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JP3972096B2 - Nonvolatile optical memory, optical information storage method, and optical information read method - Google Patents
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JP3972096B2 - Nonvolatile optical memory, optical information storage method, and optical information read method - Google Patents

Nonvolatile optical memory, optical information storage method, and optical information read method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不揮発性光メモリ、光情報記憶方法、及び光情報読出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
データ記録は今日の高度情報化社会に不可欠であり、揮発性のDRAM(Dynamic Random Access Memory)から、不揮発性のFRAM(Ferroelectric Random Access Memory)やMRAM(Magnetic Random Access Memory)の開発に関心が移行しており、多くの企業が開発に乗り出している。近年においては、高速かつ高密度のデータ処理が要求されており、このため所定の光情報を直接的に不揮発性メモリ内に記録する要望が増大している。
【0003】
IBMは1960年代において、無機半導体/無機強誘電体の2層構造による光メモリの試作に成功しているが、この光メモリは電気的に読出すことができないという問題がある。また、無機半導体を光受光層として利用しているため、光照射時の抵抗が比較的小さく、十分な効率を得ることができないという問題があった。
【0004】
本発明は、光情報を直接的に取り込んで記憶かつ読出を行うことを可能にした新規な不揮発性メモリを提供するとともに、前記光情報の直接的な記憶方法並びに前記光情報の読出方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、所定の基板上において、半導体層と、強誘電体層と、光伝導体層とが順次に積層されてなる不揮発性光メモリに関する。
【0006】
また、本発明は、
前記不揮発性光メモリにおける光情報記憶方法であって、
所定の光情報を前記光伝導体層に照射して検知する工程と、
前記光伝導体層内を伝播してきた前記光情報により、前記光伝導体層の下方に設けられた前記強誘電体層を分極させ、前記光情報を前記強誘電体層中に記憶する工程と、
を具えることを特徴とする、光情報記憶方法に関する。
【0007】
さらに、本発明は、
所定の光情報を光伝導体層に照射して検知する工程と、
前記光伝導体層内を伝播してきた前記光情報により、前記光伝導体層の下方に設けられた強誘電体層を分極させ、前記光情報を前記強誘電体層中に記憶する工程と、
前記光情報を、前記強誘電体層の下方に設けられた半導体層中の、前記強誘電体層との電界効果による抵抗変化を計測することにより読出す工程と、
を具えることを特徴とする、光情報読出方法に関する。
【0008】
本発明によれば、所定の基板上において、半導体層と、強誘電体層と、光伝導体層とを順次に積層させて不揮発性光メモリを構成している。そして、前記光伝導体層に光情報検知層としての機能を付加し、所定の光情報を検知するようにしている。また、前記強誘電体層に光情報記憶層としての機能を付加し、前記光情報によって前記強誘電体層に分極を生ぜしめ、前記光情報を分極情報として記憶するようにしている。さらに、前記半導体層に光情報読出層としての機能を付加し、前記半導体層と前記強誘電体層との電界効果を通じた、前記半導体層の抵抗変化から前記強誘電体層の分極情報、すなわち記憶された光情報を読出すようにしている。
【0009】
このように本発明によれば、メモリに対して直接的に光情報を取り込んで記憶させることができるとともに、前記光情報を前記半導体層の抵抗値変化から電気的に読み取ることができる。したがって、高速かつ高密度のデータ処理を可能とすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の不揮発性光メモリの一例を示す側面図であり、図2は、図1に示す不揮発性光メモリの上平面図である。
【0011】
図1及び図2に示す不揮発性光メモリ10においては、所定の基板11上において、半導体層12、強誘電体層13、及び光伝導体層14が順次に積層されている。半導体層12上には、突出した中央部が強誘電体層13の下側に延在するようにして形成されたソース電極15及びドレイン電極16が設けられているとともに、光導電層14上にはゲート電極17が設けられている。強誘電体層13及び光伝導体層14は、不揮発性光メモリ10のゲート電極部を構成し、半導体層12は、不揮発性光メモリ10のチャネル部を構成する。
【0012】
不揮発性光メモリ10に対して、図中の矢印で示すように所定の光情報が照射されると、この光情報は光伝導体層14によって検知される。次いで、前記光情報は、光伝導体層14内を伝播した後、強誘電体層13に至り、内部に分極を生ぜしめる。この結果、強誘電体層13において前記光情報は分極情報として記憶されるようになる。
