Оптический пространственный модулятор с памятью

 

О П И С А Н И Е (((1, в19057

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22.01.75 (21) 2098028/25 с присоединением заявки №(23) Приоритет э (51) М. Кл."

Н 01 4 31/14

Гасударственный камнтат йюйата Мнннстроа СССР кн делам нзааретаннй н вткрытнй (43) ОпУбликоваио 25.07.77рюллетень № 27 (53) УДК 621.383 088. 8) т (4б) Пата опубликования описания 13.09.77 (72) Автор . изобретения

Б. A. Бобылев

Институт физики попупроводников Сибирского отдепенни

АН СССР (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МОДУЛЯТОР

C ПАМЯТЬЮ

Изобретение относится к оптическим управляемым средам оптоалектроники и может быть использовано в системах вычислительной техники как оптическое за поминаюшее устройство, ус ройство ввода информации в ЭВМ, пространственный фильтр в системах когерентно-оптических способов. обработки информации,. а также как среда для. записи голограмм в peasit ном времени.. IO

Известные оптические управляемые сре ды состоят нэ высокоомного фотополупрэ: водникового материала, совмещенного с диалектрическими слоями, выполняющими роль электрооптической среды дли считываiь IS ния скрытого фотографического изобража ния c фотополупроводника, либо служащн ми для предотвращения сквозного тока через структуру, когда фотополупроводник является и электрооптической средой. 39

Фотополупроводниково-алектрооптичеокая ячейка Покельса состоит иэ фотополу. проводникового слоя, на который с двух сторон нанесены диэлектрические слои и прозрачные электроды. Однако структура 25

2 управляемых сред состоит иэ большого количества слоев (4-6), что усложняет процесс изготовления и ухудшает оптнчео» кие характеристики среды.,Использование в процессе работы фотопроводящих свойств высокоомного полупроводника ограничивает быстродействие (Й . < 1 кгц), связанное с захватом носителей заряда на ловушки в процессе записи оптического изображ(Впту

Использование при считывании линейнога электрооптического аффекта предполагае применение достаточно толстых слоев (ь 300 мкм) для получения эффективиой модуляции светового потока, что идет s ушерб разрешающей способности и необ» ходнмости приложения к структуре высоких напряжений (4 кв).

Llew изобретения - повышение быстро действия, снижение рабочего напряжения и уцрояение конструкции прибора.

Это достигается тем; кто полупроводнтн». ковый слой выполн н из ниэкоомнзго материала (P 10 - 10 ом/см) с глу бокими примесными центрами (Е 0,55190

3

1,0 as) I и поверхностно-барьерным «онтактом шотковского типа на поверхности.

Предлагаемый пространственный моду лятор с памятью (ПМП) облада .т преимуществом, обусловленным конструкцией и особенностями физических свойств низко-. омного фбто олуправадника с поверхностна барьерным контактом, а также эффектов, используемых в процессе работы. Отсутствие диэлектрических слоев упрощает изгатоэ- >6 ление и улучшает оптические свойстм структуры вследствие уменьшенчя чис,па слоев, Использование поверхностно-барьер

Мого контакта увеличивает быстродействие вследсгвие того, что фатополяризащщ !5 структуры в процессе записи осуществляется без повторного захвата возбужденных носителей заряда на ловушки, а время уо--, тановления напряжения на структуре и воэврата структуры в равновесное состояние 2Е определяется временем диэлектрической релаксации низкаамного полупроводника.

Поскольку рабочей областью ПМП являет: ся область пространственного заряда (ОПЗ) поверхностно-барьерного контакта, толщина 25 которой составляет 10 мкм, управлаощее напряжение модулятора значительно"; ниже, чем в известных конструкциях Наряду с этим малая толщина рабочего слоя дает потенциальные возможности для улучшения М разрешения.

На фиг. 1 показан ПМП, одно из ваэ, можных построений; на фиг. 2-4 приведены энергетические диаграммы поверхностно З5 барьерного контакта.

ПМП представляет полупроводниковый слой 1, находящийся на прозрачной проводящей подложке 2. На поверхности слоя создан йоверхностно-барьерный контакт с полупрозрачным электродом Ь. На проводящей обложке предполагается наличие омическога контакта 4 для приложения к структуре напряжения. Энергетическая

45 диаграмма на фиг. 2 характеризует исход;ное состояние структуры са слоем полупроводника 77 -типа. Для рабаты ПМП прин ципиально важным является, наличие в полупроводнике глубоких центров, которые должны быть введены либо диффузией, ли бо ионным илн термическим легированием.

В исходном состоянии ани заполнены электронами и могут быть частично ианизированы в непосредственной близости ат паверхнасГИ.

Рабочий, цикл начьнается с приложения к структуре напржкення в запорном для поверхностно-барьерного контакта напряжении (фиг. 3, . Свободные электроны ухо дят от поверхности в объем полупроводни".à, Величина концентрации свободных нэ» сителей заряда определяет устацовившуюся величину слоя источения % и время макс установления стационарного состояния, рав ного времени диэлектрической релаксации

Это состояние соответствует условию мак симального затемнения модулятора длй считывающего луча, поскольку для моду, ляции прозрачности кристалла испсльзует ся эффект Франца.-Келдыша. Запись изоб» ражения осуществляется светом из полосы собственного поглощения Пш к либо светом с энергией кванта, соответствующей переходам электронов с глубоких центров в зону проводимости ппЯ E ..Б осве щенной области освободившиеся под дейст вием света электроны с глубоких центров будут уходить в квазинейтральную область полупроводника, увеличивая положительный заряд в ОПЗ и тем самым сокращая протя женность ОПЗ..доW „„(. иг, 4). Это зна чит, чта экспонированные участки будут более прозрачны для считывающего луча.

Записанное изображение сохраняется в те» чение длительного времени, поскольку стя рание контраста определяется скоростью термо-полевой генерации с глубоких центров в неэкспанироьанных участках Считывающий луч частично стирает изображение.

Полное стирание осуществляется путем снятия напряжения. После чего электроны из квазинейтральной области устремляются в ОПЗ, захватываются ионизированными центрами, приводя систему в равновесное состояние за время, ответственное за рекомбинацию, В ПЧП с полупроводниковыми слоями типа 48„4м,„„A9,%од5,„Р,„на поллож ках из фасфида галлия при концентрации электронов в слоях.tt = 10 см - Й и

14

6 концентрации глубоких центров Q 10

47 -Я 1

-10 см . Глубина просгранственнай мо дуляции пропускания - — близка к мак симальной величине коэффициента модуля» ции на эффекте Франца-Келдыша в конфи гурации барьера Шатки

44.ж --» — (о

"д "4 а 1-ф

-7

Время цикле составляет величину1 10 + в

+ 10 сек и определяется временем диэлектрической релаксации. Время хранения для глуб аких центров с Глубиной залегания 0 5

0,5 зв составляет < час и более„

Оптическое разрешение не хуже

1000 лин/см.

Рабоч напряжение 160 В.

619057

3 1

Формула изобретения

Оптический пространственный модулятор с паьаггыо, состояший иэ полупроводниково го слои и прозрачного электрода, о тличаюmийся тем, что, с целью повышении быстродействия, снижения раф3 чего напрщкении и упрощении конструкпии,. полупроводниковый слой выполнен из низко омного материала с глубокими примесными иентрамя и с новерхиостнабарьерным контактом шотковского типа на поверкности.

Составитель Aü Мазур

Редактор Е, Кравнова: Техред O. Jlyroiai Корректор.А. Власенко

Эаказ 2587/47 Тираж 976 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4