DE602004007208T2 - Speichervorrichtung mit ultrahoher Datendichte - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Speicherungsvorrichtungen bzw. Speichervorrichtungen mit ultrahoher Dichte, bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen auf Speicherungsvorrichtungen mit ultrahoher Dichte, die Diodenspeicherzellen aufweisen, die Materialien verwenden, die Kupfer, Indium und Selen enthalten, und auf Verfahren zum Herstellen der Diodenspeicherzellen.
  • Elektronische Vorrichtungen, wie z. B. Handflächencomputer, digitale Kameras und Mobiltelefone, werden kompakter und kleiner, selbst wenn sie eine ausgereiftere Datenverarbeitungs- und Speicherungsschaltungsanordnung enthalten. Darüber hinaus finden andere digitale Kommunikationstypen außer Text, wie z. B. Video, Audio und Graphiken, viel häufiger Verwendung, was riesige Datenmengen erfordert, um die komplexen darin inhärenten Informationen zu übermitteln. Diese Entwicklungen haben eine riesige Nachfrage nach neuen Speicherungstechnologien geschaffen, die in der Lage sind, komplexere Daten bei niedrigeren Kosten und in einem viel kompakteren Paket zu handhaben. Bemühungen werden jetzt unternommen, um die Speicherung von Daten auf einer Skala von zehn Nanometern (100 Angström) bis zu Hunderten von Nanometern, was hierin als „Datenspeicherung mit ultrahoher Dichte" bezeichnet wird, zu ermöglichen.
  • Ein Verfahren zum Speichern von Daten mit ultrahohen Dichten beinhaltet ein Verwenden eines Strahls gerichteter Energie. Wie hierin verwendet, bedeutet ein „Strahl gerichteter Energie" einen Strahl von Teilchen, wie z. B. Elektronen, oder ein Strahl von Photonen oder anderer elektrogmagnetischer Energie, um das [GG1]-Medium zu erwärmen, so dass es Zustände [GG2][GG3] ändert. Wie hierin verwendet, ist „Zustand" breit definiert, um einen beliebigen Typ einer physikalischen Änderung eines Materials, ob von einer Form in eine andere, wie zum Beispiel von kristallin in amorph, oder von einer Struktur oder Phase in eine andere, wie zum Beispiel verschiedene kristalline Strukturen, zu umfassen. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Phasenänderung" eine Änderung zwischen verschiedenen Zuständen bei einem Material.
  • Eine Zustandsänderung kann erreicht werden, indem ein Material von kristallin in amorph oder umgekehrt geändert wird, indem ein Elektron oder Lichtstrahl angelegt wird. Um von dem amorphen in den kristallinen Zustand zu wechseln, wird eine Strahlleistungsdichte erhöht, um das Medium lokal auf eine Kristallisationstemperatur [GG4] zu erwärmen. Der Strahl wird lange genug angelassen, um zu erlauben, dass das Medium in seinen kristallinen Zustand ausheilt. Um von dem kristallinen Zustand in dem amorphen Zustand zu wechseln, wird die Strahlleistungsdichte auf ein Niveau erhöht, das hoch genug ist, um das Medium lokal zu schmelzen, und wird dann rapide gesenkt, um zu erlauben, dass das Medium abkühlt, bevor es wieder ausheilen kann. Um von dem Speicherungsmedium zu lesen, wird ein Strahl mit weniger Energie auf den Speicherungsbereich gerichtet, um eine Aktivität, wie z. B. einen Stromfluss, der den Zustand des Speicherungsbereichs darstellt, zu bewirken.
