DE2828390A1

DE2828390A1 - Photoleitfaehiges transparentes material und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2828390A1
Application number: DE19782828390
Authority: DE
Inventors: Christian Bianchin; Alain F Deneuville; Philippe G Gerard
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Bpifrance Financement SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-01-11
Also published as: GB2000641B; CH634690A5; US4421677A; GB2000641A; FR2396420A1; FR2396420B1; JPS5442991A

Description

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Die Erfindung betrifft ein transparentes Material, dessen elektrische Le^;tfähiqkeit von der Dosis der empfangenen optischen Strahlung abhängt, unter Verwendung dieses Materiales hergestellte Vorrichtungen und ein Herstellungsverfahren für dieses Material. Das Material findet Verwendung in optoelektronischen Einrichtungen und insbesondere zur Herstellung von Speichern und Bildumformern.

Wie man weiß, bieten sich bestimmte Metalloxide zur Herstellung elektrooptischer Sybteme an, die auf der Erscheinung der Photochromie oder Elektrochromie beruhen. Hierzu wird auf einen Artikel mit der Überschrift "A Novel Electrophotographxc System", veröffentlicht von CK. DEB in der Zeitschrift "Applied Optics",, Nr. 3, 1969, Seiten 192 bis 195 und auf die ÜS-PS 3 829 196 verwiesen. In diesen Druckschriften sind elektrochrome und photochrome Materialien und insbesondere Metalle beschrieben, die der Gruppe VI des Periodensystems der Elemente angehören.

Man erinnert sich, daß man mit Elektrochromie und Photochromie die Eigenschaft bestimmter Körper bezeichnet, sich unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes bzw. einer elektromagnetischen Strahlung zu verfärben oder die Farbe zu verändern. Diese Erscheinung resultiert aus dem Auftreten oder der Verschiebung einer Absorptionsbande in einem Teil des optischen Spektrums, im allgemeinen in dem roten Teil des Spektrums. Wenn die Erregung (elektrische oder optische) verschwindet, bleibt das Material in seinem erregten Zustand, kann jedoch seine Transparenz oder seine An-

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fangsfarbe nach einer geeigneten Behandlung wieder erhalten.

In den oben genannten Druckschriften ist angemerkt, daß die elektrische Leitfähigkeit der photochromen und/oder elektrochromen Materialien von der an ihnen angelegten Spannung oder der Belichtung abhängen, der sie ausgesetzt sind. Insbesondere in dem Artikel in der Zeitschrift "Applied Optics" wird berichtet, daß das Wolframoxid WO₃ eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, die mit der Belichtungszeit während einer Ultraviolettbestrahlung zunimmt. Diese Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des Oxides ist jedoch stets mit einer Veränderung der Materialfarbe verbunden, d.h. diese beiden Veränderungen treten stets gemeinsam auf.

In ihren Arbeiten konnten die Anmelder zeigen, daß in bestimmten Fällen Oxide der Metalle der Gruppe VI des Periodensystems die Eigenschaft besitzen, daß ihre Leitfähigkeit von der Belichtung abhängt, während die Erscheinung der Photochromie nicht auftritt und das Material transparent bleibt. Dieses Resultat ist überraschend, da es im Widerspruch zu der weit verbreiteten Auffassung steht, daß eine derartige Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit und die Erscheinung der Photochromie stets zusammen auftreten.

Diese neue und unerwartete Eigenschaft bestimmter Oxide ist an eine spezielle unterstöchiometrische Zusammensetzung der Oxide gebunden. Im Falle von Wolfram beispielweise tritt die Erscheinung dann auf, wenn das Wolframoxid der Formel WO nnh 2,2 < x<2,6 entspricht, wobei χ vorzugsweise einen Wert nahe 2,4 hat.

