DE2212527A1

DE2212527A1 - Elektronenstrahladressierbarer Speicher

Info

Publication number: DE2212527A1
Application number: DE19722212527
Authority: DE
Inventors: Possin George Edward; Wilson Ronald Harvey; Ellis George Winston
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1972-10-19
Also published as: IT950246B; GB1351421A; FR2130438B1; FR2130438A1; JPS5417258B1; US3761895A

Description

21252?

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilüelm Esichel

Dipl-Ing. Y/l-1\ üi:g Kclühel

6 F--cr;r.-.;M:a.M. 1

Paiksiraßö 13

6983

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y., VStA

Elektronenstrahladressierbarer Speicher

Die Erfindiong bezieht sich auf einen elektronenstrahladressierbaren Speicher mit einer Elektronenstrahlquelle, einer Ablenkeinrichtung für den Elektronenstrahl, einem Speicherelement, auf das der ablenkbare Elektronenstrahl einwirkt, und einer Ausleseeinrichtung für die gespeicherte Information.

Bei einem derartigen Speicher kann die Information mit Hilfe des Elektronenstrahls adressiert, gespeichert, ausgelesen und gelöscht werden.

Auf dem Gebiet der Informationsverarbeitung ist eine der Haupteinheiten der Informationsspeicher, in den Information eingeschrieben, gespeichert und ausgelesen wird. Entsprechend dem heutigen Stand der Informationsverarbeitungstechnik werden an einen derartigen Speicher verschiedene Anforderungen gestellt. Einige von diesen Anforderungen sind eine hohe Speicherkapazität, eine hohe Speicherdichte, eine hohe Informationsübertragungsgeschwindigkeit und geringe Speicherkosten pro Informationsbit.

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Die verschiedenen bekannten Speicherarten, die versuchen, die obigen Bedingungen zu erfüllen, kann man grob gesehen in zwei Kategorien unterteilen, nämlich in elektrostatische und magnetische Speicher. Bei den elektrostatischen Speichern verwenden einige einen Elektronenstrahl, andere ein gitterförmiges Muster aus Stromleitern, weitere machen von der Ladungsspeicherung Gebrauch und manche deformieren das Speichermedium. So wird beispielsweise bei einigen der bekannten Speicher ein fotoplastischer Film mit einem Elektronenstrahl beschrieben, und der beschriebene Film entwickelt, um die aufgezeichnete Information dauerhaft zu speichern. Bei einem anderen bekannten Speicher wird eine Ladung in der Steueranordnung eines MOS-Transistors gespeichert, wobei mehrere dieser Transistoren den Speicher bilden. Weiterhin hat man versucht, einen Umlaufspeicher zu schaffen, in dem Ladungen in einer Halbleiterstruktur umlaufen, und zwar unter der Steuerung von Spannungen, mit denen Elektroden beaufschlagt werden, die dem Ladungsspeichermedium gegenüberliegen.

Bei den fotoplastischen Filmspeichern bleibt zwar die gespeicherte Information theoretisch unendlich lange erhalten, kann jedoch nicht leicht ausgewechselt werden.

Die bekannten Halbleiterspeicher haben den Nachteil von verhältnismäßig kurzen Ladungsspeicherzeiten in der Größenordnung von einigen Millisekunden. Die gespeicherte Information muß daher periodisch regeneriert werden. Weiterhin sind die bekannten Halbleiterspeicher mit einer Struktur versehen, d.h. das Halbleitermaterial ist mit einer Matrix oder einem Muster von Elektroden bedeckt, die die einzelnen Speicherplätze oder Speicherstellen begrenzen.

