DE1774685B2 - RECORDING AND PLAYBACK DEVICE - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufzeichnungsund Wiedergabevorrichtung mit einem Aufzeichnungsträger aus einem Halbleiter oder einem Isolator, also einem im Energiebändermodell ein verbotenes Band aufweisenden Festkörper, der zur mjsterartigen Aufzeichnung einer Information mit Störstoff dotiert ist.The invention relates to a recording and reproducing device with a recording medium from a semiconductor or an insulator, i.e. one that is prohibited in the energy band model Band having solid, which leads to the mjster-like Recording of information with disruptive substances is endowed.
Es ist schon vorgeschlagen worder, (deutsche Patentschriften I 283 978 und 1 277 929), Aufzeichnungsträger aus einem Halbleiter- oder einem Isolator-Festkörper zu verwenden. Dabei ist am Aufzeichnungspunkt der elektrische Widerstand veränderlich, wofür beispielsweise ein durch Ladungsträgerinjektion steuerbarer Widerstandswert vorgesehen ist.It has already been suggested (German Patent documents I 283 978 and 1 277 929), recording media made of a semiconductor or a Use insulator solid. The electrical resistance at the recording point is variable, for which, for example, a resistance value controllable by charge carrier injection is provided is.
Auch ist es bei magnetischen Dünnschichtspeichern schon bekannt (deutsche Patentschrift 228 305), Aufzeichnungsträger mit einer guten Leitfähigkeit für Longitudinalschwingungcn zu verwenden und mit elektromechanischen Schwingungswandlern zu verbinden, über die dem Aufzeichnungsträger kontinuierliche Schwingungen zugeführt werden, die im Magnetschichtelement durch Magnetostriktion mit der Schwingungsausbreitung wandernde Zellen mit wechselnder Richtung der magnetischen Vorzugsachse ausbilden, wobei durch Überlagerung '/weicr solcher Schwingungen wandernde Speicherzellen erhalten werden, die einen i'.dtischen Speicherzustand in einzelnen Aufzeichnungspunkten ermöglichen. Auf Festkörpern konnte diese Art der Einspeicherung und Abtastung bisher nicht angewandt werden, weil hier kein bei der Abtastung mit Wellen eintretender Effekt vorlag.It is also already known for magnetic thin-film storage media (German patent specification 228 305) to use recording media with good conductivity for longitudinal vibrations and to be connected to electromechanical vibration transducers via which the recording medium continuous vibrations are supplied to the magnetic layer element by magnetostriction Cells migrating with the propagation of vibrations with alternating directions of the magnetic ones Form preferred axis, with memory cells migrating due to the superposition of such vibrations are obtained which have an i'.dtic memory state enable in individual recording points. This type of storage could be carried out on solids and scanning have not yet been used because none are used here when scanning with waves occurred effect.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakun Aufzeichnungsträger aus einem im Energiebändermodell ein verbotenes Band aufweisenden FestkörperThe object of the invention is to provide a compact Recording medium made from a solid body which has a forbidden band in the energy band model
ίο mit einer entsprechend einfachen Schreib- und Lesevorrichtung verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Störstort' ein im verbotenen Band des Festkörpers ein tiefes Energieniveau bildender StörstolT ist. daß mit dem Festkörper elastische Wellen erzeugende Einrichtungen verbunden sind, daß zum .asterartigen Abtasten des Festkörpers mit dem Schnittpunkt der elastischen Wellen die Phase der von den genannten Einrichtungen erzeugten Wellen steuerbar ist und daß der Festkörper beim Abtasten von Aufzeichnungen tragenden Stellen mit dem Schnittpunkt de! elastischen Wellen eine entsprechende Änderung des elektrischen Widerstandes aufweist.ίο with a correspondingly simple writing and reading device to make available. This object is achieved according to the invention in that the disturbance point ' is a disturbance that forms a low energy level in the forbidden band of the solid. that with the solid elastic wave generating devices are connected that to .aster-like Scanning the solid with the intersection of the elastic waves the phase of the said Devices generated waves is controllable and that the solid body when scanning recordings bearing points with the intersection of de! elastic waves a corresponding change in the having electrical resistance.