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Die Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit, die bei einer optischen Erregung beobachtet wird, bleibt nach Beendigung der Erregung bestehen. Es handelt sich also um eine Erscheinung von Pseudophotolextfähxgkeit, wenn man als Photoleitfähigkeit im strengen S.inne ein reversibles Phänomen versteht, das mit dem Verschwinden der Erregung ebenfalls verschwindet. Man kann diese Erscheinung auch als "remanente Photoleitfähigkeit" bezeichnen. Das erfindungsgemäße Material spricht somit auf die Dosis der empfangenen Strahlung an, d.h. auf die während der Belichtungszeit aufintegrierte Menge der Strahlung.

Um die Vergrößerung der Leitfähigkeit zu löschen, genügt es, das Material über eine vorbestimmte Temperatür zu erwärmen.

Die Erfindung betrifft also eiu transparentes Material, dessen elektrische Leitfähigkeit von der Dosis der empfangenen optischen Strahlung abhängt und das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einer dünnen Schicht eines unterstöchiometrisch zusammengesetzten amorphen Oxides eines zur Gruppe VI des Periodensystems der Elemente gehörenden Metalles besteht.

Das Metall kann Chrom, Molybdän oder Wolfram sein.

Die Dicke der Oxidschicht hat vorzugsweise einen Wert zwischen 5000 A* und einigen μ.

Als Anwendungsfall· für das erfindungsgemäße Material betrifft die Erfindung ferner eine Speichervorrichtung

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sowie eine Vorrichtung zum Umformen von Bildern.

Die Speichervorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine aus einem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehende Schicht, eine Einrichtung zum optischen Schreiben, mit deren Hilfe ein optisches Strahlenbündel auf einem Bereich der Materialschicht richtbar ist, eine elektrische Leseeinrichtung zum Messen der Leitfähigkeit des bestrahlten Bereiches und eine Löscheinrichtung zum thermischen Löschen der gespeicherten Information mit Mitteln zum Erhöhen der Temperatur der Materialschicht über einen vorbestimmten Wert (Löschtemperatur).

Die Vorrichtung zum Umformen von Bildern ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie eine aus einem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehende Schicht aufweist, die mit Lichtstrahlen bestrahlbar ist und in eine von einem Strom durchflossene Schaltung eingebaut ist, dessen Stromstärke von der Dosis der von der Materialschicht empfangenen Strahlung abhängt.

In den meisten Fällen wird zur Bestrahlung des Materials Ultraviolettstrahlung verwendet mit einer Wellenlänge von beispielsweise unter 0,3 μ.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des unterstöchiometrischen Wolframoxides WO₂ λ als Funktion der Zeit während einer pulsförmigen Bestrahlung,

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Fig. 2 eine repräsentative Kurve für den Verlauf der Änderung der durch eine ultraviolette Bestrahlung induzierten elektrischen Leitfähigkeit als Funktion der Unterstöchiometrie des Wolframoxides,

Fig. 3 den Verlauf der Temperatur, bei welcher die elektrische Leitfähigkeit einen Maximalwert durchläuft, in Abhängigkeit der unterstöchiometrie des Wolframoxides,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines unter Verwendung des erfindungsgemäßen Materiales hergestellten Speichervorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Meßschaltung für die elektrische Leitfähigkeit bei einem unter Verwendung des erfinduagsgemäßen

Materialos hergestellten Speicherelement,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Bildumformervorrichtung mit gekreuzten Banden, und

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines BiIdumformersystems zur Umformung von ultra

violetten Bildern in sichtbare Bilder.

Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezug auf Wolframoxid WO , wobei χ etwa den Wert 2,4 hat, und auf Molybdänoxid Mo O , wobei χ etwa den Wert 2,55 hat. Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung aber nicht auf diese speziellen Fälle.

