DE1259385B - Storage element and method for its manufacture - Google Patents
Storage element and method for its manufactureInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
GlIcGlIc
Deutsche Kl.-. 21 al - 37/52German class -. 21 al - 37/52
Nummer: 1 259 385Number: 1 259 385
Aktenzeichen: J 23844IX c/21 alFile number: J 23844IX c / 21 al
Anmeldetag: 8. Juni 1963 Filing date: June 8, 1963
Auslegetag: 25. Januar 1968Opening day: January 25, 1968
Die Erfindung betrifft ein Speicherelement in Gestalt einer Halbleiter-Diode, in deren Sperrschicht eine Beimischung eingeführt ist, und Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a memory element in the form of a semiconductor diode in its barrier layer an admixture is introduced and process for its preparation.
Es ist bekannt, daß die Anwesenheit einer metallisehen Beimischung im Bereich der räumlichen Aufladung des Gleichrichterkontaktes, d. h. in der Sperrschicht eines Selen-Gleichrichters, dessen Eigenschaften sehr stark verschlechtert. Um die Sperrschicht von diesen unerwünschten Beimischungen zu säubern, wird bekanntlich bei der Herstellung von Selen-Gleichrichtern in Richtung der Sperrung ein lang andauerndes elektrisches Ausformen bei erhöhten Temperaturen vorgenommen. Dieser Vorgang erfordert sehr viel Zeit, da die Geschwindigkeit der Ver-Schiebung der meisten Metallatome sehr klein ist.It is known that the presence of a metallic look Admixture in the area of the spatial charging of the rectifier contact, d. H. in the barrier layer a selenium rectifier, the properties of which deteriorate very much. Around the barrier It is known to remove these undesirable admixtures in the manufacture of selenium rectifiers in the direction of the blocking a long-lasting electrical shaping at increased Temperatures made. This process takes a lot of time because of the speed of the shift of most metal atoms is very small.
Aus dem USA.-Patent 2 968 014 ist ein synthetisches Antimonglanzkristall bekannt, das einen Überschuß von Antimon in den Grenzen von 1 bis 3,5 Gewichtsprozent des Gemisches enthält und hauptsächlieh als eine elektronische Schalteinrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes verwendet wird, die zwei stabile Zustände besitzt.A synthetic antimony luster crystal is known from US Pat. No. 2,968,014, which has an excess of antimony within the limits of 1 to 3.5 percent by weight of the mixture and mainly is used as an electronic switching device to control an electric current, which has two stable states.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein universell verwendbares Speicherelement hoher spezifischer Leistung anzugeben, das in außerordentlich kurzer Zeit umschaltbar ist, ohne wiederholte Einschreibung für längere Dauer verwendbar ist und auch als integrierendes Element verwendet werden kann, wobei die Parameter der Integration in einfacher Weise veränderlich sind.The present invention is based on the object of a universally usable storage element Specify high specific power, which can be switched in an extremely short time without repeated Enrollment can be used for longer periods and is also used as an integrating element can be, wherein the parameters of the integration can be changed in a simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbleiter-Diode als Selen-Diode ausgebildet ist und daß die Beimischung in deren Sperrschicht Silber in derartigen Mengen enthält, daß diese Beimischung in einem starken elektrischen Feld, das in der Sperrschicht beim Anlegen einer äußeren Spannung an das Speicherelement erzeugt wird, derart verschiebbar ist, daß das Speicherelement den stabilen Zustand einer binären »0« oder einer binären »1« einnimmt.According to the invention, this object is achieved in that the semiconductor diode is designed as a selenium diode and that the admixture in their barrier layer contains silver in such amounts that this Admixture in a strong electric field that occurs in the barrier layer when an external voltage is applied is generated on the memory element, is displaceable in such a way that the memory element has the stable State of a binary "0" or a binary "1".
Ein derartiges Speicherelement wird vorteilhaft dadurch hergestellt, daß in dem Bereich des Gleichrichterkontaktes zwischen einer Schicht Selen und einer Schicht Selenkadmium oder einer anderen Schicht eines Leiters oder Metalls einer Selen-Diode eine dünne Schicht einer Beimischung von Silber mit einer Konzentration von einigen Zehnteln bis zu einigen atomaren Prozenten eingeführt wird.Such a storage element is advantageously produced in that in the area of the rectifier contact between a layer of selenium and a layer of selenium or another layer a conductor or metal of a selenium diode a thin layer of an admixture of silver with a Concentration from a few tenths to a few atomic percent is introduced.
Anstatt einer Schicht eines mit Silber legierten Selens kann auch eine Schicht eines Silberselenids eingeführt werden.Instead of a layer of a selenium alloyed with silver, a layer of a silver selenide can also be used to be introduced.
