DE2223334A1

DE2223334A1 - Zerstoerungsfrei auslesbarer Speicher

Info

Publication number: DE2223334A1
Application number: DE19722223334
Authority: DE
Inventors: Gunnar Bjorklund; Joseph Borel; Jean Marine
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-05-14
Filing date: 1972-05-12
Publication date: 1972-12-07
Also published as: GB1348606A; US3739353A; FR2137184B1; FR2137184A1

Description

410-18.751Ρ 12. 5. 1972

Commissariat ä 1'Energie Atomique, Paris (Prankreich)

Zerstörungsfrei auslesbarer Speicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen zerstörungsfrei auslesbaren Speicher.

Mit der Erfindung wird ein Speicher geschaffen, der optisch zugänglich ist und zur Speicherung von Informationen in binärer Form mit einer gegenüber den bisherigen Möglichkeiten erhöhten Speicherdichte verwendet werden kann.

Es sind bereits verschiedene Informationsträger mit optischer Auslesbarkeit bekannt. Dabei ist insbesondere die Photoplatte zu nennen, die jedoch den Nachteil aufweist, daß sie nich nur für die Erstellung toter Speicher verwenden läßt. Vorgeschlagen worden ist weiter die Verwendung von photochromen Filmen, bei denen die Einschreibung und die Auslesung in gleicher Weise optisch erfolgt, wobei hinsichtlich der Einzelhei-

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ten auf das RCA Journal of Quantum Electronics Band QE 5 Nr. Seite 12 von 19Ö9 und einen Artikel von Weitzmann "Optical Technologies for future computer system design" in Computer Design vom April 1970 Seite I69 verwiesen werden kann. Dieser Träger verlangt jedoch eine hohe Leseenergie, und seine Lebensdauer ist unzureichend. Schließlich hat man noch die Verwendung von magnetischen Filmen aus Mangan-Wismuth versucht, die den Vorteil haben, nicht zu ermüden und ein lineares Ansprechen zu zeigen, jedoch den Nachteil aufweisen, eine hohe Schreibenergie zu verlangen. Zu diesem Thema kann auf einen Aufsatz von Chen mit dem Titel "Mn-Bi thin films" in J.A.P. Nr. 8 vom Juli I969 Seite 3916 und einen Aufsatz von Mezrlch mit dem Titel "Curie point writing of magnectics holograms" in A.P.L. 14 Nr. 4 vom Februar I969 Seite 132 verwiesen werden.

Bekannt sind weiter Speicher, die Halbleiterträger verwenden, die ein verbotenes Band aufweisen, in dem sich ein Fallenniveau befindet, das aus dem Valenzband mit. Majoritätsträgern besetzt werden kann. Hierzu kann auf die uS-PS 3 3²H verwiesen werden. Diese bekannten Speicher weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Auslesung der eingeschriebenen Information durch die selektive Beleuchtung von Speicherpunkten auf dem Halbleiterträger mit Photonen vorgenommen werden muß, deren Energie größer ist als die Energie, die das Fallenniveau von der Unterkante des Leitungsbandes trennt, so daß die Auslesung die gespeicherte Information zerstört.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Speicher mit mindestens hinsichtlich der Auslesung optischer Zugänglichkeit zu schaffen, der unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile den in der Praxis gestellten [''orderun^en besser entspricht, indem er insbesondere eine zerstörungsfreie Auslesung der gespeicherten Informatik ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche eines p- oder η-leitenden Halbleiterträgers, der ein verbotenes Band E und zwei Zwischenniveaus

aufweist, von denen das untere bei einer Energie E oberhalb der Oberkante des Valenzbandes und das obere Band/einer Energie E unterhalb der Unterkante des Leitungsbandes liegt, eine Anordnung von Speicherpunkten verteilt ist und daß eine Schreibeinrichtung zum selektiven Besetzen des unteren der beiden Zwischenniveaus an den Speieherpunkten mit Majoritatsträgern aus dem Valenzband, eine optische Beleuchtungseinrichtung zum selektiven Beleuchten der Speicherpunkte mit Photonen einer dem Energieabstand E. zwischen den beiden Zwischenniveaus übersteigenden Energie und eine Detektoreinrichtung zum Erkennen der Reaktion an jedem Speicherpunkt während seiner Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Speicherpunkte können in Form von Dioden ausgebildet sein. Die Schreibeinrichtung kann entweder eine optische Einrichtung oder eine elektrische Einrichtung sein, wobei im ersten Falle die Speicherpunkte