Ein elektrostatischer Speicher, der eine große Kapazität, geringe Kosten pro Bit, eine kurze Zugriffszeit und eine lange Speicherzeit aufweist und dennoch leicht gelöscht werden kann, ist noch nicht bekannt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen strukturlosen Speicher zu schaffen, in den mit einem Elektronenstrahl Information selektiv eingeschrieben und ausgelesen oder gelöscht werden kann und der dennoch bei einer verhältnismäßig •langen Speicherzeit, von beispielsweise mehr als 100 Stunden, eine hohe Speicherdichte und kurze Zugriffszeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene elektronenstrahladressierbare Speicher nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement zwei aneinandergrenzende Halbleiterschichten vom entgegengesetzten Leitungstyp aufweist, die einen pn-übergang bilden, der von einer Vorspannungseinrichtung in Sperrichtung vorgespannt ist, daß an der einen Halbleiterschicht eine Isolierschicht anliegt, in der mit Hilfe des Elektronenstrahls an zahlreichen Speicherstellen Information in Form von getrennten Ladungen speicherbar ist, und daß die Ausleseeinrichtung an den pn-übergang angeschlossen ist und beim Auslesen unter der Einwirkung des Elektronenstrahls gespeicherte Information in Form von Veränderungen in dem den pn-übergang durchfließenden Sperrstrom nachweist.

Nach der Erfindung wird also ein elektrostatischer Halbleiterspeicher geschaffen, bei dem die die Information darstellende Ladung unter Verwendung eines Elektronenstrahls in einer einen Halbleiterkörper überdeckenden Isolierschicht gespeichert wird. Zum Auslesen wird von einem in Sperrichtung vorgespannten pn-übergang Gebrauch gemacht.

Den pn-übergang kann man nach irgendeinem bekannten geeigneten Verfahren herstellen, beispielsweise durch Diffusion einer p-Schicht in eine η-Schicht oder durch epitaxiales Aufwachsen einer η-Schicht auf einer p-Schicht.

Bei einer Weiterbildung schließt sich an die Isolierschicht eine Leitschicht an, die zur Vorspannung der Isolierschicht dient. Wenn die an die Isolierschicht angrenzende Halbleiter-

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schicht vom n-Leitungstyp ist, wird zum Einschreiben von Information, also zum Einbringen von Ladung in die Isolierschicht, die Leitschicht gegenüber der n-Halbleiterschicht positiv vorgespannt. Mit dem Elektronenstrahl wird dann eine Speicherstelle mit hinreichender Energie bestrahlt, so daß zwar der Elektronenstrahl die Isolierschicht durchdringt, jedoch nicht zerstört. Zum Auslesen wird an die Leitschicht eine negative Vorspannung gelegt, und die betreffende Speicherstelle mit dem Elektronenstrahl von der gleichen Energie wie beim Einschreiben bestrahlt. Diese Energie reicht aus, daß der Elektronenstrahl bis in die n-Halbleiterschicht vordringt. Die auszulesende Information wird durch das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Stroms in dem pn-übergang nachgewiesen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Auslesevorgang zerstörend, d.h. beim Lesen wird die Speicherstelle gelöscht. Durch Abänderung der Betriebsparameter des Speichers, beispielsweise Vermindern des Elektronenstrahlstroms und bzw. oder der Bestrahlungszeit einer Speicherstelle, kann man beim Auslesen lediglich eine Teillöschung hervorrufen.

Bei einer anderen Weiterbildung wird auf die Leitschicht verzichtet und zum Erzielen einer Vorspannung von einer Sekundärelektronenemission auf der Oberfläche der Isolierschicht Gebrauch gemacht. In diesem Fall ist die Energie des Schreibstrahls geringer als die zweite Uberkreuzungsenergie für die' Sekundäremission auf der Isolatoroberfläche, und die Lesestrahlenergie ist größer als die zweite Uberkreuzungsenergie. Bei der zweiten Uberkreuzungsenergie ist das Verhältnis zwischen dem Sekundäremissionsstrom und dem Strahlstrom Eins. . Unterhalb der zweiten Uberkreuzungsenergie ist dieses Verhältnis größer als Eins und darüber kleiner als Eins. Wenn auf die Isolierschicht ein Elektronenstrahl auftrifft, dessen Energie kleiner als die zweite Uberkreuzungsenergie ist, wird die Isolierschicht positiv aufgeladen. Umgekehrt wird die Isolierschicht negativ aufgeladen, wenn die Energie des Elektronenstrahls oberhalb der zweiten uberkreuzungsenergie liegt.

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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Fig. 2 stellt ein Energieniveaudiagramm dar, das zur Erläuterung des LadungsSpeichereffekts dient.

