JPH06350121A - Electronic device and its operation method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To materialize a device which can detect the application of a light, the difference between the quantities of applied lights, and the difference of a light and its wavelength by checking the quantity of a transmitted read-out light and checking the quantity of an applied write-in light or the difference of its wavelength. CONSTITUTION:The value of the quantity of a transmitted read-out light 78 corresponding to the quantity of an applied write-in light 79 is measured and it is stored in a semiconductor memory, and the quantity of the applied write-in light 79 is made to correspond to the specified information, and quantity of the light corresponding to the specified information is applied, as a write-in light 79, to a specified memory so as to perform write-in operation. And, a read-out light 77 is applied to a specified memory region, and the quantity of the transmitted light 78 of the read-out light at that time is measured, and the quantity of the transmitted light is collated with the information stored in the semiconductor memory, thus this judges whether the information written in the memory region is A, B, or C. Accordingly, a plurality of information can be handled with one memory region by reading the quantity of the transmitted light 78 of read-out light in detail, corresponding to the quantity of the applied write-in light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、以下の示す機能を少な
くとも一つ有する電子装置及びその動作方法に関する。 ・光を検出する機能 ・光の光量を測定する機能 ・光によって情報を書込み、光によって情報を読み出す
メモリー機能 ・光を入力とし、光を出力とする演算機能BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic device having at least one of the following functions and its operating method.・ Function to detect light ・ Function to measure light intensity ・ Memory function to write information by light and read information by light ・ Calculation function to input light and output light

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より知られている光センサーとして
は、半導体が有する光感度を利用したもの、感光物質を
用いたもの、光電効果を利用したもの、等々が知られて
いる。従来より広く知られている光を検出する装置とし
ては、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光起電
力効果を利用したもの、光の照射によって半導体の導電
率が変化する光伝導効果を利用したものがある。前者と
しては、珪素半導体のＰＮ接合やＰＩＮ接合を利用した
光電変換素子、後者としては、フォトダイオードやフォ
トトランジスタが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally known photosensors include those utilizing the photosensitivity of a semiconductor, those utilizing a photosensitive substance, those utilizing the photoelectric effect, and the like. Conventionally widely known devices for detecting light include those that utilize the photovoltaic effect that converts light energy into electrical energy, and those that utilize the photoconductivity effect that changes the conductivity of a semiconductor by light irradiation. There is. As the former, a photoelectric conversion element utilizing a PN junction or PIN junction of a silicon semiconductor is known, and as the latter, a photodiode or a phototransistor is known.

【０００３】また照射された光や放射線の照射量を当該
材料の発光現象によって測定する装置も知られている。There is also known an apparatus for measuring the irradiation amount of irradiated light or radiation by the light emission phenomenon of the material.

【０００４】また、光による書込みや、光による読出と
いったメモリー機能を有する電子装置としては、一般に
光ディスクと呼ばれるものが広く知られている。As an electronic device having a memory function of writing by light and reading by light, a device generally called an optical disc is widely known.

【０００５】〔発明に到る過程〕以下において本発明に
至る背景について説明する。図１には、有磁場マイクロ
波ＣＶＤ法で作製された１mm角の多結晶ダイヤモンド薄
膜(15 μｍ厚）に一対の金の電極を設け、この一対の電
極間に電圧を印加し、この一対の電極間におけるダイヤ
モンド薄膜の光感度を測定した結果が示されている。[Process to Achieve the Invention] The background to the present invention will be described below. In FIG. 1, a pair of gold electrodes are provided on a 1 mm square polycrystalline diamond thin film (15 μm thick) produced by a magnetic field microwave CVD method, and a voltage is applied between the pair of electrodes, The results of measuring the photosensitivity of the diamond thin film between the electrodes are shown.

【０００６】図１には、ダイヤモンド薄膜に照射される
光のエネルギー（PHOTO ENERGY）と光感度（PHOTOSENSI
TIVITY）の対数値との関係、さらにはダイヤモンド薄膜
に照射される光のエネルギー（PHOTO ENERGY）とダイヤ
モンド薄膜の透過率(TRANSMISSON) との関係が示されて
いる。ここで横軸は光のエネルギー（PHOTO ENERGY）で
表記されているが、実際に対応するのは光の波長であ
る。即ち図１における横軸は、光の波長を電子ボルト(e
V)単位に換算したもの（光エネルギーまたは光子エネル
ギーともいわれ、光子のエネルギーｈνをeV単位で示し
たもの）である。なお、本明細書においては、波長（λ
nm）をeV単位（Ｅ（λ）で表記）に換算する概算式とし
て、λ×Ｅ（λ）＝1240を用いることとする。FIG. 1 shows the energy of light (PHOTO ENERGY) and photosensitivity (PHOTOSENSI) applied to a diamond thin film.
The relationship between the logarithmic value of TIVITY) and the energy of the light (PHOTO ENERGY) applied to the diamond thin film and the transmittance (TRANSMISSON) of the diamond thin film are shown. Here, the horizontal axis is represented by the energy of light (PHOTO ENERGY), but what actually corresponds is the wavelength of light. That is, the horizontal axis in FIG.
It is converted to V) unit (also referred to as light energy or photon energy, and the photon energy hν is shown in eV unit). In this specification, the wavelength (λ
λ × E (λ) = 1240 is used as an approximate expression for converting (nm) into an eV unit (expressed in E (λ)).

【０００７】図１において、白丸で示されるプロット点
は、ダイヤモンド薄膜の透過率の波長依存性を示すもの
であり、右側のスケールで読み取る。また、黒塗りの三
角で示されるプロット点は、180nm 〜350nm （eV単位換
算で約6.9ev 〜約3.3eV に相当する）の波長を有する重
水素ランプの光を15μＷ/cm²の強度で照射しながら横軸
に示すエネルギーに相当する波長を有する光を照射し、
その際におけるダイヤモンド薄膜の光感度を示したもの
である。また黒丸は、重水素ランプを照射すること無し
に、単に横軸に相当する波長を有する光を照射した際の
光感度を示したものである。In FIG. 1, the plot points indicated by white circles show the wavelength dependence of the transmittance of the diamond thin film, which is read on the scale on the right. The plot points indicated by black triangles illuminate the light of a deuterium lamp having a wavelength of 180 nm to 350 nm (equivalent to about 6.9 ev to about 3.3 eV in terms of eV) at an intensity of 15 μW / cm ^2. While irradiating light having a wavelength corresponding to the energy shown on the horizontal axis,
The photosensitivity of the diamond thin film at that time is shown. The black circles indicate the photosensitivity when light having a wavelength corresponding to the horizontal axis is simply irradiated without irradiating the deuterium lamp.

【０００８】まず、白丸で示されるプロット点に着目す
ると、5.5eV 付近から透過率が急激に低下していること
が見て取れ、このことよりこのダイヤモンド薄膜のエネ
ルギーバンドギャップがおよそ5.5eV(波長換算で約230n
m 弱に相当）であることが分かる。また黒丸のプロット
点に着目すると、照射光のエネルギーが高くなるにつれ
て、即ち照射光の波長が短くなるにつれて、光感度が増
大する特性を示していることが見て取れる。First, paying attention to the plot points indicated by white circles, it can be seen that the transmittance sharply decreases from around 5.5 eV, and from this fact, the energy band gap of this diamond thin film is about 5.5 eV (converted to wavelength). About 230n
It corresponds to a little less than m). Further, focusing on the plot points of the black circles, it can be seen that the photosensitivity increases as the energy of the irradiation light increases, that is, as the wavelength of the irradiation light decreases.

【０００９】また黒塗りの三角点で示されるプロット点
に着目すると、約2.8eV(波長換算で約440nm)以上のエネ
ルギーを有する波長領域において、光感度がほとんど一
定の値をとり、約５eV（波長換算で約250nm)付近からは
重水素ランプによる紫外線の照射が無い場合である黒丸
のプロット点と近い値をとることが見て取れる。また、
重水素ランプによる紫外線を照射しながら光感度を測定
した場合のプロット点（黒塗りの三角点）と重水素ラン
プによる紫外線を照射しないで光感度を測定した場合の
プロット点（黒丸）とを比較した場合、約５eV以上にお
いては、両者のプロット点が示す曲線がほとんど同一の
軌跡を示しているのに対し、約５eV以下においては、そ
の曲線の軌跡が大きく異なっていることが分かる。Focusing on the plot points indicated by black triangles, the photosensitivity takes a substantially constant value in the wavelength region having an energy of about 2.8 eV (about 440 nm in terms of wavelength) and about 5 eV ( It can be seen that from around 250 nm (converted to a wavelength), the value is close to the plot point of the black circle which is the case when there is no irradiation of ultraviolet rays from the deuterium lamp. Also,
Compare the plot points when measuring the photosensitivity while irradiating the ultraviolet rays from the deuterium lamp (triangles in black) and the plot points when measuring the photosensitivity without irradiating the ultraviolet rays from the deuterium lamp (black circles). In the case of about 5 eV or more, it can be seen that the curves indicated by both plot points show almost the same locus, whereas at about 5 eV or less, the loci of the curves are greatly different.

【００１０】そしてこの約５eVというエネルギーはダイ
ヤモンドのエネルギーバンドギャップである約5.5eV に
極めて近い値であり、両者は概略一致していると見るこ
とができる。The energy of about 5 eV is extremely close to the energy bandgap of diamond, about 5.5 eV, and it can be considered that the two values are almost the same.

【００１１】図１を見ると、重水素ランプからの紫外線
が照射されることによって約５eV以下（波長換算で約25
0nm 以上）に相当する光に対する光感度が影響を受けて
いることが見てとれる。このことから約５eV以下の光を
照射した際の光感度の値は、重水素ランプからの紫外線
の内５eV以上の光の照射に関する情報を含んでいること
が理解される。As shown in FIG. 1, when the ultraviolet rays from the deuterium lamp are radiated, it is less than about 5 eV (about 25 in terms of wavelength).
It can be seen that the photosensitivity to light equivalent to 0 nm or more) is affected. From this, it is understood that the value of photosensitivity when irradiated with light of about 5 eV or less includes information on irradiation of light of 5 eV or more of ultraviolet rays from the deuterium lamp.

【００１２】以上のことから、ダイヤモンドのエネルギ
ーバンドギャップに概略相当する波長より短い波長の紫
外線がダイヤモンドに照射された場合、その情報は、ダ
イヤモンドのエネルギーバンドギャップに概略相当する
波長より長い波長の光をダイヤモンドに照射し、その際
の光感度の値から読み出すことができる、ということが
結論される。From the above, when ultraviolet light having a wavelength shorter than the wavelength roughly corresponding to the energy band gap of diamond is irradiated to the diamond, the information is that light having a wavelength longer than the wavelength roughly corresponding to the energy band gap of diamond. It is concluded that the diamond can be irradiated and the value of the photosensitivity at that time can be read out.

【００１３】図２に前述の多結晶ダイヤモンド薄膜に18
0nm 〜350nm の波長を有する重水素ランプからの光を照
射した時の照射時間(UV IRRADIATION TIME) と光伝導電
流(PHOTOCURRENT)との関係を示す。即ち図２は多結晶ダ
イヤモンド薄膜における、180nm 〜350nm の波長を持つ
紫外線に対する光伝導電流の時間依存性を示したもので
ある。この場合の光伝導電流は、前述のダイヤモンド薄
膜に上記重水素ランプからの光を照射した状態で、一対
の電極間に一定の電圧を印加し、その際にダイヤモンド
薄膜に流れる電流値を測定したものである。図２には３
つの曲線が示されているが、白丸が34μＷ／cm² の強度
で紫外線を照射した場合のデータであり、黒塗りの三角
が15μＷ／cm² の強度で紫外線を照射した場合のデータ
であり、黒点（曲線で補間してあるプロット点）が７μ
Ｗ／cm² の強度で紫外線を照射した場合のデータであ
る。In FIG. 2, the above-mentioned polycrystalline diamond thin film is used.
The relationship between the irradiation time (UV IRRADIATION TIME) and the photoconductive current (PHOTO CURRENT) when irradiated with light from a deuterium lamp having a wavelength of 0 nm to 350 nm is shown. That is, FIG. 2 shows the time dependence of the photoconductive current with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 180 nm to 350 nm in the polycrystalline diamond thin film. The photoconductive current in this case was a state in which the diamond thin film was irradiated with light from the deuterium lamp, a constant voltage was applied between the pair of electrodes, and the current value flowing in the diamond thin film was measured. It is a thing. 2 in FIG.
Two curves are shown, the white circles are the data when UV is irradiated with the intensity of 34 μW / cm ² , and the black triangles are the data when UV is irradiated with the intensity of 15 μW / cm ² . Black dots (plot points interpolated with a curve) are 7μ
The data is obtained when ultraviolet rays are irradiated at an intensity of W / cm ² .

【００１４】また黒点で示すデータの右端は、パルス状
の光伝導電流が流れたことを示すものである。このパル
ス状の光伝導電流は、重水素ランプの照射終了後に360n
m 〜800nm の波長を有する白色光をダイヤモンド薄膜に
照射し、その際に流れた光伝導電流である。The right end of the data indicated by black dots indicates that a pulsed photoconductive current has flowed. This pulsed photoconductive current is 360n after irradiation of the deuterium lamp.
This is the photoconducting current flowing when a diamond thin film was irradiated with white light having a wavelength of m to 800 nm.

【００１５】図２より、重水素ランプからの照射光の強
さによって、飽和する光伝導電流の値が異なることがわ
かる。この関係を調べたデータを図３に示す。図３に示
すのは、重水素ランプの照射光の強さの対数値（横軸）
と、重水素ランプの非照射時における伝導電流と重水素
ランプの照射によって飽和した伝導電流（光伝導電流）
の対数比（縦軸）との関係を示したものである。即ち図
３は、ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射した場合の照射
強度と、明と暗の光伝導電流の比との関係を示すもので
ある。図３より、紫外線の強度と飽和する光伝導電流と
の関係において、およそ３桁の範囲で明確な比例関係が
成立していることが分かる。From FIG. 2, it can be seen that the value of the saturated photoconductive current differs depending on the intensity of the irradiation light from the deuterium lamp. Data for examining this relationship are shown in FIG. Figure 3 shows the logarithmic value of the intensity of irradiation light of the deuterium lamp (horizontal axis).
And the conduction current when the deuterium lamp is not irradiated and the conduction current saturated by irradiation of the deuterium lamp (photoconduction current)
It shows the relationship with the logarithmic ratio of (vertical axis). That is, FIG. 3 shows the relationship between the irradiation intensity when the diamond thin film is irradiated with ultraviolet rays and the ratio of the bright and dark photoconductive currents. From FIG. 3, it can be seen that a clear proportional relationship is established within a range of about three digits in the relationship between the intensity of ultraviolet light and the saturated photoconductive current.

【００１６】さらに、この重水素ランプを用いた紫外線
の照射強度（横軸）と光伝導電流が飽和するのに要する
時間（縦軸）との関係を示したデータを図４に示す。図
４において、縦軸は光伝導電流が90％飽和するまでに要
する時間を示す。Further, FIG. 4 shows data showing the relationship between the irradiation intensity of ultraviolet rays (horizontal axis) using this deuterium lamp and the time required for saturation of the photoconductive current (vertical axis). In FIG. 4, the vertical axis represents the time required for the photoconductive current to reach 90% saturation.

【００１７】図４を見ると、紫外線の照射強度が弱い時
は光伝導電流が飽和するのに永い時間を要するが、紫外
線の照射強度が強いときは飽和する時間が短いというこ
とが分かる。It can be seen from FIG. 4 that the photoconductive current takes a long time to saturate when the irradiation intensity of ultraviolet rays is weak, but the saturation time is short when the irradiation intensity of ultraviolet rays is strong.

【００１８】図２に示すグラフの右側には、ダイヤモン
ド薄膜に、７μＷ／cm² の照射強度で重水素ランプから
の紫外線を十分照射した後において、同様にダイヤモン
ド薄膜に、白色光を照射した際における光伝導電流の変
化（パルス状の電流が流れた状態）が示されている。こ
の重水素ランプからの紫外線の照射光量（μＷｓ）と、
紫外線の照射後における白色光の照射によるパルス状の
光伝導電流の最大値（Arbitary Unit(相対値) で示す）
との関係を図５のデータ（イ）で示す。（イ）のデータ
は左側のスケールで読み取る。また、（ロ）のデータ
は、重水素ランプからの紫外線の照射光量と、５分間白
色光を照射した際における光伝導電流の総量（Arbitary
unit(相対値))との関係を示し、右側のスケールで読み
取る。On the right side of the graph shown in FIG. 2, when the diamond thin film was sufficiently irradiated with ultraviolet rays from a deuterium lamp at an irradiation intensity of 7 μW / cm ² , the diamond thin film was similarly irradiated with white light. The change in the photoconductive current (state in which a pulsed current flows) is shown in FIG. The amount of ultraviolet light (μWs) emitted from this deuterium lamp,
Maximum value of pulsed photoconductive current due to white light irradiation after UV irradiation (shown in Arbitary Unit (relative value))
The relationship with is shown in the data (a) of FIG. Read the data in (a) on the left scale. The data in (b) is the amount of ultraviolet light emitted from the deuterium lamp and the total amount of photoconductive current (Arbitary) when white light was emitted for 5 minutes.
unit (relative value)) and read on the scale on the right.

【００１９】照射光量は、（照射強度×照射時間、また
はその積分値）で定義されドーズ量とも呼ばれる。そし
てその単位はμＷｓ／cm² で表される。また、光伝導電
流の総量は、図２に示される白色光の照射に従う光伝導
電流の５分間に流れた積分値（図２でいうとその面積、
即ち時間で積分した値）を示すものであり、図５におい
てはその相対値(Arbitary unit) が示されている。The irradiation light amount is defined by (irradiation intensity × irradiation time or its integrated value) and is also called a dose amount. The unit is expressed in μWs / cm ² . Further, the total amount of the photoconductive current is the integrated value of the photoconductive current flowing in 5 minutes according to the irradiation of white light shown in FIG.
That is, it indicates a value integrated by time), and its relative value (Arbitary unit) is shown in FIG.

【００２０】図５のデータ（イ）を見ると、ダイヤモン
ド薄膜への紫外線の照射光量と、紫外線照射後において
白色光をダイヤモンド薄膜へ照射した際における光伝導
電流の最大値とは、比例関係にあることがわかる。また
（イ）のデータから、紫外線の各照射強度に対応したプ
ロット点（黒丸、黒三角、白丸）が概略同一直線上に乗
っており、このことから、白色光の照射に伴う光伝導電
流の最大値は、紫外線の照射強度ではなく、その照射光
量を正確に反映したものであることが理解される。Looking at the data (a) in FIG. 5, the irradiation amount of ultraviolet rays on the diamond thin film is proportional to the maximum value of the photoconductive current when the diamond thin film is irradiated with white light after the ultraviolet irradiation. I know there is. Also, from the data in (a), the plot points (black circles, black triangles, and white circles) corresponding to the respective irradiation intensities of the ultraviolet rays are located on substantially the same straight line, which indicates that the photoconductive current associated with the irradiation of white light is It is understood that the maximum value accurately reflects the amount of irradiation light, not the irradiation intensity of ultraviolet rays.

【００２１】また（ロ）のデータより、ダイヤモンド薄
膜に照射された紫外線の照射光量と、紫外線照射後にお
いて白色光を５分間照射し、その際に流れた光伝導電流
の総量とは比例関係にあることが分かる。このことか
ら、白色光の照射に従う光伝導電流の総量より、紫外線
の照射光量を求められることが理解される。Further, from the data of (b), the irradiation amount of the ultraviolet rays applied to the diamond thin film and the total amount of the photoconductive current flowing during the irradiation of white light for 5 minutes after the irradiation of the ultraviolet rays have a proportional relationship. I know there is. From this, it is understood that the irradiation light amount of ultraviolet rays can be obtained from the total amount of photoconductive current according to the irradiation of white light.

【００２２】以上の議論より、「多結晶ダイヤモンド薄
膜に照射された重水素ランプからの紫外線の光量を、こ
の多結晶ダイヤモンド薄膜に照射される白色光に対する
光伝導電流の最大値または所定時間内の光伝導電流の総
量を測定することで、知ることができる」ということが
結論される。即ち、白色光を多結晶ダイヤモンド薄膜に
照射された紫外線の光量を読みだすための読出光として
用いることが可能であると結論される。From the above discussion, "the amount of ultraviolet light from the deuterium lamp with which the polycrystalline diamond thin film was irradiated was determined to be the maximum value of the photoconductive current with respect to the white light with which this polycrystalline diamond thin film was irradiated or within a predetermined time. It can be known by measuring the total amount of photoconductive current. " That is, it is concluded that the white light can be used as the reading light for reading the light amount of the ultraviolet rays applied to the polycrystalline diamond thin film.

【００２３】なお、白色光に従う光伝導電流の最大値の
値は、微小な時間における光伝導電流の総量（光伝導電
流の微小時間における積分値）と考えれることができ、
この微小な時間を所定の時間として定義すると、光伝導
電流の最大値を測定することも、所定時間内の光伝導電
流の総量を測定することも、本質的には同じことである
と理解される。The maximum value of the photoconductive current according to white light can be considered as the total amount of the photoconductive current in a minute time (the integrated value of the photoconductive current in a minute time).
When this minute time is defined as a predetermined time, it is understood that measuring the maximum value of the photoconductive current and measuring the total amount of the photoconductive current within the predetermined time are essentially the same. It

【００２４】また、図２の右側に示すように、紫外線の
照射後に白色光を照射し、その際におけるパルス状の光
伝導電流の最大値を測定すると、白色光の照射に従っ
て、その値は緩やかに減少していく。このことから、照
射された紫外線に関する情報は、白色光の照射に従って
読みだされて消去されてしまうことが理解される。Further, as shown in the right side of FIG. 2, when the white light is irradiated after the irradiation of the ultraviolet rays and the maximum value of the pulse-shaped photoconductive current at that time is measured, the value is gentle as the white light is irradiated. To decrease. From this, it is understood that the information on the irradiated ultraviolet light is read and erased according to the irradiation of the white light.

【００２５】図２に示すのは、読出光として360nm 〜80
0nm の波長を有する白色光を用いた例であるが、単一の
波長を有する光を上記の読出光として用いた場合でも、
図５と同様なデータを得ることができる。図６は、読出
光として単一の波長を有する光を用いた場合のデータで
ある。図６は、横軸に波長をｅＶ単位のエネルギーに換
算した値をとり、縦軸には横軸に相当する波長の読出光
を照射した際に光伝導電流が最大値から90％に減少する
までの時間、即ち光伝導電流が10％に減少するまでの時
間をとったものである。なお単一の波長を有する光を得
る手段としては、分光器を用いた。FIG. 2 shows that the read light is 360 nm to 80 nm.
This is an example of using white light having a wavelength of 0 nm, but even when light having a single wavelength is used as the reading light,
The same data as in FIG. 5 can be obtained. FIG. 6 shows data obtained when light having a single wavelength is used as the reading light. In FIG. 6, the horizontal axis represents the value obtained by converting the wavelength into energy in eV units, and the vertical axis represents the photoconductive current reduced from the maximum value to 90% when the reading light having the wavelength corresponding to the horizontal axis is irradiated. Until the photoconductive current is reduced to 10%. A spectroscope was used as a means for obtaining light having a single wavelength.

【００２６】図６を見ると、紫外線の光量を読みだすた
めの読出光の波長のエネルギーが小さい程、即ちその波
長が長いほど、長い時間をかけて光伝導電流が減少して
いくことがわかる。また読出のための光の波長のエネル
ギーが大きいと、早く光伝導電流が減少してしまうこと
がわかる。このことから、紫外線の光量を読みだすため
の読出光の波長のエネルギーが小さい程、読みだしてし
まうのに時間がかかることが理解される。逆に、波長の
エネルギーが大きければ、短時間に読みだしてしまうこ
とができると理解される。It can be seen from FIG. 6 that the smaller the energy of the wavelength of the read light for reading the amount of ultraviolet light, that is, the longer the wavelength, the longer the photoconductive current decreases. . It can also be seen that when the energy of the wavelength of the light for reading is large, the photoconductive current decreases quickly. From this, it is understood that the smaller the energy of the wavelength of the read light for reading the amount of ultraviolet light, the longer it takes to read. On the contrary, it is understood that if the energy of the wavelength is large, it can be read out in a short time.