Bei Anlegen ν'.er elastischen Wellen an den Festkörper tritt nun in der Nachbarschaft der im verbotenen Band ein tiefes Energieniveau bildenden und ein Rekombinationszentrum darstellenden Störstollatome eine reversible Dehnung auf. die den elektrischen Widerstand in diesem Bereich herabsetzt und so als elektrisches Signal abgenommen werden kann. Auf diese Weise erhält man auch bei sehr kompakter Ausbildung des durch einen Festkörper gebildeten Aufzeichnungsträgers eine Vielzanl von Speicherpunkten und mithin eine hc'.e Speicherkapazität. Das Einschreiben und Auslesen ist bei dem als Festkörper ausgebildeten Aufzeichnungsträger dennoch mit Hilfe der elastischen Wellen einfach und schnell möglich. Neben seiner Verwendung für viele Zwecke ist das Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät überdies auch einfach herzusteilen.When ν'.er elastic waves are applied to the solid now occurs in the vicinity of the forbidden band forming a low energy level and an Störstollatome representing a recombination center undergoes a reversible elongation. which the electric Resistance is reduced in this area and can be picked up as an electrical signal can. In this way, even with a very compact design, the is obtained by means of a solid body formed recording medium a variety of storage points and thus a hc'.e storage capacity. The writing and reading is in the case of the recording medium designed as a solid body nevertheless easily and quickly possible with the help of the elastic waves. Besides its use Moreover, the recording and reproducing device is also easy to manufacture for many purposes.
Zur Erzeugen der elastischen Wellen werden zweckmäßig Einrichtungen aus piezoelektrischem Material verwendet und mit dem Festkörper verbunden, wobei zum Unterdrücken reflektierter Wellen entsprechende Absorberplatten mit dem Festkörper verbunden sein können.Piezoelectric devices are expediently used to generate the elastic waves Material used and bonded to the solid, whereby to suppress reflected waves corresponding absorber plates can be connected to the solid.
Als Materialien hierfür sind hinsichtlich des Festkörpers, falls er aus einem Halbleiter besteht. Si. Ge. GaP, GaAs. InAs, AlN, LiNbO:i. CdS. ZnS. ZnSe.The materials for this are with regard to the solid body, if it consists of a semiconductor. Si. Ge. GaP, GaAs. InAs, AlN, LiNbO : i . CdS. ZnS. ZnSe.
CdSe. ZnO oder SiC geeignet, als piezoelektrisches Material BaTiO.,. Quarz, CdS oder GaAs.CdSe. ZnO or SiC suitable, BaTiO as the piezoelectric material.,. Quartz, CdS or GaAs.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigtIn the drawing, the invention is illustrated by way of example, namely shows
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung undF i g. 1 is a perspective view of a recording and reproducing device according to the invention and
F i g. 2 ein Schema zum Erläutern der Fortpflanzung einer elastischen Welle im erfindungsgemäß verwendeten Festkörper.F i g. 2 is a diagram for explaining the propagation of an elastic wave in the invention solid body used.
F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Aufzeichnung«:- und Wiedergabevorrichtung. Ein Festkörper 1 hat ein verbotenes Band im Energiebändermodell und ist beispielsweise ein Halbleiter oder ein Isolator. Ein aufzuzeichnendes Signal 2 ist im Festkörper 1 durch einen StörstolT erzeugt, der im verbotenen Band ein Tiefenergieniveau bildet und ein Rekombinationszentrum darstellt. Weiter sind Festkörper 3 und 3' mit piezo-F i g. 1 shows the basic structure of a recording and reproducing device according to the invention. A solid 1 has a forbidden band in the energy band model and is, for example a semiconductor or an insulator. A signal 2 to be recorded is in the solid 1 due to an interference generated, which forms a deep energy level in the forbidden band and a recombination center represents. Solid bodies 3 and 3 'with piezo
