Носитель для записи информации сфокусированным лазерным лучом

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах, в которых И11формация записывается оптически сфокусированным лазерным лучом . Целью изобретения является повышениенадежности носителя для записи информации сфокусированным лазерным лучом. Изобретение содержит два варианта выполнения носителя. В первом варианте носитель содержит стеклянную подложку 1, на которой последовательно размещены отражающий слой 2, дизлектрический разделительный слой 3 и светопоглощающий слой 4, выполненный из тугоплавкого материала, выбранного из группы,включающей аморфный углерод, бор, кремний и их соединения. Во втором варианте носитель содержит дополнительно грунтовый слой 7, размещенный между подложкой 1 и слоем 2. Светопоглощающий слой из тугоплавкого материала толщиной менее 60 нм достаточно пластичен, чтобы осуществлялась пластическая деформация при локальном нагревании при экспонировании сфокусированным лазерным лучом. Запись информации ос тцествляется в форме локальных выпуклостей на нагретых областях , которые можно оптически считывать , носитель может служить эталонной матрицей для тиражирования. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. I СО 00 СО 3t) ы Фиг.2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК а9! Ц а >

ы< С 11 С 13/04

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАУ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3394502/24-24 (22) i2.02.82 (31) 23411 (32) 13.02.81 (33) US (46) 23,05.87, Бюл. N - 19 (71) Миннесота NaHHHHr энд Мануфекчуринг Компани (US) (72) Кент Нютон Мэффитт, Виллиям

Брустер Роббинс и Ричард Фрэнцис

Виллсон (US) (53)681 .327.66 (088.8) (56) IEEE Spectrum, 1978, N- 15 и 8; р. 20-28.

Патент США Р 4069487, кл. G 11 С 11/42, 1978. (54) НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ

СФОКУСИРОВАННЫМ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах, в которых информация записывается оптически сфокусированным лазерным лучом. Целью изобретения является повышение надежности носителя для записи информации сфокусированным лазерным лучом. Изобретение содержит два варианта выполнения носителя. В первом варианте носитель содержит стеклянную подложку 1, на которой последовательно размещены отражающий слой 2, диэлектрический разделительный слой 3 и светопоглощающий слой 4, выполненный из тугоплавкого материала, выбранного из группы,вклю чающей аморфный углерод, бор, кремний и их соединения. Во втором варианте носитель содержит дополнительно грунтовый слой 7, размещенный между подложкой 1 и слоем 2. Светопоглощающий слой из тугоплавкого материала толщиной менее 60 HM достаточно пластичен, чтобы осуществлялась пластическая деформация при локальном нагревании при экспонировании сфокусированным лазерным лучом. Запись информации осуществляется в форме локальных выпуклостей на нагретых областях, которые можно оптически счи" тывать, носитель может служить эталонной матрицей для тиражирования.

2 с.п. ф-лы, 3 ил.

131

3361

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к запоминающим устройствам, в которых информация записывается оптически сфокусированным лазером на носителе, содержащем поглощающую облучение пленку, в частности к таким носителям информации, которые после экспозиции не требуют проявления (дальнейшей обработки), а непосредственно после экспозиции такой носитель готов для воспроизведения, т.е. непосредственного считывания после записи.

Цель изобретения — IIQBbIlUBHHe надежности носителя для записи информации сфокусированным лазерным лучом за счет повышения отношения сигнал/

/шум, обусловленного достижением минимального отражения и максимального поглощения носителем считывающего оптического излучения, На фиг, 1 изображен вариант выполнения носителя для записи информации, сфокусированным лазерным лучом, поперечное сечение, на фиг. 2 — другой вариант выполнения носителя, поперечное сечение на фиг. 3 — то же, выпуклость (утолщение) образована El носителе после воздействия на него сфокусированным лазерным излучением, Носитель информации (фиг, 1) содержит стеклянную подложку 1, на которую последовательно нанесены отражающий слой 2 и диэлектрический разделительный слой 3, а поверх последнего нанесен светопоглощающий слой

4. Лазерный луч 5 направляется на поверхность носителя, причем он модулируется в соответствии с подлежащей записи информацией. Облученный участок 6 носителя деформируется,об разуя выпуклости (утолщения), соответствующие записанной информации.

В различных вариантах выполнения предлагаемого носителя толщина каждого отдельного слоя может колебаться в значительном диапазоне, Поэтому, например, на фиг. 1 отражающий слой

2 показан сравнительно тонким, например слой напыленного апюминия тол.щиной приблизительно 30 нм, оптический разделительный слой 3 — значительно толще, например слой акрилатного полимера голщиной приблизительно 250 нм, а светопоглощающий слой

4 сравнительно тонок, например напыленный слой аморфного углерода, приблизительно 15 нм толщиной.

ll5

55 г

В другом варианте выполнения толщины слоев могут быть такими, как на фиг ° 2, на которой подложка 1 показана покрытой сначала грунтовым слоем

7, типа недоокиси титана, толщина ко- торого составляет приблизительно 3 нм.

