DE1489105C

DE1489105C - Charge-storing solid-state component

Info

Publication number: DE1489105C
Authority: DE
Inventors: Akio Ikeda Yamashita (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Publication date: 1972-02-03

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein ladungsspeichern- für das bekannte und das erfindungsgemäße ladungs-The invention relates to a charge storage for the known and inventive charge

des Festkörperbauelement mit zwei Flächenelektrode^ speichernde Bauelement,the solid-state component with two flat electrode ^ storing component,

zwischen denen eine Isolierschicht und eine ladungs- F i g. 6 bis 13 graphische Darstellungen verschiedespeichernde Schicht aus einer Mischung von Halb- ner Kennlinien des erfindungsgemäßen ladungsspeileitermaterial, unter anderem ZnO, und von nicht- 5 chernden Bauelements,between which an insulating layer and a charge F i g. 6 to 13 graphical representations storing different values Layer made of a mixture of Halner characteristics of the charge storage conductor material according to the invention, among other things ZnO, and of non-chernifying components,

leitendem Material angeordnet sind. F i g. 14 und 15 graphische Darstellungen zur Aus-conductive material are arranged. F i g. 14 and 15 graphic representations for

. Es ist ein ladungsspeicherndes Bauelement in Form wirkung der Verwendung verschiedener Isolierstoffe. It is a charge-storing component in the form of the use of various insulating materials

eines Kondensators bekannt (britische Patentschrift auf die für die gespeicherte Ladungsmenge geltendeof a capacitor known (British patent specification on the applicable for the amount of charge stored

899 637), der außer einer dielektrischen Oxidschicht Abfallskennlinie beim erfindungsgemäßen ladungs-899 637), which, in addition to a dielectric oxide layer, has a drop curve in the charge according to the invention

noch eine weitere Schicht aus halbleitenden Materia- io speichernden Bauelement,yet another layer of semiconducting material-storing component,

lien vorsieht. Diese Schicht trägt jedoch nicht wesent- F i g. 16 einen schematischen Schnitt durch einelien provides. However, this layer is not essential. 16 a schematic section through a

Hch zur Erhöhung der Ladungsspeicherfähigkeit bei. weitere Ausführungsform der Erfindung,Hch to increase the charge storage capacity. further embodiment of the invention,

Durch die Erfindung soll ein ladungsspeicherndes Fig. 17 und 18 graphische Darstellungen verschie-The invention is intended to provide a charge-storing Fig. 17 and 18 graphical representations of different

Festkörperbauelement geschaffen werden, in dem eine dener KennliniendesladuhgsspeichemdenBauelements ■Solid-state component can be created in which one of the characteristic curves of the load storage device

größe elektrische Ladungsmenge über eine verhältnis- 15 nach F i g. 1,6large amount of electrical charge over a ratio of 15 according to FIG. 1.6

mäßig lange Zeit speicherbar ist. Diese Aufgabe wird F i g. 19 und 20 graphische Darstellungen von gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Halb- Kennlinien einer mit dem erfindungsgemäßen Bauleitermaterial ferner aus der Gruppe Se, Cu₂O, ZnO, element ausgerüsteten Elektrolumineszenzvorrichtung, NiO, PbO, Si, Ge, ZnSe und Anthrazen ausgewählt ist. Fig. 21 eine graphische Darstellung der Kennliniencan be stored for a moderately long time. This task becomes F i g. 19 and 20 graphical representations of according to the invention achieved in that the half-characteristic of an electroluminescent device, NiO, PbO, Si, Ge, ZnSe and anthracene, also equipped _{with the construction conductor material according to the invention from the group Se, Cu 2 O, ZnO, element is selected} is. 21 is a graph showing the characteristics

Es ist zwar bei einer elektrolumineszenten Flächen- 20 einer mit dem erfindungsgemäßen Bauelement ausgelampe bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 142 033), rüsteten Vorrichtung für Elektrophotographie und
eine aus einer Mischung von halbleitenden und nicht- F i g. 22 schematisch eine erfindungsgemäß ausgeleitenden Teilchen bestehende Schicht und eine bildete Aufzeichnungsanordnung.
Isolierschicht zu verwenden, die zwischen zwei F i g. 1 zeigt eine Isolierschicht 1, auf deren beiden Flächenelektroden angeordnet sind. Als Halbleiter- 35 Seiten Elektroden 2 und 3 angeordnet sind, die jeweils material ist beispielsweise ZnO angegeben. Es ist mit einem der beiden Pole einer Gleichspannungsjedoch nicht bekannt, eine solche Anordnung zur quelle 4 verbunden sind. Legt man auf diese Weise Ladungsspeicherung zu verwenden. Die erfindungs- an einen bekannten elektrischen Isolator, der zwischen gemäß für das Halbleitermaterial angegebenen Stoffe Elektroden angeordnet ist, eine Gleichspannung, so verbessern die Ladungsspeicherfähigkeit erheblich. 30 besitzt die an den Flächen des Isolators erzeugte Eine weitere Erhöhung der speicherbaren Ladungs- elektrische Ladung jeweils eine Polarität, die entgegenmenge ergibt sich durch Zusatz eines ferroelektrischen gesetzt zur Polarität der mit dieser Fläche in Berührung Stoffs zur ladungsspeichernden Schicht. Die Polarität stehenden Elektrode ist. Die Verhältnisse sind in der elektrischen gespeicherten Ladung entspricht der- F i g. 1 durch Eintragung der Vorzeichen der jeweiligen jenigen der Elektrode, die mit der ladungsspeichernden 35 Polarität angegeben.
Schicht in Kontakt steht. . ' Gleiche Verhältnisse treten auf, wenn zum SpeichernAlthough it is known (German Auslegeschrift 1 142 033), equipped device for electrophotography and
one of a mixture of semiconducting and non-F i g. 22 schematically shows a layer consisting of particles discharging according to the invention and a recording arrangement formed.
To use insulating layer between two F i g. 1 shows an insulating layer 1, on the two surface electrodes of which are arranged. Electrodes 2 and 3 are arranged as semiconductor sides, each material being specified, for example, ZnO. With one of the two poles of a DC voltage, however, it is not known whether such an arrangement is connected to the source 4. One sets in this way to use charge storage. The invention to a known electrical insulator, which is arranged between electrodes according to the substances specified for the semiconductor material, a direct voltage, thus significantly improve the charge storage capacity. 30 has a further increase in the storable electric charge in each case a polarity, the opposite is obtained by adding a ferroelectric set to the polarity of the substance in contact with this surface for the charge-storing layer. The polarity standing electrode is. The ratios are in the electrical stored charge corresponds to the- F i g. 1 by entering the signs of the respective those of the electrode that are indicated with the charge-storing polarity.
Layer is in contact. . 'The same ratios occur when saving

Erfindungsgemäß kann das Bauelement weiterhin einer besonders großen Menge elektrischer LadungAccording to the invention, the component can still carry a particularly large amount of electrical charge

•in der Mischung zusätzlich Metallteilchen enthalten. der Isolierschicht 1 ein fluoreszierender Leuchtstoff• additionally contain metal particles in the mixture. the insulating layer 1 is a fluorescent phosphor

Diese erzeugen zusammen mit dem in der Mischung zugesetzt wird, was zum Effekt der beständigen innerenThese produce along with what is added in the mixture, resulting in the permanent internal effect

enthaltenen Halbleiter eine photoelektromotorische 40 Polarisation führt. Die Isolierschicht 1 wird in diesemcontained semiconductor leads a photoelectromotive 40 polarization. The insulating layer 1 is in this

Kraft. Fall beispielsweise aus einem organischen nichtleiten-Power. Case, for example, from an organic non-conductive

Beim erfindungsgemäßen Festkörperlement kann den Material und einem fluoreszierenden Leuchtstoff gegebenenfalls zwischen der Isolierschicht und der ihr hergestellt. Zum Erzeugen der Polarisation wird dann zugeordneten Elektrode eine zweite ladungsspei- wieder eine Gleichspannung an die Isolierschicht gelegt, chernde Schicht angeordnet sein. Die Isolierschicht 45 Die Polarisation kann durch Belichtung erhöht werden besteht gegebenenfalls aus einem Material, das bei und in einem dunklen Raum über lange Zeit aufrecht-Absorptionsstrom eine geringe elektrische Restladung erhalten bleiben. Auch hier treten aber in den Randaufweist. Ladungsverringerungen können dann durch flächen der Isolierschicht, die mit den Elektroden in ein angelegtes elektrisches Wechselfeld unterbunden Berührung stehen, Schichten elektrischer Ladung einer werden. 50 Polarität auf, die zu derjenigen der jeweils unmittelbarIn the case of the solid-state element according to the invention, the material and a fluorescent phosphor optionally produced between the insulating layer and that of it. To generate the polarization, associated electrode a second charge storage again a DC voltage is applied to the insulating layer, be arranged securing layer. The insulating layer 45. The polarization can be increased by exposure optionally consists of a material which in and in a dark room maintains an absorption current for a long time a small residual electrical charge is retained. Here, too, step into the edge. Charge reductions can then be caused by areas of the insulating layer that are in contact with the electrodes an applied alternating electric field prevented contact, layers of electric charge one will. 50 polarity, which is directly related to that of each