mit Photonen einer die Energie E übersteigenden Energie bewerden P

leuchtet -wi**€b während im zweiten Falle die Dioden an den Speicherpunkten direkt polarisiert werden, um das Fallenniveau zu besetzen. Die Leseeinrichtung kann einen Detektor für das Licht enthalten, das ggf. durch den Halbleiterträger hindurchgeht, wenn ein Speicherpunkt mit Photonen einer Energie beleuchtet wird, die zwar größer ist als die Differenz E. zwischen dem ersten Zwischenniveau und dem zweiten Zwischenniveau, aber kleiner als die Einschreibenergie, so daß die Auslesung eines Spei eherpuriktes nicht zur Schaffung neuer gespeicherter Information führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das erste

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Zwischenniveau ein Fallenniveau, während das zweite Zwischenniveau einen Anregungszustand dieses Fallenniveaus darstellt.

Der oben definierte Speicher ermöglicht die Erzielung einer Speicherdichte, die praktisch nur durch die Genauigkeit begrenzt wird, mit der sich ein zum Einschreiben und/oder zum Auslesen von Information verwendeter Lichtstrahl auf die Oberfläche des Halbleiterträgers richten läßt. Im allgemeinen wird als solche Lichtquelle ein Laser verwendet, der bei einer geeigneten Frequenz arbeitet und mit Ablenkeinrichtungen für den Lichtstrahl gekoppelt ist, wobei er eine Ausgangsleistung für

die Auslesung für beispielsweise 10 Punkte in der Größenordnung von 20 mW aufweist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels für einen zerstörungsfrei auslesbaren Speicher mit optischem Zugriff erläutert, das jedoch keine Einschränkung für den Bereich der Erfindung bedeutet. Bei der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels wird auf die Zeichnung bezug genommen, und in dieser zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Energie-

einem

zustände in einem Halbleiter mit/einzigen Fallenniveau,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Bauelemente einer Leseeinrichtung für eine Informationsauslesung mit Informationszerstörung,

Fig. 3 ein Fig. 1 ähnliches Diagramm zur Veranschaulichung der Energiezustände in einem Halbleiter mit zwei Zwischenniveaus für den Aufbau eines Speichers gemäß Fig. 4 und

Fig. 4 in einem Fig. 2 ähnlichen Blockschaltbild einen Speicher mit zerstörungsfreier Auslesung in erfindungsgemäßer Ausbildung.

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Vor der Beschreibung der in Fig. 2 und 4 veranschauliche ten erfindungsgemäß ausgebildeten Speicher dürfte es nützlich sein, zunächst einige grundsätzliche Bemerkungen über das Verhalten von Halbleitern mit einem oder zwei Fallenniveaus zu machen. In Fig. 1 ist die Oberkante des Valenzbandes und die Unterkante des Leitungsbandes für einen solchen Halbleiter dargestellt, wobei diese beiden Bänder erlaubte Energiebänder sind. Das Leitungsband entspricht höheren Energien als das Valenzband, und es ist von diesem durch ein Energieintervall E getrennt, das ein verbotenes Band darstellt. Wenn der Halbleiter ein Fallenniveau aufweist, so entspricht dieses einer Zwischenenergie zwischen der Oberkante des Valenzbandes und der Unterkante des Leitungsbandes. Im folgenden sei angenommen, daß es sich um ein Fallenniveau für Elektronen in einem n-leitenden Halbleiter handelt, jedoch gelten die gleichen Zusammenhänge auch für den Fall eines Fallenniveaus für Löcher in einem p-leitenden Halbleiter. Nimmt man an, daß das Fallenniveau mit Elektronen gefüllt ist, so berechnet sich die Anzahl der Elektronen, die durch thermische Anregung in das Leitungsband eintreten kann, nach folgender Formel:

η = N · exp ( - Ed/KT) (1)

In dieser Formel (1) bedeuten:

η die Anzahl der in das Leitungsband übergehenden Elektronen

pro cm ,
N die Zustandsdichte im Fallenniveau,

Ed die Energie, die das Fallenniveau von der Unterkante des Leitungsbandes trennt, und

KT die thermische Energie im Halbleiter.