elektrischen Eigenschaften vorgesehen, die eine elektrische Welle erzeugen. Die piezoelektrischen Elemente 3 und 3' sind mit Elektroden 4 und 5 !,zw. 4' und 5' versehen. Weiter sind Absorberplatten 6. (V. 6". 6" vorgesehen, mit deren Hilfe reflektierte Wellen unterdrückt werden. M.t den Elektroden 4 und 4' sind Anschlußklemmen A und ß verbunden. Die Elektroden 5 und 5' haben eine gemeinsame Anschlußklemme C. Vom Festkörper 1 können Signale über Anschlußklemmen D und L· u> abkommen werden, von denen die Anschlußklemmet der Anschlußklemme D gegenüber hegt. Wird zwischen die Anschlußklemmen /1 und C eine Spannung gelegt, so entsteht im p.ezoeiektnsehen Festkörper 3 eine elastische Welle. d.e s.ch durch den Festkörper V fortpflanzt. w,e das in F, g. 2 gezeiut isi. Die piezoelektrischen Elementes und 3 erzeugen elastische Wellen 7 bzw. 8. Durch überlanerunu entsteht am Schnittpunkt eine elastische Impulswelle 9. Diese kann bei P die gesamte Ober- 2c fläche des Festkörpers 1 rasterartig abtasten, wenn die Phase der erzeugten elastischen Welle gesteuertelectrical properties provided that generate an electrical wave. The piezoelectric elements 3 and 3 'are with electrodes 4 and 5!, Between. 4 'and 5' provided. Furthermore, absorber plates 6 (v. 6 ". 6" are provided, with the help of which reflected waves are suppressed. Terminals A and β are connected to electrodes 4 and 4 '. Electrodes 5 and 5' have a common terminal C. Vom Solid body 1 can receive signals via connecting terminals D and L u>, of which the connecting terminal lies opposite the connecting terminal D. If a voltage is applied between the connecting terminals / 1 and C, an elastic wave is produced in the p.ezoeiektnsehen solid 3 s.ch propagates through the solid V. w, e, the in F, g. 2 isi gezeiut. the piezoelectric element and 3 generate elastic waves 7 and 8. by überlanerunu formed at the intersection of an elastic pulse wave 9. This can for P the entire upper surface of the solid body 2 c 1 grid-like sample when the phase of the elastic wave generated controlled
TEs se, nun anuenommen. daß die elastische Welle in P die Lage "des aufgezeichneten Signals 2 von Fi α ι erreicht. In der Nähe der das Tietn.veau er- T es se, now accept. that the elastic wave in P reaches the position "of the recorded signal 2 of Fi α ι. In the vicinity of the Tietn.veau he
•zeugenden Störstoffatome entsteht dann emc reversible Dehnung, durch die der elektrische VV.derstand herabgesetzt wird. Ist zwischen den Anschlußklemmen D und £ eine Spanung angelegt, so ent- 3= steht auf diese Weise ein Stromimpuls Dieses elekirische Sianal kann in ein Fernsehbild oder eine Druckaufzeichnung umgesetzt werden.• Generating impurity atoms then arise emc reversible expansion, by which the electrical resistance is reduced. If a voltage is applied between the connection terminals D and £, a current pulse is generated in this way. This electrical signal can be converted into a television picture or a print recording.
Entspricht das aufgezeichnete Signal 2 einem Tonsignal. so genügt es, die Wellenform des Musters des Sk,als 2 und die StörstofTkonzentration in Übereinstimmunc mit dem Tonsignal zu ändern. Es IS1 einfach, das durch die elastische Welle umgesetzte elektrische Signa! in ein Tonsignal umzusetzen Erfmdunasttemäß erhält man also eine statische Au Zeichnungsvorrichtung, die keinerlei bewegte Te1Ie aufweist und sich grundsätzlich von herkömmlichen Bandaufzeichnungsvorrichtungen unterscheidet.If the recorded signal 2 corresponds to a sound signal. so it suffices to change the waveform of the pattern of the Sk, as 2 and the impurity concentration in accordance with the sound signal. It IS 1 easy, the electrical signal converted by the elastic wave! Erfmdunasttemäß convert into a sound signal So is obtained a static Au drawing apparatus which has no moving Te 1 Ie and differs fundamentally from the conventional tape recording apparatus.
Das Zusetzen des Tiefniveau-StörstolTs als Aul-Zeichnungssignal geschieht durch Ionisieren und Beschleunigen des StörstolTs, der dann durch Strahlung an den Festkörper 1 abgegeben wirdThe addition of the low-level disturbance as an AUL drawing signal happens by ionizing and accelerating the disturbance, which is then caused by radiation is delivered to the solid 1
Dic Wellenform oder die Form des Signals konnen durch rasterartiges Führen des Ionenstrahl- ι e,The waveform or the shape of the signal can be by raster-like guiding of the ion beam ι e,
die Oberfläche erhalten werden. Licht und Schatten der Signalform können durch Andern der Ionenstrahldichtc und der Beschleunigungsencrg.e verändert werden.the surface can be preserved. The light and shade of the waveform can be removed by changing the ion beam density and the acceleration generator can be changed.
