DE2902374A1

DE2902374A1 - Halbleitereinrichtungen mit nicht vergehender informationsspeicherung

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Publication number: DE2902374A1
Application number: DE19792902374
Authority: DE
Inventors: Jayanth Ramarao Banavar
Original assignee: COON DARRYL DOUGLAS PROF; DERKITS JUN GUSTAV EDWARD
Current assignee: COON DARRYL DOUGLAS PROF; DERKITS JUN GUSTAV EDWARD
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1979-07-26
Also published as: GB2016236B; JPS54121029A; GB2016236A; CA1122708A; US4167791A

Description

drying. Ernst Stratmann

PATENTANWALT
D-4OOO DÜSSELDORF I · SCHADOWPLATZ 9

AO

Düsseldorf, 19. Jan. 1979

78-101
7874

Jayanth RamaRao BANAVAR, Chicago, 111., V. St. A. Darryl Douglas COON, Pittsburgh, Pa., V. St. A. Gustav Edward DERKITS jr., Pittsburgh, Pa., V. St. A.

• Halbleitereinrichtungen mit nicht vergehender Informationsspeicherung

• Die Erfindung betrifft allgemein Speichereinrichtungen, insbesondere Halbleiterspeichereinrichtungen für eine nicht vergehende Hochgeschwindigkeitsspeicherung, wobei die Einrichtung von einem Zustand zu einem anderen, deutlich unterschiedlichen Zustand aufgrund eines angelegten Signals, z. B. eines Spannungsimpulses oder eines zugeführten Lichtimpulses oder auch aufgrund eines auftreffenden Elektronenstrahls oder durch Erzeugung von freien Ladungsträgern innerhalb bestimmter Bereiche der Einrichtung umgeschaltet werden kann. Die Einrichtung hält den zweiten Zustand für längere Zeitperioden aufrecht, ohne daß irgendeine Aufrechterhaltungsspannung angelegt werden müßte. Die Speichereinrichtung gemäß der Erfindung kann elektrisch ausgelesen werden und ist für ein Informationsspeichergerät anwendbar, das derartige Elemente oder Anordnungen derartiger Elemente sowie Einrichtungen benutzt, um die Speichereinrichtungen auf einer Temperatur innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches zu halten.

Die nachstehend beschriebene neuartige Informationsspeichereinrichtung benutzt einen neu aufgefundenen Effekt der Speicherladung und Speicherentladung bei Halbleitereinrichtungen, die

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gleichrichtende Bereiche besitzen, wenn diese Einrichtungen auf verhältnismäßig tiefen Temperaturen gehalten werden, z. B. auf cryogenischen Temperaturen (Tiefsttemperaturen). Wenn eine in Gegenrichtung gepolte Vorspannung über den gleichrichtenden Bereich angelegt und schnell mit ausreichender Anstiegsgeschwindigkeit erhöht wird, wird gespeicherte Ladung in einem Stromimpuls freigesetzt, wenn die Spannung einen kritischen Wert erreicht. Dieser kritische Wert hängt von der besonderen Zusammensetzung und der besonderen Konstruktion der Einrichtung mit dem Halbleiterübergang ab. Der Stromimpuls erscheint bei Darstellung auf einem Oszillografenschirm als eine Spitze in der Kurve, die die Abhängigkeit des Quotienten dq/dV (q = Ladung, V = Spannung) über der Spannung V darstellt. In einigen Fällen werden mehrere Spitzen bei unterschiedlichen Spannungen beobachtet, obwohl eine der Spitzen normalerweise viel größer und deutlicher als die anderen ist.

Die meisten der im folgenden beschriebenen Ergebnisse beziehen sich auf Halbleiterübergangseinrichtungen, die exemplarisch aus Silizium hergestellt sind, indem der gleichrichtende Bereich aus einem Bereich mit hochdotiertem p-artigen Material und einem Bereich von hochdotiertem η-artigen Material besteht, wobei zwischen den beiden hochdotierten Bereichen ein Bereich mit sehr gering dotiertem Material liegt.

Ein Bereich von Ablenkgeschwindigkeiten wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen, der zwischen

2 11 Ablenkgeschwindigkeiten von 10 bis 10 V/s liegt. Es wurde gefunden, daß die Ladung (integrierter Strom), die während des Stromimpulses freigegeben wird, offenbar sich verhältnismäßig wenig mit der Ablenkgeschwindigkeit ändert. Durch die Größe und die Struktur des Impulses zeigt die Einrichtung ein Speichervermögen für die Aussetzung gegenüber Licht oder einer "Vorwärtsinjektion". Die Größe des Impulses ist eine Funktion des integrierten einfallenden Lichtsignals und bei bestimmten Ausführungsformen erzeugt der Impuls bei Erhöhung der Belichtung eine Feinstruktur. Die entgegengesetzt gerichtete Vorspannung,

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bei der der Stromimpuls erscheint, liegt weit unterhalb der Durchbruchsspannung der Einrichtung.

Startet man bei einer Vorspannung von Null und erhöht man die Spannung in negativer Richtung (umgekehrte Vorspannung), tritt der Stromimpuls auf, wenn die Spannung den Wert -V erreicht.

P Bei den während der Versuche verwendeten Proben reichte V von

P O bis 100 V. Es zeigte sich, daß V ein wenig von der Ablenk-

P
geschwindigkeit abhängt, für die vorliegende Erfindung ist diese Abhängigkeit jedoch nicht sehr bedeutsam. Beispiele für Verfahren und Schaltungen, um Sägezahnspannungen zu erzeugen und anzulegen, finden sich in dem Handbuch "Basic Electronics for Scientists", dessen Verfasser James J. Brophy ist und das von McGraw Hill im Jahre 1972 veröffentlicht wurde.

