DE2928261A1

DE2928261A1 - Elektrische vorrichtung zur informationsbitverschiebung

Info

Publication number: DE2928261A1
Application number: DE19792928261
Authority: DE
Inventors: Hans Jurg Stocker; Legrand Gerard Van Uitert
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1978-07-18
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1980-01-31
Also published as: AU4898679A; IT7924435A0; US4159443A; BE877685A; CA1134036A; SE7906007L; JPS5514600A; IT1122602B; GB2026221B; GB2026221A; NL7905431A; FR2431750A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Die in Bell System Technical Journal, 46, 1901 (1967) beschriebene Magnetblasenvorrichtung ist für eine Familie von Schrittspeichern beispielhaft, in denen Bits dazu gebracht werden, diskrete Positionen zu durchqueren, und zwar durch den Einfluß einer sich bewegenden Vorspannung eines Niveaus, das zur Erzeugung nicht ausreicht, aber für die Bitübertragung ausreichend ist. Von diesen Vorrichtungen wird erwartet, daß sie eine zunehmende Rolle spielen werden und Funktionen von Apparaturen übernehmen können, bei denen die Bitbewegung mechanisch erzeugt wird (beispielsweise durch Magnetband oder -platte).

Zusätzlich zu ihrer Speicherfunktion können diese Vorrichtungen auch Logikfunktionen durchführen, bei denen sich die Bits anziehen, abstoßen, vervielfältigen usw.

Eine weitere Kategorie von Vorrichtungen, die manchmal zur Informationswiedergabe dienen, beruht auf Lumineszenz, die

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elektrisch induziert werden kann. Auch solche lumineszente Vorrichtungen können Speicherfunktionen dienen. Da "Bits" sichtbar sein können, können sie auch zur Wiedergabe beispielsweise alphanumerischer Zeichen oder anderweitiger Bildinhalte dienen.

Eine Funktionskombination ist ermöglicht, d. h. Speicheroder Logikvorrichtungen mit seIbst-enthaltenem sichtbarem Auslesen.

Eine Form der Elektrolumineszenz beruht auf einem Fluß von Elektronen, die innerhalb eines isolierten elektrolumineszenten Mediums unter dem Einfluß einer zugeführten Wechselstrom-Vorspannung wandern. Die Vorspannung erzeugt ein elektrisches Feld, das die Elektronen beschleunigt, wobei die Lumineszenz von Zusammenstößen mit Lumineszenz-Zentren herrührt. Die von einem solchen Zentrum emittierten Photonen können im sichtbaren Bereich liegen. Speziell wird bei: man-' gandotiertem Zinksulfid als das elektrolumineszente Material gelbliches Licht einer Mittelwellenlänge von annähernd 580 nm emittiert.

In Topics in Applied Physics, Vol. 17 (1977) Springer-Verlag, S-. 197 wird gezeigt, daß Lichtemission in einem sol-..

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chen Material auf zugeführte elektrische Impulse oberhalb . eines wohl definierten Schwellenwertes hin erzeugt werden kann und daß eine Hysteresis bei der feldabhängigen Emission beobachtbar ist.

Weiter wird in Applied Physics Letters, 31, 452 (1977) gezeigt, daß eine Emission aus ZnS:Mn in Form von Fäden auftritt, deren Durchmesser kleiner als 1 Mikrometer ist, die Negativwiderstandskennlinien besitzen und die entweder aus sind oder sich in einem Zustand gesättigter Emission befindet. Zusätzlich werden in Journal of Applied Physics 33, (1962) Stromfäden in Germanium experimentell nachgewiesen, und in Proceedings in the Physical Society, 82, 954 (1963) wird gezeigt, daß solche Fäden in jedem Material mit einer Negativwiderstandskennlinie entstehen. Esjst ein einfacher Schritt von dieser Beobachtung, festzustellen, daß sichtbare Emission von einem Stromfaden herrühren wird, wenn das Material auch elektrolumineszent ist, wie dieses beispielsweise ZnS:Ag, GaAs, GaP etc. sind. Vor kurzem wurde in Electronics, 6. Juli 1978, S. 33 berichtet, daß experimentelle Untersuchungen am ZnS:Mn-Systern Eigenschaften ergaben, nämlich brauchbare Beweglichkeit, stabile Vorspannungsniveaus, brauchbare Lebensdauern usw., die das Material für den Entwurf von Bauelementen interessant machen. Es wurde aber auch gesagt, daß zwar das Phänomen von Interesse für Vorrichtungen

