非晶態半導體存儲器

利用外界條件，如電、熱、壓力、光等，使非晶態薄膜的結構發生變化，用以記錄和存儲信息的器件。這種存儲器大都用硫系玻璃半導體製成，因而也稱為玻璃半導體存儲器。

基本介紹

• 中文名：非晶態半導體存儲器
• 外文名：amorphous semiconductor memory
• 類別：電存儲器和光存儲器
• 性質：用以記錄和存儲信息的器件

簡介

非晶態半導體存儲器

amorphous semiconductor memory

主要有電存儲器和光存儲器兩大類，前者利用非晶態半導體在電學性質上存在的雙穩態特性質，即利用不同的電脈衝信號使其保持高阻狀態（關態）和低阻狀態（開態）工作。後者利用光輻照使非晶態半導體中的光斑處發生結構變化（一般為非晶態與晶態之間的變化），以記錄光信息。它具有光的雙穩態性質。非晶態半導體存儲器具有信息可長期保持而無功耗，抗高能粒子輻照等特點，可用作高密度，高信噪比的信息記錄介質，例如光碟等。

60年代初，人們就發現某些玻璃半導體中存在電開關和存儲現象，但當時並未受到重視。1968年，美國人S.R.奧辛斯基報導,在玻璃半導體Te-As-Si-Ge中存在可重複的穩定的電開關和存儲效應，引起了各國科學家的極大興趣。

非晶態半導體存儲器主要有電存儲器和光存儲器兩類。前者的信息存入、擦除和讀出，都是用電脈衝；後者則用光脈衝。

非晶態半導體電存儲器

工作原理

利用其在電學性質上存在雙穩態特性，即利用不同電脈衝信號使其保持高阻狀態（關態）或低阻狀態（開態）工作。按伏安特性劃分主要有兩種類型，即具有開關性能的存儲器和電壓控制負阻型存儲器。開關性能的存儲器的典型例子是硫系非晶態半導體存儲器（圖1），其起始為高阻態，當加在器件上的電壓升高時，電流沿OA增加,如電壓小於閾值電壓Ut,器件則保持在高阻態。當電壓超過Ut時，沿負載線由A點過渡到B點，成為低阻態。電壓降為零後，器件仍保持低阻態。這時再加電壓，電流就沿OB方向增加，只有加上適當大的電流脈衝（稱為復位電流）後，器件才恢復到高阻態（以OA表示）。反向的伏安特性與正向的相似。圖2為電壓控制負阻型(N 字型)存儲器的伏安特性。在某些MIM結構的氧化物薄膜（如Al-SiO-Au）中可觀測到這種特性。起始為低阻態，增加外加電壓，器件由低阻區經負阻區達A點後,電壓迅速降低，器件就可保持高阻態,其伏安特性由OA′表示。加在器件上的電壓達B點後就迅速降低,器件將保持阻值較低的高阻態,其伏安特性由OB′表示。只要加上幅度超過Ut的脈衝即可使器件恢復到起始的低阻態。這種非晶態半導體存儲器的高阻和低阻兩種狀態的轉化是可逆的，並可反覆進行。

非晶態半導體存儲器

用硫系非晶態半導體已製成有1024位的電可擦除的可程式序唯讀存儲器。這類存儲器與隨機存儲器不同，雖然也能擦寫，但主要用於固定讀出，需要時才加以改寫，所以是一種主讀存儲器。非晶態半導體存儲單元集成在矽片上，存儲單元之間用PN結二極體隔離(圖3),各單元的關態電阻與開態電阻值之比為103～106。

非晶態半導體存儲器

產品優點

非晶態半導體存儲器有如下優點：①信息可長期保持而無功耗；②每位的狀態可用電脈衝隨意改寫；③可直接與二極體-電晶體邏輯電路和電晶體-電晶體邏輯電路相匹配；④具有抗高能粒子輻照性能。

產品特點

光信息記錄在非晶態半導體的光碟上，用雷射束聚焦為亞微米的光斑。每平方微米材料寫入信息所需的雷射能量為0.1～0.2納焦。如圓盤轉速為每分鐘1800轉，光碟上雷射功率可小於10毫瓦。所記錄的圖像質量良好，解析度超過1000條對每毫米。點的尺寸沒有衍射的限制。光照可使晶態轉為非晶態，如把雷射強度降低三分之二，就可把非晶態轉變為晶態。

非晶態半導體存儲器可用作高密度、高信噪比的光信息記錄介質，存儲位數高於2×107位/厘米2，適用於計算機的存儲器、大容量數據存儲器、用戶和工業視頻光碟、視頻光碟主控制台等，也可用作全息照相的記錄介質、超微縮底片等。