Die Formel (1) zeigt, daß zum Festhalten der im Fallenniveau

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eingefangenen Elektronen in diesem Niveau Ed groß sein muß gegenüber KT, was sich auf zweierlei Weise realisieren läßt:

a) durch Verwendung eines Halbleitermaterials mit einem "tiefen" Fallenniveau, d.h. einem Fallenniveau, das einem hohen Wert für E, entspricht,

b) durch Festhalten des Halbleitermaterials auf tiefer Temperatur, wodurch KT klein wird.

Wenn man bei einer der Umgebungstemperatur benachbarten Temperatur arbeiten will, kann man nur den ersten Parameter beeinflussen, wodurch sich die Verwendung der üblichen Materialien wie Silizium oder Germanium verbietet, für die das verbotene Band nur eine geringe Breite von E ~ 0,7 eV für Germanium oder - 1,1 eV für Silizium aufweist, was zwangsläufig auch zu kleinen Werten für Ed führt. Nun gibt es jedoch andere Halbleitermaterialien und insbesondere verschiedene binäre Verbindungen, die ein breiteres verbotenes Band aufweisen. Hier ist insbesondere mit Sauerstoff oder Kupfer dotiertes Galliumphosphid zu nennen, bei dem die Breite des verbotenen Bandes Eg bei 2,26 eV liegt und das ein tiefes Fallenniveau zeigt, das 0,7 eV unterhalb des Leitungsbandes liegt, woraus sich ein Wert für E, = 0,7 eV errechnet. Ein solches Material gestattet die Speicherung von Elektronen in dem Fallenniveau und ihre Festhaltung während einiger Tausendstel Stunden bei normaler Temperatur. Wie bereits oben erwähnt, besitzen die gleichen Überlegungen Gültigkeit auch für Halbleitermaterialien, die die Speicherung von Löchern in einem Fallenniveau gestatten.

Der in Fig. 2 schematisch veranschaulichte Speieher enthält einen Halbleiterträger 10, der ein breites verbotenes Band - mit einer Energie E von mindestens ?. eV - und ein

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tiefes Fallenniveau - mit einem Wert für Ed von mindestens 0,7 eV - aufweist. Auf dem Halbleiterträger 10 kann man eine Matrix aus Dioden mit Oberflächengrenzschicht oder p-n-Übergang realisieren, die im folgenden der Einfachheit halber lediglich mit dem Ausdruck "Dioden" bezeichnet werden sollen. Die p-n-Ubergänge können in üblicher Technik mittels Diffusion oder Photoätzung oder Ionenimplantation hergestellt werden. Insbesondere kann man p-leitende Zonen durch Eindiffusion einer Akzeptorverunreinigung erzeugen, wobei für das Beispiel eines Halbleiterträgers aus Galliumphosphid insbesondere Zink oder Cadmium in Betracht kommen. .

Der dargestellte Speicher besitzt außerdem eine Einrichtung, die eine Injektion von Majoritätsträgern - Elektronen für den Fall eines η-leitenden Halbleiterträgers 10 - gestattet, um das Fallenniveau unter jeder der Dioden selektiv zu besetzen. Der in Fig. 2 veranschaulichte Speicher ist für eine Injektion von Elektronen mittels selektiver Beleuchtung der entsprechenden Diode durch einen Lichtstrahl der Energie hv oder mit anderen Worten ausgedrückt für eine optische Informationseinschreibung ausgelegt. Zu diesem Zwecke besitzt der Speicher eine monochromatische Lichtquelle 14, die eine solche Lichtfrequenz aussendet, daß die entsprechende Energie h "* größer ist als der Wert E - die Differenz zwischen dem Fallenniveau und der Oberkante"*des Valenzbandes des Halbleiterträgers 10. In dem oben betrachteten Falle eines Halbleiterträgers 10 aus Galliumphosphid kann die Lichtquelle 14 beispielsweise ein Laser sein, der bei einer Wellenlänge von 5145 8, also bei der grünen Linie eines Argonlasers arbeitet. Ein von einem Abtastmechanismus l8 gesteuertes Ablenksystem ermöglicht eine selektive Beleuchtung jeder einzelnen Diode oder jeder Gruppe von Dioden.

