Способ изготовления светочувствительного материала

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА путем создания в вакуумной камере давлется остаточной воздушной атмосферы 1010 мм рт.ст. и напыления .на подложку с температурой 20-50 С пленки оксида переходного металла с последующим напуском воздуха в вакуумную камеру , отличающийся тем, что, с целью снижения размеров элементов изображения при хранении материала, повышения срока хранения материала с момента изготовления до момента использования, в качестве оксида переходного металла используют триоксид вольфрама или триоксид молибдена, или пятиоксид ванадия, непосредственно перед напылением в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10-10 мм рт.ст. и после операции напыления в вакуумную камеру повторно напускают пары диметилформамида до давления рт.ст. и вцдерживают в течение 15-20 мин. о 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью сниже ния уровня вуали, после операции напуска воздуха в вакуумную камеру, материал дополнительно обрабатывают на воздухе при температуре 80-100 С В течение 10-20 мин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5ц G 03 С 1/74

ВСЕС НОЗЧ АЯ

)В, „ „.. „„13

ВВЗЛИОТЕЫА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3638415/23-04 (22) 23.08.83 (46) 07.12.87. Бюл. В 45 (71) Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (72) А.И.Гаврилюк, А.П.Гуменюк, А.А.Мансуров и Ф.А.Чудновский (53) 771.5 (088.8) (56) S.ÊËåÜ, Philosophical Magazine, "Optical and Photoelectrical Properties and Color Centres in Hun Films ой VO ", v. 27, р. 801-822. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА путем создания в вакуумной камере давления

«» остаточной воздушной атмосферы 10—

10 мм рт.ст. и напыления .на подложку с температурой 20-500С пленки оксида переходного металла с носледую, щим напуском воздуха в вакуумную камеру, отличающийся тем, что, с целью снижения ухода размеров

„„SU„„151118 А элементов иэображения при хранении материала, повышения срока хранения

I материала с момента изготовления до момента использования, в. качестве оксида переходного металла используют триоксид вольфрама нли триоксид молибдена, или пятиоксид ванадия, непосредственно перед напылением в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления

10- -10 мм рт.ст. и после операции напыления в вакуумную камеру повторно напускают пары. диметилформамида до давления 10 мм рт.ст. и выдерживают в течение 15-20 мин.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сниже ния уровня вуали, после операции напуска воздуха в вакуумную камеру, материал дополнительно обрабатывают на воздухе при температуре 80-100 С .

;в течение 10-20 мин.

1151118

40

50

Изобретение относится к способам изготовления. светочувствительного материала и может быть использовано в полупроводниковой электронике для фотохромной записи и хранения оптической информации.

Известен способ изготовления светочувствительного материала путем создания в вакуумной камере давления остаточной воздушной атмосферы 10

10 мм рт.ст. и напыления на подложку с температурой 20-50О С пленки ок сида переходного металла триоксида вольфрама с последующим напуском воздуха в вакуумную камеру.

Недостатком известного способа является то, что записанное изображение быстро (через 2-3 ч) теряет четкость (вследствие. уменьшения оптического разрешения) и через 5-6 дней полностью исчезает; полученные пленки быстро теряют фотохромную чувствительность при хранении (стареют); а. кроме того, полученные пленки обладают высоким уровнем вуали, что значительно ухудшает Качество записанного изображения. Эти недостатки связаны с тем, что при таком способе получения при ревакуумировании в пленку попадает большое количество воды из атмосферы. Присутствие воды увеличивает подвижность центра окраски, определяемую подвижностью введенного при окраске протона, что приводит к уменьшению оптического разрешения (расплыванию) записанного изображения. Вода является также причиной старения пленки, так как молекулы воды склонны к образованию прочной координационной связи с атомами переходных металлов и, следовательно, препятствуют адсорбции молекул органических соединений, а эта адсорбция является определяющей в процессе фотохромной записи. Присутствие воды делает невозможным отжиг пленок для

I уменьшения уровня вуали, так как тепловые обработки приводят к сильному старению пленок вследствие ускорения образования координационной связи между молекулами воды и атомами переходных металлов.

Целью изобретения является снижение ухода размеров элементов изображения при хранении материала, повышения срока хранения материала с момента изготовления до момента использования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления светочувствительного материала путем созда ния в вакуумной камере давления остаточной воздушной атмосферы 10

10 мм рт.ст. и напыления на подложку с температурой 20-50 С пленки оксида переходного металла с последующим напуском воздуха в вакуумную камеру, в качестве оксида переходного металла используют триоксид вольфрама или триоксид молибдена, или пятиоксид ванадия, а непосредственно перед напылением в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10 -10 мм рт.ст. и, после операции напыления в вакуумную камеру, повторно напускают пары диметилформамида до давления 10 мм рт.ст. и выдерживают в течение 15-20 мин, Предпочтительно также с целью снижения уровня вуали (после операции напуска воздуха в вакуумную камеру) материал дополнительно обработать на воздухе при температуре 80-100 С в течение 10-20 мин. При напылении в парах органических соединений пленка насьпцена органическим соединением и, в этом случае, при ревакуумировании воды из атмосферы не может попасть в пленку, что приводит к резкому падению подвижности центра окраски и, вследствие этого, происходит стабилизация оптического разрешения записанного изображения и уменьшается потеря фотохромной чувствительности при хранении, так как вода уже не может препятствовать адсорбции молекул органических соединений..

