SU970989A1

SU970989A1 - Method of photochrome recording of optical data

Info

Publication number: SU970989A1
Application number: SU813285451A
Authority: SU
Inventors: А.И. Гаврилюк; Б.П. Захарченя; Ф.А. Чудновский
Original assignee: Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1983-12-30

Abstract

СПОСОБ ФОТСХРОМНОП ЗАПИСИ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, включаюсшй освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины эапре14ённой эоны материала пленки, (отличающийс тем,-ЧТО, с целью обеспечени 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 сThe FOTSCHROMNOPO OPTICAL INFORMATION METHOD, including tungsten trioxide film illumination with light with a photon energy not less than the width of the applied film material, is; .em. pairs of organic compounds, including the radical -O-CH |, and support the removal of vapors of 5,400 mm Hg (O with

Description

со with

ОABOUT

;о;about

X)X)

DD

Изобретение относитс к области обработки оптической информации и может быть использовано в системах записи и отображени оптической информации , фотографии, микрофотографии и т.п.The invention relates to the field of processing optical information and can be used in systems for recording and displaying optical information, photographs, micrographs, and the like.

Известен способ получени изображени с использованием серебросодержащих регистрирующих сред pj .A known method of obtaining images using silver-containing recording media pj.

Однако в св зи с истощением мировых запасов серебра этот спосцб становитс все более .However, due to the depletion of world silver reserves, this method becomes more and more.

Известен способ фотохромной записи оптической информации, включающий освещение пленки трехокиси вольфрама светом с энергией кванта не менее ширины запрещенной зоны материала пленки 2j .The known method of photochromic recording of optical information, including the illumination of the film of tungsten trioxide with light with a quantum energy not less than the width of the forbidden zone of the material of the film 2j.

При освещении амфорных пленок трехокиси вольфрама образуютс центры окраски, что св зано с забросом, электродов из валентной зоны в зону проводимости и их последующей локализацией на уровн х, св занных с наличием кислородных вакансий, всегда иг1еющихс в пленках (j-центры ) .When the amphora films of tungsten trioxide are illuminated, color centers are formed, which is associated with the casting of electrodes from the valence band to the conduction band and their subsequent localization at levels associated with the presence of oxygen vacancies always playing in films (j centers).

Фотохроина светочувствительность i. несеребр ных регистрирующих сред определ ют по формуле 5 1/М, где Ц - энергетическа экспозицид, необходима дл получени фотоиндуциррванного перепада оптической плотности AD 1,0 на длине волны регис рации, При обычных услови х величина фотохромной светочувствительности пленок Oj на длине волны, соответствуюгчей максимуму фотоиндуцированиого поглощени , не превышает Photochroin photosensitivity i. non-silver recording media are determined by the formula 5 1 / M, where C is the energy exposure, necessary to obtain a photoinduced optical density difference AD 1.0 at the registration wavelength. Under normal conditions, the magnitude of the photochromic photosensitivity of the Oj films at the wavelength corresponding to maximum photoinduced absorption does not exceed

Дж.J.

х-1.0x-1.0

мm

Така мала величина фотохромной светочувствительности пленок позвол ет обеспечить регистрацию оптических сигналов с энергией, превышающей 1 Дж, что не дзет возможности использовать пленки W03 в системах обработки оптической информации. Such a small amount of photochromic photosensitivity of the films makes it possible to record optical signals with an energy exceeding 1 J, which makes it impossible to use W03 films in optical information processing systems.

Цель изобретени - обеспечение регистрации оптических сигналов с энергией, не превышающей 0,01 Дж, что позволит использовать тонкие пленки 0 в целом р де устройств микроэлектроники.The purpose of the invention is to provide registration of optical signals with energy not exceeding 0.01 J, which will allow the use of thin films 0 in a whole range of microelectronic devices.

