Способ записи информации в монокристаллическом полупроводниковом носителе с низкотемпературным примесным пробоем
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 11 С 13/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 07.09.90.Бюл. Ф 33 (21) 4076510/24-24 (22) 09.06.86 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) О.А.Рябушкин н В.И.Сергеев (53) 681. 327. 77 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 619081, кл. С l! С 13/04, 1976.
Proceedings of IRK, 1959, July, р. 1107. ! (54) .СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕ СКОМ ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ
НОСИТЕЛЕ С НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ПРИМЕСНЫМ ПРОБОЕМ (57) Изобретение относится к технике записи оптической информации и может использоваться для систем быстродействующей, реверсивной, автоматической записи н считывания оптической информации. Целью изобретения является расширение области применения способа
sa счет записи, оптической информации.
„„SU„„1415956 А1
На полукристаллическнй полупроводниковый носитель воздействуют постоянным электрическим полем с напряженностью ниже темновой напряженности пробоя полупроводника на величину, обеспечивающую возникновение этого пробоя, при облучении поверхности полупроводника светом с интенсивностью, превышаацей заданный уровень в рабочем спектральном диапазоне. Запись осуществляется при температуре Т полупроводника, удовлетворяющей усло вию Т Ею/К, а частоту 4 света выбирают иэ условия g > Е,/h, где К - постоянная Больцмана, h — постоянная
Планка, Š— энергия ионизации мелких доноров. Такой способ записи позволя- Е ет сократить время записи оптической д информации. Спектральный диапазон saписываемой информации расширяется в длинноволновую область, а также улучшается разрешающая способность носителя. 3 ип.
141595б
Изобретение относится к технике записи оптической информаций и может использоваться для систем реверсивной, скоростной автоматической записи и считывания оптической информации.
Целью изобретения является pacmHрение области применения способа за счет записи оптической информации.
На фиг. 1 приведена вольтамперная характеристика полупронодниковой . пленки GaAs снятая при ее охлаждении до Т F. /К в режиме генератора напряжения. Видно, что когда напряжение достигает неличины О, 2,2 В, 15 проводимость пленки скачкообразно, увеличивается более чем на четыре по.— рядка, т.е. в пленке наблюдается примесный ниэкотемпературный пробой (U— темновое напряжение пробоя). 20
На фиг. 2 приведена экспериментальная люкс-амперная характеристика данного полупроводника. Видно, что когда достигается мощность света Г .
8 мкВт, полупроводник переходит из 25 ниэкопронодящего состояния 1 в высокопроводящее 2. При этом его проводимость увеличивается более чем на четыре порядка. При уменьшении интенсивности света и при полном его вы- З0 ключении высокопронодящее состояние полупроводника сохраняется.
На фиг. 3 приведана экспериментальная зависимость напряжения U от интенсивности света для монокристаллической пленки полупроводника GaAs.
Используя эту зависимость, можно записывать оптическую информацию предложенным способом н аналоговом ниде .
Способ заключается в том, что íà 40 монокристалличе ский полупронодник, обладающий свойством примесного ниэ— котемпературного пробоя, подают постоянное электрическое напряжение, которое ниже темпового напряжения 45 пробоя на некоторую величину, и облучают светом с частотой >, удовлетворяющей условию 1 ) Е /h, где F>энергия иониэации мелких доноров, h — постоянная Планка, полупроводник скачкообразно переходит из низкопроводяшего состояния н высокопроводящее. Другими словами, н полупроводнике наблюдается примесный низкотемпературный пробой под действием снета, энергия квантов которого меньше ширинъ> запрещенной зоны используемого полупроводника. Высокопронодящее состояние полупронодника сохраняется
rколь угодно долrn и после прекрар>ения облучения его светом. Существует однозначная связь между интенсивностью света, необходимой для ноэникно" вения пробоя> и величиной напряженности электрического поля, воздействующего на полупроводник, а именно, чем ближе напряженность электрического поля к темноной напряженности примесного ниэкотемпературного про боя данного полупроводника, тем меньше интенсивность света, достаточная для пробоя. Носитель записи, используемый для реализации предлагаемого способа, представляет собой однородную монокристаллическую пленку нли пластину компенсированного полупроводника, легированного мелкими примесями. На йленку (пластину) полупроводника нанесены два омических контакта. Способ записи осуществляют следующим образом. Полупроводник охлаждают до температуры Т, удовлетворяющей условию Тс.Е»/К> где К вЂ” постоянная Больцмана, воздействуют на него постоянным электрическим полем с напряженностью F.ð ниже темноной напряженности F. z низко температурного примесного пробоя и облучают светом с частотой ) и интенсивностью, соо тветстнующей записываемой информации. Напряженность Е р электрического поля выбирают исходя из. экспериментальной зависимости напряженности пробоя от интенсивности света на. рабочей длине волнь> "AF . F1> должна быть меньше темновой напряженности Ет примесногб ниэкотемпературного пробоя данного полупроводника на такую величину а Е = Ет — Е > чтобы при его облучении светом с длиной волны заданной интенсивности н полупроводнике возникал пробой. В результате проводимость полупроводника увеличивается на несколько порядков и сохраня е тся на достиг нутом уров не после прекращения облучения. Записанную таким образом оптическую информацию можно считывать электрическим путем, измеряя величину напряжения или тока н полупроводнике до и после записи.
