Оптический пространственный модулятор с памятью

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК детоРСКОМ СВИДйтЕЛЬСТВУ(6) Дополнительное к авт. свнд.ву(22) Заявлено 22,01. 75 (21) 2099029/28с присоединением заявки Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(11), Ы 9057 М. Кл."Н 01 й 31/1 ГасуАарственнын ннынтетСоната Ннннстров СССРе днлни нзнйрнтнннйн втнрытнй(72) Автор . изобретении нстнтут физики попупроводников Сибирского отделения АН СССР ЛЯТОР 4 ОПТИЧЕСКИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙС ПАМЯТЬЮ Изобретение относится к оптическим управляемым средам оптоалектроникя и может быть использовано в системах вычислительной техники как оптическое за поминающее устройство, ус. ройство ввода информации в ЭВМ, пространственный фильтр в системах когерентно-оптических способов. обработки информации,. а также как среда для. записи голограмм в реальном времени.Известные оптические управляемые сре ды состоят иэ высокоомного фотополупрэ: водникового материала, совмещенного с диалектрическими слоями, выподнщощими роль электрооптической среды дди считываь ния скрытого фотографического изображе ния с фотополупроводника, либо служащн ми для предотвращения сквозного тока через структуру, когда фотополупроводник является и электрооптической средой.фотополупроводниково-алектрооптичеокая ячейка Покельса состоит иэ фотоподу . проводникового слоя, на который с двух сторон нанесены диэлектрические слои и прозрачные электроды, Однако структура управляемых сред состоит иэ большого количества слоев (4-5), что усложняетпроцесс изготовления и ухудшает оптичео кие характеристики среды., Использование в процессе работы фотопроводящих свойств высокоомного полупроводника ограничивает быстродействие.( 1. 1 кгц), связанное с захватом носителей заряда на ловушки в процессе записи оптического изобраЫптяь Использование при считывании линейногв электрооптического аффекта предполагает применение достаточно толстых слоев ( 1 300 мкм) для получения эффективной модуляции светового потока, что.идет в ущерб разрешающей способности и необ ходнмости приложения к структуре высоких напряжений (4 кв).Цель изобретения - повышение быстро :действия, снижение рабочего напряжения иуцрощение конструкции прибора.Это достигается тем;зато подупроводнтн . ковый слой выполнн из ниэкоомного материала (10 - 10 ом/см) с глу бокими примесными центрами ( Е0,5"5190 57 31,0эв)и поверхностно-барьерным онтактом шотковского типа на поверхности.Предлагаемый пространственный моду лятор с памятью (ПМП) облада .т преимуществом, обусловленным конструкцией и особенностями физических свойств низко-.омного фбтотолуправадника с поверхностна барьерным контактом, а также эффектов, используемых в процессе работы. Отсутствие диэлектрических слоев упращеет изгатов о ление и улучшает оптические свойстм структуры вследствие уменьшенчя чиспв Слоев, Использование поверхностно-барьер Мого контакта увеличивает быстродействие вследствие того, что фатополяризащи 5 структуры в процессе записи осуществляется без повторного захвата возбужденных носителей заряда на ловушки, а время уо-, тановления напряжения нв структуре и воэврата структуры в равновесное состояние 29 определяется временем диэлектрической релаксации низкаамного полупроводника.Поскольку рабочей областью ПМП являет: са область пространственного заряда (ОПЗ) поверхностно-барьерного контакта, толщина25 которой составляет 10 мкм, управщаощее напряжение модулятора значительно"; ниже, чем в известных конструкциях. Наряду с этим малая толщина рабочего слоя дает потенциальные возможности для улучшения М разрешения. На фиг,.1 показан ПМП, одно из воз,можных построений; на фнг, 2-4 приведеныэнергетические диаграммы поверхностно З 5барьерного контакта. ПМП представляет полупроводниковый слой 1, находящийся на прозрачной проводящей подложке 2. На поверхности слоя 4( создан йоверхностно-барьерный контакт с полупрозрачным электродом Ь. На проводящей обложке предполагается наличие омического контакта 4 для приложены к структуре напряжения. Энергетическая45 диаграмма на фиг. 2 характеризует исход;- ное состояние структуры со сдаем полупроводника п -типа. Для рабаты ПМП принципиально важным является, наличие в полупроводнике глубоких центров, которые должны быть введены либо диффузией, ли бо ионным илн термическим легированием. В исходном состоянии ани заполнены электронами и могут быть частично ианизироввны в непосредственной близости ат паверхнас 1 ивРабочий, цикл начнвется с приложения к структуре напржкення в запорном для поверхностна-берьернага контакта напряжении (фиг. 3 Свободные электроны ухс дят от поверхности в объем полупроводника, Величина концентрации свободных нэ сителей заряда определяет устацовившуюся величину слоя источения % и времямаксустановления стационарного состояния, рав ного времени диэлектрической релаксации, Это состояние соответствует условию мак симального затемнения модулятора длй считывающего луча, поскольку для моду, ляции прозрачности кристалла испсльзует ся эффект Франце-Келдыша. Запись изо ражения осуществляется светом из полосы собственного поглощения фо к либо светом с энергией кванта, соотвествующей переходам электронов с глубоких центров в зону проводимости 1 сб 5 Б осве щенной области освободившиеся под дейст вием света электроны с глубоких центров будут уходить в квазинейтральную область полупроводника, увеличивая положительный заряд в ОПЗ и тем самым сокращая протя женность ОПЗдо% (иг, 4). Это зна чит, чта экспонироввнные участки будут более прозрачны для считываощего луча. Записанное изображение сохраняется в те чение длительного времени, поскольку сто рание контраста определяется скоростью термо-полевой генерации с глубоких центров в неэкспанироьанных участках Считывающий луч частично стирает изображение.Полное стирание осуществляется путем снятия напряжения, После чего электроны из квазинейтральной области устремляются в ОПЗ, захватываются ионизированными центрами, приводя систему в равновесное состояние за время, ответственное за рекомбинацию.В ПЯП с полупроводниковыми слоями типа АГЙс, х АВ,ЦаА 8, Р,на поллои квх из фосфида галлия при концентрации электронов в слоях,Ф = 10 см - Й и14д концентрации глубоких центров104 Т -Я-10 см, Глубина проуранственнай мо дуляции пропусквния - - близка к максимальной величине коэффициента модуля ции нв эффекте Франца-Келдыша в конфи гурации барьера Шатки Время цикле составляет величину 1-10 + + 10 сек и определяется временем диэлектрической релаксации. Время хранения для глубоких центров с глубиной залегания0 50,5 эв составляетчвс и болееОптическое разрешение не хуже 1000 лин/см.Рабоче напряжение, 100 В.формула изобретения Оптический пространственный модулятор с паьаггыо, состоящий иэ полупроводниково го слои и прозрачного электрода, о тличавжийси тем, что, с нелыо повышении быстродействии, снижения раф 3 чего напрщкении и упрощении конструкции,полупроводниковый слой выполнен из низкоомного материала с глубокими примесными нентрамя и с поверхностна-барьернымконтактом шотковского типа на повериности.Составитель А. Мазура:, Техред О. Лугоааи Корректор А Вл дактор Е, Кр илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная з 2587/47Тираж ЦНИИ ПИ Государственн по дел 113035, Москва, Ж 6 Подписноекомитета Совета Министров ССС изобретений и открытий, Раушскаи набд. 4/8