DE2223245B2

DE2223245B2 - Informationsspeicher

Info

Publication number: DE2223245B2
Application number: DE2223245A
Authority: DE
Inventors: William David Burlington Vt. Pricer (V.St.A.)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2223245C3; CA960370A; GB1340987A; FR2143007A1; FR2143007B1; DE2223245A1; IT953760B; US3739356A; JPS5246465B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Informationsspeicher mit in den Kreuzungspunkten einer Schaltmatrix aus Zeilen- und Spaltenleitungen angeordneten, über diese Leitungen bistabil in zwei unterschiedliche Widerstände umschaltbaren und auslesbaren Halbleiter-Speicherelementen.

Das Bestreben bei der Verwirklichung von Informationsspeichern in Halbleitertechnologie geht dahin, neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit die Größe und die Kosten zu verringern. Dabei wurden eine Reihe von bistabilen elektrischen Effekten in verschiedenen monokristallinen, polykristallinen und amorphen Mates rialien auf ihre Brauchbarkeit als Speicherelement untersucht Als Ergebnis dieser Untersuchungen ergab sich eine Reihe von bistabilen, Halbleiterübergänge in einem Halbleiterkörper aufweisenden. Speicherelementen. Diese bekannten Speicherelemente zeigen eine ίο Reihe von nachteiligen Eigenschaften. Eine der nachteiligen Eigenschaften besteht darin, daß die Speicherelemente ihre gespeicherte Information verlieren, wenn die Betriebsspannung abgeschaltet wird. Dies kann also bei jedem Netzausfall geschehen, is Informationsspeicher mit in den Kreuzungspunkten einer Schaltmatrix aus Zeilen- und Spaltenleitungen angeordneten und über diese in unterschiedliche Widerstandszustände umschaltbaren Halbleiterelementen sind beispielsweise aus der DE-OS 19 45 966 und der US-PS 34 80 843 bekannt Auch diese Halbleiterelemente sind jedoch nicht energieunabhängig speicherfähig.

Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen Informationsspeicher mit Halbleiterelementen anzugeben, bei dem die Speicherfähigkeit auch bei Ausfall der Betriebsspannung erhalten bleibt und der hinsichtlich der Herstellungskosten und des Platzbedarfes optimale Eigenschaften aufweist

Gemä3 der Erfindung wird diese Aufgabe für einen Informationsspeicher mit in den Kreuzungspunkten einer Schaltmatrix aus Zeilen- und Spaltenleitungen angeordneten, über diese Leitungen bistabil in zwei unterschiedliche Widerstände umschaltbaren und auslesbaren Halbleiter-Speicherelementen dadurch gelöst daß jedes Speicherelement aus einer 1. und einer 3. Halbleiterzone gleichen Halbleitermaterials hoher Störstellendichte und hoher Fangstellendichte im Abstand auf einer 2. Halbleiterzone von einem Halbleitermaterial entgegengesetzter Priorität besteht und damit zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Halbleiterübergänge bildet, die über Anschlüsse an der 1. und 3. Halbleiterzone an die Zeilen- und Spaltenleitung angeschlossen sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der durch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße, in einer Speichermatrix angeordnete Speicherzelle,

F i g. 2 die Stromspannungscharakteristik einer Diode aus materialverschiedenen Halbleiterzonen,

Fig.3 das Ansprechen der erfindungsgemäßen Speicherzelle bei Ansteuerung durch eine Impulsflanke,

Fig.4A für die Wirkungsweise charakteristische Verläufe der Eingangs- und Ausgangssignale bei zweidimensionalem Betrieb,

F i g. 4B die Signalverläufe bei zweieinhalb-dimensionalem Betrieb,

F i g. 5 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Speicherzelle, Fig.6 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Speicherzelle, die ein zerstörungsfreies Lesen gestattet,

F i g. 7 das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für zerstörungsfreies Lesen und F i g. 8 das Ersatzschaltbild der in F i g. 6 dargestellten Struktur einer erfindungsgemäßen Speicherzelle.

