DE2235741A1

DE2235741A1 - Photochromic system prodn - by ion bombardment of systems with optically active centres in optical media

Info

Publication number: DE2235741A1
Application number: DE19722235741
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Phys Dr Karge; Karl-Heinz Dipl Phys P Mueller; Rudolf Dipl Phys Dr Prager
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1972-07-21
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DD97316A1

Abstract

Photochromic systems, useful as storage media e.g. for thin-layer holography, are prepd. by ion-beam bombardment of systems consisting of optically active centres in optical media. Thus inclusion of Na ions (4 MeV energy) into KCl can result in 1019 Na atom/cc max. concn. at ion densities of 2.1015 Na+/cm2 in a 3 mu layer thickness. Such layers can be used as storage media for thin film holography. Depth and depth profiles can be selected by varying ion energy, and exposure to radiation.

Description

Verfahren zur Erzeugung fotochromer Systeme Die erfindung betrifft ein Verfahren ur Erzeugung fotochromer Systeme. Method for generating photochromic systems The invention relates to a process for creating photochromic systems.

Fotochromes Systeme sind optisch durchsichtige Materialien, die bei Bestrahlung mit Licht im infraroten, sichtbaren und/oder ultravioletten Spektralbereich ihre Absosptionsspektren und/oder ihre Polarisationseigenschaft-en reversibel oder irreversibel ändern. Photochromic systems are optically transparent materials that are used in Irradiation with light in the infrared, visible and / or ultraviolet spectral range their absorption spectra and / or their polarization properties reversible or change irreversibly.

Eine Vielzahl derartiger fotochromer Systeme ist bekannt. A variety of such photochromic systems are known.

Zur Herstellung verwendet man u. a. folgende Verfahren: Die Herstellung von Kristallen aus einer Schmelze, Lösung oder Gasphase mit nachfolgender additiver oder subtraktiver Verfärbung, die dotierung von Kristallen durch Zusatz von Fremidionen während ihrer Herstellung aus einer Schmelze, einer Lösung oder einer Gasphase mit evtl. nachfolgender additiver oder subtraktiver Verfärbung und schließlich die Dotierung von Kristallen durch Eindiffundieren von Fremdionen.For the production one uses inter alia. following process: The production of crystals from a melt, solution or gas phase with subsequent additive or subtractive discoloration, the doping of crystals by adding foreign ions during their production from a melt, a solution or a gas phase with possibly subsequent additive or subtractive discoloration and finally the doping of crystals through the diffusion of foreign ions.

Diesen Verfahren haften folgende Mängel ano Die Anzahl der Zentrentypen ist durch die Herstellungsverfahren selbst und speziell dadurch, daß nur bestimmte Ionen in bestimmte Kristalle auf diese Weise eingebaut werden können, in erheblichem Maße eingeschränkt 1)le Zentrenkonzentrationen und damit die maximal erdreich. These procedures have the following defects: The number of types of centers is due to the manufacturing process itself and specifically to the fact that only certain Ions can be built into certain crystals in this way, to a considerable extent Dimensions limited 1) le center concentrations and thus the maximum earth-rich.

baren ExtinkLionsmoduln sind beispielsweise fUr speichertechnische Anwendungen noch etura um eine Zehnerpotenz zu niedrig.The extinction modules that can be used are, for example, for storage technology Applications still etura by a power of ten too low.

Die Zentrenkonzentratione ist in komplizierter Weise von den Herstellungsbedingungen abhängig. Es gelingt nicht, in grdßeren Bereichen eine genügend gute Homogenität der fotochromes Eigen.The center concentration is in a complicated way of the Manufacturing conditions addicted. It is not possible to achieve a sufficiently good homogeneity in larger areas the photochromic own.

schaften zu erzielen.to achieve.

Die bekannten Verfahren gestatten nicht die Herstellung fotochromer Schichten in anorganischen Medien mit Schichtdicken im µm-Bereich. The known methods do not allow the production of photochromic Layers in inorganic media with layer thicknesses in the µm range.

Die Erzeugung fotochromer Schichten im Inneren von optisch durchsichtigen Medien sowie die Herstellung wählbarer Tiefenprofile der Konzentration optisch wirksamer Zentren ist nicht möglich. The creation of photochromic layers inside optically transparent Media as well as the production of selectable depth profiles of concentration are optically more effective Centers is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Erzeugung fotochromer systeme in opti. The invention is based on the object of developing a method that the generation of photochromic systems in opti.

suchen Medien auf einfache Weise gestattet, mit dem hohe Extinktionsmoduln erzielt werden können, die eine hohe laterale Homogenität der Zentrenkonzentration auch über große Flächen besitzen und für die die Tiefenprofile der Zentrenkonzentration in weiten Grenzen frei wählbar sind. Es soll auberdem gewährleistet sein, optisch wirksame Zentren zu erseagen, die mit bekannten Verfahren nicht hergestellt werden können.seek media in an easy way with the high absorbance modules can be achieved that have a high lateral homogeneity of the center concentration also have large areas and for which the depth profiles of the center concentration are freely selectable within wide limits. It should also be guaranteed optically to saw effective centers that cannot be established with known methods can.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Erzeugung fotochromer Systeme, bei dem erfindungsgemäß zur Erzeugung eines aus optisch wirksamen Zentren bestehenden Systems in optischen Medlen diese mit lonenstrahlen beschossen werden Es tasten sich da ist vorteilhaft solche Systeme in definierten Tiefen und mit wählbaren Tiefenprofilen durch Veränderung der Ionenenergle und Bestrahlungsdosis erzeugen. The solution to this problem is achieved with a method of generation photochromic systems in which, according to the invention, to generate an optically effective Centers existing system in optical media these are bombarded with ion beams It is advantageous to feel such systems in defined depths and with selectable depth profiles by changing the ion energy and radiation dose produce.