Die Fig. 3 zeigt ein Energieniveaudiagramm, das zur Erläuterung der Arbeitsweise bei nicht vorhandener Speicherladung dient.

Die Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel nach .der Erfindung dar.

Ein in der Fig. 1 dargestellter Speicher 10 enthält eine p-Halbleiterschicht 11 und eine darüberliegende n-Halbleiterschicht 12, die einen pn-übergang bilden. Über der n-Schicht befindet sich eine Isolierschicht 13, die zur Ladungsspeicherung dient.

Die Schichten 11 und 12 bestehen vorzugsweise aus p- bzw. n-Silicium und die Isolierschicht aus Siliciumdioxid. Über der Isolierschicht 13 liegt eine Leitschicht 14, die eine Elektrode zum Anlegen eines Potentials an die Isolierschicht bildet. Eine Elektronenquelle 15 erzeugt einen Elektronenstrom 16, der zum Auslesen und Einschreiben von Information dient. Eine Ablenkeinrichtung 8 lenkt den Elektronenstrom 16 wahlfrei oder nach einem Muster in Richtung auf verschiedene Speicherstellen des Speichers 10 ab. Anstelle der dargestellten elektrostatischen Ablenkeinrichtung kann irgendeine geeignete Ablenkeinrichtung verwendet werden. Hierbei wird beispielsweise an das aus der US-PS 3 534 219 bekannte Matrixablenksystem gedacht. Dieses Ablenksystem enthält eine Grobablenkeinheit aus zwei senkrecht zueinander angeordneten elektrostatischen Plattenpaaren und eine Feinablenkeinheit aus einer Linsenmatrix, die den Elektronenstrahl mit hoher Genauigkeit in die aneinander-

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grenzenden Speicherbereiche einer Speicherplatte leitet. Die Auswahl der Linse und der Speicherstelle, in die eingeschrieben oder von der ausgelesen werden soll, wird von einer Adreßbefehlseinheit vorgenommen, die an die Ablenkeinheiten ange- , schlpssene Verstärker ansteuert.

Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, durchdringt der in der Fig.1 hinter der Ablenkeinrichtung durch einen Pfeil 17 dargestellte Elektronenstrom die Isolierschicht 13 und gelangt zur n-Halbleiterschicht 12. Zwischen der n-Schicht 12 und der p-Schicht liegt eine in Sperrichtung gepolte Vorspannungsquelle 18 und ein Strom-Spannungs-Wandler in Form eines Reihenwiderstands Der Reihenwiderstand 19 liefert während des Auslesens einer Information aus dem Speicher 10 ein Ausgangssignal veränderbarer Spannung. Zwischen der Leitschicht 14 und der n-Schicht 13 liegt eine weitere Vorspannungsquelle 20, die zur Vorspannung der Leitschicht 14 sowohl mit positiver als auch mit negativer Polung an diese Schicht angeschlossen werden kann, und zwar in Abhängigkeit davon, ob Information eingeschrieben oder ausgelesen werden soll. Anstelle der dargestellten beiden Batterien in Antiparallelschaltung und des Auswahlschalters kann man für die Vorspannungsquelle 20 auch eine andere Einrichtung verwenden, beispielsweise eine an die Leitschicht 14 angeschlossene Impulsquelle, die Lese- bzw. Schreibimpulse zuführt.

Die Gesamtarbeitsweise des Speichers 10 kann man an Hand von Energieniveaudiagrammen erläutern, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt sind. In diesen Diagrammen sind die Energieniveaus an der Halbleiter-Isolator-Grenzflache gezeigt. Die n-Halbleiterschicht hat einen Leitungsbandrand 21, ein Fermi-Niveau 22 und einen Valenzbandrand 23. Während des Einschreibens ist die Leitschicht 14 positiv vorgespannt, und die von der Elektronenquelle 15 kommenden Elektronen durchdringen einen Bereich der Isolierschicht 13 und erzeugen darin eine positive Ladung. Dies beruht auf der Tatsache, daß energiereiche Elektronen die Isolierschicht 13 durchdringen und auf diese Weise innerhalb der Isolierschicht 13 eine Stromleitung hervorrufen.

