НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2000 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 видимого и инфракрасного диапазона.

Известен носитель информации для оптической записи, состоящий из подложки, изготовленной из прозрачного материала, и регистрирующей среды с последовательно нанесенными на нее отражательным и защитным слоями [1]. В качестве материала регистрирующей среды выбран Sb₂Se₃ отражательного слоя - Bi₂Te₃. При записи информации происходит переход материала регистрирующей среды из аморфного состояния в кристаллическое, что приводит к увеличению коэффициента отражения с 10 до 40%. Устройство имеет следующий недостаток: относительно небольшой коэффициент отражения.

Прототипом настоящего изобретения является носитель информации оптического запоминающего устройства, состоящий из подложки, изготовленной из прозрачного материала, и регистрирующей среды с последовательно нанесенными на нее отражательным и защитным слоями [2]. Отражательный слой выполнен из алюминия, а регистрирующая среда - из сплава теллура, мышьяка и селена со следующим составом компонентов, ат.%: Te 10-35, As 2-15, Se 50-88. Для расширения работы оптического носителя информации с различными типами лазерного излучения необходим высокий коэффициент отражения (более 60%) в широком диапазоне оптического спектра, а устройство по прототипу обеспечивает высокий коэффициент отражения носителя информации для длин волн более 650 нм. Относительно низкая температура размягчения регистрирующей среды (60-90^oC) снижает климатическую устойчивость носителя информации.

Таким образом, основным недостатком устройства по прототипу является ограниченный спектральный диапазон с высоким коэффициентом отражения.

Другим недостатком устройства по прототипу является низкая температура преобразования регистрирующей среды, что снижает надежность хранения информации в диапазоне температур 60-90^oC.

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 высоким коэффициентом отражения в широкой области оптического спектра и повышенной надежностью хранения информации в области температур 60-90^oC.

Поставленная задача решается 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 или золота, а регистрирующую среду из двух последовательно нанесенных слоев: отражательного слоя - висмута, индия, теллура, олова, сурьмы, свинца, титана, цинка, хрома, германия, меди, кадмия, золота, алюминия или серебра и химически активного слоя - стеклообразного сплава мышьяка-серы, мышьяка-селена, германия-серы, германия-селена, мышьяка-германия-серы, мышьяка-германия-селена или мышьяка-германия-серы-селена.

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

Основным техническим преимуществом настоящего изобретения по сравнению с прототипом является повышение спектрального диапазона с высоким коэффициентом отражения за счет наличия в регистрирующей среде дополнительного отражательного слоя с высоким коэффициентом отражения в широкой области спектра.

На чертеже показана послойная структура носителя информации. Носитель информации состоит из подложки 1, изготовленной из прозрачного материала, регистрирующей среды, включающей в себя отражательный слой 2 и химически активный слой 3, отражательного слоя 4 и защитного слоя 5.

Лазерный луч 6 проходит через делительную призму 7 и прозрачную подложку 1, отражается от отражательного слоя регистрирующей среды 2, проходит в обратном направлении и попадает в устройство регистрации излучения 8. При записи информации используют лазер с большей мощностью, что приводит к нагреву отражательного слоя регистрирующей среды 2 выше температуры плавления и вызывает химическое взаимодействие между веществами регистрирующей среды: отражательного слоя 2 и химически активного слоя 3. В результате записи образуется пита - точка, где лазерный луч при чтении отражается не от отражательного слоя регистрирующей среды 2, а от отражательного слоя 4. Мощность лазера при чтении является недостаточной для прохождения химической реакции между веществами регистрирующей среды: отражательного слоя 2 и химически активного слоя 3. Коэффициент отражения до записи определяется коэффициентом отражения от отражательного слоя регистрирующей среды 2, после записи - отражением от материала отражательного слоя 4. За счет разницы величины отраженного сигнала на записанных и не записанных участках обеспечивается запись информации предлагаемого носителя информации.

Материал отражательного слоя регистрирующей среды должен обладать высоким коэффициентом отражения в широкой области спектра и иметь высокую чувствительность для перевода его в расплавленное состояние. Состав активного слоя регистрирующей среды должен обладать способностью образовывать с материалом отражательного слоя регистрирующей среды стеклообразное соединение со значительно более низким коэффициентом отражения, чем у отражательного слоя регистрирующей среды.

Материал отражательного слоя должен иметь высокий коэффициент отражения в широкой области спектра и быть химически пассивным в отношении материалов регистрирующей среды. Алюминий или золото полностью удовлетворяют данным требованиям. Защитный слой предохраняет носитель информации от внешних воздействий. Предпочтительным является защитный слой из отверждаемого ультрафиолетовым излучением полимера.

