Способ записи оптической информации в двухзатворной мдп- @ - @ -структуре с диэлектриком с захватом заряда

 

СПОСОБ ЗАПИСИ ОПТИРЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ДВУХЗАТВОРНОП МДП-р-П-СТГУКТУРЕ С ДИЭЛЕКТРИКОМ С ЗАХВАТОМ ЗАРЯДА, заключающийся в подаче на затворы МДП-структуры напряжения и одновременном освещении МДП-структуры светом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и оптической чувствительности способа, на-первьй затвор подают напряжение с полярностью, совпадающей со знаком заряда основных носителей в затворном слое полупроводника , и амплитудой, превышающей напряжение поляризации диэлектрика, одновременно на второй затвор подают ВСЕСОЮЗНАЯ 13 .NrfiOТЕХй -О:/ ЕМ5ДН61Е/-4 напряжение с полярностью, противоположной знаку основных носителей в подзатворном слое полупроводника, и амплитудой, меньшей амплитуды напряжения на первом затворе и большей напряжения определяемого выражением VMHH 1 | c EgCVM Е « Л - отношение плошади где (Л первого затвора к площади второго затвора; d толщина диэлектрика МД П-с т р УК ту ры , s Е - диэлектрические проницаемости полупроводника и диэлектрика; Ч1 Я- - заряд электрика-, О ел N - степень легирования подзатворного слоя о полупроводникаi V - амплитуда напряжения ;О на первом затворе.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEOlYB JNH () 9) () I) (5))4 G 11 С 11/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ напряжение с полярностью, противоположной знаку основных носителей в подзатворном слое полупроводника, и амплитудой, меньшей амплитуды напряжения на первом затворе и большей напряжения Ч„,„„, определяемого выражением

2ч,f qN

"Еас где и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3708107/24-24 (22) 27.02.84 (46) 30.07.85. Бюл. Ф 28 (72) А.Ф.Плотников, В.H.Ñåëåçíåâ и Р.Г.Сагитов (71) Ордена Ленина Физический институт им. П.Н.Лебедева (53) 621.327,66 (088.8) (56) Патент Японии Р 56-12027, кл, С 11 С 11/34, 1974.

Препринт ФИАН СССР N- .32, 1983, с. 7-!7. (54) (57) СПОСОБ ЗАПИСИ OIITIPIECK0A

ИНФОРМАЦИИ В ДВУХЗАТВОРНОЙ МДП-P-n-СТРУКТУРЕ С ДИЭЛЕКТРИКОМ С ЗАХВА

ТОМ ЗАРЯДА, заключающийся в подаче на затворы ИДИ-структуры напряжения и одновременном освещении МДП-структуры светом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и оптической чувствительности способа, на первый затвор подают напряжение с полярностью, совпадающей со знаком заряда основных носителей в затворном слое полупроводника, и амплитудой, превышающей напряжение поляризации диэлектрика, одновременно на второй затвор подают отношение плошади первого затвора к площади второго затвора; толщина диэлектрика

МДП-структуры; диэлектрические проницаемости полупроводника и диэлектрика; заряд электрика; степень легирования подзатворного слоя полупроводника; амплитуда напряжения на первом затворе.

1170509

Изобретение относится к вычислительной технике, структуре с захватом заряда, в частности к способам накопления и хранения информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия и оптической чувствительности способа;

На фиг. 1 представлена ячейка памяти, разрез, на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие предла- 10 гаемый способ,.

Пусть подзатворный слой полупроводника выполнен из полупроводника н-типа. Это соответствует отрицательной полярности напряжения на первом 15 затворе и положительной полярности на втором.

В момент времени 1 к первому затвору приложено напряжение Ч,, причем jU ) Щ где Ч„ — напряжение 20 поляризации диэлектрика, к второму затвору приложено напряжение (2 .