При напылении пленок при давлении паров органических соединений меньшем, чем 10 мм рт.ст., пленки не насьпцены органическим соединением и поэтому при ревакуумировании в пленку попадает некоторое количество воды, что приводит к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении.

При напылении пленок при давлении паров органических соединений большем, чем 10 мм рт.ст., значительно ухудшается адгезия пленки к подложке, что ухудшает эксплуатационные данные пленки.

1151118

Выбор предложенных режимов спосо- 5р ба иллюстрирован на фиг. 1-6.

На фиг. 1 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки триоксида вольфрама, где кривая 1 — напыленной без паров днметилформамида; 2 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до реваПри напылении пленок при температуре подложки большей, чем 50 С, происходит сильное восстановление пленки оксида переходного металла, что

5 приводит к значительному возрастанию уровня вуали, для снижения которого необходим более длительный отжиг, вследствие чего адсорбированные органические соединения меняются на воду и это ведет к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении.

При температуре подложки меньшей, чем 20 С, значительно ухудшается адгезия пленки к подложке, что ухудшает эксплуатационные данные пленки.

При уменьшении времени выдержки .2р в парах органических соединений до ревакуумирования менее 15 мин, или давлении паров органических соединений менее 10- мм рт.ст. не происходит насьпцения пленки органическими соеди- 25 нениями, что приводит к уменьшению стабильности оптического разрешения записанного изображения и к потере фотохромной чувствительности при хранении.

Увеличение давления паров выше

10 мм рт.ст. невозможно, так как это — давление насьпценных паров используемых органических соединений при комнатной температуре.

Отжиг пленок на воздухе при температуре, меньшей 80 С или менее

10 мин, не приводит к уменьшению вуали.

Отжиг пленок на воздухе при темпе- 4р ратуре выше 1 00 С или более 20 мин уменьшает уровень вуали, но приводит к обмену адсорбированных органических соединений на воду и, вследствие этого, уменьшению стабильности опти- 45 ческого разрешения записанного изоб:ражения и к потере фотохромной чувствительности при хранении. куумирования; 3 — напыленной при давлении паров диметилформамида

3 10 4 мм рт.ст. без вьдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования;

4 — напыленной при давлении паров диl метилформамида 3.10 мм рт.ст. с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение

15 мин до ревакуумирования;

На фиг. 2 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки триоксида молибдена, где: кривая 1 — напыленной без паров диметилформамида; 2 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 10 мм рт.ст. без вьдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 3 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 напыленной при давлении паров диметилформамида 3 10 4 рт.ст. с выдержкой в парах диметилформамида при ! давлении 10 мм рт.ст. в течение

15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 3 приведены зависимости ухода размеров записанного изображения от времени для пленки пятиоксида ванадия, где: кривая 1 — напыленной без паров диметилформамида; 2 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 .10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 3 — напыленной при давлении паров диметилформамида

3 10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования;

4 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 .10 4мм рт.ст. с вьдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение .15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 4 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки триоксида вольфрама, где: кривая 1 — напыленной без паров диметилформамида; 2 — напыленной при давлении паров диметилформамида

3 10 мм рт.ст. без вьдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования;

3 — напыленной при давлении паров диметилформамида 3 .(О мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 — напыленной при давлении паров диметил1151118

5 формамида 3 10- мм рт.ст. выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение 15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 5 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки триоксида молибдена, где: кривая 1 — напыпенной без паров диметилформамида; напыленной при давлении 10 паров диметилформамида 3 -10 мм рт.ст.

5 без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 3 — напыпенной при давлении паров диметилформамида 3 10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 — напыпенной при давлении паров диметилформамида 3 .10 мм рт.ст. с выдержкой в парах диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст. в течение 20

15 мин до ревакуумирования.

На фиг. 6 приведены зависимости фотохромной чувствительности (в относительных единицах) от времени для пленки пятиоксида ванадия, где: кривая 1 — напыпенной без паров диметил° формамида; 2 — напыленной при давлении паров диметилформамида

3 -10 мм рт ° ст. без напуска паров диметилформамида до ревакуумирова- 30 ния; 3 — напыпенной при давлении па-4 ров диметилформамида 3 10 мм рт.ст. без выдержки в парах диметилформамида до ревакуумирования; 4 — напыленной при давлении паров диметилформа- 35 мида 3 -10 мм рт.ст. с выдержкой в парах диметилформамида при давлении

10- мм рт.ст. в течение 15 мин цо ревакуумирования.

Пример 1 (прототип). Порошок триоксида вольфрама напыпяют из .танталового испарителя на стеклянную

I подложку при давлении остаточной воздушной атомосфере в вакуумной ка- 45 мере 10 мм рт.ст. Испаритель имеет

-5 температуру 1450 С, скорость напыления составляет 5 А/сек. Подложку нагревают за счет теплового излучения испарителя до температуры 40 C.

