Автоматизация гальваномагнитных исследований оптоэлектронного бистабильного элемента в условиях низкотемпературного примесного пробоя тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

^0 0 8 9 2'

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

На правах рукописи

ВАЛЕР Владимир Антонович

УДК 681.3.01:681.73:621.383

АВТОМАТИЗАЦИЯ ГАЛЬ ВАНСМАГНИТНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО БИСГАШЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА В УСЛОВИЯХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИМЕСНОГО ПРОБОЯ

Специальность: (Н.04.01 - техника Физического эксперимента, Физика приборов, автоматизация физических исследований.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Институте Радиотехники и Электроники РАН.

Научный руководитель: кандидат Физико-математических наук

Рябушкин Олег Алексеевич.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук

гСомпанец Игорь Николаевич, кандидат технических, наук Вуноликов Владимир Михайлович.

Ведущая организация: МГУ (факультет ¿;.1 и К)

Защита состоится " 18 " сентября_ 1992 г. в 12 часов н;

заседании Специализированного совета Д002.74.03 в Институ Радиотехники и Электроники РАН по адресу: 103907, г.Москва ГСП-пр.Кархса, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИРЭ РАН.

Автореферат разослан "_" _ 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета Д.002.74.03

К.Ф.-М.У. "----В.Е.Хуравлев

/

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время ведутся интенсивные работы ю созданию новых оптоэлектронных бистабильных элементов хранения и «работки оптической информации 11-43. Такие элементы имеют два >птических состояния при одном и том же уровне электрического юздействия на образец и характеризуются следующими основными араметрами:

-функциональной полнотой Сэлементы должны выполнять логические

функции И, ИЛИ, НЕ, Функции памяти и усиления}; -электрической мощностью рассеяния в элементе;

-временем переключения из одного устойчивого состояния - в другое; -энергией оптического излучения, необходимой для переключения элемента;

-световым контрастом Сотношением уровней оптических состсяний

элемента до и после переключения^.

Из множества разработанных к настоящему времени оптоэлектрснных

лементов, основанных на различных физических эффектах, на'|£'олее

ерспект-ивные, по-видимому, следующие:

- полупроводниковые <п/п> структуры с квантовыми ямами, раеотакявие

ia основе наведенного электрооптического эффекта CSEED - Self

1ectro-opti cal Effect Device> [13. Эти элементы переключаются

штическим излучением с поверхностной плотностью энергии, равной -13 2

х10 ДжУмкм Сдалее будем называть эту величину плотностью

нергии>, время переключения - порядка 10 не;

п/п структуры на двойном гетеропереходе СDOES - Double eterostructure Optoel etr-onic Switch} [23, которые переключаются

оптическим излучением с плотностью энергии, равной Ю-15 Дж/мхН2, время переключения 2-3 не;

- р-п-р-п algaas/gaas структуры переключаются оптической энергией плотностью в Ю-16 Ця/жл?, времена переключения - около 10 не (3].

Удельная электрическая мощность рассеивания в приведенных выше

—7 -Л з

элементах, равна (10 - 10 > Вт/мкм .

Эти элементы имеют довольно высокие энергетические параметры у быстродействие, однако не свободны от недостатков. Например, SEEE имеют малый световой контраст С 3.-1), a DOES и р-п-р-п - значительнук электрическую мощность рассеяния, что ограничивает плотность размещения элементов на подложке и уменьшает количество каналов параллельной обработки оптической информации, а значит, v производительность системы обработки данных.

В настоящее время в ИРЭ РАН разрабатывается новый класс оптоэлектронных элементов, основанных на явлении низкотемпературного примесного пробоя <НПП> в пуп. Как показывают исследования, эту

—is 2

элементы имеют рекордные энергетические СЮ ДкУмхм > и мощное тные

3

характеристики СЮ Вт./мкм 5, уступая в быстродействии лини элементам на джозеФсоновских переходах" С3-7J Скоторые слаес чувствительностельны к светуХ Элементы с НПП, кроме того, имеют световой контраст, равный 20:1 и высокотехнологичны из-за свое; простоты

Сейчас ведутся работы по созданию гибридного элемента, сочетаювдегс в себе сверхпроводниковые элементы на джозеФсоновских переходах и пут структуры [83.