Anstelle einer optischen Informationseinschreibung kann

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auch mit einer elektrischen Einschreibung gearbeitet werden; in diesem Falle ist der Halbleiterträger 10 mit einer Einschreibmatrix gekoppelt, die aus einem auf die Oberfläche des Halbleiterträgers 10 aufgebrachten Netz aus Leitern besteht, die dünn genug sind, um durchsichtig zu sein, und dieses Netz ermöglicht eine selektive Polarisierung der Diode, in der die Information durch eine für eine Besetzung oder Nichtbesetzung des Fallenniveaus passende Potentialdifferenz direkt eingegeben werden soll.

Bevorzugt ist jedoch eine optische Informationseinschreibung, die ein paralleles Einschreiben von Information für eine große Anzahl von Speicherpunkten gestattet.

Unabhängig davon, welche der beiden oben beschriebenen Einschreibmethoden verwendet wird, bleibt die Auslesung optisch. Sie wird durch eine zweite Lichtquelle 20 gesteuert, die Licht einer solchen Wellenlänge aussendet, daß die davon transportierte Energie hv , größer wird als die Energie E,. Wenn nicht Löscheinrichtungen vorgesehen sind, die unmittelbar nach dem Auslesen der Information wirksam werden, ist noch eine zweite Bedingung zu erfüllen: die Energie hV .. muß dann kleiner sein als die Energie Ep, um zu vermeiden, daß die Abfrage einer Diode nicht eine neue Informationseinschreibung darin erzeugt. Bei dem oben betrachteten Falle eines Halbleiterträgers 10 aus Galliumphosphid, für den die Energie Ed 0,7 eV beträgt, kann man für die Auslesung einen Laser verwenden, der eine Wellenlänge von 1,1 /U aussendet, also im infraroten Bereich arbeitet. Wenn die von dem Lesestrahl beleuchtete Diode Information gespeichert enthält, läßt die den eingefangenen Elektronen zugeführte Lichtenergie diese in das Leitungsband übertreten. Diese Elektronen lassen damit einen Strom in dem mit der betreffenden Diode verbundenen äußeren Stromkreis entstehen.

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Wenn die Einschreibung optisch ist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann dieser Strom von einer transparenten Metallschicht 21 aufgenommen werden, die alle Dioden abdeckt und in ohmschem Kontakt damit steht. Im anderen Falle wird der Meßkreis mit der die selektive Polarisierung der Dioden vorgesehenen Matrix verbunden. Der äußere Meßstromkreis, der durch Zwischenschaltung eines Widerstandes 22 auf eine Polarisation von -V in der Größenordnung von beispielsweise 10 Volt gebracht wird, wird mit einem Meßgerät 24 für den darin fließenden Strom verbunden.

Der oben beschriebene Speicher bietet den Vorteil einer optischen Auslesbarkeit mit geringem Energieverbrauch und der Möglichkeit zur optischen Informationseinschreibung. Jedoch ist die Auslesung mit einer Zerstörung der eingeschriebenen Information verbunden, und diese Eigenschaft ist bei vielen Anwendungsfällen störend. Dieser Nachteil wird durch die in Fig. 4 veranschaulichte erfindungsgemäße Ausbildung vermieden, bei der ein Halbleitermaterial Verwendung findet, das zwei Zwischenniveaus oder vorzugsweise ein Fallenniveau mit einem Normalzustand und einem Anregungszustand verwendet, wobei diese zweite Lösung der Verwendung eines Materials mit zwei verschiedenen Fallenniveaus deshalb vorzuziehen ist, weil sie zu einer höheren Empfindlichkeit für die Auslesung führt. Dessen ungeachtet gelten jedoch die folgenden Überlegungen, die für ein Halbleitermaterial mit einem Fallenniveau mit Normalzustand und Anregungszustand angestellt werden, in gleicher Weise auch für ein Halbleitermaterial mit zwei verschiedenen Fallenniveaus. In Fig. 3 ist ein Energiediagramm für einen brauchbaren Halbleiter dargestellt.