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Fig. 1 zeigt den in willkürlichen Einheiten auf der Ordinate aufgetragenen Verlauf der elektrischen Leitfähigkeit C einer aus Wolframoxid bestehenden dünnen Schicht von etwa 1 μπι Dicke als Funktion der in Einheiten von Sekunden auf der Abszisse aufgetragenen Zeit_r während diese Schicht einer Folge von Ultraviolettxmpulsen mit einer Wellenlänge nahe 0,3 μΐη ausgesetzt ist. Diese Impulsfolge ist in dem unteren Teil der Fig. 1 dargestellt. Der treppenförmigen Verlauf der Kurve zeigt klai den cumulativeii Charakter der durch die Bestrahlung hervorgerufenen Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit.

Die Pseudophotoleitfähigkeit ohne Veränderung der Färbung wird nur in einem relativ schmalen Bereich der Unterstöchiometrie beobachtet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Änderung der Leitfähigkeit Z\C ist auf der Ordinate als Funktion des Anteiles X an Sauerstoff in dem Wolf r.unoxid WO dargestellt. C entspricht der Differenz der Leitfähigkeit, die ein Wolframoxid mit einer bestimmten Zusammensetzung vor und nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht bestimmter Wellenlänge zeigt. Diese Figur zeigt klar das Auftreten eines Empfindlichkeitsmaximums für χ nahe 2,4.

Die Zunahme der Leitfähigkeit unter der Einwirkung einer Bestrahlung kann unterdrückt werden, indem das Material über eine bestimmte Temperatur erwärmt wird, deren Wert von der Zusammensetzung des Oxides abhängt. Die Arbeiten der Anmelder haben gezeigt, daß tatsächlich bei einer Erhöhung der Temperatur einer Schicht aus einem unterstöchiometrischen amorphen Oxid eines Metalles der VI. Gruppe des Periodensystems der Elemente deren elektri-

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sehe Leitfähigkeit zuzunehmen beginnt, dann einen Maximalwert durchläuft und schließlich abnimmt, um auf einen sehr geringen Wert zu fallen, der jenr vor der Bestrahlung entspricht. Diese Erscheinung kann daher ausgenützt werden, um die Wirkungen der Bestrahlung auszulöschen.

Der Wert T der Temperatur, für welchen die elektrische Leitfähigkeit einen Maximalwert besitzt, hängt von der Unterstöchiometrie der Oxidschicht ab. Diese Abhängigkeit ist in Fig. 3 für Wolframoxid WO dargestellt,

wobei die Temperatur T in Grad Celsius auf der Ordinato und der Wert χ auf der Abszisse aufgetragen ist. Man erkennt in dieser Figur, daß die Maximalwerte von T für χ nahe 2,4 erhalten werden, wobei dieser Wert exakt der maximalen Empfindlichkeit der Schicht entspricht. Die Übereinstimmung dieser beiden Ergebnisse zeigt, daß die Erscheinung der Pseudophotoleitfähigkeit umso stabiler ist, je mehr man sich der optimalen Unterstöchiometrie nähert.

Wenn man Wolframoxid WO₂ . verwendet, besteht daher das Anlassen oder "Ausglühen" darin, daß man die Schicht auf eine Temperatur oberhalb von 70⁰C bringt. Es ist daher notwendig, in einer Inertgasatmosphäre zu arbeiten, beispielsweise in einer Edelgasatmosphäre. Man kann jedoch auch bei Luft arbeiten, wenn ein Oxid gewählt wird, bei welchem die dem Leitfähigkeitsmaximum entsprechende Temperatur T im Bereich der Zimmertemperatur liegt. Wie man aus den Fig. 2 und 3 erkennt, hat die Temperatur für χ = 2,5 einen Wert nahe 20°, wobei die Empfindlichkeit der Schicht für diesen Wert von χ noch befriedigend ist.

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Es gibt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Material und der Fachmann, der mit den Techniken des optischen Schreibens, der Datenanzeige, der Speicherung etc. vertraut ist, die uner den allgemeineren optoelektronischen Bereich fallen, wird in der Lage sein, sich viele Anwendungsbereiche vorzustellen. Als Beispiel werden nun eine Speichervorrichtung und ein Bildumformer beschrieben.

