甲醇
[拼音]:feijingtai bandaoti cunchuqi
[英文]:amorphous semiconductor memory
利用外界條件,如電、熱、壓力、光等,使非晶態薄膜的結構發生變化,用以記錄和儲存資訊的器件。這種儲存器大都用硫系玻璃半導體制成,因而也稱為玻璃半導體儲存器。
60年代初,人們就發現某些玻璃半導體中存在電開關和儲存現象,但當時並未受到重視。1968年,美國人S.R.奧辛斯基報道,在玻璃半導體Te-As-Si-Ge中存在可重複的穩定的電開關和儲存效應,引起了各國科學家的極大興趣。
非晶態半導體儲存器主要有電儲存器和光儲存器兩類。前者的資訊存入、擦除和讀出,都是用電脈衝;後者則用光脈衝。
非晶態半導體電儲存器
利用其在電學性質上存在雙穩態特性,即利用不同電脈衝訊號使其保持高阻狀態(關態)或低阻狀態(開態)工作。按伏安特性劃分主要有兩種型別,即具有開關效能的儲存器和電壓控制負阻型儲存器。開關效能的儲存器的典型例子是硫系非晶態半導體儲存器(圖1),其起始為高阻態,當加在器件上的電壓升高時,電流沿OA增加,如電壓小於閾值電壓Ut,器件則保持在高阻態。當電壓超過Ut時,沿負載線由A點過渡到B點,成為低阻態。電壓降為零後,器件仍保持低阻態。這時再加電壓,電流就沿OB方向增加,只有加上適當大的電流脈衝(稱為復位電流)後,器件才恢復到高阻態(以OA表示)。反向的伏安特性與正向的相似。圖2為電壓控制負阻型(N 字型)儲存器的伏安特性。在某些MIM結構的氧化物薄膜(如Al-SiO-Au)中可觀測到這種特性。起始為低阻態,增加外加電壓,器件由低阻區經負阻區達A點後,電壓迅速降低,器件就可保持高阻態,其伏安特性由OA′表示。加在器件上的電壓達B點後就迅速降低,器件將保持阻值較低的高阻態,其伏安特性由OB′表示。只要加上幅度超過Ut的脈衝即可使器件恢復到起始的低阻態。這種非晶態半導體儲存器的高阻和低阻兩種狀態的轉化是可逆的,並可反覆進行。
用硫系非晶態半導體已製成有1024位的電可擦除的可程式設計序只讀儲存器。這類儲存器與隨機儲存器不同,雖然也能擦寫,但主要用於固定讀出,需要時才加以改寫,所以是一種主讀儲存器。非晶態半導體儲存單元整合在矽片上,儲存單元之間用PN接面二極體隔離(圖3),各單元的關態電阻與開態電阻值之比為103~106。
非晶態半導體儲存器有如下優點:
(1)資訊可長期保持而無功耗;
(2)每位的狀態可用電脈衝隨意改寫;
(3)可直接與二極體-電晶體邏輯電路和電晶體-電晶體邏輯電路相匹配;
(4)具有抗高能粒子輻照效能。
非晶態半導體光儲存器
利用光輻照(鐳射或氙燈閃光)使非晶態半導體中的光斑處發生結構變化(一般為非晶態與晶態之間的變化),以記錄光資訊。它具有光的雙穩態性質。晶態與非晶態兩種狀態的折射率和吸收率明顯不同,根據反射率和透射率的差異讀出。
光儲存器一般採用以硫 (S)、硒(Se)或碲(Te)為基的硫系非晶態半導體,可用真空蒸發或射頻濺射法大面積澱積薄膜,並可通過改變材料成分來連續改變材料的光學性質。所用的鐳射波長範圍從紫外到紅外輻射。
光資訊記錄在非晶態半導體的光碟上,用鐳射束聚焦為亞微米的光斑。每平方微米材料寫入資訊所需的鐳射能量為0.1~0.2納焦。如圓盤轉速為每分鐘1800轉,光碟上鐳射功率可小於10毫瓦。所記錄的影象質量良好,解析度超過1000條對每毫米。點的尺寸沒有衍射的限制。光照可使晶態轉為非晶態,如把鐳射強度降低三分之二,就可把非晶態轉變為晶態。
非晶態半導體儲存器可用作高密度、高信噪比的光資訊記錄介質,儲存位數高於2×107位/釐米2,適用於計算機的儲存器、大容量資料儲存器、使用者和工業視訊光碟、視訊光碟主控制檯等,也可用作全息照像的記錄介質、超微縮底片等。