【００２７】読出のための光を連続して照射すると、そ
の波長によって変化があるものの図２の右側に示されて
いるように光伝導電流が徐々に減少していってしまう。
そして十分に読出光（この場合は360nm 〜800nm の波長
を有する白色光）を照射した後において、即ち光伝導電
流が十分減少してしまった後において、一端読出光の照
射を止め、再び読出光を照射しても再びパルス状の光伝
導電流が流れることはない。このことは、十分な光量の
読出光を照射すると、照射された紫外線の光量に関する
情報は失われてしまうことを意味する。特に図２に示す
のは読出光として白色光を用いた場合の例であり、この
場合図２に示すように短時間でその情報が読み出されて
しまう。しかしこのことを利用し、紫外線によって書き
込まれた情報を消去することができる。When light for reading is continuously irradiated, the photoconductive current gradually decreases as shown on the right side of FIG. 2 though it varies depending on the wavelength.
Then, after sufficiently irradiating the reading light (in this case, white light having a wavelength of 360 nm to 800 nm), that is, after the photoconductive current is sufficiently reduced, the irradiation of the reading light is once stopped and the reading light is read again. The pulsed photoconducting current does not flow again even after irradiation with. This means that if a sufficient amount of reading light is emitted, the information regarding the amount of emitted ultraviolet light will be lost. In particular, FIG. 2 shows an example in which white light is used as the reading light. In this case, the information is read in a short time as shown in FIG. However, this can be used to erase the information written by the ultraviolet light.

【００２８】一方、照射時間の短いパルス光を読出光と
して用いた場合、やはり図５に示すような紫外線の照射
光量と読出光の照射に従う光伝導電流の最大値との比例
関係が得られる。この場合、パルス光でもって読出光を
照射する毎に紫外線の照射光量をほぼ正確に反映した光
伝導電流の最大値を得ることができる。従って、紫外線
の照射光量を複数回読み出すことができる。勿論読出を
重ねていくと、読出光の照射に従う光伝導電流の最大値
は程度の差はあれ、徐々に減少していく。On the other hand, when pulsed light having a short irradiation time is used as the reading light, the proportional relationship between the irradiation light amount of ultraviolet rays and the maximum value of the photoconductive current according to the irradiation of the reading light is obtained as shown in FIG. In this case, it is possible to obtain the maximum value of the photoconductive current that almost accurately reflects the irradiation light amount of the ultraviolet light every time the reading light is irradiated with the pulsed light. Therefore, it is possible to read the irradiation light amount of the ultraviolet light a plurality of times. Of course, as the reading is repeated, the maximum value of the photoconductive current according to the irradiation of the reading light gradually decreases with some degree.

【００２９】このパルス光を用いた場合の読出の回数
は、図６に示すデータによって概略知ることができる。
例えば、読出光の波長として、2.4eV に相当するエネル
ギーを有する波長である約520nm の光を読出光として用
い、一回の読出に要する照射時間をミリセカンドオーダ
ーとすると、10³ 回以上の読出において紫外線の照射光
量を知ることができる。さらにこの場合、単に紫外線が
照射されたかどうか（照射の有無）を知るだけであるな
らば、10⁴ 回以上の読出を行うことができる。当然、読
出のためのパルス光の波長を短くすると、正確な紫外線
の照射光量を読みだすことのできる回数は、図６（縦軸
に読出回数、横軸にパルス光の波長に相当するエネルギ
ーの値をとればよい）に示すような傾向で減少する。The number of readings using this pulsed light can be roughly known from the data shown in FIG.
For example, if the wavelength of the read light is approximately 520 nm, which is a wavelength having an energy equivalent to 2.4 eV, and the irradiation time required for one read is in the millisecond order, then 10 ³ or more read It is possible to know the irradiation amount of ultraviolet rays at. Further, in this case, if it is merely known whether or not the ultraviolet ray is irradiated (whether or not the ultraviolet ray is irradiated), the reading can be performed 10 ⁴ times or more. As a matter of course, when the wavelength of the pulsed light for reading is shortened, the number of times that the accurate irradiation amount of ultraviolet rays can be read is shown in FIG. 6 (the vertical axis represents the number of readings and the horizontal axis represents the energy corresponding to the wavelength of the pulsed light). It should be taken as a value).

【００３０】また、読出光としてパルス光を用いた場合
でも、その照射強度が大きいと紫外線の照射光量の正確
な測定の回数は少なくなる。逆に読出光の強度が小さい
と、それだけ読出回数は多くできることになる。Even when pulsed light is used as the reading light, if the irradiation intensity is high, the number of times of accurate measurement of the irradiation light amount of ultraviolet rays decreases. On the contrary, if the intensity of the reading light is small, the number of times of reading can be increased.

【００３１】なお以上図１〜図６に示す基礎データは、
紫外線の光源として波長180nm 〜350nm の領域を有する
重水素ランプを用いた場合のものなので、これらのデー
タは、その照射光量に関する情報がダイヤモンド薄膜中
に書き込まれると同時に、読出光として作用するダイヤ
モンドのエネルギーバンドギャップより低いエネルギー
に相当する波長約230nm 以上の光によって同時に読み出
されていた場合のものであると考えられる。しかし、こ
の実験に用いた重水素ランプの照射強度スペクトルは、
短波長側が強く、長波長になるに従って低下していく形
をしているので、ダイヤモンドのエネルギーバンドギャ
ップに相当する約230nm 以上の波長を有する光の影響は
小さいものと考えられる。The basic data shown in FIGS. 1 to 6 are as follows.
These data are obtained when a deuterium lamp having a wavelength range of 180 nm to 350 nm is used as a light source of ultraviolet rays, and therefore these data show that the information on the irradiation light amount is written in the diamond thin film and, at the same time, the diamond light acting as a reading light is read. This is considered to be the case when the light was simultaneously read by light having a wavelength of about 230 nm or more, which corresponds to energy lower than the energy band gap. However, the irradiation intensity spectrum of the deuterium lamp used in this experiment is
Since the short wavelength side is strong and decreases as the wavelength becomes longer, it is considered that the influence of light having a wavelength of about 230 nm or more, which corresponds to the energy band gap of diamond, is small.

【００３２】この考察を確かめるために重水素ランプの
照射と同時に230nm 以上の波長に強い強度分布を有する
水銀ランプからの照射光をまず照射し、その後に白色光
の照射に従う光伝導電流を測定した。この場合、この光
伝導電流の値は小さく、その値と重水素ランプ並びに水
銀ランプの照射光量との間に図５に示すような関係を得
ることができなかった。このことから、約230nm 以上の
照射光は、約230nm 以下の波長の光の照射に多きな影響
を与えていることが分かる。また、この場合、約230nm
以下の波長の光の照射光量に関する情報がダイヤモンド
薄膜中に正確に書き込まれていないことが結論される。
そしてまた、重水素ランプから照射される約230nm 以上
の波長の光の影響は小さいことが確認される。In order to confirm this consideration, irradiation light from a mercury lamp having a strong intensity distribution at a wavelength of 230 nm or more was first irradiated at the same time as irradiation with a deuterium lamp, and then the photoconductive current according to the irradiation of white light was measured. . In this case, the value of this photoconductive current was small, and the relationship as shown in FIG. 5 could not be obtained between the value and the irradiation light amount of the deuterium lamp and the mercury lamp. From this, it can be seen that the irradiation light of about 230 nm or more has a great influence on the irradiation of the light of the wavelength of about 230 nm or less. Also, in this case, about 230 nm
It is concluded that the information on the irradiation amount of light of the following wavelengths is not accurately written in the diamond thin film.
Also, it is confirmed that the light emitted from the deuterium lamp has a small influence on light having a wavelength of about 230 nm or more.

【００３３】また重水素ランプからの紫外線の照射を行
なわずに、水銀ランプからの照射のみを行い、その後に
白色光の照射に従う光伝導電流を測定した場合、図２や
図５に示すような有意なデータは得られなかった。これ
は、水銀ランプからの光に含まれる波長領域のほとんど
が、ダイヤモンドのエネルギーバンドギャップの値であ
る約5.5eV 以下のエネルギーに相当するからであると考
えられる。また、水銀ランプの照射と同時に白色光の照
射を行なった場合であっても特に有意なデータを得るこ
とはできなかった。Further, when irradiation of ultraviolet rays from the deuterium lamp is not carried out, irradiation from the mercury lamp alone is carried out, and then the photoconductive current according to the irradiation of white light is measured, as shown in FIG. 2 and FIG. No significant data were obtained. It is considered that this is because most of the wavelength range included in the light from the mercury lamp corresponds to energy of about 5.5 eV or less, which is the energy band gap value of diamond. Further, it was not possible to obtain particularly significant data even when the white light was irradiated simultaneously with the irradiation of the mercury lamp.

【００３４】以上の考察によって得られたことを以下に
まとめる。 （その１）ダイヤモンドに照射された当該ダイヤモンド
のエネルギーバンドギャップより高いエネルギーに相当
する波長を有する紫外線に関する情報（特にその照射光
量）は、ダイヤモンドのエネルギーバンドギャップより
低い波長のエネルギーを有する読出光に対する光伝導電
流から知ることができる。即ち、ダイヤモンドに照射さ
れた約230nm より短い波長を有する紫外線に関する情報
を、このダイヤモンドに照射される約230nm より長い波
長を有する読出光により読み出すことができる。特に紫
外線の照射光量に関しては、高い精度で測定することが
できる。 （その２）読出光をパルス光とすることで、複数回の読
出を行うことができる。 （その３）読出光の波長を長くすることで、読出回数を
多くすることができる。 （その４）読出光の強度を弱くすることで、読出回数を
多くすることができる。 （その５）読出光として白色光を用いたり、読出光の照
射光量を多くしたりし、時間をかけて書き込まれた情報
を読出してしまうことで、照射された紫外線の光量に関
する情報を消去することができる。The following is a summary of the findings obtained from the above consideration. (Part 1) Information on ultraviolet rays having a wavelength corresponding to an energy higher than the energy band gap of the diamond with which the diamond is irradiated (particularly, the amount of irradiation light) is for read light having an energy of a wavelength lower than the energy band gap of the diamond. It can be known from the photoconductive current. That is, the information regarding the ultraviolet light having a wavelength shorter than about 230 nm which is irradiated on the diamond can be read by the read light having a wavelength longer than about 230 nm which is irradiated on the diamond. Particularly, the irradiation light amount of ultraviolet rays can be measured with high accuracy. (Part 2) By using pulsed light as the reading light, it is possible to perform reading a plurality of times. (Part 3) By increasing the wavelength of the reading light, the number of times of reading can be increased. (Part 4) By weakening the intensity of the reading light, the number of times of reading can be increased. (Part 5) White light is used as the reading light, or the irradiation light amount of the reading light is increased to read the written information over time, thereby erasing the information regarding the irradiated ultraviolet light amount. be able to.

【００３５】上記（その１）において、「紫外線に関す
る情報」というのは、当該ダイヤモンド材料に照射され
る紫外線の、照射光量、照射の有無、波長の違い（後
述）、の少なくとも一つの情報に関する情報という意味
である。In the above (No. 1), "information on ultraviolet rays" means information on at least one of the amount of irradiation light, the presence or absence of irradiation, and the difference in wavelength (described later) of the ultraviolet rays applied to the diamond material. It means that.

【００３６】以下において、照射された紫外線の光量に
関する情報がダイヤモンド中においてどの様に蓄えられ
ているか、その動作モデルについて考察する。図１を見
ると、約５eVより低いエネルギーに相当する光をダイヤ
モンドに照射し、その際の光伝導電流（図１に記載され
ているのは光感度）を測定することで、ダイヤモンドに
照射された約５eVより高いエネルギーに相当する紫外線
に関する情報（具体的にはその照射の有無）が得られる
ことがわかる。また、図１を見ると、黒丸のプロット点
と三角のプロット点とは約５eV以下において異なる光感
度を有していることが見て取れ、またその相違も約５eV
以下のエネルギー全域に渡っていることが判る。このこ
とより、ダイヤモンド薄膜に照射される紫外線に関する
情報は、ダイヤモンドが有する約5.5eV のエネルギーバ
ンドギャップ全域に渡って分布していると考えることが
できる。In the following, a behavior model of how information regarding the amount of emitted ultraviolet light is stored in a diamond will be considered. As shown in FIG. 1, the diamond is irradiated with light corresponding to energy lower than about 5 eV, and the photoconductive current (photosensitivity shown in FIG. 1) at that time is measured. It can be seen that information about ultraviolet rays corresponding to energy higher than about 5 eV (specifically, the presence or absence of the irradiation) can be obtained. Also, from FIG. 1, it can be seen that the black circle plot points and the triangular plot points have different photosensitivities at about 5 eV or less, and the difference is also about 5 eV.
It can be seen that it covers the following energy range. From this, it can be considered that the information on the ultraviolet rays applied to the diamond thin film is distributed over the entire energy band gap of diamond, which is about 5.5 eV.

【００３７】ここで、以下のようなモデルを考え、図１
〜図６に示されるような実験データについて考察する。Here, considering the following model, FIG.
Consider the experimental data as shown in FIG.

【００３８】(a) 多結晶ダイヤモンド結晶中には多くの
不純物や格子欠陥が存在しており、これらがエネルギー
バンドギャップ全域に渡ってトラップ準位を形成してい
る。 (b) そこで、ダイヤモンド結晶中において電子−正孔対
を光励起することのできる紫外線が照射されることで、
光励起されたキャリア（電子または正孔）が発生し、紫
外線の照射光量に関する情報に対応した状態でトラップ
準位に捕獲される。 (c) そして、このトラップ準位から励起されるに必要な
エネルギーを有する光、即ちダイヤモンドのエネルギー
バンドギャップ以下のエネルギーに相当する光が読出光
として照射されると、トラップ準位に捕獲されたキャリ
アが励起され、この励起されたキャリアに起因してダイ
ヤモンドの電気抵抗が低下し、印加されているバイアス
電圧に対応した光伝導電流が流れる。そして、この光伝
導電流から紫外線の照射光量が測定される。またこのモ
デルによれば、図５のデータ（ロ）に示される白色光の
照射に従う光伝導電流の総量は、トラップ準位から励起
されたキャリアの数を反映したものであると理解され
る。 そして、図２に示すように白色光の照射により、紫外線
の光量に関する情報を読み出して消去してしまうという
ことは、紫外線の照射により、トッラプ準位に捕獲され
たキャリアが、白色光によって全て光伝導電流に寄与す
るキャリアとして励起しつくしてしまった状態と理解す
ることができる。(A) Many impurities and lattice defects are present in the polycrystalline diamond crystal, and these form trap levels over the entire energy band gap. (b) Then, by irradiating with ultraviolet rays capable of photoexciting electron-hole pairs in the diamond crystal,
Photoexcited carriers (electrons or holes) are generated and trapped in the trap level in a state corresponding to the information regarding the irradiation light amount of ultraviolet rays. (c) Then, when the light having the energy required to be excited from this trap level, that is, the light corresponding to the energy less than the energy band gap of diamond is irradiated as the reading light, it is trapped by the trap level. Carriers are excited, the electric resistance of diamond is lowered due to the excited carriers, and a photoconductive current corresponding to the applied bias voltage flows. Then, the amount of ultraviolet irradiation light is measured from this photoconductive current. Further, according to this model, it is understood that the total amount of photoconductive current according to irradiation of white light shown in the data (b) of FIG. 5 reflects the number of carriers excited from the trap level. Then, as shown in FIG. 2, by irradiating white light and reading and erasing the information regarding the amount of ultraviolet light, it means that the carriers trapped in the trap level by the irradiation of ultraviolet light are all exposed to white light. It can be understood as a state in which the carriers are excited as carriers that contribute to the conduction current.

【００３９】上記モデルによれば、前述の水銀ランプを
用いた実験において、水銀ランプからの照射光量を白色
光の照射に従う光伝導電流より読み取ることができなか
った理由は以下のようにして一応理解される。According to the above model, the reason why the amount of light emitted from the mercury lamp could not be read from the photoconductive current according to the irradiation of white light in the experiment using the mercury lamp was understood as follows. To be done.

【００４０】水銀ランプの照射強度スペクトルは、その
ほとんどが約230nm 以上の波長領域にあるので、極わず
かに存在するダイヤモンドのエネルギーバンドギャップ
より高いエネルギーに相当する波長の光（第１の光）に
よって、電子−正孔対即ちキャリアが生成され、第１の
光の照射光量に対応してトラップ準位に捕獲される。し
かし、同時に照射される約230nm 以上の波長の光によっ
てトラップ準位に捕獲されたキャリアは捕獲と同時に励
起されてしまう。言い換えるならば、見かけ上トラップ
準位に捕獲されたキャリアの数は極めて少なくなってし
まう。従って、その後の白色光の照射の際の光伝導電流
から、水銀ランプからの照射光量に関する情報を得るこ
とができなくなる。Most of the irradiation intensity spectrum of the mercury lamp is in the wavelength region of about 230 nm or more, and therefore, there is light (first light) having a wavelength corresponding to an energy higher than the energy band gap of diamond, which is very small. , Electron-hole pairs, that is, carriers are generated, and are trapped in the trap level according to the irradiation light amount of the first light. However, the carriers trapped in the trap level by the light with a wavelength of about 230 nm or more simultaneously irradiated are excited at the same time as the trap. In other words, apparently the number of carriers trapped in the trap level becomes extremely small. Therefore, it becomes impossible to obtain information about the amount of light emitted from the mercury lamp from the photoconductive current during the subsequent irradiation of white light.

【００４１】いずれにしても、トラップ準位に捕獲され
たキャリアの数に起因する白色光の照射に従う光伝導電
流は微小なものとなってしまい、その値は水銀ランプの
照射光量を正確に反映したものではなくなってしまうと
考えられる。In any case, the photoconductive current due to the irradiation of white light due to the number of carriers trapped in the trap level becomes minute, and its value accurately reflects the irradiation light amount of the mercury lamp. It is thought that it will not be what you did.

【００４２】また、水銀ランプからの光の照射と同時に
白色光を照射し、その際の光伝導電流を測定した場合に
おいて、有意なデータが得られなかった理由も、そもそ
もこの場合、トラップ準位に捕獲されるキャリアが極め
て少ないと見なせる状況が実現されていた、と考えるこ
とによって理解することができる。In addition, when white light was emitted at the same time as the light emitted from the mercury lamp and the photoconducting current at that time was measured, no significant data was obtained. This can be understood by considering that the situation has been realized in which it can be considered that the number of captured carriers is extremely small.

【００４３】上記モデルを用いて、図１〜図６に示す実
験データを考察した結果を以下に示す。 Ａ．紫外線が照射されるに従って、キャリアによりトラ
ップ準位が段々と埋まっていき、最終的には飽和する。
言い換えるならば、トラップ準位にキャリアが徐々に捕
獲されていくが、上限が存在する。 Ｂ．読出光の照射に従う光伝導電流の値は、上記トラッ
プ準位に捕獲されたキャリアの数に関係していると考え
られる。 Ｃ．トラップ準位が埋まっていく割合いは、紫外線のト
ータルのエネルギー（エネルギーの総量）に依存すると
考えられる。（波長が一定ならば、トータルのエネルギ
ーはその光量に依存する） Ｄ．ダイヤモンドに照射された紫外線のエネルギーの総
量によって、トラップ準位に捕獲されるキャリアの数が
決まると考えられる。 Ｅ．白色光の照射に従う光伝導電流は、トラップ準位に
捕獲されているキャリアの数に依存すると考えられる。
即ち、白色光の照射に従う光伝導電流積算値は、ダイヤ
モンドに照射された紫外線のエネルギーの総量を反映し
たものであると理解される。The results of examining the experimental data shown in FIGS. 1 to 6 using the above model are shown below. A. As the ultraviolet rays are irradiated, the trap levels are gradually filled with the carriers and finally saturated.
In other words, carriers are gradually trapped in the trap level, but there is an upper limit. B. It is considered that the value of the photoconductive current according to the irradiation of the reading light is related to the number of carriers trapped in the trap level. C. It is considered that the rate at which the trap level is filled depends on the total energy of ultraviolet rays (total energy). (If the wavelength is constant, the total energy depends on the amount of light) D. It is considered that the total amount of ultraviolet energy applied to the diamond determines the number of carriers trapped in the trap level. E. It is considered that the photoconductive current following the irradiation of white light depends on the number of carriers trapped in the trap level.
That is, it is understood that the integrated value of the photoconductive current according to the irradiation of white light reflects the total amount of the energy of the ultraviolet rays applied to the diamond.

【００４４】また、上記の考察をさらに発展させると、
「紫外線のエネルギーとしては、その照射強度の他にそ
の波長の有するエネルギーが考えられ、このことを考慮
するならば、紫外線の照射光量を定め、紫外線の波長を
変化させた場合、その波長のエネルギーに従ってトラッ
プ準位に捕獲されるキャリアの数が当然異なるはずであ
る。」「よってこの場合、読出光の照射に従う光伝導電
流の値は、紫外線の波長によって異なるはずである。」
ということが結論される。Further developing the above consideration,
“As the energy of ultraviolet rays, the energy of the wavelength is considered in addition to the irradiation intensity. If this is taken into consideration, if the irradiation light amount of ultraviolet rays is determined and the wavelength of ultraviolet rays is changed, the energy of that wavelength is changed. Therefore, the number of carriers trapped in the trap level should naturally be different. "" Therefore, in this case, the value of the photoconductive current according to the irradiation of the reading light should be different depending on the wavelength of the ultraviolet rays. "
It is concluded that.

【００４５】以上の考察より、「紫外線の照射光量を一
定に定め、異なる波長領域を有する複数の紫外線を個別
にダイヤモンドに照射し、さらに読出光の照射に従う光
伝導電流の値を測定することにより、先に照射された紫
外線の波長の違いを検出できる」ということが結論され
る。なお、図１〜図６のデータが得られた実験は、波長
領域即ちその照射強度のスペクトルが同一の紫外線（重
水素ランプからの放射光）を用い、その照射光量を変化
させることによって、ダイヤモンドに照射された紫外線
のエネルギーの総量を変化させた場合であると理解され
る。From the above consideration, "By setting the irradiation amount of ultraviolet rays to be constant, irradiating a plurality of ultraviolet rays having different wavelength regions to diamond individually, and further measuring the value of the photoconductive current according to the irradiation of the reading light. , It is possible to detect the difference in the wavelength of the previously irradiated ultraviolet rays. " In the experiment in which the data of FIGS. 1 to 6 were obtained, by using ultraviolet rays (radiated light from a deuterium lamp) having the same wavelength region, that is, the spectrum of the irradiation intensity, the irradiation light amount was changed, It is understood that this is the case when the total amount of the energy of the ultraviolet rays irradiated to the is changed.