Таким образом, актуальность исследования элементов, обладанию НПП, определяется их рекордно высокими энергетическими и мощноетными характеристиками по сравнению с существующими ептоэлектронным!

^центами. а также перспективами создания гибридных криогенных схем сочетании с элементами на джозефсоновских переходах.

Цель работы Цель настоящей диссертации - автоматизация

'щлексных низкотемпературных гальваномагнитных и электрооптических следовании оптоэ.пектронных бистабильных элементов в условиях НПП, ззоляющая реализовать их рекордные энергетические и мовдностные ра метры.

Научная новизна и значимость результатов работы

1.Предложен и экспериментально реализован новый автоматический

особ записи оптической информации на носитель, обладающий НПП. Этот

особ позволяет зарегистрировать рекордно низкую {для пуп

тоэлектронных элементов) плотность энергии оптического излучения,

—18 2

обходимую для переключения элемента, равную 10 Дж/мкм . При этом

стигнутз рекордно низкая удельная электрическая мощность

—10 3

ссеивания в элементе, равная 0,65x10 Вт/мкм .

2.Разработана методика комплексных автоматизированных зкотемлературных гальваномагнитных и электрооптических исследовании п материалов.

Практическая ценность результатов работы:

1. Разработаны и изготовлены автоматизированные стенды зкотемлературных гальваномагнитных и электрооптических исследований п материалов в диапазоне температур С1,7 - ЗООЖ, магнитных полей

э 0,9Т>, электрических полей С1-5000> В/м и мощностей оптического

_а о

лучёния <10 - 10 >Вт.

2.Разработана и экспериментально реализована автоматическ ая стена на основе нового способа записи оптической информации на пуп ситель, обладающий НПП.

3.Для образцов п-баАэ а условиях НПП сняты зависимости

подвижности, концентрации и дрейоовой скорости носителей, а такж вольт-амперные характеристики СВАХХ

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

-5-й Всесоюзной конференции "Бессеребрянные и необычные ФотограФические процессы", г.Суздаль, 1988г;

-14-й Всесоюзной научно-технической конференции по оптоэлектронике, г.Москва, 1989г;

-1-й Всесоюзной конференции по Физическим основам твердотельнет электроники, г.Ленинград, 1909г;

-11-й Всесоюзной конференции по оптической обработке информации г.фрунзе, 1990г;

-Всесоюзном семинаре по оптической бистабильности, г.Минск, 1990г

-International Congress on Physical Concepts of Materials for Novel Optoelectronic Device Applications, Aachen, FRG, 1990;

-International Congress of Optical Science & Engineering, Hague, Netherlands, 1991.

Публикации. Материалы, включенные в диссертацию, отражены в 11—п печатных работах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четыре? глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Общи^ объем диссертации - 149 страниц. В их числе: 131 страница основногс текста <54 рисунка и 2 таблицы), 18 страниц приложения. Список литературы включает 60 наименований. Положения, выносимые на защиту:

1.Разработаны и изготовлены автоматизированные стенды дл? низкотемпературных гальваномагнитных и электооптических измерений позволяющие проводить комплексные исследования п/п материалов nrv оптической накачке.

2. Предложен и экспериментально реализован новый способ

втоматическоп записи оптической информации на пленку п-ОаАэ,

овышающий на несколько порядков чувствительность к оптическому

[злучению и снижающий электрическую мощность расссэиванип по сравнению

имеющимися в настоящее время оптоэлектронными элементами, позволяя

>егистрировать рекордно низкие плотности энергии оптического

(злучения, необходимые для переключения элемента, равные —18 2

О Дж/мкм , при рекордно низкой уровне удельной электрической

годности рассеивания элементом в высокопроводящем состоянии, равном

— 10 3

,65x10 Вт/мкм .

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, ормулируется научная новизна и практическая ценность полученных >езультатов, приводятся основные положения, представляемые к защите.

В первой главе кратко описано явление НПП, его характерные >собенности, а также наблюдаемые бистабильности Фототока и >отолюминесценции СФЛ> при НПП. Кроме того, дано обоснование ■еобходимости автоматизации низкотемпературных гальваномагнитных и ■лектрооптических исследований образцов в условиях НПП и определены требования к средствам автоматизации с учетом специфики данного :ласса исследований.

