НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1999 года по МПК G11B7/24 

Настоящее изобретение относится к технике записи и воспроизведения информации оптическим излучением и предназначено для использования в оптических запоминающих устройствах для однократной записи и многократного чтения информации лазерами инфракрасного диапазона.

Известен носитель информации для оптической записи, состоящий из подложки и регистрирующей среды, выполненной из сплава теллура, мышьяка, германия и селена со следующим соотношением компонентов, ат.%: Te 50-88, As 10-25, Ge 0-10, Se 0-40 (1). Запись информации осуществляется локальным разрушением материала регистрирующей среды лазерным излучением со стороны регистрирующего слоя. Устройство имеет следующий недостаток: малая надежность записи информации из-за загрязнения испаряемым веществом самого регистрирующего слоя и оптики лазера.

Прототипом настоящего изобретения является носитель для оптической записи лазерами инфракрасного диапазона, состоящий из подложки, изготовленной из прозрачного материала, и регистрирующей среды, с последовательно нанесенными на нее отражательным и защитным слоем (2). В качестве материала регистрирующей среды выбран Sb₂Se₃, отражательного слоя - Bi₂Te₃. При записи информации в устройстве по прототипу происходит переход материала регистрирующей среды из аморфного состояния в кристаллическое, что приводит к увеличению коэффициента отражения с 10 до 40%. Для обеспечения надежной работы механизма слежения лазерного луча за разметкой в прозрачной подложке диска и высокой контрастности записи необходим как можно более высокий коэффициент отражения (более 60%), а устройство по прототипу обеспечивает коэффициент отражения носителя информации не более 40%. Относительно повышенная температура фазового перехода регистрирующей среды 160^oC требует увеличения мощности лазера при записи информации.

Таким образом, основным недостатком устройства по прототипу является относительно небольшой коэффициент отражения.

Другим недостатком устройства по прототипу является более высокая температура фазового перехода материала регистрирующей среды, что требует повышенной мощности лазера при записи.

В связи с указанными техническими и технологическими результатами использования устройства по прототипу существует задача создания носителя информации оптического запоминающего устройства, предназначенного для использования в системах хранения информации с однократной записью и многократным чтением, в частности в бытовых, и обладающего повышенным коэффициентом отражения, более низкой температурой размягчения регистрирующей среды и повышенной надежностью хранения информации.

Поставленная задача решается автором следующим образом. В известном носителе информации оптического запоминающего устройства, состоящем из подложки, изготовленной из прозрачного материала, и регистрирующей среды, с последовательно нанесенными на нее отражательным слоем и защитным слоем, отражательный слой выполняют из алюминия, а регистрирующую среду из сплава теллура, мышьяка и селена со следующим составом компонентов: теллур 10-35 ат. %, мышьяк 2-15 ат.%, селен 50-88 ат.%.

Технический результат от применения предлагаемого устройства состоит в увеличении надежности хранения информации при сохранении его чувствительности.

Основным техническим преимуществом настоящего изобретения по сравнению с прототипом является повышение коэффициента отражения за счет наличия отражательного слоя с высоким коэффициентом отражения. При этом увеличивается контрастность записи информации.

Сущность изобретения поясняют чертежи фиг. 1 и фиг. 2, на которых изображено: фиг. 1 - таблица составов регистрирующей среды, на основании которых могут быть приготовлены носители информации для записи лазерами инфракрасного диапазона, фиг. 2 - носитель информации оптического запоминающего устройства.

На фиг. 1 приведены составы регистрирующей среды с низкой температурой стеклования, на основании которых могут быть приготовлены носители информации для записи лазерами инфракрасного диапазона. Регистрирующая среда должна иметь относительно небольшой коэффициент поглощения для увеличения коэффициента отражения носителя информации. Для сохранения чувствительности носителя информации температура размягчения регистрирующей среды должна быть относительно малой. Запись информации осуществляется методом локального фототермического разрушения регистрирующей среды. Сочетание малого поглощения и низкой температуры размягчения позволяет обеспечить запись информации на предлагаемом носителе информации. Увеличение содержания теллура сверх указанного диапазона ведет к повышению кристаллизационной способности регистрирующей среды и быстрому старению носителя информации и его деградации в течение нескольких месяцев. Уменьшение содержания теллура снижает коэффициент поглощения среды и делает ее слабо чувствительной к излучению полупроводниковым лазером. Повышение содержания мышьяка увеличивает температуру стеклования регистрирующей среды, что затрудняет процесс образования единицы информации. Запись информации осуществляется методом локального фототермического разрушения регистрирующей среды. Уменьшение содержания мышьяка ведет к повышению кристаллизационной способности регистрирующей среды. Содержание мышьяка и теллура является оптимальным и обеспечивает высокую устойчивость среды к старению и деградации, с одной стороны, и возможность записи информации полупроводниковыми лазерами ближней инфракрасной области, с другой.