Speicherelement und Verfahren
zu seiner HerstellungStorage element and method
for its manufacture
Anmelder:Applicant:
Institut Fiziki i Matematiki Akademii NaUkInstitut Fiziki i Matematiki Akademii NaUk
Litowskoi SSR, Wilnjus (Sowjetunion)Litowskoi SSR, Vilnjus (Soviet Union)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,Dipl.-Chem. L. Zellentin, patent attorney,
6700 Ludwigshafen, Halbergstr. 256700 Ludwigshafen, Halbergstr. 25th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Witautas Balio Tolutis, Wilnjus (Sowjetunion) - -Witautas Balio Tolutis, Vilnjus (Soviet Union) - -
Dadurch, daß sich im Gegensatz zu anderen Beimengungen die Silber-Atome im Selen stets im ionisierten Zustand befinden, ist eine große Verschiebegeschwindigkeit und damit Schaltgeschwindnigkeit gegeben. Die Konzentration des Silbers in der Sperrschicht kann durch eine angelegte äußere Spannung von einer bestimmten Polarität und Größe reversibel verändert werden. Diese Wirkung ist ähnlich der Wirkung einer bekannten elektrischen Ausformung eines Selen-Gleichrichters, der Unterschied besteht jedoch darin, daß dieser Vorgang sehr schnell in Bruchteilen einer Millisekunde verläuft.Because, in contrast to other admixtures, the silver atoms in selenium are always ionized State is a high displacement speed and thus switching speed given. The concentration of silver in the barrier layer can be determined by an applied external voltage can be reversibly changed by a certain polarity and size. This effect is similar to that Effect of a known electrical formation of a selenium rectifier, the difference is there however, in the fact that this process takes place very quickly in a fraction of a millisecond.
Das Anlegen einer äußeren Spannung von einer bestimmten Größe in Sperrichtung führt zu einer Reinigung der Sperrschicht von der Beimischung an Silber, so daß das Speicherelement einen stabilen Zustand einnimmt, der dem Zustand eines gewöhnlichen Selen-Gleichrichters entspricht (Zustand »0«). Beim Anlegen einer Spannung von einer bestimmten Größe in der Durchlaßrichtung wird die Beimischung an Silber wieder in die Sperrschicht hineingezogen, und die Asymmetrie der Leitfähigkeit verschwindet, so daß das Speicherelement in den stabilen Zustand »1« versetzt wird.Applying an external voltage of a certain magnitude in the reverse direction leads to a Cleaning of the barrier layer from the admixture of silver, so that the memory element has a stable Assumes a state that corresponds to the state of a normal selenium rectifier (state »0«). When a voltage of a certain magnitude is applied in the forward direction, the admixture pulled back into the barrier layer by silver, and the asymmetry of conductivity disappears, so that the storage element is put into the stable state "1".
Da die Dauer des Überganges des Speicherelementes aus dem einen in den anderen stabilen ZustandBecause the duration of the transition of the storage element from one to the other stable state
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außerordentlich schnell verläuft (10~4 bis 10~5 Se- darin ein starkes elektrisches Feld,-unter dessen Wirkunden), kann ein solches Speicherelement auch als kung eine Elektrodiffusion des Silbers stattfindet, elektronischer Schalter verwendet werden. In Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Die Geschwindigkeit der Änderung des Zustandes Spannung erhöht oder erniedrigt sich die Konzentraeines Speicherelementes hängt sehr stark von der 5 tion an Silber in der Sperrschicht. Bei einer gegebe-Amplitude der an das Speicherlement angelegten nen Größe der äußeren Spannung stellt sich nach Spannung ab. Diese Tatsache erlaubt, den Zustand einer bestimmten Zeit r ein bestimmtes Gleichgewicht des Speicherelementes »abzulesen«, ohne daß der in der Verteilung des Silbers in der Sperrschicht ein, Zustand des Speicherelementes selbst verändert wird. d. h., es wird ein bestimmter stabiler Zustand desextremely rapidly runs (10 ~ 4 to 10 ~ 5 seconds in a strong electric field, -having its Wirkunden), such a memory element can also serve as kung takes place electric diffusion of the silver, electronic switches are used. Depending on the polarity of the applied voltage, the speed of change in the voltage state increases or decreases the concentration of a storage element depends very much on the amount of silver in the barrier layer. Given a given amplitude of the external voltage applied to the storage element, it turns off after voltage. This fact allows the state of a certain time r a certain equilibrium of the storage element to be "read off" without changing the state of the storage element itself in the distribution of the silver in the barrier layer. that is, it becomes a certain stable state of the
Für die »Ablesung« eines Speicherelementes wird io Speicherelementes erzeugt.For the "reading" of a storage element, io storage element is generated.