В последнее время НПП привлекает к себе внимание в связи с )азнообразными нелинейными процессами, сопровождающими это явление, а акже с возможностью разработки новых оптоэлек тронных бистабильных !ереключающих элементов на его основе [9-13]. Как оказалось, на базе ■эких элементов можно создать не только все необходимые логические :омпоненты оптической обработки информации Сэлементы И, ИЛИ, НЕ),

имеющие рекордные мощноетные и энергетические характеристики [5], ь и оптическую память (14).

Для наблюдения НПП пун образец с двумя омическими контактаь охлаждают до температуры

Т << *0Ук С1>

(где: - энергия ионизации мелких доноров, а к постоянна

Больцмана) и воздействуют на него слабым <100-1000 В/м> электрически

полем На рис.1 приведены типичные В АХ образца, снятые в резки*

генератора напряжения без освещения (кривая 1> и с освещением <крива

2>. Видно, что при достнгкекки на элененте критической величин

напряжения II - <'Ч.Ь"-1Ы-езЬо1<1> плотность тока через образе

скачком возрастает на мескольно порядков при неизменном напряжени

(кривая 1>. Уменьшение напряжения до величины и - и <"5"-ги51а1п1пс

г

и < и. .> возвращает образец в начальное состояние. ВАХ имее

5 ьп

гистерезис в режиме генератора напряжения, а в режиме генератора ток

НПП характеризуется областью отрицательного дифференциальног

сопротивления <пунк-гирная линия на кривой 1>. Величина напряженност

электрического поля, при котором образец переходит в высокопроводяще

состояние зависит от: температуры, степени компенсации, концентраци

принесен в образце, а также от величины магнитного поля и, чт

особенно важно, от оптического излучения, приложенных к образвд

Было обнаружено [141, что при увеличении интенсивности свет

изменяются характерные точки и уменьшается ширина гистерезисе эс *

определяемая как и . . -и <кривая 2). Изменения фототока

Х.П э

зависимости от освещенности пленки, т.е. люкс - амперные характеристики (ЛАХ>, дают два режима бистабильности Фототока ;

9

зависимости от напряженности электрического поля, на основе которых реализованы логические элементы для олтсэ л&к тронной обработки информации и элемент памяти оптической информации С143. Кроме того, исследования показали, что спектр ФЛ, снятый в низкопроводящем состоянии <"ОРР">, слабо зависит от напряжения до тех пор, пока и < и^ и практически не отличается от спектра ФЛ при отсутствии электрического поля. При переходе в высокопроводящее состояние <"ОМ") интенсивность ФЛ падает по всему спектру более, чем на порядок, при этом, тушение для отдельных линии (экситонная область> может достигать двух порядков по величине. Наблюдаемые два устойчивых состояния ФЛ при одном и том же напряжении на контактах образца определяют электрическую бистабильность ФЛ С16]. Чувствительность ВАХ к свету в широком диапазоне длин волн и обнаруженная электрическая бистабильность ФЛ позволяют реализовать оптическую бистабильность ФЛ, на базе которой предложены все необходимые оптические бистабильные элементы для обработки информации (53.

Такое разнообразие поведения интенсивности ФЛ при НПП открывает широкие возможности использования этого явления для создания логических элементов (И, ИЛИ, НЕ>, необходимых как в системах для оптоэлек тронной, так и оптической обработки информации. Так, например, изменение интенсивности ФЛ при переключении, использовано

УоНарг (V)

Рис.1. Изменение ВАХ образца п-еаАэ СТ-4,25. Темновая ВАХ - 1, с освещением - 2.

длч оптического считывания информации » Hoest! спесос. рг-гпсг,^.:;-. с"!ги"=с:<о!1 информации [6], приведенной в д.юсе-р-гаимч

образцов, оеладаккцих НПП, мэтодом гэл:-изгс,. ;

изм._'рукик inj основе эффекта Холг:а> сопря^енс с рядог- гйпшч--л трудностей, связанных со спецификой как объекта исследозг.:-!*-^:, так экспериментальна условий. Специфичность оптоэлектронног

еист^еильного элемента, как объекта исследований, срязана изменением в широком диапазоне его оптических и электрических свойст в зависимости or воздействия на него электрическим и магнитны

ПОЛЯМИ, ОП T'i*' 1С- С (' 'г'" 1 r'Cjji y"4i=f it-lGM, изменением T£rili&pal~ypa И "Т\,