Die Eigenschaften der vorerwähnten Stromimpulse wurden im einzelnen untersucht und seien im folgenden kurz zusammengefaßt:

1. Das Auftreffenlassen von Licht auf die Einrichtung bei der Ausgangsvorspannung vor Anlegen einer Sägezahnspannung führt zu einem größeren Impuls, obwohl der Impuls niemals eine bestimmte "Sättigungs"-Größe überschreitet. Außerdem zeigt in bestimmten Fällen der Impuls eine Unterstruktur, die davon abhängt, mit wieviel Licht die Einrichtung beaufschlagt worden ist. Es gibt keine wesentliche Wellenlängenabhängigkeit von Struktur und Größe des Impulses über einen Wellenlängenbereich von 3500 bis 7500 S-Einheiten (0,35 bis 0,75 χ 10~⁶ m). Die Position des Impulses (-V) ist im wesentlichen unabhängig von der Wellenlänge und von der Intensität des einfallenden Lichtes. Die Einrichtung verhält sich wie ein optischer Integrator, da sie Licht sammelt, wenn Licht und solange dieses Licht auf die Einrichtung einfällt, und sie wird sich bei sägezahnförmiger Änderung der Spannung in der gleichen Weise verhalten, wie wenn die gesamte Lichtmenge auf die Einrichtung sofort aufgetroffen wäre. Das heißt, die Einrichtung reagiert auf die gesamte eingefallene Lichtmenge unabhängig von der Veränderung des Lichtstromes mit der Zeit während des Zeitraumes zwischen den sägezahnförmigen Spannungsänderungen. Die Einrichtung wird im wesent-

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lichen den gleichen Impuls erzeugen, unabhängig davon, ob die Sägezahnspannung sofort nach der Belichtung angelegt wird, oder ob die Einrichtung in geeigneter Weise im Dunkeln bis zu mehreren Tagen gelagert wurde, bevor die Ablenkspannung angelegt wird. Somit ist die Lebensdauer des Zustandes der Einrichtung nach der Aussetzung gegenüber Licht erheblich länger als diese mehreren Tage»

2. Es wurde gefunden, daß durch Ladungsträgerinjektion in den Vorwartsvorspannungsbereich die Injektion nahezu den gleichen Impuls ergibt, wie die Aussetzung gegenüber Licht. Die Zustände, die durch die Injektion erzeugt werden, sind ebenfalls stabil und besitzen Lebensdauern, die viel langer als mehrere Tage sind.

Es gibt ein Kontinuum von langlebigen stabilen Zuständen der Einrichtung, die zwischen dem Dunkelzustand und dem voll gesättigten Zustand liegen, wobei jeder dieser Zustände einem Zustand entspricht, der durch entsprechende Aussetzung gegenüber einer bestimmten Menge von Licht oder injizierter Ladung hergestellt wurde. Unter entsprechenden Bedingungen ist die Impulsgröße eine monoton ansteigende Funktion der Gesamtmenge des auf die Einrichtung fallenden Lichtes oder der in die Einrichtung injizierten Ladung, bevor die Spannung zum Ansteigen gebracht wird.

3. Ein Spannungsanstieg ohne vorherige Injektion oder Belichtung führt zu einem "Dunkelstromimpuls", der einen kleinen Bruchteil der Höhe des gesättigten Lichtimpulses ausmacht. Die beobachteten Verhältnisse der Größen von gesättigtem Lichtimpuls und Dunkelstromimpuls sind abgerundet und besitzen keinerlei Peinstruktur«

4ο Außerdem besitzen bestimmte HalberleiterübergangseinrichtungeBj, die als "supra" bezeichnet werden, ein ziemlich genaues Gedächtnis für die Startspannung oder für die Belichtungsspannung. Das Phänomen wird charakterisiert durch den Dunkelimpuls oder den Lichtimpuls, der um ungefähr den gleichen Wert von der Start-

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Spannung bzw. der Belichtungsspannung versetzt ist. Beispielsweise führt der Start bei einer Vorspannung von Null zu einem Impuls bei -V , während ein Start bei einer Spannung von -10 V einen Impuls bei -(V + 10) V erzeugt. Jedoch wird der Impuls

P
bei stärker negativ werdenden Startspannungen eine kleinere Amplitude annehmen und seine SubStruktur bei solchen Einrichtungen verlieren, die einen Impuls mit Substruktur (Feinstruktur) aufzeigen.

5. Die Position und die Breite des Impulses werden nicht besonders stark von der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit beeinflußt. Die Höhe der Spitze wächst proportional zur Änderung der Spannung, während die Ladungsmenge, die mit dem Impuls verbunden ist, von der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit ziemlich unabhängig ist.

6. Bei Veränderung der Temperatur zwischen 4 und 14 K gibt es eine kleine aber systematische Änderung in der Größe, Struktur und Position des Impulses.

Zwischen 14 und 24 K ändert sich (-V ) gleichförmig in Richtung auf die Startvorspannung. Bei ungefähr 24 K verschwindet der Impuls vollständig.

7. Bei bestimmten derartigen Einrichtungen besitzt der Impuls eine Anstiegszeit von weniger als 0,3 ns. Der für diesen Effekt verantwortliche Mechanismus ist jedoch noch nicht vollständig klar.

Bezüglich des Standes der Technik sei ausgeführt, daß verschiedene Arten von elektrischen Einrichtungen zur Informationsspeicherung und zur Informationswiedergewinnung bekannt sind. Im folgenden sei eine kurze Aufstellung einiger Typen wiedergegeben, die als analog im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezeichnet werden können.

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Die US-Patentschrift 39 50 738 offenbart eine optische, nicht vergehende Halbleiterspeichereinrichtung, die dadurch aufgebaut wird, daß eine lichtpermeable Laderückhalteeinrichtung in einer isolierenden Schicht auf einer ersten Halbleiteroberfläche vorgesehen wird, in die durch Photonen erzeugte Ladungsträger in die Oberfläche der ersten Halbleiterregion oberhalb der Halbleiterisolatorpotentialbarriere injiziert werden, indem eine in Gegenrichtung liegende Vorspannung zwischen dem ersten Halbleiterbereich und einem zweiten Halbleiterbereich angelegt wird, die einen gleichrichtenden übergang mit dem ersten halbleitenden Bereich bildet. Ebenfalls offenbart wird ein integrierter Dauerspeicherkreis, der bei niedrigen Vorspannungen arbeitet und mit integrierten Hochgeschwindigkeitslogikschaltkreisen kompatibel ist.

