SU1415956A1 - Способ записи информации в монокристаллическом полупроводниковом носителе с низкотемпературным примесным пробоем - Google Patents

Description

(46) 07.09.90.БЮЛ. № 33

(21)4076510/24-24

(22)09.06.86

(71)Институт радиотехники и 3neKtpo- ники АН СССР

(72)О.А.Р бугакин и В.И.Сергеев

(53)681.327.77 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР №619081, кл. G II С 13/04, 1976.

Proceedings of IRE, 1959, July,

p. 1107.

I

(54).СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ В МО- НОКРИСТАЛЛИ ГЕСКОМ ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ НОСИТЕЛЕ С НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ПРИМЕСНЫМ ПРОБОЕМ

(57)Изобретение относитс  к технике записи оптической информации и может использоватьс  дл  систем быстродействующей , реверсивной, автоматической записи и считьшани  оптической информации . Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  способа за счет записи оптической информации.

На полукристаллический полупроводниковый носитель воздействуют посто нным электрическим полем с напр женностью ниже темновой напр женности пробо  полупроводника на величину, обеспечивающую возникновение этого пробо , при облучении поверхности полупроводника светом с интенсивностью, превьпоакщей заданный уровень в рабочем спектральном диапазоне. Запись осуществл етс  при - температуре Т полупроводника , удовлетвор ющей условию Т-«:Ед,/К, а частоту света выбирают из услови  - Ejj/h, где К - посто нна  Больцмана, h - посто нна  Планка, Ejj - энерги  ионизации мелких доноров. Такой способ записи позвол ет сократить врем  записи оптической информации. Спектральный диапазон записываемой информации расшир етс  в длинноволновую область, а также улучшаетс  разрешающа  способность носител . 3 ип.

(Л

Нпобретение огипситс  к технике записи оптической информаци  и может использоватьс  дл  систем реверсивной , скоростной автоматической записи и считывани  оптической информации.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  способа за счет записи оптической информации.

На фиг. 1 приведена вольтамперна  характеристика полупроводниковой . пленки GaAs, сн та  при ее охлаждени до Т - Ер/К в режиме генератора напр жени . Видно, что когда напр жение достигает величины U, 2,2 В, проводимость пленки скачкообразно -, увеличиваетс  более чем на четыре пор дка , т.е. в пленке наблюдаетс  примесный низкотемпературный пробой (U темновое напр жение пробо ).

На фиг. 2 приведена экспериментальна  люкс-амперна  характеристика данного полупроводника. Видно, что когда достигаетс  мощность света G - 8 мкВт, полупроводник переходит из низкопровод щего состо ни  1 в высокопровод щее 2. При этом его проводимость увеличиваетс  более чем на четыре пор дка. При уменьшении интенсивности света и при полном его выключении высокопровод щее состо ние полупроводника сохран етс .

На фиг. 3 приведана экспериментальна  зависимость напр жени  Up от интенсивности света дл  монокристаллической пленки полупроводника GaAs. Использу  эту зависимость, можно записывать оптическую информацию предложенным способом в аналоговом виде.

Способ заключаетс  в том, что на монокристаллический полупроводник, обладак ций свойством примесного низкотемпературного пробо , подают посто нное электрическое напр жение, которое ниже темпового напр жени  пробо  на некоторую величину, и облучают светом с частотой , удовлетвор ющей условию - 5 Е /h, где энерги  ионизации мелких доноров, h - посто нна  Планка, полупроводник скачкообразно переходит из низкопро- вод гаего состо ни  в высокопровод щее . Другими словами, в полупроводнике наблюдаетс  примесный низкотемпературный пробой под действием света, энерги  квантов которого меньше ширины запрещенной зоны используемого ho лупроводника. Высокопровод щее состо ние полупроводника сохран етс 

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сколь угодно долго и ПОГЛР прекра/ие- ни  облучени  его светом. Существует однозначна  св зь между интенсивностью , света, необходимой дл  возникновени  пробо , и величиной напр женности электрического пол , воздействующего на полупроводник, а именно, чем ближе напр женность электрического пол  к темновой напр женности примесного низкотемпературного пробо  данного полупроводника, тем меньше интенсивность света, достаточна  дл  пробо . Носитель записи, используемый дл  реализации предлагаемого способа , представл ет собой однородную монокристаллическую пленку или пластину компенсированного полупроводника , легированного мелкими примес ми . На г1ленку (пластину) полупроводника нанесены два омических кок- такта. Способ запио осуществл ют следующим образом. Полупроводник охлаждают до температуры Т, удовлетвор ющей условию T«iEp/K , где К - посто нна  Больцмана, воздействуют на него посто нным электрическим аолем с напр женностью Ер ниже темновой напр женности Е низкотемпературного примесного пробо  и облучают светом с частотой ) и интенсивностью, со- ответствугацей записываемой информации . Напр женность „ электрического пол  выбирают исход  из экспериментальной зависимости напр женности пробо  от интенсивности света на. рабочей длине волны Лр. Ер должна б.ыть меньше темновой напр женности при- месногб низкотемпературного пробо  данного полупроводника на такую величину ЛЕ Е - Ер, чтобы при его облучении светом с длиной волны заданной интенсивности в полупроводнике возникал пробой. В результате проводимость полупроводника увеличиваетс  на несколько пор дков и сохран етс  на достигнутом уровне после прекращени  облучени . Записанною таким образом оптическую информацию можно считывать эл/хтрическим путем, измер   величину напр жени  или тока в полупроводнике до и после -записи. Записанную информацию можно считывать также оптическим способом, измер   коэффициент отражени  или коэффициент пропускани  полупроводника до и после записи. Дл  оптического считывани  записанной информации наиболее удобен диапазон света, энерги  фото31