Определение основных характеристик- пхп материала О.онцентрацт подвижности и дрейфовой скорости носителей заряда} в широких предела внешних воздействии требует значительного объема исходных данныэ получение которых без автоматизации эксперимента связано с затрата большого количества времени, а во многих случаях и нэвозможн; Необходимость автоматизации как на этапе сбора экспериментальна информации, так и на этапе ее обработки определяется:

-необходимостью проведения большого числа рутинных измерений ток

и напряжении на образце; -ограничением по времени цикла сбора данных, связанное с времене»

выкипания жидкого гелия в криостате; -необходимостью режима накопления и усреднения«измеряемых величи

с целью выделения их из шумов и наводок; -алгоритмической сложностью управления экспериментальны оборудованием из-за наличия нескольких каналов измерения исходны величин и разнообразия экспериментальных условий Смагнитные электрические поля, оптическое излучение, температура); -относительной сложностью обработки собранной информации;

-необходимостью исследования большого числа образцов на этапе

отработки технологии их изготовления. Таким образом, специфика объекта исследования (оптоэлектронного ¡истэбильного элемента, обладающего НПП>, а также специфичность •кспериментальных условии, при которых он исследуется, определяют >собый класс задач - низкотемпературные гальваномагнитные и ■лектросптические исследования п/п в условиях НПП, требующие ютсмзтизации эксперимента. Определяющие принципы автоматизации ¡энного класса задач, .следующие:

—территориальное разделение средств сбора экспериментальных данных

и средств их обработки; -использование алгоритмов накопления и усреднения измеряемых

величин на этапе сбора данных; -минимизация времени сбора экспериментальных данных; -разделение во времени этапов свора и обработки собранной информации.

Вторая глава диссертации посвящена автоматизации

1изкотемпературных гальваномагнитных и электрооптических исследований юлупроводников при оптической накачке в условиях НПП. Здесь описаны 1етома "газированные стенды для исследования п/п, а также даны результаты метрологического исследования двух, разработанных автором :тендов, общая особенность которых - наличие оптического канала юздействия на исследуемый образец.

Первый стенд позволяет проводить исследования образцов в швисимости от температуры, величин магнитного и электрического гол ей, а также, от интенсивности и длины волны оптического излучения. 3торой стенд, в основном, предназначен для гальваномагнитных •кспресс-исследований и определения мощностных и энергетических

параметров оптоэлектронных бистабильных элементов при 4,2 К и может быть также использован для сбора и обработки экспериментальных данных обширного класса задач.

В качестве измерителей тока и напряжении в стендах используются стандартные измерительные цифровые приборы <ЦП), отдельные для каждого канала Сдля измерения холловской ЭДС, падения напряжения на продольных контактах, тока через образец, температуры). При этом нет необходимости в коммутации измерительных каналов, что уменьшает уровень шумов, упрощает настройку пределов измерения и алгоритм управления. Тип ЦП подбирается для каждого канала измерения с учетом необходимых требований Свходного сопротивления, чувствительности и т.д.).

Программы стендов написаны на языках: ассемблер I МТЕ1_-80, макроассемблер СМ-ЭВМ, ФОРТРАН-4, О-ВАЯС.

Описанные стенды позволяют проводить комплексные гальваномагнитные

исследования п/п материалов с использованием оптической накачки в

диапазоне температур <1,7-300) К, магнитных <до 0,9Т) и электрических

—8 —3

полей <1—5000) Вум, мощностей оптического излучения <10 -10 ) Вт.

Алгоритм сбора данных с усреднением эффективно выделяет измеряемые величины из паразитных наводок. Как оказалось, погрешность определения концентрации, подвижности и дрейфовой скорости носителей заряда, проводимости и постоянной Холла исследуемого п/п определяется в основном погрешностью измерения холловской ЭДС Погрешности минимальны С 350 при измерениях на образцах, находящихся в высокопроводящем состоянии.

В третьей главе описан разработанный автором автоматический способ записи оптической информации на п/п элемент, обладающий НПП С 5,6] и приведены энергетические и мощностные параметры элемента памяти

пическои информации, подтверждающие эффективность данного способа, фаметр, характеризующий записызэемую информацию - мощность 1-гического излучения. Минимальная энергня отеческого излучения, ■•обходимая для переключения элемента и минимальная электрическая жность рассеивания в элементе определяются на автоматизированном -енде для экспресс-исследований п/п материалов.