【００４６】上記の考察結果を実験的に裏付ける実験デ
ータが得られている。この実験データは、重水素ランプ
の光を分光器によって特定の波長領域に分割し、その分
割した紫外線を用いて、この紫外線の波長とその後の読
出光（白色光）の照射に従う光伝導電流の値との関係を
調べたものである。この実験データより、波長180nmの
紫外線と波長200nm の紫外線とでは、対応する読出光の
照射に従う光伝導電流の値に相違が確認された。勿論、
照射光量はそれぞれ等しくなるように努めたことはいう
までもない。しかしながら、重水素ランプを分光する
と、照射強度が1/10以下に大きく減衰してしまうので、
読出光に従う十分な大きさの光伝導電流が得られず、紫
外線の波長と読出光の照射に従う光伝導電流との明確な
関係を得ることはできなかった。Experimental data has been obtained that experimentally supports the above-mentioned consideration results. This experimental data shows that the light of a deuterium lamp is divided into specific wavelength regions by a spectroscope, and the divided ultraviolet light is used to determine the photoconductive current of the wavelength of this ultraviolet light and the subsequent irradiation of the reading light (white light). The relationship with the value is investigated. From this experimental data, it was confirmed that there was a difference in the value of the photoconductive current depending on the irradiation of the corresponding reading light between the ultraviolet ray having a wavelength of 180 nm and the ultraviolet ray having a wavelength of 200 nm. Of course,
It goes without saying that we tried to make the irradiation light amounts equal. However, if the deuterium lamp is spectrally separated, the irradiation intensity will be greatly reduced to less than 1/10.
It was not possible to obtain a sufficiently large photoconductive current according to the reading light, and it was not possible to obtain a clear relationship between the wavelength of the ultraviolet light and the photoconductive current according to the irradiation of the reading light.

【００４７】ここで上記のモデルについて考察すると、
上記のモデルが適用できる材料の条件としては、 （イ）光伝導効果を有する。（光感度を持つ） （ロ）励起された電子を捕獲する何らかのトラップ準位
を有する。 （ハ）エネルギーバンドギャップを有する。 といった事項が必要であることが結論される。上記のよ
うな物性は、基本的に半導体と呼ばれている材料全てに
備わっているものである。Considering the above model,
The material conditions to which the above model can be applied are (a) the photoconductive effect. (Has photosensitivity) (b) Has some trap level for trapping excited electrons. (C) It has an energy band gap. It is concluded that such matters are necessary. The above-mentioned physical properties are basically possessed by all materials called semiconductors.

【００４８】本発明者らは、上記考察に基づいて、「ダ
イヤモンド以外の材料でも上記（イ）〜（ハ）に示す物
性を有しているならば、その材料は図１〜図６に示すよ
うな光に対する性質を原理的には有しており、その性質
を利用することができる」、言い換えるならば、「ダイ
ヤモンド以外の材料でも上記（イ）〜（ハ）に示す物性
を有しているならば、原理的には図１〜図６に示すよう
な実験データが得られ、その性質を利用することができ
る」、という認識に至ったものである。Based on the above consideration, the inventors of the present invention "if a material other than diamond has the physical properties shown in (a) to (c) above, the material is shown in FIGS. In principle, it has such a property with respect to light, and that property can be utilized. "In other words," a material other than diamond has the physical properties shown in (a) to (c) above. In principle, the experimental data as shown in FIGS. 1 to 6 can be obtained, and the property can be utilized in principle. ”

【００４９】上記認識に基づき、材料として上記（イ）
〜（ハ）の物性を有する材料を用いるとした場合、前記
（その１）〜（その５）の内容は以下のように変更され
る。 （その１’）当該材料に照射された当該材料のエネルギ
ーバンドギャップより高いエネルギーに相当する波長を
有する光（書込み光）のエネルギーの総量に対応する情
報は、当該材料のエネルギーバンドギャップより低いエ
ネルギーに相当する波長を有する読出光に対する光伝導
電流より知ることができる。特にその情報として、照射
された書込み光の総量に対応する情報、または書込み光
の照射光量に関する情報を正確に知ることができる。 （その２’）読出光をパルス光とすることで、複数回の
読出を行うことができる。 （その３’）読出光の波長を長くすることで、読出回数
を多くすることができる。 （その４’）読出光の強度を弱くすることで、読出回数
を多くすることができる。 （その５’）当該材料のエネルギーバンドギャップより
低いエネルギーに相当する光（読出光）を、ある程度の
波長領域を有せしめて（トータルのエネルギーが大き
い）、あるいはある程度の光量でもって（トータルのエ
ネルギーが大きい）、あるいはその照射時間を長くして
（トータルのエネルギーが大きい）、当該材料に照射
し、書き込まれた情報を読みだしてしまうことにより、
書き込まれた情報を消去することができる。Based on the above recognition, the material (a) is used as a material.
When the material having the physical properties of (1) to (3) is used, the contents of (1) to (5) are changed as follows. (No. 1 ′) Information corresponding to the total amount of energy of light (writing light) having a wavelength corresponding to energy higher than the energy band gap of the material irradiated to the material is energy lower than the energy band gap of the material. It can be known from the photoconductive current for the reading light having the wavelength corresponding to. In particular, as the information, it is possible to accurately know the information corresponding to the total amount of the writing light irradiated, or the information regarding the irradiation light amount of the writing light. (No. 2 ') By using the read light as pulsed light, it is possible to read out a plurality of times. (3 ′) By increasing the wavelength of the reading light, the number of times of reading can be increased. (No. 4 ′) The number of times of reading can be increased by weakening the intensity of the reading light. (No. 5 ′) Light corresponding to energy lower than the energy band gap of the material (readout light) is made to have a certain wavelength region (total energy is large) or with a certain amount of light (total energy). , Or the irradiation time is extended (total energy is large) to irradiate the material and read the written information.
The written information can be erased.

【００５０】上記（その１’）における「照射された書
込み光のエネルギーの総量に対応する情報」としては、
当該材料に照射される当該材料のエネルギーバンドギャ
ップより高いエネルギーに相当する波長を有する光の、
照射の有無、照射光量の違い、波長の違い、またはその
照射強度のスペクトルの違い（トータルのエネルギーが
異なれば、その違いは当然トラップされたキャリアの数
に関係する）、の内少なくとも一つに関する情報を挙げ
ることができる。As the "information corresponding to the total amount of energy of the irradiation writing light" in the above (1 '),
Of light having a wavelength corresponding to energy higher than the energy band gap of the material with which the material is irradiated,
At least one of the presence or absence of irradiation, the difference in the amount of irradiation light, the difference in wavelength, or the difference in the spectrum of the irradiation intensity (if the total energy is different, the difference is naturally related to the number of trapped carriers). Can give information.

【００５１】ここで、「光伝導電流が流れる」、という
ことが、当該材料のエネルギーバンドギャップより低い
エネルギーに相当する波長の光（読出光）のエネルギー
によって、トラップ準位から励起されたキャリアに起因
する現象であることを考慮すると、読出光の照射によっ
て光伝導電流が流れる場合、トラップ準位からキャリア
を励起するために、読出光の光子のエネルギーが失われ
ることが結論される。光子のエネルギーが失われるとい
うことは、当該材料中において読出光の光子の数が減少
するということである。一方読出光は、当該材料のエネ
ルギーバンドギャップより低いエネルギーに相当する波
長の光であるから、その多くは当該材料を透過するはず
である。従って、読出光が当該材料を透過すると、トラ
ップ準位から励起するキャリアの数に比例して、その光
子が失われることになる。言い換えるならば、読出光が
当該材料を透過すると、トラップ準位から励起するキャ
リア数に比例して、透過光量が減少する、ということが
結論される。Here, "a photoconductive current flows" means that carriers excited from the trap level are excited by the energy of light (reading light) having a wavelength corresponding to an energy lower than the energy band gap of the material. Considering that the phenomenon is caused, it is concluded that the photon energy of the read light is lost due to the excitation of carriers from the trap level when the photoconductive current flows by the irradiation of the read light. Loss of photon energy means a reduction in the number of photons in the read light in the material. On the other hand, the read light is light having a wavelength corresponding to energy lower than the energy band gap of the material, and therefore most of the light should pass through the material. Therefore, when the read light passes through the material, the photons are lost in proportion to the number of carriers excited from the trap level. In other words, it is concluded that when the read light passes through the material, the amount of transmitted light decreases in proportion to the number of carriers excited from the trap level.

【００５２】読出光の照射に従うトラップ準位から励起
されるキャリアが多いということは、読み出しに際して
の光伝導電流の値が大きいということである。言い換え
るならば、書込み光の照射光量が大きい、ということで
ある。よって、書込み光の照射光量が多い場合、読出に
際し、それだけ多くの読出光の光子が当該材料を透過す
る際に失われることになる。すなわちこの場合、当該材
料を透過する読出光の光量が少なくなる、ということが
結論される。以上の議論より、読出に際して失われる読
出光の光子の数は、書込み光の照射光量を反映したもの
であるとの結論を得ることができる。The fact that many carriers are excited from the trap level following the irradiation of the reading light means that the value of the photoconductive current at the time of reading is large. In other words, the irradiation light quantity of the writing light is large. Therefore, when the irradiation light amount of the writing light is large, a large number of photons of the reading light are lost during the reading when the reading is performed. That is, in this case, it is concluded that the amount of read light transmitted through the material is small. From the above discussion, it can be concluded that the number of photons of the reading light lost during reading reflects the irradiation amount of the writing light.

【００５３】以上の考察より、原理的には以下のことが
結論される。「当該材料に対する書込み光の照射光量
は、当該材料を透過する読出光の光量によって知ること
ができる」From the above consideration, the following can be concluded in principle. "The irradiation amount of writing light for the material can be known by the amount of reading light that passes through the material."

【００５４】以上の考察は、書込み光の照射光量に着目
して成されたものである。しかしながら、書込み光の照
射光量を一定として書込み光の波長を変化させた場合
も、書込み光の波長によってトラップ準位に捕獲される
キャリアの数が異なると考えられるので、同様な考え方
によって、以下のことが結論される。「当該材料に対す
る書込み光の波長の違いは、当該材料を透過する読出光
の光量によって知ることができる」The above consideration was made focusing on the irradiation light amount of the writing light. However, even when the wavelength of the writing light is changed with the irradiation light amount of the writing light being constant, it is considered that the number of carriers trapped in the trap levels varies depending on the wavelength of the writing light. It is concluded. "The difference in the wavelength of the writing light with respect to the material can be known by the amount of reading light that passes through the material."

【００５５】以上の考察をまとめると、以下のことが結
論される。「当該材料に対する書込み光の照射の有無、
光量の違い、波長の違い、の内少なくとも一つに関する
情報を、当該材料を透過する読出光の光量によって知る
ことができる」、言い換えるならば、、「当該材料に対
する書込み光のエネルギーの総量は、当該材料を透過す
る読出光の光量によって知ることができる」In summary of the above consideration, the following can be concluded. "Whether the material is irradiated with writing light,
The information regarding at least one of the difference in the amount of light and the difference in the wavelength can be known by the amount of the read light that passes through the material. "In other words," the total amount of energy of the writing light with respect to the material is It can be known by the amount of read light that passes through the material. "

【００５６】例えば、10μＷｓ／cm² の光量を有する書
込み光と、20μＷｓ／cm² の光量を有する書込み光と、
に対する当該材料を透過する読出光の光量について考え
る。この場合、読出の際にトラップ準位から励起するキ
ャリアの数がそれぞれの書込み光の照射光量に対応して
異なるのだから、当然当該材料中で失われる光子の数が
それぞれ異なり、結果としてその透過光量が異なること
になる。従って、書込み光の照射光量の違いを読出光の
透過光量の違いから判別できることになる。[0056] For example, a writing light having a light quantity of 10μWs / cm ^2, and the writing light having a light quantity of 20μWs / cm ^2,
Consider the amount of read light transmitted through the material with respect to. In this case, since the number of carriers excited from the trap level at the time of reading differs corresponding to the irradiation light amount of each writing light, the number of photons lost in the material is naturally different, and as a result, the transmission The amount of light will be different. Therefore, the difference in the irradiation light amount of the writing light can be determined from the difference in the transmitted light amount of the reading light.

【００５７】本発明は、以上の様な考察によって得られ
たものであり、「読出光の透過光量を知ることで、書込
み光の照射光量やその波長の違いを知ることができる」
という見地に立ち、行われたものである。The present invention has been obtained by the above consideration. "By knowing the transmitted light amount of read light, it is possible to know the irradiated light amount of write light and the difference in its wavelength."
It was done from the standpoint of.

【００５８】[0058]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以下の機能
の内少なくとも一つの機能を有する電子装置を提供する
ことを目的とする。 ・光の照射の有無や照射光量の違い、さらには光の波長
の違いを検出できる装置 ・光の照射光量や波長の違いを情報として扱うことので
きるメモリー装置 ・光の照射光量や波長の違いを情報として扱うことので
きる演算装置 ・光の総エネルギーに対応した情報を検出することので
きる装置 ・光の総エネルギーに対応した情報を扱うことのできる
メモリー装置 ・光の総エネルギーに対応した情報を扱うことのできる
演算装置SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic device having at least one of the following functions. -A device that can detect the presence or absence of light irradiation, the difference in the amount of irradiation light, and the difference in the wavelength of light.-Memory device that can handle the difference in the amount of light irradiation or the wavelength of light as information.-The difference in the amount of light irradiation or the wavelength of light. An arithmetic unit capable of handling information as information ・ A device capable of detecting information corresponding to the total energy of light ・ A memory device capable of handling information corresponding to the total energy of light ・ Information corresponding to the total energy of light Arithmetic unit capable of handling

【００５９】[0059]

【課題を解決するための手段】本明細書において開示す
る主要な構成は、光伝導効果と、励起されたキャリアを
捕獲するトラップ準位と、エネルギーバンドギャップ
と、を有した材料を用いた電子装置であって、当該材料
のエネルギーバンドギャップより高いエネルギーに相当
する波長を有する第１の光を当該材料に照射する手段
と、当該材料のエネルギーバンドギャップより低いエネ
ルギーに相当する波長を有する第２の光を当該材料に照
射する手段と、当該材料を透過する前記第２の光の光量
を測定する手段と、前記第２の光の透過光量より、前記
当該材料に照射された第１の光に関する情報を得る手段
と、を有することを特徴とする電子装置、を要旨とす
る。The main constitution disclosed in the present specification is an electron using a material having a photoconductive effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap. An apparatus comprising means for irradiating the material with a first light having a wavelength corresponding to an energy higher than the energy bandgap of the material, and second means having a wavelength corresponding to an energy lower than the energy bandgap of the material. Means for irradiating the material with the light, a means for measuring the light quantity of the second light transmitted through the material, and a first light with which the material is irradiated from the transmitted light quantity of the second light. And a means for obtaining information regarding the electronic device.

【００６０】光伝導効果というのは、当該材料に光を照
射すると、当該材料に吸収された光のエネルギーによっ
て、電子とホールとの対がキャリアとして励起生成さ
れ、当該材料の電気抵抗が低下する現象のことをいう。
この光伝導効果は、半導体材料が有している代表的な性
質である。The photoconductive effect means that when the material is irradiated with light, the energy of the light absorbed in the material causes the pair of electrons and holes to be excited and generated as carriers, and the electric resistance of the material is lowered. Refers to a phenomenon.
This photoconductive effect is a typical property possessed by semiconductor materials.

【００６１】エネルギーバンドギャップ（単にバンドギ
ャップまたはエネルギーバンド幅ともいう）とは、バン
ド理論における禁止帯（禁止バンド(forbidden band))
の幅のことをいう。励起されたキャリアを捕獲するトラ
ップ準位（単にトラップともいう）とは、励起された電
子やホールを捕獲する性質を有するもので、当該材料中
に存在する格子欠損や不純物や不対結合手に起因する準
位のことである。このトラップ準位のエネルギーレベル
は、エネルギーバンドギャップ内に存在する。現存する
材料特に半導体材料中には、上記のような励起されたキ
ャリアを捕獲するトラップ準位が程度の差はあれ必ず存
在している。本発明において特にトラップ準位を人為的
に導入した材料を用いなけれなばならないということは
ない。しかしながら、キャリアを捕獲するトラップ準位
の数を人為的に制御した材料を用いることは、有用であ
る。このトラップ準位の数を人為的に制御する方法とし
ては、材料の作製時の作製条件の設定、適当な不純物の
添加、適当な熱処理手段や光照射、さらにはレーザー光
の照射やマイクロ波の照射、等々の方法を挙げることが
できる。The energy band gap (also simply referred to as band gap or energy band width) means a forbidden band in band theory.
The width of The trap level (also simply referred to as a trap) that traps the excited carriers has a property of trapping the excited electrons and holes, and can trap lattice defects, impurities, and dangling bonds existing in the material. It is the level caused by it. The energy level of this trap level exists within the energy band gap. In existing materials, especially in semiconductor materials, trap levels for trapping excited carriers as described above always exist to some extent. In the present invention, there is no particular need to use a material in which a trap level is artificially introduced. However, it is useful to use a material in which the number of trap levels trapping carriers is artificially controlled. As a method for artificially controlling the number of trap levels, setting of manufacturing conditions at the time of manufacturing a material, addition of an appropriate impurity, appropriate heat treatment means or light irradiation, further laser light irradiation or microwave irradiation Irradiation, etc. can be mentioned.

【００６２】このキャリアを捕獲するトラップ準位を有
する材料としては、多結晶構造を有する半導体材料等が
好適である。これは多結晶構造中の結晶粒界に格子欠損
や不対結合手が数多く存在しているからである。また一
般の非単結晶半導体材料も格子欠損や不対結合手を数多
く含んでいるので利用することができる。しかしなが
ら、その構造が弱く、強光の照射によって分子レベルに
おける構造が変化してしまうような材料は不適当である
と考えられる。例えば、本発明における第１の光または
第２の光の照射によって、アモルファス珪素のような劣
化、あるいは相変化（例えば、結晶化や非晶質化）が生
じてしまう材料は不適当であると考えられる。即ち、本
発明に利用できる材料としては、分子レベルでの構造が
しっかりしており、明確なバンド構造を有しているもの
が好ましいと考えられる。As a material having a trap level for capturing the carriers, a semiconductor material having a polycrystalline structure or the like is suitable. This is because there are many lattice defects and dangling bonds at the crystal grain boundaries in the polycrystalline structure. In addition, general non-single crystal semiconductor materials can be used because they include many lattice defects and dangling bonds. However, a material whose structure is weak and whose structure is changed at the molecular level by irradiation of strong light is considered to be inappropriate. For example, a material such as amorphous silicon that causes deterioration or phase change (for example, crystallization or amorphization) upon irradiation with the first light or the second light in the present invention is not suitable. Conceivable. That is, it is considered that as the material which can be used in the present invention, those having a solid structure at the molecular level and having a clear band structure are preferable.

【００６３】当該材料のエネルギーバンドギャップより
高いエネルギーに相当する波長の第１の光、というの
は、例えば当該材料のエネルギーバンドギャップを仮に
５eVとした場合、５eVより高いエネルギーに相当する波
長の光、即ち約250nm より短い波長の光のことをいう。
勿論、200nm 〜300nm の波長を有する光であっても、波
長約250nm より長い波長領域の光の総エネルギー（Σｈ
ν）が波長約250nm より短い波長領域の光の総エネルギ
ー（Σｈν）に対して実用上無視できる、あるいは実用
上許容できるものであれば、上記第１の光として用いる
ことができる。例えば、ダイヤモンドに対しては書込み
光（第１の光）と読出光（第２の光）との両方の波長成
分を持つ重水素ランプを第１の光の光源として利用して
も、必要とする波長領域の光のトータルのエネルギー
（照射強度や波長のエネルギーに関係する）が不用とす
る波長領域のトータルのエネルギーに対して実用上十分
大きければ問題はないことが確かめられている。（図１
や図３に示す場合の例）なお、図１をみても分かるよう
に、一般に半導体材料、特に非単結晶半導体材料のエネ
ルギーバンドギャップは明確なものではなくブロードで
ある。また、同じ材料でも不純物の量や結晶の状態によ
ってエネルギーバンドギャップは異なる。従って、当該
材料の概略のエネルギーバンドギャップを目安として、
ある程度の余裕をもって第１の光の波長と第２の光の波
長とを決定することが好ましい。The first light having a wavelength corresponding to energy higher than the energy band gap of the material means, for example, if the energy band gap of the material is 5 eV, light having a wavelength corresponding to energy higher than 5 eV. That is, it means light having a wavelength shorter than about 250 nm.
Of course, even for light having a wavelength of 200 nm to 300 nm, the total energy of light in the wavelength region longer than about 250 nm (Σh
If ν) is practically negligible or practically permissible with respect to the total energy (Σhν) of light in the wavelength region shorter than about 250 nm, it can be used as the first light. For example, even if a deuterium lamp having wavelength components of both writing light (first light) and reading light (second light) is used as a light source of the first light for diamond, it is necessary. It has been confirmed that there is no problem if the total energy of light in the wavelength region of interest (related to the irradiation intensity and the energy of wavelength) is sufficiently large in practical use with respect to the total energy of the unnecessary wavelength region. (Fig. 1
As shown in FIG. 1, generally, the energy band gap of a semiconductor material, in particular, a non-single crystal semiconductor material is not clear but broad. Further, even with the same material, the energy band gap varies depending on the amount of impurities and the crystal state. Therefore, using the approximate energy band gap of the material as a guide,
It is preferable to determine the wavelength of the first light and the wavelength of the second light with some margin.

【００６４】また、光を照射する手段としては、各種ラ
ンプ、各種レーザ発信装置、荷電粒子のエネルギーを用
いた装置、以上のような光を発する装置から光を導く装
置（例えば光ファイバーや光を遮るシャッター）、自然
界に存在する光を無選択あるいは選択的に導く光学系、
または単に光が照射される構成（単に露呈している構成
も含まれる）を挙げることができる。本発明において
は、第１の光と第２の光とが、当該材料のエネルギーバ
ンドギャップに相当する波長を境にして異なっているの
で、当該材料に照射される光の波長を選択する必要があ
る場合がある。例えば第１の光として、広い波長領域を
有する光を用いる場合、書込み光である第１の光によっ
て情報が書き込まれると同時に第２の光の波長に相当す
る光によって情報が読出されないようにする必要があ
る。この場合、特定の波長領域の光のみを選択的に取り
出し、第１の光として当該材料に照射する必要がある。
このような場合には、適当なフィルタを上記光を照射す
る手段として用いる必要がある。As means for irradiating light, various lamps, various laser emitting devices, devices using the energy of charged particles, and devices for guiding light from the above-mentioned devices for emitting light (for example, for blocking optical fibers and light) Shutter), an optical system that selectively or selectively guides the light existing in nature
Alternatively, a configuration in which light is simply irradiated (including a configuration in which the light is simply exposed) can be given. In the present invention, since the first light and the second light are different at the wavelength corresponding to the energy band gap of the material, it is necessary to select the wavelength of the light with which the material is irradiated. There may be. For example, when light having a wide wavelength range is used as the first light, information is written by the first light which is writing light, and at the same time information is not read by light corresponding to the wavelength of the second light. There is a need. In this case, it is necessary to selectively extract only light in a specific wavelength range and irradiate the material as the first light.
In such a case, it is necessary to use an appropriate filter as a means for irradiating the light.

【００６５】当該材料のエネルギーバンドギャップより
低いエネルギーに相当する波長の第２の光、というの
は、例えば当該材料のエネルギーバンドギャップを仮に
５eVとした場合、５eVより低いエネルギーに相当する波
長を有する光、即ち約250nm より長い波長を有する光の
ことをいう。勿論、読出に際して障害がなければ、波長
約250nm 以下の短波長領域を含んでいる光を用いてもよ
い。。The second light having a wavelength corresponding to energy lower than the energy band gap of the material has a wavelength corresponding to energy lower than 5 eV, for example, if the energy band gap of the material is 5 eV. Light, that is, light having a wavelength longer than about 250 nm. Of course, if there is no obstacle in reading, light including a short wavelength region having a wavelength of about 250 nm or less may be used. .

【００６６】上記第１の光、あるいは第２の光として特
定の波長の光を用いるのであれば、単一の波長を有する
レーザ光を利用することが有用である。レーザ光は赤外
領域から紫外領域まで各種知られており、使用する材料
のエネルギーバンドギャプや実施態様に合わせて選択す
ることができる。また装置の小型化のため固体レーザー
（半導体レーザーも含む）を用いることも有用である。If light of a specific wavelength is used as the first light or the second light, it is useful to use laser light having a single wavelength. Various types of laser light are known from the infrared region to the ultraviolet region, and can be selected according to the energy band gap of the material used and the embodiment. It is also useful to use a solid-state laser (including a semiconductor laser) for downsizing the device.