【0013】
なお、上記記憶操作において、強誘電体層13にバイアス電圧を印加することが好ましい。強誘電体層13内の分極状態は、電圧の大きさや方向に依存して変化し、ヒステリシスループを描くようになる。したがって、前記バイアス電圧を印加することにより、強誘電体層13内の絶対的な分極の大きさを制御することができ、前記光情報の記憶をより確実に行うことができるようになる。
【0014】
強誘電体層13内部に分極が生じるようになると、これによって生じる電界効果によって半導体層12の抵抗値が変化するようになる。前記抵抗値の変化度合いは強誘電体層13内部の分極状態に依存するので、前記抵抗値変化を計測することによって、強誘電体層13内部の分極情報、すなわち前記光情報を読出すことができるようになる。
【0015】
図1及び図2に示す不揮発性光メモリ10において、前記抵抗値変化は、ゲート電極17に一定電圧を負荷した際の、ソース電極15及びドレイン電極16間に流れる電流値を計測することによって知ることができる。
【0016】
光伝導体層14は有機伝導体を含むことが好ましく、特には銅フタロシアニン及びアルミキノリル錯体の少なくとも一方を含むことが好ましい。また、光伝導体層14の厚さは300nm〜1000nmに構成することが好ましい。
【0017】
強誘電体層13は、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛、及びチタンジルコン酸鉛の少なくとも一つを含むことが好ましい。また、強誘電体層13の厚さは100nm〜700nmに構成することが好ましい。
【0018】
半導体層12は、公知の半導体から構成することができるが、好ましくは酸化物半導体を含むことが好ましく、特にはマンガン酸ランタンバリウムを含むことが好ましい。また、半導体層12の厚さは5nm〜10nmに構成することが好ましい。
【0019】
なお、半導体層12、強誘電体層13及び光伝導体層14は公知の成膜手法を用いて作製することができる。また、基板11は、汎用の半導体基板を用いることができ、ソース電極15、ドレイン電極16及びゲート電極17は、金、銀、銅などの高導電性金属から構成することができる。
【0020】
【実施例】
(不揮発性光メモリの作製)
SrTiO3からなる基板上に、ArFエキシマレーザ(波長193nm)を用いたレーザデポジション法により、温度730℃で半導体層としてのLa0.87Ba0.13MnO3層を厚さ7nmに形成した。次いで、所定のマスクを用いた真空蒸着法により、室温で前記La0.87Ba0.13MnO3層上にソース電極及びドレイン電極としての金電極を形成した。
【0021】
次いで、同じくレーザデポジション法により、温度620℃で強誘電体層としてのPbZr0.2Ti0.8O3層を、前記La0.87Ba0.13MnO3層上に前記ソース電極及び前記ドレイン電極の、突出して延在する中央部を覆うようにして厚さ250nmに形成した。次いで、真空蒸着法により、温度100℃で前記PbZr0.2Ti0.8O3層上に、光伝導体層としての銅フタロシアニン層を厚さ600nmに形成した。次いで、前記銅フタロシアニン層上に、真空蒸着法によりゲート電極としての金電極を形成し、図1及び図2に示すような不揮発性光メモリを作製した。
【0022】
(不揮発性光メモリの評価)
上述のようにして作製した不揮発性光メモリに対して、Xeランプからフィルタで380nm以下の紫外光を除去した白色光を照射し、前記不揮発性光メモリの動作特性を評価した。
【0023】
図3は、前記不揮発性光メモリを構成するPbZr0.2Ti0.8O3層の、誘電分極Pと印加電圧Vbとの関係を示すグラフである。図3に示すように、白色光を照射した状態においては、印加電圧の増減に従って比較的大きな誘電分極値Pが生じるようなヒステリシス曲線を呈するが、白色光の非照射状態においては、極小さい誘電分極値Pしか呈さない事が分かる。したがって、前記白色光を照射することによって、前記PbZr0.2Ti0.8O3層に適当な大きさの分極を生ぜしめることができる。この結果、前記白色光に対して所定の情報を重畳させれば、この光情報を分極情報として前記PbZr0.2Ti0.8O3層中に記憶できることが分かる。
【0024】
また、このとき、前記PbZr0.2Ti0.8O3層に対して所定の大きさのバイアス電圧を印加すれば、その誘電分極値Pを変化させることができるので、前記光情報を分極情報として正確に記憶させておくことができる。
【0025】
図4は、前記不揮発性光メモリを構成するLa0.87Ba0.13MnO3層の抵抗値変化を示すグラフである。図4から明らかなように、前記白色光を照射した状態においては、前記PbZr0.2Ti0.8O3層からの電界効果によって、前記La0.87Ba0.13MnO3層中の抵抗値はゲート電圧とともに変化するが、前記白色光を照射しない状態においては、前記La0.87Ba0.13MnO3層中の抵抗値はゲート電圧が変化してもほとんど変化しない。
【0026】
図5は、前記不揮発性光メモリの記録動作を実行した際の、La0.87Ba0.13MnO3層における抵抗値の経時変化を示すグラフである。なお、本記録動作は、前記PbZr0.2Ti0.8O3層に対して−5Vのバイアス電圧を印加することによって実施している。前述した白色光が前記不揮発性光メモリに照射されると(図中のa点)、前記PbZr0.2Ti0.8O3層中には所定の大きさの分極が生ぜしめられるため、前記PbZr0.2Ti0.8O3層からの電界効果によって、La0.87Ba0.13MnO3層の抵抗値は図中のa点からb点へ変化(低下)する。
