DE1774685C3 - Recording and reproducing device - Google Patents
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Description
4040
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 musterartigen Aufzeichnung einer information mn StörstcS dotiert ist.The invention relates to a recording and reproducing device with a recording medium made of a semiconductor or an insulator, that is to say a solid body which has a forbidden band in the energy band model and which is doped for the pattern-like recording of information mn StörstcS.
Es ist schon vorgeschlagen worden (deutsche Patentschriften 1 283 978 und 1 277 929), Aufzeichnungsträger aus einem Halbleiter- oder einem Isolator-Festkörper zu verwenden. Dabei ist am Äufzeichnungspunkt der elektrische Widerstand ver-Underlich, wofür beispielsweise ein durch Ladungsträgerinjektion steuerbarer Widerstandswert vorgesehen ist.It has already been proposed (German patents 1,283,978 and 1,277,929), recording media to use from a semiconductor or an insulator solid. The electrical resistance at the recording point is noticeable, 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 H05), Aufzeichnungsträger mit einer guten Leitfähigkeit für Longitudinalschwingungen zu ver-Wenden und mit elektromechanischen Schwingungswandlern zu verbinden, über die dem Aufzeichnungsträger kontinuierliche Schwingungen zugeführt wert'en, die im Magnetschichtelemen' durch Magnetostriktion mit der Schwingungsausbreitung wandernde Zellen mit wechselnder Richtung der magnetischen Vorzugsachse ausbilden, wobei durch Überlagerung zweier solcher Schwingungen wandernde Speicherzeilen erhalten werden, die einen statischen 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 H05), recording media with good conductivity for longitudinal vibrations should be used and to be connected to electromechanical vibration transducers via which the recording medium continuous vibrations supplied, which in the magnetic layer element 'by magnetostriction Cells migrating with the propagation of vibrations with alternating directions of the magnetic ones Form preferred axis, whereby two such vibrations migrate memory lines by superimposing them which enable a static storage state in individual recording points. So far, this type of storage and scanning could not be used on solids because there was no effect occurring here when scanning with waves.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Aufzeichnungsträger aus einem im Energiebändermodell ein verbotenes Band aufweisenden Festkörper mit einer entsprechend einfachen Schreib- und Lesevorrichtung verfügbar zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Slörstoff ein im verbotenen Band des Festkörpers ein tiefes Enersieniveau bildender Störstoff ist, daß mit dem Festkörper elastische Wellen erzeugende Einrichtungen verbunden sind, daß zum rasterartigen Abtasten des Festkörpers mit dem Schnittpunkt dr.-r 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 der elastischen Welten eine entsprechende Änderung des elektrischen Widerstandes aufweist.The object of the invention is to provide a compact recording medium from an energy band model a forbidden band having solid with a correspondingly simple writing and reading device to make available. This object is achieved according to the invention in that the Slörstoff an impurity forming a deep energy level in the forbidden band of the solid is that with the solid body elastic waves generating devices are connected that the grid-like Scanning the solid with the intersection dr.-r elastic waves the phase of the said Devices generated waves is controllable and that the solid body when scanning recordings bearing points with the point of intersection of the elastic worlds a corresponding change in the having electrical resistance.
Bei Anlegen der elastischen Wellen an den Festkörper tritt nun in der Nachbarschaft der im verbotenen Band ein tiefes Energieniveau bildenden und ein Rekombinationszentrum darstellenden Störstoffatome eine rewrsible Dehnung auf, die den elektrischen Widerstand .1' diesem Bereich herabseht 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 Vielzahl v:>n Speicherpunkten u.id mithin eine hohe 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 herzustellen.When the elastic waves are applied to the solid now occurs in the vicinity of the forbidden band forming a low energy level and A recombination center representing impurity atoms undergoes a rewrsible strain, which causes the electrical Resistance .1 'down this area and can thus be picked up as an electrical signal. In this way you also get a very more compact design of the recording medium formed by a solid body a multiplicity of v:> n Storage points u.id therefore have a high 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 mil 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, thereby suppressing reflected waves corresponding absorber plates can be connected to the solid.