In der US-Patentschrift 34 07 394 wird ein Verfahren und ein Gerät zur elektrischen Speicherung und Wiedergewinnung von Information offenbart, das die Anschließung von elektrischen Ladungen innerhalb der Hauptmasse eines homogenen photoleitfähigen Isoliermaterials aufgrund von unterschiedlicher Loch-Elektron-Mobilität verwendet, um eine Raumladung innerhalb des Materials zu bilden. Die Neutralisi^rung dieser innerhalb der Hauptmasse des photoleitfähigen Isoliermaterials eingeschlossenen Ladung kann verwendet werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die gespeicherte Information anzeigt. Es wird eine geschichtete Struktur verwendet, die aus der Aufeinanderfolge einer leitfähigen Schicht, einer blockierenden Schicht, einer lichtabsorbierenden homogenen photoleitfähigen Isolierschicht besteht, die zur Einschließung geeignet ist, wobei zumindest eine der elektrisch leitenden Schichten transparent ist, um ein optisches Umschalten der photoleitfähigen Schicht zu ermöglichen.

Die US-Patentschrift 39 87 474 lehrt ein permanentes Ladungsspeicherelement, bei dem eine langdauernde Ladungsspeicherung an den Grenzflächenzuständen des Elementes auftritt» Die Ladung wird bei niedrigen angelegten Spannungen (- 10 V) innerhalb

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kurzer Zeit (- 1 ms) angelegt und kann für eine Zeitdauer von 10 s oder mehr gespeichert werden. Die Zustände werden beseitigt durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder mit Licht nahe dem Infrarotbereich des Spektrums. Es wird auch eine Informationsspeichereinrichtung beschrieben, die eine Vielzahl derartiger Elemente benutzt, sowie eine Festkörperkamera, bei der der Bildschirm eine Vielzahl derartiger Elemente aufweist. Änderungen bezüglich der gespeicherten Ladung in jedem der Elemente führt zu Änderungen der Kapazität des Elementes. Entweder die Kapazität des Elementes oder der Ladungszustand des Elementes wird abgefühlt, um den Zustand des Elementes zum Zwecke der Informationsspeicherung anzuzeigen. Bei einer Ausführungsform werden Dünnschichtverfahren benutzt und eine Änderung der Transkonduktanz zur Ermittlung des Ladungszustandes gemessen.

In der US-Patentschrift 38 21 784 wird ein Schalttransistor mit Speicher beschrieben, bei dem ein ausgewählter Übergang (vorzugsweise der Basisemitterübergang) so hergestellt wird, daß er einen hohen Injektionswirkungsgrad und zahlreiche Akzeptoroder Donor-Einfangzentren in und um den Verarmungsbereich des Überganges herum aufweist. Die Einfangzentren sind so ausgewählt, daß sie von der Art sind, daß ein feldinduziertes Einfangen von dominanten Trägern stattfindet, die über dem ausgewählten Übergang transportiert werden, wenn dieser in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Um den Transistor von einer I-V-Charakteristik zu einer niedrigeren I-V-Charakteristik umzuschalten, wird der ausgewählte Übergang in Vorwärtsrichtung bis zu einem vorbestimmten Schwellwertpegel zum Zwecke der feldinduzierten Einfahrung dieser Träger durch die verteilten Einfangzentren vorgespannt, wodurch eine stabile und stationäre Raumladungsdomäne in dem Stromweg des ausgewählten Überganges erzeugt wird. Der Transistor wird durch umgekehrte Vorspannung des ausgewählten Überganges bis zu einer Höhe, bei der die Raumladungsdomäne beseitigt wird, zurückgesetzt.

Die US-Patentschrift 31 18 130 lehrt eine bistabile Halbleitereinrichtung, deren Betrieb bei der Temperatur des flüssigen

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Heliums den Niedrigtemperaturlawinendurchbruch verwendet, der von der Aufschlagionisation und Unreinheiten erzeugt wird.

Alle Beiträge zum Stand der Technik sind jedoch deutlich unterschiedlich gegenüber der vorliegenden Erfindung, und zwar insofern, als die vorliegende Erfindung die Anwendung eines neuen Effektes von Halbleitereinrichtungen bei vorbestimmten Temperaturbedingungen zum Inhalt hat, wobei dieser Effekt, der von den Erfindern während der Entwicklung von Halbleiterübergangseinrichtungen und deren Anordnungen aufgefunden wurde, eine permanente Speicherung ermöglicht,

Aufgabe der Erfindung ist die Anwendung dieses ungewöhnlichen Effektes bei der Entwicklung von sehr schnellen permanenten Halbleiterspeichern sowie die Anwendung von einer Vielzahl derartiger Einrichtungen zum Aufbau einer Matrix, um als Speicherbank in einem Computer oder ähnlichem Gerät verwendet zu werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Die Erfindung besteht also allgemein aus einer Informationsspeichereinrichtung , die folgende Merkmale aufweist: eine Vielzahl von einzelnen Speicherelementen,, wobei jedes Speicherelement einen Gleichrichtbereich sowie eine Vielzahl von Zuständen langer Lebensdauer innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches aufweist und jedes Element von einem ersten Zustand langer Lebensdauer in einen zweiten Zustand langer Lebensdauer bei Anlegen einer ansteigenden Spannung über den Gleichrichtbereich in Gegenvorspannungsrichtung umschaltbar ist, wobei die ansteigende Spannung von einer Spannung gebildet wird_f deren Wert von einer Anfangsspannung innerhalb eines bekannten Bereiches sich bis zumindest einer vorbestimmten kritischen Umkehrvorspanaung V ändert_f die geringer als die Umkehrdurchbruchspannung des Gleichrichtbereiches ist, um welche Umkehrvorspannung V--herum ein Stromimpuls vom Speicherelement während seines Umschaltens erzeugt wird, der eine Anzeige des Zustandes des geschalteten

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Speicherelementes vor dem Umschalten ist. Des weiteren sind Einrichtungen vorhanden, um diese Vielzahl von Speicherelementen auf einer Temperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches zu halten, des weiteren Einrichtungen zur Erzeugung der ansteigenden Spannung sowie zum Anlegen der ansteigenden Spannung an den Gleichrichtbereich eines jeden ausgewählten Speicherelementes, außerdem Einrichtungen zur Erkennung des mit dem Umschalten eines ausgewählten Speicherelementes verbundenen Stromimpulses, um den Zustand zu ermitteln, in dem sich das Speicherelement vor dem Umschalten befand, wodurch irgendwelche in dem ausgewählten Speicherelement gespeicherte Information ausgelesen werden kann. Außerdem sind Einrichtungen vorhanden, um eine Information in ein ausgewähltes Speicherelement einzuschreiben, indem das ausgewählte Speicherelement in einen der ausgewählten Zustände langer Lebensdauer umgeschaltet wird.

