Способ фотохромной записи оптической информации

 

СПОСОБ ФОТСХРОМНОП ЗАПИСИ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, включаюсшй освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины эапре14ённой эоны материала пленки, (отличающийся тем,-ЧТО, с целью обеспечения регистрации сигналов с энергией меньше 0,01 Дж, пленку располагают в объеме, содержсш;.ем .пары органических соединений , включающих радикал -О-СН|, и поддерживают дгшление паров 5 400 мм рт.ст. (О с

уя» G 03 О 5/04

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОС»(аи СтвЕННЫй КОМИтЕт СССЕ

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬП ИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3285451/18-25 (22) 30. 03.81 .(46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) А. И. Гаврилюк, Б. П. Захарченя и Ф. A. Чудновский (71) Ордена Ленина Физико-техническиЯ институт им. А. Ф. Иоффе (53) 621.382(088.8) (56) 1. Кириллов Н.. И. Высокоразрешающие фотоматериалы для голографии и процессы их обработки. М., Наука, 1979, с.19-52.

2. Deb S. К. Optical вас, eleetri св1 properties of ЧОу thin films

Phil. Ивя. 1973, У. 27, с. 801 (прототип).

SU... А (54 ) (57 ) СПОСОБ ФОТСХРОМНОЙ ЗАПИСИ

ОПТИЧЕСКОЙ 11НФОРИАЦИИ, включающий освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины эапрещенноЯ эоны материала пленки, < т л и ч а ю шийся тем, .что, с целью обеспечения регистрации сигналов с энергией меньше

0,01 Дж, пленку располагают в объеме, содераакем .пары органических соединений, включающих радикал -О-СНн, и поддерживают давление паров 5400 ьм рт.ст.

970989

Изобретение относится к области обработки оптической информации и может быть использовано в системах записи и отображения оптической информации, фотографии, микрофотографии и т.п.

Известен способ получения изображения с использованием серебросодержащих регистрирующих сред jlj .

Однако в связи с истощением мировых запасов серебра этот способ становится все более дорогим.

Известен способ фотохромной записи оптической информации, включающий освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не 15 менее ширины запрещенной зоны мате» риала пленки (2) .

При освещении амфорных пленок трехокиси вольфрама образуются центры окраски, что связано с забросом, 2р электродов из валентной зоны в зону проводимости и их последующей локализацией на уровнях, связанных с наличием кислородных вакансий, всегда имеющихся в амфоных пленках (Г-центры).

Фотохромная светочувствительность ., несеребряных регистрирующнх сред определяют по формуле Я = 1/Н, где

H — энергетическая экспозиция, необходимая для получения фотоиндуциро- . ванного перепада оптической плотности h D = 1,0 на длине волны регист рации. При обычных условиях величина фотохромной светочувствительности пленок VtO> на длине волны, соответствующей максимуму фотоиндуцированного поглоцения, не превышает S 3. х ° 10 м /,Цж.

Такая малая величина фотохромной светочувствительности пленок позво- 40 ляет обеспечить регистрацию оптических сигналов с энергией, превышающей

1 Цж, что не дает возможности использовать пленки %Op в системах обработки оптической информации. 45

Цель изобретения - обеспечение регистрации оптических сигналов с энергией, не превышающей 0,01 Дж, что позволит использовать тонкие пленки ЪО в целом ряде устройств микроэлектроники.

Это достигается тем, что в способе фотохромной записи оптической информации, включакщем освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины запрещенной зоны материала пленки, пленку располагают в объеме, содержащем пары органических соединений, включающих радикал — О-CH и поддерживают давление паров 60

400 мм рт.ст.

В этом случае эффект фотохромиэма в тонких пленках связан с фотокаталитическим разложением адсорбированных на поверхности WOq органичес- g5 ких соединений. Отщепляющийся в результате фотокаталитического акта от молекулы органического соединения атомарный водород ионизуется на поверхности по схеме Н вЂ” Н++ е с поо следующей локализацией электрона на вольфрамовом узле W i е - ф +, что приводит к образованию центра окраски в /f0 . Комплементарным дырочным центром в этом случае является протон Н, который легко диффундирует в W09из-за наличия в этом соединении сквозных каналов, по которым осуществляется его движение.