  • Um effektiv Kontraste bei Zuständen oder Phasen von Phasenänderungsmaterialien zu erfassen, kann eine Diode gebildet werden, die einen Übergang zum Erfassen eines Trägerflusses ansprechend auf ein Elektron oder einen Lichtstrahl, der auf eine Datenspeicherungsspeicherzelle in der Phasenänderungsschicht fokussiert ist. Solche Diodenübergänge werden für eine Trägererfassung bei photovoltaischen Vorrichtungen, bei denen Lichtstrahlen auf die Diode treffen, und bei kathodovoltaischen Vorrichtungen, bei denen Elektronenstrahlen auf die Diode gerichtet werden, verwendet. Photovoltaische Vorrichtungen umfassen Phototransistorvorrichtungen und Photodiodenvorrichtungen. Kathodovoltaische Vorrichtungen umfassen Kathodotransistorvorrichtungen und Kathododiodenvorrichtungen. Außerdem können Diodenübergänge für eine Trägerflusserfassung in photolumineszenten und kathodolumineszenten Vorrichtungen verwendet werden. Es wird auf die ebenfalls anhängige Patentanmeldungsseriennummer 10/286,010 [ HP 20020-6667 ], die am 31. Oktober 2002 eingereicht und als die US 2004/086802 A1 am 6. Mai 2004 veröffentlicht wurde, das Dokument US 2002/176349 A1 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1, hinsichtlich einer weiteren Beschreibung der Struktur und Funktion von Diodenübergängen bei diesen Vorrichtungen Bezug genommen.
  • Die vorliegende Erfindung soll eine verbesserte Datenspeicherungsvorrichtung bereitstellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Speicherungsvorrichtung mit ultrahoher Dichte gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Diodenübergangsschichten müssen aus Materialien zusammengesetzt sein, die elektrische Eigenschaften aufweisen, die zum Erzeugen eines gewünschten Trägerflusses über den Diodenübergang geeignet sind. Abhängig davon, ob die Materialien vom n-Typ oder p-Typ sind, bezieht sich der Begriff „Trägerfluss", wie er hierin verwendet wird, entweder auf einen Elektronenfluss oder den Fluss von Löchern. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „Materialien" alle Arten und Typen von Verbindungen, Legierungen und anderen Kombinationen von Elementen. Verschiedene Typen von Übergängen, wie z. B. Heteroübergänge, Homoübergänge und Schottky-Übergänge, können in dem Kontext der obigen Datenspeicherungsvorrichtungen gebildet werden, um die gewünschten Erfassungsergebnisse zu erreichen.
  • Ein Ausführungsbeispiel weist eine Speicherungsvorrichtung mit ultrahoher Dichte auf, die Phasenänderungsdiodenspeicherzellen verwendet und eine Mehrzahl von Emittern zum Richten von Strahlen gerichteter Energie, eine Schicht zum Bilden von mehreren Datenspeicherungszellen bzw. Datenspei cherzellen und eine geschichtete Diodenstruktur zum Erfassen eines Speicher- oder Datenzustands der Speicherungszellen bzw. Speicherzellen aufweist, wobei die Vorrichtung eine Phasenänderungsdatenspeicherungsschicht bzw. eine Phasenänderungsdatenspeicherschicht, die in der Lage ist, Zustände ansprechend auf die Strahlen von den Emittern zu ändern, und eine zweite Schicht, die eine Schicht in der geschichteten Diodenstruktur bildet aufweist, wobei die Strukturschicht ein Material aufweist, das Kupfer, Indium und Selen enthält.
  • Ein anderer Ausgang liefert ein Verfahren zum Bilden einer Diodenstruktur für ein Phasenänderungsdatenspeicherungsarray bzw. ein Phasenänderungsdatenspeicherarray, das mehrere Dünnfilmschichten aufweist, die angepasst sind, um eine Mehrzahl von Datenspeicherungszelldioden bzw. Datenspeicherzelldioden zu bilden, wobei das Verfahren ein Aufbringen einer ersten Diodenschicht eines CIS-Materials auf einem Substrat und ein Aufbringen einer zweiten Diodenschicht eines Phasenänderungsmaterials auf der ersten Diodenschicht aufweist.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind unten lediglich exemplarisch und Bezug nehmend auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine Teilseitenansicht eines exemplarischen Datenspeicherungssystems ist;
  • 2 ein Grundriss des in 1 gezeigten Speicherungssystems ist;
  • 3 eine schematische Ansicht eines Abschnitts des in 1 gezeigten Speicherungssystems ist;
  • 4 eine schematische Seitenansicht der Diodenstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
  • 5 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Herstellen der in 4 gezeigten Diodenstruktur ist;
  • 6 ein Balkendiagramm ist, das EBIC-Diodencharakteristika gemäß vier Diodenausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 7 ein Diagramm ist, das die Strom-Spannungs-Charakteristika einer Diode gemäß einem der Ausführungsbeispiele von 6 zeigt.