Разработанный способ записи оптической информации, оснований на ¡висимости напряжения пробоя и. . от мощности падающего на элемент

I. п

|-гического излучения, является дальнейшим развитием способа С153. ¡ем<энт сноситель информации) представляет собой однородную

>нокристаллическую пленку компенсированного п-ваАз с двумя

мческими контактами. Концентрация носителей п-типа составляла п -

15 —3 4 2

ГхЮ см , а холловская подвижность ц - 3,3x10 см /Вс при 1-77К.

■епень компенсации доноров акцепторами была близка к 0,9. Размеры

3

енки - <250x150x3) мкм . На рис.2 приведена типичная ватт-вольтная рактеристика элемента, т.е. зависимость напряжения, при котором он реходит в "ОМ" состояние, от мощности оптического излучения.

Запись информации осуществляется следующим образом. После лаждения п/п до температуры, удовлетворяющей условию <1>, на него

дают свет мощностью, соответствующей записываемой информации.

*

тем, на элемент подается постоянное напряжение и,. , величина

ъп

торого выбирается из экспериментальной ватт-вольтноя характеристики

я заданной длины волны информационного света. Величина и.. * должна

1п

гь меньше темнового напряжения пробоя и. . на величинуди = и..-

ъп

Особенность предлагаемого автоматического способа записи гической информации заключается в том, что напряжение на элементе /пенчато во времени увеличивается от значения, при котором носитель кодится в низкопроводящем состоянии до значения, при котором он под

воздействием света скачкообразно переходит в высокопроводящее состояние.

на ЭВМ

Рис.2. Зависимость порогового напряжения, при котором происходит переключение элемента иэ "OFF" в "ON" состояние, от мощности падающего на образец света.

Рис.3. Блок - схема устройства реализующего автоматический спо соб записи оптической информаци на п/п оптоэлектронный бистабиль ныи элемент.

На рис.3 приведена блок-схема устройства, реализующая данный способ. Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов 1, счетчик импульсов 2 и цифро-аналоговый преобразователь <ЦАП> 3, последовательно соединенные друг с другом. Источник напряжения 4 подключен ко входу питания ЦДЛ, носитель записи 5 соединен с выходом ЦАП. Падение напряжения с нагрузочного сопротивления 6 поступает на вход устройства Фиксации информации 7. Выходной сигнал устройства Фиксации подается на управляющий вход генератора прямоугольных

' ' ■■ .ч!?ляс-отрос-сигналом записи информации мс.-

1 — "г.~г з гэннои сх<?>.е гкп.глнено в вил?

Усл^<»:с'"л>с ¡1 зап..с«: ¡;н«ркаш:и разставт след^юсим оераэс/л

1а управ-ляюнии вход аналогового компаратора 7 подают напряжение и

пер

зыбранное из условия:

I, . й < и < I й , С2>

н пор э н

-де: I - ток через носитель в низкопроводяцем состоянии. I - ток ъГ| г

iepeз носитель в высокопрсводямем состоянии, Р - величина

:опротивления нагрузки 6. В исходном состоянии Сдо начала записи

1не>ормации} кнопка 8 замкнута. После ее размыкания цифровой код на

зыходе счетчика 2 увеличивается с периодом следования импульсов

-енерэтора 1. Поступающий на входы ЦАП 3 цифровой код от счетчика

|риводит к увеличению напряжения на выходе ЦАП с шагом д и. После

»остижения величины Ц. , *, происходит НПП. В результате этого, ток

юрез образец резко возрастает и напряжение на сопротивлении нагрузки

превышает пороговое напряжение и на аналоговом компараторе 7.

пор

1а выходе компаратора вырабатывается сигнал, запрещающий работу

енератора 1. С этого момента цифровой код на выходе счетчика не

1еняется и однозначно определяет величину напряжения пробоя на

гасителе 5, т.е. величину мощности оптического излучения в момент

робоя. В отсутствии оптической информации Сна образец падает лишь

оновое оптическое излучение - Р , ) напряжение пробоя равно

Щ1 п

■емновому напряжению пробоя. При увеличении модности оптического

(злучения напряжение пробоя приближается к и . При записи оптического

э

злучения, мощностью Р . < Р.< Р напряжение пробоя находится в

пи п 1 гпах

диапазоне U > U. . , > U , и однозначно определяет моаность све-max thl min

Р^ ¿заданного спектрального состава), падающего на элемент.