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sein könne, die ähnlich wie Blasenspeicher funktionieren, daß aber Methoden für ein von Position zu Position erfolgendes zuverlässiges Übertragen von Blasen nicht gefunden werden konnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sowie Weiterbildungen hiervon sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Hiernach werden Speichervorrichtungen., ebenso Logikvorrichtungen, verfügbar gemacht, bei denen die Bits, die in Form von Lichtflecken vorliegen, zuverlässig durch eine Folge definierter Positionen hindurch mit Hilfe einer sich entsprechend bewegenden elektrischen Vorspannung schrittweise übertragen werden, die dem elektroluminszenten Material in einer Größe zugeführt wird, die etwas unterhalb des für Fleckerzeugung erforderlichen Wertes gelegen ist. Die Erfindung beruht hauptsächlich auf der Art und Weise, in der Flecken übertragen werden, wobei der Übertragungsmechanismus in Form einer Kombination aus der zur schrittweisen übertragung benutzten elektrischen Vorspannung zusammen mit einem zusätzlichen Mittel für "Schwellenwerterniedrigung" vorliegt. Der verantwortliche Mechanismus zieht Vorteil aus der Beobachtung, daß in einem photöleitfähigen, photolumineszenten Material der Lichtfleck selber einen Bereich erhöhter Le it--

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fähigkeit definiert. Die Wirkung dieser erhöhten Leitfähigkeit ist die, daß die Anzahl Anregungs-Zusammenstöße erhöht und damit der Schwellenwert erniedrigt wird, so daß Vorspannungswerte unterhalb des LumineszenzSchwellenwertes zur Übertragung bereits erzeugter Lichtflecken dienen können, ohne daß dabei gleichzeitig neue "Fehlerbits" eingeführt würden. Die Fleckerzeugung kann nach verschiedenen Methoden erfolgen, beispielsweise Verwendung eines elektrischen Impulses oberhalb Schwellenwert, Verwendung eines Ergänzungsimpulses, der dem Übertragungsimpuls hinzuaddiert wird, um eine für Fleckerzeugung ausreichende kumulative Vorspannung zu erzeugen, oder Verwendung von Licht selber, beispielsweise mit Hilfe eines Lasers, und zwar entweder unabhängig oder wiederum in Verbindung mit einer Übertragungsvorspannung. Der Vorrichtungsaufbau kann einander überkreuzende Elektrodengruppen aufweisen, übergreifende (straddling) Elektroden können in Form paralleler Anordnungen auf der einen Seite der Schicht und senkrecht zu jenen auf der anderen Seite vorliegen. Im allgemeinen sind die Vorrichtungen planar und können aus einem oder mehreren Niveaus bestehen, die je durch eine elektrolumineszente, photoleitfähige Materialschicht definiert sind, die ihrerseits gegenüber mindestens einer eines Paares übergreifender Elektrodenanordnungen isoliert ist. Die Erzeugung eines Lichtfadens in einer benachbarten Schicht kann durch Koinzidenz von Vorspannungsfeld und End-Emission aus einem Fleck der ersten Schicht in-

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duziert werden. Der Vorrichtungsbetrieb für eine gegebene Schicht kann die vertraute Form der Halbstrom-Ansteuerung annehmen. Mehrschichtige Vorrichtungen erlauben auch einen dreidimensionalen Betrieb, wobei Flecken von Schicht zu Schicht übertragen werden.

