CS224282B1 - Amorfní chalkogenidy pro záznam, čtení a výmaz informací - Google Patents

Description

(54) Amorfní chalkogenidy pro záznam, čtení a výmaz informací

Vynález se týká amorfních chalkogenidů pro záznam, čtení a výmaz informací pro holografii, fotografii, pro přípravu fotoresistů nebo pro přípravu' optických členů jako jsou např. filtry s regulovatelnou propustností, optické mřížky a podobná zařízení.

*

Je známo, že působením elektronových svazků nebo elektromagnetického záření vhodné vlnové délky a intenzity lze v řadě amorfních látek vyvolávat změnu optických vlastností (např. odrazívosti, propustností, indexu lomu). Bez potřeby dalšího vyvolávání lze výše uvedené změny déle využít (např. pro čtení ev. doplňování záznamu). Zápis lze přečíst porno cí téhož paprsku slabší intenzity nebo paprsku jiné vlnové délky. Pomocí vhodného záření (IR, laser) nebo zahřétím vrstvy lze zápis vymazat a proces zépis-čtení-mazéní mnohokrát opakovat.

V současné technice je známa řada materiálů tvořených amorfními chalkogenidy, které jsou použitelné pro přípravu optických pamětí. Mezi takovéto materiály patří např. skla systému Ge-S /např. S. V. Gurevič a spol.; žurnál Techn. Fiz. 43 (1973) 217/, As-S, As-Te, As-S-Se. As-S-Se-Te (Brit. pat. 1531981), AsgSe^ (SSSR pat. 474287), tenké vrstvy tvořené např. prvky Bi, Te, Se, Sn, As, Sb, Ge, Ga, Ir (Brit. pat. 2021798A).

Takovéto materiály jsou obvykle naneseny na vhodnou podložku a působením elektronového svazku nebo vhodného elektromagnetického záření je možné změnit jejich optické, ale i ostatní fyzikální a chemické vlastnosti např. propustnost, odrazivost, index lomu, smáčí vost, rychlost rozpouštění v chemických rozpouštědlech apod. Tyto materiály neobsahují stříbro a energie, potřebné pro vyvolávání změny výše uvedených parametrů je v některých případech relativně nízká (,0“² až 200 Jcm~²) (F. Hoff; Slaboproudý obzor 37 /1976/ 55), hustota zaznamenaných informací může být mimořádně vysoké, až ,0 bitů/cm (R. D. Lohman;

Elektronice 61 /1971/ 192), což odpovídá rozlišení nad 1 000 čar/mm. Záznam na optických panelových vrstvách na bázi amorfních chalkogenldů může být snadno doplňován i vymazáván. Počet pracovních cyklů zápis-čtení-mazání přesahuje 10⁸ cyklů (F. Hoffj Slaboproudý obzor /1971/ 192). Optické paměti na bézl amorfních chalkogenldů mají i další výhodné vlast2 nosti, a to snadnou přípravu velkých ploch ( <^> 100 cm ) tenkých vrstev, nízkou cenu (F. Hoff; Slaboproudý obzor 37 /1976/ 55),(E. D. Lohman; Elektronice /1971/ 61 192), možnost dlouhodobého uchovávání záznamu bez další dodávky energie i malou citlivost na pronikavé záření. Některé z uvedených materiálů se však vyznačují malým kontrastem a malou citlivostí při expozici a tento fakt bréní jejich širšímu využití.

Dalším výzkumem bylo zjištěno, že lze připravit i materiály, které jsou technicky i ekonomicky výhodnější než materiály dosud známé. Jsou to např. amorfní cnalkogenidy podle vynálezu, kterých lze využít pro holografii, fotografii, pro přípravu fotoresistů, pro záznam, čtení a výmaz informací obecného vzorce kde

Qe je germahium,

Sb je antimon,

S je síra,

X je další prvek ze IV. až V. skupiny periodického systému;

a je kladné číslo vštší než 3 a menší než 55 b je.-kladné číslo vštší než 2 a menší než 70 c je kladné číslo vštší než 45 a menší než 90 d je kladné číslo vštší nebo rovné 0 a menší než 90, přičemž platí, že a+b+c+d=100.

Vynález využívá poznatku, že působením vhodného záření např. He-Ne laseru (vlnové délka λ = 632 nm), impulsového Ng-laseru (impulsový dusíkový laser, λ = 337 nm, doba jednoho pulsu τ / 5-10“® s), UV lampy (rtulové výbojka) na tenkou vrstvu látky. Podle vynálezu dochází k výraznému posunu krátkovlnné absorpční hrany k nižším či vyšším energiím. V místě expozice tedy dochází v závislosti na teplotě, použitém zářeni a chemickém složení vrstvy, ke ztmavnutí či zesvštlení vrstvy. Takových materiálů, které vykazují změnu optické propustnosti vlivem expozice lze pak použít při konstrukci optických pamětí, fotografických a holograftekých záznamů, fotoresistorů i pro konstrukci optických filtrů s regulovatelnou propustností.