【００６７】例えば第１の光の照射光量を情報として扱
う場合、第１の光を照射する手段としては、異なる照射
光量を照射することのできる機能が必要とされる。一方
第２の光は、特にその照射光量を変化させる機能を必要
とされない。また、第１の光または第２の光をパルス光
とすることも情報の書込みや読み取りを行う上で有効で
ある。For example, when the irradiation light quantity of the first light is treated as information, the means for irradiating the first light needs a function capable of irradiating different irradiation light quantities. On the other hand, the second light is not required to have the function of changing the irradiation light amount. It is also effective to write or read information by using the first light or the second light as pulsed light.

【００６８】当該材料を透過する前記第２の光の光量を
測定する手段、というのは、当該材料に対して第２の光
を照射し、その際に当該材料を透過する第２の光の光
量、即ち透過光量を測定する手段のことである。この第
２の光の透過光量として、単位時間におけるものを測定
すれば、その光量は透過光の強度になる。即ち、第２の
光の透過光量を測定する代わりに、当該材料を透過した
第２の光の強度を測定してもよい。このことは、光量が
光の照射強度と光の照射時間との積で示されることを考
えれば明らかである。The means for measuring the light amount of the second light that passes through the material means that the material is irradiated with the second light and the second light that passes through the material is transmitted. It is a means for measuring the amount of light, that is, the amount of transmitted light. If the amount of transmitted light of this second light is measured per unit time, the amount of light becomes the intensity of the transmitted light. That is, instead of measuring the transmitted light amount of the second light, the intensity of the second light transmitted through the material may be measured. This is clear considering that the light quantity is represented by the product of the light irradiation intensity and the light irradiation time.

【００６９】第２の光は、当該材料のエネルギーバンド
ギャップより低いエネルギー相当する波長であるので、
当該材料にダイヤモンド材料のようにワイドバンドギャ
ップ材料を用いた場合には、周知の可視光領域の光を検
出する機能を有する珪素を用いたフォトダイオードを当
該材料を透過した第２の光の光量を測定する手段として
用いることができる。また、当該材料として、単結晶珪
素（バンド幅約1.1eV)等のナローバンドギャップ材料を
用いた場合は、1000nm以上の波長領域に対して感度を有
するGeやInAsさらにはInSbを用いたフォトダイオードを
用いることができる。また、フォトダイオード部で発生
した信号を増幅して外部へ取り出すことができる受光素
子であるアバランシュフォトダイオードやフォトトラン
ジスタ等を上記光量を測定する手段として用いることも
できる。また、前記手段として撮像管を用いることもで
きる。Since the second light has a wavelength corresponding to energy lower than the energy band gap of the material,
When a wide bandgap material such as a diamond material is used as the material, the second light quantity of the second light that has passed through the known photodiode using silicon having a function of detecting light in the visible light region Can be used as a means for measuring. When a narrow bandgap material such as single crystal silicon (bandwidth of about 1.1 eV) is used as the material, a photodiode using Ge, InAs, or InSb that has sensitivity to a wavelength region of 1000 nm or more is used. Can be used. Further, an avalanche photodiode, a phototransistor, or the like, which is a light receiving element capable of amplifying the signal generated in the photodiode portion and taking it out to the outside, can also be used as a means for measuring the light amount. An image pickup tube can also be used as the means.

【００７０】また、当該材料を透過した光子（フォト
ン）の数を正確に測定する必要がある場合には、光電子
倍増管を用いることも有用である。Further, when it is necessary to accurately measure the number of photons (photons) transmitted through the material, it is also useful to use a photomultiplier tube.

【００７１】この第２の光の照射の際における当該材料
を透過した第２の光の光量は、第１の光の照射光量や波
長に関する情報を含んでおり、予め第１の光の当該材料
に対する照射光量と当該材料を透過する第２の光の光量
との関係、または第１の光の波長と第２の光の透過光量
との関係、または第１の光の照射光量と波長とを組み合
わせて構成した情報と、第２の光の透過光量との関係、
を調べておくことにより、第１の光を被測定物とした光
検出装置、第１の光を書込み光としたメモリ装置、第１
の光を入力とし第２の光の透過光を出力する素子、等を
実現することができる。The light quantity of the second light transmitted through the material at the time of the irradiation of the second light includes information on the irradiation light quantity and the wavelength of the first light, and the material of the first light is previously stored. With respect to the amount of irradiation light and the amount of second light transmitted through the material, or the relationship between the wavelength of the first light and the amount of transmitted light of the second light, or the irradiation amount of the first light and the wavelength. The relationship between the information configured by combining and the amount of transmitted light of the second light,
By checking the above, the photodetector using the first light as the DUT, the memory device using the first light as the writing light, and the first
It is possible to realize an element that receives the above light as an input and outputs a transmitted light of the second light, and the like.

【００７２】また、第２の光としてある程度のスペクト
ル分布を有する光を用いた場合、第２の光の当該材料の
通過によって、波長に依存した形で光子の吸収が起こ
り、そのスペクトル分布が変化する場合も考えられる。
即ち、特定の波長の光が吸収されることによって、当該
材料の透過光のスペクトルが変化する場合が考えられ
る。この場合は、そのスペクトルの変化を検出すること
によって、第１の光の照射に関する情報を知ることがで
きる。この動作は、当該材料を透過する第２の光におい
て、特定の波長の光の光量の変化を捉えることによっ
て、それ以前に照射された第１の光の照射に関する情報
（例えばその光量）を得る、と理解することができる。When light having a certain spectral distribution is used as the second light, absorption of photons occurs in a wavelength-dependent manner due to passage of the second light through the material, and the spectral distribution changes. It is also possible to do.
That is, absorption of light of a specific wavelength may change the spectrum of the transmitted light of the material. In this case, by detecting the change in the spectrum, the information regarding the irradiation of the first light can be known. This operation obtains information (for example, the amount of light) regarding the irradiation of the first light emitted before that by capturing the change in the amount of the light of the specific wavelength in the second light transmitted through the material. Can be understood.

【００７３】本願発明における、光伝導効果と、励起さ
れたキャリアを捕獲するトラップ準位と、エネルギーバ
ンドギャップと、を有した材料として、広く半導体材料
として知られている材料を用いることができる。特にダ
イヤモンドと同じような明確な動作を期待できる材料と
して、炭化珪素（SiC ）を挙げることができる。炭化珪
素の薄膜は、その作製がダイヤモンドに比較して容易で
あり、またそのエネルギーバンドギャップが３eV程度で
あるので、ダイヤモンドに近い動作を期待することがで
きる。また非単結晶半導体材料や単結晶半導体材料を用
いることもできる。さらにまた、光を照射すると自由電
子−正孔対の発生によってその電気抵抗が低下する性質
を有する光伝導材料と呼ばれる材料を用いることもでき
る。また、化合物半導体や不純物を添加した半導体材料
であっても本発明で規定する条件を満たす材料であれば
利用することができる。As the material having the photoconductive effect, the trap level for trapping the excited carriers, and the energy band gap in the present invention, materials widely known as semiconductor materials can be used. In particular, silicon carbide (SiC) can be mentioned as a material that can be expected to have a clear behavior similar to that of diamond. Since a silicon carbide thin film is easier to manufacture than diamond and its energy band gap is about 3 eV, it can be expected to behave like diamond. Alternatively, a non-single crystal semiconductor material or a single crystal semiconductor material can be used. Furthermore, it is also possible to use a material called a photoconductive material, which has a property that its electric resistance is lowered by the generation of free electron-hole pairs upon irradiation with light. Further, even compound semiconductors or semiconductor materials to which impurities are added can be used as long as they satisfy the conditions specified in the present invention.

【００７４】例えば炭化珪素を用いた場合、書込み光で
ある第１の光として波長248nm(５eVに相当）のKrF エキ
シマレーザ光や400nm 以下のスペクトルに強い強度を有
する水銀ランプを用い、読出光である第２の光として波
長633nm(約２eVに相当）のHe-Ne レーザーや可視光半導
体レーザー(700nm〜800nm の波長を有する）からの光を
用いることができる。For example, when silicon carbide is used, KrF excimer laser light having a wavelength of 248 nm (corresponding to 5 eV) or a mercury lamp having a strong intensity in a spectrum of 400 nm or less is used as the first light which is writing light, and reading light is used. Light from a He-Ne laser having a wavelength of 633 nm (corresponding to about 2 eV) or a visible light semiconductor laser (having a wavelength of 700 nm to 800 nm) can be used as the second light.

【００７５】なお、エネルギーバンドギャップが小さい
材料を用いた場合、当該材料に対する第１の光の照射光
量を、当該材料に対する第２の光の透過光量によって測
定することが、実際問題として困難である場合も考えら
れる。これは前述の〔発明の背景〕の項で説明したよう
に、第１の光の照射に関する情報は、当該材料のエネル
ギーバンドギャップ内に存在しているトラップ準位に蓄
えられていると考えられ、このことから考えるに、エネ
ルギーバンドギャップの小さい材料においては、第１の
光の照射光量に関する情報が５eV以上のエネルギーバン
ドギャップを有するダイヤモンドの場合に比較して、相
対的に少ないと考えられるからである。When a material having a small energy band gap is used, it is actually difficult to measure the irradiation light amount of the first light to the material by the transmitted light amount of the second light to the material. There may be cases. As described in the above [Background of the Invention], it is considered that the information on the irradiation of the first light is stored in the trap level existing in the energy band gap of the material. Considering from this, it is considered that the information regarding the irradiation light amount of the first light is relatively small in the material having a small energy band gap, as compared with the case of the diamond having the energy band gap of 5 eV or more. Is.

【００７６】上記の事は、第１の光として異なる波長の
光を用いた場合であっても同様である。即ち、多数の情
報に対応させて波長の異なる第１の光を用意し、その波
長の違いによって当該材料に書き込む情報を異ならせよ
うとしても、ナローバンドギャップ材料の場合は、その
書き込まれた情報の違いを第２の光の当該材料に対する
透過光量の違いによって判定することが困難である場合
が考えられる。この点、ダイヤモンド材料は分子レベル
での構造が非常に安定しており、ワイドバンドギャップ
材料であるということと相まって好ましい材料であると
いえる。The above is the same when light of different wavelengths is used as the first light. That is, even if the first light having a different wavelength is prepared corresponding to a large number of information and the information written in the material is made different due to the difference in the wavelength, in the case of the narrow band gap material, the written information It may be difficult to determine the difference due to the difference in the amount of transmitted light of the second light with respect to the material. In this respect, the diamond material has a very stable structure at the molecular level and can be said to be a preferable material in combination with the fact that it is a wide band gap material.

【００７７】しかし、単に第１の光の照射の有無や第１
の光の照射光量の大小、または第１の光の波長の違い、
を第２の光の透過光量からより読み取るのであれば、必
要とする特性に鑑みて各種材料を利用することができ
る。However, the presence or absence of the first light irradiation and the first
Of the amount of irradiation light of, or the difference in the wavelength of the first light,
If the above is read from the amount of transmitted light of the second light, various materials can be used in view of the required characteristics.

【００７８】また、ダイヤモンドの物性に近い材料とし
て注目されているcBN(窒化硼素）を本願発明に用いるこ
とも原理的には可能である。なお、以上列挙した材料、
あるいは本願発明の構成を満足する材料中に不純物をド
ーピングすることにより一導電型化し、その導電率を変
化させてもよい。また不純物のドーピング、または複数
の材料で構成される材料（例えばSiC や化合物半導体）
の組成比率の変更、作製条件の制御等を行うことによっ
て、当該材料のエネルギーバンドギャップの値や光に対
する感度やキャリアの密度や光の吸収率やトラップ準位
の深さや数、さらには各種物性を制御することは有用で
ある。In principle, it is also possible to use cBN (boron nitride), which is attracting attention as a material close to the physical properties of diamond, in the present invention. In addition, the materials listed above,
Alternatively, a material satisfying the constitution of the present invention may be doped with an impurity so as to have one conductivity type, and its conductivity may be changed. In addition, impurity doping, or materials composed of multiple materials (such as SiC and compound semiconductors)
By changing the composition ratio and controlling the manufacturing conditions, the energy band gap value of the material, the sensitivity to light, the density of carriers, the absorptance of light, the depth and number of trap levels, and various physical properties It is useful to control

【００７９】本明細書で開示する他の主要な発明は、第
１の光によって当該材料に書き込まれた情報を、当該材
料に対する第２の光の透過光量によって読み出すこと
を、その要旨とするものである。この場合の透過光量と
いうのは、透過光の強度（単位時間当たりの透過光量）
を含むものであり、実施態様に合わせて、その透過光量
（強度×時間）または透過光の強度（強度×単位時間）
を測定すればよい。Another main invention disclosed in the present specification has as its gist the fact that the information written in the material by the first light is read by the transmitted light amount of the second light to the material. Is. In this case, the amount of transmitted light is the intensity of transmitted light (amount of transmitted light per unit time)
And the amount of transmitted light (strength × time) or the intensity of transmitted light (strength × unit time) according to the embodiment.
Should be measured.

【００８０】他の主要な発明は、第１の光に関する情報
が、当該材料に対する第１の光の照射の有無に関するも
のであること、を要旨とするものである。この発明の構
成を採用した場合、扱える情報は０か１を識別する情報
ということになる。Another main invention has as its gist that the information on the first light is information on whether or not the material is irradiated with the first light. When the configuration of the present invention is adopted, the information that can be handled is the information that identifies 0 or 1.

【００８１】他の主要な発明は、第１の光に関する情報
が、当該材料に対する第１の光の照射光量であること、
を要旨とするものである。この発明の構成を採用した場
合、単に０か１の情報のみではなく、２種類以上の情報
を扱うことのできる構成を実現できる。例えば、第１の
光として、５μＷｓ/cm²、10μＷｓ/cm²、15μＷｓ/c
m²、20μＷｓ/cm²と４種類の光量の光を用意すれば、そ
れぞれに対応した当該材料に対する第２の光の透過光量
を判別することにより、一つの領域において４種類の情
報が扱えることになる。原理的には、第２の光の読み取
り精度を高くすることで、当該材料の一つの領域におい
て、さらに多くの情報を扱うことが可能である。Another main invention is that the information on the first light is the irradiation amount of the first light to the material,
Is the gist. When the configuration of the present invention is adopted, it is possible to realize a configuration capable of handling not only information of 0 or 1 but also two or more types of information. For example, as the first light, 5 μWs / cm ² , 10 μWs / cm ² , 15 μWs / c
By preparing light of 4 kinds of light quantity such as m ² and 20 μWs / cm ² , it is possible to handle 4 kinds of information in one area by judging the transmitted light quantity of the second light corresponding to the corresponding material. become. In principle, by increasing the reading accuracy of the second light, it is possible to handle more information in one region of the material.

【００８２】他の主要な発明は、第１の光に関する情報
が、当該材料に対する第１の光の波長の違いに関するも
のであること、を要旨とするものである。この発明は、
当該材料に照射される第１の光の波長の違いによって、
第２の光の当該材料に対する透過光量が異なることを利
用したものである。例えば、当該材料として、多結晶薄
膜ダイヤモンドを用い、第１の光として、波長160nm の
光（Ａという情報に対応させる）と、波長200nm の光
（Ｂという情報に対応させる）とを用意し、いずれか一
方の光をダイヤモンド薄膜に照射し、しかる後にダイヤ
モンド薄膜に対する第２の光の透過光量の違いを判別す
ることにより、波長160nm の光が照射されたのか、波長
200nm の光が照射されたのかを知ることができる。また
両方の光を同時に照射することによっても書き込まれた
情報が単体の光の場合と異なり、対応する第２の光の透
過光量が異なると考えられるので、この状態をＣという
情報に対応させると、全く第１の光の照射が無い状態を
Ｄという情報に対応させるとして、書き込まれる情報
は、 Ａ：第１の光として波長160nm の光が照射された状態 Ｂ：第１の光として波長200nm の光が照射された状態 Ｃ: 第１の光として波長160nm の光と波長200nm の光と
が同時に照射された状態 Ｄ：第１の光が全く照射されない状態 の４種類ということになる。Another main invention is based on the fact that the information about the first light is about the difference in the wavelength of the first light with respect to the material. This invention
Due to the difference in the wavelength of the first light applied to the material,
This is based on the fact that the amount of second light transmitted through the material is different. For example, a polycrystalline thin film diamond is used as the material, and light having a wavelength of 160 nm (corresponding to information A) and light having a wavelength of 200 nm (corresponding to information B) are prepared as the first light, Whether the light of wavelength 160nm is irradiated by irradiating either one of the light to the diamond thin film and then judging the difference in the transmitted light amount of the second light to the diamond thin film,
You can see if 200nm light is emitted. Also, by irradiating both lights at the same time, the written information is considered to be different in the transmitted light amount of the corresponding second light, unlike the case of a single light. Therefore, if this state is associated with the information of C, Assuming that there is no irradiation of the first light to correspond to the information of D, the information to be written is as follows: A: a state in which the light having a wavelength of 160 nm is emitted as the first light B: a wavelength of 200 nm as the first light There are four types: C: first light with 160 nm wavelength light and 200 nm wavelength light at the same time D: first light is not emitted at all.

【００８３】なお、上記のＡ〜Ｄの４種類の情報を書き
込む場合は、その照射光量を定めて置かなければならな
い、これは当該材料に対する第１の光の照射光量を異な
らせることによっても、当該材料に対する第２の光の透
過光量が変化するからである。しかし、このことを利用
し、第１の光の波長の違いと照射光量の違いとを複雑に
組合せて複数の所定の情報に対応させることによって、
第１の光を照射する手段をそれほど複雑にしなくても数
多くの情報を扱うことができる。When writing the above four types of information A to D, the irradiation light amount must be determined and set. This is also achieved by changing the irradiation light amount of the first light to the material. This is because the amount of second light transmitted through the material changes. However, by utilizing this, by making a complicated combination of the difference in the wavelength of the first light and the difference in the amount of irradiation light, and corresponding to a plurality of predetermined information,
It is possible to handle a large amount of information without making the means for irradiating the first light so complicated.

【００８４】例えば、上記の例において、それぞれの光
の照射光量を10μｍＷｓ/cm²と20μｍＷｓ/cm²の２通り
に変化させ得るとした場合、または２種類の光を容易し
た場合、 Ａ：波長160nm の光 Ｂ：波長200nm の光 Ｃ：10μｍＷｓ/cm²の照射光量 Ｄ：20μｍＷｓ/cm²の照射光量 上記の４通りの情報の組合せを考えると、ＡＣ，ＡＤ，
ＡＢＣ，ＡＢＤ，ＡＣ・ＢＤ，ＡＤ・ＢＣ，ＡＤ・Ｂ
Ｄ，ＡＣ・ＢＣ，照射無，の９通りの情報を扱えること
になる。上記の例は、第１の光として複数の波長の光
（ここでは２種類）と、複数の照射光量の光（ここでは
２種類）とを用意し、それらの組み合わせを情報に対応
させた場合の例である。For example, in the above example, when the irradiation light amount of each light can be changed in two ways of 10 μmWs / cm ² and 20 μmWs / cm ² , or when two kinds of light are facilitated, A: wavelength 160nm light B: wavelength 200nm light C: irradiation light amount 10μmWs / cm ² D: Given the combination of the information of the four types of irradiation light amount above ^{20μmWs / cm 2, AC, AD} ,
ABC, ABD, AC / BD, AD / BC, AD / B
It can handle 9 types of information: D, AC / BC, and no irradiation. In the above example, when the light having a plurality of wavelengths (here, two types) and the light having a plurality of irradiation light amounts (here, two types) are prepared as the first light, and the combination thereof is associated with information. Is an example of.

【００８５】他の主要な発明は、第１の光と第２の光と
が同時に照射されることを要旨とする。第１の発明また
は第２の発明は、当該材料に対する第１の光の照射に関
する情報を、当該材料に対する第２の光の透過光量によ
って読み取ることを、動作の基本とするものであるが、
この動作は第１の光を照射中においても行うことができ
る。この場合、第２の光が照射される以前に照射された
第１の光に関する情報を、第２の光の透過光量より知る
ことができる。Another main invention is summarized in that the first light and the second light are simultaneously irradiated. The first invention or the second invention is based on the operation of reading the information on the irradiation of the material with the first light by the amount of transmitted light of the second light with respect to the material.
This operation can be performed even during irradiation of the first light. In this case, information about the first light emitted before the second light is emitted can be known from the amount of transmitted light of the second light.

【００８６】他の主要な発明は、第１の光の照射後に第
２の光が照射されることを要旨とするものである。この
発明は、第１の光の照射が終了後に第２の光を照射する
ことによって、第１の光の照射に関する情報を読み出す
ことをその基本動作とするものである。この動作の形態
は、メモリーとして機能させるのに非常に重要な役割を
果たすものであり、書き込まれた情報を後で読み取ると
いう動作の基本になる。Another main invention is characterized in that the second light is irradiated after the irradiation of the first light. The basic operation of the present invention is to read information relating to the irradiation of the first light by irradiating the second light after the irradiation of the first light is completed. This form of operation plays a very important role in functioning as a memory, and is the basis of the operation of reading the written information later.

【００８７】他の主要な発明は、第２の光の透過光量を
測定する方法として、第２の光の透過光のスペクトルを
測定すること、を要旨とするものである。第２の光とし
てある範囲のスペクトルを有する光を用いた場合、当該
材料を透過することによって、波長領域の一部あるいは
全体の光が当該材料に吸収され、そのスペクトルは変化
する。よって、このスペクトルの違いを検出することに
よって、当該材料に吸収された第２の光の透過光量を知
ることができ、このことから第１の光の照射光量や波長
の違いを判別することができる。Another major invention is to measure the spectrum of the transmitted light of the second light as a method of measuring the transmitted light amount of the second light. When the light having a spectrum in a certain range is used as the second light, the light is transmitted through the material, so that a part or the whole of the light in the wavelength region is absorbed by the material and the spectrum is changed. Therefore, by detecting the difference in the spectrum, the transmitted light amount of the second light absorbed in the material can be known, and from this, the difference in the irradiation light amount of the first light and the difference in the wavelength can be determined. it can.

【００８８】なお、ここでいうスペクトルとは、所定の
光を分光した場合に得られる、各波長の光の強度分布
（波長に対する光の強度分布）のことをいう。例えば、
ここでいうスペクトルを視覚的に表現するには、波長を
横軸、光の強度を縦軸にとって、各波長成分の光の強度
をプロットすればよい。The spectrum mentioned here means the intensity distribution of light of each wavelength (the intensity distribution of light with respect to the wavelength) obtained when the predetermined light is dispersed. For example,
In order to visually express the spectrum here, the light intensity of each wavelength component may be plotted with the wavelength on the horizontal axis and the light intensity on the vertical axis.

【００８９】上記構成は、第２の光としてある波長領域
を有した光を用いた場合に有効である。The above configuration is effective when the light having a certain wavelength range is used as the second light.

【００９０】他の主要な発明は、第１の光を入力とし、
第２の光の透過光を出力とすることによって、入力と出
力とを有する電子装置またはその動作方法を提供するこ
とを特徴とするものである。即ち、第１の光によって当
該材料中に情報を入力し、第２の光によってその情報を
出力する構成をとる構成、さらには第１の光によって第
２の光の当該材料に対する透過光量を制御する構成、を
提供するものである。このような構成を採ることによっ
て、光を利用した演算装置を提供することができる。本
発明の構成を採る装置は、入力の情報を蓄えておくメモ
リー性を持っていることが特徴である。Another major invention uses the first light as an input,
An electronic device having an input and an output or a method of operating the same is provided by outputting the transmitted light of the second light. That is, information is input to the material by the first light and the information is output by the second light. Further, the amount of light transmitted through the material by the second light is controlled by the first light. The configuration is provided. By adopting such a configuration, it is possible to provide a computing device that utilizes light. The device having the configuration of the present invention is characterized by having a memory property for storing input information.