Die Speichervorrichtung gemäß Fig.4 umfaßt ein Speicherelement 10, eine Einrichtung 12 zum optischen Schreiben, eine Einrichtung 14 zum eiektriscnen Lesen und eine Einrichtung 16 zum thermischen Löschen.

Das Speicherelement besteht aus einem Plättchen 20 aus Isoliermaterial, das mit einer dünnen leitfähigen Schicht 22 und einer Schxcht 24 aus einem unterstöchiometrischen Oxid eines Metalles der VI. Gruppe des Periodensystems bedeckt ist, wobei letztere mit einer dünnen transparenten und leitfähigen Schicht 26 bedeckt ist. Das Trägerplättchen 20 kann aus einem im Handel unter der Bezeichnung "NESA" erhältlichen Glasplättchen bestehen, das bereits mit einer dünnen leitfähigen Schicht bedeckt ist. Die Schicht 26 kann aus Gold oder aus Zinnoxid bestehen. De gesamte Anordnung kann in einem dichten Behälter 28 eingeschlossen sein, der mit Inertgas gefüllt und durch eine transparente Platte 29 verschlossen ist.

Die Schreibvorrichtung 12 umfaßt eine Lichtquelle 30, die beispielsweise von einer Quecksilber- oder Wasserstoff lampe, einem im nahen ultraviolett strahlenden Laser oder einem im sichtbaren Licht strahlenden Laser

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besteht, der einen Frequenzverdoppler aufweist. An die Lichtquelle 30 schließt sich ein Ablenksystem 32 an, das beispielsweise aus einem Prisma oder einem elektrooptischen Ablenksystem besteht. An dieses schließt sich ein Verschluß 34 an, der durch ein Betätigungsorgan steuerbar ist. Der Verschluß 34 kann nach Art einer Kerr-Zelle oder einer PocKels-Zelle oder eines Flüssigkristallsystems ausgebildet sein.

Die Lesevorrichtung 14 besteht aus einer Meßvorrichtung zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Oxidschicht 24. Die Löscheinrichtung 16 umfaßt im wesentlichen einen Heizwiderstand 40, der von einer Spannungsquelle 42 her gespeist wird. Gegebenenfalls kann die Löscheinrichtung auch von einer intensiven Lichtquelle gebildet sein, die zum Erhitzen der Oxidschicht 24 geeignet ist. Hierzu könntenbeispielsweise eine Infrarotquelle verwendet werden. In bestimmten Fällen kann die Lichtquelle 30 gleichzeitig zum Schreiben und zum Löschen verwendet werden, wenn ihre Leistung und gegebenenfalls auch der Wellenlängenbereich des von ihr ausgesandten Lichtes modulierbar ist. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Lichtquelle von einem im sichtbaren Bereich strahlenden Laser gebildet ist, der mit einem ein- und ausschaltbaren Frequenzverdoppler verbunden ist: Ohne Frequenzverdopplung genügt die Leistung des Lasers, um die Oxidschicht zu erwärmen, während die Wellenlänge zu groß ist, um die Erscheinung der Pseudophotoleitfähigkeit hervorzurufen; mit Frequenzverdoppler fällt die Leistung auf einen zum Erwärmen der Oxidschicht nicht ausreichenden Wert, während die Wellenlänge genügend kurz wird, so daß eine Veränderung der Leitfähigkeit bewirkt werden kann.

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Die Arbeitsweise einer derartigen Speichereinrichtung ergibt sich unmittelbar aus den oben gegebenen Erläuterungen. Die Speicherung eines Signales erfolgt mit Hilfe der Leitfähigkeit der Schicht. Ein zu speicherndes Signal wird beispielsweise an den Eingang E des Steuer- oder Betätigungsorganes 36 gegeben. Dieses bewirkt die Öffnung des Verschlusses 34 und damit die Bestrahlung der Oxidschicht 24 durch die von der Lichtquelle 30 ständig ausgesandten Lichtstrahlen. Wie man bei Betrachtung der oben beschriebenen Fig. 1 erkennt,nimmt die Leitfähigkeit der Oxidschicht 24 einen Wert an und behält diesen Wert bei, der von der Gesamtdosis der empfangenen Strahlung abhängt.