nachstehendes Beispiel angegeben: Bei einer Dauer der angelegten Spannung, die ge-Ein Speicherelement befindet sich in einem unbe- ringer als r ist, geht das Speicherelement nach jedem kannten Zustand. Es wird ein Spannungsimpuls in angelegten Impuls in einen Zwischenzustand »α«, Sperrichtung mit einer kleinen Amplitude angelegt >x5«, »/3« usw. über, d. h., der Übergang aus einem (die Amplitude ist um einige Potenzen kleiner als die- 15 Endzustand»!« in »0«, oder umgekehrt, erfolgt alljenige Amplitude, die das Speicherelement in einen mählich (F i g. 1). Hierbei zeigt sich die integrierende seiner Grenzzustände versetzen würde). Wenn sich Wirkung des erfindungsgemäßen Speicherelementes, das Speicherelement im Zustand »0« befindet, ist der Die Zeitdauer τ ist stark von der Größe der angedurchfließende Strom um 10~3- bis 10~4mal kleiner legten äußeren Spannung abhängig. Diese Tatsache als in dem Fall, in dem es sich im Zustand »1« befin- 20 gibt die Möglichkeit, eine Information aus dem Speidet. Der Zustand des Speicherelementes selbst wird cherelement ohne merkbare Zerstörung dieser gespeidurch das Ablesen praktisch nicht verändert. cherten Information abzulesen.The following example is given: If the duration of the applied voltage is less than r, the storage element goes to every known state. A voltage pulse is applied in an applied pulse in an intermediate state »α«, reverse direction with a small amplitude> x5 «,» / 3 «etc. over, that is, the transition from one (the amplitude is a few powers smaller than the - 15 Final state »!« In »0«, or vice versa, takes place all the amplitude that would gradually shift the storage element into one (Fig. 1). This shows the integrating of its limit states). If action is the memory element of the invention, the memory element is in state "0", is the time duration is τ strongly on the size of the attached current flowing through to 10 -3 - to 10 ~ 4 times smaller laid external voltage dependent. This fact, as in the case in which it is in state "1", gives the possibility of information from the food. The state of the memory element itself is stored in the memory element without any noticeable destruction of the memory element by reading it and practically not changed. information.
Durch Versuche konnte festgestellt werden, daß Beim Einschreiben einer binären »1« oder einerExperiments have shown that when writing a binary "1" or a
eine im Speicherelement eingeschriebene Information binären »0«, d. h., wenn an das Speicherelement eine ΙΟ"7- bis 10-8mal abgelesen werden konnte, bis das 25 hohe Spannung angelegt wird,-ändert sich dessen Zu-an inscribed in the memory element information binary "0", that is, when to the storage element a ΙΟ "7 - was to 10- 8 times read is applied to the 25 high voltage at its inlet -Changes
Speicherelement wieder regeneriert werden mußte. stand sehr schnell (nach 10~5 Sekunden); beim Ab-Storage element had to be regenerated again. stood up very quickly (after 10 ~ 5 seconds); when leaving
Dieser Umstand erlaubt es, das Speicherelement lesen der eingeschriebenen Information mit einer we-This fact allows the memory element to read the written information with a different
für sehr langfristige Speicherungen zu verwenden. sentlich niedrigeren Spannung-ändert sich dessen Zu-to use for very long-term storage. significantly lower voltage - its supply changes
Die Löschung der Information erfolgt, indem das stand 10~7- bis 10~8mal langsamer. Spiecherelement durch eine Spannung von entspre- 30 Eine Änderung der Dauer des Einschreibens einerThe deletion of the information is done by standing 10 ~ 7 - to 10 ~ 8 times slower. Memory element by a voltage of corresponding 30 A change in the duration of the writing of a
chender Amplitude und Dauer in einen zwischen- binären »1« oder »0« führt zu einer Änderung inof the same amplitude and duration in an inter-binary »1« or »0« leads to a change in
liegenden Zustand versetzt wird. einigen Größenordnungen. Diese Erscheinung gibtlying state is displaced. some orders of magnitude. This appearance gives
Die Erfindung soll nachstehend an Hand von die Möglichkeit, in weiten Grenzen die Geschwindig-The invention is intended below on the basis of the possibility of, within wide limits, the speed
Zeichnungen näher erläutert werden, in denen An- keit der Zerstörung der Information beim Ablesen Wendungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, für 35 zu ändern und auch die Parameter der Integration zuDrawings are explained in more detail, in which the information is destroyed when it is read Examples of turns of the invention are shown for changing the parameters of the integration too
die in der vorliegenden Erfindung gesonderter Schutz ändern,which change separate protection in the present invention,
nicht begehrt wird. Es zeigt Der Zustand des Speicherelementes kann bequemis not desired. It shows the state of the memory element can be convenient
F i g. 1 einen grundsätzlichen Verlauf der Volt- nach den Parametern seiner Voltampere- oder Span-Ampere-Kennlinien eines Speicherelementes gemäß nungskapazitäts-Eigenschaften bestimmt werden, beider Erfindung für die Grenzzustände »0« und »1« 40 spielsweise nach dem Widerstandswert in der Sperr- und für zwischenliegende Zustände »α«, »<5«, »ß«, richtung bei einer gegebenen Spannung (in GestaltF i g. 1 a basic curve of the volt according to the parameters of its volt-ampere or span-ampere characteristics of a storage element according to voltage capacity properties can be determined, in the invention for the limit states "0" and "1" 40 for example according to the resistance value in the blocking and for intermediate states »α«, »<5«, »ß«, direction at a given voltage (in the form
F i g. 2 ein Oszillogramm des Speicherelementes eines kurzen Impulses), die bedeutend geringer ist alsF i g. 2 an oscillogram of the storage element of a short pulse), which is significantly less than
beim Zustand »0«, die Spannung, mit der ein gegebener Zustand desin the state »0«, the voltage with which a given state of the
F i g. 3 ein Oszillogramm des Speicherelementes Speicherelementes erzeugt wird, beim Zustand »1«, 45 Bei einem mehrfachen Ablesen einer binären »1«F i g. 3 an oscillogram of the storage element storage element is generated, with status »1«, 45 With multiple readings of a binary »1«
F i g. 4 ein grundsätzliches Schaltungsschema eines erniedrigt sich allmählich die Stärke des Signals, d. h.,F i g. 4 shows a basic circuit diagram of a gradually decreasing the strength of the signal, i. H.,
langfristigen Speichers unter Verwendung von Spei- die Information wird allmählich gelöscht,long-term storage using memory- the information is gradually erased,
cherelementen gemäß der Erfindung, Beim Ablesen einer binären »0« wird die StärkeIn accordance with the invention, when reading a binary "0", the strength becomes
F i g. 5 ein Schaltungsschema eines Integrators von des erhaltenen Signals praktisch nicht verändert.F i g. 5 shows a circuit diagram of an integrator practically unchanged from the signal obtained.