Это достигаетс 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.This is achieved by the fact that in the method of photochromic recording of optical information, including the lighting of a tungsten trioxide film with light with a quantum energy not less than the width of the forbidden band of the film material, the film is placed in a volume containing pairs of organic compounds including the radical O-CHi, and maintains the vapor pressure 5,400 mm Hg

В этом случае эффект фотохромиэма в тонких пленйах св зан с фотокаталитическим разложением адсорбированных на поверхности WOi органических соединений. Отщепл ющийс в результате фотокаталитического акта от молекулы органического соединени атомарный водород ионизуетс 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 вл етс протон Н, который легко диффундирует в V/Oj из-за наличи в этом соединении сквозных каналов, по которым осуществл етс его движение.In this case, the effect of photochromyem in thin films is associated with photocatalytic decomposition of organic compounds adsorbed on the surface of WOi. The atomic hydrogen that is split off as a result of a photocatalytic act from an organic compound molecule is ionized on the surface according to the scheme H ° - e, followed by electron localization at the tungsten node W + e - W, which leads to the formation of a color center in WO} - Complementary hole 4 in this case is proton H, which easily diffuses into V / Oj due to the presence in this compound of through channels through which it moves.

Вследствие того, что в радикале -О-СН св зь О-С сильно пол ризована (электронна плотность отт нута на кислород) св зи С-Н в значительной ере ослабл ютс . Энерги св зи С-Н в подобных радикалах составл ет 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 св зей и отщеплению атомарного водорода. Наиболее эффективными усилител ми фотохромного процесса вл ютс метиловый спирт, этиловый спирт, диметиловый эфир, диэтиловый эфир, формальдегид, ацетальдегид, муравьина кислота.Due to the fact that in the -O-CH radical, the O-C bond is strongly polarized (electron density is drawn on oxygen), the C-H bonds are significantly weakened. The C-H bond energy in such radicals is only 85 kcal / mol. The interaction of an electron that has passed into the conduction band from the valence band of W03 under the action of a quantum of light with molecules of organic compounds adsorbed on the surface of a semiconductor leads to the rupture of C – H bonds and the detachment of atomic hydrogen. The most effective enhancers of the photochromic process are methyl alcohol, ethyl alcohol, dimethyl ether, diethyl ether, formaldehyde, acetaldehyde, formic acid.

Фотохромна светочувствительность на длине волны, соответствующей мак ,симуму фотоиндуцированного поглощени достигает величины Ю дл поликристаллических пленок и величины 210 м Дж дл амфорных, что более , 4etM на два пор дка превышает знчение фотохромной светочувствительности , достигаемое при образовании (--центров.Photochromic photosensitivity at the wavelength corresponding to the poppy reaches the magnitude of photoinduced absorption as high as 10 for polycrystalline films and 210 mJ for amphorae films, which is more than 4etM by two orders of magnitude greater than the photochromic photosensitivity achieved during the formation (- centers.

Фотохромна светочувствительность дл тонких пленок Oj зависит от давлени паров органического усилител . Как установлено, эта, зависимость имеет четыре участка.The photochromic sensitivity for Oj thin films depends on the vapor pressure of the organic enhancer. As established, this dependence has four sections.

В диапазоне давлений от 10 до ,vu рт.ст. эффект усилени фотохромной светочувствительности практически не достигаетс вследствие того , что концентраци адсорбированных молекул на поверхности полупровод ,ника значительно меньше, чем концентраци кислородник вакансий, окрашивание пленок AO-j осуществл етс вслед .ствие образовани F-центров.In the pressure range from 10 to, vu Hg. the effect of enhancing photochromic photosensitivity is practically not achieved due to the fact that the concentration of adsorbed molecules on the surface of the semiconductor is much lower than the concentration of oxygen vacancies, the AO-j films are stained as a result of the formation of F centers.

В диапазоне от 10-2 до 5-мм рт.ст набл1одаетс рост фотохромной чувствительности от давлени паров усилител вследствие того, что концентраци адсорбированных молекул усилител теперь превыиает концентрацию кислородных вакансий.In the range from 10-2 to 5 mm Hg, the photochromic sensitivity to the vapor pressure of the booster increases, due to the fact that the concentration of the adsorbed amplifier molecules now exceeds the concentration of oxygen vacancies.

