Способ получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий Советский патент 1992 года по МПК G02B1/08 

1

(21)1908695/10 (22)08.02.91 (46)30.11.92. Ьюл. №44

(71)Московское научно-производственное объединение НИОПИК

(72)В.М.Козенков, Е.Г.Катышев и В.С.Дорошенко

(56) Козенков В.М., Дорошенко B.C.. Катышев Е.С. и др. Сборник Тезисы докладов III Всесоюзной конференции. Проблемы оптической памяти. 1988. Ч. 1, с. 61.

Козенков В.М., Барэчевский В.А. Свойства светочувствительных материалов и их применение в голографии. Л., Наука. 1987, с. 89.

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРИЕНТАЦИ- ОННО УПОРЯДОЧЕННЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОКРЫТИЙ

(57) Использование: получение искусственно упорядоченных молекулярных систем, обладающих оптической анизотропией. Сущность изобретения: способ получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий заключается в нанесении на подложку слоя вещества путем его термического расщепления в вакууме и экспонировании полученного слоя поляризованным или неполяризованным направленным излучением, поглощаемым слоем, причем термическое распыление и экспонирование производят одновременно. 1 табл.

Изобретение относится к таким областям техники, как микроэлектроника и информатика (оптическая запись, хранение, обработка и отображение информации, в том числе голография, интегральная, волоконная и поляризационная оптика и т.п.), химическая и конструкционная фототехнология, молекулярная оптоэлектроника и т.д. с использование искусственно упорядоченных (организованных) молекулярных систем.

Существуют различные способы получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий: формирование слоев в присутствии внешних постоянных электрических и (или) магнитных полей, растягивание полимерных пленок, нанесение на предварительно полированную в одном направлении поверхность и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является

способ получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий, заключающийся в нанесении на подложку слоя вещества путем его термического распыления в вакууме и последующем экспонировании полученного слоя поляризованным или неполяризованным, но направленным ориентирующим излучением, поглощаемым слоем.

В соответствии с данным способом на первом этапе (напыление) формируется аморфный изотропный слой ориентационно неупорядоченных молекул, характеризующийся отсутствием оптической анизотропии (двулучепреломление и дихроизм поглощения).

Она возникает под воздействием поляризованного или неполяризованного, но направленного излучения в собственной полосе поглощения вещества, в результате чего молекулы которого ориентируются лиXIXI

СО VI

ы

бо в плоскости, ортогональной вектору электрического поля активирующего поляризованного излучения, либо вдоль направ- ления его распространения (для неполяризованного излучения).

Описанный способ позволяет получать высококачественные ориентационно упорядоченные молекулярные покрытия, однако характеризуется достаточно трудоемкой по времени технологией, не позволяет контролировать величину оптической анизотропии непосредственно в процессе формирования покрытия и требует достаточно больших энергетических затрат на активирующее излучение (десятки Дж см 2).

Целью изобретения является упрощение технологии с одновременным осуществлением возможности контроля величины оптической анизотропии при формировании покрытия и уменьшением энергетических затрат на излучение, необходимых для получения таких ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий.

Цель достигается тем, что в способе получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий, заключающемся в нанесении на подложку слоя вещества путем его термического распыления в вакууме и экспонировании полученного слоя поляризованным или неполяризованным, но направленным излучением, поглощаемым слоем, термическое распыление и экспонирование производят одновременно.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1 (образцы №№ 1, 2).

В вакууме 2 мм рт.ст. на установке ВУП-4 методом сублимации на две стеклянные подложки, имеющие температуру 20° С, наносились идентичные аморфные слои вещества формулы

/х ,. ,, ,, .. / ..СцНз

СцНд

имеющего температуру плавления ТПл.164° С и максимум полосы поглощения в видимой области спектра Ямакс 500 нм. 5корость напыления составляла 15,1 А/мин. Полное время напыления 2,54 мин. Окончательная толщина полученных покрытий составляла 0,23 мкм. В процессе напыления пленок один из образцов (образец № 1) экспонировался линейно поляризованным светом лампы ДРШ-250 и светофильтрами ОС-11 - ПС-7 - СЗС-21, выделяющими излучение с нм. В качестве поляризатора использовалась призма Глана. Плот- ность мощности Ракт в плоскости расположения образца была 22,3 мВт/см .

