Способ записи информации в монокристаллическом полупроводниковом носителе с низкотемпературным примесным пробоем

.8)тельство СССР13/04, 1976.ВЕ, 1959, Ло 1 у В МОКОВОМИМЕСДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институтники АН СССР(54),СПОСОБ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИНОКРИСТАЛЛИЧЕ СКОМ ПОЛУПРОВОДНИНОСИТЕЛЕ С НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ПРНЫМ ПРОБОЕМ(57) Изобретение относится к техникезаписи оптической информации и можетиспользоваться для систем быстродействующей, реверсивной, автоматическойзаписи н считывания оптической информации. Целью изобретения являетсярасширение области применения способаза счет записи, оптической информации. На полукристаллическнй полупроводни" ковый носитель воздействуют постоянным электрическим полем с напряженностью ниже темновой напряженности пробоя полупроводника на величину, обеспечивающую возникновение этого пробоя, при облучении поверхности по лупроводника светом с интенсивностью превышаацей заданный уровень в рабочем спектральном диапазоне. Запись осуществляется при температуре Т по лупроводника, удовлетворяющей усло вию Т Ею/К, а частоту 1 света выбирают иэ условияЕ,/Ь, где К - по стоянная Больцмана, Ь - постоянная Планка, Ее, - энергия ионизации мелкик доноров. Такой способ записи позволяет сократить время записи оптической информации. Спектральный диапазон записываемой информации расширяется в длинноволновую область, а также улучшается разрешающая способность носи" теля. 3 ип.Изобретение относится к технике записи оптической информаций и может использоваться для систем реверсивной, скоростной автоматической записи 5 и считывания оптической информации.Целью изобретения является расширение области применения способа за счет записи оптической информации.На фиг. 1 приведена вольтамперная характеристика полупроводниковой .пленки СаАз снятая при ее охлаждении до ТЕ /К в режиме генератора напряжения. Видно, что когда напряжение достигает величины О,2,2 В, 15 проводимость пленки скачкообразно, увеличивается более чем на четыре порядка, т.е, в пленке наблюдается примесцый ниэкотемпературный пробой (О - темновое напряжение пробоя). 20На фиг. 2 приведена экспериментальная люкс-амперная характеристика данного полупроводника. Видно, что когда достигается мощность света Г8 мкВ т, полупроводник переходит из 25 ниэкопроводящего состояния 1 в высокопроводящее 2, При этом его проводимость увеличивается более чем на че" тыре порядка. При уменьшении интенсивности света и при полном его выключении высокопроводящее состояние полупроводника сохраняется.На фиг. 3 приведана экспериментальная зависимость напряжения Б от интенсивности света для монокристаллической пленки полупроводника СаАз.35 Используя эту зависимость, можно записывать оптическую информацию предложенным способом в аналоговом ниде,Способ заключается в том, что на 40 монокристалличе ский полупроводник, обладающий свойством примесцого ниэ - котемпературного пробоя, подают постоянное электрическое напряжение, которое ниже темцового напряжения 45 пробоя ца некоторую величину, и облучают светом с частотой 1удовлетворяющей условию 1 ) Е /Ь где Е, - энергия иониэаццц мелких доноров, Ь - постоянная Планка, полупроводник скачкообразно переходит из низкопроводящего состояния в высокопроводящее. Лругими словами, в полупроводнике наблюдается примесный низкотемпературный пробой под действием света, энергия квантов которого меньше ширины запрещенной зоны используемого полупроводника. Высокопроводяшее состояние полупроводника сохраняется сколь угодно долго и посло прекрарения облучения его светом. Существуетоднозначная связь между ицтецсцвностью света, необходимой для ноэцикно"венця пробоя и величиной напряженности электрического поля, воздействующего на полупроводник, а именно,чем ближе напряженность электрического поля к темновой напряженностипримесного ниэкотемпературного пробоя данного полупроводника, тем меньше интенсивность света, достаточнаядля пробоя. Носитель записи, используемый для реализации предлагаемогоспособа, представляет собой однородную монокристаллическую пленку нлипластину компенсированного полупроводника, легированного мелкими примесями. На йленку (пластину) полупроводника нанесены