【0027】
その後、前記バイアス電圧を除去することによって、前記La0.87Ba0.13MnO3層の抵抗値は図中のb点からc点へ若干変化(増加)し、以降一定値を呈するようになる。その後、+5Vのゲート電圧を印加することによって前記PbZr0.2Ti0.8O3層中の分極を消滅させると、前記La0.87Ba0.13MnO3層中の抵抗値は図中のd点からe点に変化(増加)し、a点における抵抗値と同等の抵抗値を呈するようになる。
【0028】
このように、PbZr0.2Ti0.8O3層が分極していると、それに応じてLa0.87Ba0.13MnO3層中の抵抗値が変化するので、この抵抗値変化を計測することにより、前記PbZr0.2Ti0.8O3層の分極状態、すなわち分極情報を読出すことができ、これによって前記分極情報に変換せられた光情報を読出すことができる。
【0029】
図6は、図5に示す記録動作を連続的に複数回実施した際の、La0.87Ba0.13MnO3層における抵抗値の経時変化を示すグラフである。図6から明らかなように、記録動作を複数回実施しても、La0.87Ba0.13MnO3層は同様の経時的な抵抗値変化繰り返し、複数回の記録動作においても十分に読出動作を行えることが分かる。
結果として、本実施例において得た不揮発性光メモリは、光情報を直接的に取り込んで記憶させることができるとともに、前記光情報を前記半導体層の抵抗値変化から電気的に読み取ることができるので、高速かつ高密度のデータ処理を可能とすることができる。
【0030】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光情報を直接的に取り込んで記憶かつ読出を行うことを可能にした新規な不揮発性メモリを提供するとともに、前記光情報の直接的な記憶方法並びに前記光情報の読出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の不揮発性光メモリの一例を示す側面図である。
【図2】 図1に示す不揮発性光メモリの上平面図である。
【図3】 不揮発性光メモリを構成するPbZr0.2Ti0.8O3層の、誘電分極Pと印加電圧Vbとの関係を示すグラフである。
【図4】 不揮発性光メモリを構成するLa0.87Ba0.13MnO3半導体層の抵抗値変化を示すグラフである。
【図5】 不揮発性光メモリの記録動作を実行した際の、La0.87Ba0.13MnO3半導体層における抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【図6】 図5に示す記録動作を連続的に複数回実施した際の、La0.87Ba0.13MnO3半導体層における抵抗値の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
11 基板
12 半導体層
13 強誘電体層
14 光伝導体層
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 ゲート電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonvolatile optical memory, an optical information storage method, and an optical information reading method.
[0002]
[Prior art]
Data recording is indispensable for today's advanced information society, and interest has shifted from the development of volatile DRAM (Dynamic Random Access Memory) to nonvolatile FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) and MRAM (Magnetic Random Access Memory). Many companies have started development. In recent years, high-speed and high-density data processing has been required, and therefore, there is an increasing demand for recording predetermined optical information directly in a nonvolatile memory.
[0003]
In the 1960s, IBM succeeded in trial manufacture of an optical memory having a two-layer structure of an inorganic semiconductor / inorganic ferroelectric, but this optical memory has a problem that it cannot be electrically read. In addition, since an inorganic semiconductor is used as the light receiving layer, there is a problem that resistance during light irradiation is relatively small and sufficient efficiency cannot be obtained.