Вследствие того, что в радикале

-О-СН связь О-С сильно поляризована (электронная плотность оттянута на

Кислород) связи С-Н в значительной фере ослабляются. Энергия связи С-Н в подобных радикалах составляет всего 85 ккал/моль. Взаимодействие электрона, прошедшего в зону проводимости из валентной зоны М/0 под действием кванта света с молекулами органических соединений, адсорбированными на поверхности полупроводника, приводит к разрыву С-Н связей и отщеплению атомарного водорода. Наиболее эффективными усилителями фотохромного процесса являются метиловый спирт, этиловый спирт, диметиловый эфир, диэтиловый эфир, формальдегид, ацетальдегид, муравьиная кислота.

Фотохромная светочувствительность на длине волны, соответствующей максимуму фотоиндуцированного поглощения, достигает величины 10 4 м /Дж для поликристаллических пленок и величины 2-10 м7,Цж для амфорных, что бо лее, чем на два порядка превышает значение фотохромной светочувствительности, достигаемое при образовании

C-центров.

Фотохромная светочувствительность для тонких пленок ВОэ зависит от давления паров органического усилителя. Как установлено, эта, зависимость имеет четыре участка.

В диапазоне давлений от 10 до

12-< мм рт.ст. эффект усиления фотохромной светочувствительности практически не достигается вследствие того, что концентрация адсорбированных ,С молекул на поверхности полупровод,ника значительно меньше, чем концентрация кислородных вакансий, окрашивание пленок %0 осуществляется вслед.ствие образования F -центров.

В диапазоне от 10 до 5 мм рт.ст. наблюдается рост фотохромной чувствительности от давления паров усилителя вследствие того, что концентрация адсорбированных молекул усилителя теперь превышает концентрацию кислородных вакансий.

В диапазоне от 5 до 400 мм рт.ст. фотохромная чувствительность не зависит от давления паров усилителя

970989

Составитель Г. Корнилова

Редактор Л. Письман Техред М.Тепер Корректор И. Эрдейи

Заказ 10603/3

Тираж 473 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (участок насыщен ия), поскольку на этом участке все центры адсорбции на поверхности ВОз заполняются и уьеличение давления паров не влияет на адсорбированное равновесие.

При давлении паров органического усилителя превышающем 400 мм рт.ст. величина фотохромной чувствительности уменьшается вследствие конденсации молекул адсорбата на поверхности адсорбатов в виде монослоя жидкой фазы.

Таким образом, положительный эффект достигается в диапазоне давлений от 5 до 400 мм рт.ст. Следует отметить, что эти значения давлений паров перечисленных усилителей близки к равновесным при комнатной температуре и легко достигаются при испарении органических усилителей в предварительно откаченную форвакуумньм насосом герметичную кювету.

Поликристаллическую пленку МЧ0 толщиной 1,5 мкм (E = 3,5 эЫ) подвергают облучению светом ртутной лампы ПРК-4 мощностью 200 Вт в герметичной газовой камере с кварцевым окном, кювету откачивают до давления 10 мм рт.ст., после чего в нее напускают пары метанола. Давление паров при облучении пленки 9fOg

140 мм рт.ст. Фотохромная чувствительность пленки %0у 10 м /Дж.

При давлении паров метанола.

5 мм рт.ст. фотохромная чувстви5 тельность пленки W>y составляет

10-4 м

При давлении паров метанола

400 мм рт.ст. величина фотохромной

10 чувствительности 10" м

Использование предлагаемого способа фотохромной записи оптической информации позволит в ряде случаев, например в репрографии, заменить

15 используемые в настоящее время серебросодержащие среды, что даст экономический эффект. Кроме того этот способ может быть использован в дозиметрии ультрафиолетового излучения, причем регистрация дозы облучения может производиться как lIQ изменению оптических параметров пленкиФОз (оптической плотности), так и по изменению ее электрических параметРов (сопротивления). Изменение сопротивления пленки %03 при облучении ее ультрафиолетом в присутствии паров органических соединений может достичь более восьми порядков.