Aus Fii,. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Informationsspeichereinheit in Ma-

trixform zu ersehen. Eine Speichermatrix besteht in typischer Weise aus einer Vielzahl von X-Leitungen und senkrecht dazu verlaufenden y-Leitungen. In jedem Kxeuzungspunki ist die -^-Leitung mit der V-Leitung über eine erfindungsgemäße Speicherzelle 10 verbunden, die im Ersatzschaltbild aus zwei gegensinnig gepolten, aus materialverschiedenen Halbleiterübergängen gebildeten Dioden besteht Jeder dieser Halbleiterübergänge in der Speicherzelle tO liegt in der Grenzfläche zwischen einem ersten dotierten Halbleitermaterial und einem zweiten ebenfalls dotierten Halbleitermaterial. Eines der beiden Halbleitermaterialien weist eine hohe Störstellendichte auf. In Verbindung mit den Störstellen treten Fangslellen tiefen Energieniveaus auf, deren Dichte gleich oder größer als die Störstellendichte ist Halbleiterübergänge haben die Eigenschaft, daß sie alternativ einen Zustand hohen Widerstandes oder einen Zustand niedrigen Widerstandes einnehmen können. Die Informationsspeichereinheit ist mit einem Operationsverstärker 12 ausgestattet, mit dem der Spannungsabfall an einem Widerstand 14 und einem dazu in Reihe liegenden, durch über einen Schalter angeschlossene Spannungsquellen angedeuteten Treiber 52 in der X-Leitung gemessen wird. Ein schematisch dargestellter V-Treiber 16 enthält eine positive und eine negative Spannungsquelle 18 und 20 in Kombination mit einem Schalter 22.

Das eigentliche Speicherelement 10 weist zwei materialverschiedene Halbleiterübergänge auf, die gegensinnig in Reihe geschaltet sind. Materialverschiedene Halbleiterübergänge und ihre Betriebseigensshaften sind bereits in der Offenlegungsschrift 21 29 269 beschrieben.

Eine Diode aus materialversch. Halbleiterzonen zeigt wenn die eine Halbleiterzone eine hohe Störstellendichte in Verbindung mit entsprechenden Fangstellen aufweist die Eigenschaft daß sie zwei Schaltzustände annehmen kann, nämlich einen Zustand hohen und einen Zustand niedrigen Widerstandes. Außerdem ist eine derartige Diode in der Lage, ihren jeweiligen Schaltzustand auch bei fehlender Betriebsspannung über eine relativ lange Zeit zu speichern.

Das Schalten vom einen in den anderen Zustand kann durch Anlegen einer bestimmten Spannung an den Übergang oder durch Ziehen eines ausreichenden Stromes über den Obergang ausgelöst werden. Die Schaltrichtung ist von der Polung der angelegten Spannung abhängig. F i g. 2 illustriert die Wirkungsweise eines derartigen materialverschiedeneu Halbleiterüberganges, der eine Hälfte des erfindungsgemäßen Speicherelementes 10 darstellt Die Kurve 24 zeigt die Wirkungsweise des Halbleiterüberganges, wenn im Zustand niedrigen Widerstandes eine Spannung in Durchlaßrichtung und eine Spannung in Sperrichtung angelegt wird. Die Kurve 26 zeigt die Wirkungsweise im Zustand hohen Widerstandes. Ein Schaltvorgang vom Zustand niedrigen Widerstandes in den Zustand hohen Widerstandes kann durch Anlegen einer positiven Spannung ausgelöst werden, die ausreichend hoch ist, um einen Strom h_s hervorzurufen, bei dem, wie durch den Pfeil 27 angedeutet, die Umschaltung stattfindet Eine Umschaltung vom Zustand hohen Widerstandes wird ausgelöst, wenn eine ausreichend hohe negative Spannung V_rb angelegt wird, was durch den Pfeil 28 angedeutet ist. Unter negativer Spannung wird dabei eine Spannung in Sperrichtung, also ein negatives Potential an die P-dotierte Zone und ein positives Potential an die N-Zone angelegt wird. Es ist festzustellen, daß materialvtrschiedene Halbleiterübergänge auch dann einen Gleichrichtereffekt zeigen, wenn beide Materialien demselben Leitfähigkeitstyp angehören. Aus diesem Grunde können die durch die Kurve gemäß F i g. 2 illustrierten Eigenschaften auch dadurch verwirklicht werden, daß beide Halbleiterzonen aus Materialien desselben Leitfähigkeitstyps hergestellt werden. Es müssen lediglich die anderen notwendigen Bedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Dotie rungsdichte, eingehalten werden. Aus diesem Grunde kann die erwähnte Sperrspannung auch allgemeiner dadurch definiert werden, daß sie als Spannung mit einer bestimmten Polarität angegeben wird, die bewirkt daß das Speicherelement von seinem hohen in seinen niedrigen Widerstand umgeschaltet wird

