ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ Советский патент 1996 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к области вычислительной технике, автоматического контроля и регулирования и может быть использовано для регистрации, счета и длительного запоминания оптических сигналов, дистанционного регулирования уровня затухания в электро- и радиоцепях с помощью оптических сигналов и др.

Известны [1] оптические элементы памяти на основе фоторезисторов из неоднородного полупроводника. Способность запоминать этими элементами установленный уровень их проводимости после выключения фотоактивного освещения обусловлена явлением остаточной фотопроводимости (ОФП). К недостаткам таких устройств можно отнести низкую воспроизводимость параметров в процессе изготовления и то, что они могут работать лишь при низких температурах.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является оптический элемент памяти, содержащий сегнетоэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен металлический электрод, на другой размещены два металлических электрода и расположенный между ними слой фотополупроводника, образующие пленочный фоторезистор [2] Недостатком известного [2] оптического элемента памяти является низкое быстродействие как при записи, так и при стирании информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия оптического элемента памяти.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сегнетоэлектрической подложки для пленочного фоторезистора вместо керамики ЦТС используется монокристаллический ниобат бария стронция (НБС), обладающий малыми размерами доменов.

На фиг. 1 изображена структура оптического элемента памяти; на фиг.2 - схема его включения.

Оптический элемент памяти содержит сегнетоэлектрическую подложку 1 из НБС, пленку 2 широкозонного фотополупроводника, например SnO_2-х, электроды 3 и 4 пленочного фоторезистора, электрод 5 для поляризации сегнетоэлектрика и стирания записанной светом информации, токовый резистор 6 для считывания записанной информации, источник света 7.

Принцип действия предложенного оптического элемента памяти состоит в следующем.

Сегнетоэлектрическая подложка 1 предварительно поляризуется установочным импульсом напряжения, поданным на электрод 5, знак которого соответствует знаку основных носителей заряда в фотополупроводнике. Этим устанавливается темновое значение проводимости пленочного фоторезистора. Под действием светового потока Ф_v проводимость пленки фотополупроводника 2 увеличивается до некоторого уровня, зависящего от интенсивности, длительности и спектрального состава падающего света. После прекращения действия света проводимость пленки фотополупроводника уменьшается очень незначительно (даже при комнатной и более высокой температуре) и через некоторое время достигает установившегося значения. Считывание записанной светом информации производится путем измерения падения напряжения на токовом резисторе 6, включенном последовательно с фоторезистором. Считывание является неразрушающим и может производиться периодически или непрерывно. Стирание информации (и одновременно подготовка элемента к записи следующей) производится подачей на электрод 5 установочного импульса.

Физическая сущность действия предложенного оптического элемента памяти сводится к следующему. Под воздействием установочного импульса напряжения происходит монодоменизация одноосной монокристаллической сегнетоэлектрической подложки. После прекращения его действия НБС частично деполяризуется, в нем появляются мелкие домены противоположной ориентации, на поверхности подложки возникает потенциальный рельеф. Генерированные светом неравновесные носители заряда разных знаков пространственно разделяются в полупроводнике полем потенциального рельефа подложки [2] что препятствует их рекомбинации и приводит к понижению дрейфовых барьеров [1] Благодаря этому достигается высокий уровень устойчивой ОФП. Так как размеры доменов в НБС малы, разделение носителей заряда разных знаков происходит с большой скоростью, что обусловливает высокое быстродействие записи. Для гашения ОФП (стирания информации) достаточно импульсом напряжения на электроде 5 монодоменизировать одноосный НБС, что приведет к исчезновению потенциального рельефа на поверхности подложки и рекомбинации носителей заряда в фотополупроводнике. (В известном устройстве [2] этот способ стирания информации неприменим, так как монодоменизация поликристаллической подложки невозможна). После выключения напряжения на электроде 5 в подложке вновь образуются клинообразные домены - устройство готово для записи следующего сигнала.

У изготовленного оптического элемента памяти на подложке из монокристалла НБС с использованием в качестве фотополупроводника SnO_2-x длительность оптического сигнала, повышающего проводимость фоторезистора в 2 раза по сравнению с темновой, составляет 10 нс, время стирания информации равно 10 мс. В известном устройстве [2] как для записи, так и для стирания информации требовались десятки минут. Таким образом, применение в качестве подложки монокристаллического ниобата бария-стронция позволяет существенно сократить время цикла "запись-стирание информации" и, следовательно, повышает быстродействие оптического элемента памяти.

Оптический элемент памяти, содержащий сегнетоэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен металлический электрод, на другой размещены два металлических электрода и расположенный между ними слой фотополупроводника, образующие пленочный фоторезистор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, сегнетоэлектрическая подложка выполнена из монокристаллического ниобата бария-стронция.

Оптический элемент памяти, содержащий сегнетоэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещен металлический электрод, на другой размещены два металлических электрода и расположенный между ними слой фотополупроводника, образующие пленочный фоторезистор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, сегнетоэлектрическая подложка выполнена из монокристаллического ниобата бария-стронция.