Impulsen mit gemäß der Erfindung ausgebildeten 50 Bei der langfristigen Speicherung erfolgt die Zer-Pulses with 50 configured according to the invention.
Speicherelementen, störung der eingeschriebenen Information mit derStorage elements, interference with the written information with the
F i g. 6 ein Schaltungsschema eines Impulszählers Zeit nicht gleichförmig, bei einer eingeschriebenenF i g. 6 is a circuit diagram of a pulse counter time non-uniform, in the case of a registered one
mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Speicher- binären »0« wird bei Raumtemperatur die Informa-with memory binary "0" designed according to the invention, the information is
elementen, tion mehrere Wochen lang aufbewahrt, bei einer ein-elements, kept for several weeks, if one
Fig. 7 eine »ODER«-Schaltung, die mit Speicher- 55 geschriebenen »1« mehrere Tage,7 shows an "OR" circuit, the "1" written with memory 55 for several days,
elementen ausgebildet und die an ein Schieberegister Nachstehend soll ein Verfahren zur Herstellungelements formed and connected to a shift register. The following is a method of manufacturing
angeschlossen ist, eines Speicherelementes gemäß der Erfindung näheris connected, a memory element according to the invention in more detail
F i g. 8 ein Zweitaktschieberegister mit Verwen- beschrieben werden.F i g. 8 a two-cycle shift register with use can be written.
dung von gemäß der Erfindung ausgebildeten Spei- Als Grundlage des Speicherelementes kann sowohlTraining of trained according to the invention memory As the basis of the memory element can both
cherelementen. 60 ein Metall als auch ein dielektrischer Körper oderelements. 60 a metal as well as a dielectric body or
Die Wirkung des Speicherelementes beruht auf Halbleiter dienen. Die optimale Größe des thermieiner Änderung der Voltampere- und Spannungs- sehen Ausdehnungskoeffizienten der Grundlage ist kapazitäts-Eigenschaften des Gleichrichterkontaktes, ~~ 1(1.6f, J-1 auf Grund der Änderung der Verteilung von Bei- ' ra mischungsteilchen an Silber in der Sperrschicht des 65 Wenn sich die Grundlage stark von Selen unterschei-Selens unter Wirkung einer äußeren Spannung auf : det, beispielsweise bei Herstellung des Speicherdas Speicherelement. Schon durch Anlegen einer ge- Elementes auf einer Oberfläche eines Germaniumringen äußeren Spannung an die Sperrschicht entsteht oder Silizium-Monokristalls, müssen besondere Maß-The effect of the memory element is based on serving semiconductors. The optimal size of thermieiner change the volt-amp and voltage see expansion coefficient is based capacitance characteristics of the rectifier contact, ~~ 1 (first 6f, J -1 due to the change in the distribution of examples' ra mixture particles of silver in the Barrier layer of the 65 If the basis of selenium is very different from selenium, selenium is exposed to an external voltage, for example when the storage element is being manufactured. Monocrystalline, must be special
nahmen zur Befestigung einer Selenschicht vorgenommen werden, die aus einer Unterschicht besteht, die eine gute Adhäsion zur Oberfläche der Grundlage und eine gute Verbindung mit dem unteren ohmschen Kontakt des Elementes besitzt, beispielsweise eine dünne Schicht von Wismut.to attach a selenium layer, which consists of an underlayer, which have good adhesion to the surface of the foundation and a good connection with the lower ohmic Contact of the element possesses, for example, a thin layer of bismuth.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Herstellung eines Speicherelementes beschrieben, das auf einer Grundlage aufgebaut ist, die nicht mit Selen übereinstimmt, beispielsweise auf der Oberfläche eines Germanium- oder Silizium-Monokristalls.An embodiment of the manufacture of a memory element will be described below is built on a foundation that does not match selenium, for example on the surface of a germanium or silicon monocrystal.