In der Darstellung von Fig. 3 werden folgende Symbole verwendet:

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- ίο -

Eg für die Breite des verbotenen Bandes,

Ep für die Energie, die das Fallenniveau von der Oberkante des Valenzbandes trennt,

Ei für die Energie, die das Fallenniveau im Anregungszustand vom Fallenniveau im Normalzustand trennt, und

Ee für die Energie, die den Anregungszustand des Fallenniveaus von der Unterkante des Leitungsbandes trennt.

In dem dargestellten Falle kann die Informationseinschreibung dadurch erfolgen, daß die Elektronen aus dem Valenzband in das Fallenniveau überführt werden, indem ihnen eine Energie Ep zugeführt wird. Die Auslesung geschieht dann dadurch, daß etwa in dem Fallenniveau festgehaltene Elektronen in dessen Anregungszustand gebracht werden, von wo aus sie in das Fallenniveau im Normalzustand zurückkehren. Die Löschung der eingespeicherten Information wird so vorgenommen, daß den das Fallenniveau besetzenden Elektronen eine Energie zugeführt wird, die ausreicht, um sie in das Leitungsband zu überführen. Damit die Auslesung eines Speicherpunktes, dessen Fallenniveau leer ist, dieses Niveau nicht füllt, also nicht Information zur Einschreibung bringt, und damit das Löschsignal nicht Information in einen Speicherpunkt einführt, dessen Fallenniveau leer ist, ist die Erfüllung nachstehender Bedingung erforderlich:

Eg > Ei +Ee.

Außerdem ist es für die Erhaltung der gespeicherten Information offensichtlich erforderlich, daß der Ausdruck Ei + Ee sehr viel größer ist als KT.

Diese Bedingungen werden durch eine gewisse Zahl von Halbleitermaterialien erfüllt, die ein breites verbotenes Band auf-

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weisen. Praktisch muß man für die verschiedenen Energien die folgenden Größenordnungswerte anstreben:

Ep	>	2	eV
Ei	#	o,	8 eV
Ee	#	1	eV

was zu einem Halbleitermaterial führt, dessen verbotenes Band eine Breite von mindestens 4 eV aufweist.

Der in Fig. 4 schematisch veranschaulichte Speicher verwendet ein Halbleitermaterial, das diese Eigenschaften aufweist, sowie eine Schreibeinrichtung, eine Leseeinrichtung und eine Löscheinrichtung, wobei diese letzte deswegen erforderlich ist, da die Auslesung der Information nicht zu deren Zerstörung führt.

Die Schreibeinrichtung muß wieder eine Injektion von Elektronen aus dem Valenzband in das Fallenniveau bewirken. Dieses Ergebnis wird entweder durch eine Gleichstrompolarisation der betreffenden Dioden oder wie im Falle von Fig. 2 und entsprechend der Darstellung von Fig. 4 durch Anregung des Halbleitermaterials mit einem Lichtstrahl erreicht, der eine Energie hv transportiert, die der Bedingung hv > Ep genügt. Wenn die verschiedenen Energien Ep, Ei und Ee in den oben angegebenen Größenordnungen liegen, können die Elektronen während erheblicher Zeiten in dem jeweiligen Fallenniveau festgehalten werden. In Fig. 4, in der die der Darstellung von Fig. 2 entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung eines Indexstriches bezeichnet sind, findet sich wieder eine Ablenkeinrichtung 16' für das Licht, die durch eine adressierende Abtasteinrichtung 18' gesteuert wird und eine Ablenkung des von einer Lichtquelle 14' mit Photonen passender Energie gelieferten Lichtstrahls für die Einschrei-

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oung bewirkt. Als monochromatische Lichtquelle kann man insbesondere einen Laser verwenden, der für den Fall des oben angegebenen Beispiels ein Argonlaser sein kann.