нов которого меньше Е-. В обонх случа х считьюать можно многократно, т.к о проводимость полупроводника в процессе считьгоанн  не измен етс . Дл  стирани  записанной информации необходимо прекратить воздействие на полупроводник электрическим полем.

Способ экспериментально опробован с использованиек в качестве носител  информации монокристаллнческой полупроводниковой пленки арсенида галли  Пленку GaAs получали из металлоорга- нических соединений методом химического газофазного осаждени  на полу- изолируицую подложку СаАз:Сг. Омические контакты формировались при вжига нии инди  в пленку в восстановительной атмосфере при йОО с. Концентраци носителей п-типа, обусловленна  мелкими донорными и акцепториьни примес ми , составл ла при 77 К величину п 0,810 , а их холловска  подвижиость при этой же температуре была 1,5-10 см -/(В С). Степень компенсации доноров акцепторами составл ла величину К 0,95.

Способ записи осуществл ли сле- дугацим образом.. Пленку охлаждали до 4,2 К (Е, 0,1 мэВ), на ее контакты подавали электрическое напр жение Up - 1,95 (Vf - Epd, где d - 4 рассто ние между контактами Up меньше темнового напр жени  пробо )о Поверхность пленки облучали светом в диапазоне длины волны 0,815 X -2,5 мкм (Энерги  таких фотонов меньше ширины запрещенной зоны GaAs, Е/а 1,5 эВ). При достижении мощности света О-В мкВт полугфоводннк переходит HS иизкопровод щего состо ни  I в высокопровод щее 2 (см фиг, 2) Таким образом происходит запись оптической информации Врем 

564

переключени  полупроводника из сое- . то ни  I в состо ние 2 (врем  записи) меньше 5-10 с. Дл.  перехода полупроводника из состо ни  2 в состо - ние 1 можно выключить электрическое напр жение либо уменьшить его до значени , меньшего U (см. фиг.1). Врем  переключени  из состо ни  2 в 1

(врем  стирани ) меньше 10 с. Измен   величину напр женн  Up, меньшего темнового напр жени  пробо , подаваемого на полупроводник, можно управл ть величиной интенсивности света,

необходимой дл  переключени  полупро- воднй са из состо ни  1 в состо ние 2 (т.е. дл  записи ннформации).

Формуланзобретени 

&

Способ записи информации в монокристаллическом полупроводннковом носителе с низкотемпературным примесным пробоем, заключающийс  в

6 f монокристаллическому полупроводниковому носителю прикладывают посто нное электрическое поле при температуре Т, удовлетвор кхцей условию Т iiEjj/K, где Ef - энерги  ионизации

Q мелких доноров полупроводника, К - посто нна  Больцмана, отличающийс  темр что, с целью расширени  области его применеии .эа счет записи оптической информации, устанавливают напр женность посто нного электрического пол  ниже напр г женности темнового низкотемпературного примесного пробо  и облучают моно- : кристаллический полупроводниковый но- ситель светом с интенсивностью боз- никновени  низкотемпературного примесного пробо , причем частоту свв- та выбирают из услови  -J Ед/Ь,где .h - посто нна  Плрнка.

гФ

10

10йГ

10-91

IIII

I I . . I I

I-J

-M

fPu2,1

«rH

/r /

-/

/10

1риг,2

I i If

U.B

to fff &,нндт

WOO Г е.мнВт

1

1.9 tS t7 1,В

и.г.3

1.9 2,0 Unp,9

Claims (1)

1. Способ кристаллическом полупроводниковом носителе с низкотемпературным примесным пробоем, заключающийся в том,что к монокристаллическому полупроводниковому носителю прикладывают постоянное электрическое поле при температуре Т, удовлетворяющей условию Т< ίΐΕφ/Κ, где Ер - энергия ионизации мелких доноров полупроводника, К постоянная Больцмана, отличающийся тем, что, с целью расширения области его применения.за счет записи оптической информации, устанавливают напряженность постоянного электрического поля ниже напряг женности темнового низкотемпературного примесного пробоя и облучают моно- ; кристаллический полупроводниковый носитель светом с интенсивностью Возникновения низкотемпературного примесного пробоя, причем частоту ί свата выбирают из условия ) > Е_п/Ь,где ,h - постоянная Плднка.