In der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren offenbart, um die oben beschriebene Informationsspeichereinrichtung herzustellen und zu verwenden, wobei vorteilhafterweise der Gleichrichtbereich eines jeden Speicherelementes der Vielzahl von Elementen eine Struktur umfaßt, die zwei äußere Bereiche aufweist, zwischen denen ein innerer Bereich liegt, der das Halbleitermaterial umfaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Halbleiterübergangseinrichtung;

Fig. 2 eine Darstellung von Kennlinien dq/dV in Abhängigkeit von der Spannung V für mehrere einer Vielzahl von langlebigen Zuständen eines typischen Diodenelementes in der Anordnung der Fig. 5, wobei V die über der Diode liegende Spannung und q die aus der Diode heraus-

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- 19 fließende Ladung ist;

Fig. 3 eine Darstellung der typischen Abhängigkeit der Kurve dq/dV über V eines besonderen Zustandes der Vielzahl von langlebigen Zuständen eines typischen Elementes der Anordnung von Fig. 5 von Temperaturänderungen;

Fig. 4 die Erläuterung eines Symbols für einen gleichrichtenden übergang, der Speichereigenschaften zeigt; und

Fig. 5 eine Illustration einer Vielzahl von Halbleiterelementen, die in einer bestimmten Anordnung permanente Speichereigenschaften zeigen.

In Fig. 1 ist eine Halbleitereinrichtung dargestellt, die einen Gleichrichtbereich aufweist, welcher zusammen mit Mitteln, die die Einrichtung auf einer geeigneten Betriebstemperatur halten, das Prinzip der vorliegenden Erfindung beinhalten. Diese besondere erläuternde Ausführungsform besteht aus einem Körper aus Halbleitermaterial, der drei Bereiche aufweist, nämlich (1) einen Bereich von hochdotiertem p-artigen Material, (2) einen Bereich von nur sehr leicht dotiertem Mrterial oder von nicht dotiertem Material und (3) einen Bereich von hochdotiertem nartigen Material. Beispielsweise könnte die Einrichtung aus

14 Silizium mit einer Phosphorhintergrundkonzentration von 10 /cm in einem 35 χ 10 m dicken inneren Bereich bestehen, wobei der p-Bereich und der η-Bereich als Dotierungsmittel Bor bzw. Phosphor aufweisen, mit einer Unreinheitsdichte von ungefähr

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10 /cm . Bei diesem besonderen erläuternden Beispiel umfaßt der Körper aus Halbleitermaterial eine Struktur _t die ähnlich su der ist, wie sie allgemein als Stiftdiode (pin diode) bekannt

Die Erfindung verwendet die Beobachtung, daß eine derartige Struktur das Phänomen einer Speicherladung und Speicherentladung seigt, wenn sie auf Tiefsttemperaturen gehalten wird. Wenn eine umgekehrte Forspannung angelegt und über einen vorbestimmten

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Bereich mit einer bekannten Anstiegsgeschwindigkeit schnell erhöht wird, geben diese Strukturen gespeicherte Ladung in Form eines Stromimpulses ab. Dieser Stromimpuls würde als eine Spitze in einer grafischen Darstellung erscheinen, wie sie in Fig. 2 wiedergegeben ist. Einrichtungen, um ein oder mehrere Speicherelemente auf einer innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches liegenden Temperatur zu halten, könnten von herkömmlicher Bauart sein. Z. B. könnten die Speicherelemente in thermischen Kontakt mit einem Heliumvorrat gebracht werden, oder auch mit Heliumdampf, der von einer siedenden Heliumflüssigkeit bei einem Druck

von 1 kg/cm erzeugt wird. Andere Verfahren, um die Speicherelemente auf den gewünschten niedrigen Temperaturen zu halten, dürften jedem Durchschnittsfachmann geläufig sein.

Die weiter oben erwähnte ansteigende Spannung kann von einem Sägezahngenerator oder alternativ von einem Impulsgenerator erzeugt werden. Beispiele für derartige Generatoren dürften dem Durchschnittsfachmann bekannt sein, typische Schaltkreise für die Erzeugung der gewünschten ansteigenden Spannungen können beispielsweise dem weiter vorn genannten Handbuch von Brophy entnommen werden.

Der gleichrichtende Bereich der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung kann aus einem inneren Bereich aus Halbleitermaterial bestehen, das leicht mit η-artigen Unreinheiten oder auch p-artigen Unreinheiten dotiert ist. Alternativ kann der innere Bereich auch aus undotiertem Halbleitermaterial bestehen.

Der gleichrichtende Bereich besitzt zwei äußere Bereiche, jeweils einen Bereich auf jeder Seite des inneren Bereichs, wobei einer dieser Bereiche aus Halbleitermaterial bestehen kann, das mit "p"~ oder "n"-artigen Unreinheiten hoch dotiert ist, während der andere äußere Bereich aus einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Metalle oder deren Legierungen umfaßt. Das Halbleitermaterial kann vorteilhafterweise Silizium sein, während die p-artige Unreinheit Bor und die η-artige Unreinheit Phosphor sein könnte. Der innere Bereich

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könnte aus Halbleitermaterial bestehen, das lokalisierte, schwach gebundene Zustände für die Ladungsträger besitzt.

Verschiedene Verfahren zum Einschreiben von Informationen in die Speichereinrichtung können angewendet werden. Beispielsweise bestände eines der Verfahren darin, einen Spannungsimpuls von vorbestimmter Amplitude und vorbestimmter Dauer an jeden gleichrichtenden Bereich in Vorwärtsvorspannungsrichtung anzulegen. Ein anderes Verfahren bestände darin, den gleichrichtenden Bereich einer vorbestimmten Menge von Licht auszusetzen, die ausreicht, um die Speichereinrichtung in einen gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten. Ein anderes Verfahren könnte darin bestehen, den gleichrichtenden Bereich einem Elektronenstrahlimpuls von vorbestimmtem Energiegehalt auszusetzen. Die Erzeugung von ausreichenden Zahlen von freien Ladungsträgern innerhalb des gleichrichtenden Bereiches des Speicherelementes schaltet das Element in einen gewünschten langlebigen Zustand um. Welches der genannten Verfahren zum Einschreiben der Information gewählt wird, ist eine Frage der Konstruktion und wird sich dem Durchschnitts fachmann je nach Aufgabenstellung ergeben.