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise gegenüberliegenden Elektrode entgegengesetzt ist.In the drawing, the invention is for example opposed to the opposite electrode.

veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Festkörperbau-illustrated, namely, FIG. 2 shows a solid-state structure according to the invention

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch ein be- ' element mit einer Ladungsspeicherschicht 5, einerF i g. 1 shows a schematic section through an element with a charge storage layer 5, a

kanntes ladungsspeicherndes Bauelement, Isolierschicht 6, Elektroden 7 und 8 und einer Gleich-known charge-storing component, insulating layer 6, electrodes 7 and 8 and a constant

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch ein er- 55 Spannungsquelle 9. Die Ladungsspeicherschicht be-F i g. 2 shows a schematic section through a voltage source 9. The charge storage layer is

findu'ngsgemäßes ladungsspeicherndes Bauelement, steht aus einer Mischung halbleitender und nicht-charge-storing component according to the invention, consists of a mixture of semiconducting and non-

F i g. 3 eine graphische Darstellung der in Abhän- leitender Teilchen. Hier kommt es nun zu einem völligF i g. 3 is a graphical representation of the dependent particles. Here it comes to one completely

gigkeit von der angelegten Gleichspannung speicher- neuen Phänomen. In der Ladungsspeicherschicht 5ity of the applied DC voltage memory-new phenomenon. In the charge storage layer 5

baren elektrischen Ladungsmenge für das bekannte wird nämlich eine Ladung einer Polarität gespeichert,A charge of one polarity is stored for the known amount of electrical charge,

und das erfindiingsgemäße ladungsspeichernde Bau- 60 die mit derjenigen der anliegenden Elektrode 7 iden-and the charge-storing structure according to the invention, which is identical to that of the adjacent electrode 7.

element, tisch ist. Offenbar bildet sich an der Grenzfläche derelement, table is. Apparently, the

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abhängig- Halbleiterteilchen und der Isolatorteilchen ein tiefesF i g. 4 is a graph showing the dependent semiconductor particles and the insulator particles at a deep level

keit der gespeicherten Ladungsmenge von der Ein- Fangniveau aus, das von der Elektrode 7 in dieability of the stored amount of charge from the capture level from the electrode 7 in the

wirkzeit der Gleichspannung für ein bekanntes und Ladungsspeicherschicht 5 injizierte Ladungen ein-effective time of the DC voltage for a known charge storage layer and 5 injected charges

das erfindungsgemäße ladungsspeichernde Bauele- 65 fängt und speichert. Es handelt sich also dabei umthe charge-storing component according to the invention catches and stores. So it is about

ment, einen Speichereffekt von elektrischen Ladungen glei-ment, a storage effect of electrical charges

F i g. 5 eine graphische Darstellung der für die ge- eher Polarität, d. h. einer mit der Polarität der anspeicherte Ladungsmenge geltenden Abfallkennlinien liegenden Elektrode identischen Polarität.F i g. 5 is a graphical representation of the polarity for the rather polarity, i. H. one with the polarity of the stored one Charge amount applicable drop characteristics lying electrode identical polarity.

I 489 105I 489 105

Das erfindungsgemäße Festkörper-Bauelement soll nun im einzelnen erläutert werden. Bei der Herstellung der Ladungsspeicherschicht 5 kann einer der Halbleiter Se, Cu₂O, ZnO, NiO, PbO, Si, Ge, CdS und ZnSe verwendet werden. Als nichtleitendes Material verwendet man beispielsweise Glas, Porzellan, Schwefel, Siliconharz, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Epoxyharz, Polyvinylbutyral, Wachs usw. Die halbleitenden Teilchen werden mit diesem anorganischen oder organischen Isolationsmaterial gemischt. Der Mischung kann weiter ein fluoreszierendes Material, wie ZnS, (Zn, CSd) oder ZnSiO₄, zugemischt werden. Das gleiche gilt für Dielektrika, wie TiO₂, Al₂O₃, BaTiO₃ oder SrTiO₃. Ferner können der Mischung zur Herstellung der Ladungsspeicherschicht 5 Metallteilchen zugemischt werden, die in Berührung mit den in der Mischung enthaltenen Halbleiterteilchen einen Photovolteffekt bewirken. Es soll nun näher auf die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Festkörperbauelements eingegangen werden. The solid-state component according to the invention will now be explained in detail. In the production of the charge storage layer 5, one of the semiconductors Se, Cu ₂ O, ZnO, NiO, PbO, Si, Ge, CdS and ZnSe can be used. For example, glass, porcelain, sulfur, silicone resin, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, epoxy resin, polyvinyl butyral, wax, etc. are used as the non-conductive material. The semiconducting particles are mixed with this inorganic or organic insulating material. A fluorescent material such as ZnS, (Zn, CSd) or ZnSiO ₄ can also be added to the mixture. The same applies to dielectrics such as TiO ₂ , Al ₂ O ₃ , BaTiO ₃ or SrTiO ₃ . Furthermore, metal particles can be mixed into the mixture for the production of the charge storage layer 5 which, in contact with the semiconductor particles contained in the mixture, cause a photovoltaic effect. The properties of the solid-state component according to the invention will now be discussed in more detail.

1. Grundeigenschaften1. Basic characteristics

Ein erfindungsgemäßes ladungsspeicherndes Festkörperbauelement nach F i g. 2 wird dadurch hergestellt, daß man eine Mischung von 70 Gewichtsprozent P-leitendem Cu₂O und von 30 Gewichtsprozent Siliconharz auf ein Blatt Papier aufbringt und dieses dann zwischen zwei Elektroden einlegt. Zu Vergleichszwecken wird außerdem ein Festkörperbauelement nach F i g. L hergestellt, wobei man für die Isolierschicht 1 eine Mischung von 70 Gewichtsprozent fluoreszierendem (Zn, CSd) mit 30 Gewichtsprozent Siliconharz verwendet.A charge-storing solid-state component according to the invention as shown in FIG. 2 is produced by applying a mixture of 70 percent by weight of P-conductive Cu ₂ O and 30 percent by weight of silicone resin to a sheet of paper and then inserting this between two electrodes. For comparison purposes, a solid-state component according to FIG. L prepared using a mixture of 70 percent by weight fluorescent (Zn, CSd) with 30 percent by weight silicone resin for the insulating layer 1.

1-1. Spannungskennlinien1-1. Voltage characteristics

F i g. 3 zeigt die bei Einwirken einer Gleichspannung für 4 Minuten in Abhängigkeit von der Spannungsamplitude in den Festkörperbauelementen gespeicherte Ladungsmenge. Dabei zeigt die Kurve 10 die bei dem bekannten Festkörperbauelement nach F i g. 1 in der Isolierschicht 1 an der mit der Elektrode 2 in Berührung stehenden Oberfläche gespeicherte Ladungsmenge in negativer Polarität, während die Kurve 11 für das gleiche Festkörperbauelement die in der Isolierschicht 1 an der mit der Elektrode 3 in Berührung stehenden Oberfläche gespeicherte Ladungsmenge positiver Polarität angibt. Ähnliches geben die Kurven 12 und 13 für ein erfindungsgemäßes Festkörperbauelement nach F i g. 2 an, und zwar zeigt die Kurve 12 die in Abhängigkeit von der Spannungsamplitude an der mit der Elektrode 7 in Berührung stehenden Oberfläche der Ladungsspeicherschicht 5 gespeicherte Ladungsmenge, während die Kurve 13 die an der mit der Elektrode 8 in Berührung stehenden Oberfläche der Isolierschicht 6 gespeicherte Ladungsmenge angibt. Man erkennt, daß hier im Unterschied zur bekannten Anordnung an beiden Oberflächen eine gleichnamige Ladung gespeichert wird. Es handelt sich hier eben um den weiter oben bereits erläuterten Speichereffekt gleichpoliger Ladung. Man erkennt weiter, daß die gespeicherte Ladungsmenge proportional zur angelegten Spannung zunimmt und der Speichereffekt bereits bei sehr kleinen Spannungen auftritt, .,F i g. 3 shows the effect of a direct voltage for 4 minutes as a function of the voltage amplitude Amount of charge stored in the solid-state components. The curve 10 shows which in the known solid-state component according to FIG. 1 in the insulating layer 1 at the one with the electrode 2 amount of charge stored in contact with the surface in negative polarity, while the Curve 11 for the same solid-state component that is in the insulating layer 1 at the one with the electrode 3 in FIG Contact standing surface indicates the amount of charge stored with positive polarity. Something like that give the curves 12 and 13 for a solid-state component according to the invention according to FIG. 2, namely shows the curve 12 which is in contact with the electrode 7 as a function of the voltage amplitude standing surface of the charge storage layer 5, while the curve 13 the amount of charge stored on the surface of the insulating layer 6 in contact with the electrode 8 indicates. It can be seen that here, in contrast to the known arrangement, on both surfaces a load of the same name is stored. This is precisely what has already been explained above Storage effect of homopolar charge. It can also be seen that the amount of charge stored is proportional increases with the applied voltage and the memory effect already at very low voltages occurs,.,