На фиг. 2 показана послойная структура носителя информации. Носитель информации состоит из подложки (1), изготовленной из прозрачного материала, регистрирующей среды (2), отражательного слоя из алюминия (3) и защитного слоя (4). Лазерный луч (5) проходит через делительную призму (6), прозрачную подложку (1), регистрирующую среду (2), отражается от отражательного слоя (3), проходит в обратном направлении и попадает в устройство регистрации излучения (7). При записи информации используют лазер с большей мощностью, что вызывает увеличение оптической плотности из-за фототермического разрушения регистрирующей среды. Мощность лазера при чтении является недостаточной для изменения оптической плотности регистрирующего слоя. За счет разницы величины отраженного сигнала на записанных и не записанных участках обеспечивается запись информации предлагаемого носителя информации. Нанесение отражательного слоя позволяет повысить коэффициент отражения носителя информации. Кроме того, изоляция регистрирующей среды между подложкой и отражательным слоем значительно снижает кристаллизационную способность регистрирующей среды, чем увеличивает надежность хранения информации. Материал отражательного слоя должен иметь высокий коэффициент отражения и быть химически пассивным в отношении регистрирующей среды. Алюминий полностью удовлетворяет данным требованиям. Защитный слой предохраняет носитель информации от внешних воздействий. Предпочтительным является защитный слой из отверждаемого ультрафиолетовым излучением полимера.

Пример. Носитель информации оптического запоминающего устройства изготавливается следующим образом. Для синтеза сплава регистрирующей среды берут 3,39 г теллура, 0,50 г мышьяка и 6,11 г селена. Навеску помещают в ампулу из кварцевого стекла, вакуумируют ампулу и отпаивают. Смесь нагревают до 600^oC и выдерживают в течение 3 часов при перемешивании расплава. Охлаждение расплава производят на воздухе. Сплав состава Te₂₄Se₇₀As₆ наносят на подложку из поликарбоната толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм методом термоионного распыления слоем с толщиной 120 нм. Отражательный слой из алюминия толщиной 60 нм наносят со стороны регистрирующей среды методом катодного распыления. Защитный слой толщиной 10-20 мкм из фотоотверждаемого полимера наносится на алюминий методом центрифугирования на воздухе с последующим отвердением под действием ультрафиолетового излучения.

Коэффициент отражения носителя информации составляет 71%, коэффициент поглощения регистрирующей среды - 19% на длине волны 790 нм. Носитель работоспособен при температуре от -20 до 40^oC; выдерживает температуру 50^oC в течение длительного времени (10 - 20 суток) без ухудшения характеристик, температуру 30^oC при относительной влажности 95% в течение 10 суток.

Регистрирующий слой имеет толщину 50-300 нм. При толщине, меньшей 50 нм, снижается энергетическая чувствительность из-за малого поглощения оптического излучения в регистрирующем слое. При толщине, большей 300 нм, снижается разрешающая способность. В качестве материала носителя подложки информации может использоваться стекло, поликарбонат, полиметилметакрилат толщиной 0,6-2 мм. Для нанесения материала регистрирующей среды могут использоваться методы высокочастотного магнетронного и термоионного напыления с использованием испарителей специальной формы. Скорость напыления 0,5-5 нм/сек, давление остаточных газов в камере 10^-5 мм рт.ст.

Алюминий наносится методом катодного распыления в вакууме толщиной 40-80 нм. В качестве материала защитного слоя используют фотоотверждающие полимеры на основе эпоксиакрилатов. Защитный слой наносится методом центрифугирования на воздухе толщиной 10-20 мкм с последующим отвердением под действием ультрафиолетового излучения.

Источники информации;
1. Патент Франции N 2363857, кл. G 11 B 7/00, 1978.

2. Патент Франции N 2536197 A, кл. G 11 B 7/24, 18.05.84.

Носитель информации состоит из подложки и регистрирующей среды. Подложка изготовлена из прозрачного материала. На нее последовательно нанесены отражательный и защитный слои. Отражательный слой выполнен из алюминия. Регистрирующая среда - из сплава теллура, мышьяка и селена. Состав компонентов сплава следующий: теллур -10-35 ат. %, мышьяк - 2-15ат. %, селен-50-88 ат. %. Технический результат - увеличение надежности хранения информации и контрастности ее записи. 2 ил.

Носитель информации оптического запоминающего устройства, состоящий из подложки, изготовленной из прозрачного материала, и регистрирующей среды с последовательно нанесенными на нее отражательным и защитным слоями, отличающийся тем, что отражательный слой выполнен из алюминия, а регистрирующая среда - из сплава теллура, мышьяка и селена со следующим составом компонентов, аб.%:
Теллур - 10 - 35
Мышьяк - 2 - 15
Селен - 50 - 88