Falls das Bild nur aufgezeichnet werden soll, kann auf die überliache des Festkörpers 1 die Photoätzmethode angewendet werden, wodurch das Bildmuster über den Störstoti ausgebildet wird, der während des Erhitzens in den FestkörDer 1 eindiffundiert. In diesem Fall wird zum Vermeiden unscharfer Zeichnung des Musters, die auf Grund der Diffusion auftreten könnte, von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß der Tiefniveau-Störsloff entlang der verschiedenen Kristallachsen des Festkörpers 1 verschiedene DilTusionskoeffizienten hat. Der Festkörper kann ein bekannter Halbleite! sein, wie Si. Ge. GaP. GaAs, InAs, AlN, LiNb(I ZnSe. CdSe. ZnO und SiC. Die Fes! en wegen des Rauschens und der Fehlcr-If the image is only to be recorded, the surface of the solid 1 can be the Photoetching method can be applied, whereby the image pattern is formed over the Störstoti, the diffused into the solid 1 during heating. In this case, avoid becomes more blurred Drawing of the pattern that could occur due to the diffusion, using the fact made that the low-level sturgeon along the various crystal axes of the solid 1 has different dilution coefficients. The solid can be a well-known semiconductor! be like Si. Ge. GaP. GaAs, InAs, AlN, LiNb (I ZnSe. CdSe. ZnO and SiC. The Fes! due to the noise and the error
gsweise als Einkristalle verwendet. i^v.i i.,... erzeugen der elastischen Welle '—·:<Festkörper besteht aus einem piezoe _ Element, wie BaTiO.,. r>uarz. CdS. GaAs usw. I ist wünschenswert, aucl. Absorberplatte!! für d>;· Schwächen der reflektierten Wellen zu verwende;·.. damit nicht auf Grund solcher reflektierter WlIK;. Signalstörungen auftreten. Selbstverständlich kann das auch durch geeignete Formung des Festkörpers i erreicht werden.sometimes used as single crystals. i ^ vi i., ... generate the elastic wave '- ·: <solid consists of a piezoe _ element, like BaTiO.,. r> uarz. CdS. GaAs etc. I is desirable also. Absorber plate !! for d>; · Weaknesses of the reflected waves to be used; · .. so not due to such reflected WlIK ;. Signal interference occur. Of course, this can also be achieved by suitable shaping of the solid body i.
: Ausführungsform der Erfindung soll nun v.v· : Embodiment of the invention should now vv
ich beschrieben werden.I will be described.
Festkörper 1 wurde ein Si-Halbleiter ve; t. Ein Strahl von Cu-Ioiieii wurde rasterartiu ie Si-Oberfläche geführt, so daß die Cu-Αιοηκ -•instimmung mit einem Bildsignal d<_-ir. zugesetzt wurden. Der Durchmesser desSolid 1 was a Si semiconductor ve; t. A ray of Cu-Ioiieii was rasterartiu ie Si surface out so that the Cu-Αιοηκ - • matching with an image signal d <_- ir. were added. The diameter of the
s betrug dabei 25 </.s was 25 </.
Auf diese Weise wurde an einem SiliziumkrisiaH mit 20 ■ 20 mm eine Speicherspur von 4 m Läng..· hergestellt. Die Ionenstrahldichte und die Geschwindigkeit der impulsartigen elastischen Welle konnten durch Phasensteuerung geändert bzw. herabgesetzt werden. Auf diese Weise erhält man eine mit einei herkömmlichen Aufzeichnungsplatte vergleichbare Aufzeichnungsvorrichtung. Tonsignale wurden damit erfolgreich aufgenommen.In this way, a silicon crisis became apparent with 20 ■ 20 mm a storage track of 4 m length .. · manufactured. The ion beam density and the speed of the pulsed elastic wave could can be changed or reduced by phase control. This is how you get one with one recording device comparable to conventional recording disk. Sound signals were thus successfully recorded.
Ist das lonenstrahlmuster ein Bild, so kann das Bildsignal auf ähnliche Weise aufgezeichnet werden. Bildet man weiter im Festkörper 1 eine p-n-Grenz- oder eine Schottky-Sperrschicht aus und en Tiefniveau-Störstoll in der Nachbarsehall dieser Grenzschicht ein. so erhält man auch Unelastische Wellen geringer Ausgangsgröße eine verbesserte Empfindlichkeit.If the ion beam pattern is an image, it can Image signal can be recorded in a similar manner. If one further forms a p-n boundary in solid 1 or a Schottky barrier layer and a low-level interference tunnel in the neighboring hall this boundary layer. In this way, inelastic waves with a small output size are also improved Sensitivity.
obigen Beschreibung ergibt sich, daß esgemäße Aufzeichnungsvorrichtung ein Prinzip verwendet, bei kleiner Größe olme oewegiiche Teile auskommt und für die verschiedensten Verwendungszwecke geeignet ist.The above description shows that the recording apparatus according to the present invention is a Principle used, with small size olme possible parts and for the most diverse Uses is suitable.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EF | Willingness to grant licences | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |