專利名稱：光學存儲器件及利用該器件記錄/再現(xiàn)信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學存儲器件以及一種利用該光學存儲器件記錄/再現(xiàn)信息的方法，更具體地說，涉及一種利用量子點的光學特性來記錄/再現(xiàn)信息的裝置和方法。
背景技術(shù)：
由于信息通信技術(shù)的快速的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量或信息量極大地增加。利用光纖來實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的高速和大容量的傳輸，然而，為了處理信息，在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點處將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。由于光信號被轉(zhuǎn)換成電信號，所以在網(wǎng)絡(luò)上的通信速率受到限制。因此，需要在不將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的情況下可處理信息的光信息處理技術(shù)。光學存儲器件(即，可利用光來記錄/再現(xiàn)信息的存儲器)在光信息處理技術(shù)領(lǐng)域是重要的。已經(jīng)提出了各種類型的光學存儲器件，然而，還沒有提出可取代傳統(tǒng)存儲器的具有記錄/再現(xiàn)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)的光學存儲器。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種可以通過使用量子點作為記錄介質(zhì)來重復地記錄/再現(xiàn)信息的光學存儲器件。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種光學存儲器件，所述光學存儲器件包括基底；第一勢壘層，形成在基底上；量子阱層，形成在第一勢壘層上，量子阱層的能帶隙比第一勢壘層的能帶隙窄；第二勢壘層，形成在量子阱層上，第二勢壘層的能帶隙比量子阱層的能帶隙寬且比第一勢壘層的能帶隙窄；包括多個量子點的量子點層，形成在第二勢壘層上，并具有比量子阱層的能帶隙窄的能帶隙；第三勢壘層，形成在量子點層上，并具有比第二勢壘層的能帶隙寬的能帶隙。第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差可比量子點層的能帶隙小。第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差可小于第三勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。光學存儲器件還可包括光源，所述光源在記錄信息的操作、擦除記錄的信息的操作和再現(xiàn)記錄的信息的操作中照射不同波長的光。在信息的記錄操作中，光源可同時地照射第一光和第二光，所述第一光的能量等于或者大于量子點層的能帶隙，所述第二光的能量大于第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差。第一光的能量可小于量子阱層的能帶隙。第二光的能量可小于量子點層的能帶隙。在信息的記錄操作中，光源可照射能量等于或者大于第二勢壘層的導帶和量子點層的導帶之間的差與量子點層的能帶隙的總和的第一光。第一光的能量可小于量子阱層的能帶隙。在信息的擦除中，光源可照射能量等于或者大于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第三光。第三光的能量可小于第一勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。在信息的再現(xiàn)中，光源可照射能量小于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第四光。光學存儲器件還可包括光電檢測器，在照射第四光時，所述光電檢測器檢測能量低于第四光的能量的發(fā)射出的光。光學存儲器件還可包括光電檢測器，當從光源照射第四光時，所述光電檢測器檢測透射的第四光。光學存儲器件還可包括電壓源，所述電壓源在第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、量子點層和第三勢壘層之間的產(chǎn)生電勢差。光學存儲器件還可包括設(shè)置在第三勢壘層上的上電極，以電連接到所述電壓源?；卓捎蓪щ姴牧闲纬刹㈦娺B接到電壓源。在信息的記錄中，所述電壓源可施加反向偏置電壓，該反向偏置電壓使得量子阱層的電勢高于量子點層的電勢。在信息的擦除中，電壓源可施加正向偏置電壓，該正向偏置電壓使得量子阱層的電勢低于量子點層的電勢。第一勢壘層、第二勢壘層、第三勢壘層、量子阱層和量子點層可由GaAs類的化合物半導體形成。