Die Vielzahl von Informationsspeieherelementen gemäß der Erfindung könnte vorteilhafterweise auf einem einzigen Plättchen aus Halbleitermaterial hergestellt werden, was zu kommerziellen Vorteilen führt.

Die Eigenschaften der Speicheranordnung, welche aus einer Vielzahl von Elementen besteht, sind untersucht worden. Als ein erläuterndes Beispiel zeigt Fig. 5 eine Vielzahl von diesen zn einer Anordnung zusammengefaßten Speicherelementen. Versuche an derartigen Anordnungen haben das folgende ergeben!

1 ο Die Eigenschaften der einzelnen Speicherelemente, wie sie oben beschrieben wurden, werden' durch die gruppenweise

Susammenschaltung nicht beeinträchtigt» - -

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2. Es ist möglich, die Elemente in diesen Gruppen in solch einer Weise miteinander zu verbinden, daß der Betrieb an dem einen Element den Betrieb bzw. den Zustand der anderen Elemente in der Anordnung nicht stört oder ändert. Dies wurde anhand von über zwei Milliarden Lese-Sehreib-Operationen explizit sichergestellt.

Versuche haben gezeigt, daß derartige Anordnungen als permanente elektrische oder optische Eingangsspeieheranordnungen verwendet werden können. Es ist klar, daß derartige Anordnungen auch als lichtempfindliche flächige permanente Bildspeichereinrichtungen verwendbar sind.

Einige neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die folgenden:

1. Der beim Anlegen der ansteigenden Spannung in umgekehrter Vorspannungsrichtung erhaltene Stromimpuls umfaßt die Freisetzung von gespeicherter Ladung in einem bestimmten Spannungsbereich um eine kritische Spannung (-V , siehe Fig. 2) herum und ist

P
nicht ein Merkmal der I-V-Kennlinie im üblichen Sinne. Das Verhalten läßt sich etwas genauer dadurch beschreiben, daß man dieses Merkmal als eine Kennlinie dq/dV über V bezeichnet. Der Zusammenhang zwischen dq/dV über V ist näherungsweise charakteristisch für den Zustand der Einrichtung. Dies unterscheidet die vorliegende Erfindung von bekannten Einrichtungen, die zur Unterscheidung zwischen mehreren Zuständen unterschiedliche I-V-Kennlinien verwenden.

2. Der Wert der kritischen umgekehrten Vorspannung (V ) ist wesentlich kleiner als die Lawinendurchbruchspannung der Einrichtung. Das Phänomen der Ladungsfreigäbe bei dieser kritischen Spannung (-V ) ist mit Sicherheit kein Lawinendurch-

P
bruch im üblichen Wortgebrauch, da dieser Durchbruch sich nicht selbst aufrechterhält, wenn der Übergang an der kritischen Spannung (-V ) gehalten wird.

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3. Es ist vorteilhaft, die Einrichtung in einer Umgebung mit einer Temperatur zu halten, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, bei der V gegen Null geht, und einige Eigenschaften der Einrichtung, z. B. V , können erheblich dadurch geändert werden, daß die Betriebstemperatur geändert wird (Fig. 3) Diese Eigenschaft gibt dem Konstrukteur für eine besondere Ausführungsform einen weiten Bereich von Möglichkeiten, die in geeigneter Weise für Konstruktionszwecke ausgewertet werden können.

4. Die in der Einrichtung durch Injektion oder auch durch die Aussetzung gegenüber Licht erzeugten stabilen Zustände bilden einen fortlaufenden Bereich, innerhalb dem die Zustände den jeweiligen unterschiedlichen Pegeln der Injektion oder der Belichtung entsprechen und durch die Größe des beim Anlegen der ansteigenden Spannung in umgekehrter Vorspannungsrichtung bis hin zu -V erzeugten Impulses unterschieden werden können (Fig. 2). Die Einrichtung kann zur Messung oder Erkennung von Licht oder auch zur Aufzeichnung von Lichtinformationen verwendet werden.

Die Erfindung bietet noch weitere Vorteiles

1. Der Impuls behält seine Eigenschaften in der oben beschriebenen Weise selbst dann bei, wenn die Einrichtung zwei Milliarden mal einem Injektionszyklus, der ansteigenden Spannung und der Rückkehr zum Anfangszustand ausgesetzt wird. Es konnte keine Verschlechterung bezüglich Größe, Form, Position, Temperaturabhängigkeit oder bezüglich irgendeiner anderen Eigenschaft des Stromimpulses beobachtet werden.

2. Während ungefähr hundert Aufwärmetestzyklen, während denen die Hinrichtung von Raumtemperatur zu dem Betriebstemperaturbereich und wieder zurück zur Raumtemperatur gebracht wurde, behielten die Impulse ihre oben beschriebenen Eigenschaften.

Es gab kein Anzeichen für irgendeine Verschlechterung in der Wirkungsweise» Größe, Form;, Position und andere Eigenschaften des Impulses blieben bei dieser thermischen Zyklusbehandlung

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- 24 erhalten.

Für die Anwendung bei Speicheranordnungen würde die Einrichtung so konstruiert und betrieben werden, daß ein Umschalten von dem Grundzustand oder einem anderen Zustand zu irgendeinem anderen unterschiedlichen Zustand innerhalb des vorbeschriebenen Bereiches von möglichen Zuständen stattfindet. Dies könnte durch Einrichtungen zur Erzeugung einer Vorwärtsinjektion eines Lichtimpulses oder auch eines Elektronenstrahlimpulses von ausreichender Größe geschehen, wodurch die Speicheranordnung zum Umschalten gebracht würde. Es wäre auch nützlich, in die Konstruktion eine Einrichtung aufzunehmen, um einen Spannungsimpuls von ausreichender Größe zu erzeugen, um die Speicheranordnung weit genug in den umgekehrten Vorspannungsbereich zu bringen, so daß der Zustand der Speicheranordnung ausgelesen werden kann. Dieser Auslesespannungsimpuls setzt die Einrichtung in den Grundzustand. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Leichtigkeit, mit der eine große Anzahl von unabhängigen permanenten Speicherelementen auf einem einzigen Plättchen aus Halbleitermaterial hergestellt werden kann. Um das Gerät zum Messen, Erkennen oder Aufzeichnen von Information aus Licht zu verwenden, beispielsweise bei einer Bildeinrichtung, wäre es zweckmäßig, Einrichtungen zum Leiten von Licht zu dem empfindlichen Bereich der Speicheranordnung vorzusehen, wodurch die Speicherung der Information darin ermöglicht wird. Eine andere mögliche Anwendung ist der Aufbau von lichtempfindlichen Matrizen zum Einlesen von Mustern, die z. B. auf einem Film zwischengespeichert sind, in einen Computer zum Zwecke der Musterwiedererkennung. Auch als eine Vidiconfernsehkamera wäre eine derartige Speichermatrix geeignet.