;;':./ 1-2. Spannungseinwirkungsdauer;; ': ./ 1-2. Stress duration

. F i g. 4 gibt an, welche Ladungsmenge in den Festkörperbaueiementen gespeichert wird, wenn eine feste Gleichspannung von 600^VoIt über längere Zeit an die Elektroden gelegt ist. Für das herkömmliche Festkörperbauelement nach F i g. I gibt die Kurve 14 diejenige Ladungsmenge an, die an der mit der positiven Elektrode 2 in Berührung stehenden Oberfläche der Isolierschicht 1 gespeichelt wird. Die Kurve 15 zeigt die beim Festkörperbauelement nach Fi g. 2 an der mit der positiven Elektrode 7 in Berührung stehenden Oberfläche der Ladungsspeicherschicht 5. F i g. 4 indicates the amount of charge stored in the solid-state components when a fixed DC voltage of 600 ^ volts is applied to the electrodes over a long period of time. For the conventional Solid-state component according to FIG. I gives curve 14 the amount of charge on the surface in contact with the positive electrode 2 the insulating layer 1 is salivated. The curve 15 shows the solid-state component according to Fi g. 2 on the surface of the charge storage layer 5 in contact with the positive electrode 7

ίο gespeicherte Ladungsmenge. Aus den Kurven 14 und 15 ist zu erkennen, daß in beiden Fällen bei Anlegen der Spannung ein sehr rascher Anstieg der gespeicherten Ladungsmenge erfolgt und nach e.wa 4 Minuten Einwirkungsdauer der Spannung eine Sättigung eintritt. Der Kurvenveflauf kann annähernd durch die Formel 'ίο stored amount of charge. From curves 14 and 15 it can be seen that in both cases when the voltage is applied there is a very rapid increase in the stored The amount of charge takes place and saturation occurs after about 4 minutes of exposure to the voltage. The course of the curve can be approximated by the formula '

ρ ~ ρ -χ. [i _exp (-//)] ^: ρ ~ ρ -χ. [i _exp (- //)] ^:

wiedergegeben werden, worin ΡΆ. die bei sehr langem Einwirken der Spannung gespeicherte Ladungsmenge und λ eine zur dielektrischen Reläxationszeit umgekehrt proportionale Konstante ist.are reproduced, in which ΡΆ. is the amount of charge stored when the voltage is applied for a very long time and λ is a constant inversely proportional to the dielectric relaxation time.

1-3. Abfallkennlinien .1-3. Waste characteristics.

F i g. 5 zeigt die Abnahme" der in den Festkörperbauelementen gespeicherten Ladung mit der Zeit nach Ende der Spannungseinwirkung. Die Kurven 16 und 17 geben die Verhältnisse für das bekannte bzw. für das erfindungsgemäße Festkörperbauelement wieder.F i g. 5 shows the decrease "in" in the solid-state devices stored charge over time after the end of the application of voltage. The curves 16 and 17 show the relationships for the known or for the solid-state component according to the invention.

Aus den Kurven 16 und 17 ist zu erkennen, daß nach Ende des Einwirkens der Spannung die gespeicherte Ladungsmenge zunächst rasch verringert wird. Diese Abnahme wird dann geringer. Die Kurven können durch die FormelFrom the curves 16 and 17 it can be seen that after the end of the action of the voltage, the stored Charge amount is initially reduced rapidly. This decrease then becomes smaller. The curves can by the formula

P = P₀ exp (-i/r) ■ P = P ₀ exp (-i / r) ■

ausgedrückt werden, worin P₀ die zum Zeitpunkt 0 gespeicherte Ladungsmenge und τ eine Zeitkonstante ist.can be expressed, where P _{0 is} the amount of charge stored at time 0 and τ is a time constant.

Aus den hier oben an Hand der F i g. 3 bis 5 erläuterten Grundeigenschaften des erfmdungsgemäßen Festkörperbauelements geht hervor, daß bei ihm der gleichpolige Speicherungseffekt auftritt, daß in der erfindungsgemäßeh Anordnung bei sonst gleichen Bedingungen größere Ladungsinengen speicherbar sind und diese Ladungsmengen über längere Zeit aufrechterhalten bleiben.From the above with reference to FIG. 3 to 5 explained basic properties of the inventive Solid-state component shows that the homopolar storage effect occurs with him that in the According to the invention, larger amounts of charge can be stored under otherwise identical conditions and these amounts of charge are maintained over a longer period of time.

Im folgenden sollen nun die Auswirkungen der verschiedenen Zusammensetzungen der Mischung beschrieben werden, aus denen die Ladungsspeicherschicht besteht.The following describes the effects of the various Compositions of the mixture are described that make up the charge storage layer consists.

2. Auswirkungen verschiedener Zusammensetzungen der Mischung2. Effects of different compositions of the mixture

Es wird die Wirkung der Verwendung verschiedener Halbleiter und Zusätze von fluoreszierenden Leuchtstoffen, ferroelektrischen Stoffen und Metallteilchen beschrieben werden.It will have the effect of using various semiconductors and additives of fluorescent phosphors, ferroelectric substances and metal particles are described.

2-1. Wirkung eines P-Halbleiters2-1. Effect of a P-semiconductor

Ein Festkörperbauelement nach F i g. 2 wird dadurch hergestellt, daß man ein P-leitendes Cu₂O mit einem organischen Isolator, beispielsweise mit Siliziumharz, mischt und die Mischung auf einen elektrisch isolierenden Polyäthylenterephthalatfilm aufträgt. Läßt man auf das so hergestellte Festkörperbauelement für 1 Minute eine Gleichspannung von 60OVoIt einwirken, so erhält man für die mit der positiven Elek-A solid-state component according to FIG. 2 is produced by mixing a P-type Cu ₂ O with an organic insulator, for example silicon resin, and applying the mixture to an electrically insulating polyethylene terephthalate film. If a direct voltage of 60OVoIt is allowed to act on the solid-state component produced in this way for 1 minute, one obtains for the with the positive elec-

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trade in Berührung stehende Oberfläche der Ladungs- ist wieder proportional zur Dauer der Spannungsspeicherschicht eine Abfallkennlinie nach Kurve 18 einwirkung. Unter Belichtung kann die gleichpolige von F i g. 6.. Verwendet man als P-leitendes Material Ladung auch über längere Zeiträume gespeichert Se, so erhält man unter gleichen Bedingungen die werden. Bestrahlen mit infrarotem Licht oder Er-Kurve 19. Man erkennt, daß hier zunächst eine sehr 5 wärmung führt zu einer Löschung der Ladungsgroße Menge elektrischer Ladung gespeichert wird, speicherung.trade in contacting surface of the charge is again proportional to the duration of the voltage storage layer a drop curve according to curve 18 has an effect. Under exposure it can be homopolar from F i g. 6 .. If a P-conductive material is used, charge is also stored over longer periods of time Se, under the same conditions the will is obtained. Irradiate with infrared light or Er-curve 19. It can be seen that a very high level of warming leads to the extinction of the charge Amount of electrical charge is stored, storage.

die jedoch nach Ende des Einwirkens der Gleichspan- Ein weiteres Muster besteht zu 30°/o aus einemwhich, however, after the end of the action of the constant tension

ηung sehr rasch abnimmt. Isolator und zu 70% aus einer Mischung von halb-ηung decreases very quickly. Insulator and 70% of a mixture of half

■: . leitendem Cu₂O mit einem fluoreszierenden Leucht-■:. conductive Cu ₂ O with a fluorescent light

2-2. Wirkung von N-Halbleitern _{10 stoffi wie (Zll)} Q₁)S_{- Das} Mischungsverhältnis dieser2-2. Effect of N-semiconductors _{10 stoffi like (Zll)} Q ₁ ) S _{- The} mixing ratio of these

Verwendet man einen N-Halbleiter, wie ZnO, so Mischung wird verändert. Man erhält so.die F ig. 9, wird nur etwa die Hälfte der Ladungsmenge gespei- in der die auf der Seite der positiven Elektrode gechert, die bei Verwendung von Cu₂O gespeichert wurde. speicherte Ladungsmenge in Abhängigkeit vom Mi-Man erkennt die Zusammenhänge aus Kurve 20 in schungsverhältnis angegeben ist. Weiter ist darauf Fi g. 6. Aus dieser Kurve ergibt sich auch, daß die 15 hinzuweisen, daß eine Mischung von Cu₂O mit Silikonbei Verwendung von ZnO gespeicherte Ladung bei harz ohne Zusatz des fluoreszierenden Leuchtstoffs Aufbewahrung in einem dunklen Raum mit der Zeit keine Abhängigkeit der speicherbaren Ladungsmenge nur wenig schneller abnimmt als bei Verwendung von von der Belichtung zeigt, während eine Zugabe von Cu₂O. Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung (Zn, Cd)S bei Belichtung das Speichern einer größeren von N-Halbleitern ganz allgemein eine kleinere La- 20 Ladungsmenge erlaubt, dungsmenge gespeichert wird als bei Verwendung ■ .. ,If an N-semiconductor, such as ZnO, is used, the mixture is changed. This gives you the fig. 9, only about half of the amount of charge stored on the positive electrode side that was _{stored when using Cu 2} O is stored. stored amount of charge as a function of the Mi-Man recognizes the relationships from curve 20 in schung ratio is given. It is also shown in FIG. 6. This curve also shows that the 15 indicates that a mixture of Cu ₂ O with silicon when using ZnO stored charge in resin without addition of the fluorescent phosphor, storage in a dark room over time has little dependence on the amount of charge that can be stored decreases faster than when using from the exposure, while an addition of Cu ₂ O. Tests have shown that when using (Zn, Cd) S during exposure, the storage of a larger of N-semiconductors generally a smaller amount of La allowed, amount of manure is saved than when using ■ ..,

von P-Halbleitern ^2-4- ^Wirkung ^der zusatzlichen Verwendung einesof P-semiconductors ^2-4 - ^{Effect of} ^the additional use of a

ferroelektrischen Stoffesferroelectric substance

2-3. Wirkung eines Zusatzes von fluoreszierendem _EJn Festkörperbauelement nach F i g. 2 wird durch'2-3. Effect of an addition of fluorescent _EJn solid-state component according to FIG. 2 is through '