光學存儲器件還可包括覆蓋層，所述覆蓋層形成在第三勢壘層上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種將信息記錄在光學存儲器件中/從光學存儲器件再現(xiàn)信息的方法，所述光學存儲器件包括基底；第一勢壘層，形成在基底上；量子阱層， 形成在第一勢壘層上，并具有比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙；第二勢壘層，形成在量子阱層上，并具有比量子阱層的能帶隙寬且比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙；量子點層，包括形成在第二勢壘層上的多個量子點，并具有比量子阱層的能帶隙窄的能帶隙；第三勢壘層，形成在量子點層上，并具有比第二勢壘層的能帶隙寬的能帶隙，所述方法包括在記錄信息的操作、擦除記錄的信息的操作和再現(xiàn)記錄的信息的操作中照射不同波長的光。在信息的記錄中，可以將第一光和第二光照射到光學存儲器件，所述第一光的能量等于或者大于量子點層的能帶隙，第二光的能量大于第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差。第一光的能量可小于量子阱層的能帶隙。第二光的能量可小于量子點層的能帶隙。在信息的記錄中，可以將能量等于或者大于第二勢壘層的導帶和量子點層的導帶之間的差與量子點層的能帶隙之和的第一光照射到光學存儲器件。第一光的能量可小于量子阱層的能帶隙。在信息的擦除中，可以將能量等于或者大于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第三光照射到光學存儲器件。第三光的能量可小于第一勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。在信息的再現(xiàn)中，可以將能量小于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第四光照射到光學存儲器件。當照射第四光時，可檢測能量低于所述第四光的能量的發(fā)射的第四光。當照射第四光時，可檢測透射通過光學存儲器件的第四光?？梢栽诘谝粍輭緦?、量子阱層、第二勢壘層、量子點層和第三勢壘層之間可產(chǎn)生電勢差。在信息的記錄中，可以將使得量子阱層的電勢高于量子點層的電勢的反向偏置電壓施加到光學存儲器件。在信息的擦除中，可以將正向偏置電壓施加到光學存儲器件，所述正向偏置電壓使得量子阱層的電勢低于量子點層的電勢。


通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的上述和其他特點和優(yōu)點將會變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學存儲器件的剖視圖；圖2是示出圖1的光學存儲器件在非記錄狀態(tài)下的能帶的示圖；圖3是示出圖1的光學存儲器件在記錄狀態(tài)下的能帶的示圖；圖4是在記錄狀態(tài)下工作的圖1的光學存儲器件能帶的示圖；圖5是示出圖1的光學存儲器件在記錄操作中的能帶的示圖；圖6是示出圖1的光學存儲器件在擦除操作中的能帶的示圖；圖7是示出圖1的光學存儲器件100在再現(xiàn)操作中的能帶的示圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學存儲器件的剖視圖；圖9是示出圖8的光學存儲器件的記錄操作的示圖；圖10是示出圖8的光學存儲器件在記錄操作中的能帶的示圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學存儲器件的剖視圖；圖12是示出圖11的光學存儲器件在記錄操作中的能帶的示圖；圖13是示出圖11的光學存儲器件在擦除操作中的能帶的示圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖來更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為局限于這里闡述的實施例；相反，提供這些實施例以使本公開將是徹底和完全的，并將把本發(fā)明的構(gòu)思充分地傳遞給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，出于清楚起見，層和區(qū)域的厚度被夸大。在附圖中，相同的標號表示相同的元件，因此將省略對它們的詳細描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光學存儲器件100的剖視圖，圖2和圖3分別是示出圖1的光學存儲器件100在非記錄狀態(tài)下和在記錄狀態(tài)下的能帶的示圖。參照圖1，本實施例的光學存儲器件100包括基底110以及順序地堆疊在基底110 上的第一勢壘層120、量子阱層130、第二勢壘層140、量子點層150、第三勢壘層160以及覆蓋層170。另外，本實施例的光學存儲器件100還可包括光源180，照射用于記錄/再現(xiàn)的光；光電檢測器190，檢測反射的光。光學存儲器件100可具有單元陣列，每個單元具有記錄在其上的單位信息，在這種情況下，每個單元可被理解為形成在基底110上的第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160、量子阱層130和量子點層150的堆疊結(jié)構(gòu)?；?10用作光學存儲器件100的地，并且可由諸如GaAs的化合物半導體形成。第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160防止電子(參照圖4的200)由于熱能而從量子阱層130或者量子點層150釋放出來。第一勢壘層120可以由能帶隙等于或者寬于基底110的能帶隙的材料形成。第一勢壘層120或者其它層的材料可以根據(jù)從光源180照射的光的波段而改變。例如，第一勢壘層120可以由諸如GaAs或AKktAs的化合物半導體形成。第二勢壘層140可以由能帶隙窄于第一勢壘層120的能帶隙且寬于量子阱層130的能帶隙的材料形成。例如，第二勢壘層140可以由諸如GaAs的化合物半導體形成。 第三勢壘層160可以由能帶隙寬于第二勢壘層140的能帶隙且寬于量子點層150的能帶隙的材料形成。例如，第三勢壘層160可以由諸如GaAs或AKiaAs的化合物半導體形成。第一勢壘層120、第二勢壘層140和第三勢壘層160可以被形成為具有大約IOnm到大約20nm 的厚度。量子阱層130阻擋表現(xiàn)光學存儲裝置100的記錄狀態(tài)的電子，這將在隨后描述。量子阱層130可以由諸如InGaAs的化合物半導體形成，并且可以被形成為具有大約IOnm到大約20nm的厚度。多個量子點被布置在量子點層150中。通過光源180照射的光，量子點在光學存儲器件100的記錄模式下產(chǎn)生電子。量子點可以通過利用諸如分子束外延的設(shè)備來形成。 例如，量子點可以由InGaAs形成，各個量子點可具有大約IOnm到大約30nm的寬度并具有大約2nm到大約5nm的高度。量子點可以利用自組裝方法以規(guī)則的二維布置的結(jié)構(gòu)形成。覆蓋層170保護下面的層，并且可由透射光的材料形成。參照圖2和圖3，第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160、量子阱層130 和量子點層150的能帶隙可以滿足下面的不等式1和不等式2。Egbi , Egb3〉Egb2〉Egqw〉Egqd(1)Egqd〉Ecb2^cqd〉Egb3-Ecqw(2)在不等式1和不等式2中，Egbi表示第一勢壘層120的能帶隙，Egb2表示第二勢壘層140的能帶隙，E㈣表示第三勢壘層160的能帶隙。Eot表示量子阱層130的能帶隙，Eot 表示量子點層150的能帶隙。Ecb2表示第二勢壘層140的導帶，E。B3表示第三勢壘層160的導帶。另外，Eot表示量子點層150的導帶，Eajw表示量子阱層130的導帶。在記錄信息的模式下、擦除記錄的信息的模式下以及再現(xiàn)記錄的信息的方法中， 光源180照射不同波長的光。隨后將描述在記錄、擦除和再現(xiàn)操作中照射的光的不同波長。 光源180可包括例如至少一個激光二極管。在本實施例的光學存儲器件100中，可以不單獨地形成光源180，可以通過光纖從外部直接傳輸光。在光學存儲器件100中，光源180包括光通過光纖被輸入到光學存儲器件100中的情形。光電檢測器190設(shè)置在光學存儲器件100中，以檢測在再現(xiàn)信息時發(fā)射的預定波長的光。還可以在基底110的下部或上部設(shè)置反射層(未示出)，以將在信息再現(xiàn)操作期間發(fā)射的光反射到光電檢測器190。如果有必要的話，則光電檢測器190可以設(shè)置在光學存儲器件100下方，以檢測透射的光。光電檢測器190可具有光電二極管或者光電晶體管被設(shè)置在每個單元上的結(jié)構(gòu)。在本實施例的光學存儲器件100中，光電檢測器190可以不形成為另外的器件，代替地，光可以通過光纖被發(fā)射到外部。本實施例的光電檢測器190可包括光通過光纖直接被輸出的情形。第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160、量子阱層130和量子點層150 被分成單元單位，因此，可以通過單元單位記錄/再現(xiàn)信息。在這種情況下，可以布置多個光源180和多個光電檢測器190，以同時或者順序地處理多個單元中的信息。光源180和光電檢測器190可以經(jīng)由光纖光學地連接到單元，或者可以直接設(shè)置在覆蓋層170上。另外，將參照圖2到圖7來描述本實施例的光學存儲器件100的記錄信息的操作， 擦除信息的操作和再現(xiàn)信息的操作。下面將描述光學存儲器件100的記錄操作。圖2示出在量子阱層130中沒有電子的非記錄狀態(tài)下的光學存儲器件100，圖3示出在電子200位于量子阱層130中的記錄狀態(tài)下的光學存儲器件100。另外，圖4是圖1的光學存儲器件在記錄模式下工作的剖視圖，圖5是示出圖1的光學存儲器件100在記錄操作中的能帶的示圖。如圖2中所示，在光學存儲器件100的非記錄狀態(tài)中，在量子阱層130中沒有捕獲電子。在非記錄狀態(tài)下，第一光Ll和第二光L2照射到光學存儲器件100上。為此，光源180 可包括至少兩個光源元件，即，第一光源元件180a和第二光源元件180b (參見圖4)。第一光Ll可具有滿足下面的式3的能量Ewi Egqw > Effl = h ν ^ Egqd----------------------------(3)其中，h表示普朗克常數(shù)，V1表示第一光Ll的頻率。第一光Ll的頻率V1可通過式3來確定。照射的第一光Ll在量子點層150中形成作為電子空穴對的激子。另外，由于受激電子200的能帶隙等于或者大于量子點層150的能帶隙EeQD，所以電子200相應(yīng)地從價帶躍遷到導帶。