Zahlreiche geeignete Materialien sind bekannt. Eine Reihe von ihnen beruhen auf Zinksulfid mit Dotierstoffen wie Mangan, Kupfer und/oder Silber, die als lumineszente Kollisionszen- ^: tren dienen. Andere Materialien, die in ähnlicher Weise photoleitende Halbleitermatrizen aufweisen, sind mit Zentren dotiert, die dazu dienen, für die gewünschten Lumineszenzeigenschaften, nämlich Emissionswellenlänge, Lebensdauer usw., beizutragen.

Im allgemeinen sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gegen die Schaltung isoliert, so daß Elektronenbewegung notwendigerweise auf eine, elektrische Wechselvorspannung hin erfolgt. Im allgemeinen nimmt das Auftreten von Kollisionen mit zunehmender Wechselstromfrequenz wenigstens für Frequenzen bis zu etwa 1 Magehertz bei den betrachteten Schichtdicken zu. Da die beschriebenen Vorrichtungen im wesentlichen Feld- und nicht Stromvorrichtungen sind, erfolgt der Stromabfluß hauptsächlich aufgrund der unvollkommenen Natur der Reihen-Isolation.

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Nachstehend ist die Erfindung im einzelnen beschrieben. A. Allgemein

Die vorliegenden Vorrichtungen sind von der "destruktiven" Speicherkategorie in dem Sinne, daß bei Entfernen des Vorspannfeldes die Bits verschwinden und nicht wiedergewinnbar sind. In anderer Hinsicht können die Vorrichtungen die zahlreichen Funktionen anderer Vorrichtungen ausführen, die auf der übertragung bereits erzeugter Informationsbits beruhen. Ein Hauptbeispiel hierfür ist die Magnetblasenvorrichtung, die ähnlich v/ie die vorliegenden Vorrichtungen nlanar ist, aus mehr als aus einem planaren Niveau aufgebaut sein kann, als einfacher serieller Speicher zu dienen vermag und zahlreiche Logikfunktionen ausführen kann.

Zusätzlich können, und zwar gerade wegen der Lumineszenz-Natur der vorliegenden Vorrichtungen, jene Vorrichtungen, die im sichtbaren Teil des Spektrums arbeiten, auch als Informationswiedergabevorrichtungen dienen. Die Wiedergabe kann in Form eines sichtbaren Auslesens bei Vorrichtungen stattfinden, die ansonsten übliche Speicher- oder Logikfunktionen ausführen. Alternativ können die Vorrichtungen auch als alphanumerische oder Bildwiedergabevorrichtungen dienen, bei denen die wiederzugebende Information von anderen Quellen erhalten wird.

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B, Vorrichtungsentwurf

Die Vorrichtungsfunktion hängt vom Photoleitfähigkeitseffekt ab, der einen reduzierten Übertragungsschwellenwert für bereits erzeugte Flecken in der unmittelbaren Nähe des Flecks "_ erlaubt. Diese Erwägung - der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung - erfördert, daß die Weiterstufungs-Positionen zwar definiert, aber hinreichend dicht beieinander liegen, um eine Übertragung zu erlauben. Glücklicherweise ist es gerade die Natur des Mechanismus^ der zu ökonomisch kleinen Bits führt und damit für einen erfolgreichen Wettbewerb mit anderen Speichertypen vieles beiträgt. Die Photoleitung, die in der Mitte des Lichtfleckes eine Spitze aufweist," fällt - wahrscheinlich in Gauss'scher Weise zum Rand des wahrnehmbaren Fleckens hin sowie über diesen hinaus ab. Die Vorspannung kann so eingestellt werden, daß zahlreiche Abstände bewältigbar sind, wobei mit zunehmendem Positionsabstand die erforderliche Vorspannung zunimmt. Während prinzipiell der Widerstand in₌jeder Entfernung von einem Flecken durch die ganze Schicht erniedrigt wird, erfordert eine niedrige Fehlerdiskrimination eine wesentliche Änderung mit einer entsprechenden Abnahme des Schwellenwertes« Prinzipielle ist es möglich, die Vorspannung an jeden Positionsabstand anzupassen und dabei die Übertragung vorhandener Flecken ohne Erzeugung zusätzlicher Flecken (letztere würden zu Fehlerbits führen) zu ermöglichen. Im allgemeinen sind aber - unter der Annahme,

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daß ein um wenigstens 5 % erniedrigter Schwellenwert erforderlich ist, insbesondere bei einer Stromkoinzidenz-Vorrichtung - Abstände angezeigt, die unter üblichen Betriebsbedingungen nicht größer als 1 bis 10 Mikrometer sind.