Die in Fig. 4 dargestellte Leseeinrichtung arbeitet mit der Modifikation, die sich für das Lichtabsorptionsverhalten in einem Material mit einem Fallenniveau mit Normalzustand und Anregungszustand je nachdem ergibt, ob das Fallenniveau besetzt ist oder nicht. Für die Auslesung eines Speicherpunktes wird auf diesen ein Lichtstrahl gerichtet, dessen Wellenlänge so bemessen ist, daß die davon transportierte Energie hv . der Bedingung:

Ei < hVj < Ee + Ei genügt.

Wenn in dem Fallenniveau Elektronen festgehalten sind, werden sie in dessen Anregungszustand überführt, ohne daß sie ins Leitungsband eintreten können. Sie können jedoch in diesem Anregungszustand nicht verbleiben und fallen in ihren Ausgangszustand zurück. Während des Übergangs der Elektronen vom Normalzustand des Fallenniveaus zu dessen Anregungszustand wird das Licht der Energie hv , von dem Halbleitermaterial absorbiert. Die Detektoreinrichtung für die Feststellung dieser Lichtabsorption kann aus einem Lichtdetektor 22 - beispielsweise einem Mosaik aus mit Photomultiplikatoren gekoppelten Kristallszintillatoren - bestehen, der hinter dem Halbleiterträger 10' von geringer Dicke angeordnet ist. Das Ausgangssignal des Lichtdetektors 22 wird einem Meßgerät 24' zugeführt, das seinerseits Auswertungskreise für die Informationsverarbeitung speist.

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Während der Auslesung dieses Speichers können sich daher zwei Fälle ergeben:

Wenn in der abgefragten Diode Information eingeschrieben ist, also das Fallenniveau mit Elektronen gefüllt ist, überführt der von der Lichtquelle 20' mit der Energie hv« abgegebene Lichtstrahl für die Auslesung Elektronen vom Normalzustand des Fallenniveaus in dessen Anregungszustand; das Licht wird daher von dem Material des Halbleiterträgers 10' absorbiert, und es ergibt sich daher kein Ausgangssignal vom Lichtdetektor 22.

Wenn dagegen in der abgefragten Diode keine Information gespeichert ist, also das Fallenniveau während des Durchgangs des Lichtstrahls für die Auslesung des betreffenden Speicherpunktes von Elektronen geleert ist, gibt es keinen Elektronentransport vom Normalzustand zum Anregungszustand des Fallenniveaus mit Energieabsorption, und daher gibt der Lichtdetektor 22 ein Ausgangssignal ab.

Anstelle einer Bestimmung der Absorptbn oder Nichtabsorption von Licht durch den Halbleiterträger 10' kann man auch andere Meßmethoden verwenden, die beispielsweise auf der Drehung der Polarisationsebene eines polarisierten Lichtstrahls beim Durchgang durch den Halbleiterträger 10' beruhen. Diese Drehung fällt nämlich unterschiedlich aus, je nachdem, ob der Speicherpunkt, auf den der Lichtstrahl gerichtet ist, ein besetztes Fallenniveau oder ein leeres Fallenniveau aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann also auch eine Erscheinung verwendet werden, die dem Pockels-Effekt oder dem Kerr-Effekt vergleichbar ist.

Schließlich kann man auch, falls vorhanden, Lumineszenz-

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erscheinungen verwenden, die mit dem Übergang von Ladungsträgern von einem Anregungszustand zu einem Grundzustand eines Fallenniveaus verbunden sind. Die von einem Speicherpunkt ausgesandte Strahlung besitzt eine Wellenlänge, die kleiner ist als die Wellenlänge der Strahlung für die Auslesung und daher mit Hilfe von Filtern leicht identifiziert werden kann.