rtib ivicucilauen inciiui suiu iiiiiau-iitiiLii uw ivji-rtib ivicucilauen inciiui suiu iiiiiau-iitiiLii uw ivji-
körpers, falls er aus einem Halbleiter besteht, Si, Ge, GaP, GaAs, InAs, AlN, LiNbO.,, CdS, ZnS, ZnSe, CdSe, ZnO oder SiC geeignet, als piezoelektrisches Material BaTiO:> Uuarz. CdS oder GaAs.body, if it consists of a semiconductor, Si, Ge, GaP, GaAs, InAs, AlN, LiNbO. ,, CdS, ZnS, ZnSe, CdSe, ZnO or SiC suitable, as a piezoelectric material BaTiO :> Uuarz. 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
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung undFig. 1 is a perspective view of an inventive Recording and reproducing device and
Fig. 2 ein Schema zum Erläutern der Fortpflanzung einer elastischen Welle im erfindungsgemäß verwendeter Festkörper.2 shows 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 Aufzeichnungs- 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 Störsioff 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 by an Störsioff generated, which forms a deep energy level in the forbidden band and a recombination center represents. Solid bodies 3 and 3 'with piezo
elektrischen ringenschaften vorgesehen, die eine elektrische Welle erzeugen. Die piezoelektrischen Elemente 3 und 3' sind mit Elektroden 4 und 5 bzw. 4' und 5' versehen. Weiter sind Absorberplatten 6, 6', 6", 6"' vorgesehen, mit deren Hilfe reflektierte Wellen unterdrückt werden. Mit den Elektroden 4 und 4' sind Anschlußklemmen A und B verbunden. Die Elektroden 5 und 5' haben eine gemeinsam. Anschlußklemme C. Vom Festkörper 1 können Signale über Anschlußklemmen D und E abgenommen werden, von denen die Anschlußklemme E der Anschlußklemme D gegenüber liegt.electrical ring properties provided that generate an electrical wave. The piezoelectric elements 3 and 3 'are provided with electrodes 4 and 5 and 4' and 5 ', respectively. Furthermore, absorber plates 6, 6 ', 6 ", 6"' are provided, with the aid of which reflected waves are suppressed. Terminals A and B are connected to electrodes 4 and 4 '. The electrodes 5 and 5 'have one thing in common. Terminal C. Signals can be picked up from the solid body 1 via terminals D and E , of which terminal E is opposite terminal D.
Wird zwischen die Anschlußklemmen A und C eine Spannung gelegt, so entsteht im piezoelektrischen Festkörper 3 eine elastische Welie, die sich durch den Festkörper I fortpflan. t, wie das in F i g. 2 gezeigt ist. Die piezoelektrischer! EIe ;nte 3 und 3' erzeugen elastische Wellen 7 bzw S i^urch Überlagerung entsteht am Schnittpun*-\ P *me elastische Impulswelle 9. Diese kann te: P t .. gesamte Oberfläche des Festkörpers 1 τι. -'■ """artig abtasten, wenn die Phase der erzeugten elastischen Welle gesteuert wird.If a voltage is applied between the connection terminals A and C , an elastic wave is created in the piezoelectric solid 3, which is propagated through the solid I. t, as shown in FIG. 2 is shown. The more piezoelectric! EIe; nte 3 and 3 'generate elastic waves 7 or S i ^ by superimposing an elastic impulse wave 9 occurs at the intersection point * - \ P * me. This can te : P t .. entire surface of the solid 1 τι. - '■ """sample like when the phase of the generated elastic wave is controlled.