另一方面，照射的第一光Ll的能量Ewi小于量子阱層130的能帶隙EeQW， 因此，在量子阱層130中不產(chǎn)生激子，而是僅僅在量子點層150中產(chǎn)生激子。與第一光Ll 一起照射的第二光L2具有滿足下面的式4的能量Ew2 Egqd > Eff2 = h ν 2 > Ecb2-Eot----------------------------(4)第二光L2的頻率ν 2可以通過式4來確定。照射的第二光L2將能量Ew2施加到處于量子點層150的導帶中的電子200，從而電子200可躍遷過第二勢壘層140的能量勢壘， 以運動到量子阱層130。獲得了能量Ewi和Ew2的電子200中的一些電子被量子阱層130捕獲，以將光學存儲器件100的相應(yīng)的單元的狀態(tài)改變至記錄狀態(tài)。另一方面，照射的第二光L2的能量Ew2小于量子點層150的能帶隙EOT，因此，處于量子點層150的價帶的電子200不躍遷至導帶。如上所述，當同時照射具有能量Ewi的第一光Ll和具有能量Ew2的第二光L2時，光學存儲器件100從非記錄狀態(tài)被改變至記錄狀態(tài)。本實施例的光學存儲器件100可具有第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160、量子阱層130和量子點層150被分成多個單元的結(jié)構(gòu)，可通過單元單位記錄信息或者可不通過單元單位記錄信息。非記錄狀態(tài)和記錄狀態(tài)可分別對應(yīng)于0和1。接下來，將在下面描述在光學存儲器件100中擦除記錄的信息的操作。圖6是示出圖1的光學存儲器件100在擦除操作中的能帶的示圖。如圖3中所示，在處于記錄狀態(tài)的光學存儲器件100中，電子200被捕獲在量子阱層130中。在記錄狀態(tài)下，第三光L3被照射到光學存儲器件100。第三光L3具有滿足下面的式5的能量Ew3 Ecbi-Ecqw〉Ew3 — h v 3 ^ Ecb2-Ecqw(5)第三光L3的頻率ν 3可通過式5來確定。照射的第三光L3將能量Ew3施加到在量子阱層130中捕獲的電子200，從而電子可躍遷過第二勢壘層140的能量勢壘并運動至量子點層150。運動至量子點層150的電子200與量子點層150中的空穴復合，以發(fā)射光。 如上所述，當照射具有能量Ew3的第三光L3時，光學存儲器件100可從記錄狀態(tài)被改變至非記錄狀態(tài)。因此，通過擦除在光學存儲器件100中記錄的信息，新的信息可被重新記錄在光學存儲器件100中。接下來，將描述在本實施例的光學存儲器件100中再現(xiàn)信息的操作。圖7是示出圖1的光學存儲器件100在再現(xiàn)操作中的能帶的示圖。如圖3中所示，在光學存儲器件100的記錄狀態(tài)中，電子200在量子阱層130中被捕獲。在記錄狀態(tài)下，第四光L4被照射到光學存儲器件100上。第四光L4具有滿足下面的式6的能量Ew4 Ecb2-Ecqw > Eff4 = h ν 4----------------------------(6)第四光L4的頻率V4可以通過式6來確定。照射的第四光L4將能量施加到在量子阱層130中捕獲的電子200，以激發(fā)被捕獲的電子200。由于第四光L4的能量Ew4不足以使電子200躍遷過第二勢壘層140的能量勢壘， 所以受激電子200保持被捕獲在量子阱層130中。受激電子200的高能量轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍芰浚?并發(fā)射光Lr。由于量子阱層130的勢通常被形成為具有階梯的形狀，所以發(fā)射的光Lr的能量小于第四光L4的能量Ew4。即，發(fā)射的光Lr的頻率小于第四光L4的頻率v4。當在量子阱層130的導帶中沒有電子200時，第四光L4在不損失能量的情況下透射通過量子阱層 130。因此，光電檢測器190(參見圖1)可以通過檢測頻率低于第四光L4的頻率V4的光 Lr來確定被第四光L4照射的光學存儲器件100是否處于記錄狀態(tài)。即，當光電檢測器190 檢測到頻率低于第四光L4的頻率V4的光Lr時，光學存儲器件100處于記錄狀態(tài)。另一方面，當光電檢測器190沒有檢測到頻率低于第四光L4的頻率V4的光Lr時，光學存儲器件100處于非記錄狀態(tài)。受激電子200可以在不轉(zhuǎn)變至低能量狀態(tài)的情況下通過熱相互作用執(zhí)行無輻射弛豫，以根據(jù)量子阱層130的能帶和第四光L4的能量Ew4的幅值而發(fā)射光Lr。在這種情況下，在量子阱層130中捕獲的電子200在不發(fā)射光的情況下吸收第四光L4的能量，光電檢測器190檢測的第四光L4的強度減小。如果在量子阱層130中的電子不處于導帶中，則第四光L4透射通過量子阱層130而不損失能量。因此，光電檢測器190可被設(shè)置在光學存儲器件100之下，以利用透射的第四光L4的強度的改變來確定光學存儲器件100處于記錄狀態(tài)還是處于非記錄狀態(tài)。即，當?shù)谒墓釲4在透射通過量子阱層130之后的強度與照射的第四光L4在透射通過量子阱層130之前的強度基本相同時，光學存儲器件100處于非記錄狀態(tài)。另一方面，如果第四光L4在透射量子阱層130之后的強度低于被照射的第四光L4的強度，則光學存儲器件100處于記錄狀態(tài)。