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Wenn die Leitschicht 14 positiv vorgespannt ist, werden die Elektronen von der Vorspannungsquelle 20 abgezogen, und es verbleibt lediglich eine positive Ladung 24 in der Isolierschicht 13 nahe bei der n-Schicht 12. Wenn die Isolierschicht auf diese Weise geladen ist, werden der Leitungsbandrand 21 und der Valenzbandrand 23 in einer Weise abgebogen, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.

In einer nicht vom Elektronenstrahl getroffenen Speicherstelle der Isolierschicht 13 wird lediglich eine geringe oder überhaupt keine positive Ladung gespeichert, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Fall werden die Bänderränder 21 und 23 nicht nach unten gebogen, und die Löcher in der n-Schicht 12 vereinigen sich leicht mit den Elektronen in der n-Schicht 12, wie es noch erläutert wird.

Während des Auslesens einer Speicherstelle dringen die von der Elektronenquelle 15 kommenden Elektronen durch die Isolierschicht 13 zu der n-Halbleiterschicht 12 und rufen darin nahe bei der Isolierschicht 13 zahlreiche Elektron-Loch-Paare hervor. Durch die positive Ladung der Isolierschicht 13 werden die Löcher von der Isolierschicht 13 zurückgestoßen und wandern in Richtung der p-Halbleiterschicht 11. Dieser Löcherstrom wird über den Reihenwiderstand 19 als erhöhter Rückwärtsstrom durch den pn-übergang ausgelesen.

Wenn in der Isolierschicht 13 keine Ladung gespeichert ist, diffundieren die in der n-Schicht 12 erzeugten Löcher zu der Grenzfläche zwischen der Isolierschicht 13 und der nr-Schicht 12, wo sie sich mit Elektronen von der n-Schicht leicht vereinigen und zu dem Strom in dem pn-Ubergang nicht beitragen.

Das Auslesen kann entweder zerstörend oder teilweise zerstörend erfolgen. Der Elektronenstrahl induziert Stromleitung in der Isolierschicht. Falls während dieser Zeit die Metallschicht gegenüber der n-Schicht 12 negativ vorgespannt ist, neutralisieren die Leitungselektronen in der Isolierschicht die dort

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gespeicherte positive Ladung und bringen dadurch den Isolator in den nicht eingeschriebenen Zustand, d.h., daß die Information gelöscht wird. Durch die Wirkung des Elektronenstrahls während des Auslesens wird also der ausgelesene Bereich in einen unbeschriebenen Zustand gebracht. Zur Teillöschung kann der Elektronenstrahlstrom oder die Bestrahlungszeit vermindert werden.

Wenn entsprechend der Darstellung nach der Fig. 2 eine positive Ladung 24 in der Isolierschicht 13 gespeichert ist, werden der Leitungsbandrand und der Valenzbandrand an der Isolator-Halbleiter-Grenzfläche in der n-Halbleiterschicht 12 nach unten gebogen. Diese Änderung in den Leitungs- und Valenzenergieniveaus verhindert, daß die Löcher 25 der in der n-Halbleiterschicht 12 induzierten Elektron-Loch-Paare die Grenzfläche zwischen der n-Halbleiterschicht 12 und der Isolierschicht 13 erreichen, und zwar durch Erhöhen der dazu erforderlichen Energie.

Bei der Darstellung nach der Fig. 3 sind die Löcher 25 in der Lage, die Grenzfläche zu erreichen, wo sie sich mit Elektronen vereinigen können, da keine höhere Energie erforderlich ist, diese Grenzfläche zu erreichen.