[0004]
The present invention provides a novel non-volatile memory that can directly capture and store optical information, and provide a method for directly storing the optical information and a method for reading the optical information. The purpose is to do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention relates to a nonvolatile optical memory in which a semiconductor layer, a ferroelectric layer, and a photoconductor layer are sequentially laminated on a predetermined substrate.
[0006]
The present invention also provides:
An optical information storage method in the nonvolatile optical memory,
A step of detecting by irradiating a predetermined light information on the photo conductor layer,
By the optical information that has been propagated through the optical conductor layer, and a step of polarize the ferroelectric layer disposed below the photoconductor layer, for storing the optical information in the ferroelectric layer ,
It is related with the optical information storage method characterized by comprising.
[0007]
Furthermore, the present invention provides
Irradiating the photoconductor layer with predetermined optical information and detecting it;
Polarizing the ferroelectric layer provided below the photoconductor layer by the optical information propagated in the photoconductor layer, and storing the optical information in the ferroelectric layer;
Reading the optical information by measuring a resistance change due to an electric field effect with the ferroelectric layer in a semiconductor layer provided below the ferroelectric layer;
It is related with the optical information reading method characterized by comprising.
[0008]
According to the present invention, a non-volatile optical memory is configured by sequentially laminating a semiconductor layer, a ferroelectric layer, and a photoconductor layer on a predetermined substrate. A function as an optical information detection layer is added to the photoconductor layer to detect predetermined optical information. Further, a function as an optical information storage layer is added to the ferroelectric layer, polarization is caused in the ferroelectric layer by the optical information, and the optical information is stored as polarization information. Further, a function as an optical information readout layer is added to the semiconductor layer, and polarization information of the ferroelectric layer from a change in resistance of the semiconductor layer through an electric field effect between the semiconductor layer and the ferroelectric layer, that is, The stored optical information is read out.
[0009]
Thus, according to the present invention, optical information can be directly captured and stored in a memory, and the optical information can be electrically read from a change in resistance value of the semiconductor layer. Therefore, high-speed and high-density data processing can be performed.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the invention.
FIG. 1 is a side view showing an example of the nonvolatile optical memory of the present invention, and FIG. 2 is a top plan view of the nonvolatile optical memory shown in FIG.
[0011]
In the nonvolatile optical memory 10 shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor layer 12, a ferroelectric layer 13, and a photoconductor layer 14 are sequentially stacked on a predetermined substrate 11. A source electrode 15 and a drain electrode 16 are formed on the semiconductor layer 12 so that the protruding central portion extends below the ferroelectric layer 13, and on the photoconductive layer 14. Is provided with a gate electrode 17. The ferroelectric layer 13 and the photoconductor layer 14 constitute a gate electrode part of the nonvolatile optical memory 10, and the semiconductor layer 12 constitutes a channel part of the nonvolatile optical memory 10.
[0012]
When the non-volatile optical memory 10 is irradiated with predetermined optical information as indicated by arrows in the figure, this optical information is detected by the photoconductor layer 14. Then, the optical information propagates through the photoconductor layer 14 and then reaches the ferroelectric layer 13 to cause polarization inside. As a result, the optical information is stored as polarization information in the ferroelectric layer 13.
[0013]
In the above memory operation, it is preferable to apply a bias voltage to the ferroelectric layer 13. The polarization state in the ferroelectric layer 13 changes depending on the magnitude and direction of the voltage and draws a hysteresis loop. Therefore, by applying the bias voltage, the absolute polarization magnitude in the ferroelectric layer 13 can be controlled, and the optical information can be stored more reliably.
[0014]
When polarization occurs in the ferroelectric layer 13, the resistance value of the semiconductor layer 12 changes due to the electric field effect caused by the polarization. Since the degree of change in the resistance value depends on the polarization state inside the ferroelectric layer 13, the polarization information inside the ferroelectric layer 13, that is, the optical information can be read out by measuring the resistance value change. become able to.
[0015]
In the nonvolatile optical memory 10 shown in FIGS. 1 and 2, the change in the resistance value is known by measuring the current value flowing between the source electrode 15 and the drain electrode 16 when a constant voltage is loaded on the gate electrode 17. Can do.
