Способ фотохромной записи оптической информации Советский патент 1983 года по МПК G03G5/04 

со

О

;о

X)

D

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 pj .

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

Известен способ фотохромной записи оптической информации, включающий освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины запрещенной зоны материала пленки 2j .

При освещении амфорных пленок трехокиси вольфрама образуются центры окраски, что связано с забросом, электродов из валентной зоны в зону проводимости и их последующей локализацией на уровнях, связанных с наличием кислородных вакансий, всегда иг1еющихся в пленках (j-центры) .

Фотохроиная светочувствительность i. несеребряных регистрирующих сред определяют по формуле 5 1/М, где Ц - энергетическая экспозицид, необходимая для получения фотоиндуциррванного перепада оптической плотности AD 1,0 на длине волны регис рации, При обычных условиях величина фотохромной светочувствительности пленок Oj на длине волны, соответствуюгчей максимуму фотоиндуцированиого поглощения, не превышает

Дж.

х-1.0

м

Такая малая величина фотохромной светочувствительности пленок позволяет обеспечить регистрацию оптических сигналов с энергией, превышающей 1 Дж, что не дзет возможности использовать пленки W03 в системах обработки оптической информации.

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

Это достигается тем, что в способе фотохромной-записи оптической информации, включающем 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-СНи, и поддерживают давление паров 5 400 мм рт.ст.

В этом случае эффект фотохромиэма в тонких пленйах связан с фотокаталитическим разложением адсорбированных на поверхности WOi органических соединений. Отщепляющийся в результате фотокаталитического акта от молекулы органического соединения атомарный водород ионизуется на поверхности по схеме Н°- е с последующей локализацией электрона на вольфрамовом узле W + е - W что приводит к образованию центра окраски в WO} - Комплементарным дырочны 4 дентром в этом случае является протон Н, который легко диффундирует в V/Oj из-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 ере ослабляются. Энергия связи С-Н в подобных радикалах составляет всего 85 ккал/моль. Взаимодействие электрона, прошедшего в зону проводимости из валентной зоны W03 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 мак,симуму фотоиндуцированного поглощени достигает величины Ю для поликристаллических пленок и величины 210 м Дж для амфорных, что более, 4etM на два порядка превышает знчение фотохромной светочувствительности, достигаемое при образовании (--центров.

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

В диапазоне давлений от 10 до ,vu рт.ст. эффект усиления фотохромной светочувствительности практически не достигается вследствие того, что концентрация адсорбированных молекул на поверхности полупровод,ника значительно меньше, чем концентрация кислородник вакансий, окрашивание пленок AO-j осуществляется вслед.ствие образования F-центров.

В диапазоне от 10-2 до 5-мм рт.ст набл1одается рост фотохромной чувствительности от давления паров усилител вследствие того, что концентрация адсорбированных молекул усилителя теперь превыиает концентрацию кислородных вакансий.

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

(участок нас1Ачения), поскольку на этом участке все центры адсорбции на поверхности Wp3 заполняются и увеличение 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 гначения давлений паров перечисленных усилителей близки к равновесным при комнатной температуре и легко достигаются при испарении органических усилителей в предварительно откаченную форвакуумным насосом герметичную кювету.

Поликристаллическую пленку Л/Оз толщиной 1,5 мкм (Е 3,5 эБ) 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 не напускают пары метанола. Давление

паров при облучении пленки W 140 мм рт.ст. Фотохромная чувствительность пленки WOj .

При давлении паров метанола. 5 мм рт.ст. фотохромная чувствительность пленки WO составляет 10-4 .

При давлении паров метанола 400 IlM рт.ст. величина фотохромной

0 чувствительности Ю .

Использование предлагаемого способа фотохромной .записи оптической информации позволит в ряде случаев, например в репрографии, заменить используемые в настоящее время серебросодержащие среды, что даст экономический эффект. Кроме того этот t способ может быть использован в дозиметрии ультрафиолетового излучения, причем регистрация дозы облучения может производиться как по изменению оптических параметров пленкиШО-) (оптической плотности, так и по изменению ее электрических парамет, ров (сопротивления). Изменение сопротивления пленки WOj при облучении ее ультрафиолетом в присутствии паров органических соединений может достичь более восьми порядков.

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