Bei der Herstellung des Speicherelementes 10 können zwei der beschriebenen materialverschiedenen Dioden mit den erwähnten Eigenschaften gegensinnig in Reihe geschaltet werden. Das Speicherelement 10 kann jedoch auch, wie in Fi£.5 dargestellt in einem gemeinsamen N-Iei*enden Halbleiterkörper 30 verwirklicht werden, in den eine P-leitende Zone 32 eingebracht ist Auf die Oberfläche der P-leitenden Zone 32 werden zwei N-Ieitende Halbleiterzonen 34 und 36 aufgewachsen.

Das dazu verwendete Halbleitermaterial weist eine hohe Dichte von Störstellen auf. Die ander Grenzfläche zwischen den Zonen 34 und 36 und der Zone 32 entstehen die materialverschiedenen Halbleiterübergänge, die gegensinnig in Serie zueinander liegen.

Geeignete ohmsche Kontakte stellen die Verbindung zwischen den Zonen 34 und 36 und Anschlüssen 38 her. Das in Fig.5 dargestellte Speicherelement 10 kann aufgeteilt werden, so daß diskrete Elemente entstehen. Das Speicherelement kann dann in eine Matrix mit X- und ^-Leitungen eingebracht werden oder die X- und Y-Leitungen können zusammen mit den Speicherelementen auf einem Halbleiterkörper hergestellt werden und damit die Speichermatrix bilden. Auf diesem Halbleiterkörper können gleichzeitig Schreib- und

Leseschaltkreise hergestellt werden.

Innerhalb der Speichereinheit befindet sich jeweils der eine Halbleiterübergang des Speicherelementes im Zustand niedrigen Widerstandes und der andere Halbleiterübergang im Zustand des hohen Widerstan-

des. Die Änderbarkeit dieser Zustände relativ zueinander bildet die Grundlage für den Speichervorgang.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt beim Schaltverhalten eines materialverschiedenen Halbleiterüberganges liegt darin, daß der Schaltzustand gespeichert bleibt auch wenn sämtliche Betriebsspannungen abgeschaltet werden. Befindet sich demnach die Diode im Zustand niedrigen Widerstandes, was durch Kurve 24 in F i g. 2 angedeutet ist, so arbeitet sie in Durchlaß und in Sperrichtung entlang dieser Kurve 24. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist kann die Diode nicht von ihrem Zustand niedrigen Widerstandes in den Zustand hohen Widerstandes dadurch umgeschaltet werden, daß eine Spannung in Sperrichtung angelegt wird. Eine ausreichende Spannung in Durchlaßrichtung hingegen be- wirkt, daß bei einem Strom U, die Diode in den Zustand hohen Widerstandes umgeschaltet wird, was durch den Pfeil 27 angedeutet ist. Im Zustand hohen Widerstandes bildet die Kurve 26 die Arbeitskennlinie des Halbleiterüberganges. Eine Umschaltung vom Zustand hohen Widerstandes in den Zustand niedrigen Widerstandes kann dann nur durch Anlegen einer ausreichenden Spannung V_rb in Sperrichtung erreicht werden, was durch den Pfeil 28 in F i g. 2 angedeutet ist. Der jeweilige