Толщина полученной пленки составляет

1,5 мкм. Уровень вуали составляет

0,1. Фотохромная чувствительность через сутки составляет 0,75 от исходной, через 3 сут — 0,6 от исходной, через 10 сут — 0,3 от исходной, че- рез 30 сут — 0,1 от исходной, через

100 сут — практически стала, равной нулю. На полученной пленке записыва6 ют линию шириной 20 мкм. Через сутки уход размеров составил 40 мкм и шири-. на лини стала равной 100 мкм, через

3 сут линия практически стала не видна °

Пример 2. Порошок триоксида молибдена напыляют из танталового испарителя в вакуумной камере, которую откачивают до давления остаточной воздушной атмосферы 3.10 мм рт.ст. и в которую непосредственно перед напылением напускают пары диметилформамида до давления 3.10 мм рт.ст.

Температура испарителя составляет

900 С, скорость напыления — 7 Х/сек.

Пленку напыпяют на подложку из лавсановой пленки, которую нагревают за счет теплового излучения испарителя до температуры 30 С. После операции напыления в вакуумную камеру,напускают пары диметилформамида до давления 10 мм рт.ст. и пленку выдерживают в этих парах в течение !5 мин.

Толщина полученной пленки составляет

1 мкм. Уровень вуали составляет О, 15.

После операции напыления дополнительную термообработку пленки не проводят. Чувствительность полученной пленки в течение года практически остается постоянной. На полученной пленке записывают линию толщины

20 мкм. Ухода размеров в течение года не наблюдается.

Пример 3. Вакуумную камеру откачивают до давления остаточной воздушной атмосферы 10 мм рт.ст.

Порошок триоксида вольфрама,напыляют в атмосфере паров диметилформамида при давлении 10 мм рт.ст ° из танталового испарителя с температурой 1400 С на подложку из слюды.Скорость напыления составляет 5 А/сек.

Подложку нагревают за счет теплового излучения испарителя до температуры

40 С. После операции напыления в вакуумную камеру напускают пары диметилформамида до давления 10 мм рт.ст., и пленку выдерживают в них в течение

20 мин. Затем пленку обрабатывают

0 на воздухе при температуре 100 С в течение 10 мин. Толщина полученной пленки составляет 1,2 мкм. Уровень вуали составляет 0,05. Чувствительность полученной пленки в течение года остается постоянной. На полученной пленке записывают линию толщиной 20 мкм . Ухода размеров в течение года не было.

1151118

Остальные примеры сведены в таб- способ позволяет снизить уход разме- лицу. ров элементов изображения при хранении материала и повысить срок хранеИсходя из приведенных табличных ниЯ матеРиала с момента иэготовлениЯ данных следует что предложенный 5 до момента использования.

Э Ф

На ситалле и бумаге уровень вуали н чувствительность не нзменялнсь из-за непрозрачности подловкн

Ф и/п раернал дловкн реми, мин

3 10 1400

4 IIOý

Стекло

5 MoO> Слюда

900

Лавсан!

6 М О

7 II03

8 76î

70О!

О 14OO

1О

1О-

Стекло

80 20 го

1О-

3 !О о ! о-

Ситалл

900!

О- 18

3. !о

9 910, Слюда

7ОО

90! о

1О

20 100

1О !

О НО!

Стекло

1400

1О!

p->

3 -!О-

900 7 20! о

11 ноо1

Бумага

Ситалл

Слюда

80! о! о

2 20

5 50! о

1C- !

2 V,О, 13 НО, 700

"О

3 10 - 1400! о-

18 100!

5 (Продолвенне таФщдм

-т

Уровень толщимкм

Ф и/п

Характеристики полученной пленки вуали

Чувствительность, отн.ед. за время, сут

Уход размеров, мкм, за время, сут

3 1о ) зо (зоо — б» ч

1 !о зо ) зоо

0>8 . 0,65

0,85 0,7

0,1 .О

0,3 О,! .

0 5 0,3

0,3

0,1

О ° 5

5 20 150

0,1

1 3

О О

О 0

30 150

1О

0,65

0,8

0,1

0,9

0,9

О

0,2 . 1

О о

0,05 1 1

О О

О О

0,05 1

10 2,0

II 1

О

О О

О О

О О

0,5

О

О . О

0,05 !

1 ° 2

4 1,50

5 2,0

6 0 5

7 1

8 1,5

9 0,5

Давление остаточной Воз душной атмосОеры, мм рт.ст

5 40 зо

2 20

5 . 50

7 40

2 20.

5 40

10о

0,7$

0,75

0,5

О,г5

0енм5. чубст5игиельноапь

100 1000

Фас. Ф

6_#_0

Й7С

0тн. вд. иубетдй телесность

10 100 1ЙЮ 10000

ИК

Фиа. 5

0750,3

Редактор Н.Сильнягина Техред А.Кравчук

Корректор И.Щароши

Тираж 421 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 6412

Производственно-полиграфическое предприятие, r ° Ужгород, ул.Проектная,4