Записанная информация на элементе хранится до момента сбро<

счетчика 2. Стирание записанной информации происходит путем замыкгн!

кнопки 8. При этом, напряжение на выходе Ц/Л U < U и образ«

s

возвращается в исходное низкопроводяиее состояние, сигнал с выхо, аналогового компаратора разрешзет работу генератора импульсов д. нового цикла "запись-считывание-стирание".

Максимальное время записи определяется по Формуле:

С1Л+ I. J

L = th ,, thl н Т, <35

3. шах ли

где: и..- темновое напряжение пробоя, I, . , - ток через носител

1п ЪП1

находящийся в низкопроводящем состоянии в отсутствии света,

сопротивление нагрузки, £ и шаг по напряжению, Т - пери1

следования импульсов задающего генератора. С увеличени

интенсивности света, несущего информацию, время запи

сокращается за счет сокращения числа шагов л и До пробоя. Минимальн

время записи определяется в основном быстродействием ЦАП, так к

время переключения самого элемента памяти много меньше време

-9

преобразования ЦАП И.^ 10 с> [16].

Чувствительность приведенного способа записи к оптическо излучению Сопределяемая как минимальная мощность света, вызывающе переключение элемента в высокопроводящее состояние) зависит стабильности источника питания и уровня наводок в цепи питан элемента. Два последних фактора могут вызвать самопроизвольн переключение элемента без оптического излучения, несущего информаш

И ] 1

!оэтому величина д. и выбирается из условияди < и , где: и

мах мах

гаксимальная амплитуда пульсации источника питания Сили амплитуда 1эводок>.

Для определения минимальной энергии оптического излучения,

■ребуемой на переключение элемента, использовался способ записи

готической информации, описанный выше. Источник оптического излучения

Не-Ме лазер <ЛГ-52>. Электрическое поле а образце задавалось

табилизированным источником питания ТЕС-42. Импульс света

ормировалс я с помощью затвора фотоаппарата. Мощность оптического

злучения определялась нейтральными светофильтрами. Варьируя

ощностью оптического излучения на входном торце волокна и временем

кспозиции, была регистрирована минимальная плотность энергии

птического излучения, под действием которой элемент переключается в

ысокопроводящее состояние, равная 10 18 Дясмкм2, при времени

кспозиции в 2x10 с.

На таком же образце была зафиксирована минимальная электрическая

-4

ощность рассеивания в высокопроводящем состоянии, равная 1,3x10 Вт,

—10 3

то составляет 0,63x10 Вт/мкм .

Анализ литературных данных показывает, что полученные

нергетические и мощностные параметры, по-видимому, на сегодняшний ень, являются рекордными.

В четвертой главе приведены экспериментальные результаты

сследований образцов пленок п-ваАз, полученные на разработанных втором автоматизированных стендах: семейства В АХ, концентрация, эдвижность и дрейфовая скорость носителей заряда в зависимости от эмпературы, индукции магнитного поля и мощности оптического злучения.

Полученные результаты показывают, что при переключении образца "ОЫ" состояние концентрация носителей увеличивается почти на порядо и достигает величины близкой к концентрации нескомпенсированны мелких примесей. Это указывает на ионизацию доноров при переключенш-что характерно для НПП. При переключении образца происходит такж сильное Сна два порядка) увеличение подвижности. Это, по-видимому можно объяснить увеличением электронной температуры лосл переключения образца. Разогрев электронов при пробое подтверждаете также анализом спектров ФЛ до и после пробоя £173.

Следует отметить, что в полученных экспериментальных данны имеется ряд результатов, не допускающих в настоящее врем однозначного объяснения.

В заключении диссертации обобщены основные ее результат! состоящие в следующем:

1.Разработана методика автоматизированных гальваномагнитных электрооптических исследовании п/п в условиях НПП.

2.Разработаны и изготовлены автоматизированные экспериментальны

стенды, позволяющие проводить исследования п/п материалов в диапазон

температур <1,7 - ЗООЖ, магнитных полей до 0,9 Т, электрически

—8 —3

полей <1-5000) В/м и оптического излучения мощностью СЮ - 10 )В' Сопротивления исследуемых образцов - до 10^ Ом.