Wegen der Permanenz der Einrichtung sind lange Integrationszeiten möglich, die die Erkennung und Messung von schwachen Lichtquellen erleichtern. Bildeinrichtungen oder einfache Photodetektoren könnten mit einem elektronischen Verschluß versehen werden, indem der Vorspannungspegel der die Anordnung aufbauenden Elemente in geeigneter Weise eingestellt wird. Durch Licht auf-

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gezeichnete Information kann in der gleichen Weise ausgelesen werden^ wie von anderen Einrichtungen aufgezeichnete Information.

In die Konstruktion könnte auch ein Temperaturregelsystem aufgenommen werden, um die Temperatur innerhalb des vorbestimmten Betriebsbereiches zu halten» Bei Anwendung als Speichereinrichtung ist es nützlich, in die Konstruktion einen Mechanismus einzuschließen, mit dem die Temperatur um einen vorbestimmten Wert herum stabilisiert wird. Die Tieftemperatureigenschaften der vorliegenden Erfindung sind insofern ein Vorteil, als die Mobilität der Ladungsträger bei den cryogenischen Temperaturen bezüglich der Mobilität bei Raumtemperatur stark erhöht ist. Ein weiterer Vorteil des Betriebs bei niedriger Temperatur ist die Verringerung der verbrauchten Leistung und verringertes Störrauschen.

Die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Speicherelement aus einer einzigen einfachen Diode bestehen kann, statt aus einer komplizierten, viele Bauteile umfassenden Zelle, bedeutet, daß die Anzahl der Speicherzellen pro Flächeneinheit des Plättchens viel höher sein kann, als es gegenwärtig möglich ist. Bei cryogenischen Temperaturen ermöglicht der niedrige Widerstand der Metallegierungen eine Verengung der Verbindungsleitungen und verringert auch die Plächenanforderungen. Niedrigere Temperaturen können außerdem die Gesamtdichte erhöhen, weil für die Entfernung von Wärme weniger Fläche erforderlich ist.

Die Einfachheit einer jeden Speicherzelle zusammen mit der Tatsache, daß die Konstruktion der Erfindung und Anordnungen davon bekannte Halbleitertechnologie verwendet, bedeutet eine Erleichterung der Herstellung, die bei anderen Speicheranordnungen, seien sie nun cryogenisch oder nicht, nicht vorhanden ist.

Die Tatsache, daß die durch Injektion oder Lichtaussetzung in der Einrichtung erzeugten stabilen Zustände einen fortlaufenden Bereich von unterscheidbaren stabilen Zuständen bildet, bedeutet,

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daß die Einrichtung als Analogeinrichtung oder auch als Einrichtung mit vielen stabilen Zuständen benutzt werden kann. Dies wiederum bedeutet, daß ein einziges Speicherelement benutzt werden kann, um mehr als ein Bit Information zu speichern, wenn es in Verbindung mit einem Auslesestromimpulsdiskriminator verwendet wird. Infolgedessen kann eine noch weitere Erhöhung der Dichte an gespeicherter Information erhalten werden.

Die vorgenannte Eigenschaft von vielen stabilen Zuständen kann zur Konstruktion von Pufferspeichern dienen, die als Zwischeneinrichtungen bei der übertragung von Informationen zwischen einem analogen Gerät und einem digitalen Gerät verwendbar sind.

Da die Auslesefrequenz von 1 Auslesung pro Tag und weniger bis

g
zu 10 Hz oder mehr verändert werden kann, ist der effektive dynamische Bereich der Einrichtung außerordentlich groß. Der Bereich könnte in Verbindung mit Photodetektoren, vielfarbigen Photodetektoren (Polychromatorphotodetektoren), Gruppen von Photodetektoren oder auch für Versionen dieser Einrichtungen benutzt werden, die selbst sich ihren Meßbereich festlegen.

Es wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung ein breites Anwendungsfeld nicht nur als Speicherelement und als lichtempfindliche Zelle oder Bilderzeugungseinrichtung hat, sondern auch als ein Oszillator- oder Multivibratorelement oder für jeden Zweck, der ein permanentes, multistabiles Bauteil erfordert. Es ist in gleicher Weise offensichtlich, daß die Einrichtung auch als ein Element für ein Gerät zur Erkennung von ionisierender Strahlung verschiedener Art verwendet werden kann, also nicht nur für Lichtstrahlen oder Elektronenstrahlen.

Diese neuartige Klasse von Speichereinrichtungen besitzt erhebliche Bedeutung insbesondere auch in der Form eines neuartigen permanenten Halbleiterspeicherelementes. Die zum Lesen und Schreiben (entweder mit einem elektrischen Impuls oder mit einem Lichtimpuls) erforderliche Zeit liegt in der Größenordnung einer Nanosekunde oder weniger und macht dieses Element zu einer

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attraktiven Alternative für außerordentlich schnelle Speichereinrichtungen. Während Computer eine immer schnellere Arbeitsgeschwindigkeit erhalten, ist es nicht nur notwendig, schnellere und zuverlässigere Bauteile zu verwenden, diese Bauteile müssenauch kompakter sein und weniger Leitungslänge und weniger Raum erfordern. Die erfindungsgemäßen multistabilen Einrichtungen stellen wegen ihrer Kompaktheit, Zuverlässigkeit, niedrigen Kosten und sehr hohen Geschwindigkeit praktische Lösungen dar, trotz der Notwendigkeit, bestimmte Ausführungsformen bei sehr niedrigen Temperaturen zu betreiben.