Ein v/eiterer Parameter, der dem Fachmann beim Entwurf der Vorrichtung zur Verfügung steht, betrifft den Bereich des photoleitenden Einflusses des Fleckens. Dieser Bereich ist - unabhängig von der gewünschten Schwellenwerterniedrigung von der Zusammensetzung abhängig.

Die Photoleitfähigkeit eines Materials hängt von verschiedenen Faktoren ab: vom optischen Absorptionsquerschnitt, von der Lebensdauer der durch die Absorption erzeugten Ladungsträger und von deren Beweglichkeit. Der optische Absorptionsquerschnitt hängt von Typ und Konzentration des beim optischen übergang betroffenen Komplexes ab. Die Lebensdauer der optisch erzeugten Ladungsträger kann über viele Größenordnungen durch bewußtes Einführen von Dotierstoffen und Fehlstellen gesteuert v/erden. Die Beweglichkeit kann gleichfalls durch bewußtes Einführen von Streuzentren gesteuert werden. Die obere Grenze ist durch reine Photonenstreuung bestimmt. Die vergleichsweise Wichtigkeit einer Aktivator-Readsorption von Licht und Bandkantenadsorntion ist vom Wirkungsgrad der Reemission vom Aktivator Und von der Stärke der Bandabsorntion

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bei der betroffenen optischen Wellenlänge abhängig. Der wirksamste übergang ist für vollständige direkte Absorption durch die Wirtsstruktur vorhanden. Jedoch kann ein Resonanzübergang zwischen verschiedenen stark absorbierenden Aktivatorzentren gleichfalls brauchbar sein, wenn eine Wahrscheinlichkeit für eine Gitteranregung anstelle eines Resonanzüberganges bei jedem Schritt vorhanden ist.

Ein weiterer Entwurfsparameter ist die Schichtdicke. Eine zunehmende Schichtdicke hat den erwarteten Effekt einer Zunahme der zur Erzeugung der notwendigen Beschleunigung für Photonenemission erforderlichen Vorspannung. Sie kann aber auch zu einer Fleckenverbreiterung und auch zu einer Fleckenvervielfachung unter anderem als Folge von Abstoßungskräften von Elektronen selber führen.

Die geeignete Wahl von Elektrodendimension, Elektrodenabstandsschichtdicke, Zusammensetzung und Betriebsbedingungen kann zu Vorrichtungen mit Kontaktäbständen führen, die in Abhängigkeit von den lithographischen Möglichkeiten von vielen Mikrometern bis zu kleineren Größen reichen. Ein Attribut der vorliegenden Vorrichtung hat mit der hohen Beweglichkeit der Elektronen ebenso auch der Photonen zu tun, was zu dem Ergebnis führt, daß die Zugriffszeit durch die ergänzende Schaltung und Ausrüstung und nicht durch die Bitgeschwindigkeit becrenzt ist.