3.Разработан и реализован новый автоматический способ запис

оптической информации на п/п элемент памяти, обладающий НПП. Это

способ позволяет регистрировать оптическую информацию за время, н -7

более, чем 4x10 с (время записи ограничивается быстродействие цифровых микросхем: счетчика импульсов, ЦАП, аналоговог компаратора). Считывание записанной информации происходит ка электрическим, так и оптическим способами.

Применение данного способа записи оптической информации и заработанного автоматизированного стенда для экспресс-исследований зэволило получить рекордные к настоящему времени энергетические и жностные параметры оптоэлехтронного элемента:

-плотность энергии внешнего оптического излучения, необходимого 1Я переключения элемента в высокопроводящее состояние, равна 18Дж/мкм2 (что составляет единицы Фотонов на мкм2 поверхности зразца для длины волны света оптического излучения Х-633 им);

-удельная электрическая мощность рассеивания в элементе, равна 65x10 Вт/мкм .

В приложение вынесены блок-схема программы сбора данных >томатизированного стенда для экспресс-исследований п/п материалов, также тексты программ обработки собранных данных.

новные результаты работы автора приведены в следующих публикациях:

О.АРябушкин, В.АБадер. "Оптоэлек тронный способ регистрации

тической информации в п/п носителе и устройство для регистрации тической информации", А-С. СССР, 1938, N1671046, кл.С11С13/04.

О.АРябулжин, В.АБадер, ф.ф. Брызгалов, "Электрическое считывание тической информации с п/п, обладающего низкотемпературным примесным обоем", тезисы доклада на 5-й Всесоюзной конференции "Бессеребряные необычные фотографические процессы", т.1, с.92, г.Суздаль, 1903.

>.А.Рябушкин, В.АБадер, В.КСергеев, "ФОТОКРИОСАР - скоростной, версивныи элемент памяти оптической информации", тезисы доклада 14 есоюзной научно—технической конференции СВНИИСФИ5, с.209, г.Москва, i9.

>.АРябушкин, В.А.Сабликов, Н.СПлатонов, В.АБадер, В.НСергеев,

^стабильность Фотолюминесценции и разогрев электронного газа при зксп-емпературном примесном пробое в n-GaAs", тезисы доклада на I есоюзной конференции "физические основы твердотельной электроники", , с.149, г.Лэнинград, 1939.

З.В.Л.БамЗР» В.В.Моисеев. "Универсальный контроллер свора, накоплены: и обработки данных". //ПТЭ. 1989. N6. с.181.

Ö.B.A-Бадер. "Микропроцессорный контроллер к рейта КАМАК".г/ПТЭ, 19в9 N6, с.182.

7. О. A. Ryabushkin, N. S. P.l atonov, V.A.Sablikov, V. I.Sergeyev an< V. A. Bader, "Optoelectronic and Optical 8istabiliti.es о:

Photocurrent and Photolu®i nescence at Low Temperature Avalanchr Breakdown in GaAs Epitaxial Films". Proceedings of SPIE': International Conference on Physical Concepts of Materials for Nove' Optoelectronic Device Applications, v.13S2-52. Aachen. FRG, 1990.

8.O.A.Ryabushkin, V.A.Bader, "PHOTOCRYOSAR, Bistable Element fa Optoelectronic Computing". Proceedings of SPIE's Internationa. Congress of Optical Science & Engineering", v.150S-11, Hague NetherIands, 1S91.

9.В.А.Бадер, О.А.Рябушкин, Д. К). Бабкин. "Автоматизированный стен

для исследований оптоэлектронных и магнитооптических свойств п/п пр гелиевых температурах".Х^ПТЭ. 1992. N3. с.220-225.

Ю.О. A. Ryabushkin, V. A. Bader, D. Y.Babkin, "Novel Family of Optica and Optoelectronic Elements for Information Processing Using tb Current Filamant in Semiconductors"» Advance Technical Program о SPIE's 1992 International Symposium on Optical Applied Science an. Engineering". 1992, San Diego, California, USA. p.42.

И.О.АРябушкин, В.АБадер, Д Ю.Бабкин, "фоток риосар".//Пис ьма в ЖТ<5 1992, Т.18, В.5, с.56-59.