Пример 1. Носитель информации оптического запоминающего устройства изготавливается следующим образом. На подложку из поликарбоната толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм методом термического испарения последовательно наносят слой висмута толщиной 30 нм, слой сульфида мышьяка толщиной 40 нм и отражательный слой из алюминия толщиной 150 нм. 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 до записи составляет 65%, коэффициент отражения после записи - 10% на длине волны 790 нм. Носитель работоспособен при температуре от -30 до 90^oC; выдерживает температуру 70^oC в течение длительного времени (10-20 суток) без ухудшения характеристик, температуру 30^oC при относительной влажности 95% в течение 10 суток.

Пример 2. На подложку из поликарбоната толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм методом термического испарения последовательно наносят слой индия толщиной 25 нм, слой селенида германия толщиной 50 нм и отражательный слой из золота толщиной 100 нм. Защитный слой толщиной 10-20 мкм из фотоотверждаемого полимера наносится на золото методом центрифугирования на воздухе с последующим отвердением под действием ультрафиолетового излучения.

Коэффициент отражения носителя информации до записи составляет 75%, коэффициент отражения после записи - 8% на длине волны 635 нм. Носитель работоспособен при температуре от -30 до 80^oC; выдерживает температуру 70^oC в течение длительного времени (10-20 суток) без ухудшения характеристик, температуру 30^oC при относительной влажности 95% в течение 10 суток.

Пример 3. На подложку из поликарбоната толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм методом термического испарения последовательно наносят слой теллура толщиной 30 нм, слой сульфида германия толщиной 110 нм и отражательный слой из золота толщиной 120 нм. Защитный слой толщиной 10-20 мкм из фотоотверждаемого полимера наносится на золото методом центрифугирования на воздухе с последующим отвердением под действием ультрафиолетового излучения.

Коэффициент отражения носителя информации до записи составляет 56%, коэффициент отражения после записи - 88% на длине волны 790 нм. Носитель работоспособен при температуре от -10 до 40^oC; выдерживает температуру 40^oC в течение длительного времени (10-20 суток) без ухудшения характеристик, температуру 30^oC при относительной влажности 95% в течение 10 суток.

Отражательный слой регистрирующей среды имеет толщину 8-40 нм. При толщине, меньшей 8 нм, снижается коэффициент отражения отражательного слоя регистрирующей среды. При толщине, большей 40 нм, снижается чувствительность отражательного слоя регистрирующей среды из-за увеличения количества энергии, необходимой для перевода вещества в расплавленное состояние. Активный слой регистрирующей среды имеет толщину 20-400 нм. При толщине, меньшей 20 нм, получается низкий оптический контраст записи и затруднено образованиe соединения между веществами металлического слоя и активной среды. При толщине активного слоя, большей 400 нм, также ухудшается оптический контраст записи и увеличивается сложность изготовления носителя информации без улучшения его характеристик.

В качестве материала носителя подложки информации могут использоваться стекло, поликарбонат, полиметилметакрилат толщиной 0,6-2 мм. Для нанесения материалов регистрирующей среды могут использоваться методы высокочастотного магнетронного и термоионного напыления с использованием испарителей специальной формы. Скорость напыления 0,5-50 нм/с, давление остаточных газов в камере 10^-3-10^-5 мм рт.ст.

Материал отражательного слоя, алюминий или золото, наносится методом катодного распыления в вакууме толщиной 60-150 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 2536197 А, кл. G 11 В 7/24, 18.05.84.

2. Патент России N 2127915 C1, кл. G 11 В 7/24, 18.06.98.

Предлагаемое устройство относится к технике записи и воспроизведения информации оптическим излучением. Носитель информации состоит из прозрачной подложки, регистрирующей среды, отражательного и защитного слоев. Отражательный слой выполнен из алюминия или золота. Регистрирующая среда состоит из отражательного и химически активного слоев. Отражательный слой выполнен из висмута или индия, или теллура, или олова, или сурьмы, или свинца, или титана, или цинка, или хрома, или германия, или меди, или кадмия, или золота, или алюминия или серебра. Химически активный - из стеклообразного сплава мышьяка-серы, или мышьяка-селена, или германия-серы, или германия-селена, или мышьяка-германия-серы, или мышьяка-германия-селена или мышьяка-германия-серы-селена. Технический результат от применения предлагаемого изобретения заключается в расширении оптической области спектра с высоким коэффициентом отражения и увеличении климатической надежности носителя информации. 1 ил.

Носитель информации оптического запоминающего устройства, состоящий из подложки, изготовленный из прозрачного материала, и регистрирующей среды с последовательно нанесенными на нее отражательным и защитным слоями, отличающийся тем, что отражательный слой выполнен из алюминия или золота, а регистрирующая среда из двух последовательно нанесенных слоев: отражательного слоя - висмута, или индия, или теллура, или олова, или сурьмы, или свинца, или титана, или цинка, или хрома, или германия, или меди, или кадмия, или золота, или алюминия, или серебра и химически активного слоя - стеклообразного сплава мышьяка-серы, или мышьяка-селена, или германия-серы, или германия-селена, или мышьяка-германия-серы, или мышьяка-германия-селена, или мышьяка-германия-серы-селена.