Schaltzustand des Halbleiterüberganges wird auch bei Fehlen einer Betriebsspannung aufrechterhalten. Es wurde beobachtet, daß die Speicherfähigkeit bei fehlender Betriebsspannung bei Raumtemperatur für viele Tage erhalten bleibt.

Das Speicherelement 10 besteht also aus zwei gegensinnig in Serie geschalteten materialverschiedenen Halbleiterübergängen oder Dioden. Die gespeicherte Information ergibt sich jeweils aus dem entgegengesetzten Schaltzustand der beiden Dioden. Im Betrieb befindet sich jeweils ein Halbleiterübergang im Zustand hohen Widerstandes und der andere im Zustand niedrigen Widerstandes. Sollte die Speichereinheit lange Zeit außer Betrieb gewesen sein, so müßten die Speicherelemente bei Inbetriebnahme zunächst jeweils in entgegengesetzte Schaltzustände gebracht werden. Dies kann dadurch geschehen, daß ein Spannungsimpuls zugeführt wird, der einen ausreichend hohen Strom in Durchlaßrichtung durch den einen Halbleiterübergang fließen läßt. Dieser Halbleiterübergang wird dann in den Zustand hohen Widerstandes umgeschaltet. Der Zustand des anderen Halbleiterüberganges wird dabei nicht beeinflußt.

Fig.3 zeigt das Impulsverhalten des Speicherelements 10. Dieses Impulsverhalten erlaubt das Auslesen, d. h. die Erkennung der relativen Widerstandszustände der Halbleiterübergänge des Speicherelementes. Im Betrieb sind die durch die Übergänge fließenden Ströme gleich groß, da beide in Reihe geschaltet sind. Der Spannungsabfall an jedem Übergang ergibt sich dann aus dem Produkt aus Widerstand und Stromstärke. Es sei zunächst angenommen, der in Sperrichtung vorgespannte Halbleiterübergang befinde sich im Zustand niedrigen Widerstandes und der in Durchlaßrichtung vorgespannte Halbleiterübergang im Zustand hohen Widerstandes. Wird ein Spannungsimpuls an das Speicherelement angelegt, so wird an dem in Durchlaßrichtung betriebenen Übergang ein relativ hoher Spannungsabfall auftreten, der aber, wie aus F i g. 2 zu ersehen, den Schaltzustand nicht ändern kann. Außerdem fließt der Strom im in Sperrichtung vorgespannten Halbleiterübergang in eine Richtung, in der er ebenfalls keine Umschaltung des Überganges bewirken kann. Das heißt, der Zustand hohen Widerstandes bleibt erhalten. Die Zufuhr dieses Impulses bleibt somit ohne Einfluß auf die beiden Schaltzustände. Es wird lediglich der Stromfluß verstärkt, was durch die Linien 40,41 und 42 in F i g. 3 angedeutet ist. Es seien nun die Verhältnisse betrachtet, wenn der gesperrte Halbleiterübergang sich im Zustand hohen Widerstandes und wenn der gleitende Halbleiterübergang sich im Zustand niedrigen Widerstandes befindet. Der Spannungsimpuls hat einen relativ hohen Spannungsabfall an dem gesperrten Übergang zur Folge, da dessen Widerstand hoch ist. Wird der Schwellwert V,* erreicht, so wird der gesperrte Übergang in den Zustand niedrigen Widerstandes umgeschaltet (Pfeil 28 in Fig.2). Der Stromfluß folgt somit so lange der Linie 14 in Fig.3, bis der Schaltvorgang ausgelöst wird und wird dann durch den Verlauf der Linie 43 bestimmt Da sich nunmehr beide Halbleiterübergänge im Zustand niedrigen Widerstandes befinden, nimmt der Strom im leitenden Halbleiterübergang schnell zu, so daß der Schwellstrom £>_s erreicht und der leitende Halbleiterübergang in den Zustand hohen Widerstandes umgeschaltet wird (Pfeil 27 in Fig.2). Der erhöhte Widerstand bewirkt ein rasches Absinken des Stromes, was aus Linie 44 in Fig.3 zu ersehen ist Das Speicherelement weist nunmehr wiederum wie anfangs einen Übergang hohen und einen Übergang niedrigen Widerstandes auf. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Reihenfolge umgekehrt wurde, was aber die gespeicherte Information kennzeichnet. Der bei diesem Schaltvorgang ausgelöste und durch die Linien 43 und 44 in F i g. 3 gekennzeichnete Stromimpuls kann abgefühlt und zur Bestimmung der Reihenfolge der Widerstandszustände im Speicherelement 10 und damit zum Lesen der