Es sei nun angenommen, daß die elastische Welie in P die Lage des aufgezeichneten Signals 2 von Fig. 1 erreicht. In der Nähe der das T'^fniveau erzeugenden Störstoffatome entsteht dann eine reversible Dehnung, durch die der elektrische Widerstand herabgesetzt wird. Ist zwischen den Anschlußklemmen D und E eine Spanung angelegt, so entsteh* auf diese Weise ein Stromimpuls. Dieses elektrische Signal kann in ein Fernsehbild oder eine Druckaufzeichnung umgesetzt werden.It is now assumed that the elastic wave in P reaches the position of the recorded signal 2 of FIG. In the vicinity of the impurity atoms that generate the level, a reversible expansion then occurs, which reduces the electrical resistance. If a voltage is applied between terminals D and E, 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 Signals 2 und die Störstoffkonzentration in Übereinstimmung mit dem Tonsignal zu ändern. Es ist einfach, das durch die elastische Welle umgesetzte elektrische Signal in ein Tonsignal umzusetzen. Erfindungsgemäß erhält man also eine statische Aufzeichnungsvorrichtung, die keinerlei bewegte Teile aufweist und sich grundsätzlich von herkömmlichen Bandaufzeichnungsvorrichtungen unterscheidet.If the recorded signal 2 corresponds to a sound signal, it is sufficient to reproduce the waveform of the pattern of the Signal 2 and change the contaminant concentration in accordance with the sound signal. It is easy to convert the electrical signal converted by the elastic wave into a sound signal. According to the invention one thus obtains a static recording device which does not have any moving parts and is fundamentally different from conventional tape recorders.
Das Zusetzen des Tiefniveau-Störstoffs als Aufzeichnungssignal geschieht durch Ionisieren und Beschleunigen des Störstoffs, der dann durch StrahlungThe addition of the low-level interfering substance as a recording signal is done by ionizing and accelerating of the contaminant, which is then caused by radiation
Wiirpej· \ abgegeben wird.Wiirpej · \ is delivered.
Die Wellenform oder die Form des Signals können durch rasterartiges Führen des Ionenstrahl über die Oberfläche erhalten werden. Licht und Schatten der Signalform können durch Ändern der Ionenstrahldichte und der Beschleunigungsenergie verändert werden.The waveform or the shape of the signal can be determined by scanning the ion beam across the surface can be preserved. The light and shade of the waveform can be changed by changing the ion beam density and the acceleration energy can be changed.
Falls das Bild nur aufgezeichnet werden soll, so kann auf die Oberfläche des Festkörpers 1 die Photoätzmethorle angewendet werden, wodurch das Bildmuster über den Störstoff ausgebildet wird, der während des Erhitzens in den Festkörper 1 ein-If the image is only to be recorded, the surface of the solid 1 can be the Photo-etching method can be applied, whereby the image pattern is formed over the contaminant that into the solid 1 during heating
diffundiert. 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-Störstoff entlang der verschiedenen Kristallachsen des Fest-diffused. 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 impurities along the different crystal axes of the solid
körpers 1 verschiedene DilTusionskoeffizienten hat.body has 1 different dilution coefficients.
Der Festkörper kann ein bekannter HalbleiterThe solid state can be a known semiconductor
sein, wie Si, Ge, GaP, GaAs, InAs, AlN, LiNbO.,,be like Si, Ge, GaP, GaAs, InAs, AlN, LiNbO. ,,
CdS, ZnS, ZnSe, CdSe, ZnO und SiC. Die Fjst-CdS, ZnS, ZnSe, CdSe, ZnO and SiC. The Fjst
körper werden wegen des Rauschens und der Fehler-bodies become because of the noise and the error
signale vorzugsweise als Einkristalle verwendet.signals preferably used as single crystals.
Der zum Erzeugen der elastischer Welle bestimmte Festkörper besteht aus einem piezoelektrischen Element, wie BaTiO^, Quarz, CdS, GaAs usw. Es ist wünschenswert, auch Absorberplatten für dasThe solid body intended to generate the elastic wave consists of a piezoelectric one Element, such as BaTiO ^, quartz, CdS, GaAs etc. It is desirable to also use absorber plates for the
ao Schwächen der reflektierten Wellen zu verwenden, damit nicht auf Grund solcher reflektierter Wellen Signalstöningen auftreten. Seibstverständlich kann das auch durch geeignete Formung des Festkörpers 1 erreicht werden.ao to use weaknesses of the reflected waves, so that signal noises do not occur due to such reflected waves. Of course you can which can also be achieved by suitable shaping of the solid body 1.