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Die Dicken-Abmessungen v/erden in Abhängigkeit von einer ■ Reihe Erwägungen optimiert. Beispielsweise kann maximale Helligkeit dort ervmnscht sein, wo das Auslesen optisch erfolgt oder wo die V7iedergabe eine bedeutsame Funktion ist. Unter anderen Umständen mag die Fleckhelligkeit wenigstens an Zwischenpositionen nicht bedeutsam sein, während die erforderliche Photoleitfähigkeit in einigem Abstand die kritische Erwägung sein kann. Im allgemeinen sind dort, wo die Helligkeit als solche nicht von Bedeutung ist, die Dicken der funktioneilen Schicht und auch jeder Isolierschicht klein, und zwar so klein wie dieses mit der Forderung nach hoher Ausbeute an kontinuierlichem Material verträglich ist. Ein überschreiten solcher Mindestabmessungen führt notwendigerweise zu einer Erhöhung der erforderlichen Leistung, ebenso auch zu einer Erhöhung einer Verbreiterung (anfänglich von Elektronen - eventuell des Einflußbereiches der Photonenemission) . Schichtdicken in der Größenordnung eines Mikrometers sind regelmäßig erhältlich und generell für maximale Bitdichte bei minimaler erforderlicher Leistung ervmnscht.

Dicken in der Größenordnung vieler Mikrometer und darüber schließen die Funktion der Vorrichtung nicht aus und können dort wünschenswert sein, wo die Bitdichte nicht die Haupterwägung ist.

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Bei einem alternativen Entwurf kann eine kontinuierliche zweidimensional Schichtelektrode, etwa aus transparentem Material, verwendet werden. Der Stromkoinzidenzbetrieb kann auf zwei - Gruppen gekreuzter Anordnungen:beruhen, die gegeneinander isoliert sind, aber auf der selben Seite der Vorrichtungsfläche liegen. Weitere Abwandlungen sind möglich.

C. Zusammensetzung ----""-■■■..

Die Zusammensetzungen, die bei den vorliegenden Vorrichtungen; brauchbar eingesetzt werden können, müssen sowohl geeignete elektronische Leitfähigkeit als auch geeignete Photocharakteristikä besitzen. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Materialien müssen sowohl elektrolumineszent als auch photoleitfähig sein," und es ist die Kombination dieser Eigenschaften, die zu dem neuen Übertragungsmechanismus führen, auf dem alle vorliegenden Vorrichtungen beruhen. Im allgemeinen führt die Koexistenz dieser Eigenschaften im erforderlichen Ausmaß zu einem Matrixmaterial, das ein traditioneller Halbleiter ist und mit einem Lumineszenz-Zentrum dotiert ist, um zu einer definierten EmissionswelleriMnge zu führen. Jedoch können gewisse Materialien bereits selber beide Eigenschaften besitzen. Beispielsweise ist Zinksulfid selber sowohl photoleitfähig als auch elektrolumineszent, obgleich es wahrscheinlich ist, daß die Elektrolumineszenz tatsächlich von Fremdeinflüssen, bei—

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spielsweise von Verunreinigungen oder Kristalldefekten, herrührt .

Eine Reihe v/ohlverstandener Materialien sind in diesen Vorrichtungen befriedigend eingebaut worden. Zinksulfid, das mit Mangan, Kupfer und/oder Silber dotiert ist, ist hierfür beispielhaft. Das Einbringen eines Dotierstoffes mit einem Wert von wenigstens 10 Atom-% liefert ausreichend Lumineszenz-Zentren, um adäquate Lichtemission für einen Betrieb unter akzeptablen Bedingungen zu ermöglichen. Geringere Konzentrationen sind für höhere Vorspannungen oder unter anderen Umständen zugelassen, die sich explizit oder implizit aus dem obigen Abschnitt B ergeben. Andere brauchbare Halbleiter sind CdS, ZnSe und Ga(As, P). Geeignete Dotierstoffe sind hierfür beispielsweise Mn, Cu und Ag. Es ist bekannt, daß in diesen Systemen auch Fehlstellen als Lumineszenz-Zentren dienen können. Mindestdotierwerte liegen im allgemeinen bei etwa 10 Atom-% für Cu und Ag und bei etwa 0,1 Atom-% für Mn.

Es ist nicht erforderlich, daß die Materialschichten einkristallin sind. Der Effekt von Kristallgrenzen ist der, eine Streuung ebenso auch einige Störung des regelmäßigen Elektronenflusses zu erzeugen, was zwar etwas Konsecjuenzen hat, jedoch nicht generell einen Betrieb ausschließt. Tm allgemeinen sind die Schichtdicken der betroffenen Größenordnungen

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hinreichend klein, daß die Elektronenflußwege im allgemeinen im Einkristallinen verlaufen oder eine nur sehr kleine Anzahl Kristallkorngrenzen einschließen.