Wenn das zu speichernde Signal aus einer Folge elektrischer Impulse besteht, empfängt die Oxidschicht eine Folge von Lichtimpulsen, wie dies in Fig. 1 der Fall ist, und die gespeicherte Information ist die Summe der Eingangssignale. Das Speicherelement verhält sich also gleichsam wie ein Zähler« Wenn das Eingangssignal am Eingang E ein kontinuierliches und ggfs. variables Signal ist, verhält sich das Speicherelement wie ein Analogintegrator.

Beim Lesen gibt die Schaltung 14 an ihrem Ausgang S ein Signal ab, dessen Amplitude direkt proportional der Leitfähigkeit der Oxidschicht 24 ist. Man erkennt, daß das Lesen die gespeicherte Information nicht vernichtet.

Es versteht sich, daß man eine beliebige Anzahl der in der Fig. 4 dargestellten Speicherelemente miteinander vereinigen kann,um Systeme größerer Speicherkapazität

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zu bilden. Die Fig. 4 stellt nur einen "Punktspeicher" und seine AnschlußeinrichLungen dar. In einem <>ine Vielzahl derartiger Punktspeicher umfassenden Speicher würden die Anschlußeinrichtungen sämtlichen Punkten zugeordnet sein. Das Schreiben und Lesen würde beispielsweise sequentiell von Punkt zu Punkt erfolgen, während das Löschen global für die Gesamtheit aller Punkte erfolgen könnte.

Zur Erläuterung der Leiseeinrichtung zeigt die Fig. 5 eines spezielle Ausführungsform derselben. Das Speicherelement 44 ist in Reihe mit einer Spannungsquelle 46, einem Transistor 48 (beispielsweise einem MOS-HST) und einem Widerstand 50 geschaltet. Der Transistor 48 besitzt eine Steuerelektroi g, eine Quellenelektrode s und eine Senkenelektrode d. Die Steuerelektrode g ist an eine eine Spannung liefernde Schaltung 52 angeschlossen. Ein Verstärker 54 nimmt die an den Klemmen des Widerstandes 50 anliegende Spannung ab.

Die Schaltungsanordnung arbeitet auf folgende Weise.

Wenn von der Schaltung 52 her ein Spannungsimpuls an die Steuerelektrode g des Transistors 48 angelegt wird, wird dieser leitfähig und es fließt ein Strom in dem die beiden Hauptelektroden des Transistors 48, das Speicherelement 44 und den Widerstand 50 umfassenden Leitungsabschnitt. Die Stromstärke des Stromes hängt von der Leitfähigkeit des Speicherelementes 44 ab, so daß die von dem Verstärker 54 abgegriffene Spannung eine direkte Funktion dieser Leitfähigkeit ist. Wenn der von der Schaltung 52 gelieferte Impuls auf Null fällt, sperrt der Transistor 48 und die von dem Ver-

