Светочувствительный материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 300176 (21) 2317526/2 3-04 (5 ) М с присоединением заявки HP

G 03 С 1/72

Государственный комитет.

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070781.Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 070781 (53) УДК 771.5 (088. 8) В. В. Петров и A. в.. Крючи н (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики 5Н Украинской CCP (71) Заявитель (54 ) сВетОчуВстВительный млтеРНАП

Изобретение относится к светочувствительным материалам с высокой разрешающей способностью, которые используются в качестве носителей информации в различных оптических запоминающих устройствах в электронно-вычислительной технике.

Известен светочувствительный материал, состоящий из подложки, металлического слоя, выполненного иэ серебра и/или меди, и/или никеля, и/или таллия, толщиной 50-10000 Х, раздели-: тельного слоя толщиной 5-30 A выполненного из диэлектрика (Si0, Ge0, Si0 или GeO< ) или иэ элементарных

15 2 полупроводников (например из Ge, S i ), или иэ полуметаллов (As, Sb или Bi ), или из металлов (например С r, P t), и фотоактивного полупроводникового слоя, выполненного из халькогенйдов мышья- 20 ка, суры ы или висмута, толщиной

100-5000 Я Г11 ° толщина разделительного слоя в известном материале подбирается такой, чтобы обеспечить высокую ста- 25 бильность химических свойств материала при одновременном сохранении высокой чувствительности материала к малым плотностям падающей на него энергии лазерного излучения и Фонового излу- 30 чения (с плотностью мощности менее

0,05-0,1 Вт/см -)

Недостатком известного материала является то, что он обладает малой достоверностью записи и считывания информации, поскольку материал интегрирует падающее на него фоновое излучение„ соответствующее области собственного поглощения полупроводни- . кового слоя, контактирующего и взаимо. действующего с металлическим слоем.

Целью данного изобретения является увеличение достоверности записи и считывания информации.

Поставленная цель достигается тем, что разделительный слой светочувствительного материала имеет толщину

20-300 Х.

В случае, если разделительный слой материала выполняют из диэлектрика, например 5 i О, Ge0, S i 0, Ge0>, окис.ов, карбидов и боридов металлов, полимериых пленок или элемент=рных полугроводников и полуметаллов Ge, Si, Sn, As, Sb, Вi, то толщина Разделительного слоя составляет 50-300 А.

В .случае, если разделительный слой материала выполняют из металла, не взаимодействующего с полупроводниковым слоем, например Сr, Pt, Мо, 764501

W, тд его толщина составляет 20100 А.

Предложенный материал в отличие от известного обладает пороговыми свойствами, т. е. не чувствителен к лазерному или фоновому излучению с плотностью излучения менее 0 05 Вт/ см

I см, обладает высокой достоверностью запроси и считывания информации.

Проведенные физические исследования, показали, что толщина разделитель-1О

1 ного слоя имеет принципиальное влияние на характеристики материала, состоящего иэ системы полупроводникметалл, и позволяет при дальнейшем увеличении толщины разделительного слоя получить светочувствительные материалы с качественно новыми характеристиками.

При малых толщинах разделительного слоя его влияние на светочувствительность и выполнение закона взаи- 29 моэаместимости сказывается только в уменьшении чувствительности. При толщинах до 50-100 A (в зависимости от соединений, используемых в раздели-тельном слое) слой еще не является сплошным, и взаимодействие металлического и полупроводникового слоев происходит под .действиеем актиничного излучения любой интенсивности за более длительное время.

На фиг. 1 приведены рисунки, поясняющие процесс засветки материала с разделительным слоем малой толщины, не йрЕпятствующим диффузии металла, на фиг. 2 — рисунки, поясняющие процесс записи на м атериале с разделительным слоем, поз воляющим устранить. чувствительность к Феновому излучению (запись осуществляется только при. создании в полупроводниковом слое объемного заряда, достаточного для 40 пробоя разделительного слоя ); на фиг. 3 -. зависимость светочувствительности материала А s S z — A д от толщины разделительного слоя иэ моноокиси германия при экспонировании матери- 4 ала излучением с плотностью мощности

2 -10 Зт/см и 10 Вт/см .