Энергия экспонирования слоя активирующим излучением Накт определялась как

1э ,(1)

где 1э - время экспонирования.

Качество ориентационной упорядоченности формируемых молекулярных покрытий определялось по величине оптической анизотропии (двулучепреломления), наводимой в них под действием активирующего

0 излучения и являющейся следствием этой упорядоченности.

Измерение индуцированного активируемого поляризованным излучением двулучепреломления (ДЛП) в нанесенном

5 покрытии (слое) производилось на кинетической установке, позволяющей осуществлять измерение в процессе облучения (и напыления). Измерение ДЛП производилось с помощью зондирующего He-Ne лазе0 pa ( ,8 нм).

Для этого экспонируемый образец размещался между скрещенными поляризаторами под углом 45° относительно направления плоскости поляризации акти5 вирующего излучения.

Величина ДЛП 0632) определялась как

0

5

0

5

0

5б32

25гАПез2 d

32 ТГЧЛ

I3M

2 arcsln

где А Пбза - усредненное по толщине слоя ДЛП;

d - толщина слоя;

Теза - пропускание скрещенных поляризаторов с образцом между ними.

Второй напыляемый образец (образец № 2 - прототип), являющийся контрольным, экспонировался по ранее известному способу (после напыления) при атмосферном давлении.Условия напыления и облучения (оптическая схема Лакт, Ракт ) были аналогичны с образцом № 1 и приведены в таблице.

Пример 2 (образец № 3). Аналогичен примеру 1 (образец № 1), но скорость напыления была 170 А/мин.

Пример 3 (образец № 4). Аналогичен примеру 1 (образец № 1), но скорость напыления была 2 А/мин.

Пример 4 (образцы 5, 6). Аналогичен примеру 1, но в качестве материала для покрытия использовалось вещество формулы

HriC

Ф

Режимы напыления и экспонирования (об- лучения) указаны в таблице.

Пример 5 (образец 7). Аналогичен примеру 4 (образец Kfe 5), но плотность мощности ориентирующего излучения ,1 мВт см .

Пример 6 (образец 8). Аналогичен примеру 4 (образец № 5), но ,5 мВт- см .

Пример 7 (образцы 9, 10). Аналогичен примеру 1, но в качестве материала для покрытия использовалось вещество формулы

H,qC4HN- p)-N M q -COOH С 14)

U

Пример 8 (образцы 11, 12). Аналогичен примеру 1, но для активации использова- лось неполяризованное излучение.

Характеристики предлагаемого способа получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий (образцы 1, 3-5, 7-9, 11) и способа-прототипа (образцы 2,6,10,12) сведены в таблицу, где приведен состав слоя и его толщина, режимы напыления, скорость и время напыления, максимум спектра поглощения в видимой области, режим экспонирования (одновременный или последовательный, длина волны, плотность мощности и энергия активирующего излучения и полученные анизотропные характеристики сля (двулучепреломление)).

Из таблицы следует, что предлагаемый способ:

-действительно позволяет существенно упростить технологию получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий, т.е. обеспечивает возможность объединения двух существенно различных

и разнесенных во времени операций в единый технологический цикл, протекающий одновременно;

-обеспечивает возможность контроля требуемых характеристик ориентационно

упорядоченных молекулярных покрытий (величины оптической анизотропии) непосредственно в процессе их физического формирования (напыления);

- позволяет существенно ( в 5 раз) уменьшить энергетические затраты на ориентирующее излучение, необходимое для достижения заданной величины ориентаци- онной упорядоченности (оптической анизотропии) молекулярных покрытий.

Как видно из таблицы, оптимальное соотношение между скоростью напыления и плотностью мощности ориентирующего излучения зависит от индивидуальной молекулярной структуры вещества, используемого для формирования покрытия, его спектра поглощения, коэффициента экстинкции, а также спектрального состава используемого излучения.

Формула изобретения

Способ получения ориентационно упорядоченных молекулярных покрытий, заключающийся в нанесении на подложку вещества путем его термического распыления в вакууме и экспонирования полученногослоя поляризованным или неполяризованным направленным излучением, поглощаемым слоем, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, обеспечения возможности контроля величины оптической анизотропии непосредственно при формировании покрытия и уменьшения энергетических затрат, термическое распыление и экспонирование производят одновременно.