Wenn daher die Isolierschicht und die η-Schicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden, hängt die Arbeitsweise des pn-Übergangs des Speichers von der Wirkung gespeicherter Ladungen ab. Die gespeicherte Ladung selbst wird nicht ausgelesen. Dadurch ist es möglich, ein verhältnismäßig großes Ausgangssignal zu erzielen. Wie bereits¹ erwähnt, kann Jedoch die gespeicherte Ladung teilweise oder vollständig während des Auslesens zerstört werden. Weiterhin sind das Auslesen und Einschreiben getrennte, voneinander unabhängige Operationen, d.h., es kann nicht gleichzeitig ausgelesen und eingeschrieben werden, da . für diese Vorgänge verschiedene Betriebsbedingungen erforderlich sind« Da weiterhin der Elektronenstrahl zahlreiche Elektron-Loch-Paare in der zx-Schicht 12 induziert, weist der Spei-

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eher eine hohe Verstärkung auf, wenn in der Isolierschicht 13 eine positive Ladung gespeichert ist. Falls keine Ladung gespeichert ist, bietet der Speicher nur eine kleine Verstärkung an, obwohl die Anzahl der induzierten Elektron-Loch-Paare etwa die gleiche ist. Die An- oder Abwesenheit von Ladung in der Isolierschicht 13 beeinflußt somit die Wahrscheinlichkeit der Lochansammlung an dem pn-übergang. Dabei ist bei einer gespeicherten positiven Ladung die Wahrscheinlichkeit wesentlich höher als ohne gespeicherte Ladung.

In der folgenden Tabelle sind beispielshalber für eine Ausführungsform eines nach der Erfindung aufgebauten Speichers geeignete Materialien, Stärkebereiche und besondere Wertangaben, zusammengestellt, und zwar für einen Speicher,' der entweder aus epitaxial aufgewachsenen oder aufgesprühten Schichten zusammengesetzt ist."

	Tabelle	0,	I	Bereich	5	/^u	besonderer	/^u
		0,		0,	0	/^U	Wert	/^u
Element	Material	2		2,		/^u	0,08	/^u
Leitschicht	Al	50	01	- 50		/^U	0,6	/^u
Isolierschicht	SiO₂	01	- 500			10
Halbleiterschicht	n-Si					100
Halbleiterschicht	Ii-Si

Für einen aus diffundierten Halbleiterschichten aufgebauten Speicher nach der Erfindung kann man die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Werte verwenden.

	Tabelle II	0,01	Bereich	/^U	besonderer	/^U
		0,01	- 0,5	/^U	Wert	/^U
Element	Material	20	- 2,0	/^U		/^U
Leitschicht	Al	1	- 200	/^U	0,08 /u
Isolierschicht	SiO₂	3/0 9	- 5		0,6
Halbleiterschicht	n-Si		78		50
Halbleiters'chicht	P-Si				2
	209 8 4

Anstelle der angegebenen Materialien kann man auch andere Halbleiter-, Isolier- oder Leitwerkstoffe verwenden, beispielsweise Germanium, Siliciumnitrid oder Gold. Speicher, die gemäß der Tabelle I oder II aufgebaut sind, machen im allgemeinen von einem 1O-kV-Elektronenstrahl und einer 5-V-Sperrspannung an dem pn-übergang Gebrauch. Die Vorspannung an der Leitschicht kann +10 V oder -10 V betragen, je nachdem ob eingeschrieben oder ausgelesen bzw. gelöscht werden soll. Bei einem typischen Strahlstrom von 0,5 /UA wird auf einem Bereich mit einem Durchmesser

—7 2

von etwa 4 ,um eine Ladungsdichte von 10 Coulomb/cm erzeugt.

/ _Q _3 . 2

Die Ladungsdichte kann sich von 10 bis etwa 10 C/cm ändern. Wenn man jedoch die obere Ladungsdichtegrenze anstrebt, werden die Auslese- und Einschreibvorgänge langsamer. Man kann irgendein passendes Ablenksystem verwenden, beispielsweise ein elektrostatisches, magnetisches oder das Matrixablenksystem nach der US-PS 3 491 236. Mit dem zuletztgenannten System kann man besonders kleine Speicherstellen verwenden.

Der nach der Erfindung aufgebaute Speicher ist strukturlos, d.h. die Speicherstellen sind in dem Isolator örtlich nicht begrenzt. Unter dem Ausdruck "strukturlos" braucht jedoch nicht notwendigerweise eine flache ebene Platte von 25 oder 38 Millimeter im Quadrat mit 10 oder mehr Speicherstellen verstanden zu werden. Ein strukturloser Speicher nach der Erfindung kann beispielsweise einige kleinere Speicherzellen aufweisen, die beispielsweise nur 10 Informationsbits speichern können. Es können dann mehrere dieser Speicherzellen miteinander verbunden sein, um eine gewünschte Speicherkapazität zu erhalten.