Leuchtstoff ._a5 Mischung von P-leitendem NiO mit einem ferro-Fluorescent. _a5 Mixture of P-conductive NiO with a ferrous

Bei der Herstellung eines Festkörperbauelements elektrischen Stoff, wie BaTiO₃, sowie mit Silikonharz wird P-leitendes Cu₂O mit Silikonharz als organischem als Isolator und durch Aufbringen dieser Mischung Isolator und einem fluoreszierenden Phosphor, wie auf einen Polyäthylenterephthalatfilm hergestellt. An (Zn, Cd)S, in einem Lösungsmittel, wie ,Toluol, ge- das fertige Festkörperbauelement wird eine Spannung mischt. Die Mischung wird auf ein Blatt Isolierpapier 30 angelegt. In der Ladungsspeicherschicht 5 wird wieder aufgebracht und getrocknet. Als Elektrode dienen eine elektrische Ladung gespeichert, deren Polarität eine Messingplatte und eine Plätte aus durchsichtigem mit derjenigen der Elektrode 7 übereinstimmt. F i g. 10 elektrisch leitfähigem Glas, das mit einer "dünnen zeigt die Abhängigkeit der speicherbaren Ladungs-Schicht Zinnoxyd beschichtet ist. Diese Glaselektrode menge vom Grad der Zumischung des ferroelektriermöglicht eine Beobachtung der Auswirkung von 35 sehen BaTiO₃, das in Prozent der jeweils vorliegenden Lichteinwirkung auf die Ladungsspeicherschicht. Menge des halbleitenden NiO angegeben ist. ManIn the manufacture of a solid-state electrical material such as BaTiO ₃ and silicon resin, P-type Cu ₂ O is manufactured with silicon resin as an organic insulator and, by applying this mixture, an insulator and a fluorescent phosphor, such as on a polyethylene terephthalate film. A voltage is mixed on (Zn, Cd) S, in a solvent such as toluene, in the finished solid-state component. The mixture is applied to a sheet of insulating paper 30. The charge storage layer 5 is reapplied and dried. An electric charge is used as the electrode, the polarity of which is the same as that of a brass plate and a plate made of transparent with that of the electrode 7. F i g. 10 electrically conductive glass, which is coated with a "thin" shows the dependency of the storable charge layer tin oxide. This glass electrode quantity of the degree of admixture of the ferroelectrification enables an observation of the effect of 35 see BaTiO ₃ , which is a percentage of the light effect on the Amount of semiconducting NiO is given

Zunächst wird ein Muster geprüft, das kein Cu₂O erkennt, daß die Ladungsmenge bei steigender Zuenthält. Man läßt es auf eine Gleichspannung von mischung von BaTiO₃ bis etwa 60 Gewichtsprozent 600 Volt einwirken, worauf sich auf der Seite der zunimmt, dann jedoch plötzlich abfällt. Einen ähnpositiven- Elektrode eine Schicht negativer Ladung 40 liehen Verlauf erhält man auch für andere ferroelek- und auf der Seite der negativen Elektrode eine Schicht trische Stoffe.First, a sample is checked which does not recognize Cu ₂ O, which the amount of charge contains as the Zu increases. It is allowed to act on a direct voltage of a mixture of BaTiO ₃ up to about 60 percent by weight of 600 volts, whereupon the side increases, but then suddenly decreases. A similar positive electrode, a layer of negative charge 40, is also obtained for other ferroelectrics and a layer of tric substances on the negative electrode side.

positiver Ladung ausbildet. F i g. 7 zeigt die so ge- ' ..,..,_.,positive charge. F i g. 7 shows the so-called '.., .., _.,

speicherte Ladungsmenge in Abhängigkeit von der 2-5. Wirkung von gleichzeitiger Zumischung .eines Dauer der Spannungseinwirkung. Die Kurven Hund fluoreszierenden Leuchtstoffes und eines ferroelek-23 geben die ohne Lichteinwirkung anodenseitig bzw. 45 taschen Stoffesstored amount of charge depending on the 2-5. Effect of simultaneous admixture of one Duration of stress exposure. The curves of a dog fluorescent phosphor and a ferroelek-23 give the anode side or 45 pockets of fabric without exposure to light

kathodenseitig gespeicherten Ladungsmengen an, wäh- Es wird ein Muster untersucht, das durch MischungThe amount of charge stored on the cathode side, while a pattern is examined that is produced by mixing

rend die Kurven 22 und 24 die Verhältnisse bei Ein- von halbleitendem NiO, von fluoreszierendem (Zn, wirken einer Beleuchtungsstärke von 50 Lux zeigen. Cd)S und von ferroelektrischem BaTiO₃ im Verhält-Man. erkennt, daß auch hier wieder Schichten elek- nis 80:10:10 und Eindispergieren dieser Mischung frischer Ladung gespeichert werden, deren Polarität 50 in Silikonharz hergestellt ist. F i g. 11 gibt für dieses zu der der zugehörigen Elektrode entgegengesetzt ist. Muster die in Abhängigkeit von der angelegten Span-The curves 22 and 24 show the ratios of semiconducting NiO, fluorescent (Zn, have an illuminance of 50 lux. Cd) S and ferroelectric BaTiO ₃ in the ratio. recognizes that here, too, layers of eleknis 80:10:10 and dispersion of this mixture of fresh charge are stored, the polarity of which is produced in silicone resin. F i g. 11 gives for this is opposite to that of the associated electrode. Patterns that depend on the applied chip

Nun wird ein weiteres Muster hergestellt, in dem nung im Dunkeln speicherbare Ladungsmenge an. halbleitendes Cu₂O im Verhältnis 1:10 mit einem Die Messung wurde wieder anodenseitig vorgenomfluoreszierenden Leuchtstoff, wie (Zn, Cd)S, gemischt men. Der Zusatz des fluoreszierenden Leuchtstoffs und das Ganze dann in Silikonharz dispergiert wird. 55 und des ferroelektrischen Stoffs läßt die speicher-F i g. 8 zeigt für das so hergestellte Muster die ge- bare Ladungsmenge nach F i g. 11 logarithmisch anspeicherte Ladungsmenge in Abhängigkeit von der steigen und ergibt insbesondere im Bereich hoher Dauer der Einwirkung einer Gleichspannung von Spannungen eine starke Erhöhung der Speicher-600 Volt. Die Kurven 25 und 26 geben die anöden- fähigkeit. seitig bzw. kathodenseitig in einem dunklen Raum 60Now another pattern is produced in which the amount of charge that can be stored in the dark is indicated. semiconducting Cu ₂ O in a ratio of 1:10 with a fluorescent phosphor, such as (Zn, Cd) S, which was produced on the anode side. The addition of the fluorescent phosphor and the whole is then dispersed in silicone resin. 55 and the ferroelectric substance leaves the memory F i g. 8 shows the amount of charge produced according to FIG. 1 for the sample produced in this way. 11 logarithmically stored amount of charge as a function of the increase and results in a strong increase in the storage 600 volts, especially in the area of long duration of the action of a direct voltage of voltages. Curves 25 and 26 indicate the anode capability. on the side or on the cathode side in a dark room 60

gespeicherten Ladungsmengen wieder, während die ²~⁶· Wirkung eines Zusatzes von Metallteilchenstored amounts of charge again, while the ² ~ ⁶ · effect of an addition of metal particles

Kurven 27 und 28 bei einer Beleuchtungsstärke von Wird ein Metall verwendet, das bei Berührung mitCurves 27 and 28 at an illuminance of If a metal is used, which on contact with