【００９１】他の主要な発明は、当該材料のエネルギー
バンドギャップをＥ_g とし、第１の光の波長に相当する
エネルギー（光子エネルギー）をＥ₁ とし、第２の光の
波長に相当するエネルギー（光子エネルギー）をＥ₂ と
すると、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ が成立すること、を要旨とするものである。Another major invention is that the energy band gap of the material is E _g , the energy (photon energy) corresponding to the wavelength of the first light is E _1, and the energy corresponding to the wavelength of the second light is. E ₂ <E _g <E ₁ is established when (photon energy) is E ₂ .

【００９２】他の主要な発明は、当該材料のエネルギー
バンドギャップと、第１の光と、第２の光との関係を数
式を用いて定めたものである。上記のようなエネルギー
で規定した関係は、第１の光の波長をλ₁ 、第２の光の
波長をλ₂ 、当該材料のエネルギーバンドギャップに相
当する波長をλ_g とすると、 λ₁ ＜λ_g ＜λ₂ と書き表わすことができる。上記の２つの式は、これら
の式で定めれる関係を満たした光が本発明の作用に本質
的に寄与するということを定めたものであり、その作用
に影響が無いのならば、あるいはその影響を無視できる
のならば、上記関係式を満たさない波長領域を含む光を
用いてもよい。また一般にＥ_g は明確に定めるものでは
ないので、Ｅ_g 近傍あるいはλ_g 近傍において上記関係
が厳格に定めるものではない。In another main invention, the relationship between the energy band gap of the material, the first light, and the second light is defined by using mathematical expressions. Relationship as defined energy as described above, the wavelength of the first light lambda _{1, 2} the wavelength of the second light lambda, and the wavelength corresponding to the energy band gap of the material to lambda _g, lambda ₁ < It can be written as λ _g <λ ₂ . The above two formulas define that light satisfying the relations defined by these formulas essentially contributes to the operation of the present invention. If there is no influence on the operation, or If the influence can be ignored, light including a wavelength region that does not satisfy the above relational expression may be used. In general, since E _g is not clearly defined, the above relationship is not strictly defined near E _g or λ _g .

【００９３】また、Ｅ_g に相当する光（波長λ_g ）は、
第１の光としても、また第２の光としても働くと考えら
れるので、このことを考慮すると、上記関係式は、 Ｅ₂ ≦Ｅ_g ≦Ｅ₁ となる。ただし前述のように、Ｅ_g 自体が明確なもので
はないので、実用的にはＥ_g に幅をもたせて、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ と書き表すのが妥当である。The light (wavelength λ _g ) corresponding to E _g is
Since it is considered that the light acts as both the first light and the second light, the above relational expression becomes E ₂ ≦ E _g ≦ E ₁ in consideration of this fact. However, as described above, since E _g itself is not clear, it is practically appropriate to write E ₂ <E _g <E _{1 by} giving E _g a width.

【００９４】他の主要な発明は、第２の光の照射の後に
第２の光の照射によって変化する第２の光の透過光量に
対応する第１の光の照射を行うこと、を要旨とするもの
である。Another main invention is that, after the irradiation of the second light, the irradiation of the first light corresponding to the transmitted light amount of the second light which changes by the irradiation of the second light is performed. To do.

【００９５】この発明は、第２の光の照射を複数回重ね
ることによって、当該材料に対する第２の光の透過光量
が変化してしまう問題を解決せんとするものである。こ
の問題は以下のように考えることによって理解される。
当該材料に第１の光が照射されることによって、当該材
料中のトラップ準位には第１の光の照射光量に対応した
数のキャリアが捕獲される。ここで第２の光を当該材料
に照射することによって、トラップ準位に比較されてい
たキャリアは励起される。この際、第２の光の光子のエ
ネルギーが失われるので、励起するキャリアの数に対応
した数の光子が失われる。即ち、第２の光の当該材料に
対する透過光量は、当該材料中のトラップ準位から励起
するキャリアの数によって影響を受けることになる。前
述の〔発明の背景〕の項で説明したように、当該材料中
のトラップ準位から第２の光によって励起されるキャリ
アの数は、トラップ準位に捕獲されているキャリアの数
を反映したものであると考えられる。従って、第２の光
の照射によって、トラップ準位からキャリアが開放され
てしまうと、次に第２の光を照射した際にはトラップ準
位に捕獲されているキャリアの数は減少しており、前回
の時より少ないキャリアの数を反映した透過光量になる
ことになる。現実問題としては、例えば第２の光として
単色光のパルスを用いた場合、複数回に渡って正確な情
報の読み取りを行うことができるが、原理的には上記の
ように考えられる。The present invention is intended to solve the problem that the amount of the second light transmitted through the material is changed by repeating the irradiation of the second light a plurality of times. This problem is understood by thinking as follows.
By irradiating the material with the first light, the number of carriers corresponding to the irradiation amount of the first light is captured in the trap level in the material. By irradiating the material with the second light, the carriers compared to the trap level are excited. At this time, since the energy of the photons of the second light is lost, the number of photons corresponding to the number of excited carriers is lost. That is, the amount of second light transmitted through the material is affected by the number of carriers excited from the trap level in the material. As described in the above [Background of the Invention], the number of carriers excited by the second light from the trap level in the material reflects the number of carriers trapped in the trap level. Considered to be a thing. Therefore, when the carriers are released from the trap level by the irradiation of the second light, the number of carriers trapped in the trap level decreases when the second light is irradiated next time. , The transmitted light quantity reflects the smaller number of carriers than the previous time. As a practical problem, for example, when a pulse of monochromatic light is used as the second light, accurate information can be read a plurality of times, but in principle, the above can be considered.

【００９６】他の主要な発明は、以上のような考察に基
づき行われたもので、第２の光の一回の照射によって、
当該材料中のトラップ準位から励起開放されてしまうキ
ャリアを、第１の光の照射によって補充し、見かけ上常
に当該材料中のトラップ準位に捕獲されているキャリア
の数を一定に保とうするものである。Another main invention was made on the basis of the above consideration, and by irradiation of the second light once,
Carriers that are excited and released from the trap level in the material are replenished by irradiation with the first light so that the number of carriers trapped in the trap level in the material is always kept constant. It is a thing.

【００９７】上記の構成をとることによって、複数回の
読出に際して、常に同一の出力（第２の光の当該材料に
対する透過光量の値）を得ることでき、特にメモリー装
置として有用な動作を得ることができる。By adopting the above configuration, the same output (the value of the amount of transmitted light of the second light with respect to the material) can always be obtained at the time of reading a plurality of times, and an operation particularly useful as a memory device can be obtained. You can

【００９８】以下に具体的な動作の例を挙げる。 （１）当該材料中に書き込まれている所定の情報を第２
の光の照射によって一回読み出した場合、第２の光の当
該材料に対する透過光量がどれほど変化するか測定し、
この変化量を補正するのに必要な第１の光の照射光量を
求め、このデータを半導体メモリーに記憶させる。 （２）前記所定の情報を、第２の光の当該材料に対する
透過光量によって読み出す毎に、前記半導体メモリーに
記憶されているデータに基づいて第２の光の照射後即ち
読出後において、第１の光を照射し、次の読出（第２の
光の照射）に際して、当該材料に対する第２の光の透過
光量が今回の読出の際の透過光量と同じ値になるように
する。 上記の動作は、書き込まれている情報の修復（リフレッ
シュ動作）を読出毎に行うものであると考えることがで
きる。そして、上記の動作を繰り返すことにより、何回
読出を行っても同じ出力が得られる構成を実現できる。A specific example of the operation will be given below. (1) The second predetermined information written in the material
When the light is read once by irradiating the light, the amount of the transmitted light of the second light with respect to the material is measured, and
The irradiation light amount of the first light required to correct this change amount is obtained, and this data is stored in the semiconductor memory. (2) Every time the predetermined information is read by the amount of transmitted light of the second light with respect to the material, the first information is obtained after the irradiation of the second light, that is, after the reading based on the data stored in the semiconductor memory. When the next reading (irradiation of the second light) is performed, the transmitted light amount of the second light with respect to the material becomes the same value as the transmitted light amount of the present reading. It can be considered that the above-mentioned operation is to restore the written information (refresh operation) for each reading. Then, by repeating the above operation, it is possible to realize a configuration in which the same output is obtained no matter how many times the reading is performed.

【００９９】上記の動作は、一回の読出毎に書き込まれ
ている情報の修復を行う例であるが、複数回の読出をひ
とまとめとして上記のような動作を実行するのでもよ
い。また、上記の例は、当該材料に書き込む情報とし
て、第１の光の照射光量の違いを利用した例であるが、
第１の光の波長の違いや、第１の光の照射光量と波長の
違いの組み合わせを情報として利用する場合も、上記の
例と同じ動作をさせることができる。この場合、第１の
光としての条件を満たす適当な光をデータの修復専用に
用意し、所定の光量でもってデータ修復用の光を照射す
る構成とすればよい。The above operation is an example in which the written information is restored after each read, but the above operation may be executed by collectively reading a plurality of times. Further, the above example is an example in which the difference in the irradiation light amount of the first light is used as the information to be written in the material.
The same operation as in the above example can be performed when the difference in the wavelength of the first light or the combination of the difference in the irradiation light amount of the first light and the difference in the wavelength is used as information. In this case, an appropriate light satisfying the condition as the first light may be prepared exclusively for data restoration, and the data restoration light may be irradiated with a predetermined light amount.

【０１００】また、書き込まれている情報の違いによっ
て、一回の読出に際して必要とされるデータ修復のため
の光の照射光量が異なる場合も考えられるが、この場合
は、それぞれ対応する照射光量を予め調べておき、書き
込まれている情報（読出の際に判明する）それぞれに対
応させて、情報の修復のための光を照射すればよい。It is also conceivable that the irradiation amount of light for data restoration required for one reading may be different due to the difference in the written information. In this case, the corresponding irradiation light amounts are different. It is only necessary to investigate in advance and irradiate with light for repairing the information in correspondence with each of the written information (which is found upon reading).

【０１０１】以上は、第１の光によって書き込まれた情
報を保持する方法に関するものであるが、書き込まれた
情報を消去するには、白色光あるいは、強度の強い光、
あるいは照射光量の多い光、あるいは第２の光としての
条件を満たす光で、なるべく波長の短い光（光のエネル
ギーが大きい）を照射し、当該材料中のトラップ準位に
捕獲されているキャリアを全て励起しつくしてしまえば
よい。The above is the method for holding the information written by the first light, but in order to erase the written information, white light or strong light,
Alternatively, a light having a large irradiation light amount or a light satisfying the condition as the second light and having a wavelength as short as possible (light energy is large) is irradiated to remove carriers trapped in the trap level in the material. All you have to do is get excited.

【０１０２】他の主要な発明は、第１の光の波長の下限
は、当該材料が光感度を有する波長領域の下限によって
決まり、第２の光の波長の上限は、当該材料が光感度を
有する波長領域の上限によって決まること、を要旨とす
るものである。本明細書で開示する発明は、当該材料に
第２の光を照射した際にトラップ準位からキャリアが励
起される現象を利用するものであり、当該材料に光伝導
効果が存在することを前提とするものである。即ち、光
のエネルギーによって電子−正孔対が励起生成され、当
該材料の電気抵抗が変化する現象が見られることが必要
であるということである。In another main invention, the lower limit of the wavelength of the first light is determined by the lower limit of the wavelength region in which the material has photosensitivity, and the upper limit of the wavelength of the second light is the sensitivity of the material in the light. The gist is that it is determined by the upper limit of the wavelength range. The invention disclosed in this specification utilizes a phenomenon in which carriers are excited from a trap level when the material is irradiated with second light, and it is premised that the material has a photoconductive effect. It is what That is, it is necessary to see a phenomenon in which electron-hole pairs are excited and generated by the energy of light and the electric resistance of the material changes.

【０１０３】光伝導効果が存在するというのは、当該材
料が所定の波長の光に対して光感度を有するということ
であり、その一例（多結晶ダイヤモンド薄膜の例）は、
図１に示される。The presence of the photoconductive effect means that the material has photosensitivity to light having a predetermined wavelength, and one example (example of a polycrystalline diamond thin film) is as follows.
As shown in FIG.

【０１０４】半導体材料の光伝導の種類は、真正型と外
因型に分けられる。（参考文献: 光物性ハンドブック
（朝倉書店）p.557 〜558 、1989年12月10日第５版発
行）真正型はGe,Se 等に見られ、エネルギーバンドギャ
ップに相当する波長以上の長波長光に対しても、結晶中
の不純物や格子欠陥等の影響で光感度を有する、即ち光
伝導効果を有する。また外因型はAuやCu等の不純物をド
ープしたGe等に見られ、これらの不純物の影響でエネル
ギーバンドギャップに相当する波長以上の長波長光に対
しても光感度、言い換えるならば光伝導効果を有する。
このエネルギーバンドギャップに相当する波長以上の長
波長光に対する光感度は、不純物や格子欠陥によって形
成されるトラップ準位へのキャリアの励起、あるいはト
ラップ準位からのキャリアの励起に対応したものと考え
られる。いずれにしても、当該材料中に不純物や格子欠
陥が現実問題として存在するので、光伝導効果は当該材
料のエネルギーバンドギャップに相当する波長以上の光
に対しても存在する。The types of photoconductivity of the semiconductor material are classified into an authentic type and an extrinsic type. (Reference: Handbook of Optical Properties (Asakura Shoten), pp. 557-558, 5th edition, December 10, 1989) Authentic type is found in Ge, Se, etc., and has a longer wavelength than the wavelength equivalent to the energy band gap. It also has photosensitivity to light, that is, a photoconductive effect due to the influence of impurities in the crystal, lattice defects, and the like. The extrinsic type is found in Ge doped with impurities such as Au and Cu, and due to the influence of these impurities, photosensitivity to long-wavelength light longer than the wavelength corresponding to the energy band gap, in other words, photoconduction effect Have.
It is considered that the photosensitivity to long-wavelength light having a wavelength equal to or longer than the energy band gap corresponds to the excitation of carriers to the trap level formed by impurities or lattice defects, or the excitation of carriers from the trap level. To be In any case, since impurities and lattice defects actually exist in the material, the photoconductive effect also exists for light having a wavelength equal to or longer than the energy band gap of the material.

【０１０５】第１の発明または第２の発明は、上記の光
伝導効果を利用したものであるから、光伝導効果の効果
が存在しない材料（光感度を有しない材料）、あるいは
光伝導効果は存在するが（程度の問題として、バンドギ
ャップのある材料においては、どの様な材料であっても
存在はすると考えられる）その効果を利用できない材料
（光感度がないと見なせる材料、実用にならない材料）
は、第１の発明または第２の発明に利用できない材料と
いうことになる。Since the first invention or the second invention utilizes the above-mentioned photoconduction effect, a material having no photoconduction effect (a material having no photosensitivity) or a photoconduction effect does not exist. Materials that exist (as a matter of degree, it is considered that any material with a bandgap will exist), but that effect cannot be utilized (materials that are considered to have no photosensitivity, materials that are not practical) )
Means a material that cannot be used in the first invention or the second invention.

【０１０６】また、第１の発明または第２の発明におけ
る、第１の光の波長の下限、及び第２の光の波長の上限
は、その波長の光に対して当該材料が光感度を有してい
るかどうか、即ち光伝導効果を有しているかどうかによ
って定めることができる。例えば図１には、ＣＶＤ法で
形成したダイヤモンド薄膜が、約1.3eV(約950nm)から、
約6.2eV(約200nm)までの波長領域において光感度を有し
ていることが示されており、この図１を見る限りにおい
ては、約200nm 〜約950nm の波長領域において、第１の
光と第２の光とを当該ダイヤモンド薄膜のエネルギーバ
ンドギャップを境に選べば良いことになる。Further, in the first invention or the second invention, the lower limit of the wavelength of the first light and the upper limit of the wavelength of the second light are such that the material has photosensitivity to the light of that wavelength. It can be determined by whether or not it has a photoconductive effect. For example, in FIG. 1, the diamond thin film formed by the CVD method is about 1.3 eV (about 950 nm)
It has been shown that it has photosensitivity in the wavelength range up to about 6.2 eV (about 200 nm). It is sufficient to select the second light and the energy band gap of the diamond thin film as a boundary.

【０１０７】ダイヤモンドが光感度を有する長波長側の
限界は、1000nm以上であり、本発明者らによれば、約12
00nmにおいても光感度を有していることが確認されてい
る。前述のように、エネルギーバンドギャップより長波
長側における光感度は、不純物や格子欠陥に起因するも
のであり、このことからも光感度の長波長側の限界は、
その作製方法や、結晶の状態、さらには不純物の濃度等
によって決まると考えられる。The long-wavelength limit at which diamond has photosensitivity is 1000 nm or more, and according to the present inventors, it is about 12 nm.
It has been confirmed to have photosensitivity even at 00 nm. As described above, the photosensitivity on the long wavelength side of the energy band gap is due to impurities and lattice defects, and from this, the limit of the photosensitivity on the long wavelength side is
It is considered that it depends on the manufacturing method, the crystal state, and the impurity concentration.

【０１０８】一方、古くからダイヤモンド（単結晶ダイ
ヤモンド）がＸ線やγ線に対して光感度を有しているこ
とが知られている。即ち、単結晶ダイヤモンドにバイア
スを加えた状態でＸ線やγ線を照射すると、その照射エ
ネルギーに比例して光伝導電流が流れることが確かめら
れている。On the other hand, it has long been known that diamond (single crystal diamond) has photosensitivity to X-rays and γ-rays. That is, it has been confirmed that when a single crystal diamond is irradiated with X-rays or γ-rays in a biased state, a photoconductive current flows in proportion to the irradiation energy.

【０１０９】従って、ダイヤモンドを材料として用いた
場合には、第１の光としては、約5.5eV に相当する波長
より短い波長でγ線の波長領域にまで渡る広い波長領域
の光が利用でき、第２の光としては赤外線領域までの波
長の光を利用できることが結論される。Therefore, when diamond is used as the material, as the first light, light in a wide wavelength range that extends to the wavelength range of γ rays at a wavelength shorter than the wavelength corresponding to about 5.5 eV can be used, It is concluded that light with a wavelength up to the infrared region can be used as the second light.

【０１１０】なお、Ｘ線やγ線に対して光感度を有する
材料としては、単結晶珪素や単結晶ゲルマニウム等が知
られており、単結晶珪素を用いたＸ線検出器が実用化さ
れている。As a material having photosensitivity to X-rays and γ-rays, single crystal silicon, single crystal germanium and the like are known, and an X-ray detector using single crystal silicon has been put to practical use. There is.

【０１１１】以上述べたように、第１の光の波長の下限
と第２の光の波長の上限とは、当該材料が有する光感度
によって決定される。言い換えるならば、当該材料の光
感度が実用上問題のない程度でもって得られる波長領域
の上限及び下限によって、第１の光の波長の下限と第２
の光の波長の上限とが決定されることになる。As described above, the lower limit of the wavelength of the first light and the upper limit of the wavelength of the second light are determined by the photosensitivity of the material. In other words, the lower limit of the wavelength of the first light and the second limit of the wavelength of the first light are set according to the upper limit and the lower limit of the wavelength region that can be obtained at such a degree that the photosensitivity of the material has no practical problem.
The upper limit of the wavelength of the light will be determined.

【０１１２】また、第１の光の波長の下限を決定するた
めの光感度の値と、第２の波長の上限を決定するための
光感度の値とが異なる場合もある。例えば、図１に示す
ように、多結晶ダイヤモンド薄膜が有する光感度（黒丸
のプロット点）は、６eVと３eVとでは異なるが、６eVの
光を第２の光、３eVの光を第２の光として用いることが
できることを見ても明らかである。In some cases, the value of photosensitivity for determining the lower limit of the wavelength of the first light is different from the value of photosensitivity for determining the upper limit of the second wavelength. For example, as shown in FIG. 1, the photosensitivity of a polycrystalline diamond thin film (black circle plot points) differs between 6eV and 3eV, but 6eV light is the second light and 3eV light is the second light. It is also clear that it can be used as.

【０１１３】第２の光の波長の上限の物理的意味は以下
の様に考えられる。前述のように当該材料のエネルギー
バンドギャップより低いエネルギーに相当する波長（長
波長）に対して当該材料が示す光感度は、当該材料中の
格子欠陥や不純物によって、当該材料のエネルギーバン
ドギャップ中に形成されるトラップ準位に起因するもの
と考えることができる。従って、当該材料中のトラップ
準位の存在を、当該材料が光感度を示す光の波長の上限
によって知ることができる、と理解される。例えば、図
１にその光感度を示すダイヤモンド薄膜は、約1.3eV(約
950nm)に相当する深さにおいてもトラップ準位が存在し
ている、と理解することができる。The physical meaning of the upper limit of the wavelength of the second light is considered as follows. As described above, the photosensitivity of the material with respect to a wavelength (long wavelength) corresponding to energy lower than the energy bandgap of the material is determined by the lattice defects and impurities in the material. It can be considered that it is due to the trap level formed. Therefore, it is understood that the existence of the trap level in the material can be known by the upper limit of the wavelength of light at which the material exhibits photosensitivity. For example, a diamond thin film whose photosensitivity is shown in Fig. 1 is about 1.3 eV (about
It can be understood that the trap level exists even at a depth corresponding to (950 nm).

【０１１４】一方、第１の光の下限付近においては、光
の吸収が当該材料の表面付近で起こるので、表面付近の
欠陥や不純物（表面付近は内部より欠陥や不純物が多く
存在している）の影響で、一般にキャリアのライフタイ
ムは短くなり、光伝導電流は減少する。即ち、実際に測
定される光感度は低下する。しかし、光伝導電流が減少
しても、キャリアが高い光子のエネルギーで励起され、
電子−正孔対が形成される現象はより顕著になる（即ち
量子効率は高い）ので、光に対する感度が低下したもの
であるというわけでなない、と考えられる。On the other hand, near the lower limit of the first light, since light absorption occurs near the surface of the material, defects and impurities near the surface (more defects and impurities exist near the surface than inside). As a result, the carrier lifetime is generally shortened and the photoconductive current is reduced. That is, the actually measured photosensitivity decreases. However, even if the photoconductive current decreases, the carriers are excited by the energy of high photons,
It is considered that the phenomenon in which electron-hole pairs are formed becomes more prominent (that is, quantum efficiency is higher), and thus the sensitivity to light is not lowered.

【０１１５】よって、実測した第１の光に対しての光感
度が低い材料（即ち得られる光伝導電流が小さい）であ
っても、その光によって電子−正孔対が生成する作用を
有するのであれば、当該材料中に第１の光によって情報
を書込み、第２の光によってその情報を読みだすことが
できる、と考えられる。このように、第１の光の波長の
下限を決定するための当該材料の光感度の最小値は、上
記の事項を考慮して決定する必要がある。Therefore, even a material having a low photosensitivity to the actually measured first light (that is, the obtained photoconductive current is small) has a function of generating an electron-hole pair by the light. If so, it is considered that information can be written in the material by the first light and the information can be read by the second light. As described above, the minimum value of the photosensitivity of the material for determining the lower limit of the wavelength of the first light needs to be determined in consideration of the above matters.

【０１１６】また、第１の光の波長の下限は、当該材料
の結晶構造を変えてしまうような強いエネルギーに相当
するものであってはならない。即ち、当該材料を変質さ
せてしまうほど強い光子エネルギーを有する波長であっ
てはならない。The lower limit of the wavelength of the first light should not correspond to strong energy that changes the crystal structure of the material. That is, the wavelength should not be so strong as to alter the material in question.