tu gespeicherten Information herangezogen werden.

Da sich bei dieser Abfühlung die Reihenfolge der Widerstandszustände und damit die gespeicherte Information geändert hat, ist es erwünscht, daß die ursprüngliche Lage wieder eingespeichert wird. Das

is kann aber durch Anlegen eines Spannungsimpulses entgegengesetzter Polarität erreicht werden. Anfänglich befand sich der gesperrte Halbleiterübergang im Zustand hohen Widerstandes und der leitende Halbleiterübergang im Zustand niedrigen Widerstandes.

Durch Abfühlung wurde diese Reihenfolge umgekehrt. Um den anfänglichen Zustand, also die anfängliche Reihenfolge wieder herzustellen, wird ein Spannungsimpuls entgegengesetzter Polarität angelegt, so daß der sich im Zustand niedrigen Widerstands befindliche Halbleiterübergang leitend und der sich im Zustand hohen Widerstands befindliche Halbleiterübergang gesperrt wird. Die Wirkungsweise des in F i g. 1 dargestellten Informationsspeichers läßt sich anhand der F i g. 4A erläutern. Die Eingangssignale sind durch den Kurvenverlauf 46 gekennzeichnet und werden von dem Treiber 16 (F i g. 1) geliefert Der X-Leitung, die für sämtliche Speicherelemente 10 in dieser Zeile gemeinsam ist, wird ein Spannungsimpuls V_r zugeführt. Befindet sich das Speicherelement in der einen Schaltlage, so ist im Verlauf 48 der Fig.4A ein Stromimpuls 50 festzustellen. Befindet sich das Speicherelement in der anderen Schaltlage, in der bei Zufuhr des Spannungsimpuls keine Änderung eintritt, so fühlt der Operationsverstärker 12 an der ^-Leitung keinen Stromimpuls 50 ab, was durch die gestrichelte Linie 51 angedeutet ist. Bei dieser Betriebsart ist die X-Leitung mit Masse verbunden, was durch die Mittelstellung des dort liegenden Schalters angedeutet ist Wird beim Abfragen des Speichers eine Änderung der Schaltlage herbeigeführt, muß die ursprüngliche Schaltlage anschließend wieder hergestellt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines zweiten, entgegengesetzt gepolten Impulses des Treibers 16, während gleichzeitig über den Treiber 52 an die X-Leitung ein Impuls entgegengesetzter Polarität angelegt wird. Dies ist durch den Impuls 58 auf dem Kurvenverlauf 48 in F i g. 4A dargestellt. Der nachfolgende Impuls 59 zeigt daß die Wiedereinspeicherung der Information durchgeführt ist Der Impuls auf X-Leitung wird nur den Speicherelementen 10 zugeführt deren Schaltlage sich geändert hat Dies wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Schaltung festgestellt und gesteuert Der der Y-Leitung zugeführte Impuls 56 reicht nicht aus, um die Schaltlage der Speicherelemente zu ändern, denen über die X-Leitung kein entsprechen-

bo der entgegengesetzter Impuls zugeführt wird. Die gestrichelte Linie 60 im Kurvenverlauf 48 gibt an, daß keine Änderung der Schalttage festgestellt wurde.