два омических контакта. Способ записи осуществляютследующим образом. Полупроводник охлаждают до температуры Т, удовлетворяющей условию ТЕ/К где К - постоянная Больцмана воздействуют нанего постоянным электрическим полемс напряженностью Ер ниже темновойнапряженности Е т цизкотемпературногопримесного пробоя и облучают светомс частотой 1 и интенсивностью, соответствующей записываемой информации. Напряженность Ер электрическогополя выбираютисходя из экспериментальной зависимости напряженностипробоя от интенсивности света на, рабочей длине волны Ъ. Е должна бытьменьше темновой напряженности Ет примесногб ниэкотемпературного пробояданного полупроводника на такую величину ДЕ = Ет - Ег чтобы при егооблучении светом с длиной волнызаданной интенсивности в полупроводнике возникал пробой. В результатепроводимость полупроводника увеличивается на несколько порядков и сохраняется на достигнутом уровне послепрекращения облучения. Записанную таким образом оптическую информациюможно считывать электрическим путем,измеряя величину напряжения или токав полупроводнике до и после записи.Записанную информацию можно считыватьтакже оптическим способом, измеряякоэффициент отражения или коэффициент пропускания полупроводника до ипосле записи. Для оптического считывания записанной информации наиболееудобен диапазон света, энергия фото3 1415 нов которого меньше Е . В обоих случаях. считывать можно многократно, т.к. проводимость полупроводника в процессе считывания не изменяется. Для стирания записанной инФормации необходимо прекратить воздействие на полупроводник электрическим полем.Способ экспериментально опробован с использованием в качестве носителя информации монокриствллической полу" проводниковой пленки врсенида галлия, Пленку СаАэ получали иэ метвллоорганических соединений методом химического газофазного осаждения нв полуиэолирукщую подложку СаАэ:Сг, Омические контакты Формировались при вжигвнии индия в пленку в восстановительной атмосфере лри 400 С. Концентрация носителей п"типа, обусловленная мелкими донорньми и акцепториыми примесями, составляла лри 77 К величину и ю 0,810 си-ф, в их холловская14подвижность при этой же температуре была 1,5 10 см/(В с). Степень кои В4ленсации доноров акцепторвми составлялв величину К0,95.Способ записи осуществляли следунщим образок. Пленку охлаздали до 4,2 К (Е0,1 иэВ), на ее контакты подавали электрическое напряжение 01,95 (ЮЕд, где д4 мм " расстояние между контактами 0 меньше теинового напряжения пробоя). Поверхность пленки облучали светом в диапазоне длины волны 0,815 сс 2,5 мкм (Энергия таких фотонов меньше ширины запрещенной эоны СаАв, Е/щ 1,5 эВ). При достижении мощности света С8 икВт полупроводник переходит из ниэкопроводящего состояния 1 в высоколроводящее 2 (си. фиг, 2). Такии образом происходит запись оптической информации. Время 9564переключения полупроводника иэ сос-: тоянияв состояние 2 (время записи) меньше 510 с. Для перехода полупроводника иэ состояния 2 в состояние 1 можно выключить электрическое напряжение либо уменьшить его до значения, меньшего 11 (см, фиг,1). Время переключения иэ состояния 2 в(время стирания) меньше 10 с. Иэме 4 няя величину напряжения 0 р, меньшего темнового налряжения пробоя, подаваемого на полупроводник, можно управлять величиной интенсивности света, необходимой для переключения полупроводнйка иэ состояния 1 в состояние 2 (т,е. для записи инФормации).формула изобретенияСпособ записи информации в монокристаллическом полупроводниковом носителе с ниэкотемпервтурным лрнмесныи пробоеи, заключающийся в тои,что к монокристаллическому полупроводниковому носителю прикладывают постоянное электрическое поле при температуре Т, удовлетворяющей условию Тс . Е /К, где В - энергия иониавции мелких доноров полупроводника, К- постоянная Больциайа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области его применения.за счет записи оптической информации, устанавливают напряженность постоянного электрического поля ниже напря-, женности теииового низкотеипературного примесного пробоя и облучвют монокристаллический полупроводниковый носитель светом с интенсивностьювозникновения низко гемлературного лрииесного пробоя, причем частоту 1 свата выбирают из условия) Е /Ь,где Ь - постоянная Планка.