[0016]
The photoconductor layer 14 preferably contains an organic conductor, and particularly preferably contains at least one of copper phthalocyanine and an aluminum quinolyl complex. The thickness of the photoconductor layer 14 is preferably 300 nm to 1000 nm.
[0017]
The ferroelectric layer 13 preferably contains at least one of barium titanate, barium strontium titanate, lead titanate, and lead titanium zirconate. The thickness of the ferroelectric layer 13 is preferably 100 nm to 700 nm.
[0018]
Although the semiconductor layer 12 can be comprised from a well-known semiconductor, it is preferable that an oxide semiconductor is included preferably, and it is preferable that it contains lanthanum manganate especially. Further, the thickness of the semiconductor layer 12 is preferably 5 nm to 10 nm.
[0019]
The semiconductor layer 12, the ferroelectric layer 13, and the photoconductor layer 14 can be produced by using a known film formation method. The substrate 11 can be a general-purpose semiconductor substrate, and the source electrode 15, the drain electrode 16, and the gate electrode 17 can be made of a highly conductive metal such as gold, silver, or copper.
[0020]
【Example】
(Production of non-volatile optical memory)
On a substrate made of SrTiO 3 , a La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer as a semiconductor layer was formed to a thickness of 7 nm at a temperature of 730 ° C. by a laser deposition method using an ArF excimer laser (wavelength 193 nm). Next, gold electrodes as a source electrode and a drain electrode were formed on the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer at room temperature by a vacuum deposition method using a predetermined mask.
[0021]
Next, by the same laser deposition method, a PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer as a ferroelectric layer is projected and extended on the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer so as to protrude from the source electrode and the drain electrode at a temperature of 620 ° C. It was formed to a thickness of 250 nm so as to cover the existing central part. Next, a copper phthalocyanine layer as a photoconductor layer was formed to a thickness of 600 nm on the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer at a temperature of 100 ° C. by a vacuum deposition method. Next, a gold electrode as a gate electrode was formed on the copper phthalocyanine layer by a vacuum deposition method, and a nonvolatile optical memory as shown in FIGS. 1 and 2 was produced.
[0022]
(Evaluation of non-volatile optical memory)
The nonvolatile optical memory manufactured as described above was irradiated with white light from which ultraviolet light with a wavelength of 380 nm or less was removed from a Xe lamp with a filter, and the operational characteristics of the nonvolatile optical memory were evaluated.
[0023]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the dielectric polarization P and the applied voltage Vb of the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer constituting the nonvolatile optical memory. As shown in FIG. 3, in a state where white light is irradiated, a hysteresis curve is generated such that a relatively large dielectric polarization value P is generated as the applied voltage increases or decreases. It can be seen that only the polarization value P is exhibited. Therefore, by irradiating the white light, polarization having an appropriate magnitude can be generated in the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer. As a result, it is understood that if predetermined information is superimposed on the white light, this light information can be stored in the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer as polarization information.
[0024]
At this time, if a bias voltage of a predetermined magnitude is applied to the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer, the dielectric polarization value P can be changed. Therefore, the optical information can be accurately used as polarization information. It can be memorized.
[0025]
FIG. 4 is a graph showing a change in resistance value of the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer constituting the nonvolatile optical memory. As is clear from FIG. 4, in the state of irradiation with white light, the resistance value in the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer varies with the gate voltage due to the electric field effect from the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer. However, in the state where the white light is not irradiated, the resistance value in the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer hardly changes even when the gate voltage changes.
[0026]
FIG. 5 is a graph showing the change over time of the resistance value in the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer when the recording operation of the nonvolatile optical memory is executed. This recording operation is performed by applying a bias voltage of −5 V to the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer. When the above-described white light is irradiated onto the nonvolatile optical memory (point a in the figure), a predetermined amount of polarization is generated in the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer, and thus the PbZr 0.2 Ti 0.8 Due to the electric field effect from the O 3 layer, the resistance value of the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer changes (decreases) from point a to point b in the figure.
[0027]
Thereafter, by removing the bias voltage, the resistance value of the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer slightly changes (increases) from the point b to the point c in the figure, and thereafter exhibits a constant value. Thereafter, when the polarization in the PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer is extinguished by applying a gate voltage of +5 V, the resistance value in the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer changes from point d to point e in the figure. (Increased) to exhibit a resistance value equivalent to the resistance value at point a.