  • Es wird nun auf die exemplarischen Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, und eine spezifische Sprache wird hierin verwendet, um dieselben zu beschreiben. Es wird nichts desto trotz darauf hingewiesen, dass damit keine Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung beabsichtigt wird. Änderungen und weitere Modifikationen der hierin dargestellten Merkmale und zusätzliche Anwendungen der hierin dargestellten Prinzipien, die einem Fachmann der einschlägigen Technik, der im Besitz dieser Offenbarung ist, in den Sinn kommen würden, sind innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche zu betrachten.
  • Die 1 zeigt ein exemplarisches Datenspeicherungssystem 100 mit ultrahoher Dichte, das Elektronenemitter 102 und 104 und ein Phasenänderungsdatenspeicherungsmedium 106 aufweist. Die Elektronenemitter 102 und 104 sind über dem Speicherungsmedium 106 befestigt, das eine Anzahl von Speicherungsbereichen, wie z. B. 108, aufweist, auf die Elektronenstrahlen von den Emittern einwirken. Mikrobewegungseinrichtungen, die auf der Mikroelektromechanischen Systemtechnologie (MEMS-Technologie; MEMS = micro-electromechanical systems) bewirken eine relative Bewegung zwischen dem Phasenänderungsmedium 106 und den Elektronenemit tern 102. Eine Mikrobewegungseinrichtung 110 ist mit dem Speicherungsmedium 106 verbunden und bewegt es relativ zu den Emittern 102, 104, so dass jeder Emitter auf eine Anzahl von verschiedenen Datenspeicherungsbereichen einwirken kann. Die 2 ist eine Draufsicht des Querschnitts A-A in der 1, die die Mikrobewegungseinrichtung 110 zeigt, die hergestellt ist, um das Medium 106 in der X- und Y-Richtung abzutasten. Das Speicherungsmedium 106 ist durch zwei Sätze dünnwandiger durch Mikrobearbeitung hergestellte Balken oder Federn 112 und 114 gestützt, die sich biegen, um zu erlauben, dass sich das Medium 106 in der X-Richtung bezüglich eines stützenden Rahmens 122 bewegt. Ein zweiter Satz von Federn 116 und 118 ist zwischen dem stützenden Rahmen 122 und der äußeren Verkleidung 120 verbunden und verbiegt sich, um dem Medium 106 und dem Rahmen 122 zu erlauben, sich in der Y-Richtung bezüglich der Verkleidung 120 zu bewegen. In der X- und Y-Richtung tasten die Feldemitter durch elektrostatische, elektromagnetische oder piezoelektrische Einrichtungen, die Fachleuten bekannt sind, über das Medium oder das Medium tastet über die Feldemitter.
  • Die 3 zeigt eine exemplarische Diodenstruktur 140, die die oben beschriebene Phasenänderungsschicht 106 und eine zweite Diodenschicht 142 aufweist, die einen Diodenübergang 144 an der Schnittstelle der zwei Schichten bildet. Typischerweise weisen die Phasenänderungsschicht 106 und die zweite Diodenschicht 142 unterschiedliche elektrische Charakteristika auf, um die Bewegung von Trägern über den Übergang zu begünstigen. Zum Beispiel kann die Phasenänderungsschicht 106 vom n-Typ und die zweite Diodenschicht 142 vom p-Typ sein. Ein Dotieren kann verwendet werden, um die elektrischen Charakteristika jeder Schicht zu verändern oder zu verbessern. Eine externe Schaltung 146 ist mit der Diode verbunden, um eine Spannung über den Übergang einzuprägen, um abhängig von den Erfordernissen der Schaltung eine Vorspannung entweder in einer Rückwärts- oder in einer Vorwärtsrichtung zu erzeugen. Eine Ausgabe 148 wird durch die Schaltung 146 erzeugt und ist repräsentativ für die Größe eines Trägerflusses über einen Übergang 144.
