Оптоэлектронный элемент памяти

Оптоэлектронный элемент памяти

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ, содержащий полупроводниковую подложку р -типа проводимости и размещенный на подложке слой полупроводника П -типа проводимости, в лсотором размещена запоминающая среда с рас- i положенными в ней ft *-областями стока и истока,'о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежное* ти элемента, запоминающая среда выполнена в виде области полупроводника с введенной в него многоразрядной примесью, компенсируищей основную легирукяцую примесь.VП^ / jiI «МИМЯрJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,SU„„797406 ц1)4 С 11 С 11/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO aEaAM ИЗОВ ЕТЕНИЙ V О РЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2803126/18-24 (22) 30.07.79 (46) 30.08 ° 86. Бюл.. 9 32 (71) Институт физики полупроводников .

СО АН СССР (72) А.В.Ржанов, Е.И.Черепов. и С.П.Синица (53) 681.327.66 (088.8) (56) Караханян Э.Р. Динамические элементы ЭВМ со структурой ИДП. И., Сов. Радио, 1979, с.173-192.

Ржанов А.В., Синица С.П. Системы памяти на основе ИДП и ИНОП-структур.:

Микроэлектроника, 1977, т.6, вып.6, с.491-500. (54) (57) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

ПАИЯТИ, содержащий полупроводниковую подложку р -тина проводимости и pasмещенный на подложке слой полупроводника л -типа проводимости, в .котором размещена запоминающая среда с расположенными вней И+-областямистока и иСтока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности элемента, .запоминающая среда выlI0JIHQHR s виде области полупроводника с введенной в него многоразрядной примесью, компенсирующей основную легирующую примесь.

79?406 рующую примесь.

20

40 канал между ними, 45

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в приборах и устройствах, предназначенных для регистрации и хранения электрических и.оптических сигналов, Известен элемент памяти, состоящий из МДП-транзисторов, в которых информация хранится в виде подвижного заряда в МОП-емкости или в p -ппереходе. Недостатком таких элементов памяти является малое время хра нения информации и высокие требования к подзатворному диэлектрику и качеству границы раздела полупровод" ник — диэлектрик.

Известен оптоэлектронный элемент памяти, который состоит иэ полупроводниковой подложки с областями истока и стока среды запоминания в виде подзатворного диэлектрика и управляющего затвора. Этот элемент памяти выбран в качестве прототипа и работает следующим образом.

Изменяется порог соответствующей

МДП-структуры за счет захвата и удержания носителей заряда (управляющего заряда) на ловушках в слое диэлектрика или на границе раздела двух ди. электриков (т.н. МНОП или МАОП-структуры).

Для регистрации сигналов с помощью этого элемента памяти характерны высокие (предпробивные) напряжения записи, нестабильный характер записи и растекания заряда, сложная технология с высокими требованиями к качеству электрических слоев, что препятствует использованию других, кроме кремния, полупроводников. Все эти недостатки являются следствием того обстоятельства, что заряд подвижных носителей должен быть заброшен через энергетический барьер в диэлектрик и там закреплен. ъ истока, запоминающая среда выполЖна в виде области полупроводника с введенной в него многозарядной примесью, компенсирующей основную легиВ оптоэлектронном элементе памяти управляемый заряд закрепляется не в диэлектрике, как в элементе— прототипе, а в объеме полупроводника при помощи специально введенной многозарядной примеси в счет эффекта захвата (прилипания) подвижных носителей и соответствующего знака, Многозарядная примесь, например, цинка, вводится в приповерхностный слой полупроводника, например кремний, и -типа проводимости в концент-. рации, равной половине концентрации основной легирующей примеси с тем, чтобы равновесные носители заряда полностью заполнили верхний уровень двухзарядного центра.

Проводимость промежутка между об- . ластями истока и стока, образующих ц- -переходы с приповерхностным слоем полупроводника, будет в обычном состоянии мала.

Освещение структуры импульсом света, или включение инжектирующего импульса между истоком-стоком и обшим электродом на противоположной стороне подложки р -типа проводимости приводят к появлению неравновесных электрон-дырочных пар на расстоянии порядка диффузионной длины. от инжектирующих Р - я-переходов. Наличие двухзарядных атомов примеси, например цинка, в этой области приведет к захвату (прилипанию) носителей .заряда одного из типов (дырок) на второй уровень центра. При этом носители заряда другого типа останутся в области промежутка между н- 1-переходами, образуя проводящий

Целью изобретения является повышение надежности элемента памяти за счет упрощения конструкции, снижения напряжения записи, управления временем запоминания.

