Способ записи информации на халькогенидной пленке



Способ записи информации на халькогенидной пленке
Способ записи информации на халькогенидной пленке
Способ записи информации на халькогенидной пленке
Способ записи информации на халькогенидной пленке
Способ записи информации на халькогенидной пленке
G11B74 - Накопление информации, основанное на относительном перемещении носителя записи и преобразователя (запись измеряемых величин способами, не требующими воспроизведения через преобразователь, G01D; светочувствительные материалы или процессы для фотографических целей G03C; электрография, электрофотография, магнитография G03G; записывающая или воспроизводящая аппаратура с использованием механически маркированной ленты, например перфорированной бумажной ленты, или с использованием отдельных записей, например карточек с перфорированной или магнитной маркировкой G06K; перенос данных с носителя записи одного типа на другой G06K 1/18; печатание информации с носителя записи G06K 3/00; устройства для получения постоянного визуального представления выходных данных G06K 15/00; устройства или схемы

Владельцы патента RU 2298839:

Борисов Евгений Николаевич (RU)
Тверьянович Андрей Станиславович (RU)

Изобретение относится к области оптической записи информации и применимо для создания голографических оптических элементов. Техническим результатом изобретения является получение высококонтрастной записи информации, повышение разрешающей способности, а также удешевление процесса записи информации. Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе записи информации на аморфной халькогенидной пленке, включающем воздействие лазерного излучения с энергией больше ширины запрещенной зоны, используют пленку на основе халькогенидов германия и галлия, которую получают методом импульсного лазерного напыления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области оптической записи информации и применимо для создания голографических оптических элементов.

Известен способ записи информации на халькогенидной пленке, основанный на фотоиндуцированном фазовом переходе: аморфное состояние - кристаллическое состояние (US 3530441, JP 63029333). Однако пленки, в которых возможно реализовать данный эффект, имеют ширину запрещенной зоны много меньше 1 эВ, поэтому они не прозрачны в видимом диапазоне и могут использоваться только в системах, основанных на считывании отраженного сигнала. Кроме того, кристаллизация пленки приводит к сильному рассеянию света, вследствие чего данный способ записи мало пригоден для голографической записи.

Известен способ записи информации на двухслойной пленке (металлический слой/слой халькогенидного стекла), основанный на фотоиндуцированной диффузии ионов металла (например, Ag) в слой халькогенидного стекла (US 3637381, US 3637383).

Недостатками данного способа являются длительность процесса записи и деградация изображения во времени, обусловленная темновой диффузией ионов металла в стекле.

Известен ряд способов оптической записи информации на халькогенидной пленке, основанные на фотоструктурных превращениях. К ним относятся, например, создание рельефа в пленке за счет разницы в скорости травления облученной и необлученной частей пленки, использование пленки как фоторезиста (а.с. СССР 1611119). К недостаткам этого способа относится сложность и длительность по крайней мере двухступенчатого процесса и потеря контрастности за счет сложности управления процессом травления.

Известен способ, использующий разницу в показателе преломления и ширины запрещенной зоны облученной и необлученной частей пленки (US 3923512, GB 1387177, WO 03023774, JP 59193452). На самых лучших образцах достигается изменение показателя преломления, не превышающее 0.2 и изменение ширины запрещенной зоны не более 100 нм.

В основу изобретения положена задача создания способа записи информации, в котором за счет использования пленки на основе халькогенидов германия и галлия, полученной методом напыления, подвергаемой воздействию излучения с энергией более ширины запрещенной зоны, получают высококонтрастную запись информации, которая не требует дополнительной обработки (травления), что значительно удешевляет процесс записи информации, а также повышает разрешающую способность.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе записи информации на аморфной халькогенидной пленке, включающем воздействие лазерного излучения с энергией больше ширины запрещенной зоны, используют пленку на основе халькогенидов германия и галлия, которую получают методом импульсного лазерного напыления.

Запись производится одностадийно и не требует повышения контраста вследствие резкого изменения показателя преломления (0.3) и сдвига положения края фундаментального поглощения (120 нм) для облученной области.