  • Ein Lesen oder Erfassen wird ausgeführt, indem ein enger Elektronenstrahl 105 auf die Oberfläche der Phasenänderungsschicht 106 bei dem Datenspeicherungsbereich 108 gerichtet wird. Die einfallenden Elektronen regen Elektronenlochpaare 107 in der Nähe der Oberfläche des Speicherungsbereichs 108 an. Die Diode 140 ist durch die externe Schaltung 146 rückwärts vorgespannt, so dass die Minoritätsträger, die durch die einfallenden Elektronen erzeugt werden, zu dem Diodenübergang 144 hin treiben. Minoritätsträger, die sich nicht mit Majoritätsträgern rekombinieren, bevor sie den Übergang erreichen, werden über den Übergang verschoben, was bewirkt, dass ein Strom in der externen Vorspannschaltung 146 fließt.
  • Ein Schreiben auf die Diode 140 wird erzielt, indem die Leistungsdichte des Elektronenstrahls 105 genug erhöht wird, um lokal eine bestimmte Eigenschaft der Diode bei dem Speicherungsbereich 108, wie z. B. eine Sammelwirksamkeit von Minoritätsträgern, zu verändern. In der 4 ist eine schematische Seitenansicht einer Diodenkonfiguration 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Phasenänderungsschicht 202 ist aus Indium und Selen in einer Indium-Selen-Verbindung (InSe = Indium-Selen) zusammengesetzt, die durch ein Erwärmen und Abkühlen der InSe-Verbindung bei geeigneten Raten rückwärts von einem amorphen in einen [GG5] kristallinen Zustand geändert werden kann. Diese Zustandsänderung ist für eine Datenspeicherung nützlich, da der amorphe Zustand weniger leitfähig als der kristalline Zustand ist. Die InSe-Verbindung kann ein beliebiges Material vom InSe-Typ sein. Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „InSe-Verbindung", „Material vom InSe-Typ" und „InSe-Schicht" eine beliebige Verbindung von InSe, In2Se3 oder ein Material in der Gruppe, die die Formel InxSe1-x aufweist.
  • Wenn die InSe-Schicht 202 bei dem Speicherungsbereich 212 von dem kristallinen Zustand in den amorphen Zustand geändert wird, ändern sich die elektrischen Eigenschaften der InSe-Schicht signifikant. Folglich ist die Anzahl von Trägern, die über den Diodenübergang verschoben werden, in dem amorphen Zustand signifikant anders, als wenn InSe in einem kristallinen Zustand ist.
  • In der 4 ist die zweite Diodenschicht 204 unter der Phasenänderungsschicht 202 angeordnet, um einen Diodenübergang 206 zu bilden. Da Materialien vom Polykristallin-InSe-Typ natürlicherweise vom n-Typ sind, kann die zweite Diodenschicht 204 eine Halbleiterschicht vom p-Typ sein oder in der Lage sein, p-dotiert zu werden. Die zweite Diodenschicht 204 kann aus einem Material aus Kupfer-Indium-Selen (CuInSe), das auch als CIS bekannt ist, hergestellt sein. Die Begriffe „CIS", „CIS-Verbindung" oder „CIS-Material" bezeichnen ein Material, das ein beliebiges Verhältnis von Kupfer, Indium und Selen, wie z. B. CuInSe2, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, mit Gallium dotiertes CIS (CIGS) aufweist. Der Begriff „CIGS" bezeichnet CuInSe, das mit Gallium dotiert ist, um verschiedene stoichiometrische Materialien aus Kupfer-Indium-Gallium-Selen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, (Cu(In, Ga)Se2) und Cu(In1-xGax)Se2.