Für die Löschung von Information ohne die Gefahr einer Einschreibung neuer Information an zu leerenden Speicherpunkten genügt es, auf diese Speicherpunkte selektiv einen Lichtstrahl zu richten, dessen Energie hV „ der Bedingung

Ei + Ee < hV_f < Ep

genügt, oder die gesamte Oberfläche des Halbleiterträgers mit einem solchen Licht zu beleuchten. Auf diese Weise erhalten die in den Fallenniveaus zurückgehaltenen Elektronen eine hinreichende Energie zugeführt, um in das Leitfähigkeitsband zu gelangen. Diese Elektronen fließen daher über den äußeren Stromkreis ab, und die Lichtenergie ist nicht groß genug, um die Fallenniveaus aus dem Valenzband mit Elektronen zu besetzen.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, führt die Erfindung zu einem Speicher, der zumindest hinsichtlich seiner Äuslesung optisch zugänglich ist und hinsichtlich der Informationseinschrei· bung wahlweise optisch betrieben werden kann. Die für die Einschreibung und für die Auslesung erforderlichen Energien können sehr klein gehalten werden. Der Speicher eignet sich für die Erzielung einer sehr großen Speicherdichte, wobei die Auslesung ohne Informationszerstörung erfolgt, und schließlich zeigt der Speicher keinerlei Ermüdungseffekte.

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Claims

- 15 Patentansprüche

1. Zerstörungsfrei auslesbarer Speicher, dadurch g e ennzei c h η e t , daß auf der Oberfläche eines p- oder

■η-leitenden Halbleiterträgers, der ein verbotenes Band Eg und zwei Zwischenniveaus aufweist, von denen das untere bei einer Energie Ep oberhalb der Oberkante des Valenzbandes und das obere bei einer Energie Ee unterhalb der Unterkante des Leitungsbandes liegt, eine Anordnung von Speicherpunkten verteilt ist und daß eine Schreibeinrichtung zum selektiven Besetzen des unteren der beiden Zwischenniveaus an den Speicherpunkten mit Majoritätsträgern aus dem Valenzband, eine optische Beleuchtungseinrichtung zum selektiven Beleuchten der Speicherpunkte mit Photonen einer den Energieabstand Ei zwischen den beiden Zwischenniveaus übersteigenden Energie und eine Detektoreinrichtung zum Erkennen der Reaktion an jedem Speicherpunkt während seiner Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sind.

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherpunkte als Dioden ausgebildet sind.

3· Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtung einen elektrischen Kreis zum direkten und selektiven Polarisieren jeder der Dioden enthält.

4. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtung optisch ausgebildet ist und eine Lichtquelle zum Beleuchten der Speieherpunkte mit Photonen einer die Energie Ep übersteigenden Energie enthält.

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5. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Zwischenniveau von der Unterkante des Leitungsbandes durch eine Energie Ee von mindestens 0,7 eV getrennt ist.

6. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Zwischenniveau ein Fallenniveau ist.

7. Speicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Zwischenniveau ein Anregungszustand des Fallenniveaus ist.

8. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Löscheinrichtung mit einer Lichtquelle zum Beleuchten der Speieherpunkte mit Photonen einer Energie vorgesehen ist, die zwar kleiner ist als die Energie Ep, aber größer als die Energie Ee + Ei zwischen dem unteren Zwischenniveau und der Unterkante des Leitungsbandes.

9. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung für die Reaktion der Speicherpunkte auf die Erkennung einer eventuellen Lichtabsorption durch die Speicherpunkte ausgelegt ist.

10. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung für die Reaktion der Speieherpunkte auf die Erkennung einer eventuellen Lumineszenz der Speicherpunkte ausgelegt ist.

11. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung aus mit Lichtablenkeinrichtungen gekoppelten Lasern besteht.

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12. Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie Ep in der Größenordnung von

2 eV, die Energie Ei in der Größenordnung von 0,8 eV und
die Energie Ee in der Größenordnung von 1 eV liegen.

13. Speicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Schreiben verwendete Laser ein Argonlaser mit ionisiertem Argon ist, der mindestens eine der beiden
Strahlungen bei 4880 S und 5145 $ aussendet.

14. Speicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Lesen verwendete Laser eine Strahlung von etwa 1,1 /U abgibt.

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