Высокий контраст получают за счет реализации в облученных областях пленки процесса фотоиндуцированного окисления, приводящего к образованию М-O (M=Ge, Ga) химических связей. Данный процесс реализуется вследствие: использования пленки на основе халькогенидов германия и галлия; получения пленки методом импульсного лазерного напыления; использования энергии облучения больше ширины запрещенной зоны.

Считывание записи может осуществляться как в режиме отражения, так и в режиме пропускания в широком диапазоне длин волн (от видимого до инфракрасного).

Изобретение поясняется с помощью фиг.1-4. На фиг.1 показана зависимость спектрального положения фундаментального края поглощения пленок от скорости их напыления. Точки - эксперимент, линия - для наглядности характера зависимости. На фиг.2а приведена зависимость фотоиндуцированного сдвига фундаментального края поглощения пленки от положения края поглощения пленки до облучения, а на фиг.2б - зависимость фотоиндуцированного изменения показателя преломления пленки от значения показателя преломления пленки до облучения. На фиг.3 показана зависимость положения края поглощения пленки от времени облучения. (Точки - эксперимент, линия - аппроксимация в предположении реакции первого порядка). На фиг.4 показана фотография пленки после облучения ее через сетку.

Для напыления в качестве мишени использовалось стекло состава у[xGa2S3-(1-x)GeS2]-(1-y)Er2S3.

Пленки напылялись в вакууме (10-4 мм рт.ст.) с помощью XeCl эксимерного лазера (длина волны 308 нм, длительность импульсов 20 нс, интервал между импульсами 100 мс, энергия в импульсе 0.01-0.04 Дж).

Состав пленок контролировался с помощью растрового электронного микроскопа с микроанализатором. Толщина пленки и показатель преломления измерялись с помощью интерференционного микроскопа.

Запись информации на пленку производилась с использованием ртутной лампы или N2-лазера (длина волны 337 нм).

При лазерном напылении состав пленок практически не зависел от условий напыления (контролировалось содержание Er, Ga, Ge) и совпадал с составом мишени. В то же время, ряд свойств, как, например, ширина запрещенной зоны и показатель преломления напыленных пленок, зависели от условий напыления. Край фундаментального поглощения пленки (при коэффициенте поглощения 104 см-1) напыленной на холодную (без дополнительного подогрева) подложку сдвигался относительно исходного стекла в область больших энергий, в то время как напыление на подогретую подложку приводило к обратному эффекту - сдвигу в область меньших энергий. Положение края поглощения определялось также скоростью напыления. Скорость напыления изменялась варьированием мощности излучения лазера. Увеличение скорости напыления приводило, как и в случае нагрева подложки, к сдвигу края поглощения в длинноволновую область (см. фиг.1).

Увеличение энергии частиц, конденсирующихся на подложке, за счет подогрева подложки или увеличения скорости напыления может приводить к ре-испарениям серы и соответственно увеличению относительной доли гомосвязей М-М (M=Ge, Ga). Это в свою очередь должно сдвигать положения края поглощения в длинноволновую сторону. Край фундаментального поглощения для кристаллического GeS лежит в области 774.9 нм, в то время как для GeS2 он составляет 354.2 нм. Облучение пленки ртутной лампой или N2-лазером приводило к сильному сдвигу края фундаментального поглощения в коротковолновую область. Величина сдвига зависела от положения края поглощения исходной, необлученной пленки (см. фиг.2а). Фотоиндуцированное «просветление» сопровождалось уменьшением показателя преломления (см. фиг.2б).

Кроме того, при облучении толщина пленки в облученной области увеличивалась примерно на 20%. Согласно данным, приведенным на фиг.2, значения показателя преломления и ширины запрещенной зоны облученной пленки не зависят от значения вышеназванных параметров исходной (не облученной) пленки.

Скорость фотопросветления максимальна в начале процесса. Через 10 минут процесс выходит на насыщение и через 30 минут он практически завершается (см. фиг.3). Кинетика процесса достаточно хорошо описывается интегральной формой выражения скорости реакции первого порядка (фиг.3 линия), т.е. скорость процесса в основном определяется концентрацией одного субъекта реакции (определенный структурный дефект, определенная химическая связь и т.д.).