  • CIS-Materialien sind aus einer Reihe von Gründen für Speicherdiodenmaterialien wünschenswert. CIS-Verbindungen sind Materialien vom InSe-Typ ähnlich, wobei sie sich durch das zusätzliche Cu-Element und eine Änderung einer kristallinen Struktur unterscheiden. Auch wenn sich die Strukturen dieser zwei Verbindungen unterscheiden, ist die Diodenschnittstelle zwischen Schichten der zwei Verbindungen effektiv. Darüber hinaus kann CIS ohne weiteres mit einem Dotierstoff vom p-Typ dotiert werden, der erforderlich ist, um mit InSe zu arbeiten. Ferner kann die CIS-Schicht in dem Vakuumsystem als eine InSe-Schicht gebildet sein, was die Bildung einer sauberen Schnittstelle hoher Qualität zwi schen den zwei Schichten ermöglicht. Diese Diodenstruktur vermindert auch die Verarbeitungskosten, da keine Zeit für eine zusätzliche Herstellungsphase erforderlich ist. Darüber hinaus neigen CIS- und CIGS-Materialien dazu, relativ hohe Schmelztemperaturen im Vergleich zu Materialien vom InSe-Typ aufzuweisen, so dass eine Wärme, mit der die Phasenänderungsschicht beaufschlagt wird, die CIS- oder CIGS-Schicht nicht beeinträchtigen dürfte. Schließlich neigen die CIS-Materialien dazu, gute Diodenübergangscharakteristika aufzuweisen.
  • Die Diodenkonfiguration 200, die in der 4 gezeigt ist, kann als eine Erfassungsvorrichtung in verschiedenen Datenspeicherungserkennungsvorrichtungen, wie z. B. photovoltaischen Vorrichtungen, kathodovoltaischen Vorrichtungen, photolumineszenten Vorrichtungen und kathodolumineszenten Vorrichtungen, die alle oben beschrieben sind, verwendet werden.
  • Die 5 offenbart ein Verfahren zum Herstellen 300 der Diodenstruktur, die in 4 gezeigt ist. Die Herstellung der Diodenstruktur 200 beginnt bei einem Schritt 310 mit der Auswahl einer Substratschicht 210 aus Silizium oder verschiedenen Siliziumoxidmaterialien. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Substrat 210 vorzugsweise aus einem Material, das mit Sodium dotiert werden kann, was das Wachstum der nachfolgenden Schichten fördert. Ein solches Material umfasst, ist aber nicht beschränkt auf, Silizium, Siliziumoxid, Natronkalkglas und andere Halbleitermaterialien. Bei einem Schritt 312 wird eine elektrische Potentialfeldschicht, oder ein hinterer Kontakt, 208 auf der Oberfläche des Substrats 210 hergestellt. Die Feldschicht 208 wird aus Molybdän (Mo) unter Verwendung einer Fachleuten bekannten Sputtertechnik auf eine Dicke von 0,5–2,0 Mikrometer hergestellt, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel 1 Mikrometer verwendet wird. Andere geeignete leitfähige Materialien sind Indium, Titaniumnitrid, Platin, Gold, Zinkoxid, Indiumzinnoxid und/oder Nickel.
  • Als nächstes wird bei einem Schritt 314 die zweite Diodenschicht 204 auf der Feldschicht 208 hergestellt. Andere geeignete Phasenänderungsmaterialien können verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Diodenschicht 204 vorzugsweise mit einer CIS-Verbindung hergestellt und mit einem Dotiermittel vom p-Typ dotiert. Die zweite Diodenschicht 204 weist einen Dickenbereich von ungefähr 1–6 Mikrometer auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel 3,5 Mikrometer verwendet werden, und wird durch Elementaraufdampfung in einem Vakuum aufgebracht. Andere Herstellungsverfahren können ein Sputtern oder eine Elektroaufbringung unter Verwendung eines Elektrolyts aus K2SO4, CuSO4, In2S(SO4)3 und/oder SeO2 umfassen. Wie vorher angemerkt, kann die zweite Diodenschicht 204 auch mit Gallium dotiert werden, um CuInGaSe2 oder andere CIGS-Verbindungen zu bilden.