Výroba základního výchozího materiálu spočívá v tom, že je navažováno vypočtené množství prvků a/nebo příslušných prekursonů (tj. např. sulfidů) a po zhomogenizovéní je směs tavena ve vakuu nebo vhodné atmosféře např. v zatavené křemenné ampuli. Během syntézy je roztavené hmota homogenizovéna např. mícháním. Získaná látka je po syntéze např. vytažena ve formě slitku a ochlazena nebo zakalena do vody (vzduchu, oleje apod.).

Ze získaného slitku jsou řezáním a leštěním připraveny destičky potřebných rozměrů. Zápis je možné provádět do těchto destiček s hladkým povrchem nebo výhodněji do tenkých vrstev daného chemického složení, získaných např. lisováním rozměklého základního materiálu nebo jeho transportem přes parní fázi na vhodnou podložku např. vakuovým napařením či dekompozicí. Působením záření dochází např. ke změně propustnosti, reflektivity, indexu lomu a fyzikálně chemických vlastností (např. sméčivost, leptáni), které mohou být využity např. při konstrukci optických pamětí (či jiných optických členů uvedených výše). Změnou druhu záření (tj. změnou vlnové délky použitého záření nebo změnou intenzity záření) nebo teploty mohou být informace čteny nebo mazány.

Na přiloženém obrézku 1 je vyznačena spektrální závislost optické propustnosti tenké vrstvy chemického složení Ge₃₀Sb₃₍₎S₄₍₎, které je značena symboly

1, 1'- tloušlka tenké vrstvy t=3,5.10“^m;

2, 2'- tloušlka vrstvy t=2,8.10“^m;

3, 3-tlouálka tenké vrstvy t=!,7.10^-7 m;

o - původní stav • - vzorek pro expozici UV zářením.

Jako příklad lze uvést přípravu a využití tenkých vzorků látky ^Go0^shbS_oXj tlouštěk t r^/,0”? m, které byly připraveny mžikovým napařením rozdrceného základního materiálu buS na mikroskopická podložení skla nebo na destičky z KBr (KRS) ve vakuu o tlaku p ~10^-3 Pa. Na takových vzorcích byla zaměřená optická propustnost v závislosti na vlnové délce. Pak byly tyto vzorky exponovány He-Ne laserem nebo Ng laserem. Znovu byla zaměřena spektrální závislost propustnosti. Pak byl vzorek zahřát na teplotu 200 °C (ponechán při této teplotě po dobu 60 minut), ochlazen a znovu zaměřena spektrální závislost propustnosti. Jako příklad provedení je na obr. 1 uvedena spektrální závislost propustnosti tenkých vrstev vzorku chemického složení Ge₃₀Sb₃₀S₄Q před osvitem (původní stav) a po osvitu (zápis informace). Dále jsou uvedeny další příklady chemického složení materiálů podle vynálezu, u nichž dochází: ke ztmavnuti po expozici např. He-Ne laserem, Ng-laserem^<3e40^Sb5^S55 >

Ge₅Sb₄₅S₅₀;

^Ge,0^Sb40^S50 , Ge₎₀Sb_5QS₄₀ ^Ge5^Sb50^S45’ ^Ge10^Sb30^S60>

, ®^β5·^33^35®57’ ^Ge5^^b3^Gn2^^b40^G50 *

Ge^Sb^Sn^Pb^S^; Ge^PbgSn^b^Sgg,

GegPbSnSbggBi j 8^S50>

K zesvétléní tenké vrstvy expozicí např. He-Ne laserem nebo Ng-laserem nebo UV~lampou.

^<Ge20^Sb10®70’ ^Ge30®^b10^S60’ ^Ge30^Gb5^S65 > ^Ge35^Sb10^S55’ ^Ge40^sb10^S50> ^Ge15^Pb4,5^Sn0,5^Sb10^S70’ ^Ge20^Sb5^Sn5^S70> ^Ge25^Pb5^Sn2^Sb8^s60 kde indexy u jednotlivých chemických prvků váné tenké vrstvě. Příklady slouží pouze k způsobem omezovaly jeho rozsah.

odpovídají jejich atomovým procentům ve sledoobjasnění podstaty vynálezu, aniž by jakýmkoliv

Claims (1)

1. pSedmět VYNÁLEZU

   Amorfní chalkogenidy pro záznam, čtení a výmaz informací pro holografii, fotografii, pro přípravu fotoresistů na bázi germania, antimonu a síry, vyznačené .tí“, že jsou tvořeny látkou obecného vzorce kde Ge je germanium, Sb je antimon, S je síra, X je další prvek ze IV. až V. skupiny periodického systému, a je kladné číslo větší než 3 a menší než 55, b je kladné číslo větší než 2 a menší než 70, c je kladné číslo větší než 45 a menší než 90, d je kladné číslo větší nebo rovné 0 a menší než 20, přičemž platí, že a+b+e+d=100.