【０１１７】以上のようなことと、実用上の諸問題を考
慮すると、一般の半導体材料を用いた場合の第１の光の
波長の下端は、当該材料のエネルギーバンドギャップ以
上のエネルギーに相当する紫外線領域の波長とすること
が適当であると考えられる。また、当該材料としてワイ
ドバンドギャップ材料であるダイヤモンドや立方晶窒化
硼素を用いた場合、さらにはＸ線やγ線に対する感度を
利用できる半導体材料を用いる場合には、第１の光の波
長の下限としてＸ線やγ線の領域まで含めることができ
る。なお、第１の光として紫外線以下の短波長の光を用
いる場合には、高い光子のエネルギーに耐えうる強固な
結晶構造（ダイヤモンドがその代表例）を有する材料を
用いることが好ましい。Considering the above and various practical problems, the lower end of the wavelength of the first light in the case of using a general semiconductor material corresponds to an energy equal to or more than the energy band gap of the material. It is considered appropriate to set the wavelength in the ultraviolet region. In addition, when diamond or cubic boron nitride, which is a wide band gap material, is used as the material, and when a semiconductor material that can utilize sensitivity to X-rays and γ-rays is used, the lower limit of the first light wavelength is used. Can include X-ray and γ-ray regions. When light having a short wavelength of ultraviolet rays or less is used as the first light, it is preferable to use a material having a strong crystal structure (diamond is a typical example) that can withstand high photon energy.

【０１１８】また、第２の光の波長の上限を決めるの
は、当該材料が光感度を有しているかどうかによって決
まるが、一般的には赤外領域をその上限とすることがで
きる。これは、第２の光の波長が長すぎると、当該材料
に対する加熱や分解能の低下の問題があるからである。The upper limit of the wavelength of the second light is determined by whether or not the material has photosensitivity. Generally, the upper limit can be in the infrared region. This is because if the wavelength of the second light is too long, there is a problem of heating the material or deterioration of resolution.

【０１１９】これらのことは、図２や図５に示すよう
に、当該材料に第２の光を照射し、その際に当該材料を
流れる光伝導電流を測定することにより、第１の光の照
射に関する情報（照射光量や波長に関する情報）を得る
方法を採用する場合においても同様にいえることであ
る。As shown in FIG. 2 and FIG. 5, these are obtained by irradiating the material with the second light and measuring the photoconducting current flowing through the material at that time. The same applies to the case where a method of obtaining information about irradiation (information about irradiation light amount or wavelength) is adopted.

【０１２０】他の主要な発明は、透過光量として、単位
時間当たりの透過光量を測定することにより、透過する
光の強度を得ること、を要旨とするものである。Another main invention is to obtain the intensity of transmitted light by measuring the transmitted light amount per unit time as the transmitted light amount.

【０１２１】透過光量は、照射強度を照射時間で積分し
た値（照射強度が変化しなければ、照射強度と照射時間
との積）であるから、単位時間当たりの照射光量は照射
強度ということになる。従って、第１の発明または第２
の発明において、第２の光の透過光量を測定する代わり
にその透過光の強度を測定してもよい。Since the amount of transmitted light is a value obtained by integrating the irradiation intensity with the irradiation time (if the irradiation intensity does not change, the product of the irradiation intensity and the irradiation time), the irradiation light amount per unit time is called the irradiation intensity. Become. Therefore, the first invention or the second invention
In the above invention, the intensity of the transmitted light may be measured instead of measuring the transmitted light amount of the second light.

【０１２２】[0122]

【作用】まず、当該材料のエネルギーバンドギャップよ
り高いエネルギーに相当する波長の第１の光を当該材料
に照射する。この際、この照射された第１の光に関する
情報が当該材料中に蓄えられる。First, the material is irradiated with the first light having a wavelength corresponding to an energy higher than the energy band gap of the material. At this time, information about this emitted first light is stored in the material.

【０１２３】そして第１の光が照射されている状態、あ
るいは照射された後において、当該材料に当該材料のエ
ネルギーバンドギャップより低いエネルギーに相当する
波長を有する第２の光を照射し、この際における第２の
光の当該材料における透過光量または透過光の強度を測
定することで、当該材料に照射された前記第１の光に関
する情報を得ることができる。特に第１の光の照射光量
に対応させた情報を第２の光の透過光量から知ることが
できる。Then, the material is irradiated with the second light having a wavelength corresponding to an energy lower than the energy bandgap of the material while or after being irradiated with the first light. By measuring the amount of transmitted light or the intensity of transmitted light of the second light in the material, it is possible to obtain information regarding the first light with which the material is irradiated. In particular, information corresponding to the irradiation light amount of the first light can be known from the transmitted light amount of the second light.

【０１２４】[0124]

【実施例】以下に示す実施例は、材料としてダイヤモン
ド（特にＣＶＤ法で作製した多結晶薄膜ダイヤモンド）
を用いた場合の例であるが、光伝導効果と、励起された
キャリアを捕獲するトラップ準位と、エネルギーバンド
ギャップと、を有する材料であれば、基本的に以下の実
施例の構成においてダイヤモンドの代わりに用いること
ができる。例えばワイドバンドギャップを有する各種窒
化物系の化合物半導体等を用いることができる。EXAMPLES In the examples shown below, diamond is used as a material (in particular, a polycrystalline thin film diamond produced by the CVD method).
Although it is an example of the case of using, if the material having a photoconductive effect, a trap level for capturing excited carriers, and an energy band gap, basically diamond in the configuration of the following examples Can be used instead of. For example, various nitride-based compound semiconductors having a wide band gap can be used.

【０１２５】また、以下に示す実施例において、ダイヤ
モンド以外の材料を用いた場合であっても、当該材料の
エネルギーバンドギャップをＥ_g とし、第１の光（書込
み光）の波長に相当するエネルギーをＥ₁ とし、第２の
光（読出光）の波長に相当するエネルギーをＥ₂ とする
と、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ が基本的に成立していなければならない。勿論この場
合、上記の関係を満たさない波長領域が存在していて
も、その光が上記の関係を満たす光に対してそのエネル
ギーが小さく、その影響を無視あるいは許容できるもの
であれば、そのような上記の関係を満たさない波長領域
を有する光を用いることができる。Further, in the following examples, even when a material other than diamond is used, the energy band gap of the material is E _g, and the energy corresponding to the wavelength of the first light (writing light) is set. It was a E _1, if the energy corresponding to the wavelength of the second light (reading light) and _{E 2, E 2 <E g} <E 1 must have basically satisfied. In this case, of course, even if there is a wavelength region that does not satisfy the above relationship, if the light has a small energy with respect to the light that satisfies the above relationship and the influence can be ignored or allowed, It is possible to use light having a wavelength region that does not satisfy the above relationship.

【０１２６】〔実施例１〕本実施例は、図７にその断面
の概要を示すディスク型（円盤型）の装置に関する。図
７に示す装置は、ディスクを回転させることによって、
所定のメモリー領域に情報の書込みまたは読出、さらに
は情報の入力または情報の引出し、を行なう機能を有す
る。[Embodiment 1] This embodiment relates to a disk-type (disc-type) device whose cross-sectional outline is shown in FIG. The device shown in FIG. 7 rotates the disc to
It has a function of writing or reading information to or from a predetermined memory area, and further, inputting or extracting information.

【０１２７】本実施例は、書込み光の照射によってディ
スクのメモリー領域（例えば２μｍ×２μｍ程度の大き
さを有する領域）に書込み光の照射光量に対応させた情
報を書込み、その情報を読出光の透過光量を測定するこ
とによって、読み出す構成を有する。In this embodiment, the information corresponding to the irradiation light quantity of the writing light is written in the memory area (for example, the area having a size of about 2 μm × 2 μm) of the disk by the irradiation of the writing light, and the information is read out. It has a configuration for reading out by measuring the amount of transmitted light.

【０１２８】本実施例の構成を図７を用いて説明する。
図７は装置の断面図を示したものである。図において、
この装置は、回転軸(72)を中心に回転するディスクを構
成するダイヤモンド薄膜(71)と、書込み光(79)を照射す
るための重水素ランプ(180nm〜350nm)、光を遮るシャッ
ター、光量を調節する手段、その他光学系を備えている
書込み光を照射する手段(73)と、読出光(77)を照射する
ためのGaAlAs系の可視光半導体レーザ（波長780nm)、光
を遮るシャッター、光量を調節する手段、その他光学系
を備えた読出光を照射する手段(74)と、ダイヤモンド薄
膜(71)を透過した読出光(78)を測定する公知の可視光領
域の光量計または可視光領域の光の強度を測定する機能
を有する素子（例えば珪素を用いたフォトダイオードや
フォトトランジスタ）を有する透過光測定部(75)と、を
有している。The structure of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the device. In the figure,
This device consists of a diamond thin film (71) that forms a disk that rotates around a rotation axis (72), a deuterium lamp (180 nm to 350 nm) for irradiating writing light (79), a shutter that blocks light, and a light amount. (73) means for irradiating writing light provided with other optical systems, GaAlAs-based visible light semiconductor laser (wavelength 780 nm) for irradiating reading light (77 nm), shutter for blocking light, Means for adjusting the amount of light, means (74) for irradiating the reading light provided with other optical system, and a known visible light region photometer or visible light for measuring the reading light (78) transmitted through the diamond thin film (71). And a transmitted light measuring section (75) having an element having a function of measuring the intensity of light in a region (for example, a photodiode or phototransistor using silicon).

【０１２９】書込み光を照射する手段(73)と読出光を照
射する手段(74)と透過光測定部(75)とは(76)に示すよう
に紙面左右方向に走査させることができ、ディスクであ
るダイヤモンド薄膜(71)の回転と相まって、ダイヤモン
ド薄膜全体を走査することができる。特に、読出光を照
射する手段(74)と透過光測定部(75)とは、同期して移動
し、常に(74)から照射され、ダイヤモンド薄膜(71)を透
過した光(78)を透過光測定部(75)にて測定できる構成と
なっている。The means (73) for irradiating the writing light, the means (74) for irradiating the reading light, and the transmitted light measuring portion (75) can be scanned in the left-right direction on the paper surface as shown in (76). The entire diamond thin film can be scanned in combination with the rotation of the diamond thin film (71). In particular, the means (74) for irradiating the reading light and the transmitted light measuring section (75) move in synchronization with each other, and the light (78) transmitted through the diamond thin film (71) is always emitted from the (74) and transmitted. It is configured so that it can be measured by the light measuring section (75).

【０１３０】また、図面には示されていないが、各種信
号を増幅するアンプや演算装置、さらには半導体メモリ
ー等が必要に応じて配置される。また、ダイヤモンド薄
膜(71)を補強するために、透過光測定部(75)側に可視光
線を透過する樹脂基板等をダイヤモンド薄膜(71)と張り
合わせる形で設けることも有用である。Although not shown in the drawing, an amplifier for amplifying various signals, an arithmetic unit, a semiconductor memory and the like are arranged as necessary. In addition, in order to reinforce the diamond thin film (71), it is also effective to provide a resin substrate or the like that transmits visible light on the side of the transmitted light measuring section (75) so as to be bonded to the diamond thin film (71).

【０１３１】ダイヤモンド薄膜(71)は、厚さが15μｍ、
直径が10cmの円盤形状をしており、有磁場マイクロ波Ｃ
ＶＤ法によって作製されたものである。その作製条件を
以下に示す。 原料 メチルアルコールと水素との混合気体 基板 シリコン基板 基板温度 800 度 マイクロ波出力 ４ｋＷ（2.45GHz) 一般に気相法（ＣＶＤ法）によって得られたダイヤモン
ド薄膜は多結晶構造を有し、しかも結晶構造が強固であ
り、さらに大きなエネルギーバンドギャップを有してい
るので、ここで用いるには好適である。The diamond thin film (71) has a thickness of 15 μm,
It has a disk shape with a diameter of 10 cm and has a magnetic field microwave C
It is produced by the VD method. The manufacturing conditions are shown below. Raw material Mixed gas of methyl alcohol and hydrogen Substrate Silicon substrate Substrate temperature 800 degrees Microwave output 4 kW (2.45 GHz) Generally, diamond thin film obtained by vapor phase method (CVD method) has a polycrystalline structure and a crystalline structure. Since it is strong and has a larger energy band gap, it is suitable for use here.

【０１３２】本実施例においては、多数のメモリー領域
が形成されているダイヤモンド薄膜(71)が回転するの
で、書込み光と読出光とは、当該メモリー領域（例えば
２μｍ×２μｍ）に対して極短時間に照射される。即
ち、それぞれの光はいわばパルス光として当該メモリー
領域に照射されることになる。In this embodiment, since the diamond thin film (71) in which a large number of memory areas are formed rotates, the writing light and the reading light are extremely short with respect to the memory area (for example, 2 μm × 2 μm). Irradiated in time. That is, each light is applied to the memory area as pulsed light.

【０１３３】また読出光の照射光量は、常に一定なもの
とするのが構成として簡単である。また、読出光の照射
光量を適当に設定することで、複数回の読出を行うこと
ができる。Further, it is simple in construction that the irradiation light quantity of the reading light is always constant. Further, by setting the irradiation light amount of the reading light appropriately, the reading can be performed a plurality of times.

【０１３４】本実施例を動作方法の一例を以下に示す。 〔動作準備〕 ・書込み光(79)の照射光量に対応した、読出光の透過光
(78)の光量の値を測定し、半導体メモリーに記憶させて
おく。 ・書込み光(79)の照射光量を所定の情報に対応させる。
例えば、書込み光(79)の非照射（照射光量０）をＡとい
う情報に対応させ、10μＷｓ／cm² の照射光量をＢとい
う情報に対応させ、20μＷｓ／cm² の照射光量をＣとい
う情報に対応させる。An example of the operation method of this embodiment will be described below. [Preparation for operation] ・ Reading light transmitted light corresponding to the irradiation light amount of writing light (79)
The value of the light intensity of (78) is measured and stored in the semiconductor memory. -The irradiation light amount of the writing light (79) is made to correspond to predetermined information.
For example, non-irradiation of writing light (79) and (irradiation light amount 0) to correspond to the information that A, in correspondence with the information that B the amount of light irradiated 10μWs / cm ^2, the irradiation amount of 20μWs / cm ² on the information that C Correspond.

【０１３５】〔書込み動作について〕 ・前記所定の情報に対応した光量を書込み光(79)とし
て、所定のメモリー領域に照射し、書込みの動作を行
う。 〔読み出し動作について〕 ・所定のメモリー領域に読出光(77)を照射し、その際の
読出光の透過光(78)の光量を測定し、該測定した透過光
量を前記半導体メモリーに記憶させた情報と照合させ
て、当該メモリー領域に書き込まれている情報が、Ａと
いう情報か、Ｂという情報か、Ｃという情報か、を判定
する。[Regarding Writing Operation] -A writing operation is performed by irradiating a predetermined memory area with a light amount corresponding to the predetermined information as writing light (79). [Regarding the reading operation] -A reading light (77) is applied to a predetermined memory area, the amount of the transmitted light (78) of the reading light at that time is measured, and the measured amount of the transmitted light is stored in the semiconductor memory. By collating with the information, it is determined whether the information written in the memory area is the information A, the information B, or the information C.

【０１３６】また、書込み光を照射する手段(73)と、読
出光を照射する手段(74)と、透過光測定部(75)とを、(7
6)に示すように走査させ、同時にディスクであるダイヤ
モンド薄膜(71)を回転させて、上記動作を行うことによ
って、複数のメモリー領域に対して連続的に上記書込み
動作、および読出動作を行うことができる。The means (73) for irradiating the writing light, the means (74) for irradiating the reading light, and the transmitted light measuring section (75) are
Scanning as shown in 6) and rotating the diamond thin film (71) that is a disk at the same time to perform the above-mentioned operation, so that the above-mentioned write-in operation and read-out operation are continuously performed to a plurality of memory areas. You can

【０１３７】本実施例の構成において扱うことのできる
情報は、書込み光の照射の有無、あるいは照射光量の違
いによる単に１か０かという情報であってもよいことは
いうまでもないが、書込み光の照射光量に対応させて、
読出光の透過光(78)の光量を細かく読み取ることによっ
て、一つのメモリー領域で複数の情報を扱うことができ
る。例えば、仮に２５６通りに読出光の透過光量を読み
取ることで、８ビットの情報を一つのメモリー領域にお
いて扱うことができる。また、書込み光の波長の違いに
よっても書込み光の透過光量が変化すると考えられるの
で、書込み光の波長の違いを読み出す方式とすることも
できる。Needless to say, the information that can be handled in the structure of this embodiment may be information indicating whether the writing light is irradiated or not, or simply 1 or 0 depending on the difference in the irradiation light amount. Depending on the amount of light emitted,
It is possible to handle a plurality of information in one memory area by finely reading the amount of the transmitted light (78) of the reading light. For example, it is possible to handle 8-bit information in one memory area by reading the amount of read light transmitted in 256 ways. Further, since it is considered that the transmitted light amount of the writing light changes depending on the wavelength of the writing light, a method of reading out the difference of the wavelength of the writing light can be used.

【０１３８】またさらに、書込み光として、その光量の
違いと波長の違いとを組み合わせて、複数の所定の情報
に対応させる方式としてもよい。Furthermore, the writing light may be combined with a difference in the quantity of light and a difference in the wavelength to make it correspond to a plurality of predetermined information.

【０１３９】本実施例の構成において、当該メモリー領
域に対する情報の書込み時間を一定にすためには、書込
み光の照射時間を一定とし、その照射強度を変化させる
ことによって、照射光量を変化させる構成を実現する必
要がある。この場合、書込み光を照射する光源の照射強
度を可変する構成も有効であるが、複数の光源を利用
し、必要とする照射強度に対応させて、所定の数の光源
からの光を集光させ所望の照射強度を得る構成が有効で
ある。In the structure of this embodiment, in order to make the writing time of the information to the memory area constant, the irradiation time of the writing light is made constant and the irradiation intensity is changed to change the irradiation light amount. Must be realized. In this case, a configuration in which the irradiation intensity of the light source that emits the writing light is variable is also effective, but a plurality of light sources are used, and the light from a predetermined number of light sources is collected according to the required irradiation intensity. It is effective to obtain a desired irradiation intensity.

【０１４０】また本実施例において、書込み光の光量を
連続的に変化させる方式をとって、連続的に変化した光
量を回転したディスクに照射し、その光量に対応した情
報を書き込むことによって、連続的なアナログ情報を扱
うこともできる。例えていうならば、アナログレコード
と同じような扱い（勿論非接触で情報で読み取ることは
根本的な違いである）を行うことも原理的には可能であ
る。Further, in the present embodiment, by adopting a method of continuously changing the light quantity of the writing light, the continuously changed light quantity is applied to the rotated disk, and the information corresponding to the light quantity is written, thereby continuously writing. It can also handle analog information. For example, it is possible in principle to treat it like an analog record (of course, reading information by contactlessly is a fundamental difference).

【０１４１】本実施例の構成をとることにより、大容量
の非接触方式の光学的な書込みと読出とができるディス
クメモリーを得ることができる。即ち、ディスクの所定
のメモリー領域には光で書き込まれた所定の情報が蓄え
られており、その情報は読出光の透過光量を測定するこ
とによって高速に読みだすことができる構成を得ること
ができる。By adopting the configuration of this embodiment, it is possible to obtain a large-capacity non-contact type disk memory capable of optical writing and reading. That is, predetermined information written by light is stored in a predetermined memory area of the disk, and the information can be read at high speed by measuring the amount of read light transmitted. .

【０１４２】本実施例において、ダイヤモンド薄膜(71)
の導電型は特に限定されるのではなく、必要に応じて一
導電型のダイヤモンド薄膜を用いることも可能である。
そしてこのことは、他の材料を用いる場合であっても同
様である。In this example, the diamond thin film (71)
The conductivity type is not particularly limited, and a diamond film of one conductivity type can be used if necessary.
This also applies to the case of using other materials.

【０１４３】また、複数のメモリ領域が形成される材料
（本実施例ではダイヤモンド薄膜）を固定し、書込み光
と読出光とを走査して照射する構成としてもよい。The material (a diamond thin film in this embodiment) for forming a plurality of memory regions may be fixed, and the writing light and the reading light may be scanned and irradiated.

【０１４４】また、以上の説明は、透過光(78)の光量を
(75)において測定する例を示したが、(75)において透過
光(78)の強度を測定する方法でもよい。In the above explanation, the light quantity of the transmitted light (78) is
Although the example of measuring in (75) is shown, the method of measuring the intensity of the transmitted light (78) in (75) may be used.

【０１４５】〔実施例２〕本実施例は、実施例１の構成
を改良したものであって、図８にその構成の概略の断面
図を示す。図８において、図７と符号の同じものは実施
例１と同様な構成である。図８に示す構成において、図
７に示す実施例１と異なる部分は、金属の反射層(702)
が設けられている点である。[Embodiment 2] This embodiment is an improvement of the construction of Embodiment 1, and FIG. 8 shows a schematic sectional view of the construction. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 7 have the same configuration as that of the first embodiment. In the structure shown in FIG. 8, the part different from that of the first embodiment shown in FIG. 7 is the metal reflection layer (702).
Is provided.

【０１４６】本実施例においては、読出光を照射する手
段(74)から照射され、ダイヤモンド薄膜(71)の所定のメ
モリ領域に照射された読出光(77)の透過光は、反射層(7
02)で反射され、さらにハーフミラー(701) で反射され
て透過光(78)として透過光測定部(75)に到る。そして透
過光測定部(75)において、その光量が測定される。In this embodiment, the read light (77) transmitted from the means (74) for irradiating the read light and transmitted to the predetermined memory area of the diamond thin film (71) is transmitted through the reflective layer (7).
It is reflected by 02) and further reflected by the half mirror (701) and reaches the transmitted light measuring section (75) as transmitted light (78). Then, the amount of light is measured in the transmitted light measuring section (75).

【０１４７】その他の構成や動作は、実施例１に示した
ものと同様である。即ち、透過光測定部(75)で、読出光
を照射する手段(74)から照射され、ダイヤモンド薄膜(7
1)を透過した透過光(78)の透過光量を測定し、その透過
光量から書込み光の照射光量を算出し、対応した情報を
読み取るという動作である。勿論本実施例においても、
書込み光の照射の有無、照射光量の違い、を書込み光の
透過光量によって検出し、単に０または１の情報を読み
出す方式としてもよい。また、書込み光の波長の違いを
読み出す方式としてもよい。Other configurations and operations are similar to those shown in the first embodiment. That is, in the transmitted light measuring unit (75), the diamond thin film (7) is irradiated by the reading light irradiation means (74).
This is an operation in which the amount of transmitted light (78) transmitted through 1) is measured, the irradiation amount of writing light is calculated from the amount of transmitted light, and the corresponding information is read. Of course, also in this embodiment,
A method may be used in which the presence or absence of irradiation of the writing light and the difference in the irradiation light amount are detected by the transmitted light amount of the writing light, and the information of 0 or 1 is simply read. Also, a method of reading out the difference in the wavelength of the writing light may be adopted.

【０１４８】〔実施例３〕本実施例は、実施例１または
実施例２において、読出行為を行うことによって書き込
まれた情報が減少してしまい、読出の出力である読出光
の透過光量が、読み出し回数を重ねることによって変化
してしまうことを防ぐ構成に関する。[Third Embodiment] In this embodiment, in the first or second embodiment, the amount of information written by performing the reading action is reduced, and the transmitted light amount of the reading light, which is the output of reading, becomes The present invention relates to a configuration that prevents a change in the number of read times.

【０１４９】発明の背景の項で説明したように、読み出
し光の照射に従う光伝導電流を情報の読み出し手段とし
て利用した場合、読出を行うことによって、当該材料の
トラップ準位に捕獲されているキャリアが励起開放され
てしまい、連続して読出を行うに従い（連続光を用いた
場合）、または複数回の読出を行うに従い、その出力で
ある光伝導電流は減少してしまう。このことから、当該
材料における読出光の透過光量を測定した場合も、連続
して透過光量を観測した場合、またはパルス光の透過光
量を複数回に渡り測定した場合、読出光の透過光量が変
化してしまうことが予想される。As described in the background of the invention, when the photoconductive current according to the irradiation of the reading light is used as a means for reading the information, the carrier captured by the trap level of the material is read out. Are excited and released, and the photoconductive current as the output decreases as the reading is continuously performed (when continuous light is used) or as the reading is performed a plurality of times. Therefore, when the amount of read light transmitted through the material is measured, when the amount of transmitted light is continuously observed, or when the amount of transmitted pulsed light is measured multiple times, the amount of read light transmitted changes. It is expected to do.