  • Bei einem Schritt 316 wird die erste Diodenschicht 202 nach einer Aufbringung der zweiten Diodenschicht 204 auf der Schicht 208 hergestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erste Diodenschicht 202 mit In2Se3 hergestellt, das ein natürliches Material vom n-Typ ist. Die erste Schicht 202 weist einen Dickenbereich von 50–200 nm auf, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel 100 nm verwendet werden. Die erste Schicht 202 kann durch eine Elementaraufdampfung in einem Vakuum, das dasselbe Vakuum sein kann, das verwendet wird, um die zweite Schicht 204 aufzubringen, aufgebracht werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Herstellung der ersten Schicht 202 mit einer Elektroaufbringung unter Verwendung eines Elektrolyten durchgeführt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Schicht 204 ein CIGS-Material ist, kann die Schicht 204 unter Verwendung eines DreiphasenKoaufdampfungsprozesses gezüchtet werden. Als erstes wird eine (InGa)2Se3-Schicht bei 400°C aufgebracht, gefolgt durch eine Aufdampfung von Cu und Se bei 550°C, um den Film leicht Cu-reich zu machen. Die Zusammensetzung wird durch die erneute Hinzufügung von (InGa)2Se3 auf leicht Cu-arm wiederhergestellt. Als Nächstes wird die InSe-Schicht von Elementarquellen auf eine erwärmte Oberfläche thermisch aufgedampft. InSe ist ein natürliches Material vom n-Typ, weswegen keine Dotierung erforderlich ist. Ferner kann Cu von der zweiten Diodenschicht des CuInSe in die obere InSe-Schicht diffundieren, um die Dotierung vom n-Typ zu verbessern.
  • Bei einem Schritt 318 werden elektrische Rasterkontakte 214 auf der Oberfläche der Schicht 202 hergestellt, weil die erste Schicht der InSe 202 eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Kontakte 214 werden aus einem leitfähigen Material hergestellt, das dasselbe wie bei oder ähnlich der Feldschicht 208 ist. Zum Beispiel können die Rasterkontakte 214 aus Mo mit einer Dicke zwischen 0,5 und 5 Mikrometer hergestellt werden, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel 1 Mikrometer verwendet wird. Alternativ können die Raster aus anderen geeigneten Materialien, z. B. Au oder In, hergestellt werden. Das Material kann durch Sputtern aufgebracht werden oder durch beliebige andere geeignete Herstellungstechniken, die Fachleuten bekannt sind, hergestellt werden. Die Rasterkontakte 214 und die Feldschicht 208 können die Kontaktpunkte zum Anlegen einer Spannungsquellenschaltung an die Diode 200 während einer Leseoperation sein.
  • Ein Testen ist an einer Musterdiode, wie bei der vorliegenden Erfindung ausgeführt, durchgeführt worden. Die Tests haben ein Messen der I-V-Charakteristika der Dioden, ein Durchführen der Quanteneffizienz (optisch) und ein Durchführen von Messungen eines durch einen Elektronenstrahl induzierten Stroms (ERIC-Messungen; ERIC = electron beam induced current), die einen „Lese"-Modus für eine Datenspeicherung simulieren.
  • Die 6 enthält Balkendiagramme, die einen ERIC-Gewinn in Abhängigkeit von einer Emitterstrahlspannung für Dioden zeigen, die In2Se3 als die oberste Schicht mit In oder Au-Kontakten und Si oder CIGS als eine untere Schicht aufweisen. Der ERIC-Gewinn ist eine Diodenstromausgabe geteilt durch einen Elektronenstrahlstrom. Bei den ersten zwei Musterbeispielen wurde In2Se3 aufgebracht, nachdem das Substrat Luft ausgesetzt wurde. Die zwei zweiten Muster vor Ort wurden hergestellt, indem beide Schichten in einem Vakuum ohne ein Aussetzen gegenüber Luft während des Prozesses aufgebracht wurden.
  • Wie in dem Diagramm von 6 gezeigt, sind die EBIC-Variationen nicht linear zu den Variationen der Emitterstrahlenergie, weil mehr energetische Elektronenstrahlen sowohl zu mehr Elektronenlochpaaren als auch zu einer tieferen Penetration führen. Auch wenn 5-kV-Strahlen verwendet werden können, können bei den meisten Anwendungen Strahlen von 1 kV oder weniger verwendet werden. Ein Strahlenstrom kann von 0,5 nA bis zu 200 nA variieren, wobei bei manchen Anwendungen ungefähr 20 nA verwendet werden. Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist der ERIC-Gewinn beträchtlich besser, wenn CIGS anstatt Si eine untere Diodenschicht ist. Außerdem ist der Gewinn wesentlich höher, wenn die Diode in einem Vakuum hergestellt wird.