ЛИТЕРАТУРА.

1. D.A. В. Miller. D.S. Cherala. Т. С. Damen. T.H.Wood. С. A.Burrus А. С. Gossard. and W. Wieg mann, "The Quantum Well Self-Electroopti Effect Device: Optoelectronic B1stability and Oscillation. an Self-Linearized Modulation", v.QE-21, N9, 198S. pp. 1462-1476.

2.G.Taylor, J.Simmons. A. Cho.R. Mand. "A new double heterostructur optoelectronics switching device using molecular beam epitaxyaly" J.Appl.Phys.. 1986. 59. N2. pp.596-600.

С. Нага. К. Kojima, К. Mitsunaga. К. Kyuna. "AlGaAsxGaAs pnpn

,'ferential optical switch operable with 400 tJ optical input" srgy", Appl.Phys. Lett.. 19SO. 37, N11. pp. Ю73-Ю77.

. Y. Bi got, A. Daunoi s, R. Leonel 1 i , M. Sence, J. G. H. Mathew,

Э. Swith, and A.C.Walker, "Nanosecond Switching of Bistable ZnSe ¡.erference Filters at Room Temperature". Appl. Phys. Lett. . 188S, , N14. pp. 844-846.

X A. Ryabushkin, V. A. Bader. "PHOTOCRyOKAR. Bistable Element For loelectronic Computing". Proceedings of SPIE's International igress of Optical Science & Engineering". v.1303-11. Hague. Lher1ands, 1991.

Э.А.Рябушк ин, В.А.Бадер. "On too лек тронный спосов регистрации

гической информации в пуп носителе и устройство для регистрации тической информации", А.С СССР, 1988, N1671046, кл.в11С1Э/04.

».АРябушкин, В.АБадер, В.И. Сергеев, "ФОТОКРИОСАР - скоростной, версивный элемент памяти оптической информации", тезисы докладов 14 есоюзной научно-технической конференции СВНИИОФИ), C.209, г .Москва, ».

Н.Kroger. C.Hillert. D.A.Gibson, U. Ghoshal. and L-N-Slnith.

uperconductor - Semiconductor Hidrid Devices Circuits and Systems", oceedings IEEE. v. 77. N8, 1989.

A. L. McWhorter and R. H. Rediker, "The Cryosar - A New Low mperature Computer Component" Proceedings of the IRE, 19S9. .1207-1213.

.S.H.Koenig and Gunther-Mohr. "The Low Temperature Electrical nductivity of n-type Germanium". J. Phys. Chem. Solids. 19S7, v. 2. . 268-283.

J. Mannhart. J.Parisi. K.M.Mayer and R. P. Huebener, "A New

yoelectronlc Device Family", IEEE Transactions on Electron Devices, 87. v. ED-34. pp. 1802-1807.

12. К. М. Mayer , J. Pari si , and R. P. Huebener. "Imaging of Self-Generate Hultifilamentary Current Patterns In GaAs", J. Phys. B.Condense Matter. 1988. v. 71 , p. 171-178.

13.СВ.Богданов, В.Г.Лысенко. //Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, с.606.

14.О.А.Рябушкин, В.НСергеев. //Письма в ЖТХ>, 1987, т.13, в.11, с.653-656.

IS.O.A-Рябушкин, В.НСергеев, "реверсивная скоростная эапис оптической информации на л/п носитель", ACN4076510/24, 1987.

16. О. A. Ry&bushkin, N. S. Platonov, V.A.Sabllkov, V.I.Sergeyev an V. A.Bader. "Optoelectronic and Optical Bistabilities о

Photocurrent and Photolumi nescenpe at Low Temperature Avalanch Breakdown In GaAs Epitaxial Films". Proceedings of SPXE' International Conference on Physical Concepts of Materials for Nove Optoelectronic Device Applications, v.1362-52, Aachen. FRG. 1990.

17-О.А.Рябушкин, В.А.Саблик ов, НСПлатонов, В.А.Бадер, B.HCepreei

"Бистабильность фотолюминесценции и разогрев электронного газа пе низкотемпературном примесном пробое в n-GaAs", тезисы доклада на Всесоюзной конференции "Физические основы твердотельной электроники' т.1, с.149, г.Ленинград, 1989.