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stärker 54 abgegriffene Spannung wird zu Null.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung einen Bildumformer zur Umformung von Bildern in elektrische Signale unter Verwendung des erfindungsgemäßen Materiales. Der Bildumformer umfaßt eine aus Umformungselementen bestehende Matrix 56. Jedes Umformungselement entspricht dem überdeckungsbereich zweier Gruppen von semitransparenten Elektroden, wobei die eine Gruppe von den Spalten 58 und die andere Gruppe von den Zeilen 60 gebildet ist. Das erfindungsgemäße Material ist zwischen diesen beiden Gruppen von Elektroden angeordnet. Es handelt sich folglich um eine Anordnung in Form einer aus gekreuzten Streifen bestehenden gitterförmigen Struktur,für die in der angelsächsischen Terminologie auch der Ausdruck "cross-barr" verwendet wird. Die Spalten sind an einen Spaltenwähler 60 und die Zeilen an einen Zeilenwähler 62 angeschlossen. Der Spaltenwähler 60 wird durch eine Adressiervorrichtung 64 und der Zeilenwähler 62 durch eine Adressiervorrichtung 66 gesteuert. Die beiden Wählvorrichtungen werden durch einen Zeitgeber 6ii gesteuert. Jede Wählvorrichtung 60, 62 umfaßt eine Vielzahl von Schaltern, die beispielsweise von Transistoren gebildet sind. Jeder Schalter ermöglicht es, den mit ihm verbundenen Streifen mit einer Spannungsquelle 70 zu verbinden, wenn es sich um eine Spalte handelt, bzw. über einen Widerstand 72 mit Masse zu verbinden, wenn es sich um eine Zeile handelt. Ein Verstärker 74 greift die Spannung an den Klemmen des Widerstandes 72 ab. Der Ausgang des Widerstandes 74 stellt den Ausgang S des Bildumformers dar.

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet auf folgende Weise. Auf die aus den Umformereiementen

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bestehende Matrix 56 wird ein Bild projiziert. Die elektrische Leitfähigkeit jedes Elementes nimmt dann einen Wert an, der direkt von der Dosis der empfangenen Strahlung abhängt. Wenn die Belichtungszeit für alle Punkte gleich ist, hängt die Leitfähigkeit jedes Punktes von der Lichtintensität der Bestrahlung in diesem Punkt ab. Nach diesem BestrahlungsVorgang erfolgt ein Lesevorgang, der darin besteht, die Leitfähigkeit der verschiedenen bestrahlten Elemente der Reihe nach abzulesen. Hierzu schließen die Adressierschaltungen 64 und 66 im Takt der von dem Zeitgeber 68 abgegebenen Impulse nacheinander die Schalter der Wählerschaltungen 60 und 62, so daß die Umformprelemente der Matrix 56 der Reihe nach beispielsweise Zeile für Zeile zwischen die Spannungsquelle 70 und den Widerstand 72 geschaltet werden. Diese Analyse des Bildes liei'ert am Ausgang S des BiIdumformers eine Folge von Spannunqsimpulsen. Damit ist das optische Bild in elektrische Signale umgewandelt. Die erhaltene Impulsfolge kann danach einem Empfänger, beispielsweise einer Fernsehröhre, zugeführt werden.

Die Adressierschaltungen 64 und 66 sowie die Wählschaltungen 6 0 und 62 werden hier nicht im Detail beschrieben, da sie dem Fachmann wohl bekannt sind. Sie werden im allgemeinen in Flüssigkkristall-Datenan-Zeigevorrichtungen verwendet.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines anderen Umformersystems. Dieses umfaßt einen transparenten Träger 80, der auf einer Seite mit einer leitfähigen transparenten Schicht 82 bedeckt ist. Diese aus Träger 80 und Schicht 82 bestehende Anordnung kann beispielsweise von einem Plättchen aus Glas bestehen,

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das im Handel unter dem Namen NESA erhältlich ist. An die Schicht 82 schließt sich eine aus dem erfindungsgemäßen Material bestehende Schicht 84 an und an diese eine zweite Schicht 86 aus einem elektrochromen oder elektrolumineszenten Material. Auf diese folgt eine semitransparente Elektrode 88. Die semitransparente Elektrode 88 und die Schicht 82 sind mit einer Spannungsquelle 90 verbunden.

Wenn ein Bild auf die Schicht 84 durch den transparenten Träger hindurch projiziert wird, bewirken die in der Schicht 84 hervorgerufenen lokalen änderungen der Leitfähigkeit entsprechende Änderungen des elektrischen Feldes in der Schicht 86. Da diese Schicht elektrochrom oder elektroluminseszent ist, erscheint auf der Schicht 86 ein Bild, das Punkt für Punkt dem projizierten Bild entspricht. Das beobachtete Bild kann aber im sichtbaren Bereich des Spektrums liegen, während das projizierte Bild im allgemeinen im ultravioletten Bereich des Spektrums liegt. Es handelt sich also um eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Bildes hinsichtlich des zu seiner Darstellung verwendeten Wellenlängenbereiches.