Далее поверх грунтового слоя 7 нанесен отражающий слой 2 алюминия толщиной 30 нм, аналогичный слою 2 (фиг.

1}. Оптический разделительный слой 3, покрывающий отражающий слой Z, может также быть выполнен из акрилатного поЛимера, но в этом варианте выполнения предлагаемого носителя его толщина составляет лишь приблизительно 30 нм. Кроме того, светопоглощающий слой 4 (фиг. 1) может представлять собой тонкую пленку из углероца, толщина которого составляет приблизительно 15 нм.

Относительные толщины оптического разделительного слоя и светопоглощающего слоя предпочтительно подбираются так,, чтобы их комбинация создавала эффективную оптическую толщину с интерферометрическими свойствами для антиотражающей структуры, которая проявляет максимум оптического поглощения на заданной длине волны. В варианте на фиг. 1 толщина диэлектрического разделительного слоя

3 выбрана с учетом толщины поглощающего слоя 4 так, чтобы минимум отражения проявлялся на длине волны излучения 520 и 1560 нм. В противоположность этому относительные размеры разделительного и поглощающего слоев (фиг, 2) таковы, что единственный минимум отражения наблюдается приблизительно на 500 нм. В обоих случаях эффективная оптическая толщина, создаваемая комбинацией этих слоев, подбирается так, чтобы минимальное отражение и, следовательно, макси— мальное погл.ощение наблюдались при длине падающей волны приблизительно 500 нм.

В предлагаемом носителе информации используется светопоглощающий слой 2, содержащий отражающий материал, толщина которого существенно тонка, обеспечивающая пластичность, достаточную для деформации при локальном нагревании в результаге облучения лазерным лучом, Это делает возможным формирование выпуклости или утолщения при локальной экспозиции носителя сфокусированным лазерным лучом (фиг, 3) в противопо1313361 ложность образованию канавок или от верстий, в светопоглощающем слое в известном носителе, Носитель (фиг.2), подвергают облучению, в результате которого образуется выпуклость 8 таким образом, что светопоглощающий слой 4 отделяется от оптического разделительного слоя 3, образуя заполненную газом полость 9 между ними.

Горизонтальные размеры выпуклости 8 обычно имеют порядок около одного микрона (фиг. 3), На фиг. 3 также показаны относительные размеры соответствующих слоев в некотором (произвольном) масштабе, причем центральная часть этой выпуклости вырезана.

Образующий выпуклости предлагаемый носитель информации имеет по сравнению с носителями, образующими при записи информации канавки или отверстия, преимущество, заключающееся в том, что эти выпуклости хорошо различимы оптически. Если предлагаемый носитель сконструирован так, 25 что обладает антиотражательными интерферометрическими размерами, возникшие выпуклости уничтожают антиотражательные характеристики. В частности, предпочтительной высотой пиков, которая имеет размер 120 нм (фиг. 3), является такая, что не только уничтожается минимум отражения, нормально свойственный недеформированным областям, Но также и максимум интерферометрического отражения, свойственный вершине (пику) выпуклости, чем достигается оптимально высокое отношение сигнал/шум для недеформированной и выпуклой областей, Таким образом, высокое отношение сигнал/шум является характерным свойством предлагаемого носителя информации и обычно от 10 до 15 дБ выше, чем наблюдаемое для сопоставимого об- 15 разующего канавки или отверстия носителя при записи информации сфокусированным лазерным лучом. Этот результат объясняется равномерным изменением профиля выпуклостей в противоположность нерегулярности профилей и изломов, свойственных канавкам или отверстиям, образуемым в известном носителе, Образование выпуклостей происходит в результате выделения газа в области соприкосновения светопоглощающего и разделительного слоев. Поэтому оптический разделительный слой, 4 предусмотренный под поглощающим слоем, изготовляется из материала, который .легко выделяет газ при локальном нагревании, Рекомендуемые материалы для этого слоя содержат органические материалы, подобные акрилатному полимеру, полистиролу и аналогичным материалам, которые можно наносить или накладывать различными способами. Хотя полимерные материалы полагаются предпочтительными в силу их низких проводимости и термической диффузионности и их способности легко выделять гаэ при низких температурах, также допускается использование разнообразных неорганических материалов. Например, нанесенные слои из Al и SiO оказались удовлетворительными газогенераторами.

Такие слои могут содержать достаточное количество химически или физичес ки поглощенных веществ на своей поверхности, которые могут быть обращены в газ при локальном нагревании.

Вне зависимости от конкретных материалов, из которых изготавливается разделительный слой, дополнитель. о допускается, что последний может быть прозрачным, чем создаются условия для максимизации отражения от нижележащего отражательного слоя, или наоборот может быть окрашен,чтобы способствовать поглощению излучения, проходящего через поглощающий слой, внутри разделительного слоя и тем самым максимально увеличить образование в нем газообразных продуктов.

