Светочувствительный материал Советский патент 1981 года по МПК G03C1/72 

Изобретение относится к светочувствительным материалам с высокой разрешающей способностью, используются в качестве носителей информации в различных оптических запоминающих устройствах в электронно-вычислительной технике.. Известен светочувствительный мате риал, состоящий из подложки, метал-, лического слоя, выполненного из серебра и/или меди, и/или никеля, и/ил таллия, толщиной 50-10000 Л,раздели тельного слоя толщиной 5-30 А, выпол ненного из диэлектрика (Si О, GeO ,. SiO,j или GeO) или ИЗ элементарных полупроводников (например из Ge, Si) или из полуметаллов (As, Sb или Bi )i или из металлов (например Сг, Pt), и фотоактивного полупроводникового сло выполненного из халькогенЬдов мышьяка, или висмута, толщиной 100-5000 X D-.. толщина разделительногоСЛОЯ в известном материале подбирается такой, чтобы обеспечить высокую стабильность химических свойств материа при одновременном сохранении высокой чувствительности материала к малым плотностям падающей на него энергии лазерного излучения и фонового излучения (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 изл чение, соответствующее области собственного поглощения полупроводникового слоя, контактирующего и взаимодействующего 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 i. В случае, если разделительный слой материала выполняют из диэлектрика, например SiO, GeO, SiO, GeO/j, окис,ов, карбидов и боридов металлов, полимердалх пленок или элементарных полупроводников и полуметаллов Ge, Si, Sn, As, Sb, Bi, TO толщина разделительного слоя составляет 50-300 А. В .случае, если разделительный слой материала выполняют из металла, не взаимодействуюсдего с полупроводниковым слоем, например Сг, Pt, Mo, W, то его толщина еосТавляет 20. 100 Я, Предложенный материал в отличие от известного обладает пороговыми свойства, т.е.не чувствителен к лазерному или фоновому излучению с плотноетою,излучения менее 0,05 Вт/ см % обладает высокой достоверностью записи и считывания информации. Проведенные физические исследования, показали, что толщина разделите ного слоя имеет принципиальное влиянйе на характеристики материала; ссмзтоящего иэ системы полупроводникметалл, и позволяет при дальнейшем увеличении толщины ра зделительного слоя получить светочувствительные материалы с качественно новыми характеристиками. При малых толщинах разделительного слоя его влияние на светочувствительность и выполнение закона взаимозаместимости сказывается только в уменьшении чувствительности. При тол щинах до 50-100 А (в зависимости от соединений, используемых в разделитёЛбном слое) слой еще не является сплошным, и взаимодействие металличе кого и полупроводникового слоев происходит под .действием актиничного излучения любой интенсивности за более длительное время. На фиг. 1 приведены рисунки, пояс няющие процессзасветки материала с разделительным слоем малой толщины, йё прёпятствукицим диффузии металла; на фиг. 2 - рисунки, поясняющие процесс записи на материале с разделительным слоем, позволяющим устранить чувствительнобть к феновому излучению (запись осуществляется только при.создании в полупроводниковом сло объемного заряда, достаточного для пробоя разделительного слоя); на фиг. 3 - зависимость светочувствител ности материала - Ад от толщин разделительного слоя из моноокиси германия при экспонировании материала излучением с плотностью мощностей 2-10- Вт/см и Под действием излучения происходи диффузия металла из слоя 1 через разделительный слой 2 в слой полупроводника З.Этот процесс носит интегральный характер, т.е. изменения производиг/ые световыт ш импульсами . малой интенсивности, накапливаются в металле. При образованиисплршно го разделительного слоя эффект чув ствительности таких материалов связ уже не с медленной диффузией металл через разделительный слой под деист зием актиничного излучения, а определяется разрушением разделительног слоя за счет возникновения объем woTo заряда и вызываемого им электри ческого пробоя в месте фокусировки излучения. При толщинах разделитель го слоя более 60 А материал, практически не чувствует Лонового 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 4разделительного слоя из моноокиси германия, которая позволяет повысить стабильность свойства материала при .сохранении высокой чувствительности (в этой области не наблюдается отслаивание полупроводникового слоя. Область толщин разделительного слоя 5представляет собой область, в которой запись осуществляется мощными короткими импульсами излучения, а к фоновому излучению с плотностью мощности до 0,05 Вт/см материал не чувствителен. Пример. На стеклянную под- . ложку из горячеполированного стекла толщиной 3 мм последовательно наносят в вакууме при давлении 2- рт. ст. методом термического испарения слой полупроводникового сплава AsS/j толщиной 300 .Я, потом разделительный слой из GeO толщиной 50 А, а затем слой серебра толщиной 3000 А. Полученный светочувствительный материсШ используют для регистрации импульсов лазерного излучения длительностью 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, соответствукадих двоичному к.оду регистрируемой информации. Рассматриваемый материал предназначен для регистрации двоичных сигналов. Экспонирование материала осуществляют через прозрачную подложку со стороны сдоя полупроводника.. Пример 2 -. На стеклянную подложку из горячеполированного стекла толщиной 3 мм последовательно на-, носят в вакууме при давлении 2-10г1м рт.ст. методом термического испарения слой меди толщиной 2500 Я, потом разделительный слой из SiO толщиной 300 Л a затем слой полупроводника 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 {510 10) Вт/см. Экспонирование полученног 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 нию его характеристик. Пример 3. Настекляиную подложку из горячеполированного стекла толщиной 5 мм последовательно наносят слои серебра при давлении 2-10 мм рт.ст. методом термического испарения толщиной 3000 Л, затем разложением в тлеющем разряде при давлении 10 мм , рт.ст. осаждают разделительный слой из полиметилсилоксана толщиной 100 А а затем полупроводниковый слой из сплава . j при давлении 2-10 мм рт.ст. методом термического испарения толщиной 400 А.Полученный светочувствительный материал используют для регистрации лазерного излучения длительностью 10 с с энергией, обеспечивающей плотность мощности на поверхности носителя 10 -Ю Вт/см-. Длительное облучение (сотни часов) светочувствительного материала актини чным излучением с плотностью мощности 0,05 Вт/см не приводит к изменению его характеристик. Экспониро.вание материала осуществляют со стороны слоя полупроводника. Вид полученных на материале изображений такой же , как и в примере 1. Характеристика