Под действием излучения происходит диффузия металла из слоя 1 через разделительный слой 2 в слой полупроводника З,Этот процесс носит интегральный характер, т.е. изменения, производимые световыми импульсами малой интенсивности, накапливаются в металле. При образовании сплошно го разделительного слоя эффект чувствительности таких материалов связан уже не с медленной диффузией металла через разделительный слой под действием актиничного излучения, а определяется разрушением разделительного ф) слоя эа счет возникновения объемного заряда и вызываемого им электрического пробоя в месте фокусировки излучения. При толщинах разделительноо

ro слоя более 60 A материал практически не чувствует фонового излучения интенсивности 2-10 "Вт/см .

В таблице приведено сравнение основных характеристиК светочувствительных материалов при различных толщинах разделительного слоя, которое подтверждает качественное отличие предложенного материала от прототипа.

Таким образом, существенное отличие предлагаемого материала от прототипа состоит в том, что он имеет разделительный слой такой толщины, при котором он препятствует взаимо-, действию металлического и полупроводникового слоев под действием фоновой засветки с плотностью мощности до 0,05 Вт/см

На фиг. 3 указана область толщин

4 разделительного слоя иэ моноокиси германия, которая позволяет повысить стабильность свойства материала при сохранении высокой чувствительности (в этой области не наблюдается отслаивание полупроводникового слоя.

Область толщин разделительного слоя

5 представляет собой область, в которой зались осуществляется мощными короткими импульсами излучения, а к фоновому излучению с плотностью мощности до 0,05 Вт/см материал не чувствителен.

Пример 1. На стеклянную под ложку из горячеполированного стекла толщиной 3 мм последовательно наносят в вакууме при давлении 2- 10 мм рт. ст. методом термического испарения слой полупроводникового сплава

AsS< толщиной 300 A,ïoòoì разделительный слой из Ge0 толщиной 50 А, а затем слой серебра толщиной 3000 Х.

Полученный светочувствительный материал используют для регистрации импульсов лазерного излучения длительностью

10 — 10 с с энергией, обеспечивающей плотность мощности на поверхности носителя 10 -10 Вт/см

Длительное облучение (300 ч) светочувствительного материала актиничным излучением с плотностью мощности 0,05 Вт/см не приводит к изменению его характеристик. Изображения.,регистрируемые на таком светочувствительном материале, представляют собой последовательность областей с измененным коэффициентом отражения, соответствующих двоичному коду регистрируемой информации. Рассматриваемый материал предназначен для регистрации двоичных сигналов. Экспонирование материала осуществляют через прозрачную подложку со стороны слоя полупроводника.

Пример 2; На стеклянную подложку из горячеполированного стекла толщиной 3 мм последовательно наносят в вакууме при давлении 2 10 мм рт. ст. методом термического испарения слой меди толщиной 2500 K потом разделительный слой из S i 0 толщиной

764501

Характеристика

Раздел

СЛОЙ G ной 10

3 а время 10 мин

4 изменение коэффициента отражения не наблюдалось

6 дж/см (t = 10 мин) 3

10 дж/см

Эа время 3 104 с изменение коэффициента отражения не наблюдалось

Чувствительность к излучению с плотностью мощности

10 "В т/см (1 =

632,8 нм) 0, 3 дж/см

1 дж/см

300 R а затем слой полупроводника

As S9 толщиной 500 А. Полученный светочувствительный материал используют для регистрации импульсов лазерного излучения длительностью 10

-&

10 с с энергией, обеспечивающей плотность мощности .на поверхности .светочувствительного материала (5.10

10 ) Вт/см,Экспонирование полученного ь светочувствительного материала осуществляют со стороны слоя полупроводника. Вид полученных на материале изображений такой же, как и в примере

1. Длительное облучение (сотни часов) светочувствительного материала актиничным излучением с плотностью мощности 0,1 Вт/см не приводит к измене- 15 нию его характеристик.