Durch Einschießen in Richtung kristallografischer Achsen oder Bbenen optisches Kristalle gegenüber den durch Einschießen in die gleichen chemischen Substanzen im amorphen oder poly kristallinen Zustand kann die Dopandenkonzentration in bestimmten Tiefen der Medien vergrößert werden.By shooting in the direction of crystallographic axes or planes optical crystals versus those obtained by shooting into the same chemical substances in the amorphous or polycrystalline state, the dopand concentration can in certain Depths of the media are magnified.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, wählbare laterale Strukturen mit wählbaren Dopandenkonzentrationen durch eine Bewegung des lonenstrahis und der Probe relativ zueinander und/oder eine Veränderung von Ionenenergie bzw. Bestrahlungsdosis zu erzeugen. Derartige Strukturen können auch unter Verwendung von Masken hergestellt werden, wobei die Masken derart gestaltet sind, daß sie entsprechend der zu erzielenden Struktur die Ionen völlig, teilweise oder nicht abbremsen. With the method according to the invention, it is possible to selectable lateral Structures with selectable dopand concentrations through a movement of the ion beam and the sample relative to one another and / or a change in ion energy or Generate radiation dose. Such structures can also be used of masks are made, the masks are designed so that they are accordingly the structure to be achieved fully, partially or not decelerate the ions.

Die optischen Eigenschaften der durch Bestrahlung er zeugten Systeme kennen vorteilhafterweise durch Energieabs leitung oder -zufuhr vor, während oder nach der Implantation gezielt verändert werden. The optical properties of the systems generated by irradiation know advantageously through energy dissipation or supply before, during or can be specifically changed after the implantation.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an zwei Beispielen näher erläutert werden. The process according to the invention will be explained in more detail using two examples will.

Beispiel 1 Bekannt ist der durch polarisiertes Licht in Na-dotiertem KC1 induzierte Dichroismus der Pa und -Banden. Example 1 is known that is doped by polarized light in Na KC1 induced dichroism of the Pa and bands.

Durch Einschuß von Natrium-Ionen (Energie etwa 4 MeV) in KCl kann bei Ionendichten von 2 . 15 Na+/cm² in einer Schichtdicke von etwa 3 µm eine maximale Konzentration von annähernd 1019 Natrium-Atomen pro cm3 erzielt werden. Solche Schichten sind als Speichermedien für die Dünnfilmholgrafie oder auch zur bitweisen Speicherung geeignet. By injecting sodium ions (energy about 4 MeV) into KCl at ion densities of 2. 15 Na + / cm² in a layer thickness of about 3 µm is a maximum Concentration of achieved approximately 1019 sodium atoms per cm3 will. Such layers are used as storage media for thin film holography or also suitable for bit-by-bit storage.

Beispiel2: Bekannt ist weiterhin die Entstehung von U-Zentren bei Protonenbeschuß von NaCl und KBr. Es wird auch die Verwendung von NaCL-Br-Miaehkristallen, die Wasserstoff enthalten, als fotochrome Speicher beschrieben. Werden Protonen mit Energien von 1 - 1,5 MeV in bestimmte Alkalihalide (KBr u. a.) bei Reumtemperatur eingeschossen, so lassen sich in etwa 20 Tiefe fotochrome Schichten von 25 P Dicke herstellen, die reversible Extinktionsänderungen zwischen E = 0,2 und E = 1 ermUglichen. Die Wasserstoffkonzentration in der Schicht muß dabei etwa 1019 Wasserstoffatome pro cm3 betragen. Example 2: The emergence of underground centers is also known Proton bombardment of NaCl and KBr. There is also the use of NaCL-Br-meeh crystals, containing hydrogen, described as photochromic storage. Become protons with energies of 1 - 1.5 MeV into certain alkali halides (KBr and others) at room temperature shot in, photochromic layers with a thickness of 25 μm can be obtained at a depth of about 20 which allow reversible absorbance changes between E = 0.2 and E = 1. The hydrogen concentration in the layer must be about 1019 hydrogen atoms per cm3.

Claims

1. A method for generating photochromic systems, characterized in that that to generate a system consisting of optically effective centers in optical Media these are bombarded with ion beams.

2. The method according to claim 1, characterized in that for generation such systems in defined depths and with selectable depth profiles the ion energy and the radiation dose is changed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the dopand concentration in certain depths of the media by shooting in the direction of crystallographic Axes or planes of optical crystals as opposed to those obtained by shooting them into them chemical substances in the amorphous or polycrystalline state at the same depths achievable concentrations is increased.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that Selectable lateral structures with selectable dopand concentrations through one movement of the ion beam and the sample relative to one another and / or a change in Ion energy or radiation dose can be generated0

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the optical properties of the by irradiation generated systems through energy dissipation or supply before, during or after the Ion irradiation can be changed in a targeted manner.

6. Process according to Claims 1 to 4, characterized in that Selectable lateral structures with selectable depth profiles through ion irradiation can be manufactured using masks, the masks being designed in this way are that they completely, partially, according to the structure to be achieved or not to slow down.