  • Die 7 zeigt die Strom-Spannungs-Charakteristika für drei Musterwerte der ersten Diode, die in der 6 aufgelistet sind. Wie in der 7 gezeigt, bewirkt die angelegte Spannung im Wesentlichen null Strom, bis sie ungefähr 200 mV erreicht, worauf es zu einer starken Zunahme des Stroms kommt. Die Leerlaufspannung ist 5 mV und die Kurzschlussstromdichte beträgt ungefähr 2 bis 3 mA cm2.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnungen, auf die oben Bezug genommen wird, die Anwendung der hierin gelehrten Prinzipien darstellen. Zahlreiche Modifikationen und alternative Anordnungen können entwickelt werden, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.
  • Die Offenbarungen in der US-Patentanmeldungsnummer 10/654,189 , gegenüber der diese Anmeldung eine Priorität beansprucht, und in der Zusammenfassung, die zu dieser Anmeldung gehört, sind hierin durch eine Referenz enthalten.

Claims (10)

  1. Eine Speichervorrichtung (200) mit ultrahoher Dichte, die Phasenänderungsdiodenspeicherzellen verwendet und eine Mehrzahl von Emittern (102, 104) zum Richten von Strahlen (105) gerichteter Energie, eine Schicht (202) zum Bilden von mehreren Datenspeicherzellen und eine geschichtete Diodenstruktur (202, 204) zum Erfassen eines Speicher- oder Datenzustands der Speicherzellen umfasst, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgende Merkmale umfasst: eine Phasenänderungsdatenspeicherschicht (202), die ansprechend auf Strahlen (105) von den Emittern (102, 104) Zustände ändern kann; und eine zweite Schicht (204), die eine Schicht in der geschichteten Diodenstruktur (202, 204) bildet, wobei die zweite Schicht (204) ein Material aufweist, das Kupfer, Indium und Selen enthält.
  2. Eine Speichervorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Material, das die zweite Schicht (204) aufweist, ein CuInSe-Material ist, das mit Gallium dotiert ist.
  3. Eine Speichervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Schicht (204) mit einem Dotierstoff vom Typ p dotiert ist.
  4. Eine Speichervorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Phasenänderungsdatenspeicherschicht (202) und die zweite Schicht (204) die geschichtete Diodenstruktur (202, 204) bilden.
  5. Eine Speichervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Phasenänderungsschicht (204) ein Indiumselenidmaterial aufweist.
  6. Eine Speichervorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Diodenstruktur (200) ein Erfassungselement in einer aus einer Gruppe von Datenspeichererfassungsvorrichtungen ist, die aus der Gruppe von photovoltaischen Vorrichtungen, kathodovoltaischen Vorrichtungen, photolumineszenten Vorrichtungen und kathodolumineszenten Vorrichtungen ausgewählt sind.
  7. Ein Verfahren zum Bilden einer Diodenstruktur (200) für ein Phasenänderungsdatenspeicherarray, das mit mehreren Dünnfilmschichten (202, 204) versehen ist, die angepasst sind, um eine Mehrzahl von Datenspeicherzelldioden zu bilden, das folgende Schritte umfasst: Aufbringen einer ersten Diodenschicht (204) von CuInSe-Material auf einem Substrat; und Aufbringen einer zweiten Diodenschicht (202) eines Phasenänderungsmaterials auf der ersten Diodenschicht (204).
  8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, das ein Dotieren der Schicht (204) aus CuInSe-Material mit Gallium umfasst.
  9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Schritte des Aufbringens der ersten Diodenschicht (204) und der zweiten Diodenschicht (202) in dem gleichen Vakuumsystem ausgeführt werden.
  10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem die Schritte des Aufbringens der ersten Diodenschicht (204) und der zweiten Diodenschicht (202) durch einen Elektroaufbringungsprozess ausgeführt werden.
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