Während es denkbar ist, daß Vorrichtungen auch als Stromvorrichtungen und nicht als Feldvorrichtungen zu arbeiten und damit eine Gleichvorspannung zu erlauben vermögen, kann die Stromabfuhr übermäßig werden\ Dementsprechend werden die vorliegenden Vorrichtungen im allgemeinen mit Hilfe isolierter Elektroden beschrieben. Während eine einzige Isolationsschicht ausreichend sein mag, beruhen die allgemein beschriebenen Entwürfe auf elektrischer Isolation an beiden Elektrödenpositionen. Die Isolationsanforderungen sind üblich. Die Isolationsschichten sollten so dünn sein, daß das meiste zugeführte elektrische Feld wirksam wird. Die elektronische Leitfähigkeit sollte niedrig sein, daß dieses der wahrscheinliche Mechanismus ist, der häuptsächlich für einen Strom-Drain erforderlich ist. Wahrscheinlich ist und vom praktischen Standpunkt aus am bedeutsamsten die Forderung nach Kontinuität in den Isolationsschichten, die chemisch ind physikalisch sowohl mit dem elektrolumineszenten und_ photoleitfähigen Funktionsmaterial als auch mit den Elektroden selbst verträglich sind.

Bariumtitanat, BaTiO_, mit einem spezifischen Volumenwider-

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stand in der Größenordnung von 10 Ohm cm kann durch Aufstäuben oder Aufdampfen im Vakuum aufgebracht werden, um

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eine Dicke von bis herab zu 100 Mikrometer zu erhalten. MaO, YO, Al-O , TiO , SrTiO- und SiO sind v/eitere Beispiele für Materialien, die durch ähnliche Niederschlagsmethoden aufgebracht werden können.

Die Elektrodenmaterialien können metallisch sein, wobei Streifen oder andere Muster nach jedem Verfahren ausgeformt werden können, die bei der Herstellung integrierter Schaltungen üblich sind. Unter gewissen Umständen, unter denen maximale Sichtbarkeit für eine Wiedergabe oder ein optisches Auslesen erforderlich sein kann, können transparente Elektrodenmaterialien, vor allem dotiertes Zinnoxid oder Kombinationen von Zinnoxid mit Indiumoxid verwendet werden.

D. Ergänzungsapparaturen

Der Betrieb der Vorrichtung, wie dieser normalerweise betroffen ist, setzt sowohl Mittel zum Einführen von Information als auch Mittel zum Entnehmen von Information voraus. Letztere können (sie brauchen es aber nicht) die Schaltung beinhalten, die zur Übertragung der erzeugten Flecken erforderlich ist. In vielen Anwendungsfällen sind die vorliegenden Vorrichtungen vollständig den anderen Speicher- oder Logikvorrichtunqen, wie Blasenvorrichtungen, analog. Die Informationseingabe und -entnahme kann prinzipiell identisch sein, wobei eventuelle

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Unterschiede lediglich durch die unterschiedliche Natur der . "Bits" begründet ist.