Пример 3. На стеклянную подложку иэ горячеполированного стекла толщиной 5 мм последовательно наносят 0 слои серебра при давлении 2- 10 мм рт. ст. методом термического испарения толщиной 3000 А, затем раэло>кением в тлеющем разряде при давлении 10 мм, рт. ст. осаждают разделительный слой из полиметилсилоксана голщиной 100 А, а затем полупроводниковый слой из сплава As Б S е„ при давлении 2 10 мм рт. ст. методом термического испарения о толщиной 400 A. Полученный светочувствительный материал используют для регистрации лазерного излучения длительностью 10 ь- 10 с с энергией, обеспечивающей плотность мощности на поверхности носителя 10 -10 Вт/см .

Длительное облучение (сотни часов) светочувствительного материала актиничным излучением с плотностью мощности 0,05 Вт/см не приводит к изменеQ. нию его характеристик. Экспонирование материала осуществляют со стороны слоя полупроводника. Вид полученных на материале изображений такой же, как и в примере 1.

Чувствительность к фоновому излучению r плотностью мощности

10 Вт/см1 (не разложенный свет) Чувствительность к излучению с плотностью мощности 10 Вт/см (= 448,0 нм) I

Пример 4. На стеклянную. подложку толщиной 5 мм последовательно наносят в вакууме при давлении

2 ° 10 мм рт,ст. методом термического испарения слой серебра толщиной

4000 A,затем: методом электроннолучевого испарения разделительный слой из германия толщиной 50 K а потом методом термического испарения слой полупроводникового соединения As2Sg3 толщйной 300 A.Ýêñïîíèðîâàíèå материала осуществляют также, как и в примере 3. Результаты аналогичны примеру 3 °

Пример .5 ° На кварцевую подложку толщиной 16 мм последовательно наносят в вакууме при давлении 2 10 мм рт. ст. методом термического испарейия слой серебра толщиной 300 А, затем методом конно-плазменного напыления наносят разделительный слой из молибо дена толщиной 20 А, а потом методом термического испарения слой полупроводникового соединения As еэтолЩиной

400 А. Экспонирование матерйала осуществляют также, как и в примере

3. Результаты аналогичны примеру 3.

Пример 6. На стеклянную подложку .наносят слой меди (см. пример 2), затем методом ионно-плазменного напыления разделительный слой из молибдена толщиной 100 А, а потом полупроводни ковый слой иэ сплава о

As 5,> S„толщиной 500 А, Экспонирование материала осуществляют также, как и в примере. 2. Результаты аналогичны примеру 2.

Из приведенных примеров следует, что предложенный светочувствительный матери ал обладает высокой дост ов ерностью записи и считывания информации, не чувствителен к излучению гелий-неонового и аргонового лазера и к фоновому излучению с плотностью менее

0,05 Вт/см и может быть использован в качестве носителя информации в оптических запоминающих устройствах.

1 ительный Разделительный

eg толщи- слой Geg толщиА ной 60 А

?64501

Формула изобретения

1. Светочувствительный материал, Состоящий из .подложки, металлического слоя, выполненного иэ серебра и/или меди, и/или никеля, и/или тал1 5 лия, разделительного слоя, выполненного из диэлектрика, или их элементарных полупроводников, или металлов или полуметаллов и фотоактивного полупроводникового слоя, выполненного из халькогенидов мышьяка, сурьмы

t0 или висмута,отличающийся тем, что, с целью увеличения досто-. верности записи и считывания информации, разделительный слой материала имеет толщину 20-300 А. 15

2. Материал по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем,, что, разделительный слой выполнен из дйэлектрика, например Si0, GeO Si0, GeO, окислов, карбидов и боридов металлов, полимерных пленок или элементарных полупроводников и полуметаллов Ge, Sj, Sn, As, Sb, Bi, толщиной 50-300 А, 3. Материал по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что разделительный слой выполнен из металла, не взаимодействующего с полупроводниковым слоем, например С г, P t Мо, W толщи ной 20- 100 Х.

И ст очни ки и нф ормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Отчет Института электродинамики AH Украинской CCP (Сборник рефератов НИР и OKP. Серия 12, Р 4, с. 34, опублик . 1973) (прототип).

764501

Составитель A.Kðóãëoâ

Редактор Т.Морозова Техред 3.Чужик: Корректор Н. Стец

Эакаэ 4564/16 Тираж 506 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4