在上面的再現(xiàn)操作中，由于在量子阱層130中捕獲的電子200保持在量子阱層130 中，所以可以保持光學存儲器件100的記錄狀態(tài)。圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學存儲器件101的剖視圖，圖9示出圖8的光學存儲器件101的記錄操作，圖10是示出圖8的光學存儲器件101在記錄操作中的能帶的示圖。參照圖8，本實施例的光學存儲器件101包括順序地堆疊在基底110上的第一勢壘層120、量子阱層130、第二勢壘層140、量子點層150、第三勢壘層160和覆蓋層170。此外，本實施例的光學存儲器件101還可包括光源181，照射用于記錄/再現(xiàn)操作的光；光電檢測器190，檢測反射的光。在光學存儲器件101中，除了光源181之外的元件與參照圖1到圖7描述的光學存儲器件100的那些元件相同，因此不提供對所述元件的詳細描述。光源181在記錄操作中照射第一光Ll'。第一光Ll'具有滿足下面的式7的能
里 Ewi' οEgqw > Ewi, = h V1, ^ Egqd+ (Ecb2-Eot)-----------------------(7)第一光Ll'的頻率V1,可通過式7來確定。被加到量子點層150的禁帶寬度Eot 的照射的第一光Ll'的能量,等于或者大于第二勢壘層140的能量勢壘E。B2-E。qd。因此，照射的第一光Ll'在量子點層150中形成作為電子空穴對的激子，同時，照射的第一光 Ll'可使得受激電子200直接從量子點層150的價帶躍遷過第二勢壘層140，直至量子阱層 130的導帶。如上所述，具有能量的電子中的至少一些電子被量子阱層130捕獲，以將光學存儲器件101中的相應(yīng)單元的狀態(tài)改變成記錄狀態(tài)。本實施例的光學存儲器件101的擦除記錄的信息和再現(xiàn)記錄的信息的操作與前面的實施例的光學存儲器件100的擦除記錄的信息和再現(xiàn)記錄的信息的操作相同，因此， 不提供對所述操作的詳細的描述。圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光學存儲器件102的剖視圖，圖12和圖13是分別示出圖11的光學存儲器件102的記錄操作和擦除操作的能帶的示圖。參照圖11，本實施例的光學存儲器件102包括順序地堆疊在基底112上的第一勢壘層120、量子阱層130、第二勢壘層140、量子點層150、第三勢壘層160和覆蓋層170。此外，上電極220形成在覆蓋層170的一部分上，電壓源210電連接到上電極220和基底112。 本實施例的光學存儲器件102還可包括光源181，照射用于記錄/再現(xiàn)信息的光；光電檢測器190，檢測反射的光?；?12可以由導電材料形成。下電極(未示出)可以設(shè)置在基底112與第一勢壘層120之間，電壓源210可以連接到下電極而非基底112。光學存儲器件102可包括其中記錄有單位信息的排列的單元，在這種情況下，電線可具有這樣的結(jié)構(gòu)， 在所述結(jié)構(gòu)中，電壓源210被獨立地施加到與形成于基底112上的第一勢壘層120、第二勢壘層140、第三勢壘層160、量子阱層130和量子點層150對應(yīng)的各個單元。在本實施例的光學存儲器件102中，除了電布線結(jié)構(gòu)之外的元件與參照圖8到圖 10描述的光學存儲器件101的元件基本相同，因此，將不提供對所述元件的詳細描述。根據(jù)本實施例的光學存儲器件102的電布線結(jié)構(gòu)，在第一勢壘層120、量子阱層 130、第二勢壘層140、量子點層150、第三勢壘層160之間存在電勢差，以有效地控制受激激子200的運動。圖12是示出光學存儲器件102在記錄操作中的能帶的示圖。參照圖12，當在光學存儲器件102中執(zhí)行記錄操作時，照射第一光Ll'，同時，將反向偏置電壓施加到光學存儲器件102，其中，第一光Ll'具有滿足式7的能量。反向偏置電壓使得量子阱層130的電勢高于量子點層150的電勢，通過量子點層150中的第一光Ll'而成對產(chǎn)生和激發(fā)的電子 200因反向偏置電壓而電性受迫，以從量子點層150運動到量子阱層130。因此，量子點層 150中的受激電子200可以被量子阱層130有效地捕獲，光學存儲器件102處于記錄狀態(tài)。圖13是示出本實施例的光學存儲器件102的擦除操作中的能帶的示圖。參照圖 13，當在本實施例的光學存儲器件102中擦除所記錄的信息時，照射第三光L3，同時，將正向偏置電壓施加到光學存儲器件102，其中，第三光L3具有滿足式5的能量。正向偏置電壓使得量子阱層130的電勢低于量子點層150的電勢，因此，在量子阱層130中由于第三光 L3而激發(fā)的電子200電性受迫，以運動到量子點層150。因此，在量子阱層130中的受激電子200可以與在量子點層150中的空穴有效地復合，因此，光學存儲器件102返回到初始狀態(tài)，即，非記錄狀態(tài)。在光學存儲器件102中的再現(xiàn)信息的操作與圖7中示出的光學存儲器件100的再現(xiàn)信息的操作基本相同，因此，不提供對再現(xiàn)操作的詳細描述。