Es gibt mehrere Gründe, die dagegen sprechen, den gesamten Speicher aus einer einzigen Zelle herzustellen. So ist es beispielsweise leichter, in einem kleineren Bereich einen vollkommenen pn-übergang zu erzielen als in einem größeren Bereich, der mehreren kleinen Bereichen äquivalent ist. Ferner können größere einstückige pn-Übergänge eine größere Kapazität aufweisen und einen verhältnismäßig hohen Sperrstrom haben. Um diese unerwünschten Eigenschaften zu vermindern, ist es zweckmäßig,

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mehrere kleinere pn-Ubergangsbereiche zu verwenden. Der Ausdruck "strukturlos" bezieht sich daher lediglich auf ein Bauelement, das nicht für jede Speicherstelle eine eigene Elektrode verwendet, sondern innerhalb des Bereichs der Isolierschichtoberfläche eine verhältnismäßig größere Anzahl von Speicherstellen aufweist, als es bisher üblich war.

In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ein Elektronenstrahl einer ersten Energie zum Einschreiben und einer zweiten höheren Energie zum Auslesen benutzt wird. Hierbei erhält man die Steuerspannung an der Isolierschicht 13 durch Sekundärelektrpnenemission von der Isolatoroberfläche und nicht durch Verwendung einer Leitschicht, wie es beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 gezeigt ist.

Ein dementsprechend aufgebauter Speicher 26 enthält wiederum die p-Schicht 11, an die sich die n-Schicht 12 anschließt, die wiederum von der Isolierschicht 13 überdeckt ist. Eine Spannungsquelle 27 spannt eine Kollektorelektrode 28 in bezug auf die n-Schicht 12 positiv vor, so daß Sekundärelektronen von der Oberfläche der Isolierschicht 13 von der Kollektorelektrode 28 aufgesammelt werden.

Während des Einschreibens in den Speicher ist die Energie der von der Elektronenquelle 15 kommenden Elektronen derart eingestellt, daß sie geringer ist als die zweite Überkreuzungsenergie zur Sekundär elektronenemission von der Isolierschicht 13» so daß die Oberfläche der Isolierschicht 13 positiv vorgespannt ist. Es findet die gleiche Ladungsspeicherung statt wie bei der positiv vorgespannten Leitschicht des ersten Ausführungsbeispiels.

Zum Auslesen und Löschen wird die Energie der von der Elektronenquelle 15 kommenden Elektronen größer als die zweite Überkreuzungsenergie der Isolierschicht 13 gemacht. Die Oberfläche der Isolierschicht 13 ist in diesem Fall negativ vorgespannt, und das Auslesen oder Löschen erfolgt in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsfceispiel.

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Die in den Tabellen I und II beispielshalber angegebenen Materialien und Stärkebereiche gelten auch für das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4, mit der Ausnahme, daß keine Leitschicht vorhanden ist. Ohne eine Leitschicht wird die Elektronenstrahlenergie über und unter die zweite Überkreuzungsenergie der Sekundärelektronenemission in dem Isolator gebracht. Falls als Isolierschicht Siliciumdioxid verwendet wird, liegt dieser Energiepegel bei etwa 2,8 kV. Man kann daher einen Schreibstrahl von 2 kV und einen Lesestrahl von 7 kV verwenden, wobei die Sperrspannung an dem pn-übergang 5 V beträgt. Die gitterartige Kollektorelektrode 28 weist ein kleines positives Potential von beispielsweise +20 V auf.