50 Lux erhalten wurden. Man erkennt, daß bei Ver- dem Halbleiter einen Photovolteffekt hat, so kann die wendung von halbleitendem Cu₂O bei der Herstellung in der Ladungsspeicherschicht gespeicherte Ladungsder Ladungsspeicherschicht auf beiden Seiten dieser 65 menge in Abhängigkeit von aufgestrahltem Licht Schicht gleichnamige Ladungsmengen gespeichert sind. verändert werden. Man mischt beispielsweise Cu₂O, Überdies werden sehr große Ladungsmengen gespei- Cu und Silikonharz in Mengen von 65, 5 und 30°/₀ chert. Die Menge der gespeicherten elektrischen Ladung zusammen. Das Cu₂O und das Cu werden dabei50 lux were obtained. It can be seen that ver the semiconductor has a photovoltaic effect, so the use of semiconducting Cu ₂ O during manufacture of the charge storage layer stored in the charge storage layer can store the same amount of charge on both sides of this amount, depending on the irradiated light layer. to be changed. For example, mixing Cu ₂ O, Moreover, very large amounts of charge gespei- Cu and silicone resin in amounts of 65, 5 and 30 ° / ₀ chert. The amount of stored electrical charge combined. The Cu ₂ O and the Cu are thereby

pulverförmig verwendet. Vorzugsweise verwendet man das Cu₂O und das Cu als Pulver gleicher Korngröße, die so fein wie möglich sein und in der Größenordnung von 2 bis 3 Mikron liegen soll. Das Muster erhält wieder den Aufbau eines Festkörperbauelementes nach F i g. 2. Als Elektrode 7 wird eine Platte aus durchsichtigem und leitfähigem Glas verwendet. F i g. 12 zeigt wieder die gespeicherte Ladungsmenge in Abhängigkeit von der Einwirkungsdauer einer Gleichspannung von 600 Volt, wobei die Kurve29 die Speicherung in einem dunklen Raum und die Kurve 30 die Speicherung unter einer Beleuchtungsstärke von 100 Lux wiedergibt. Wegen der Verwendung der einen Photovolteffekt bewirkenden Materialien Cu₂O und Cu wird die Ladungsspeicherwirkung unter Belichtung erhöht. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erhöhung der gespeicherten Ladung nicht etwa aus der Lädungsspeicherschicht heraus durch den Photovolteffekt bewirkt wird, sondern durch zusätzliche Ladungen, die auf Grund des durch den Photovolteffekt erzeugten elektrischen Feldes von der Elektrode abgezogen werden.used in powder form. The Cu ₂ O and the Cu are preferably used as powders of the same grain size, which should be as fine as possible and in the order of 2 to 3 microns. The pattern is again given the structure of a solid-state component according to FIG. 2. A plate made of transparent and conductive glass is used as the electrode 7. F i g. 12 again shows the amount of charge stored as a function of the duration of exposure to a direct voltage of 600 volts, curve 29 representing storage in a dark room and curve 30 representing storage under an illuminance of 100 lux. Because of the use of the materials Cu ₂ O and Cu, which cause a photovoltaic effect, the charge storage effect is increased under exposure. It should be pointed out that the increase in the stored charge is not caused by the photovoltaic effect, for example, from the charge storage layer, but by additional charges that are drawn off the electrode due to the electric field generated by the photovoltaic effect.

F i g. 13 zeigt für das gleiche Muster den Abfall der bei Anlegen einer Spannung von 600 Volt für 1 Minute im Dunkeln gespeicherten Ladungsmenge. Die Kurve 31 zeigt den Abfall bei Aufbewahrung des Musters im Dunkeln, während die Kurve 32 den Abfall unter einer Beleuchtungsstärke von 100 Lux angibt. Man erkennt, daß die gespeicherte Ladung bei Aufbewahrung in hellem Raum weniger rasch abnimmt als in einem dunklen Raum. Es kann angenommen werden, daß dieses Phänomen eine Folge des durch die Lichteinwirkung auf das Cu₂O und das Cu bewirkten Photovolteffektes ist, dessen elektrisches Feld die Ladungslöschung verhindert. Das gleiche Phänomen tritt auch bei Verwendung von Se und Cd oder von P-leitendem und N-leitendem Si auf.F i g. 13 shows, for the same sample, the decrease in the amount of charge stored in the dark for 1 minute when a voltage of 600 volts is applied. Curve 31 shows the decrease when the sample is kept in the dark, while curve 32 shows the decrease under an illuminance of 100 lux. It can be seen that the stored charge decreases less rapidly when stored in a bright room than in a dark room. It can be assumed that this phenomenon is a consequence of the _{photovoltaic effect caused by the action of light on the Cu 2} O and the Cu, the electric field of which prevents the charge extinction. The same phenomenon occurs when Se and Cd or P-type and N-type Si are used.

3. Wirkung der elektrischen Restladung
in der Isolierschicht3. Effect of the residual electrical charge
in the insulating layer

Für das Festkörperbauelement nach F i g. 2 ist die Isolierschicht 6 unbedingt erforderlich.'Sie hat einen großen Einfluß auf die Speicherung gleichpoliger Ladung und bewirkt eine bedeutende Erhöhung der Speicherfähigkeit.For the solid-state component according to FIG. 2, the insulating layer 6 is absolutely necessary. It has one great influence on the storage of homopolar charge and causes a significant increase in the Storage capacity.

Um den Einfluß der Isolierschicht 6 zu untersuchen, wird P-leitendes Cu₂O mit Silikonharz gemischt und diese Mischung auf verschiedene Isolierschichten aufgebracht. An das so entstandene Muster werden dann einander überlagert Gleichspannungen und Wechselspannungen angelegt. In den F i g. 14 und 15 zeigen die ausgezogenen Linien die Verhältnisse, die man erhält, wenn an die Muster zunächst zum Speichern eine Gleichspannung von 200 Volt und eine Wechselspannung von 100 Volt angelegt und die Muster dann stehengelassen werden. Die gestrichelten Linien geben die gespeicherte Ladungsmenge in Abhängigkeit von der Einwirkungszeit einer Wechselspannung von 100 Volt an. Dabei gelten die Kurven 33 und 34 für die Verwendung eines Polyäthylenterephthalatfilms als Isolierschicht 6, die Kurven 35 und 36 für die Verwendung von Papier und die Kurven. 37 und 38 für die Verwendung einer Cyanäthyl-Zellulose. Die Kurven 39 und 40 erhält man bei Verwendung von. Polystyrol als Isolierschicht 6 und die Kurven 41 und 42 bei der Verwendung von Polyäthylen. Man erkennt, daß bei den F i g. 14 zugrunde liegenden Materialien, bei denen eine durch Absorptionssl rom bedingte elektrische Restladung besteht, eine starke Ladungsverringerung bei Anlegung einer Wechselspannung auftritt, während bei den den Fällen von F i g. 15 zugrunde liegenden Materialien Polystyrol und Polyäthylen, die keine. durch Absorptiorisstrom bedingte elektrische Restladung aufweisen, durch Anlegen der Wechselspannung die gespeicherte Ladungsmenge nicht verringert wird.In order to examine the influence of the insulating layer 6, P-conductive Cu ₂ O is mixed with silicone resin and this mixture is applied to various insulating layers. Direct voltages and alternating voltages are then superimposed on the pattern created in this way. In the F i g. 14 and 15, the solid lines show the relationships which are obtained when a direct voltage of 200 volts and an alternating voltage of 100 volts are first applied to the samples for storage purposes and the samples are then left to stand. The dashed lines indicate the amount of charge stored as a function of the exposure time to an alternating voltage of 100 volts. Curves 33 and 34 apply to the use of a polyethylene terephthalate film as insulating layer 6, curves 35 and 36 to the use of paper and the curves. 37 and 38 for the use of a cyanoethyl cellulose. The curves 39 and 40 are obtained using. Polystyrene as the insulating layer 6 and curves 41 and 42 when using polyethylene. It can be seen that the F i g. 14 underlying materials, in which there is a residual electrical charge caused by absorption current, a strong charge reduction occurs when an alternating voltage is applied, while in the cases of FIG. 15 underlying materials are polystyrene and polyethylene that are no. have residual electrical charge caused by absorptive current, the stored amount of charge is not reduced by applying the alternating voltage.

4. Auswirkung der Verwendung
einer zweiten Ladungsspeicherschicht, die ebenfalls mit der Isolierschicht in Berührung steht4. Effect of Use
a second charge storage layer, which is also in contact with the insulating layer

Bisher wurden die Eigenschaften von Festkörperbauelementen nach F i g. 2 beschrieben. Im folgenden soll nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der eine zusätzliche Ladungsspeicherschicht zwischen die Isolierschicht 6 von F i g. 2 und die mit ihr in Berührung stehende Elektrode 8 eingeschoben wird.So far, the properties of solid-state components according to FIG. 2 described. Hereinafter an embodiment of the invention will now be described be, in which an additional charge storage layer between the insulating layer 6 of F i g. 2 and the electrode 8 in contact with it is inserted.