: Ч, „(V2 (ׄ. Спустя время максвелловской релаксации в полупроводнике (10 "2с) под первым затвором образу- 25 ется область неравновесного обеднения причем вытесненные из нее основные носители собираются,под -вторым затвором.

Выполнение первого условия означает, что при этом потенциал приповерхностной области вьш е, чем потенциал подложки, т.е.p-n-переход заперт, причем величина обратного смещения р-и-перехода составляет Ч "V д„. 35

Напряженность электрического поля в диэлектрике под затворами определяется только зарядами, содержащимися в области пространственного заряда под первым затвором, что при исполь- <0 эовании приповерхностной области полупроводника с уровнем легирования, меньшим чем 5 ° 1015 см 5, соответствует полю в диэлектрике н10 В/см. Это меньше, чем пороговое значение, необходимое для инжекции заряда в диэлектрик, которое составляет 3-10

10 В/см. В результате воздействия света на ячейку памяти происходит генерация электрон-дырочных пар.

Неосновные носители собираются под первым затвором, увеличивая поле в диэлектрике, основные — под вторым.

Это приводит к понижению потенциала приповерхностной и-области относи- 55 ,тельно подложки. В момент времени напряжение на р-и-переходе Ч = О.

z j

Дальнейшее освещение приводит к тому, что напряжение на р-1 -переходе становится положительным, т.е. происходит инжекция неосновных носителей (дырок), которые собираются под первым затвором и увеличивают поле в диэлектрике и напряжение на нем Ч (интервал ;,ðåìåíè t. -t ). Процесс

2 3 накопления дырок прекращается, когда состояние полупроводника под первым затвором становится равновесным (точка t>). При этом напряжение на диэлектрике превышает напряжение поляризации Ч„,.т.е. происходит инжекция заряда в диэлектрик, где он может длительное время сохраняться.

Повышение быстродействия работы ячейки памяти и ее чувствительности к свету достигается тем, что поле в диэлектрике создается не только фотоносителями, но и носителями, инжектированными из р-п-перехода, причем это повышение увеличивается с увеличением степени легирования

I подложки N, времени жизни неосновных носителей в прицоверхностном слое полупроводника ь, отношения площади первого затвора к площади второго А, и с уменьшением степени легирования приповерхностной области полупроводника N толщины этой области W îòêëîíåíèÿ амплитуды напряжения на втором затворе от U„„„.

Конкретно способ может быть применен для записи оптической инфор" мации в ячейке памяти на основе структуры металл-нитрид кремния— окисел кремния — полупроводник с р — п-переходом..Работа ячейки промоделирована на ЭВМ:, A = 5, d = 600 А, f = 10 Ф/см, Е = б,б2 ° 10 Ф/см, N = 2-10 см, N = 1017см, = 10 с, W = 5 мкм.

При расчете использовано значение токовой фоточувствительности .9 = 0,25 А/Вт. Кроме того, превышает Ч „„ на 1 В. Для данной ячейки памяти необходимо выбрать

V = -30 В, Uz- =7 7 В.

В таблице приведены результаты расчета быстродействия структуры (Т ) при засветке светом с постоян1 ной мощностью P в сравнении со случаем, когда нет инжекции неосновных носителей из р-и-перехода (время переключения составляет в этом слуI чае величину Т1). По заданной мощности света выигрыш в чувствительности к свету равен Т2/Т .

1170509

Показ атели

4-10 410 4 lO

1,57-10 1,59 ° 10 1,64 ° 10

3,09 10 3,09" 10 3,09 ° 10

Tõ/Т1

19,48

20,1

18,8 ся увеличение чувствительности к свету в 18-20 раз.

Составитель .В. Гордонова

Редактор Л.Веселовская ТехредЛ.Мартяшова Корректор, А. Тяскс

Заказ .4710/49 Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Т„(есть инжекция)

Т (нет инжекции) По сравнению со способом, при котором нет инжекции, как показывает моделирование на ЭВМ, достигаетvg

Чин

P Вт/см

1 1