Die Eingangsseite, die notwendigerweise digital ist, ist generell prosaisch. Der Entwurf hängt von der speziell gewünschten Funktion ab. So kann ein Analog/Digital-Umsetzer vorhanden sein\oder kann eine Impulsreihe Verwendung finden, die sich in der Form befindet, wie sie erzeugt worden ist. Zahlreiche Vorrichtungstypen können für die anfängliche Fleckerzeugung benutzt v/erden. Eine Eingangs-Form wäre eine LED oder ein Laser für die anfängliche Erzeugung. Eine weitere Eingangsausführung kann die Form eines elektrischen Feldes annehmen, das gegenüber dem Übertragungsfeld groß ist. In diesem Zusammenhang kann man auch an eine Stelle erniedrigten Schwellenwertes denken, wie dieser durch eine Änderung der Zusammensetzung z. B. durch erhöhte Konzentration von Lun'ineszenz-Zentren, erhältlich ist. Die Informationsentnahme kann wiederum analog den anderen bekannten Vorrichtungen erfolgen, demgemäß können Lichtfleckerv von einem photoelektri- " sehen Detektor "gelesen" werden, um die elektrische Impulsfolge der generell gewünschten Form zu erzeugen. Die Informationsentnahme kann auch Licht als solches betreffen, beispielsweise bei einer sichtbaren Wiedergabe oder bei Verwendung einer angeschlossenen optischen Schaltung. Demgemäß kann eine Lichtimpulsfolge die entnommene Information dar-

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stellen. Diese kann in eine integrierte optische Schaltung eingeführt werden, über optische Übertragungsleitungen übertragen werden usw.

E. Figurenbeschreibung
Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Einzelschichtvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Schrägansicht einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1, jedoch mit weggebrochenen Teilen, um eine für Stromkoinzidenzbetrieb geeignete Elektrodenanordnung darzustellen.

Bei der dargestellten Vorrichtung nach Fig. 1 ist eine Funktionsschicht 1 vorgesehen, die beispielsweise eine 500 ran dicke ZnS:Mn-Schicht ist, die von einem Paar Isolierschichten 2 und 3 umgriffen - im dargestellten Fall umgeben - ist, wobei jede Schicht als 200 nm dicke BaTiO -Schicht aufgefaßt werden kann. Der elektrische Zugriff erfolgt über die Metallelektrode 4, die aus Aluminium sein kann, und die Elektrode 5, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine transparente dotierte SnO„-Schicht ist. Das unterstützende Substrat 6 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleichfalls transparent und

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aus Glas hergestellt. Im Prinzip wird ein Signal von einer Quelle 7 über Leitungen 8 und 9 eingeführt, wobei die Quelle 7 die Digitalinformation liefert.

Bei der Anordnung nach Fig. 2ist die Funktionsschicht 10 von einer ersten und zweiten Elektrodenanordnung 11 bzw. 12 überspannt, die je aus parallelen leitenden Streifen aufgebaut sind, die ihrerseits zueinander senkrecht verlaufen, um so Schnittpositionen für einen Halbstrombetrieb zu definieren. Die Elektrodenanordnungen 11 und 12 sind von der Fünktiönsschicht 10 durch Isolierschichten 13 und 14 isoliert. Wiederum ist die Vorrichtung als von einem Substrat 15 getragen dargestellt. Nicht dargestellte Mittel führen die Funktionen für die Erzeugung von Flecken, Übertragung von Flecken und für einen Zugriff aus.

Die Elektrodenanordnung nach Fig. 2;stellt eine vielversprechende, jedoch nicht die einzige Anordnung dar. Bei anderen Anordnungen können nichtkoinzidente Ströme verwendet werden, wobei Vollströme statt Halbströme zur Fleckenübertragung benutzt werden. Während kontinuierliche Elektroden der in Fig. 2 dargestellten Art gewiß vertraut sind, können auch diskontinuierliche Elektroden brauchbar bei der übertragung verwendet werden, wobei letztere dann immer noch aufgrund elektrischer Vorspannung erfolgen würde. Die Übertragung kann

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auch eine Elektronenstrahl- oder Lichtstrahlabtastung sein, wobei letztere Elektrodenmaterialien niedriger Arbeitsfunktion verwendet und erstere überhaupt keine Elektroden erfordert.

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Claims

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Western Electric Company, Incorporated _: . -. "

New York, N.Y., USA Stocker 1-103

Elektrische Vorrichtung zur Informationsbitverschiebung

Patentansprüche

( 1i Elektrische Vorrichtung zur;Informationsbitverschiebung, mit -■■"-_ -."_".