4-1. Verwendung einer zusätzlichen Ladungsspeieherschicht mit fluoreszierendem Leuchtstoff4-1. Use of an additional charge storage layer with fluorescent phosphor

Durch Verwendung einer derartigen.Schicht kann die gespeicherte Menge elektrischer Ladung durch Lichteinwirkung verändert werden. Der Aufbau eines solchen Festkörperbauelementes ist in F i g. 16 gezeigt. Eine elektrisch leitfähige Glaselektrode 43 steht in Berührung mit der zusätzlichen Ladungsspeicherschicht 44, die einen fluoreszierenden Leuchtstoff enthält, der den Effekt innerer Polarisation aufweist. Mit der zusätzlichen Ladungsspeicherschicht 44 steht auf der von der Glaselektrode 43 abliegenden Seite eine Isolierschicht 45 in Berührung, auf deren anderer Seite sich eine Ladungsspeicherschicht 46 anschließt, die wieder aus einer Mischung von halbleitenden und nichtleitenden Teilchen besteht. Die Ladungsspeicherschicht 46 ist mit einer Metallelektrode 47 belegt. Wird zwischen der Glaselektrode 43 und der Metallelektrode . 47 eine Gleichspannung angelegt, so bildet sich in der Ladungsspeicherschicht 46 eine Ladungsschicht einer Polarität, die mit der Polarität der Metallelektrode 47 gleichnamig ist. Wird von der Seite der Glaselektrode 43 auf das Halbleiterbauelement Licht aufgestrahlt, so wird die Ladungsmenge in der Lädungsspeicherschicht 44 verändert und damit auch die in der Ladungsspeicherschicht 46 gespeicherte Ladungsmenge. Es sei nun angenommen, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 16 die Lädungsspeicherschicht 44 aus einer Mischung von (Zn, Cd)S mit einem Silikonharz, die Isolierschicht 45 aus einem Polyäthylenterephthalatfilm und die Ladungsspeichcrschicht 46 aus einer Mischung von Cu₂O mit Silikonharz besteht. Für diesen Fall zeigt F i g. 17 die Abhängigkeit der in der Lädungsspeicherschicht 46 gespeicherten Ladungsmenge von der Dauer der Einwirkung einer Gleich-.By using such a layer, the stored amount of electrical charge can be changed by the action of light. The structure of such a solid-state component is shown in FIG. 16 shown. An electrically conductive glass electrode 43 is in contact with the additional charge storage layer 44, which contains a fluorescent phosphor which has the effect of internal polarization. An insulating layer 45 is in contact with the additional charge storage layer 44 on the side remote from the glass electrode 43, and on the other side of which there is a charge storage layer 46, which again consists of a mixture of semiconducting and non-conducting particles. The charge storage layer 46 is covered with a metal electrode 47. Used between the glass electrode 43 and the metal electrode. 47 a DC voltage is applied, a charge layer of a polarity is formed in the charge storage layer 46 which has the same name as the polarity of the metal electrode 47. If light is radiated onto the semiconductor component from the side of the glass electrode 43, the amount of charge in the charge storage layer 44 is changed, and thus also the amount of charge stored in the charge storage layer 46. It is now assumed that in the embodiment of FIG. 16 the charge storage layer 44 consists of a mixture of (Zn, Cd) S with a silicone resin, the insulating layer 45 consists of a polyethylene terephthalate film and the charge storage layer 46 consists of a mixture of Cu ₂ O with silicone resin. In this case, FIG. 17 shows the dependence of the amount of charge stored in the charge storage layer 46 on the duration of the action of a constant.

spannung von 500 Volt. Die Kurven 49, 50 und 51 geben dabei die Verhältnisse in einem dunklen Raum bzw. für Beleuchtungsstärken von 20 und 40 Lux wieder. .voltage of 500 volts. The curves 49, 50 and 51 give the conditions in a dark room or again for illuminance levels of 20 and 40 lux. .

4-2. Verwendung einer zusätzlichen Lädungsspeicherschicht mit einem Photolciter4-2. Use of an additional charge storage layer with a photolciter

Bei dem Festkörperbauelement nach 1·'i g. 16 wird nun als zusätzliche Lädungsspeicherschicht 44 eine photoleitcnde Schicht verwendet. Diese enthält in Silikonharz dispergiertcs CadmiiimsuUidpulvcr, das in einer Dicke von 60 Mikron auf die Glaselektrode 43 aufgebracht wird. Auf der von dieser abgewendeten Seite der Lädungsspeicherschicht 44 wird sodann alsIn the case of the solid-state component according to 1 · 'i g. 16 turns now one as an additional charge storage layer 44 photoconductive layer used. This contains cadmium sulfide powder dispersed in silicone resin, which in is applied to the glass electrode 43 to a thickness of 60 microns. On the one averted from this Side of the charge storage layer 44 is then called

9 ίο9 ίο

Isolierschicht 45 ein Polyäthylenterephthalatfilm von noch ein Muster, das-zu 75% ^aus NiO und ^z" 25%Insulating layer 45 a polyethylene terephthalate film of another pattern that ^{consists of} 75% NiO and ^z "25%

12 Mikron Dicke angeordnet, auf den als Ladungs- aus elektroluminesziereridem Leuchtstoff besteht, noch12 microns thick, on which the charge is made of electroluminescent phosphor

Speicherschicht 46 eine Mischung von in Silikonharz eine größere Lumineszenzhelligkeit als ein Muster,Storage layer 46 a mixture of silicone resin with a greater luminescence brightness than a pattern,

dispergiertem Cu₂O-Pulver in einer Dicke von 60 Mi- das zu 100% aus elektrolumineszierendem Leuchtstoffdispersed Cu ₂ O powder in a thickness of 60 microns to 100% from electroluminescent phosphor

krön aufgetragen wird. Der Aufbau wird durch eine 5 hergestellt ist. Eine weitere Verbesserung der Lumines-crown is applied. The structure is made by a 5 is. Another improvement in Lumines-

als Metallelektrode 47 verwendete Messingplatte ver- zenzhelligkeit ist durch Zumischen eines ferroelek-,The brass plate used as the metal electrode 47 is

vollständigt. Zwischen der Glaselektrode 43 und der trischen Stoffes erzielbar.completely. Can be achieved between the glass electrode 43 and the tric substance.

Metallelektrode 47 werden einander überlagert Gleich- .Metal electrode 47 are superimposed on each other equal.

und Wechselspannungen angelegt. Die Wechselspan- , · 5_2. Elektrophotographieand alternating voltages applied. The alternating span, · 5_2. Electrophotography

nuhg soll dabei bei einer Frequenz von 60 Hz 100 Volt ionuhg should be 100 volts OK at a frequency of 60 Hz

betragen. Die Gleichspannung sei veränderlich, wobei Bisher ist die Elektrophotographie nach folgendembe. The direct voltage is variable, whereby so far the electrophotography is according to the following

die Metallelektrode 47 positiv ist. Verfahren durchgeführt worden. Eine Wolframdraht-the metal electrode 47 is positive. Procedure has been carried out. A tungsten wire

■ F ig. 18 zeigt die in der Ladungsspeicherschicht 46 elektrode wird in Abstand von der empfindlichen■ Fig. 18 shows the electrode in the charge storage layer 46 being spaced from the sensitive one

gespeicherte Ladung in Abhängigkeit von der ange- Schicht angeordnet, und eine hohe Spannung vonstored charge depending on the attached layer, and a high voltage of

legten Gleichspannung. Die Kurven 52, 53 und 54 15 5000, bis 6000 Volt wird zwischen sie und die Elektrodeput DC voltage. Curves 52, 53 and 54 15 5000, to 6000 volts will be between it and the electrode

zeigen dabei die Verhältnisse in einem dunklen Raum gelegt, wodurch eine Koronaentladung entsteht. Dieshow the conditions placed in a dark room, creating a corona discharge. the

bzw. bei Einwirken einer Beleuchtungsstärke von empfindliche Schicht, die ZnO oder Se enthält, wirdor when exposed to an illuminance of a sensitive layer that contains ZnO or Se

20 und 100 Lux. In allen Fällen steigt die gespeicherte dabei gleichmäßig über ihre.gesamte Fläche geladen.20 and 100 lux. In all cases, the stored load increases evenly over its entire area.

Ladungsmenge zunächst mit dem Anwachsen der Durch Belichten der so geladenen empfindlichenThe amount of charge initially increases with the increase in the sensitive charge

Gleichspannung an. Bei Beleuchtung fällt sie jedoch 20 Schicht mit einem Bild verschwinden die LadungenDC voltage on. When illuminated, however, it falls 20 layers with an image, the charges disappear

ab einer gewissen Spannung plötzlich wieder ab. Ein auf Grund der Photoleitfähigkeit von ZnO oder Sefrom a certain tension suddenly decreases again. One due to the photoconductivity of ZnO or Se

Festkörperbauelement dieser Bauart eignet sich also nur auf den vom Licht getroffenen Abschnitten. DaherSolid-state component of this type is therefore only suitable for the sections struck by the light. Hence

zur Aufzeichnung von Lichtsignalen. entstehen auf der empfindlichen Schicht geladene undfor recording light signals. charged and generated on the sensitive layer

nicht geladene Abschnitte, und durch die Ladungs-uncharged sections, and by the cargo

f>. Anwendung 25 verteilung-wird ein latentes Bild erzeugt. Durch Auf -f>. Application 25 distribution - a latent image is created. By up -

Die mit dem erfindungsgemäßen Festkörperbau- tragen eines farbigen Pulvers mit Ladungen einer den element erzielte Speicherwirkung gleichpoliger Ladung Ladungen auf der empfindlichen Schicht entgegenermöglicht einen Einsatz dieses Festkörperbauelemen- gesetzten Polarität kann dieses Bild sichtbar gemacht tes für die verschiedensten Zwecke. werden. . . .Those with the solid-state structure according to the invention carry a colored powder with charges of one of the element achieved storage effect of homopolar charge counteracts charges on the sensitive layer Using this solid-state component- set polarity can make this image visible tes for various purposes. will. . . .