In F i g. 4B ist ein entsprechender Vorgang bei einer im Prinzip gleichen Speichereinheit dargestellt Wie

b5 durch den Eingangssignalverlauf 62 angezeigt erfolgt die Abfrage des Speichers durch gleichzeitige Zufuhr von Impulsen entgegengesetzter Polarität an Wort- und Bitleitung. Wie aus dem Kurvenverlauf 64 zu ersehen ist.

wird ein Impuls 50 vom Operationsverstärker 52 abgefühlt, wenn eine Änderung der Schaltlage in dem Speicherelement 10 erfolgt. Auch hier wird beim Abfragen der Speicherinhalt zerstört, so daß eine Rückspeicherung erforderlich ist. Dies geschieht durch die Impulse 56 und 57 entgegengesetzter Polarität.

In den Fig.6 und 7 ist ein Ausfiihrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Informationsspeichers dargestellt, bei dem ein zerstörungsfreies Auslesen möglich ist. Das Speicherelement 70 ist Zwischen X- und K-Leitungen einer Speichermatrix angeordnet. Das wesentliche Merkmal dieses Speicherelementes besteht darin, daß die Flächen der beiden materialverschiedenen Halbleiterübergänge unterschiedlich groß sind. Das ist aus F i g. 6 zu ersehen, in der ein Halbleiterkörper 30 mit eindiffundierter Zone 32 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps dargestellt ist. Auf der Zone 32 sind zwei N-leitende Zonen 72 und 74 unterschiedlichen Halbleitermaterials aufgewachsen. Da die Flächen der Zonen 72 und 74 unterschiedlich groß sind, haben auch die entstehenden Halbleiterübergänge unterschiedlich große Ausdehnung. Selbstverständlich gelten auch hier die Erfordernisse einer hohen Dichte von Material-Störstellen, wie sie in Verbindung mit Fig.5 angegeben wurden. Es sei nunmehr Bezug genommen auf die F i g. 7. Dort ist ein Treiber 76 vorgesehen, der einen Schalter 78 enthält. Dieser Schalter kann die Y- Leitung entweder an eine positive Spannungsquelle 80, eine negative Spannungsquelle 82 oder an eine Hochfrequenzspannung 84 anlegen. Mit Hilfe eines Operationsverstärkers 12 werden die an einem in der X-Leitung liegenden Widerstand 14 auftretenden Spannungsänderungen abgefühlt. An die -Y-Leitung ist außerdem wie in F i g. 1 ein Treiber 52 angeschlossen, der durch einen Schalter und Spannungsquellen angedeutet ist.