- einem ersten Medium, das Bits zu erzeugen und zu übertragen vermag, wobei die Bits durch eine Zustandsänderung^ des Mediums gebildet und zur Informationsdarstellung vorgesehen sind, und ""_■". _i;

- mit einer Einrichtung zum übertragen der Bits in dem Medium, -_-.■" -. --"_"- .-_'._.'

dadurch gekennzeichnet , daß

- zu einer Durchführung der Informatiönsbitverschiebung unter Verv/endung elektrolumineszenter_ und photoleitf Mhiger

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · H. P. BrehmDipl.-Chem. Or. ptul. nat. .Wiesbaden: P. G^ ßlumbacii Dipi.-Ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. - G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Eigenschaften das Medium sowohl elektroluminszent als auch photoleitfähig ist,

- die Bits durch Lumineszenz erzeugte Lichtflecken sind und

- die Übertragungseinrichtung elektrische Schaltungsmittel aufweist, mit denen das Medium auf einen unterhalb des zur Biterzeugung erforderlichen Pegels gelegenen, jedoch für die Übertragung vorhandener Bits ausreichenden Pegel vorgespannt wird, wobei die zur Bitübertragung erforderliche Vorspannung niedriger als die für die Biterzeugung erforderliche Vorspannung als Folge einer Gitterabsorption von Photonen aus existierenden Lichtflecken in der Nähe solcher Flecken ist, wodurch der kumulative Einfluß von Elektronen infolge der elektrischen Schaltungsmittel und Elektronen infolge des Photoleitfähigkeitseffektes insgesamt ausreichend ist, um zur Übertragung zu führen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische Vorspannschaltung leitende Elektroden aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Medium eine Schicht ist, daß die Vorspannungsschaltungsmittel leitende

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Elektroden, die die Schicht umgreifen und elektrisch gegen das Medium auf wenigstens⁷einer Seite der Schicht iso-^: liert sind, aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e kenn ζ e i c "h η e t , daß die Elektroden zwei An- Ordnungen im wesentlichen paralleler leitender Streifen umfassen, wobei die erste Elektrodenanordnung auf der einen und die zweite Elektrodenanordnung auf der anderen Seite der Schicht gelegen sind und die Elektroden der beiden An--Ordnungen zur Bildung von Schnittpunkten nicht parallel zueinander sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Elektrodenabstand in der Größenordnung von Mikrometern liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Schaltungsmittel eine Vorspannung erzeugen, die vom kumulativen Einfluß der einem Glied¹ einer jeden der Elektrodenanordnungen zugeführten Vorspannung herrührt, wobei die Vorspannung einen ausreichenden Wert annimmt, um in einer übertragung eines Bits nur an der Stelle eines Schnittpunktes zu resultieren.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der auf die elektrische Schaltmittel hin erzeugte Elektronenfluß über einen Weg erfolgt, der wenigstens zeitweise mit einem Lichtfleck an einer benachbarten Elektroden-Position koinzidiert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Schaltungsmittel die Schicht so abtasten, daß ein reguläres Fortschreiten von Bits von einer Ausgangsposition aus erzeugt wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Medium aus einem halbleitenden Material aufgebaut ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Medium ein halbleitendes Material mit extrinsischen Lumineszenzeigenschaften ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die extrinsischen Lumineszenzeigenschaften hauptsächlich durch Dotierung erzeugt sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das Halbleitermaterial wenigstens aus einer Zusammensetzung aufgebaut ist, die aus der aus ZnS, CdS, ZnSe und Ga(As, P) bestehenden Gruppe ausgewählt ist. _: : -. !,
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Medium aus mit Mangan dotiertem ZnS aufgebaut ist. \
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch

g e k e η η ζ eic h η e t , _; daß die Lichtflecken als Lichtfilme erscheinen, die sich im wesentlichen durch die ganze Dicke des Mediums erstrecken.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis T4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß die Lumineszenz im sichtbaren Spektrum gelegen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch

g e k e η η ze ich η et, daß eine Einrichtung zum Erzeugen von Bits vorgesehen ist.

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