэлектронного запоминающего устройства

 

ДИНАМИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСПАРАНТ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА , содержащий монокристаллическую подложку, на которой размещена 13 13 Л С У1С&л матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных шин управления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости переключения транспаранта , пленка висмутсодержащего феррограната выполнена в форме усеченных пирамид или усеченных конусов с высотой 0,4-0,5 толщины пленки феррограната, щины управления размещены на пленке висмутсодержащего феррограната в углублениях между усеченными пирамидами или конусами , причем щины управления первой и второй групп в местах их пересечения разделены диэлектрическим слоем. (Л сл 00 со

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1104583 экю G 11 С 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 Ф

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527934/18-24 (22) 27.12.82 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) Б. П. Нам, В. П. Клим, С. А. Бондарь, А. А. Петров, В. В. Зюбик, В. Т. Павлов, А. Г. Соловьев и С. И. Тюменцева (53) 681.327.66 (088.8) (56) 1. Орт1к1 Communications, 1971, V 3, р. 26.

2. Авторское свидетельство СССР № 714493, кл. G 11 С 7/00, 1979 (прототип). (54) (57) ДИНАМИЧЕСКИЛ УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСПАРАНТ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОИСТВА, содержащий монокристаллическую подложку, на которой размещена матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных шин управления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости переключения транспаранта, пленка висмутсодержащего феррограната выполнена в форме усеченных пирамид или усеченных конусов с высотой

0,4-0,5 толщины пленки феррограната, шины управления размещены на пленке висмутсодержащего феррограната в углублениях между усеченными пирамидами или конусами, причем шины управления первой и второй групп в местах их пересечения разделены диэлектрическим слоем.

1104583

Поставленная цель достигается тем, гго 35 в динамическом управляемом транспаранте для оптоэлектронных запоминающих устройств, содержащем монокристаллическую подложку, на которой размещена матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных ILIHH управления, пленка висмутсодержащего феррограната выполнена в форме усеченных пирамид или усеченных конусов с высотой 0,4 — 0,5 тол- 45 щины пленки феррогра ната, ши ны управления размещены на пленке висмутсодержащего феррограната в углублениях между усеченными пирамидами или конусами, причем шины управления первой и второй групп в местах их пересечения разделены 50 диэлектрическим слоем.

Если элементы памяти будут иметь высоту, меньшую 0,4 толщины пленки граната, они не будут монодоменными — отсутствует память. При высоте, большей 0,5 толщины пленки граната, будет увеличиваться порог переключения, т.е. повышается энергоемкость переключения элемента.

Изобретение относится к вычислительной технике с оптической обработкой информации, а именно к устройствам ввода, обработки и запоминания информации.

Известен управляемый динамический транспарант, выполненный на жидких кристал пах (1) .

Недостатком его является малое быстродействие (десятки миллисекунд) и ограниченное время хранения информации (10 с) .

Известен также магнитооптический динамический транспарант для оптоэлектронного запоминающего устройства, содержа щи и моно кристаллическую подложку, на которой размещена матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных шин управления по координатам Х и У (2).

Недостатками известного устройства являются высокая энергоемкость переключения элемента памяти, связанная с реализуемым в данном материале механизмом переключения зарождением домена обратной намагниченности. При этом необходимо преодолеть поле анизотропии материала (Н 100Э), что требует приложить ток для переключения 0,5-1,5 А. Локальное снижение поля анизотропии на дефектах и несовершенствах эпитаксиальной пленки вносит большой разброс в величину порога переключения по площади структуры, что делает указанный транспарант ненадежным в работе.

Цель изобретения --- снижение энергоемкости переключения элементов памяти транспаранта.

За счет того, что образованный таким образом элемент памяти окружает лабиринтпая структура невытравленной части пленки, меняется механизм переключения этого элемента. Переключение в данном случае осуществляется движением доменной стенки, а порог переключения определяется вносимым энергетическим барьером за счет разной толщины в структуре. Порог переключения на таких ностелях составляет 20-30Э.

Это дает возможность управлять элементом памяти токовым импульсом 0,1-0,2А, т.е. энергоемкость значительно снижается в сравнении с известным устройством (переключающий ток для известного 0,5-1,0А) .

На чертеже приведен вертикальный разрез управляемого динамического транспаранта.

Динамический транспарант выполнен в виде разнотолщинной пленки в форме усеченной пирамиды и с системой взаимоортогональных токопроводящих шин, уложенных в промежутках между элементами памяти, где подложка гадолиний- галлиевого граната 1, элемент 2 памяти, первая группа шин 3 управления, диэлектрический слой 4 из двуокиси алюминия, диэлектрический слой 5 из двуокиси кремния, вторая группа шин 6 управления.

Эпитаксиальные пленки висмутсодержащего граната, на основе которых создан динамический управляемый транспарант, выращивали на подложках гадолиний-галлиевого граната (поз ) методом жидкофазной эпитаксии из раствор-расплава. На выращенных структурах с помощью методов фотолитографии и химического травления на глубину 0,4; 0,45 и 0,5 толщины пленки граната формировали монодоменные элементы памяти в форме усеченной пирамиды, или усеченного конуса (поз. 2), т.е. пленка становилась разнотолщинной. Затем в промежутках между элементами памяти формировали методом фотолитографии систему

àлюминиевых токопроводящих шин в направлении У (поз 3). Далее маскировали фоторезистом контактные площадки, предназначенные для дальнейшего соединения шин с системой управления, и производили оксидирование нижних шин для образования изолирующего слоя из двуокиси алюминия (поз 4). Для надежности изоляции между нижними и верхними шинами наносили слой двуокиси кремния (поз. 5), вскрывали методом фотолитографии элементы памяти и формировали систему верхних токопроводящих шин в направлении Х (поз. 6). Шины в направлении Х и У сформированы в виде петелек, один конец которых имеет контактную площадку, а другой соединен с общей шиной.

При подаче тока 0,1-0,2 А в шины образуется магнитное поле, ко-.орое двигает доменную стенку из имеющегося в простран1104583

Составитель В. Клин

Редактор Н. Данкулич Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 5028/39 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стве между ячейками памяти зародыша обратной намагниченности, что энергетически значительно выгоднее, чем зарождать домен обратной немагниченности.

Таким образом, предлагаемое изоб;,.— тение позволяет значительно снизить энергоемкость устройства и повысить надежность его работы.