Чувствительность к фоновому излучению с плотностью мощности 10 Вт/см (не разложенный свет)

Чувствительности к излучению с плотностью мощности 10- Вт/см 2 ( л 632,8 нм)

Чувствительность к излучению с плотностью мощности Ю Вт/см( Я 448,0 нм) , Р с н

За время 10 мин изменение коэф6 дж/см фициента отражеto Ю--мин) ния не наблюдалось

За время 3

10 дж/см t. ЮЧ) изменение коэффициента отражения не наблюдалось

п

1 дж/см

О,3 дж/см Пример 4. На стеклянную.ndflложку толщиной 5 мм последовательно наносят в вакууме при давлении 2 10 Mi/i рт.ст. методом термическогр испарения слой серебра толщиной 4000 А,затемметодом электроннолучевого испарения разделительный слой из германия толщиной 50 А, а потом методом термического испарения слой полупроводникового соединения толщиной 300 А.Экспонирование материала осуществляют также, как и в примере 3. Результаты аналогичны примеру 3. Пример .5. На кварцевую подложку толщиной 1б мм последовательнр наносят в вакууме при давлении 210 мм рт.ст. методом термическогд испарения слой серебра толщиной 300 А, затем методом ионно-плазменного напыления наносят разделительнь1й слой из молибдена толщиной , а потом методом, термического испарения слой полупроводникового соединения As е толщиной 400 А. Экспонирование материала осуществляют также, как и в примере 3. Результаты аналогичны примеру 3. Пример 6. На стеклянную подложку .наносят слой меди (см, пример 2) , затем методом ионнр-плазменного напыления разделительный слой из молибдена толщиной 100 Я, а потом полупроводниковый слой из сплава As Sg-j 5,,5то.лщиной 500 А. Экспонирование материала осуществляют таюке, как и в .примере. 2 . Результаты аналогичны примеру 2. Из приведенных примеров следует, что предложенный светочувствительный материал обладает высокой достовер- ностью записи и считывания информации, не чувствителенк излучению гелий-неонового и аргонового лазера и к фоновому излучению Q плотностью менее 0,05 Вт/см и может .быть использован в качестве информации в оптических запоминающих устройствах. -j ительный i Разделительный eg толщи- слой GeO толщиАной 60 Л

Формула изобретения

1. Светочувствительный материал Состоящий из .подложки, металлического слоя, выполненного из серебра и/или меди, и/или никеля, и/или, таллия, разделительного слоя, выполненного из диэлектрика, илиих элементарных полупроводников, или металлов или полуметаллов и фотоактивного полупроводникового слоя, выполненного из халькогенидов мышьяка, сурьма или висмута,о тличающййся тем, что, с целью увеличения достотверности записи и считывания информации, разделительный сло§ материала имеет толщину 20-300 А. .2 Материал по п. 1, о т л и чающий ся тем, что, разделителУ/ /// /// /// /X/ // у/ ///

ный слой выполнен из диэлектрика, например Si О, GeO, SiO,, GeO/. окислов,/ карбидов и боридов металлов, поли1 ерных пленок или элементарных полупроводников и полуметаллов Ge, S, ,Sn, As, Sb, Bi, толщиной 50-300 A. 3. Материал по п. 1, отлич ающи и ся тем, что разделительный слой выполнен из металла, не взаимодействующего с полупроводниковым слоем, например Сг, Pt, Mo,

W толщиной 20-100 Х. .

,. ii Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Отчет Института электродйна5 МИКИ АН Украинской ССР (Сборник ре- фератов НИР и ОКР, Серия12, №4, с. 34, опублик: 1973) (прототип).

j I CD

mz) czu

/ V

////////////////// / //////////// /////////

-5 Z

-1

.5

//////////// /// /// //////////// /////////

-J -/

,1

tfta.l

иг.З

7