Записанную информацию можно считывать также оптическим способом, измеряя коэффициент отражения или .коэффициент пропускания полупроводника до и после записи. Для оптического считывания записанной информации наиболее удобен диапазон света, энергия фото3 1415 нов которого меньше Е . В обоих случаях. считывать мозно многократно, т. к. проводимость полупроводника в процессе считывания не изменяется..
Для стирания записанной инФормации необходимо прекратить воздействие на полупроводник электрическим полем.
Способ экспериментально опробован с использованием в качестве носителя информации монокриствллической полупроводниковой пленки арсенида галлия.
Пленку GaAs получали иэ метвллоорганических соединений методом химического газофазного осаждения на полуиэолирукщую подлокку GaAs:Ñã, Омические контакты формировались при smtraнии индия в пленку в восстановительной атмосфере при 400 С. Концентрация носителей n"òèïà, обусловленная мелкими донорньми и акцепториыми примесями, составляла лри 77 К величину и 0,8 10 см, а их холловская
14 подвижность при этой ае температуре была II 5 10 см /(В с). Степень кои- 25
4 ленсации доноров акцепторвми составляла величину К > 0,95.
Способ записи осуществляли сле» дунщим образом. Пленку охлалдали до
4,2 К (E 0,1 иэВ), на ее контакты подавали электрическое напряаение
0 1,95 (U< E ° - 2,5 мкм (Энергия таких фотонов меньше ширины запрещенной эоны GaAs Etq 1,5 эВ). При достикении мощности света G 8 икВт полупроводник переходит из ниэкопроводящего состояния 1 в высоколроводящее 2 (см. фиг, 2). Таким образом происходит запись оптической информации. Время 956 4 переключения полупроводника иэ сос-: тояния в состояние 2 (время записи) меньше 5 10 с. Для перехода полупроводника иэ состояния 2 в состояние 1 можно выключить электрическое напряжение либо уменьшить его до значения, меньшего U (см. фиг.1). Время переключения иэ состояния 2 в I (время стирания) меньше 10 с. Иэме4 няя величину напряжения U<, меньшего темнового нвлря кения пробоя, подаваемого на полупроводник, мокно управлять величиной интенсивности света, необходимой для переключения полупроводнйка иэ состояния 1 s состояние 2 (т.е. для записи информации) . Формула изобретения Способ записи информации в монокристаллическом полупроводниковом носителе с ниэкотемпервтурным прниесныи пробоеи, заключающийся в тои,что к монокристаллическому полупроводниковому носителю прикладывают постоянное электрическое поле при температуре Т, удовлетворяющей условию Т(.с Е /К, где E> — энергия ионизвции мелких доноров полупроводника, Кпостоянная Болъцмана, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области его применения зв счет записи оптической информации, устанавливают напряженность постоянного электрического поля нике напря-. аенности теинового низкотеипературного примесного пробоя и облучвют монокристаллический полупроводниковый носитель светом с интенсивностью возникновения низко гемпературного лрииесного пробоя, причем частоту ) свата выбирают из условия 4 ) Е /h,ãäå h — - постоянная Планка. 10 йГ 1Р О ока! 415956 1000 100 1У 17 1В Фиг.8 Составитель С. Самуцевич Техред Л.Олнйнмк Корректор В. Романенко Тира к 486 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ho делам изобретений и откритий 113035, Москва, Ж-Э5, Рауаская иаб., д. 4/5 Редактор Г.Федотов Заказ 3319 Производственно-поли1 рафическое лредлрнятие, г. Уагород, ул. Проектная, 