[0028]
Thus, when PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer is polarized, the resistance value of the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer during changes accordingly, by measuring the change in resistance, the PbZr 0.2 The polarization state of the Ti 0.8 O 3 layer, that is, the polarization information can be read, and thereby the optical information converted into the polarization information can be read.
[0029]
FIG. 6 is a graph showing the change over time of the resistance value in the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer when the recording operation shown in FIG. 5 is continuously performed a plurality of times. As is apparent from FIG. 6, even when the recording operation is performed a plurality of times, the La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 layer repeats the same resistance value change over time, and the reading operation can be sufficiently performed even in a plurality of recording operations. I understand.
As a result, the nonvolatile optical memory obtained in this example can directly capture and store optical information, and can electrically read the optical information from the resistance value change of the semiconductor layer. High-speed and high-density data processing can be performed.
[0030]
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and all modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. It can be changed.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel nonvolatile memory capable of directly capturing and storing and reading optical information is provided, and a method for directly storing the optical information and A method for reading the optical information can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an example of a nonvolatile optical memory of the present invention.
2 is a top plan view of the nonvolatile optical memory shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between dielectric polarization P and applied voltage Vb of a PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 layer constituting a nonvolatile optical memory.
FIG. 4 is a graph showing a change in resistance value of a La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 semiconductor layer constituting a nonvolatile optical memory.
FIG. 5 is a graph showing a change with time of a resistance value in a La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 semiconductor layer when a recording operation of a nonvolatile optical memory is executed.
6 is a graph showing a change with time of a resistance value in a La 0.87 Ba 0.13 MnO 3 semiconductor layer when the recording operation shown in FIG. 5 is continuously performed a plurality of times. FIG.
[Explanation of symbols]
11 Substrate 12 Semiconductor layer 13 Ferroelectric layer 14 Photoconductor layer 15 Source electrode 16 Drain electrode 17 Gate electrode

Claims (21)

所定の基板上において、光情報読出層として機能する半導体層と、光情報記憶層として機能する強誘電体層と、光情報検知層として機能する光伝導体層とが順次積層され、前記強誘電体層及び前記光伝導体層はゲート電極部を構成し、前記半導体層はチャネル部を構成する不揮発性光メモリ。In a predetermined substrate, a semiconductor layer serving as an optical information reading layer, a ferroelectric layer which functions as an optical information storage layer, and a photoconductor layer serving as an optical information detection layer is forward-order products layer, wherein ferroelectric layer and the photoconductive layer constitutes a gate electrode portion, the semiconductor layer that make up the channel section nonvolatile optical memory. 前記光伝導体層は、有機伝導体を含むことを特徴とする、請求項に記載の不揮発性光メモリ。The nonvolatile optical memory according to claim 1 , wherein the photoconductor layer includes an organic conductor. 前記光伝導体層は、銅フタロシニアニン及びアルミキノリル錯体の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項に記載の不揮発性光メモリ。The nonvolatile optical memory according to claim 2 , wherein the photoconductor layer includes at least one of copper phthalocyanine and an aluminum quinolyl complex. 前記強誘電体層は、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛、及びチタンジルコン酸鉛の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載の不揮発性光メモリ。The nonvolatile layer according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ferroelectric layer includes at least one of barium titanate, barium strontium titanate, lead titanate, and lead titanium zirconate. Sex memory. 前記半導体層は、酸化物半導体を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載の不揮発性光メモリ。The semiconductor layer is characterized by comprising an oxide semiconductor, nonvolatile optical memory according to any one of claims 1-4. 前記半導体層は、マンガン酸ランタンバリウムを含むことを特徴とする、請求項に記載の不揮発性光メモリ。The nonvolatile optical memory according to claim 5 , wherein the semiconductor layer includes lanthanum barium manganate. 