Ferner kann die Helligkeit des beobachteten Bildes eingestellt werden, indem man die Stärke der elektrischen Erregung der Schicht 86 beeinflußt. Die Vorrichtung kann also auch als Helligkeitsverstärker verwendet werden.

Schließlich beobachtet man, daß die Erscheinung der Pseudo-photoleitfähigkeit :iach der Erregung anhält und daß das von der Vorrichtung erzeugte Bild remanent ist Dies kann dann von Interesse sein, wenn das projizierte Bild von sehr kurzer Dauer ist.

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In der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung kann das die Schicht 86 bildende Material beispielsweise Wolframoxid WO-. sein, dessen elektrochrome Eigenschaften bekannt sind. Der Vorteil der Verwendung einer Schicht aus WO-, in Verbindung mit einem unterstöchiometrischen Wolframoxid WO- 4 liegt darin, daß die Herstellung einer derartigen Anordnung außerora-mtlich einfach wird, da sie lediglich darin besteht, zwei Oxide verschiedener Zusammensetzung nacheinander aufzubringen. Ein besonders einfaches Verfahren, um auf diese Weise die Zusammensetzung einer Oxidschicht einzustellen, besteht darin, die Oxidschicht durch Reaktionskathodenzerstäubung aufzubringen.

Man weiß, daß man dünne Schichten von Metalloxiden mit einem derartigen Verfahren erhalten kann. Zur Durchführung eines derartigen Verfahrens wird auf das Buch "Thin Film Phenomena" von K.L. CHOPRA, herausgegeben von Mc. Graw-Hill Book Company■verwiesen, insbesondere auf Kapitel 3, Seiten 23 bis 43 mit dem Titel "Cathodic Sputtering".

Um das erfindungsgemäße Material herszustellen, verwendet man ein Target, das aus einem Metall der VI. Gruppe des Periodensystems der Elemente oder seinem Oxid besteht, kühlt den Träger
auf eine Temperatur von weniger als etwa 8O⁰C und bildet ein Plasma in einer Mischung aus Sauerstoff und Edelgas. Die Zusammensetzung des Plasmas bleibt während des Aufbringens dor ScIi i chi- Jm wesentlichen konstant. Der Druck ist in der Größenordnung von 10 bis

-2
10 Torr. Die Einstellung der Abweichung von der Stöchiometrie erfolgt über die Beeinflussung der Sauerstoffkonzentration .

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Gemäß diesem Verfahren wurden beispielsweise Schichten von WO₂ * auf einen Glasträger unter folgenden Bedingungen aufgebracht:

- Temperatur des Glasträgers: 15⁰C

- Druck des Ar-C^-Gemisches: 3-10 Torr

- Mischung mit 9% Sauerstoff

- Target aus Wolfram

- Dauer des Ablagerungsvorganges: 3 Stunden

- Dicke der Schicht: 1 μ.

Eine derartige Schicht hat folgende Eigenschaften:

- Leitfähigkeit vor Belichtung: 10~¹⁴ Ohm"¹

- Leitfähigkeit nach Belichtung: 10~¹⁰ Ohm"¹

- Energie der verwendeten Strahlung: größer als 3 eV.

Was das Molybdänoxid Mo 0 betrifft, so sind die Amplituden der in Fig. 1 dargestellten Stufen um einen Faktor der Größenordnung 10 kleiner ebenso wie der Wert Δ C gemäß Fig. 2. Die aktive Zone gemäß Fig. 2 ist leicht zur Stöchiometrie hin versetzt, d.h. 2,4<x<2,7 mit einem Maximum bei χ = 2,55. Wenn man in Fig. 3 die Werte 2,4 durch 2,55 und 2,5 durch 2,65 ersetzt, bleiben die in Fig. 3 angegebenen Ausglühtemperaturen gültig.

Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erfolgte das Aufbringen von Schichten aus MoO „ ₅₅ auf einen Glasträger unter folgenden Bedingungen:

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- Temperatur des Glasträgers: 15⁰C

- Druck des Ar - O₂ Gemisches: 3·10 Torr

- Gemisch mit 17% Sauerstoff

- Dauer des Vorganges: 4 1/2 Stunden

- Dicke der Schicht: 0,8 um

Diese Schicht hat folgende Eigenschaften:

- Leitfähigkeit vor Belichtung: 10 Ohm

-9 -1

- Leitfähigkeit nach Belichtung: 10 Ohm

- Energie der verwendeten Strahlung: oberhalb 3 eV.

Claims

/ATENTANWÄLTS DKXiDOR &DR.KLUNKER K 12 384/7S

1.) COMMISSARIAT A L¹ENERGIE ATOMIOUE 31/33 rue de la Federation

75015 Paris / Frankro oh

2.) AGENCE NATIONALE DE VALORISATION DE LA RECHERCHE (ANVAR) 13, rue Madeleine Michelis

92522 Neuilly-sur-Seine / Frankreich

Photoleitfähiges transparentes Material und Verfahren zu

seiner Herstellung

Patent an s ρ r ü c h e

Transparentes Material, dessen elektrische Leitfähigkeit von der Dosis der empfangenen optischen Strahlung abhängt, dadurch gekennzeichnet , daß es aus einer dünnen Schicht (24, 84) eines amorphen unterstöchiometrisch zusammengesetzten Oxids' eines Metalles der Gruppe VI des Periodensystems der ,Elemente besteht.

2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß das Metall Wolfram ist.

3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß es durch die Formel ^w°_v gegeben ist mit 2,2 < χ < 2,6.

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4. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Molybdän ist.

5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es durch die Formel Mo O gegeben ist mit 2,4 < χ < 2,7.

6. Speichereinrichtung, gekennzeichnet durch eine aus einem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehenden Schicht (24), eine Einrichtung (12) zurr, optischen Schreiben, mit deren Hilfe ein optisches Strahlenbündel auf einen Be-

': 0 reich der Materialschicht (24) richtbar ist, elr.e elektrische Leseeinrichtung (14) zum Messen de?:-.: LeitFähigkeit des bestrahlten Bereiches und eir^ Löscheinrichtung (16) zum thermischen Löschen der gespeicherten Information mit Mitteln zum Erhöhen der Temperatur der Materialschic' t (24) über einen vorbestimmten Wert (Löschtemperatur).

7· Vorrichtung zum Umformen von Bildern in elektrische Signale, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine aus einem Material nach einem der An-Sprüche 1 bis 5 bestehende Schicht aufweist, die mit Lichtstrahlen bestrahlbar ist und in eine von einem Strom durchflossene Schaltung (6O₇ 64, 66, 68, 70, 62, 72) eingebaut ist, dessen Stromstärke von üer Dosis der von der Materialschicht empfangenen Strahlung abhängt.

8. Vorrichtung zur Umwandlung von Bildern, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei transparente Elektroden i82, 88) aufweist, zwischen denen

eine aus einem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehende Materialschicht (84) und eine aus einem elektrochromen oder elektrolumineszenten Material bestehende Schicht (86) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auffallen auf die Materialschicht bestimmten Strahlen Ultraviolettstrahlen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht

(24) in einem mit einem Inertgas jefüllten Behälter (28) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das unterstöchiometrische Verhältnis so gewählt ist, daß die Löschtemperatur einen nahe der Umgebungstemperatur liegenden Wert hat.

12. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzei ch net, daß die Materialschicht durch Reaktionskathodenzerstäubung auf einen isolierenden Träger aufgebracht wird, indem man ein Target verwendet, das aus einem Metall der Gruppe VI des Periodensystems der Elemente oder einem Oxid dieses Metalles besteht.

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