Eine Ausführungsform der Gründung soll nun im einzelnen beschrieben werden.An embodiment of the foundation should now be in to be described individually.
Als Festkörper 1 wurde ein Si-H^lblciter verwendet. Ein Strahl von Cu-Tonen wurde rasterartig über die Si-Oberfläche geführt, so daß die Cu-AtomeA Si-H ^ lblciter was used as the solid 1. A beam of Cu clays was scanned across the Si surface so that the Cu atoms
in Übereinstimmung mit einem Bildsignal d-'inin accordance with an image signal d-'in
Silizium zugesetzt wurden. Der Durchmesser desSilicon were added. The diameter of the
Strahlpunktes betrug dabei 25 u. The beam point was 25 u.
"Auf diese Weise wurde an einem Siliziumkristaü"In this way, a silicon crystal became involved
mit 20 ^ 20 mm eine Speicherspur von 4 m Längewith 20 ^ 20 mm a storage track of 4 m length
hergestellt. Die Ionenstrahldichte und die Geschwin digkeit der impulsartigen elastischen Welle konnten durch Phasensteuerung geändert bzw. herabgesetzt werden. Auf diese Weise erhält man eine mit einer herkömmlichen Aufzeichnungsplatte vergleichbaremanufactured. The ion beam density and the speed of the pulsed elastic wave could can be changed or reduced by phase control. This way you get one with a comparable to conventional recording discs
Aufzeichnungsvorrichtung. Tonsignale wurden damit erfolgreich aufgenommen.Recording device. Sound signals were successfully recorded with it.
Ist das Ionenstrahlmuster ein Bild, S'·, kann dasIf the ion beam pattern is an image, S'· it can
Bildsignal auf ähnliche Weise aufgezeichnet werden.Image signal can be recorded in a similar manner.
Bildet man weiter im Festkörper 1 eine p-n-Grenzschicht oder eine Schottky-Sperrschicht aus und bringt den Tiefniveau-Störstoff in der Nachbarschaft dieser Grenzschicht ein, so erhält man auch für elastische Wellen geringer Ausgangsgröße eine verbesserte Empfindlichkeit.If one continues to form a p-n boundary layer in the solid 1 or a Schottky barrier layer and brings the low level contaminant in the neighborhood If this boundary layer is inserted, an improved one is obtained even for elastic waves with a small output size Sensitivity.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Aufzeichnungsvorrichtung ein völlig neues Prinzip verwendet, bei kleiner Größe ohne bewegliche Teile auskommt und für die verschiedensten Verwendungszwecke geeignet ist.From the above description it can be seen that the recording apparatus of the present invention is a uses a completely new principle, does not have moving parts for a small size and for a wide variety of Uses is suitable.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
nannten Einrichtungen (3, Ύ) erzeugten Wellen steuerbar ist und daß der Festkörper (1) beim Abtasten von Aufzeichnungen (2) tragenden Stellen mit dem Schnittpunkt (P) der elastischen Wellen (7. 8} eine entsprechende Ä.iderung des elektrischen Widerstandes aufweist.1. Recording and playback device with a recording medium made of a semiconductor or an insulator, i.e. a solid body which has a forbidden band in the energy band model and which is doped with interfering material for the pattern-like recording of information, characterized in that the Störsioff is a in the forbidden band of the solid ( 1) a deep level of inclination forming impurities is that with the solid body (1) elastic waves (7, 8) generating devices (3, 3 ') are connected that for raster-like scanning of the solid body (1) with the intersection (P) of the elastic waves (7, 8) the phase of the g «.
called devices (3, Ύ) generated waves is controllable and that the solid body (1) when scanning records (2) bearing points with the intersection (P) of the elastic waves (7, 8} has a corresponding change in electrical resistance .
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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 | ||
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