Auf der Oberfläche eines Monokristalls wird mittels einer Schablone, die die Gestalt des Speicherelementes und des Stromableiters besitzt, mittels einer thermischen Zerstäubung im Hochvakuum eine schicht Aluminium von einer Stärke etwa eines Mikrons aufgetragen. Die letzten Zehntel der Aluminium-Schicht werden mit Wismut zusammen aufgestäubt, weiterhin wird nach der Beendigung der Zerstäubung von Aluminium, ohne Zerstörung des Hochvakuums, eine Schicht von Wismut bis zu einer Stärke von 0,5 Mikron aufgedampft. Die Temperatur der Grundlage (der Oberfläche des Monokristalls) muß hierbei in den Grenzen von 120 bis 150° C gehalten werden. Die mit diesem Verfahren erhaltene Oberfläche soll hierbei leicht matt sein.On the surface of a monocrystal, the shape of the memory element is created using a template and the current conductor has, by means of thermal atomization in a high vacuum A layer of aluminum about a micron thick is applied. The last tenths of the aluminum layer are sputtered together with bismuth, and will continue after the sputtering has ended of aluminum, without destroying the high vacuum, a layer of bismuth up to one Evaporated thickness of 0.5 microns. The temperature of the base (the surface of the monocrystal) must be kept within the limits of 120 to 150 ° C. The obtained with this procedure The surface should be slightly matt.
Nach dem Aufsprühen von Wismut wird ohne Zerstörung des Hochvakuums eine Schicht reinen Selens aufgestäubt in einer Stärke von 5 bis 7 Mikron. Die Temperatur des Kristalls soll hierbei etwa 50° C betragen. Die Kristallisation der Schicht wird in einer normalen Atmosphäre bei 200° C für die Dauer einer Stunde vorgenommen. Die auf diese Weise hergestellte Schicht hexagonalen Selens besitzt eine Textur mit einer Orientierung in der C-Achse entlang des Oberfläche des Monokristalls.After bismuth is sprayed on, a layer of pure selenium is created without destroying the high vacuum dusted to a thickness of 5 to 7 microns. The temperature of the crystal should be around 50 ° C. The crystallization of the layer takes place in a normal atmosphere at 200 ° C for the duration of a Hour. The layer of hexagonal selenium produced in this way has a texture with an orientation in the C-axis along the surface of the monocrystal.
Auf die Oberfläche der Selenschicht wird unter den gleichen Bedingungen eine Schicht Selen mit einer Beimischung von Silber aufgestäubt. Die Stärke der Schicht beträgt 2 bis 3 Mikron. In diesem Fall wird das Selen und das Silber aus separaten Verdampfern gleichzeitig aufgestäubt. Die Konzentration des SiI-bers in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschäften des Elementes ändert sich von einigen Teilen bis zu einigen Atomprozenten. Je höher die Konzentration des Silbers, um so größer ist die Zeitdauer des Ansprechens des Elementes und um so stabiler sind die Zustände »1« und »0«.On the surface of the selenium layer, a layer of selenium with a Admixture of silver dusted on. The thickness of the layer is 2 to 3 microns. In this case it will the selenium and silver from separate evaporators are dusted at the same time. The concentration of the silver some parts change depending on the desired properties of the element up to a few atomic percent. The higher the concentration of silver, the longer the duration of the Response of the element and the more stable are the states "1" and "0".
In Abhängigkeit von der Konzentration des Silbers kann sich die Ansprechzeit des Elementes von einigen Mikrosekunden bis zu einigen Millisekunden ändern und die Anzahl der Ablesungen einer Information von einigen Zehnern bis 10~7 oder 10~9 und sogar weiter erhöhen.Depending on the concentration of silver, the response time of the element can take up to several milliseconds and change and further increase the number of readings of information from several tens up to 10 -7 or 10 -9 even of a few microseconds.
Nach dem Aufstäuben der Schicht wird deren Kristallisation bei 200 bis 300° C 20 bis 30 Minuten lang durchgeführt.After the layer has been sputtered, it will crystallize carried out at 200 to 300 ° C for 20 to 30 minutes.
Als oberer Gleichrichterkontakt dient eine Schicht Kadmium, das mit Zinn legiert ist, die ebenfalls im Hochvakuum aufgesprüht wird. Von oben wird die Schicht Kadmium mit einer dicken Schicht Zinn abgedeckt. Die Stärke der Kadmiumschicht beträgt 0,5 bis 1 Mikron, und die Stärke der Zinnschicht beträgt 1 bis 3 Mikron. Mittels eines thermischen Aufsprühens wird über eine entsprechende Schablone die obere Elektrode mit den entsprechenden Verbindungspunkten einer Schaltung verbunden.A layer of cadmium alloyed with tin, which is also used in the High vacuum is sprayed on. From above, the layer of cadmium is covered with a thick layer of tin. The thickness of the cadmium layer is 0.5 to 1 micron, and the thickness of the tin layer is 1 to 3 microns. By means of thermal spraying, the upper electrode connected to the corresponding connection points of a circuit.