【０１５０】この透過光量の変化は、当該材料のトラッ
プ準位に捕獲されているキャリアが、読出光の照射によ
って励起開放され、その数が減少することに起因するも
のと考えられる。従って、所定の光量の書込み光の照射
によって、書き込まれた情報を維持するには、その書込
み光の照射光量に対応したキャリアがトラップ準位に捕
獲され続けるようにすればよいことになる。It is considered that this change in the amount of transmitted light is caused by the fact that the carriers trapped in the trap level of the material are excited and released by the irradiation of the reading light, and the number thereof is reduced. Therefore, in order to maintain the written information by irradiating the writing light of a predetermined light amount, it is only necessary that the carriers corresponding to the irradiation light amount of the writing light be continuously captured by the trap level.

【０１５１】このことを実現するには、読出光の照射に
よって、トラップ準位から開放されるキャリアと同数の
キャリアをトラップ準位に再び捕獲させてやればよい。In order to realize this, it is sufficient to capture the same number of carriers as the number of carriers released from the trap level in the trap level by irradiation of the reading light.

【０１５２】トラップ準位にキャリアを捕獲させるに
は、書込み光の照射を行えばよので、この場合、一回の
読出によって（複数回の読出をひとまとめとして考えて
もよい）読み出され、トラップ準位から励起開放されて
しまうキャリアと同数のキャリアをトラップ準位に捕獲
させ得るように、対応する光量の書込み光の照射を行え
ばよい。即ち、一回の読出行為の毎に、その読出行為に
よってトラップ準位から励起開放されたキャリアと同数
のキャリアをトラップ準位に捕獲させ得る照射光量の書
込み光を照射すれば、書き込まれた情報は読出に際して
見かけ上常に維持される。In order to capture the carriers in the trap level, irradiation of writing light may be performed. In this case, therefore, the light is read by one reading (a plurality of readings may be considered as a group), and the trap is trapped. The corresponding amount of writing light may be irradiated so that the trap level can capture the same number of carriers that are excited and released from the level. That is, the written information is written by irradiating with writing light in an amount of irradiation light capable of capturing the same number of carriers as the number of carriers excited and released from the trap level by the reading action for each reading action. Is apparently always maintained during reading.

【０１５３】上記の動作を図７に示す装置で実施する場
合の一例を以下に示す。 （動作をさせる前の準備） (a)まず、書込み光(79)の照射光量と、読出光(77)の透
過光(78)の透過光量との関係を予め調べ、その情報を半
導体メモリーに記憶させておく。 (b)一回の読出に際して、どれほどのキャリアが読み出
されてしまうかを測定する。具体的には、一回の読出に
よって変化する透過光(78)の変化分を測定し、その変化
分に対応する書込み光(79)の照射光量を求める。そし
て、この情報を半導体メモリーに記憶させておく。An example in which the above operation is carried out by the apparatus shown in FIG. 7 is shown below. (Preparation before operation) (a) First, the relationship between the irradiation light amount of the writing light (79) and the transmitted light amount of the read light (77) and the transmitted light (78) is investigated in advance, and the information is stored in a semiconductor memory. Remember. (b) Measure how many carriers are read in one read. Specifically, the change amount of the transmitted light (78) that changes by one reading is measured, and the irradiation light amount of the writing light (79) corresponding to the change amount is obtained. Then, this information is stored in the semiconductor memory.

【０１５４】（書込み動作） (c) 特定の情報に対応させた光量の書込み光(79)を所
定のメモリ領域に照射する。(Writing Operation) (c) Irradiating a predetermined memory area with writing light (79) having a light quantity corresponding to specific information.

【０１５５】（読出動作） (C)読出光(77)を照射し、その際の透過光(78)の光量を
測定部(75)で測定し、前述のメモリーに記憶させた情報
と照合させ、先に照射された書込み光(79)の照射光量を
算出する。 (d)上記算出された書込み光(79)の照射光量を知ること
で、所定の情報を読み出すことができる。 (e)上記読出行為の後に、前述の半導体メモリーに記憶
させておいた、一回の読出において、変化する透過光(7
8)の光量を補償するために必要な書込み光(79)の照射光
量を、書込み光を照射する手段(73)より当該メモリ領域
に照射する。こうすることで、次の読出に際しても同様
の透過光(78)の光量を得ることができる。(Reading Operation) (C) The reading light (77) is irradiated, and the quantity of the transmitted light (78) at that time is measured by the measuring section (75), and is compared with the information stored in the memory. , The irradiation light amount of the writing light (79) previously irradiated is calculated. (d) Predetermined information can be read by knowing the irradiation light amount of the writing light (79) calculated above. (e) After the reading operation, the transmitted light (7
An irradiation light amount of the writing light (79) necessary for compensating the light amount of 8) is applied to the memory area by the writing light irradiation means (73). By doing so, the same amount of transmitted light (78) can be obtained in the next reading.

【０１５６】以上のような動作をさせることで、複数回
の読出に際して、常に一定の読出光(77)の透過光量が得
られ、常に正しい書込み光(79)の照射光量を読出光(77)
の透過光量から知ることができる。By performing the above-described operation, a constant transmitted light amount of the read light (77) is always obtained when reading a plurality of times, and the correct irradiation light amount of the write light (79) is always obtained.
It can be known from the amount of transmitted light.

【０１５７】上記の動作は、一回の読出光の照射（読出
光は常に同じ条件で照射されるものとする）によって、
トラップ準位に捕獲されたキャリアの内、特定量のキャ
リアが失われる場合に有効な方法であるが、トラップさ
れているキャリアの数によって（これは書込み光の照射
光量に対応する）、読出の際に失われるキャリアの数が
異なる場合も考えられる。即ち書込み光の照射光量の違
いによって、読み出しに際しての情報の減少分が異なる
場合も考えられる。The above operation is performed by one irradiation of the reading light (the reading light is always irradiated under the same condition).
This is an effective method when a certain amount of the carriers trapped in the trap level is lost, but depending on the number of trapped carriers (this corresponds to the irradiation light amount of the writing light), the reading It is also possible that the number of carriers lost at that time is different. That is, it is possible that the amount of decrease in information at the time of reading differs depending on the difference in the irradiation light amount of the writing light.

【０１５８】この場合は、書き込まれている情報に対応
して、上記(b) に示した動作を情報の種類の数だけ行う
ことで、対応することができる。例えば、Ａという情報
を読み出した場合には、読み出し後、A₁の光量で書き込
み光を照射すれば、Ａという情報は維持され、Ｂという
情報を読み出した場合には、読み出し後、B₁の光量で書
き込み光を照射すれば、Ｂという情報は維持され、Ｃと
いう情報を読み出した場合には、読み出し後、C₁の光量
で書き込み光を照射すれば、Ｃという情報は維持され、
という様に動作させればよい。This case can be dealt with by performing the operation shown in (b) above for the number of types of information corresponding to the written information. For example, when the information A is read, if the writing light is irradiated with the light amount A ₁ after the reading, the information A is maintained, and when the information B is read, the information B ₁ is read after the reading. If the writing light is irradiated with a light amount, the information B is maintained, and if the information C is read, if the writing light is irradiated with a light amount C ₁ after the reading, the information C is maintained.
It just has to be operated.

【０１５９】以下に簡単な動作の例を示し、本実施例の
動作について説明する。図９において、（Ａ）は一つの
メモリー領域に、１回目の読出光(77)の照射（パルス
光）を行った際の測定部(75)からの出力（縦軸）と、２
回目の読出光(77)の照射（パルス光）を行った際の測定
部(75)からの出力（縦軸）とが示されている。（縦軸の
出力は、測定部(75)に設けられたフォトダイオードの出
力と考えればよい）この測定部(75)からの出力は、ダイ
ヤモンド薄膜(71)を透過した読出光(78)の相対的な光量
（強度でもよい）を示すものである。The operation of this embodiment will be described below with reference to a simple operation example. In FIG. 9, (A) shows the output (vertical axis) from the measuring unit (75) when the first reading light (77) is irradiated (pulse light) to one memory area and 2
The output (vertical axis) from the measuring unit (75) when the irradiation of the readout light (77) (pulse light) is performed for the second time is shown. (The output on the vertical axis can be considered as the output of the photodiode provided in the measurement unit (75).) The output from this measurement unit (75) is the read light (78) transmitted through the diamond thin film (71). It indicates a relative amount of light (may be intensity).

【０１６０】また（Ｂ）は、異なる情報が書き込まれた
メモリー領域(a) と(b) とに、同じ条件で読出光（パル
ス光）を照射した際の測定部(75)からの出力（縦軸）が
示されている。即ち、（Ｂ）に示されているのは、読み
出しの際の出力で評価して目盛６の情報が書き込まれて
いるメモリー領域(a) と、読み出しの際の出力で評価し
て目盛３の情報が書き込まれているメモリー領域(b)
と、についての読み出しの際の出力を示すものである。Further, (B) shows the output from the measuring section (75) when the reading light (pulse light) is irradiated under the same conditions to the memory areas (a) and (b) in which different information is written ( (Vertical axis). That is, (B) shows that the memory area (a) in which the information of the scale 6 is written and evaluated by the output at the time of reading, and the scale 3 of the memory area evaluated by the output at the time of reading are evaluated. Memory area where information is written (b)
And the output at the time of reading.

【０１６１】（Ａ）には、１回目の読出光の照射の際の
読出光の透過光量(78)に比べて、２回目の読出光の照射
の際の読出光の透過光量(78)が少なくなっていることが
示されている。これは、読み取り回数を重ねる毎に、ト
ラップ準位から励起するキャリアの数が減っていき、そ
れに対応してダイヤモンド薄膜(71)中において失われる
読出光の光子が減少するため、結果として読出光の透過
光量が増大することを示すものである。即ち図９（Ａ）
には、１回の読出によって、３目盛分((91) で示され
る）の出力の減少、言い換えれば読出光の透過光量(78)
が３目盛分増大することが示されている。In (A), the transmitted light amount (78) of the read light when the second read light is irradiated is compared with the transmitted light amount (78) of the read light when the first read light is irradiated. It is shown to be decreasing. This is because as the number of readings increases, the number of carriers excited from the trap level decreases, and the photons of the reading light lost in the diamond thin film (71) correspondingly decrease. It is shown that the amount of transmitted light increases. That is, FIG. 9 (A)
Shows that the output of three scales (indicated by (91)) is reduced by one reading, in other words, the amount of read light transmitted (78).
Is shown to increase by 3 scales.

【０１６２】ここで以下のように考える。 1. （Ａ）に示されるように、１回の読み取りによって
(91)で示される３目盛に相当する透過光(78)の光量が増
大する。即ち、蓄えられている情報が減少する。 2. （Ｂ）から分かるように、(91)で示される３目盛分
の出力の差は、３目盛分の情報をメモリー領域(a) にさ
らに書き込むか、３目盛分の情報をメモリー領域(b) よ
り引き出すかすれば、解消することができる。 3. そこで、（Ａ）において、１回目の読出と２回目の
読出との間において、(91)に示す出力の差に対応する光
量でもって、書込み光(79)の照射を行うと、２回目の読
出に際しても、蓄えられている情報量が１回目の読出の
際と同じとなるから、１回目と同じ出力を得ることがで
きる。Here, consider the following. 1. As shown in (A),
The amount of transmitted light (78) corresponding to the three scales shown by (91) increases. That is, the stored information is reduced. 2. As can be seen from (B), the difference between the outputs for three scales shown in (91) is that the information for three scales is further written to the memory area (a) or the information for three scales is stored in the memory area ( b) It can be resolved by pulling it out further. 3. Therefore, in (A), when the writing light (79) is irradiated with the light amount corresponding to the output difference shown in (91) between the first reading and the second reading, At the time of the first reading, the amount of information stored becomes the same as that at the time of the first reading, so that the same output as the first reading can be obtained.

【０１６３】上記の動作は、１回の読出によって、当該
メモリー領域から引き出されてしまった情報（例えば照
射光量に対応した情報）を、同じ情報量でもって読出後
に書込みことによって、２回目の読出に際しても、１回
目と同じ情報量を読み出すことができる状況を実現した
ものであるといえる。In the above operation, the information read out from the memory area by one reading (for example, the information corresponding to the irradiation light amount) is written with the same information amount and then written, so that the second reading is performed. In this case, it can be said that the situation in which the same amount of information as the first time can be read is realized.

【０１６４】本実施例においては、ダイヤモンド薄膜(7
1)に書き込まれた情報を保持するために書込み光(79)の
照射を行ったが、書込み光に相当する光の照射手段を、
書込み光を照射する手段(73)以外に別に設ける構成とし
てもよい。即ち、書き込まれた情報を維持する光を照射
する手段を独立に設ける構成としてもよい。この場合、
書き込まれた情報を維持する光が満たさなければならな
い条件は、書込み光が満たさなければならない条件と同
一である。In this example, the diamond thin film (7
Irradiation of the writing light (79) was performed to hold the information written in 1).
A configuration may be separately provided in addition to the means (73) for irradiating the writing light. That is, it may be configured such that means for irradiating the light for maintaining the written information is provided independently. in this case,
The conditions that the light that maintains the written information must meet are the same as the conditions that the writing light must meet.

【０１６５】〔実施例４〕本実施例は、実施例１または
実施例２の構成を利用した、光を入力並びに出力とした
演算装置に関するものである。[Embodiment 4] This embodiment relates to an arithmetic unit that uses the configuration of Embodiment 1 or 2 and uses light as input and output.

【０１６６】本実施例は実施例３に示した動作方法をさ
らに発展させたものであって、例えば図７や図８に示す
装置において、ダイヤモンド薄膜(71)に形成される複数
のメモリー領域（例えば２μｍ角の領域）に対して、書
込み光の照射により、情報の入力を行い、読出光の照射
により情報の出力を行うことにより、当該メモリー領域
において情報の出し入れを行う構成を提供するものであ
る。This embodiment is a further development of the operating method shown in the third embodiment. For example, in the device shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of memory regions (formed in the diamond thin film 71) ( For example, in a region of 2 μm square, information is input by irradiation of writing light and information is output by irradiation of reading light, thereby providing information in and out of the memory area. is there.

【０１６７】ここで、一つメモリー領域に１０単位の情
報を書き込む構成を考える。この場合、１０単位の情報
は、書込み光の照射光量の違いによって区別するものと
する。この場合、書込み光の照射によって所定の単位の
情報を当該メモリー領域に入力し、読出光の照射によっ
て、指定の情報を当該メモリー領域から引き出すことが
できる。Here, let us consider a configuration in which 10 units of information are written in one memory area. In this case, the information of 10 units is distinguished by the difference in the irradiation light amount of the writing light. In this case, information of a predetermined unit can be input to the memory area by irradiation of writing light, and specified information can be extracted from the memory area by irradiation of reading light.

【０１６８】以下において、情報の読出とは、単に情報
を読み取るだけで、その情報は失われないことを意味す
るものとする。また情報を当該メモリー領域から引き出
してしまうこと、即ち情報を出力し、その出力した情報
は当該メモリー領域から失われてしまうことを、情報を
引き出す、と表現することとする。In the following, the reading of information means that the information is simply read and the information is not lost. Further, to extract information from the memory area, that is, to output information and to lose the output information from the memory area is referred to as extracting information.

【０１６９】例えば、当該メモリー領域（任意の一つの
メモリー領域を考える）において、５単位の情報を入力
し、３単位の情報を引き出す動作を考える。この場合、
５単位の情報を入力するには、５単位の情報に対応した
光量でもって書込み光を当該メモリー領域に照射すれば
よい。また、３単位の情報を引き出す（３単位の情報を
引き出すことによって、当該メモリー領域に蓄えられて
いる情報は２単位となる）際には、３単位分の情報を引
き出してしまうのに必要な光量で、読み出し光を照射
し、既に書き込まれている５単位の情報を読み出せばよ
い。また、実施例３に示した動作を実施することで、情
報の引出しは行わずに（蓄えられる情報は５単位のま
ま）５単位の情報を単に読出すことができる。For example, consider an operation of inputting 5 units of information and extracting 3 units of information in the memory area (considering one arbitrary memory area). in this case,
To input 5 units of information, writing light may be applied to the memory area with a light amount corresponding to 5 units of information. In addition, when extracting 3 units of information (by extracting 3 units of information, the information stored in the memory area becomes 2 units), it is necessary to extract 3 units of information. It is sufficient to irradiate the reading light with the amount of light and read the already written information of 5 units. Further, by performing the operation shown in the third embodiment, it is possible to simply read 5 units of information without extracting information (the stored information remains 5 units).

【０１７０】読出光の照射によって、当該メモリー領域
から情報を引き出すには、予め所定の情報それぞれにお
いて、読出光の照射によって、どれほどの情報を引き出
せるのか測定し、そのデータに基づいて読出光の照射光
量または照射強度またはその波長、さらにはこれらの組
み合わせ、を定めればよい。In order to extract information from the memory area by irradiating the reading light, how much information can be extracted by irradiating the reading light for each predetermined information is measured in advance, and the irradiation of the reading light is performed based on the data. The amount of light or irradiation intensity or its wavelength, and further a combination thereof may be determined.

【０１７１】本実施例の構成をとることによって、例え
ば図７に示す装置において、入力は書込み光(79)、出力
は読出光(77)の当該材料に対する透過光(78)、という一
種の光演算装置を実現することができる。By adopting the configuration of this embodiment, for example, in the device shown in FIG. 7, the input is the writing light (79) and the output is the reading light (77) which is the transmitted light (78) to the material. A computing device can be realized.

【０１７２】また、当該メモリー領域に情報を書き込む
には、書込み光の照射光量またはその波長、さらにはそ
れらの組み合わせを利用することができる。さらに情報
の消去を行うのであれば、所定のメモリー領域に白色光
または当該材料のエネルギーバンドギャップより低いエ
ネルギーに相当する広い波長領域を有する光（例えば当
該材料として炭化珪素を用いるのであれば、可視光領域
〜赤外領域の広い波長領域を有する光）または、書き込
まれている情報を読出尽くしてしまう光量の読出光を照
射し、書き込まれている情報を読み尽くしてしまえばよ
い。Further, in order to write information in the memory area, it is possible to use the irradiation light amount of the writing light, its wavelength, or a combination thereof. Further, if information is to be erased, white light or light having a wide wavelength region corresponding to energy lower than the energy band gap of the material in a predetermined memory area (for example, visible light if silicon carbide is used as the material). The light having a wide wavelength range from the optical region to the infrared region) or the amount of reading light that reads out the written information may be irradiated to read out the written information.

【０１７３】〔実施例５〕本実施例の概略の構成を図10
に示す。図10に示すのは、エネルギーバンドギャップが
Ｅ_g の当該材料(102) に対し、光子エネルギーがＥ₁ の
第１の光(105) を入力とし、光子エネルギーがＥ₂ の第
２に光(107) の当該材料に対する透過光(106) を出力と
する素子に関する。また、Ｅ₁ とＥ_g とＥ₂ との間に
は、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ が成立していることはいうまでもない。[Embodiment 5] A schematic configuration of the present embodiment is shown in FIG.
Shown in. FIG. 10 shows that the first light (105) having a photon energy of E ₁ is input to the material (102) having an energy band gap of E _g , and the second light (E ₂ ) having a photon energy of E ₂ is input. 107) relating to the element that outputs the transmitted light (106) to the material. It goes without saying that E ₂ <E _g <E ₁ is established between E ₁ , E _g and E ₂ .

【０１７４】本実施例は、第１の光(105) によって、第
２の光の透過光(106) の光量または強度を制御する機能
を有する。即ち、第１の光によって第２の光を制御する
光素子としての機能を有する。This embodiment has a function of controlling the light quantity or intensity of the transmitted light (106) of the second light by the first light (105). That is, it has a function as an optical element that controls the second light by the first light.

【０１７５】以下において、素子を構成する当該材料(1
02) として、ダイヤモンドを用いた例を示す。図10にお
いて、(101) は第１の光を照射する手段であり、ダイヤ
モンドのエネルギーバンドギャップより高いエネルギー
（光子エネルギー）に相当する波長（概略230nm より短
波長）の光を照射する手段である。(104) は第２光を照
射する手段であり、ダイヤモンドのエネルギーバンドギ
ャップより低いエネルギー（光子エネルギー）に相当す
る波長の光（概略230nm より長波長）の光を照射する手
段である。また、(103) はダイヤモンド(102) を透過し
た光(106) の光量または強度またはそのスペクトルの違
いを検出する手段であり、公知の光検出手段（例えばフ
ォトダイオード）によって構成される。In the following, the material (1
As an example 02), an example using diamond is shown. In FIG. 10, (101) is a means for irradiating the first light, and is a means for irradiating light with a wavelength (wavelength shorter than about 230 nm) corresponding to energy (photon energy) higher than the energy band gap of diamond. . (104) is a means for irradiating the second light, and is a means for irradiating light having a wavelength corresponding to energy (photon energy) lower than the energy band gap of diamond (approximately longer than 230 nm). Further, (103) is a means for detecting a difference in the amount or intensity of light (106) transmitted through the diamond (102) or a difference in its spectrum, and is constituted by a known light detecting means (for example, a photodiode).

【０１７６】本実施例は、実施例１〜４において説明し
た動作を行わすことができる。即ち、メモリー素子とし
ても演算素子としも動作させることができる。This embodiment can carry out the operations described in the first to fourth embodiments. That is, both the memory element and the arithmetic element can be operated.

【０１７７】また、(102) を構成する材料としては、ダ
イヤモンドの他に、光伝導効果と、励起されたキャリア
を捕獲するトラップ準位と、エネルギーバンドギャップ
と、を有した材料であれば、基本的には用いることがで
きる。そしてその際の、第１の光(105) や第２の光(10
7) 、さらには第１の光を照射する手段(101) 、第２の
光を照射する手段(104) 、第２の光の透過光(106) の光
量または強度を測定する手段(103) 等々は、利用する材
料のエネルギーバンドギャップに鑑み、決定すればよ
い。Further, as the material constituting (102), in addition to diamond, if it is a material having a photoconductive effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap, Basically, it can be used. At that time, the first light (105) and the second light (10)
7) Further, means for irradiating the first light (101), means for irradiating the second light (104), means for measuring the light quantity or intensity of the transmitted light (106) of the second light (103) Etc. may be determined in consideration of the energy band gap of the material to be used.

【０１７８】以下にその一例を挙げる。 素子を構成する材料(102) ：単結晶珪素（Ｅ_g ＝1.1eV
、約1130nmに相当） 第１の光(105) ：波長780nm のレーザー光 第２の光(107) ：波長1500nmのレーザー光 第１の光を照射する手段(101) ：波長780nm のレーザー
光を発するGaAlAs系半導体レーザ 第２の光を照射する手段(104) ：波長1500nmのレーザー
光を発するInP 系半導体レーザー 透過光(106) を測定する手段(103) ：波長1500nm付近に
高い感度を有するGeを用いたフォトダイオードAn example thereof will be given below. Material constituting the element (102): Single crystal silicon (E _g = 1.1 eV
, 1130nm) 1st light (105): 780nm wavelength laser light 2nd light (107): 1500nm wavelength laser light Means of irradiating 1st light (101): 780nm wavelength laser light GaAlAs-based semiconductor laser emitting means for irradiating second light (104): InP-based semiconductor laser emitting laser light of wavelength 1500nm Means for measuring transmitted light (106) (103): Ge having high sensitivity near wavelength 1500nm Photodiode using

【０１７９】〔実施例６〕本実施例の概略の構成を図11
に示す。図11において、図10と符号の同一のものは、実
施例５において説明したのと同様である。図11に示す装
置は、一対の電極(108) と(109) とを有している。ま
た、図示はしないが、一対の電極(108) と(109) との間
にバイアスを加える電源や、電極(108) と(109) との間
を流れる光伝導電流を増幅するアンプや、その電流を測
定する手段や、該手段によって得られたデータを処理す
る手段や、データを記憶する手段等が必要に応じて設け
られる。[Embodiment 6] FIG. 11 shows a schematic configuration of this embodiment.
Shown in. 11, those having the same reference numerals as those in FIG. 10 are the same as those described in the fifth embodiment. The device shown in FIG. 11 has a pair of electrodes (108) and (109). Although not shown, a power source for applying a bias between the pair of electrodes (108) and (109), an amplifier for amplifying a photoconductive current flowing between the electrodes (108) and (109), and Means for measuring the current, means for processing the data obtained by the means, means for storing the data, etc. are provided as necessary.