В диапазоне от 5 до 400 мм рт.ст. Фотохромна чувствительность не зависит от давлени паров усилител In the range of 5 to 400 mm Hg. Photochromic sensitivity does not depend on the vapor pressure of the booster.

(участок нас1Ачени ), поскольку на этом участке все центры адсорбции на поверхности Wp3 заполн ютс и увеличение давлени паров не вли ет на адсорбированное равновесие.(site 1), since in this site all adsorption centers on the surface of Wp3 are filled and the increase in vapor pressure does not affect the adsorbed equilibrium.

При давлении паров органического усилител превышающем 400.мм рт.ст. величина фотохромной чувствительности уменьшаетс вследствие конденсации молекул адсорбата на поверхности адсорбатов в виде моносло жидкой фазы.When the vapor pressure of the organic amplifier is greater than 400.mm Hg. the amount of photochromic sensitivity decreases due to the condensation of adsorbate molecules on the surface of the adsorbates in the form of a monolayer of the liquid phase.

Таким образом, положительный эффект достигаетс в диапазоне давлений от 5 до 400 мм рт.ст. Следует отметить, что эти гначени давлений паров перечисленных усилителей близки к равновесным при комнатной температуре и легко достигаютс при испарении органических усилителей в предварительно откаченную форвакуумным насосом герметичную кювету.Thus, a positive effect is achieved in the pressure range from 5 to 400 mm Hg. It should be noted that these vapor pressure values of the above amplifiers are close to equilibrium at room temperature and are easily achieved by evaporating organic amplifiers into a sealed cell pre-evacuated by a fore vacuum pump.

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 давлени 10 мм рт.ст., после чего в не напускают пары метанола. ДавлениеA polycrystalline L / Oz film with a thickness of 1.5 µm (E 3.5 eB) is irradiated with a 200-W PRK-4 mercury lamp in a sealed gas chamber with a quartz window, the cell is pumped out to a pressure of 10 mm Hg, after which do not let methanol vapor. Pressure

паров при облучении пленки W 140 мм рт.ст. Фотохромна чувствительность пленки WOj .vapor when irradiated film W 140 mm Hg Photochromic film sensitivity WOj.

При давлении паров метанола. 5 мм рт.ст. фотохромна чувствительность пленки WO составл ет 10-4 .When the vapor pressure of methanol. 5 mmHg The photochromic sensitivity of the WO film is 10-4.

При давлении паров метанола 400 IlM рт.ст. величина фотохромнойWith a methanol vapor pressure of 400 IlMHg. photochromic value

0 чувствительности Ю .0 sensitivity Yu.

Использование предлагаемого способа фотохромной .записи оптической информации позволит в р де случаев, например в репрографии, заменить используемые в насто щее врем серебросодержащие среды, что даст экономический эффект. Кроме того этот t способ может быть использован в дозиметрии ультрафиолетового излучени , причем регистраци дозы облучени может производитьс как по изменению оптических параметров пленкиШО-) (оптической плотности, так и по изменению ее электрических парамет , ров (сопротивлени ). Изменение сопротивлени пленки WOj при облучении ее ультрафиолетом в присутствии паров органических соединений может достичь более восьми пор дков.Using the proposed method of photochromic recording of optical information will in some cases, for example, in reprography, replace the currently used silver-containing media, which will give an economic effect. In addition, this t method can be used in the dosimetry of ultraviolet radiation, and the radiation dose can be recorded both by changing the optical parameters of the film SHO-) (optical density, and by changing its electrical parameters, pir (resistance). The resistance of the film WOj when irradiated its ultraviolet light in the presence of vapors of organic compounds can reach more than eight orders of magnitude.

Claims

METHOD FOR PHOTOCHROMIC RECORDING OF OPTICAL INFORMATION, including illumination of a tungsten trioxide film with light with a quantum energy of not less than the band gap of the film material, characterized in that, in order to ensure the registration of signals with an energy of less than 0.01 J, the film is placed in a volume containing pairs of organic compounds including the radical —O — CH ^ and maintain a vapor pressure of 5,400 mmHg.