前記光伝導体層の厚さが300nm〜1000nmであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載の不揮発性光メモリ。Wherein the thickness of the photoconductive layer is 300 nm to 1000 nm, nonvolatile optical memory according to any one of claims 1-6. 前記強誘電体層の厚さが100nm〜700nmであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載の不揮発性光メモリ。Wherein the thickness of the ferroelectric layer is 100Nm~700nm, nonvolatile optical memory according to any one of claims 1-7. 前記半導体層の厚さが5nm〜10nmであることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載の不揮発性光メモリ。Wherein the thickness of the semiconductor layer is 5 nm to 10 nm, nonvolatile optical memory according to any one of claims 1-8. 請求項1〜9のいずれか一に記載の不揮発性光メモリにおける光情報記憶方法であって、
所定の光情報を前記光伝導体層に照射して検知する工程と、
前記光伝導体層内を伝播してきた前記光情報により、前記光伝導体層の下方に設けられた前記強誘電体層を分極させ、前記光情報を前記強誘電体層中に記憶する工程と、
を具えることを特徴とする、光情報記憶方法。
An optical information storage method in the nonvolatile optical memory according to claim 1,
A step of detecting by irradiating a predetermined light information on the photo conductor layer,
By the optical information that has been propagated through the optical conductor layer, and a step of polarize the ferroelectric layer disposed below the photoconductor layer, for storing the optical information in the ferroelectric layer ,
An optical information storage method comprising the steps of:
前記光情報による前記強誘電体層の分極は、前記強誘電体層に対して所定のバイアス電圧を印加した状態で実施することを特徴とする、請求項10に記載の光情報記憶方法。11. The optical information storage method according to claim 10 , wherein polarization of the ferroelectric layer by the optical information is performed in a state where a predetermined bias voltage is applied to the ferroelectric layer. 所定の光情報を光伝導体層に照射して検知する工程と、
前記光伝導体層内を伝播してきた前記光情報により、前記光伝導体層の下方に設けられた強誘電体層を分極させ、前記光情報を前記強誘電体層中に記憶する工程と、
前記光情報を、前記強誘電体層の下方に設けられた半導体層中の、前記強誘電体層との電界効果による抵抗変化を計測することにより読出す工程と、
を具えることを特徴とする、光情報読出方法。
Irradiating the photoconductor layer with predetermined optical information and detecting it;
Polarizing the ferroelectric layer provided below the photoconductor layer by the optical information propagated in the photoconductor layer, and storing the optical information in the ferroelectric layer;
Reading the optical information by measuring a resistance change due to an electric field effect with the ferroelectric layer in a semiconductor layer provided below the ferroelectric layer;
An optical information reading method comprising the steps of:
前記光情報による前記強誘電体層の分極は、前記強誘電体層に対して所定のバイアス電圧を印加した状態で実施することを特徴とする、請求項12に記載の光情報読出方法。13. The optical information reading method according to claim 12 , wherein the polarization of the ferroelectric layer by the optical information is performed in a state where a predetermined bias voltage is applied to the ferroelectric layer. 前記光伝導体層は、有機伝導体を含むことを特徴とする、請求項12又は13に記載の光情報読出方法。The photoconductive layer is characterized by containing an organic conductor, an optical information reading method according to claim 12 or 13. 前記光伝導体層は、銅フタロシニアニン及びアルミキノリル錯体の少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項14に記載の光情報読出方法。The optical information reading method according to claim 14 , wherein the photoconductor layer includes at least one of copper phthalocyanine and an aluminum quinolyl complex. 前記強誘電体層は、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸鉛、及びチタンジルコン酸鉛の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項1215のいずれか一に記載の光情報読出方法。The light according to any one of claims 12 to 15 , wherein the ferroelectric layer includes at least one of barium titanate, barium strontium titanate, lead titanate, and lead titanium zirconate. Information reading method. 前記半導体層は、酸化物半導体を含むことを特徴とする、請求項1216のいずれか一に記載の光情報読出方法。The semiconductor layer is characterized by comprising an oxide semiconductor, the optical information reading method according to any one of claims 12 to 16. 前記半導体層は、マンガン酸ランタンバリウムを含むことを特徴とする、請求項17に記載の光情報読出方法。The optical information reading method according to claim 17 , wherein the semiconductor layer contains lanthanum manganate. 前記光伝導体層の厚さが300nm〜1000nmであることを特徴とする、請求項1218のいずれか一に記載の光情報読出方法。The optical information reading method according to any one of claims 12 to 18 , wherein the photoconductor layer has a thickness of 300 nm to 1000 nm. 前記強誘電体層の厚さが100nm〜700nmであることを特徴とする、請求項1219のいずれか一に記載の光情報読出方法。Wherein the thickness of the ferroelectric layer is 100Nm~700nm, optical information reading method according to any one of claims 12-19. 前記半導体層の厚さが5nm〜10nmであることを特徴とする、請求項1220のいずれか一に記載の光情報読出方法。Wherein the thickness of the semiconductor layer is 5 nm to 10 nm, the optical information reading method according to any one of claims 12-20.
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