Светопоглощающий слой 4, используемый в предлагаемом носителе, содержит отражающий материал, обладающий высокой точкой плавления, Подобным материалом может быть назван любой, находящийся в твердом состоянии при 1700 К. Поэтому, если отражающий материал слоя 4 фактически не плавится, а возгоняется, термин

"точка плавления" означает точку, при которой такой материал более не существует в твердом состоянии. В противоположность предлагаемому образующий канавки или отверстия известный носитель содержит светопоглощающий слой, который плавится при сравнительно низких температурах, и чем эта температура ниже, тем энергетически эффективнее носитель. В предлагаемом носителе материал слоя

1313361

fQ

20 и т.д, 2 деформируется без плавления, причем чем выше точка плавления, тем лучше, поскольку матер@алы с наивысшими точками плавления обеспечивают наибольший динамический диапазон при записи информации ° Такие отражающие материалы обычно проявляют высокую степень химической стабильности, Предлагаемый носитель остается на одном уровне чувствительности при увеличенных экспозициях, чем обеспечивается возможность осуществлять последовательные записи через увеличенные периоды времени. Аналогично оптические характеристики предлагаемого носителя, существенно не изменяются, так что записанная информация, имеющая вид максимумов и минимумов отражения, остается неизменной в течение продолжительных периодов времени и экспозиции. Хотя отдается предпочтение отражающим материалам с повышенными точками плавления, материалы с более низкими точками плавления, подобные некоторым силицидам„ могут оказаться предпочтительными, если принимать в расчет легкость их покрытия, устойчивость (стабильность) В различных вариантах выполнения предлагаемого изобретения светопоглощающий слой предпочтительно выполняется из отражающего материала, являющегося либо аморфным углеродом, либо бором, либо кремнием, а также сплавом из них. В более широком смысле, отражающий материал можно выбирать из группы, образуемой боридами Hf, Nb, Та, Ti, W и Zr, нитридами В, Hf, Та, Т1 и Zr, карбидами Al, Hf, Nb, Та, Ti, V, W и Zr и окислами Се, Hf, Мр, Th u

Zr, т.е. теми боридами, нитридами карбидами и окислами, которые обладают точкой плавления, превышающей

3000 К, и силицидами Nb Та, Ti и М, точки плавления которых превышают

2300 К.

Отражающий материал слоя ч можно выбирать из известных отражающих веществ, сплавов„ твердых растворов и т.п,, которые могут быть двухкомпонентными, трехкомпонентными и т,п., в частности такие многокомпонентные композиции, которые могут содержать различные количества углерода и кислорода.

С целью улучшения сцепления (склеивания) оптической записывающей тр:хслойной структуры с подложкой,а также устойчивости к окружающей среде и однородности носителя введен грунтовой слой 7 (фиг, 2 и 3) . Такой слой предотвращает пятнистость, неоднородность нанесения других слоев, которые возникают в результате неоднородных коэффициентов сцепления, порождаемых недостаточной чистотой или неоднородностью подложки.

Кроме того, записывающая среда, на которой информация записывается в форме некоторой совокупности выпуклостей, образуемых на внешней поверхности, позволяет непосредственное тиражирование посредством приведения в кс1нтакт поверхности, несущей выпуклости, с полимерным материалом или матрицей для образования оттиска (копии) выпуклостного р??сунка на поверх ности этого полимерного материала, Формула изобретения

1. Носитель для записи информ,;.:ии сфокусированным лазерным лучом,, содержащий стеклянную подложку н по<".ледовательно размешенные на ней отражающий слой, диэлектрический ра::делительныи слои и cветопоглощающии сло? ., причем суммарная эффективная опти "= о-" кая толщина размещенных на стеклянной подложке слоев образует антиотра- жающую структуру, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности носителя, светопоглощающий слой выполнен из тугоплавкого материала, выбранного из групп»1, включающей аморфный углерод,бор, кремний и их соединения, а толщина светопоглощающего слоя составляет от 7, i до 60 нм.

2, Носитель для записи информации сфокусированным лазерным лучом, содержащий стеклянную подложку, све.— тоотражающий слой и последовательно размещенные на нем диэлектрический разделительн»й слой и светопоглощающий слой, причем суммарная эффективная оптическая толшина слоев образует антиотражающую структуру, о т л и ч а ю ш и и с я гем, что, с целью повышения надежности носителя, в него введен грунтовый слой, размещенный между стеклянной подложкой и светоотражающим слоем,при1313361 8 чающей окись и недоокись титана, окись и недоокись хрома. чем грунтовый слой выполнен из материала, выбранного из группы, вклюСоставитель С.Самуцевич

Редактор И.Шулла Техред М.Ходанич Корректор Е,Рошко т

Заказ 1985/59 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4