■.„,,, . . , 3° Eine andere Art der Elektrophotographie, nämlich■. ",,,. . , 3 ° Another type of electrophotography, viz

5-1. Elektrolummeszenzvorr.chtung . die sogenannte P.I.P.-Elektrophotographie benützt den5-1. Electroluminescent device. the so-called P.I.P.electrophotography uses the

Bei einem Festkörperbauelement nach F i g. 2 wird Effekt der beständigen inneren Polarisation einesIn the case of a solid-state component according to FIG. 2 becomes a permanent internal polarization effect

die Ladungsspeicherschicht 5 aus H) Teilen elektru- fluoreszierenden Leuchtstoffs. Gemäß diesem Ver-the charge storage layer 5 made of H) parts of electro-fluorescent phosphor. According to this

lumineszierendem ZnO: Cu, Al mit 3 Teilen halbleiten- fahren wird eine Spannung von etwa 500 bis 1000 VoltLuminescent ZnO: Cu, Al with 3 parts semiconducting will drive a voltage of about 500 to 1000 volts

dem NiO, Cu₂O und ZnO hergestellt. Die Isolier- 35 an das empfindliche Papier gelegt, das einen fluores-made of NiO, Cu ₂ O and ZnO. The insulating 35 placed on the sensitive paper, which has a fluorescent

schicht 6 besteht aus einer Mischung von BaFiO₃ mit zierenden Leuchtstoff enthält. Durch Belichten mitLayer 6 consists of a mixture of BaFiO ₃ with an ornamental phosphor. By exposing with

Siliconharz. Als Elektrode 7 wird eine Platte aus durch- einem Bild verschwinden die Ladungen nur an denSilicone resin. As the electrode 7, a plate is made of a picture, the charges only disappear at the

sichtigem elektrisch leitfähigem Glas verwendet und . vom Licht getroffenen Abschnitten. Es entsteht wiederVisible electrically conductive glass is used and. sections hit by the light. It arises again

als Elektrode 8 eine aufgestrichene Silberelektrode. ein latentes Bild, das ähnlich dem oben beschriebenena painted silver electrode as electrode 8. a latent image similar to that described above

Die Schichten 5 und 6 besitzen jeweils eine Dicke von 40 Verfahren sichtbar gemacht werden kann. In jedemThe layers 5 and 6 each have a thickness of 40 processes can be made visible. In each

100 Mikron. der beiden Verfahren wird das latente Bild auf der100 microns. of the two methods the latent image is on the

Fi g. 19 zeigt die Abhängigkeit der Elektrolumines- Oberfläche des empfindlichen Papiers von geladenen zenzhelligkeit von einer angelegten Spannung einer und nicht geladenen Abschnitten bestimmt. Eine solche Frequenz von 60 Hz. Kurve 62 gilt für herkömmliche Art der Ladüngsverteihing ist insofern unbefriedigend, Elektrolumineszenzvorrichtungen, die lediglich einen 45 als die Ränder zwischen den geladenen und nicht gefluoreszierenden Stoff und keinen Halbleiter enthalten, ladenen Abschnitten nicht klar gezeichnet sind. Die Kurven 63, 64 und 65 ergeben sich bei Vorrichtun- Deshalb läßt man bei der P.I.P.-Elektrophotographie gen bei zusätzlicher Verwendung der Halbleiter Cu₂O, ein dem bei der Ladung verwendeten elektrischen NiO bzw. ZnO. Man erkennt, daß bei derart aufgebaii- Feld entgegengesetztes elektrisches Feld während Beten Elektrolumineszenzeinrichtungen eine 5 bis lOOmal 50 lichtung mit dem aufzuzeichnenden Bild auf das Papier größere Helligkeit für eine feste Spannung erzielt wird einwirken, um die latenten Bilder auf der Oberfläche als mit der vorgenannten herkömmlichen Elektro- des empfindlichen Papiers durch die Ladungen mit lumineszenzvorrichtung. ·=■■·. einander entgegengesetzter Polarität zu erzeugen,Fi g. 19 shows the dependency of the electroluminescent surface of the sensitive paper on charged zenzhelligkeit determined by an applied voltage of a and non-charged sections. Such a frequency of 60 Hz. Curve 62 applies to conventional type of charge distribution is unsatisfactory in that electroluminescent devices which contain only a charged section as the edges between the charged and non-fluorescent material and no semiconductor are not clearly drawn. The curves 63, 64 and 65 result from devices. Therefore, in PIP electrophotography, with the additional use of the semiconductor Cu ₂ O, one of the electrical NiO or ZnO used for charging. It can be seen that with such an opposing electric field set up while praying electroluminescent devices a 5 to 100 times 50 exposure with the image to be recorded on the paper greater brightness is achieved for a fixed voltage to act on the latent images on the surface than with the aforementioned conventional Electrode of the sensitive paper through the charges with luminescent device. · = ■■ ·. to generate opposite polarity,

Außerdem erhält man bei dieser Anordnung eine wodurch die Schärfe der Bildzeichnung verbessertIn addition, with this arrangement, there is obtained one whereby the sharpness of the picture drawing can be improved

besonders niedrige Elektrolumineszenzausgangsspan- 55 wird. Dieses Verfahren ist jedoch wegen des Um-particularly low electroluminescence output voltage 55 is. However, this procedure is

nung. Derart aufgebaute Elektrolumineszenzvorriuh- schaltens des elektrischen Feldes umständlich,tion. Electroluminescence pre-switching of the electrical field constructed in this way is cumbersome,

tiingen beginnen auch bereits bei kleineren Spannun- Es können jedoch latente Bilder von einander ent-tiing also begin at lower voltages, however latent images can differ from one another.

gen zu lumineszieren als die bekannten Vorrichtungen, gegengesetzter Polarität auf der Oberfläche desgenes to luminesce than the known devices, opposite polarity on the surface of the

Dazu wurde folgender Versuch durchgeführt. Als empfindlichen Papiers durch Verwendung des La-The following experiment was carried out for this purpose. As delicate paper by using the load

Halbleiter in der Ladungsspeicherschicht 5 wurde NiO 60 dungsspeichereffektes ohne umständliches UmschaltenSemiconductor in the charge storage layer 5 became NiO 60 generation storage effect without cumbersome switching

und als elektrolumineszierender Leuchtstoff ZnS: Cu, des elektrischen Feldes erzeugt werden. Dabei wird derand ZnS: Cu, the electric field as the electroluminescent phosphor. The

Al verwendet. Es wurde nun der Einfluß des Mischlings- Ladungsspeicherschicht vorzugsweise fluoreszierenderAl used. The influence of the hybrid charge storage layer now became preferably more fluorescent

Verhältnisses zwischen Leuchtstoff und Halbleiter auf Leuchtstoff zugesetzt, der ilen Effekt beständige!Ratio between phosphor and semiconductor added to phosphor, the ile effect permanent!

die Ausgangsspanruing untersucht. Das Ergebnis ist in innerer Polarisation zeigt, wie (Zn, Cd)S, ZnS Cd;the initial chipruing examined. The result is in internal polarization shows how (Zn, Cd) S, ZnS Cd;

F i g. 20 aufgetragen. Man erkennt, daß durch Zu- ßs u. dgl. . .F i g. 20 applied. It can be seen that by adding ßs and the like. .

mischung von 70% NiO die Elektroluinineszenzaus- F i g. 21 zeigt das Verhältnis der gespeicherten Un₁ Mixture of 70% NiO the electroluininescence result. F i g. 21 shows the ratio of the stored Un ₁

gangsspaniuing auf ein Drittel des ursprünglichen anodenseitig gemessenen Ladungsmenge zur Daucgangspaniuing to a third of the original amount of charge measured on the anode side for Dauc

Wertes abncsenkt werden kann. Dabei besitzt selbst der Spannungseinwirkung für verschiedene Muster,Value can be decreased. Thereby even the stress effect for different patterns,

Kurve 69 gilt für ein Muster, dessen Ladungsspeicherschicht aus einer Mischung eines Halbleiters . und eines Isolators besteht. Man erkennt, daß Ladungen der Polarität der mit der Mischung in Berührung stehenden Elektrode gebildet und diese gleichpoligen Ladungen im Muster gespeichert werden. Kurve 70 gilt für ein Muster, das die bei der herkömmlichen P.I.P.-Elektrophotographie bekannte Mischung eines fluoreszierenden Leuchtstoffs und eines Isolators enthält. Die Kurve zeigt die in einem dunklen Raum gespeicherte Ladungsmenge. Kurve 71 zeigt die in einem dunklen Raum gespeicherte Ladungsmenge für ein Muster, das einen fluoreszierenden Leuchtstoff und einen in einem Isolator dispergierten Halbleiter enthält. Man erkennt, daß die Polarität der Ladung nach einer gewissen Zeit ihr Vorzeichen ändert. Kurve 71 ist nämlich in etwa die bei Addition der Kurven 69 und 70 resultierende Kurve. Kurve 72 zeigt die Einfluß einer Bestrahlung mit Licht auf die in der Mischung des fluoreszierenden Leuchtstoffs und des Isolators gespeicherte Ladungsmenge bei Belichtung gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung. Man erkennt, daß sich die gespeicherte Ladungsmenge durch die Lichteinwirkung erhöht.Curve 69 applies to a pattern whose charge storage layer consists of a mixture of a semiconductor. and an isolator. It can be seen that charges of the polarity are in contact with the mixture standing electrode and these homopolar charges are stored in the pattern. Curve 70 applies to a pattern using the mixture of a fluorescent phosphor and an insulator. The curve shows the one stored in a dark room Amount of charge. Curve 71 shows the amount of charge stored in a dark room for a Pattern containing a fluorescent phosphor and a semiconductor dispersed in an insulator. It can be seen that the polarity of the charge changes its sign after a certain time. Curve 71 is namely roughly the curve resulting from the addition of curves 69 and 70. Curve 72 shows the influence of a Irradiation with light on the stored in the mixture of the fluorescent phosphor and the insulator Amount of charge during exposure at the same time as voltage is applied. You can see that the amount of charge stored increases as a result of exposure to light.