Die räumliche Ausbildung des Elementes und der Schablonen wird auf Grund der Forderungen bestimmt, wie sie aus den betreffenden Schaltungsaufgaben hervorgehen. Beispielsweise können es die Verbindungspunkte von Schaltungen sein, in die die Elemente als Bauteile eingesetzt werden, oder es können auch Matrizen aus Speicherelementen sein.The spatial formation of the element and the templates is determined on the basis of the requirements, as they are from the relevant circuit tasks emerge. For example, it can be the connection points of circuits into which the Elements are used as components, or matrices can also be made up of memory elements.
Das angeführte Ausführungsbeispiel der Herstellung eines Speicherelementes ist nicht das einzig mögliche.The cited exemplary embodiment of the production of a memory element is not the only one possible.
Es sind auch andere Herstellungsverfahren möglieh, indem beispielsweise anstatt einer Selenschicht, die mit Silber legiert ist, zwischen einer Schicht reinen Silbers und der oberen Elektrode eine Schicht eines Silberselenids eingeführt wird. Wesentlich ist, daß eine Beimischung von Silber in den Bereich der Sperrschicht eingeführt wird.Other manufacturing processes are also possible, for example by instead of a selenium layer, alloyed with silver, between a layer of pure silver and the top electrode a layer of a Silver selenide is introduced. It is essential that an admixture of silver in the area of the barrier layer is introduced.
Nachstehend sind zur Erläuterung einige Ausführungsbeispiele angeführt:Some examples are given below for explanation:
Es wurde ein Oszillogramm des Volt-Ampereao Verlaufs eines Speicherelementes im Zustand »0« aufgenommen (F i g. 2). Das Oszillogramm wurde bei einer Frequenz von 50 Hertz und 40 Volt aufgenommen. Der Zustand wurde mittels eines Impulses durch Anlegen von 100 Volt mit Sperrpolarität und einer Dauer von 1 Millisekunde erzeugt.It became an oscillogram of the Volt-Ampereao History of a memory element in the state "0" recorded (FIG. 2). The oscillogram was at a frequency of 50 Hertz and 40 volts. The condition was carried out by means of an impulse Apply 100 volts with reverse polarity and a duration of 1 millisecond.
Es wurde ein Oszillogramm des Volt-Ampere-Verlaufs
eines Speicherelementes im Zustand »1« aufgenommen (F i g. 3).
Das Oszillogramm wurde bei einer Frequenz von 50 Hertz und 8 Volt aufgenommen. Der Zustand
wurde durch Einwirkung eines Impulses von 50 Volt mit Durchgangspolarität und einer Dauer von 0,1 Mikrosekunden
erzeugt.
Das vorliegende Speicherelement kann in elektronischen Rechenmaschinen und automatischen Einrichtungen
verwendet werden. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Verwendung in langfristigen
Spiechereinrichtungen, in logischen Schalteinrichtungen, Impulszählern, Schieberegistern usw. als ein
Speicherelement oder ein integrierendes Element.An oscillogram of the volt-ampere curve of a storage element in state "1" was recorded (FIG. 3).
The oscillogram was recorded at a frequency of 50 Hertz and 8 volts. The condition was created by applying a 50 volt pulse with forward polarity and a duration of 0.1 microseconds.
The present memory element can be used in electronic calculating machines and automatic devices. In particular, the present invention is used in long-term storage devices, in logic switching devices, pulse counters, shift registers, etc. as a storage element or an integrating element.
Eine langfristige Speichereinrichtung (F i g. 4) enthält hinter den Dioden 1 nachgeschaltete Speicherelemente
2.
Beim Einschreiben einer binären »1« wird an eine der Schienen A, B ein negativer Spannungsimpuls
angelegt. Über die entsprechend geöffneten Schaltelemente B1B2.. .B und über Entladungsschienen,
die Dioden 3 und Speicherelemente 2 enthalten, fließen Ströme gleicher Richtung und führen die entsprechenden
Speicherelemente in den Zustand »1« über. Beim Einschreiben einer binären »0« wird an eine
der Schienend über entsprechend geöffnete Schalt- elementeJB1 B2 .. .B, über Entladungs-Dioden 1 und
Speicherelemente 2 ein positiver Spannungsimpuls angelegt, und es fließen Ströme in umgekehrter Richtung,
die die entsprechenden Speicherelemente in den Zustand »0« überführen. Bekannte Halbleiter-Dioden
1, 3 und Speicherelemente sind sterngeschaltet. Die Speicherelemente 2 schließen im leitenden Zustand
die Dioden 1, 3 an die Schienen A, B an, und im abgeschalteten Zustand sperren sie diese ab. Die
Spannung, die hierbei an den Ausgangswiderständen erscheint, wird als eine binäre »1« oder eine binäre
»0« aufgenommen.A long-term storage device (FIG. 4) contains storage elements 2 connected downstream of the diodes 1.