Fig.8 zeigt eine Ersatzschaltung des Speicherelementes 70 der F i g. 7. Jede der beiden Halbleiterübergänge weist eine Kapazität auf. Der Halbleiterübergang kleinerer Fläche zwischen den Zonen 72 und 32 weist eine Kapazität 86 auf, die kleiner ist als die Kapazität 88 des eine größere Fläche aufweisenden Halbleiterüberganges zwischen den Zonen 74 und 32 Die Schalter 90 und 92 zeigen die Möglichkeit der Umschaltung der Halbleiterübergänge in einen Zustand hohen oder niedrigen Widerstandes auf. Ein offener Schalter entspricht einem Zustand hohen Widerstandes und ein geschlossener Schalter einem Zustand niedrigen Widerstandes. Im Betrieb ist einer der Schalter 90 und 92 geöffnet und der andere geschlossen. Es ergeben sich also die beiden Alternativen, daß entweder eine kleine Kapazität oder eine große Kapazität in Serie mit einem geschlossenen Schalter angeordnet ist. Das Auslesen des Speicherelementes 70 erfolgt, indem die Y- Leitung mit der Hochfrequenzquelle 84 verbunden wird. Die vom Operationsverstärker 12 gelieferte Signalamplitude steht direkt im Zusammenhang mit der Schaltlage des Speicherelementes. Offensichtlich liefert der Zustand hohen Widerstandes des größeren Halbleiterüberganges ein Signal höherer Amplitude als ein Zustand hohen Widerstandes des kleineren Halbleiter-Überganges. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die gespeicherte Information bestimmt von der Reihenfolge der Widerstände. Beim erfindungsgemäßen Speicherelement werden Kristallfehler oder Materialfehler und Störstellen zur Erzeugung eines Mechanismus ausgenutzt bei dem stabile Zustände hohen und niedrigen Widerstandes auftreten. Als Kristallfehler oder Materialfehler wird dabei jede strukturelle Unregelmäßigkeit verstanden, die in einem entsprechenden vollkommenen Material nicht auftreten würden. Demzufolge schließen Kristallfehler oder Materialfehler Gitterverschiebungen, Stapelfehler und Störstellenatome ein. Dabei lassen sich die Störst ellenatome in Donatoren und Akzeptoren, die den Leitfähigkeitstyp des Materials bestimmen, und in Fangstellen erzeugende Atome einteilen, deren Energiezustände tief im verbotenen Band des Materials liegen. Beim erfindungsgemäßen Speicherelement werden hohe Dichten der Kristallfehler oder Materialfehler verlangt Es sei darauf hingewiesen, daß die aufgewachsenen Schichten aus monokristallinem, polykristallinem oder amorphem Material bestehen können, wenn sie nur die erforderliche Dichte an Störstellen aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Informationsspeicher mit in den Kreuzungspunkten einer Schaltmatrix aus Zeilen- und Spalten -leitungen angeordneten, über diese Leitungen bistabil in zwei unterschiedliche Widerstände umschaltbaren und auslesbaren Halbleuar-Speicherelementen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Speicherelement (10; 70) aus einer 1. und einer 3. Halbleiterzone (34,36; 72,74) gleichen Halbleitermaterials hoher Störstellendichte und hoher Fangstellendichte im Abstand auf einer 2. Halbleiterzone (32) von einem Halbleitermaterial entgegengesetzter Priorität besteht und damit zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Halbleiterübergänge bildet, die über Anschlüsse (38) an der !. und 3. Halbleiterzone an die Zeilen und Spaltenleitung (X, Y) angeschlossen sind.

2. Informationsspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseschaltung eine an Anschlüsse an der 1. und 3. Halbleiterzone angelegte Stromquelle (52,16; 52,76) enthält

3. Informationsspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseschaltung eine zusätzliche Abfühlschaltung (12) enthält, die feststellt, ob sich beim Auslesen die Reihenfolge der unterschiedlichen Widerstände und damit der Schaltzustand ändert

4. Informationsspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Stromquelle (52,16; 52,76) Schalter (22; 78) enthält, über die bei einer Änderung des Schaltzustandes mittels eines entgegengesetzt gepolten Impulses der ursprüngliche Schaltzustand wieder hergestellt wird.

5. Informationsspeicher nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Halbleiterübergänge unterschiedliche Flächen aufweisen (F ig. 6).

6. Informationsspeicher nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (76, 52) ein Hochfrequenzsignal liefert und daß die Leseschaltung (12) die über die unterschiedlichen Kapazitäten (86, 88) der Halbleiterübergänge übertragenen unterschiedlichen Signale abfühlt

7. Informationsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die 1. und 3. Halbleiterzone (34,36; 72,74) aus einem Halbleitermaterial mit einer hohen Störstellendichte einschließlich einer gleichen oder größeren Dichte von Fangstellen tiefen Energieniveaus besteht

8. Informationsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Speicherelementes (10; 70) durch Zufuhr eines Impulses erfolgt.