Bestrahlt man entsprechend eine Mischung aus fluoreszierendem Leuchtstoff, Halbleiter und Isolator mit Licht, so findet eine Erhöhung der Ladungsmenge nur in dem fluoreszierenden Leuchtstoff statt, und eine für diesen Fall erhaltene Kurve ist eine Kombination der Kurven 69 und 72, nämlich Kurve 73. Hier kehrt die Polarität der Ladung in kurzer Zeit ihr Vorzeichen um. Wenn deshalb das Gemisch des fluoreszierenden Leuchtstoffs und des Halbleiters als Material für die Elektrophotographie verwendet wird und ein Bild unter gleichzeitigem Anlegen einer Spannung darauf projiziert wird, werden vom Licht nicht bestrahlte Abschnitte in einer in der Kurve 71 gezeigten Weise geladen. Wenn dann die Spannungswirkung und Bildprojektion bei einer dem Punkt P entsprechenden Zeit beendet werden, werden auf der Oberfläche des Musters anodenseitig latente Bilder von positiver und negativer Ladung gebildet. Ein positives und ein negatives Bild kann man durch Auftragen von farbigem Pulver erhalten, das positiv bzw. negativ geladen ist. So erhält man ein Bild von großer Schärfe. Ferner erhält man latente Bilder von positiver und negativer Ladung zu gleicher Zeit. Dabei ist es weiter dadurch vorteilhaft, daß eine Arbeitsspannung von weniger als 800 Volt genügt.A mixture of fluorescent phosphor, semiconductor and insulator is irradiated accordingly with light, there is an increase in the amount of charge only in the fluorescent phosphor, and one The curve obtained for this case is a combination of curves 69 and 72, namely curve 73. Here it turns the polarity of the charge changes its sign in a short time. Therefore, if the mixture of the fluorescent Phosphor and semiconductor used as a material for electrophotography and an image is projected onto it with simultaneous application of a voltage, are not irradiated by the light Sections loaded in a manner shown in curve 71. If so, then the tension effect and image projection at a time corresponding to the point P are finished on the surface of the Latent images of positive and negative charge formed on the anode side of the pattern. One positive and one A negative image can be obtained by applying colored powder that is positively or negatively charged. So you get a picture of great sharpness. Furthermore, latent images of positive and negative are obtained Charge at the same time. It is also advantageous that a working voltage of less than 800 volts is enough.

5-3. Ton- und Bildaufzeichnungseinrichtung5-3. Sound and image recording equipment

Bei herkömmlichen Bildaufzeichnungsverfahren wird ein den Bildern entsprechendes elektrisches Signal auf ein mit einem ferromagnetischen Material beschichtetes Band aufgebracht, wodurch das Signal in Form eines magnetischen Signals gespeichert wird. Die BiIdaufzeichnung kann auf einfache und billige Weise durch Verwendung des Speichereffekts gleichpoliger Ladung durchgeführt werden.In conventional image recording methods, an electrical signal corresponding to the images is generated A tape coated with a ferromagnetic material is applied, which gives the signal in shape of a magnetic signal is stored. Image recording can be done easily and cheaply by using the memory effect of homopolar charge.

F i g. 22 zeigt ein Band 75, das eine Ladungsspeicherschicht 74 trägt und zwischen Elektroden 76 und 77 hindurchgeht. Die Ladungsspeicherschicht 74 besteht wieder aus halbleitenden und nichtleitenden Teilchen, während das Band 75 aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus Plastikmaterial, hergestellt ist. Die Elektroden 76 und 77 sind Messingzylinder.F i g. 22 shows a tape 75 carrying a charge storage layer 74 and between electrodes 76 and 77 passes through. The charge storage layer 74 again consists of semiconducting and non-conducting Particles, while the tape 75 is made of an insulating material such as a plastic material is. The electrodes 76 and 77 are brass cylinders.

Wird an die Elektroden 67 und 77 eine Spannung gelegt, so bilden sich in der Ladungsspeicherschicht 74 positive oder negative Ladungen in Abhängigkeit von der positiven oder negativen Polarität der Elektrode 76.If a voltage is applied to electrodes 67 and 77, charge storage layer 74 is formed positive or negative charges depending on the positive or negative polarity of the electrode 76.

Die Ladungsmenge entspricht der Größe der angelegten Spannung. Durch Anlegen des Spannungssignals in Form eines Videosignals bilden sich dem Videosignal entsprechende Ladungen auf dem Band. Das geladene Band kann während einer außerordentlieh langen Zeit in einem dunklen Raum und während einer ziemlich langen Zeit auch in einem hellen Raum aufbewahrt werden.The amount of charge corresponds to the size of the applied Voltage. By applying the voltage signal in the form of a video signal, the Video signal corresponding charges on the tape. The loaded tape can be borrowed during an extraordinary in a dark room for a long time and in a light room for a fairly long time be kept.

Die so auf dem Band gespeicherten Ladungen werden dann von einem Abtastkopf 78 abgetastet, in Form eines den Potentialen auf dem Band entsprechenden Wechselstroms abgenommen und als Bilder wiedergegeben. Es ist von Vorteil, daß der Abtastkopf 78 nicht an dem Band anliegen muß, das deshalb nicht abgenützt oder beschädigt werden kann. Ferner verbleiben die Ladungen selbst dann noch auf dem Band, wenn sie vom Abtastkopf 78 als elektrisches Signal abgenommen worden sind, so daß ein wiederholtes Abspielen möglich ist. Die auf dem Band gespeicherten' Ladungen können durch intensive infrarote Bestrahlung gelöscht werden. Das Band steht dann für weitere Bildaufzeichnungen zur Verfügung.The charges thus stored on the tape are then scanned by a scanning head 78, in FIG Form of an alternating current corresponding to the potentials on the tape and reproduced as images. It is advantageous that the scanning head 78 does not have to abut the tape, so it does not can be worn out or damaged. Furthermore, the charges remain on the belt even when they have been picked up by the scanning head 78 as an electrical signal, so that a repeated Playback is possible. The charges stored on the tape can be exposed to intense infrared radiation to be deleted. The tape is then available for further image recordings.

Nach dem gleichen Prinzip erfolgen auch Tonaufzeichnungen auf dem Band. Durch Anlegen einer einem Tonstrom entsprechenden Spannung an das Band können dem Ton entsprechende elektrische Ladungen auf dem Band aufgezeichnet werden. Beim Abspielen wird das Band am Abtastkopf vorbeigeführt, der die Ladungen in Form eines elektrischen Signals zur Tonwiedergabe abnimmt.Sound recordings are made on the tape according to the same principle. By creating a a voltage corresponding to a sound current on the tape can electrical corresponding to the sound Charges are recorded on the tape. When playing, the tape is fed past the scanning head, which removes the charges in the form of an electrical signal for sound reproduction.

Claims

Patent claims:

1. Charge-storing solid-state component with two flat electrodes, between which an insulating layer and a charge-storing layer made of a mixture of semiconductor material, including ZnO, and non-conductive material are arranged, characterized in that the semiconductor material is also from the group Se, Cu ₂ O, ZnO, NiO, PbO, Si, Ge, ZnSe and anthracene is selected.

2. Charge-storing solid-state component according to claim 1, characterized in that the semiconductor contained in the mixture is p-conductive.

3. Charge-storing solid-state component according to claim 1 or 2, characterized in that that the mixture additionally contains a ferroelectric substance. .

4. Charge-storing solid-state component according to claim 1 or 2, characterized in that that the mixture additionally contains metal particles.

5. Charge-storing solid-state component according to claim 1 or 2, characterized in that that the insulating layer (6, 45) consists of a material that has a low absorption current has residual electrical charge.

6. Charge-storing solid-state component according to claim 1, characterized in that between the insulating layer (45) and the electrode (47) assigned to it a second charge-storing layer Layer (44) is arranged.