Элемент фотопамяти Советский патент 1975 года по МПК G11C11/42 

/ : , . :

Изобретение относится к приборам типа элементов фотопамяти для оптоэлектроники, адаптнвных систем и кибернетики. ; Известны элементы фотопамнти, оенованные на существенном изменении (с оотаточ,ной фиксацией) под действием света одного из параметров рабочего вещества Прибора: коэффициента npo3pajJHOCTH, проводимости нпи емкости. Известные элементы фьтопа ;мяти содержрт последовательно, нанесенные . ,на диэлектрическую подложку слои провод|инка и диэлектрика, слой полупроводника с (нанесенными на нем слоем прозрачного .водника,

Однако эти элементы имеют невысокую |фоточувствительность и. относительно малое время фиксации .при комнатной температуре ; ,намеченного под действием света параметра, рабочего вещества.

j Цель изобретения - повышение фоточувст Вйтельности элемента.

Достигается это благодаря тому, что элемент памяти содержит слой эластополимера, например и одитрифторхлорэт.илена, между ,слоями диэлектрика и полупроводника. Слой.

;Диэлектрика насышен коллоидными чаотицакш металла. .

В структурном отношении элемент фото, памяти представляет собой слоистук.1 ппеночку гетеросиотему (типа Сандвич), выполненную на диэлектрической подложке (кварц,

Стекло, слюда, ситалл и т, п.), в следуршей последовательности.

Первый йариант.

На термостойкзю

подложку ( см. чердиэлектрическую

теж ) размером 5x5 мм, предваритель-.нo тщательно очищенную одним из .ных способов, при температуре в ; вакууме ор напыляется плотный слой никеля (l мкм), затем подложка охлаждает ся до ЗОООС и наверх никеля напыляется пленка 1 хлорида натрия (10,1 мкм) мар;ки ОСЧ посредством термического испа,рения из молибденовой лодочки при тс шературе 10000С. Она имеет поликристйлли ческую структуру. Следующей операцией является насыщение пленки хлорида натрия мелкодиспергированным натриевым коллоидом. Эта В кнеЙ1иая технологическая опера-

ция осуществляется в результате обработки пленки хлорида натрия потоком атомо.в. хадмня который специально возбуждался катодным распылением кадмиевого диска (марки КД-1) в атмосфере аргона., j

Режим распыления: V 1,5 кв; j 2 Ma/CM i мтор. Воздействие атомов кадмия с NflCl -кристаллитами стимулирует формирование в их структуре коллоидных центров окраски с квазиметаллическ - ю мн свойства.ли. Загем термическим испарением из кварцевого тиглЯ| нагретого до , на поверхность окрашенного хлорида натрия (при 20С) наносится тонкая (ЗОО-50О А) пленка эластополимера 2 и, |5 наконец, низкоомная (60 ом/о ) пленка окиси кадмия (1-2 мкм) нарашиваеизя в процессе катодного распыления кадмиевого диска в кислородной атмосфере (V 2 (в;

j -6-8 ма/см2| Р-20О мтор). Техноло- 20 гический цикл завершается нанесением на пленку 3 окися кадмия .при температуре подложки «v 5О°С полупрозрачного алюминиевого омического контакта 4 (термическим испарением с вольфрамовой сшфали).,29

Второй вариант. По структурной схеме .прннпнпиально от первого не отличается. Од-

нсосо реалнзован он на основе иной подборки

метерналов. Технологический цикл в этом .

случае начинается от напыления в вакууме 30 л тор (термическим испарением из танталовой лодочки) на горячую () диэлектрическую подложку размером 5х5м1 плотной пл);нки меди (п/1 мкм). Далее дует наиболее сложная процедура наслоения 1 на медный контакт (при температуре ) Пленки закиси меди 0.0,1 мкм), насыщенной медным колоидом. Эта операция осущестч ВЛ1ЮТСЯ посредством катодного распыления . медного диска (марки МО) в аргоно- кислородной атмосфере (смесь в пропорции 1/2: :