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在這里做出形式和細節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種光學存儲器件，包括 基底；第一勢壘層，形成在基底上；量子阱層，形成在第一勢壘層上，并具有比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙； 第二勢壘層，形成在量子阱層上，并具有比量子阱層的能帶隙寬且比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙；量子點層，包括多個量子點，量子點層形成在第二勢壘層上，并具有比量子阱層的能帶隙窄的能帶隙；第三勢壘層，形成在量子點層上，并具有比第二勢壘層的能帶隙寬的能帶隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學存儲器件，其中，第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差比量子點層的能帶隙小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學存儲器件，其中，第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差小于第三勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括光源，所述光源在記錄信息的操作、擦除記錄的信息的操作和再現(xiàn)記錄的信息的操作中照射不同波長的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學存儲器件，其中，在信息的記錄操作中，光源同時地照射第一光和第二光，所述第一光的能量等于或者大于量子點層的能帶隙，所述第二光的能量大于第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學存儲器件，其中，第一光的能量小于量子阱層的能帶隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的光學存儲器件，其中，第二光的能量小于量子點層的能帶隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學存儲器件，其中，在信息的記錄操作中，光源照射能量等于或者大于第二勢壘層的導帶和量子點層的導帶之間的差與量子點層的能帶隙之和的第一光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學存儲器件，其中，第一光的能量小于量子阱層的能帶隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求4到權(quán)利要求9中的一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，其中，在信息的擦除中，光源照射能量等于或者大于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第三光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學存儲器件，其中，第三光的能量小于第一勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。
12.根據(jù)權(quán)利要求4到11中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，其中，在信息的再現(xiàn)中，光源照射能量小于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第四光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括光電檢測器，在照射第四光時，所述光電檢測器檢測能量低于第四光的能量的發(fā)射出的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括光電檢測器，當從光源照射第四光時，所述光電檢測器檢測透射的第四光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括電壓源，所述電壓源在第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、量子點層和第三勢壘層的電勢之間產(chǎn)生差異。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括設(shè)置在第三勢壘層上的將被電連接到所述電壓源的上電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的光學存儲器件，其中，基底由導電材料形成并電連接到所述電壓源。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，其中，在信息的記錄中，所述電壓源施加反向偏置電壓，該反向偏置電壓使得量子阱層的電勢高于量子點層的電勢。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，其中，在信息的擦除中，電壓源施加正向偏置電壓，該正向偏置電壓使得量子阱層的電勢低于量子點層的電勢。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，其中，第一勢壘層、 第二勢壘層、第三勢壘層、量子阱層和量子點層由GaAs類的化合物半導體形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到20中任一項權(quán)利要求所述的光學存儲器件，所述光學存儲器件還包括覆蓋層，所述覆蓋層形成在第三勢壘層上。