Nach der Erfindung wird somit ein Speicherelement geschaffen, in dem Information in Form von zahlreichen getrennten Ladungen gespeichert wird, die über eine Speicheroberfläche verteilt sind, deren Speicherbereiche strukturlos sind. Die Speicherdichte ist daher lediglich durch die Eigenschaften des Elektronenstrahls begrenzt. Es kommt also auf die Strahldicke und die Dispersionswirkungen in den verschiedenartigen Schichten des Speichers an. Das Speicherelement selbst kann auf verschiedene Arten hergestellt werden. So kann man beispielsweise auf ein p-Substrat die n-Schicht 12 epitaxial aufwachsen. Andererseits kann man ein η-Substrat verwenden und dort die p-Schicht eindiffundieren. Bei der Isolierschicht 13 handelt es sich vorzugsweise um ein Oxid des verwendeten Halbleiterwerkstoffs. Die Isolierschicht kann entweder auf der Halbleiteroberfläche niedergeschlagen, abgeschieden oder durch Aufwachsen ausgebildet werden.

Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden p-Halbleitersubstrate verwendet, an die sich eine η-Schicht anschließt, Nach der Erfindung aufgebaute Speicherelemente können aber auch ein η-Substrat aufweisen, das mit einer p-Schicht überdeckt ist. In diesem Fall wird die Isolierschicht 13_f beispielsweise aus Oxiden, auf der p-Schicht aufgebracht. Weiterhin kann man in nach der Erfindung aufgebauten Speicherelementen anstelle der positiven Ladung eine negative speichern.

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Claims

Patentansprüche

Elektronenstrahladressierbarer Speicher mit einer Elektronenstrahlquelle, einer Ablenkeinrichtung für den Elektronenstrahl, einem Speicherelement, auf das.der ablenkbare Elektronenstrahl' einwirkt, und einer Ausleseeinrichtung für die gespeicherte Information,
dadurch gekennzeichnet,

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daß das Speicherelement (10; 26) zwei aneinandergrenzende Halbleiterschichten (11, 12) vom entgegengesetzten Leitungstyp aufweist, die einen pn-übergang bilden, der von einer Vorspannungseinrichtung (18) in Sperrichtung vorgespannt ist, daß an der einen Halbleiterschicht (12) eine Isolierschicht (13) anliegt, in der mit Hilfe des ablenkbaren Elektronenstrahls (17) an zahlreichen Speicherstellen Information in Form von getrennten Ladungen speicherbar ist, und daß die Ausleseeinrichtung (19) an den pn-übergang angeschlossen ist und beim Auslesen unter der Einwirkung des Elektronenstrahls gespeicherte Information in Form von Veränderungen in dem den pnübergang durchfließenden Sperrstrom nachweist.
2. Speicher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (13) von einer Leitschicht (14) überdeckt ist, daß zwischen diese Leitschicht (14) und die an die Isolierschicht (13) angrenzende Halbleiterschicht (12) eine umpolbare Vorspannungseinrichtung (20) angeschlossen ist und daß die Energie des Elektronenstrahls beim Einschreiben und Auslesen von Information praktisch konstant ist.
3. Speicher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl (17) zum Einschreiben und Auslesen von Information mit zwei verschiedenen Energiepegeln betreibbar ist und die Speicherladungen infolge einer durch Sekundärelektronenemission in der Isolierschicht (13) hervorgerufenen Vorspannung induziert werden.

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4. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abstand über der Isolierschicht (13) eine Kollektorelektrode (28) angeordnet ist und daß zwischen diese Kollektorelektrode und die an die Isolierschicht (13) angrenzende Halbleiterschicht (12) eine Vorspannungseinrichtung (27) geschaltet ist.
5. Speicher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Isolierschicht (13) angrenzende Halbleiterschicht (12) vom n-Leitungstyp ist und daß die Information in Form von zahlreichen getrennten positiven Ladungen in der Isolierschicht speicherbar ist.
6. Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die p-Schicht (11) in die n-Schicht (12) eii;· ti fundiert ist.
7. Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Schicht (12) auf der p-Schicht (11) epitaxial aufgewachsen ist.
8. Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Schicht (12) in die p-Schicht (11) eir.diffundiert ist.
9. Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die p-Schicht (11) auf der n-Schicht (12) epitaxial aufgewachsen ist.

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10. Speicher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (.13) die gesamte angrenzende Halbleiterschicht (12) bedeckt und aus einem Oxid des Halbleiterwerkstoffs besteht.

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