.1/2} V-1,8-2 кв; J -6-8 ма/см ; р- ; -200 мтор). Введение медного колоида производится следующим образом. После на- 5 слоения каждых 200-300 А пленки закиси меди процесс катодного распыления останаэ ливается, вакуум улучшается до Ю тор и термическим распылением из танталовой лодочки на поверхность Си2О-п енки под- 50 пыляется мелкодиспергированный колоид

, (размерами 50-100 А) в режиме, обеспечивающем получение на чистой контрольной подложке коллоидированной медной пленки, четко разрешаемой с помощью электронного 55 микроскопа, В итоге получается требуемый слой диэлектрика (Cu2O) с- коллоидной подсистемой медных кластеров. На этот слой,, охлажденный до 20°С, как и в первом ва.рианте, термическим испарением из квар- go

цевого тигля при температуре и ва- куме w тор напыляется тонкая (ЗОО-г 500 А) пленка эластополимера. И, наконец, термическим испарением из графитового тигля (при 900°С) напыляется верхняя пленка сульфида кадмия толщиной «v 5 мкм (температура подложки в это время rv 12ОРС), обильно легированная индием до сопротивле ния 10 ом/о . Технологический цикл заве1 шается покрытием сульфида кадмия при 1200С полупрозрачным омическим алюминиевым контактом (термическим испар0Иием с фольфрамовой спирали).

С учетом сказанного в дальнейшем р

, ционально будет (только во избежании мнсы гословности) рассматривать предложенный элемент фотопамяти как систему, содержс шую последовательно нанесенные на диэлек трическую подложку слои проводника и диэлектрика, слой полупроводника с нанесенным на нем слоем прозрачного проводника, характерную еше и тем, что она содержит слой эластополимера (палитрифторхлорэтилена) между слоями диэлектрика и полупроводника. Слой диэлектрика насыщается ко/ лоидными частицами металла.

Цикл действия элемента фотопамяти состоит в следующем.

а.Запись светового сигнала происходит по схеме: фотоэмиссия электронов внутри гетероструктуры из пленки полупроводника через микропоры в эластополимере на ди- электрик, где они захватываются металла- кластерным раствором (каждый кластер являетс$г глубокой элекоронной ловущкой)

и заряжают его отрицательно, тогда как на пленке полупроводника остаетх:я некомпенсированный положительный заряд ионов доноров; в результате возникают электростатические конденсаторные силы, которые сжимают эластополимер в месте засветки, изменяя мко ть прибора.

б.Считы;5ание информации осуществляется измерением емкости прибора, которое можно

.осуществлять остролокализованнос помощью точечных микрозондов.

в. Стирание записанной информации осущесг вляется приложением к прибору импульса внешнего напряжения по амплитуде, превышающего некоторое критическое значение (для описанных образцов lOi). Приложенное поле может быть постоянным, либо переменным. Механизм стирания заключается в стимулированном электрическим полем туннелировании из металлокластеров захва- ченных ими при засветке электронов. В результате происходит разрядка структуры и снятие конденсаторных сил с эластополимерной пленки, которая восстанавливает

свое равновесное мезаническое ссх:то1гаие я, вместе с тем, прежнюю емкость прибора. Чувствительность элемента фотопамяти (л/10-8 дж/мм2), разрешающая способност («vlO штрихов/см) и емкость (V при использовании прибора для записи оптической информации. Времй храяетия информации 50-75 часов при комнатной температуре и может быть неограниченно большим при температурах жидкого азота. Без заметных изменений характеристик прибор выдерживает до 1О циклов запись-ст}фание. Предпожеявый пленочный алемеят фотопакштн расширяет круг 1фахтичеоки пенных, но мап(Ч в;фаботвнных прябо ров И позволяет досУичь более вькмжой фо

1

точувствительности по сравнению с иэвест « нымв образцами такого же назначения.

Предмет изобретения 1.Элемент фотопамяти, содержащий последовательно нанесенные на диэлектр вескую подложку слои проводника и диэлек чрика, слой полупроводника с нанесенным на яем слоем прозрачного проводника, о тц лвчающнйся тем, что, с целью повышения фоточувствительности элемента, между слоями диэлектрика и полупроводника размешен слой эластомера, например поли1рифтррхлорэтилена. 2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, слой диэлектрика насЬшея коллоидными частицами металла.