22.—種將信息記錄在光學存儲器件中/從光學存儲器件再現(xiàn)信息的方法，所述光學存儲器件包括基底；第一勢壘層，形成在基底上；量子阱層，形成在第一勢壘層上，并具有比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙；第二勢壘層，形成在量子阱層上，并具有比量子阱層的能帶隙寬且比第一勢壘層的能帶隙窄的能帶隙；量子點層，包括多個量子點，量子點層形成在第二勢壘層上，并具有比量子阱層的能帶隙窄的能帶隙；第三勢壘層，形成在量子點層上，并具有比第二勢壘層的能帶隙寬的能帶隙，所述方法包括在記錄信息的操作、擦除記錄的信息的操作和再現(xiàn)記錄的信息的操作中照射不同波長的光。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在信息的記錄中，將第一光和第二光照射到光學存儲器件，所述第一光的能量等于或者大于量子點層的能帶隙，所述第二光的能量大于第二勢壘層的導帶與量子點層的導帶之間的差。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，第一光的能量小于量子阱層的能帶隙。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或M所述的方法，其中，第二光的能量小于量子點層的能帶隙。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，在信息的記錄中，將能量等于或者大于第二勢壘層的導帶和量子點層的導帶之間的差與量子點層的能帶隙之和的第一光照射到光學存儲器件。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中，第一光的能量小于量子阱層的能帶隙。
28.根據(jù)權(quán)利要求22到27中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在信息的擦除中，將能量等于或者大于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第三光照射到光學存儲器件。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，第三光的能量小于第一勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差。
30.根據(jù)權(quán)利要求22到四中的一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在信息的再現(xiàn)中，將能量小于第二勢壘層的導帶與量子阱層的導帶之間的差的第四光照射到光學存儲器件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，當照射第四光時，檢測能量低于所述第四光的能量的發(fā)射的第四光。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，當照射第四光時，檢測透射通過光學存儲器件的第四光。
33.根據(jù)權(quán)利要求22到32中任一項權(quán)利要求所述的方法，在第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、量子點層和第三勢壘層的電勢之間產(chǎn)生差異。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，在信息的記錄中，將使得量子阱層的電勢高于量子點層的電勢的反向偏置電壓施加到光學存儲器件。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的方法，其中，在信息的擦除中，將正向偏置電壓施加到光學存儲器件，所述正向偏置電壓使得量子阱層的電勢低于量子點層的電勢。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學存儲器件和一種利用光學存儲器件記錄信息/再現(xiàn)信息的方法。光學存儲器件包括基底；第一勢壘層，形成在基底上；量子阱層；第二勢壘層；量子點層；第三勢壘層。量子阱層的能帶隙比量子點層的能帶隙寬，第二勢壘層的能帶隙比量子阱層的能帶隙寬，從而因一定波長的光而在量子點層中產(chǎn)生的激子中的電子被量子阱層捕獲，以記錄信息，然后，可以通過將一定波長的光照射到光學存儲器件來擦除或再現(xiàn)記錄的信息。
文檔編號G11C13/06GK102439662SQ201080022561
公開日2012年5月2日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者李鎮(zhèn)京, 裴在喆, 金朱鎬 申請人:三星電子株式會社