Механизм данного эффекта заключается в фотоиндуцированном окислении. Во-первых, фотоиндуцированное просветление происходило только при контакте пленки с кислородом. Во-вторых, на ИК спектрах поглощения увеличивалось поглощение в области характерной для Ge-O или Ga-O связей (11-13 рм). В третьих, значение показателя преломления и спектральное положение края поглощения облученной пленки (n=1.8÷1.9 и λ=330÷340 нм) более характерны для оксихалькогенидных стекол, чем для «чисто» халькогенидных. Механизм эффекта заключается в взаимодействии гомосвязей М-М (M=Ge, Ga) с кислородом с образованием мостиков М-О-М. При этом механизм фотопросветления состоит по крайне мере из двух стадий, которые могут быть разделены во времени: облучение пленки без доступа кислорода приводит к активации мест для последующей атаки кислорода; контакт пленки с воздухом (уже без облучения) приводит к окислению и просветлению.

Наблюдаемый эффект фотопросветления с успехом может использоваться для записи изображений. На фиг.4. представлен результат облучения пленки через шаблон (сетку со стороной ячейки 30 μм).

1. Способ записи информации на аморфной халькогенидной пленке, включающий воздействие излучения с энергией больше ширины запрещенной зоны, отличающийся тем, что используют пленку на основе халькогенидов германия и галлия, которую получают методом импульсного лазерного напыления.

2. Способ записи информации на аморфной халькогенидной пленке по п.1, отличающийся тем, что для записи информации используют излучение с длиной волны от 310 до 400 нм и мощностью от 10 до 200 мВт/см2.

3. Способ записи информации на аморфной халькогенидной пленке по п.1, отличающийся тем, что напыление осуществляют с помощью импульсного эксимерного лазера с энергией в импульсе 0.01-0.04 Дж.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому диску, на котором заранее сформирована спиральная дорожка с качанием в виде канавки и/или площадки, вдоль которой осуществляют запись данных.

Изобретение относится к носителю записи и к устройству записи и/или воспроизведения. .
Изобретение относится к области приборостроения и может использоваться в качестве материала для термомагнитной записи при создании магнитооптических запоминающих устройств.

Изобретение относится к информационному носителю записи, способу и устройству записи/воспроизведения и центральному устройству, которые могут быть использованы для обеспечения совместимости между информационными носителями записи, имеющими новые, дополнительные функции к существующему стандарту, и системами дисковода, работающими в соответствии с существующим стандартом.

Изобретение относится к устройству и способу записи информации на носитель записи, такой как оптический диск. .

Изобретение относится к оптическому диску, на котором может быть осуществлено сохранение информации (например, цифровой видеоинформации) с высокой плотностью. .

Изобретение относится к оптическому диску, на котором может быть осуществлено сохранение информации (например, цифровой видеоинформации) с высокой плотностью. .

Изобретение относится к оптической записи, а именно к двухслойным оптическим дискам с высокой плотностью записи, устройствам записи/воспроизведения с них. .

Изобретение относится к вариантам носителя записи, записывающего и считывающего устройств, совместимых с таким носителем записи. .

Изобретение относится к области устройств для хранения информации и может быть использовано в качестве запоминающих устройств электронно-вычислительных машин, музыкальных и видеосистем.

Изобретение относится к носителю информации, записывающему и считывающему устройствам. .

Изобретение относится к области оптических дисков для хранения информации и более точно касается флуоресцентной среды и способа изготовления на ее основе однослойного и многослойного оптического диска типа WORM с флуоресцентным считыванием.

Изобретение относится к оптическим дискам, которые могут быть изготовлены с использованием одних и тех же технологических параметров. .

Изобретение относится к оптическому носителю записи, устройству и способу записи для оптического носителя записи, устройству и способу воспроизведения для оптического носителя записи.

Изобретение относится к усовершенствованному многоразрядному магнитному запоминающему устройству с произвольной выборкой и способам функционирования и производства такого устройства
Наверх