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Claims

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Patentansprüche ;

Informationsspeichereinrichtung, gekennzeichnet durch

a) eine Vielzahl von einzelnen Speicherelementen, von denen jedes einen Gleichrichtbereich sowie eine Vielzahl von langlebigen Zuständen innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches aufweist, wobei jedes Element von einem ersten langlebigen Zustand zu einem zweiten langlebigen Zustand beim Anlegen einer ansteigenden Spannung an den Gleichrichtbereich in umgekehrter Vorspannungsrichtung umschaltbar ist, wobei die ansteigende Spannung eine Spannung ist, die sich von einem Anfangswert innerhalb eines bekannten Bereiches bis zumindest einem vorbestimmten kritischen Umkehrvorspannungswert V verändert, welche Spannung

V geringer als die Umkehrdurchbruchspannung des Gleichrichtbereiches ist und um welche Umkehrvorspannung

V herum ein Stromimpuls durch das Speicherelement während des Umschaltens erzeugt wird, wobei der Stromimpuls eine Anzeige für den Zustand des Elementes ist, in dem sich das Speicherelement vor dem Umschalten befand;

b) Einrichtungen, um die Vielzahl von Speicherelementen auf einer Temperatur zu halten, die innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches liegt;

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c) Einrichtungen zur Erzeugung der ansteigenden Spannung und zum Anlegen der ansteigenden Spannung an den gleichrichtenden Bereich eines jeden ausgewählten Speicherelementes;

d) Einrichtungen zum Erkennen des Stromimpulses, der

mit dem Umschalten eines ausgewählten Speicherelementes verbunden ist, um den Zustand festzustellen, den das Speicherelement vor dem Umschalten besaß, um dadurch irgendwelche Informationen auszulesen, die in dem ausgewählten Speicherelement gespeichert sind; und

e) Einrichtungen zum Ein chreiben von Informationen in ausgewählte Speicherelemente durch Umschalten der ausgewählten Speicherelemente in irgendeinen der langlebigen Zustände.
2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elektrische Zuführungen, die mit jedem Gleichrichtbereich verbunden sind.
3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gleichrichtende Bereich aus einer Struktur besteht, die zwei äußere Bereiche und einen dazwischenliegenden inneren Bereich umfaßt, wobei der innere Bereich ein Halbleitermaterial aufweist.
4. Speichereinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich aus Halbleitermaterial besteht, das mit η-artigen Unreinheiten leicht dotiert ist.
5. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich aus Halbleitermaterial besteht, das lokalisierte schwach gebundene Zustände von Ladungsträgern besitzt.
6. Speichereinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich ein Halbleitermaterial umfaßt, das mit p-artigen Unreinheiten leicht dotiert ist.

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7. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der äußeren Bereiche aus einem leitfähigen Material besteht, das aus Metall und/oder einer Metallegierung besteht und daß der andere äußere Bereich aus Halbleitermaterial besteht, das mit η-artigen Unreinheiten hoch dotiert ist.
8. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden äußeren Bereiche aus einem leitfähigen Material wie Metall oder Metallegierung besteht, während der andere äußere Bereich aus einem mit p-artigen Unreinheiten hoch dotierten Halbleitermaterial besteht.
9. Speichereinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Bereich aus einem mit p-artigen Unreinheiten hoch dotierten Halbleitermaterial besteht, und daß der andere äußere Bereich aus einem mit n-artigen Unreinheiten hoch dotierten Halbleitermaterial besteht.
10. Speichereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Silizium ist, daß die p-artige Unreinheit Bor und daß die η-artige Unreinheit Phosphor ist.
11. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einschreiben von Informationen Einrichtungen zum Anlegen eines Spannungsimpulses von vorbestimmter Amplitude und Dauer an jeden der Gleichrichtbereiche in Vorwärtsvorspannungsrichtung umfaßt, um so ein ausgewähltes Speicherelement in einen gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
12. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einschreiben von Informationen Einrichtungen umfassen, um den Gleichrichtbereich einer vorbestimmten Lichtmenge auszusetzen, die ausreicht, um

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das Element in einen gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
13. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einschreiben einer Information Einrichtungen umfassen, um den Gleichrichtbereich einem Elektronenstrahlimpuls von vorbestimmter Energiehöhe, Intensität und Dauer auszusetzen, um ein ausgewähltes Speicherelement in den gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
14. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einschreiben einer Information Einrichtungen umfassen, um eine ausreichende Anzahl von freien Ladungsträgern innerhalb des Gleichrichtbereichs eines ausgewählten Speicherelementes zu erzeugen, um so das ausgewählte Speicherelement in einen gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
15. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Speicherelement aus einer Stiftdiode besteht.
16. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von einzelnen Speicherelementen auf einem einzigen Plättchen aus Halbleitermaterial angeordnet sind.
17. Permanente Speichereinrichtung, bestehend aus

a) - einem Speicherelement, das einen Gleichrichtbereich sowie eine Vielzahl von langlebigen Zuständen innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches aufweist, wobei das Element von einem ersten langlebigen Zustand zu einem zweiten langlebigen Zustand beim Anlegen einer ansteigenden Spannung an den Gleichrichtbereich in umgekehrter Vorspannungsrichtung umschaltbar ist, wobei die ansteigende Spannung aus einer Spannung besteht, die sich von einer Anfangsspannung innerhalb eines bekannten Bereiches bis zumindest einer vorbestimmten kritischen ümkehrvorspannung V ändert,