【０１８０】この一対の電極間に電圧を加えた状態で、
第２の光(107) を照射すると、図５に示すように、第１
の光(105) の照射光量に比例した光伝導電流が一対の電
極(108) と(109) との間に流れ、その値より第１の光(1
05) によって書き込まれた情報を読み出すことができる
機能を有する。With a voltage applied between the pair of electrodes,
When irradiated with the second light (107), as shown in FIG.
A photoconducting current proportional to the amount of light (105) emitted from the pair of electrodes flows between the pair of electrodes (108) and (109).
It has the function to read the information written by 05).

【０１８１】また、図11に示す装置は、図10に示す装置
の機能をも当然有しているので、(106) の光の光量また
は強度によって得られる出力と、一対の電極(108) と(1
09)との間に流れる光伝導電流によって得られる出力
の、２つの出力を有することになる。そして、この２つ
の出力は、それぞれ第１の光(105) の光量や波長、さら
には光量と波長の組合せで作られた情報に対応する、と
いう機能を有する。Since the device shown in FIG. 11 also has the function of the device shown in FIG. 10, the output obtained by the light amount or intensity of the light of (106) and the pair of electrodes (108) (1
It will have two outputs, the output obtained by the photoconducting current flowing between and 09). The two outputs have a function of corresponding to the light quantity and the wavelength of the first light (105), and the information created by the combination of the light quantity and the wavelength.

【０１８２】本実施例の構成を採ることで、１つの入力
に対して２つの出力を有し、しかもメモリー機能を有す
る素子を得ることができる。出力として、光伝導電流を
利用した場合であっても、実施例３並びに実施例４で示
した動作をさせることができる。即ち、第２の光（読出
光）(107] の一回の照射によって、次回の読出に際して
どれほどの光伝導電流の低下があるか予め調べ、このデ
ータに従って、第２の光(107) の照射の毎に第１の光を
所定の光量でもって照射すれば、第２の光(107) の照射
の毎に常に同じ光伝導電流の値が得られる構成を実現で
きる。By adopting the configuration of this embodiment, it is possible to obtain an element having two outputs for one input and having a memory function. Even when the photoconductive current is used as the output, the operations shown in the third and fourth embodiments can be performed. That is, it is preliminarily examined how much the photoconductive current is reduced in the next reading by one irradiation of the second light (reading light) (107), and according to this data, the irradiation of the second light (107) is performed. By irradiating the first light with a predetermined light amount each time, it is possible to realize a configuration in which the same value of the photoconductive current is always obtained each time the second light (107) is irradiated.

【０１８３】〔実施例７〕本実施例は、実施例１または
実施例２、さらには実施例６に示す構成において、ダイ
ヤモンド薄膜(71)または素子を構成する材料(102) の代
わりに炭化珪素(SiC) の薄膜を用いた例である。[Embodiment 7] In this embodiment, in place of the diamond thin film (71) or the material (102) constituting the element in the constitution shown in the embodiment 1 or 2 and further the embodiment 6, silicon carbide is used. This is an example using a (SiC) thin film.

【０１８４】気相合成される炭化珪素のエネルギーバン
ドギャップは２〜３eV程度であり、仮に３eVと仮定する
ならば、相当する波長は約413nm となるので、紫外領域
（400nm 以下) に強いスペクトルを有する水銀ランプを
書込み光の光源として用い、波長633nm のHe-Ne レーザ
ー、または可視光領域や赤外線領域の光を発する各種半
導体レーザーを読出光として利用することができる。そ
の他、動作方法等については実施例１と同様である。ま
た、実施例３の動作を本実施例の利用できることはいう
までもない。なお、本実施例以外の材料を用いる場合で
あっても、書込み光の波長及び読出光の波長は、当該材
料のエネルギーバンドギャップによって定まることは前
述の通りである。The energy band gap of vapor-phase synthesized silicon carbide is about 2 to 3 eV. If it is assumed to be 3 eV, the corresponding wavelength is about 413 nm, so a strong spectrum in the ultraviolet region (400 nm or less) is obtained. By using the mercury lamp that it has as a light source for writing light, a He-Ne laser with a wavelength of 633 nm or various semiconductor lasers that emit light in the visible light region or infrared region can be used as the reading light. In addition, the operation method and the like are the same as in the first embodiment. Further, it goes without saying that the operation of the third embodiment can be used in this embodiment. As described above, the wavelength of the writing light and the wavelength of the reading light are determined by the energy bandgap of the material even when using a material other than this example.

【０１８５】〔実施例８〕本実施例は、実施例１または
実施例２、さらには実施例７に示す構成において、ディ
スク部(71)または素子を構成する材料(102) の代わり
に、単結晶珪素を用いた例である。単結晶珪素のエネル
ギーバンドギャップは約1.1eV であり、このエネルギー
に相当する波長はおよそ1130nmである。従って、書込み
光としては、約1130nm以下の波長を有するGaAs系の可視
光半導体レーザー（コンパクトディスクプレーヤーに用
いられるものが良く知られている）を用いることがで
き、読出光としては、約1130nm以上の波長である1200〜
1600nmの波長のレーザー光を発するInP 系の半導体レー
ザー（光ファイバ通信に用いられるものとして知られて
いる）を用いることができる。[Embodiment 8] In this embodiment, in place of the material (102) constituting the disk portion (71) or element in the construction shown in the embodiment 1 or the embodiment 2 and further the embodiment 7, This is an example using crystalline silicon. The energy band gap of single crystal silicon is about 1.1 eV, and the wavelength corresponding to this energy is about 1130 nm. Therefore, as the writing light, a GaAs visible light semiconductor laser having a wavelength of about 1130 nm or less (the one used for compact disc players is well known) can be used, and as the reading light, about 1130 nm or more. The wavelength of 1200 ~
An InP-based semiconductor laser (known to be used for optical fiber communication) that emits laser light having a wavelength of 1600 nm can be used.

【０１８６】単結晶珪素は、エネルギーバンドギャップ
が約1.1eV と小さく、書き込まれる情報量（トラップ準
位に捕獲されるキャリアの数）が、５eV以上のエネルギ
ーバンドギャップを有するダイヤモンドに比較して相対
的に少ないと考えられるので、確実な動作を期待できる
のは、書込み光の照射光量の有無を読出光の透過光量を
動作方法である。ただし、この動作方法は、一つのメモ
リ領域において情報として０か１の情報しか扱えないの
で、扱える情報量は少なくなる。勿論、書込み光の照射
光量に対応する読出光の透過光量を細かく判定して、一
つのメモリ領域において２種類以上の情報を扱うことの
できる構成としてもよい。The energy band gap of single crystal silicon is as small as about 1.1 eV, and the amount of written information (the number of carriers trapped in the trap level) is relatively higher than that of diamond having an energy band gap of 5 eV or more. Since it is considered to be small in number, the reliable operation can be expected by the operation method based on the presence or absence of the irradiation light amount of the writing light and the transmission light amount of the reading light. However, since this operation method can handle only 0 or 1 information as information in one memory area, the amount of information that can be handled is small. Needless to say, the amount of transmitted read light corresponding to the amount of write light may be finely determined to handle two or more types of information in one memory area.

【０１８７】[0187]

【効果】特定の物性を有する材料（例えばダイヤモン
ド）に、該材料のエネルギーバンドギャップの値によっ
て定まる特定の波長より短い第１の光を照射し、しかる
後に特定の波長より長い第２の光を照射し、その際の第
２の光の透過光量を測定することで、前記第１の光に関
する情報を得ることができる。そしてこのことを利用す
ることで、全く新しい形式の光ディスクメモリー装置、
あるいは演算装置を得ることができる。[Effect] A material having specific physical properties (for example, diamond) is irradiated with a first light shorter than a specific wavelength determined by the value of the energy band gap of the material, and then a second light longer than the specific wavelength is irradiated. Information about the first light can be obtained by irradiating and measuring the transmitted light amount of the second light at that time. And by utilizing this, a completely new type of optical disk memory device,
Alternatively, a computing device can be obtained.

【０１８８】本発明の構成を利用した素子は、単なるメ
モリー機能に加えて、入力信号を積算して蓄える機能を
有するので、このことを利用して、学習機能を有する演
算素子を実現することができる。そしてこのような機能
は、ニューラルネットワークの構成やカオス演算装置に
応用することができ、さらには非ノイマン型のアナログ
コンピュターに広く利用することができる。The element utilizing the structure of the present invention has not only a simple memory function but also a function of accumulating and storing an input signal. Therefore, by utilizing this, an arithmetic element having a learning function can be realized. it can. Further, such a function can be applied to a configuration of a neural network or a chaotic operation device, and further, can be widely used for a non-Neumann type analog computer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 ダイヤモンド薄膜に光を照射した際の光の波
長に相当するエネルギーとダイヤモンド薄膜の光感度と
の関係を示す。FIG. 1 shows the relationship between the energy corresponding to the wavelength of light when a diamond thin film is irradiated with light and the photosensitivity of the diamond thin film.

【図２】 ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射していった
場合の照射時間と光伝導電流との関係、さらにその後の
白色光の照射に従う光伝導電流を示す。FIG. 2 shows the relationship between the irradiation time and the photoconducting current when the diamond thin film is irradiated with ultraviolet rays, and further shows the photoconducting current following irradiation with white light.

【図３】 ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射した場合の
照射強度と明と暗の光伝導電流の比とを示す。FIG. 3 shows the irradiation intensity and the ratio of bright and dark photoconductive currents when a diamond thin film is irradiated with ultraviolet rays.

【図４】 ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射した場合の
照射強度と、光伝導電流が90％飽和する時間との関係を
示す。FIG. 4 shows the relationship between the irradiation intensity when a diamond thin film is irradiated with ultraviolet rays and the time for which the photoconductive current is 90% saturated.

【図５】 ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射した場合の
照射光量と、白色光の照射に従う光伝導電流との関係を
示す。FIG. 5 shows the relationship between the irradiation light amount when a diamond thin film is irradiated with ultraviolet rays and the photoconductive current according to the irradiation of white light.

【図６】 ダイヤモンド薄膜に紫外線を照射した後にお
いて照射される光の波長に相当するエネルギーと、その
際の光伝導電流が90％減少する時間との関係を示す。FIG. 6 shows the relationship between the energy corresponding to the wavelength of light irradiated after irradiating a diamond thin film with ultraviolet rays and the time for which the photoconductive current decreases by 90%.

【図７】 本発明を利用したディスクメモリー装置を示
す。FIG. 7 shows a disk memory device using the present invention.

【図８】 本発明を利用したディスクメモリー装置を示
す。FIG. 8 shows a disk memory device using the present invention.

【図９】 実施例の動作の例を示す。FIG. 9 shows an example of the operation of the embodiment.

【図10】 本発明を利用した光素子を示す。FIG. 10 shows an optical device using the present invention.

【図11】 本発明を利用した光素子を示す。FIG. 11 shows an optical device using the present invention.

【符号の説明】 ７２ 回転軸 ７１ ダイヤモンド薄膜 ７９ 書込み光 ７３ 書込み光を照射する手段 ７７ 読出光 ７４ 読出光を照射する手段 ７５ 透過光測定部 ７８ 透過した読出光 ７０２ 反射層 １０２ 素子を構成する材料 １０５ 第１の光 １０７ 第２の光 １０６ 第２の光の透過光 １０１ 第１の光を照射する手段 １０４ 第２の光を照射する手段 １０３ 透過光を検出する手段 １０８ 電極 １０９ 電極[Explanation of reference numerals] 72 rotation axis 71 diamond thin film 79 writing light 73 means for irradiating writing light 77 reading light 74 means for irradiating reading light 75 transmitted light measuring unit 78 transmitted reading light 702 reflection layer 102 material constituting element 105 First Light 107 Second Light 106 Second Light Transmitted Light 101 First Light Irradiating Means 104 Second Light Irradiating Means 103 Detecting Transmitted Light 108 Electrode 109 Electrode

Claims (35)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光伝導効果と、 励起されたキャリアを捕獲するトラップ準位と、 エネルギーバンドギャップと、 を有した材料を用いた電子装置であって、 当該材料のエネルギーバンドギャップより高いエネルギ
ーに相当する波長を有する第１の光を当該材料に照射す
る手段と、 当該材料のエネルギーバンドギャップより低いエネルギ
ーに相当する波長を有する第２の光を当該材料に照射す
る手段と、 当該材料を透過する前記第２の光の光量を測定する手段
と、 前記第２の光の透過光量より、前記当該材料に照射され
た第１の光に関する情報を得る手段と、 を有することを特徴とする電子装置。1. An electronic device using a material having a photoconduction effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap, wherein the energy is higher than the energy band gap of the material. Means for irradiating the material with a first light having a corresponding wavelength, means for irradiating the material with a second light having a wavelength corresponding to an energy lower than the energy band gap of the material, and transmitting the material. Means for measuring the light amount of the second light, and means for obtaining information on the first light with which the material is irradiated from the transmitted light amount of the second light. apparatus. 【請求項２】 請求項１において、第１の光に関する情
報は、当該材料に対する第１の光の照射の有無に関する
ものであることを特徴とする電子装置。2. The electronic device according to claim 1, wherein the information regarding the first light is information regarding whether or not the material is irradiated with the first light. 【請求項３】 請求項１において、第１の光に関する情
報は、当該材料に対する第１の光の照射光量であること
特徴とする電子装置。3. The electronic device according to claim 1, wherein the information regarding the first light is an irradiation light amount of the first light with respect to the material. 【請求項４】 請求項１において、第１の光に関する情
報は、当該材料に対する第１の光の波長の違いに関する
ものであることを特徴とする電子装置。4. The electronic device according to claim 1, wherein the information about the first light is about a difference in wavelength of the first light with respect to the material. 【請求項５】 請求項１において、第１の光と第２の光
とが同時に照射されることを特徴とする電子装置。5. The electronic device according to claim 1, wherein the first light and the second light are irradiated at the same time. 【請求項６】 請求項１において、第１の光の照射後に
第２の光が照射されることを特徴とする電子装置。6. The electronic device according to claim 1, wherein the second light is emitted after the first light is emitted. 【請求項７】 請求項１において、第２の光の透過光量
を測定する方法として、第２の光の当該材料に対する透
過光のスペクトルを測定することを特徴とする電子装
置。7. The electronic device according to claim 1, wherein, as a method of measuring the transmitted light amount of the second light, a spectrum of the transmitted light of the second light with respect to the material is measured. 【請求項８】 請求項１において、第１の光を入力と
し、第２の光の当該材料に対する透過光を出力する電子
装置。8. The electronic device according to claim 1, wherein the first light is input and the second light is transmitted through the material. 【請求項９】請求項１において、当該材料のエネルギー
バンドギャップをＥ_gとし、第１の光の波長に相当する
エネルギーをＥ₁ とし、第２の光の波長に相当するエネ
ルギーをＥ₂ とすると、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ が成立することを特徴とする電子装置。9. The energy bandgap of the material is defined as E _g , the energy corresponding to the wavelength of the first light is defined as E _1, and the energy corresponding to the wavelength of the second light is defined as E ₂ . Then, the electronic device is characterized in that E ₂ <E _g <E ₁ is satisfied. 【請求項１０】請求項１において、 第１の光の波長の下限は、当該材料が光感度を有する波
長領域の下限によって決まり、 第２の光の波長の上限は、当該材料が光感度を有する波
長領域の上限によって決まることを特徴とする電子装
置。10. The lower limit of the wavelength of the first light is determined by the lower limit of the wavelength region in which the material has photosensitivity, and the upper limit of the wavelength of the second light is the sensitivity of the material in the first range. An electronic device characterized by being determined by an upper limit of a wavelength range of the electronic device. 【請求項１１】請求項１において、 透過光量として、単位時間当たりの透過光量を測定する
ことにより、透過する光の強度を得ることを特徴とする
電子装置。11. The electronic device according to claim 1, wherein the intensity of transmitted light is obtained by measuring the amount of transmitted light per unit time as the amount of transmitted light. 【請求項１２】請求項１において、光量が光の強度を時
間で積分した値として定義されることを特徴とする電子
装置。12. The electronic device according to claim 1, wherein the amount of light is defined as a value obtained by integrating light intensity over time. 【請求項１３】第１の光の波長の下限は、Ｘ線またはγ
線の領域であることを特徴とする電子装置。13. The lower limit of the wavelength of the first light is X-ray or γ.
An electronic device characterized by being a line region. 【請求項１４】請求項１において、 第２の光の波長の上限は、赤外線の領域であることを特
徴とする電子装置。14. The electronic device according to claim 1, wherein the upper limit of the wavelength of the second light is in the infrared region. 【請求項１５】請求項１において、 第２の光の波長の上限は、可視光線の領域であることを
特徴とする電子装置。15. The electronic device according to claim 1, wherein the upper limit of the wavelength of the second light is in the visible light region. 【請求項１６】請求項１において、 第１の光の波長の下限は、紫外線の領域であることを特
徴とする電子装置。16. The electronic device according to claim 1, wherein the lower limit of the wavelength of the first light is in the ultraviolet range. 【請求項１７】請求項１において、 光伝導効果と、 励起されたキャリアを捕獲するトラップ準位と、 エネルギーバンドギャップと、 を有した材料としてダイヤモンド薄膜を用いることを特
徴とする電子装置。17. An electronic device according to claim 1, wherein a diamond thin film is used as a material having a photoconductive effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap. 【請求項１８】光伝導効果と、 励起されたキャリアを捕獲するトラップ準位と、 エネルギーバンドギャップと、 を有した材料を用いた電子装置の動作方法であって、 当該材料に当該材料のエネルギーバンドギャップより高
いエネルギーに相当する波長を有する第１の光を照射す
る動作と、 当該材料のエネルギーバンドギャップより低いエネルギ
ーに相当する波長を有する第２の光を当該材料に照射す
る動作と、 当該材料を透過する前記第２の光の光量を測定すること
により、前記当該材料に照射された第１の光に関する情
報を得る動作と、 を有することを特徴とする電子装置の動作方法。18. A method of operating an electronic device using a material having a photoconduction effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap, wherein the energy of the material is applied to the material. An operation of irradiating a first light having a wavelength corresponding to an energy higher than the bandgap, an operation of irradiating the material with a second light having a wavelength corresponding to an energy lower than the energy bandgap of the material, An operation method of an electronic device, comprising: measuring the amount of the second light transmitted through a material to obtain information about the first light with which the material is irradiated. 【請求項１９】請求項１８において、第１の光に関する
情報は、当該材料に対する第１の光の照射の有無に関す
るものであることを特徴とする電子装置の動作方法。19. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the information about the first light is about whether or not the material is irradiated with the first light. 【請求項２０】請求項１８において、第１の光に関する
情報は、当該材料に対する第１の光の照射光量であるこ
と特徴とする電子装置の動作方法。20. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the information regarding the first light is an irradiation light amount of the first light with respect to the material. 【請求項２１】請求項１８において、第１の光に関する
情報は、当該材料に対する第１の光の波長の違いに関す
るものであることを特徴とする電子装置の動作方法。21. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the information about the first light is about a difference in wavelength of the first light with respect to the material. 【請求項２２】請求項１８において、第１の光と第２の
光とが同時に照射されることを特徴とする電子装置の動
作方法。22. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the first light and the second light are simultaneously emitted. 【請求項２３】請求項１８において、第１の光の照射後
に第２の光が照射されることを特徴とする電子装置の動
作方法。23. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the second light is irradiated after the irradiation of the first light. 【請求項２４】請求項１８において、第２の光の透過光
量を測定する方法として、第２の光の当該材料に対する
透過光のスペクトルを測定することを特徴とする電子装
置の動作方法。24. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein, as a method of measuring the transmitted light amount of the second light, a spectrum of the transmitted light of the second light to the material is measured. 【請求項２５】請求項１８において、第１の光を入力と
し、第２の光の当該材料に対する透過光を出力する電子
装置の動作方法。25. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the first light is input and the second light is transmitted through the material. 【請求項２６】請求項１８において、当該材料のエネル
ギーバンドギャップをＥ_g とし、第１の光の波長に相当
するエネルギーをＥ₁ とし、第２の光の波長に相当する
エネルギーをＥ₂ とすると、 Ｅ₂ ＜Ｅ_g ＜Ｅ₁ が成立することを特徴とする電子装置の動作方法。26. In claim 18, the energy band gap of the material is E _g , the energy corresponding to the wavelength of the first light is E _1, and the energy corresponding to the wavelength of the second light is E ₂ . Then, a method of operating an electronic device, characterized in that E ₂ <E _g <E ₁ is satisfied. 【請求項２７】請求項１８において、第２の光の照射の
後に、第２の光の照射の際に変化する第２の光の透過光
量に対応する第１の光の照射を行い、複数回に渡る第２
の光の照射に際して、常に一定の透過光量が得られるよ
うにすることを特徴とする電子装置の動作方法。27. The method according to claim 18, wherein after the irradiation of the second light, the irradiation of the first light corresponding to the transmitted light amount of the second light which changes during the irradiation of the second light is performed, Second time
The method of operating an electronic device, wherein a constant amount of transmitted light is always obtained when the light is emitted. 【請求項２８】請求項１８において、 第１の光の波長の下限は、当該材料が光感度を有する波
長領域の下限によって決まり、 第２の光の波長の上限は、当該材料が光感度を有する波
長領域の上限によって決まることを特徴とする電子装置
の動作方法。28. The lower limit of the wavelength of the first light is determined by the lower limit of the wavelength region in which the material has photosensitivity, and the upper limit of the wavelength of the second light is the sensitivity of the material in the second range. An operating method of an electronic device, which is characterized by being determined by an upper limit of a wavelength range of the electronic device. 【請求項２９】請求項１８において、透過光量として、
単位時間当たりの透過光量を測定することにより、透過
する光の強度を得ることを特徴とする電子装置の動作方
法。29. The transmitted light amount according to claim 18,
An operating method of an electronic device, characterized in that the intensity of transmitted light is obtained by measuring the amount of transmitted light per unit time. 【請求項３０】請求項１８において、光量が光の強度を
時間で積分した値として定義されることを特徴とする電
子装置の動作方法。30. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the amount of light is defined as a value obtained by integrating light intensity over time. 【請求項３１】請求項１８において、 第１の光の波長の下限は、Ｘ線またはγ線の領域である
ことを特徴とする電子装置の動作方法。31. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the lower limit of the wavelength of the first light is in the X-ray or γ-ray region. 【請求項３２】請求項１８において、 第２の光の波長の上限は、赤外線の領域であることを特
徴とする電子装置の動作方法。32. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the upper limit of the wavelength of the second light is in the infrared region. 【請求項３３】請求項１８において、 第２の光の波長の上限は、可視光線の領域であることを
特徴とする電子装置の動作方法。33. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the upper limit of the wavelength of the second light is in the visible light region. 【請求項３４】請求項１８において、 第１の光の波長の下限は、紫外線の領域であることを特
徴とする電子装置の動作方法。34. The method of operating an electronic device according to claim 18, wherein the lower limit of the wavelength of the first light is in the ultraviolet range. 【請求項３５】請求項１８において、 光伝導効果と、 励起されたキャリアを捕獲するトラップ準位と、 エネルギーバンドギャップと、 を有した材料としてダイヤモンド薄膜が用いられること
を特徴とする電子装置の動作方法。35. An electronic device according to claim 18, wherein a diamond thin film is used as a material having a photoconduction effect, a trap level for trapping excited carriers, and an energy band gap. How it works.