Цель достигается тем, что в оптоэлектронном элементе памяти, содержащем полупроводниковую подложку р-типа проводимости и размещенный на подложке слой полупроводника и типа проводимости, в котором размещена запоминакщая среда с располо.женными в ней ь+ -областями стока и

Это состояние высокой проводимости канала будет сохраняться длительное время, соответствующее времени жизни захваченных носителей заряда иа уровень захвата (прилипания), постепенно уменьшаясь за счет теплового выброса захваченных носителей заряда .и последующей их рекомбинации со свободными носителями заряда другого типа. Очевидно, что длительность состояния открытого канала (состояния запоминания) будет больше,чем боль-:, ше ширина энергетической щели в полу" з 797406 4 лит производить спектральное преобраратуры кристалла может составлять,время от единиц миллисекунд до десят- 0 зование изображения. ков часов. Инжекция носителей заря- Оптоэлектронный элемент памяти да только из одного t) -i-перехода функционирует при значительно меньэлемента памяти не создает необходи . :.ших управляющих напряжениях, может мой концентрации вблизи другого пе- быть реализован на других, помимо рехода и, следовательно, не создает : 5 кремния, полупроводниках и позволяет проводимости между ними, которая регулировать. время хранения информарегистрируется в процессе считыва-,ции. проводнике, чем больше сечение захва- ния. Это свойство предложенного элета неравновесного носителя заряда мента памяти позволяет организовать на уровень захвата, чем выше концент- из них матрицу с ортогональной снсрация центров захвата и чем ниже тем- темой шин, к которым подключены сток пература. Подсчеты показывают, что 5 и исток каждого элемента памяти. длительность может изменяться в ши- Предложенный тип элемента памяти роких пределах от долей миллисекунд является динамическим устройством, до десятков секунд и более. которому для сохранения информации

Следует отметить также, что каж- в произвольном промежутке времени дый сигнал опроса будет соответство- 10 необходимо иметь систему восстановвать дополнительной инжекции элек- ления уровня в ячейках. трон-дырочных пар, так что состояние запоминания будет сохраняться тем : Оптоэлектронный элемент полупродлительнее, чем чаще опрашивается,водниковой памяти отличается просто

1 элемент памяти. 1 той конструкции,посколькуне содержит

Таким образом, оптоэлектронные управляющих электродов и при их изэлементы памяти при организации их в готовлении не предъявляются высокие матричную структуру допускают прин- требования к свойствам границы pas-: ципиальную возможность селекции за- . дела между поверхностью полупровод-. поминаемой информации по степени 20 ника и слоем диэлектрика, обеспечи-. частоты обращения к ней. вающим только функцию внешней защиты.

Оптоэлектронный элемент памяти и изоляции полупроводника от шин работает следующим образом. . электрической разводки. При НеобхоСтруктура элемента показана на димости влияние граиицы раздела на чертежа: -слой создан, например, 5 процессы протекания тока между обпутем компенсации донорной примеси ластями истока и стока может быть. атомами цинка в количестве, удовлет- понижено путем создания встроенного воряющем следующему соотношению заряда в слое диэлектрика, отталкиН "- 1/2ND. . При этом условии электро- вающего свободные неравновесные носи и нй оказываются локализованными на 30 тели заряда от границы. атомах цинка, заполняя два акцептор- . В оптоэлектронном элементе ламяти ных уровня. Сечение захвата дырок . Р-область также может быть компенси» на дважды и однократно отрицательно Рована многозарядной примесью, образаряженном атоме цинка составляет . зующей с примесью в П -области одиG p 10 см, а электрона наковые энергетические уровни от0„=10 см, т,е. гораздо меньше. носительно краев валеитной зоны и

При приложении отрицательного импуль- зоны проводииости (например, сера и са к У» стоку и Х истоку (по отно- медь в кремнии для области .р -тяпа шению ц подложке р в -область ин- и и. †ти соответственно). При проекжектнруются электроны из (1 -области 40 ции на такую структуру оптического и дырки, заполняя все пространство изображения электронно-дырочные пары, между и -1-переходами. Дырки захва- генерируемые квантами света будут тываются на атоми цинка, а электроны .закрепляться на соответствующих по образуют проводящую среду между )А - знаку многозарядных центрах прилипапереходами стока и истока. Эта прово-45 .ния, создавая тем самым потенциальдимость сохраняется в течение време ный Рельеф, который может быть вини локализации дырок на ловушках и . зуализирован, например, с, помощью в зависимости от их глубины и темпе- пленки жидкого кристалла, что позво