Динамический управляемый транспарант для оптоэлектронного запоминающего устройства Советский патент 1984 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к вычис.лительной технике с оптической обработкой информации, а именно к устройствам ввода, обработки и запоминания информации.

Известен управляемый динамический транспарант, вынолнеиный на жидких кристаллах 1.

Недостатком его является малое быстродействие (десятки мил.тисекунд) и ограниченное время хранения информации (10 с).

Известен также магнитооптический динамический транспарант для оптоэлектронного запоминающего устройства, содержащий монокристаллическую подложку, на которой размещена матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных щин управления по координатам X и У 2.

Недостатками известного устройства являются высокая энергоемкость переключения элемента памяти, связанная с реализуемым в данном материале механизмом переключения зарождением домена обратной намагниченности. При этом необходимо преодолеть поле анизотропии материала (Н :100Э), что требует приложить ток для переключения 0,5-1,5 А. Локальное снижение поля анизотропии на дефектах и несовершенствах эпитаксиальной пленки вносит большой разброс в величину порога переключения по площади структуры, что делает указанный транспарант ненадежным в работе.

Цель изобретения -- снижение энергоемкости переключения элементов на.мяти транспаранта.

Поставленная цель достигается те.м, что в динамическом управляемом транспаранте для оптоэлектронных запоминаюна,их устройств, содержащем монокристаллическую подложку, на которой размендена матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных шин управления, пленка висмутсодержащего феррограната выполнена в форме усеченных пирамид или усеченных конусов с высотой 0,4-0,5 толщины пленки феррограната, шины управления размещены на пленке висмутсодержащего феррограната в углублениях между усеченными пирамидами или конусами, причем шины управления первой и второй групп в местах их пересечения разделены диэлектрическим слоем.

Если элементы памяти будут иметь высоту, меньшую 0,4 толщины пленки граната, они не будут монодоменными - отсутствует память. При высоте, большей 0,5 толщины пленки граната, будет увеличиваться порог переключения, т.е. повышается энергоемкость переключения элемента.

За счет того, что образованный таким образом элемент памяти окружает лабиринтная структура невытравленной части пленки, меняется механизм переключения этого элемента. Переключение в данном случае

осущеста-тяется движением доменной стенки, а порог переключения определяется вносимым энергетическим барьером за счет разной толщины в структуре. Порог переключения на таких ностелях составляет 20-ЗОЭ.

Это дает возможность управлять элементом памяти токовым импульсом 0,1-0,2А, т.е. энергоемкость значительно снижается в сравнении с известным устройством (переключающий ток для известного 0,5-1,ОА).

На чертеже приведен вертикальный разрез управляемого динамического транспаранта.

Динамический транспарант выполнен в виде разнотолщинной пленки в форме усеченной пирамиды и с системой взаимоортогональных токопроводящих шин, уложенных в промежутках между элементами памяти, где подложка гадолиний- галлиевого граната 1, элемент 2 памяти, первая группа шин 3 управления, диэлектрический слой 4 из двуокиси алюминия, диэлектрический слой 5 из двуокиси кремния, вторая группа шин 6 управления.

Эпитаксиальные пленки висмутсодержащего граната, на основе которых создан

динамический управляемый транспарант, выращивали на подложках га долин и и-галлиевого граната (поз 1) методом жидкофазной эпитаксии из раствор-расплава. На выращенных структурах с помощью методов фотолитографии и химического травления

на глубину 0,4; 0,45 и 0,5 толщины пленки граната формировали монодоменные элементы памяти в форме усеченной пирамиды, или усеченного конуса (поз. 2), т.е. пленка становилась разнотолщинной. Затем в промежутках между элементами памяти формировали методо.м фотолитографии систему алюминиевых токопроводящих шин в направлении У (поз 3). Далее маскировали фоторезистом контактные площадки, предназначенные для дальнейшего соединения шин с систе.мой управления, и производили

оксидирование нижних щин для образования изолирующего слоя из двуокиси алюминия (поз 4). Для надежности изоляции между нижними и верхними щинами наносили слой двуокиси кремния (поз. 5), вскрывали методом фотолитографии элементы памяти и формировали систему верхних токопроводящих шин в направлении X (поз. 6). Шины в направлении X и У сформированы в виде петелек, один конец которых имеет контактную площадку, а другой соединен с общей

шиной.

При подаче тока 0,1-0,2 А в шины образуется магнитное поле, которое двигает доменную стенку из имеющегося в простран311045834

стве между ячейками памяти зародыша об-Таким образом, предлагаемое изоор ратной намагниченности, что энергетическитение позволяет значительно снизить экерзначительно выгоднее, чем зарождать до-гоемкость устройства и повысить надежмен обратной немагниченности.ность его работы.

ДИНАМИЧЕСКИЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАНСПАРАНТ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий монокристаллическую подложку, на которой размещена 13 13 Л С У1С&л матрица переключаемых элементов, выполненных в виде эпитаксиальной пленки висмутсодержащего феррограната, первую и вторую группы взаимоортогональных шин управления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости переключения транспаранта, пленка висмутсодержащего феррограната выполнена в форме усеченных пирамид или усеченных конусов с высотой 0,4-0,5 толщины пленки феррограната, щины управления размещены на пленке висмутсодержащего феррограната в углублениях между усеченными пирамидами или конусами, причем щины управления первой и второй групп в местах их пересечения разделены диэлектрическим слоем. (Л сл 00 со