When writing a binary "1", a negative voltage pulse is applied to one of the rails A, B. Currents in the same direction flow via the correspondingly opened switching elements B 1 B 2 .. .B and via discharge rails containing diodes 3 and storage elements 2 and transfer the corresponding storage elements to the "1" state. When a binary “0” is written in, a positive voltage pulse is applied to one of the rails via appropriately opened switching elements JB 1 B 2 .. .B, via discharge diodes 1 and storage elements 2, and currents flow in the opposite direction Transfer memory elements to the "0" state. Known semiconductor diodes 1, 3 and memory elements are star-connected. In the conductive state, the storage elements 2 connect the diodes 1, 3 to the rails A, B , and in the switched-off state they block them. The voltage that appears at the output resistors is recorded as a binary "1" or a binary "0".
In F i g. 5 ist ein Impuls-Integrator schematisch dargestellt. Bei Anlegung eines negativen Impulses an den Eingang 4 der Schaltung wird das Speicherelement 2 in den Zustand »1« übergeführt. HieraufIn Fig. 5 a pulse integrator is shown schematically. When a negative pulse is applied the input 4 of the circuit, the storage element 2 is transferred to the state "1". On that
werden an den Eingang positive Impulse angelegt, die der Integration unterworfen werden sollen. Mit jedem Impuls wächst der Widerstand des Speicherelementes 2 an, und der Spannungsabfall erhöht sich dementsprechend. positive pulses are applied to the input to be subjected to integration. The resistance of the storage element increases with each pulse 2 turns on and the voltage drop increases accordingly.
Erreicht der Spannungsabfall eine vorgegebene Größe, sendet der Blockgenerator 5 am Ausgang ein Signal aus. Die Integration ist auch aus dem Zustand »0« in Richtung des Zustandes »1« möglich.If the voltage drop reaches a predetermined size, the block generator 5 sends in at the output Signal off. The integration is also possible from the state »0« in the direction of the state »1«.
In F i g. 6 ist beispielsweise ein Impulszähler ge- ίο zeigt, der einen Kommutator 6, ein Speicherelement 7 und einen Blockgenerator 8 enthält. Beim Anlegen von positiven Impulsen an den Eingang strebt das Element Ix zum Zustand »1« und das Element 2 zum Zustand »0«. Es entsteht eine Spannungsverteilung, wobei sich die Spannung am Element 2 erhöht. Wenn die Spannung eine bestimmte Höhe erreicht, die der Basis der Zählung entspricht, wird der Blockgenerator erregt. Der Blockgenerator liefert einen Ausgangsimpuls an den Eingang einer Kaskade (nicht dargestellt) des Zählers und schließt gleichzeitig die Schaltung derart um, daß die Eingangsimpulse, die an das Element 2 angelegt wurden, dieses zum Zustand »1« bringen und die Impulse, die an das Element I1 angelegt wurden, dieses zum Zustand »0« bringen. Mit Ausgabe eines Impulses durch den Blockgenerator kehrt die Schaltung in den ursprünglichen Zustand zurück.In Fig. 6 shows, for example, a pulse counter which contains a commutator 6, a storage element 7 and a block generator 8. When positive pulses are applied to the input, element I x tends to state "1" and element 2 to state "0". A stress distribution arises, with the stress on element 2 increasing. When the voltage reaches a certain level, which corresponds to the base of the count, the block generator is energized. The block generator delivers an output pulse to the input of a cascade (not shown) of the counter and at the same time closes the circuit in such a way that the input pulses that were applied to element 2 bring it to state "1" and the pulses that are sent to element 2 Element I 1 have been created, bring it to the "0" state. When a pulse is output by the block generator, the circuit returns to its original state.
Eine logische »ODER«-Schaltung ist in F i g. 7 gezeigt. Wenn auf einem der Elemente 2V 22, 23 ein Zustand »1« eingeschrieben ist, so wird bei Anlegung eines positiven Impulses an die Schiene B gegenüber A der Spannungsabfall am Element klein, und eine »1« wird am Speicherelement 24 eingeschrieben. Hierbei wird das Speicherelement, das eine »1« enthält, in den Zustand »0« übergeführt.A logical "OR" circuit is shown in FIG. 7 shown. If a state "1" is written on one of the elements 2 V 2 2 , 2 3 , when a positive pulse is applied to rail B compared to A, the voltage drop across the element is small, and a "1" is written into memory element 2 4 . The storage element that contains a "1" is transferred to the "0" state.
Ein Beispiel eines Zweitakt-Schieberegisters ist in Fig. 8 dargestellt. In der Ausgangsstellung befinden sich alle Speicherelemente im Zustand »0«. Beim Anlegen eines positiven Impulses an den Eingang 9 gegenüber der Schiene A wird das Element 2t in den Zustand »1« übergeführt. Ein »1« kann auf Grund der Widerstände R2, Rs usw. in die anderen Speicherelemente nicht eingeschrieben werden. Beim Anlegen eines positiven Impulses an die Schiene A gegenüber der Schiene B fällt am Element 22 die Spannung ab, wodurch eine »1« eingeschrieben wird. Hierbei wird das Element I1 unter der Wirkung der Rückspannung in den Zustand »0« übergeführt. Die Diode D1 verhindert eine Rückinformation. Als nächster Takt erscheint an der Schiene B ein positiver Impuls gegenüber der Schiene A, hierbei wird die »1« vom Element 22 auf das Element 23 umgeschrieben.An example of a two-stroke shift register is shown in FIG. In the initial position, all storage elements are in the "0" state. When a positive pulse is applied to input 9 opposite rail A , element 2 t is transferred to state »1«. A "1" cannot be written into the other memory elements due to the resistors R 2 , R s, etc. When a positive pulse is applied to rail A opposite to rail B , the voltage at element 2 2 drops, whereby a "1" is written. Here the element I 1 is transferred to the "0" state under the effect of the reverse voltage. The diode D 1 prevents any return information. As the next cycle, a positive pulse appears on rail B compared to rail A, in this case the "1" is rewritten from element 2 2 to element 2 3.