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die geringer als die ümkehrdurchbruchspannung des Gleichrichtbereichs ist und um welchen Umkehrvorspannungswert V ein Stromimpuls durch das Speicherelement während des Schaltens erzeugt wird, wobei der Stromimpuls eine Anzeige für den Zustand ist, in dem sich das umgeschaltete Speicherelement vor dem umschalten befand;

b) Einrichtungen, um das Speicherelement auf einer Temperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches zu halten;

c) Einrichtungen, um die ansteigende Spannung zu erzeugen und an den Gleichrichtbereich des Speicherelementes anzulegen;

d) Einrichtungen zum Erkennen des Stromimpulses, der mit dem Umschalten des Speicherelementes verbunden ist, um den Zustand zu ermitteln, in dem sich das Speicherelement vor dem Umschalten befand, um dadurch irgendwelche Informationen auszulesen, die in dem Speicherelement gespeichert sind; und

e) Einrichtungen zum Einschreiben von Informationen in das Speicherelement durch Umschalten des Speicherelementes in einen ausgewählten langlebigen Zustand.
18. Verfahren zum Bilden einer Speichereinrichtung und zum Einschreiben und zum Auslesen von Informationen unter Anwendung einer Vielzahl von einzelnen Speicherelementen, von denen jedes einen Gleichrichtbereich und eine Vielzahl von langlebigen Zuständen innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereiches aufweist, wobei jedes Speicherelement von zumindest einem ersten langlebigen Zustand zu einem zweiten langlebigen Zustand beim Anlegen einer ansteigenden Spannung an den Gleichrichtbereich in umgekehrter Vorspannungsrichtung umschaltbar ist, wobei die ansteigende Spannung aus einer Spannung besteht, die sich von einem Anfangsspannungswert innerhalb eines bekannten Bereiches bis zumindest einem vorbestimmten kritischen Umkehrvorspannungswert V ändert, der geringer ist als die Umkehrdurchbruch-P

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spannung des Gleichrichtbereichs und um welche sich ein Stromimpuls im Speicherelement während des Umschaltens ergibt, wobei der Stromimpuls eine Anzeige für den Zustand des umgeschalteten Speicherelementes ist, in dem sich das Element vor dem Umschalten befand, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist;

a) Halten der Vielzahl von einzelnen Speicherelementen auf einer Temperatur innerhalb des vorbestimmten Temperaturbereiches ;

b) Einschreiben einer gewünschten Information in ausgewählte Speicherelemente durch Schalten eines jeden der ausgewählten Speicherelemente in einen gewünschen langlebigen Zustand oder auch in mehrere langlebige Zustände;

c) Schalten eines Speicherelementes zum Zwecke des Auslesens gespeicherter Information, wobei das Schalten aus dem Anlegen der ansteigenden Spannung an den Gleichrichtbereich eines jeden der ausgewählten Speicherelemente besteht, um einen Stromimpulsausgang für jedes geschaltete Speicherelement zu erzeugen;

d) Erkennen des Stromimpulsausganges eines jeden der geschalteten Speicherelemente zur Ermittlung eines vorherigen Zustandes des geschalteten Speicherelementes, um dadurch gespeicherte Information auszulesen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens eines Gleichrichtbereichs in jedem Speicherelement der Vielzahl von Speicherelementen, so daß eine Struktur entsteht, die zwei äußere Bereiche und einen dazwischenliegenden inneren Bereich aufweist, welcher aus Halbleitermaterial besteht.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus Halbleitermaterial besteht, das mit η-artigen Unreinheiten leicht dotiert ist.

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21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus Halbleitermaterial mit lokalisierten schwach gebundenen Zuständen von Ladungsträgern besteht.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich des Gleichrichtbereiches eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus Halbleitermaterial besteht, das mit p-artigen Unreinheiten leicht dotiert ist.
23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß einer der äußeren Bereiche des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus einem leitfähigen Material besteht, das ein Metall und/oder eine Metallegierung ist, und daß der andere äußere Bereich des Gleichrichtbereiches eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus einem Halbleitermaterial besteht, das mit η-artigen Unreinheiten hoch dotiert ist.
24. Verfahren nach Anspr3ch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eines der äußeren Bereiche des Gleichrichtbereiches eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus einem leitfähigen Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Metallen und deren Legierungen besteht, und daß der andere äußere Bereich des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus einem Halbleitermaterial besteht, das mit p-artigen Unreinheiten hoch dotiert ist.
25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eines der äußeren Bereiche des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen aus einem Halbleiterbereich mit hoch dotierten p-artigen Unreinheiten besteht, während der andere äußere Bereich des Gleichrichtbereichs eines jeden Elementes der Vielzahl von Elementen

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aus einem mit η-artigen Unreinheiten hoch dotierten Halbleitermaterial besteht.
26. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschreiben einer Information aus dem Anlegen eines Spannungsimpulses von vorbestimmter Amplitude und Dauer an den Gleichrichtbereich eines jeden der ausgewählten Speicherelemente in Vorwartsvorspannungsrichtung besteht, um so das ausgewählte Speicherelement zu veranlassen, sich in den gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
27. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren des Einschreibens einer Information darin besteht, den Gleichrichtbereich eines jeden ausgewählten Speicherelementes einer vorbestimmten Lichtmenge auszusetzen, die ausreicht, um das ausgewählte Element in den gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
28. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einschreibens einer Information darin besteht, den Gleichrichtbereich eines jeden der ausgewählten Speicherelemente einem Elektronenstrahlimpuls von vorbestimmter Energiehöhe, Intensität und Dauer auszusetzen, um so das ausgewählte Speicherelement zu veranlassen, sich in den gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
29. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einschreibens einer Information darin besteht, innerhalb des Gleichrichtbereiches eines jeden ausgewählten Elementes eine ausreichende Anzahl von freien Ladungsträgern zu erzeugen, um so das ausgewählte Element zu veranlassen, sich in den gewünschten langlebigen Zustand umzuschalten.
30. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einschreibens von Information in jedes der ausgewählten Elemente durch Umschalten jedes der aus-

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gewählten Elemente in einen seiner mehreren langlebigen Zustände darin besteht, den Gleichrichtbereich einer externen Photonenquelle auszusetzen, um so das Element zu veranlassen, sich in einen der mehreren langlebigen Zustände umzuschalten, wobei der Schritt des Auslesens gespeicherter Information darin besteht, den integrierten Photonenfluß zu ermitteln, in dem der langlebige Zustand ermittelt wird, zu dem das Element nach der Belichtung eines jeden der Gleichrichtbereiche durch die externe Photonenquelle umgeschaltet wurde.
31. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einschreibens von Information darin besteht, jedes der Elemente einer externen Photonenquelle auszusetzen, um so ein jedes Element zu veranlassen, in einen der mehreren langlebigen Zustände umzuschalten, wobei der Schritt des Auslesens gespeicherter Information darin besteht, den integrierten Photonenfluß eines jeden Elementes zu ermitteln, in dem der langlebige Zustand festgestellt wird, auf den das Element nach der Belichtung des Elementes durch die externe Photonenquelle umgeschaltet wurde.

Beschreibung;

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