Das erfindungsgemäße Speicherelement weist folgende Vorteile auf; es ist universell verwendbar, da die gleiche Zelle in Abhängigkeit von der Arbeitsweise stets verwendet werden kann:The memory element according to the invention has the following advantages; it is universally applicable since the same cell can always be used depending on the mode of operation:
a) als Speicherelement,a) as a storage element,
b) als ein Kommutationselement mit vorbestimmten Parametern der Kornmutationseigenschaften (Zeit der Kommutation, Amplitude des Nutzsignals), b) as a commutation element with predetermined parameters of the grain mutation properties (Time of commutation, amplitude of the useful signal),
c) als Integrationselement mit vorgegebenen Parametern der Integration.c) as an integration element with predetermined integration parameters.
Beim Zählen der Information kann das Element eine große spezifische Leistung abgeben, die bis zu 0,5 Watt auf 1 mm2 erreicht, bei einer Spannung bis zu 150 Volt.When counting the information, the element can emit a large specific power, reaching up to 0.5 watt per 1 mm 2 , at a voltage of up to 150 volts.
Die kleinste spezifische Leistung, die erforderlich ist, um eine Information abzulesen, ist sehr gering (weniger als 1 Mikrowatt auf einen Quadratmillimeter). The smallest specific power that is required to read information is very low (less than 1 microwatt per square millimeter).
Bei der Herstellung des Elementes können die Grundparameter des Elementes in weiten Grenzen verändert werden.When manufacturing the element, the basic parameters of the element can be varied within wide limits to be changed.
a) Die Ansprechzeit des Elementes kann von einigen Teilen einer Mikrosekunde bis zu einigen Stunden verändert werden;a) The response time of the element can range from a few parts of a microsecond to a few Hours can be changed;
b) die Amplitude der Spannung, die das Element aus einem Grenzzustand in den anderen überführt, kann im Bereich von einigen Volt bis 120 Volt verändert werden.b) the amplitude of the voltage that transfers the element from one limit state to the other, can be changed in the range from a few volts to 120 volts.
Das Herstellungsverfahren des Speicherelementes gestattet, es in alle möglichen Arten von Schaltungen einzubauen oder aus diesen Elementen Matrizen und andere Schaltungen herzustellen. Der räumliche Abstand der Anordnung der Speicherelemente in einer Matrize ist hierbei sehr gering.The manufacturing process of the memory element allows it to be used in all possible types of circuits to build in or produce matrices and other circuits from these elements. The spatial distance the arrangement of the storage elements in a matrix is very small here.
Das Speicherelement ist gegenüber Überlastungen unempfindlich und ist daher bei seiner Verwendung außerordentlich zuverlässig.The storage element is insensitive to overloads and is therefore in its use extremely reliable.
Das Element ist gegen starke Kernstrahlungen unempfindlich. The element is insensitive to strong nuclear radiation.
Da das Element, wie bereits erwähnt, eine große spezifische Leistung übertragen kann, kann auf die Verwendung von Verstärkern in den Schaltungen verzichtet werden.Since the element can, as already mentioned, transmit a large specific power, the Use of amplifiers in the circuits can be dispensed with.
Die universellen Eigenschaften des Speicherelementes vereinfachen eine Reihe von Schaltungsproblemen in elektronischen Rechenmaschinen und Einrichtnugen der Automation.The universal properties of the memory element simplify a number of circuit problems in electronic calculating machines and Automation setup.
Die Herstellungsweise des Speicherelementes und von Matrizen aus diesen Speicherelementen ist sehr einfach und kann vollständig automatisiert werden.The production method of the memory element and of matrices from these memory elements is very simple and can be fully automated.
Die Herstellungskosten eines Speicherelementes gemäß der Erfindung sind sehr niedrig.The production costs of a memory element according to the invention are very low.
Claims (3)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEJ23844A DE1259385B (en) | 1963-06-08 | 1963-06-08 | Storage element and method for its manufacture |
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| GB24178/63A GB1093122A (en) | 1963-06-08 | 1963-06-18 | Semi-conductor devices |
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Family Applications (1)
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Citations (1)
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1963
- 1963-06-08 DE DEJ23844A patent/DE1259385B/en active Pending
- 1963-06-18 GB GB24178/63A patent/GB1093122A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2968014A (en) * | 1959-04-01 | 1961-01-10 | Kentucky Res Foundation | Synthetic stibnite crystal and method for producing the same |
Also Published As
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|---|---|
| GB1093122A (en) | 1967-11-29 |
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