NL8004541A

NL8004541A - Laserstraal-registreermedium en werkwijze voor het bereiden van een laserstraalregistreermedium.

Info

Publication number: NL8004541A
Application number: NL8004541A
Authority: NL
Original assignee: Nippon Telegraph & Telephone
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-11
Publication date: 1981-02-17
Also published as: FR2463479B1; NL191766C; GB2059088B; NL191766B; DE3030434A1; GB2059088A; DE3030434C2; US4373004A; FR2463479A1

Description

*. J

-1- 21449/Vk/mv

Aanvrager: Nippon Telegraph and Telephone Public Corporation Tokio, Japan Korte aanduiding: Laserstraal-registreermedium en werkwijze voor het bereiden van een laserstraal-registreermedium.

5 De uitvinding heeft betrekking op een laserstraal-registreer medium bestaande uit een substraat en een hierop aangebrachte film. De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze* voor het bereiden van een laserstraal-registreermedium. Met name heeft de uitvinding betrekking op een laserstraal-registreermedium geschikt voor het registreren 10 van laserstralen via een thermisch procédé.

Een laser-thermische registratie heeft voordelen in een aantal opzichten doordat de tijdsgetrouwe registratie en de gelijktijdige uitlezing mogelijk zijn zonder verdere bewerking,en supplementaire registratie of additionele informatie mogelijk is, het opslaan^ van gegevens mogelijk 15 is en het verwerken makkelijk kan worden uitgevoerd omdat het registreer-medium kan worden behandeld bij omgevingslicht.

Voor een dergelijk type laserstraal-registreermedium is het bekend om een dunne metaalfilm te gebruiken van Rh, Bi, Te of dergelijke, een dunne chalcogenide glasfilm die Se, Te of dergelijke bevat of een 20 dunne pigmentfilto van fluorescei'ne of dergelijke. Het optisch opslagsysteem en registreermedium zijn beschreven door R.A. Bartolini, A.E. Bell, R.E. Flory, M. Lurie en F.W. Spong in "Optical disk systems emerge", IEEE-spectrum, vol. 15, no. 8 bladzijde 20-28 (1978). De gevoeligheid door de stralen is echter laag met deze soort registreermedia. Daarom is een 25 combinatie met diverse apparatuur onderdelen zoals een hoog energetische registreerlaser, een modulator, een afbuigorgaan en dergelijke vereist, ten einde een meer gewenste tijdsgetrouwe registratie te bewerkstelligen.

Daarom is een dergelijk registreerapparaat van grote omvang en kostbaar.

Het gebruik van een halfgeleider-laser als lichtbron voor een 30 optisch opslagsysteem is ook reeds voorgesteld zodat dit contact en betrouwbaar gemaakt kan worden tegen weinig kosten. Omdat de krachtbron voor een halfgeleiderlaser echter laag is te weten 15-20 mtf en de emissie-golflengte ongeveer 800 nm is de gevoeligheid bij bestralen laag en de tijdsgetrouwe registratie moeilijk met het bovenvermelde conventionele 35 registreermedium. Daarom is het gewenst om een zeer gevoelig registreermedium te ontwikkelen dat in staat is tot registratie onder toepassing van een halfgeleider-laser.

De eerste doelstelling volgens de uitvinding is het verkrijgen -2- 21449/Vk/mv van e^n zeer gevoelig laserstraal-régistreermedium dat in staat is om een halfgeleiderlaser toe te passen als lichtbron voor het registreren en uitlezen en een werkwijze voor het vervaardigen hiervan.

Een dergèlijk laserstraal-registreermedium wordt hierdoor 5 gekenmerkt dat de film een plasma-gepolymeriseerde film is die metaal bevat, gevormd op het substraat.

Volgens een ander aspect vólgens de uitvinding wordt een werkwijze verkregen voor het vervaardigen van een laserstraalregistreermedium waarbij een electrische ontlading van CS^-gas wordt bewerkstelligd terwijl 10 een . ipetaal wordt verdampt en een plasma-gepolymeriseerde film van CS^-houdend verdampt metaal wordt gevormd op een te voren bepaald substraat.

Een andere doelstelling volgens de uitvinding is het vervaardigen van een laserstraalregistreermedium waarbij een electrische ontlading wordt bewerkstelligd van een gas van een organisch monomeer terwijl Te 15 wordt verdampt of een verbinding met Te-element en'een organisch plasma-gepolymeriseerde film die Te bevat wordt neergeslagen op een te voren bepaalde plaat.

Zodoende wordt volgens de uitvinding een registreermedium verkregen dat geschikt is voor laser-thermische registratie waarbij een 20 plasma-gepolymeriseerde film van zwavelkoolstof of een organisch monomeer een metaal bevattend,wordt gepolymeriseerd en toegepast wordt-ials registreermedium. De werkwijze voor het vervaardigen van een laserstraal-registreermedium van dit type wordt verkregen door een electrische ontlading in een CS^ of een organisch monomeer gas te bewerkstelligen terwijl 25 een metaal zoals Ta wordt verdampt zodat een plasma-gepolymeriseerde film wordt gevormd die het verdampte metaal bevat op een te voren bepaald substraat. De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende i beschrijving waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekening waarbij:

Fig· 1 en 2 symbolische weergaven zijn van een apparaat 30 voor het vervaardigen van een laserstraal-registreermedèum volgens de uitf vinding,

Figv 3-6 zijn dwarsdoorsndden die de verschillende uitvoeringsvormen weergeven van een laserstraal-registreermedium volgens de uitvinding, Fig. 7 is een grafiek die het verband aangeeft van de ab-35 eorptie-coëfficiënt ten opzichte van de golflengte van een CS2-plasma-gepolymeriseerde film met Te/voor en na verwarmen en

Fig. 8 is een grafiek die het verband aangeeft tussen de absorptiecoëfficiënt ten opzichte van de golflengte van een met styreen- 800 45 41 * 9 -3- 21449/Vk/mv plasma-gepolymeriseerde film die Te bevat voor en na verwannen.

Met een laserstraai-registreermedium volgens de uitvinding is het. registreren moge lijk van informatie door de stralen met een laserstraal gemoduleerde informatie die geregistreerd moet worden en 5 het aldus smelten of verdampen van het bestraalde deel of het ontwikkelen van een verandering in de optische dichtheid of brekingsindex van dit deel.

, Een werkwijze voor het vervaardigenvvan een laserstraai- registreermedium volgens de uitvinding zal eerst nader worden beschreven.

Volgens de uitvinding wordt een laserstraal-registreer-10 medium vervaardigd door een electrische ontlading te bewerkstelligen in een gas dat ten minste CS^ bevat of een organisch monomeer, metalen of verbindingen van deze metalen gelijktijdig worden verdampt en vervolgens een plas-ma-gepolymeriseerde film wordt gevormd met de verdampte metalen.

Het organisch monomeer dat toegepast wordt bij deze werkwijze 15 kan ten minste een van de volgende verbindingen zijn: een aromatische verbinding zoals styreen of chloorbenzeen, een silaanverbinding zoals hexamethyldisiloxaan, een nitri leverbinding zoals acetronitrile of acrylonitrile, en een cyclo-olefinische verbinding zoals norbornadiëen. Het organisch monomeer en het CS^^gas kunnen onafhan-20 kelijk van elkaar worden gebruikt of samen met* een inert gas zoals Ar of Ng. Als verdampte metalen kunnen Te, Bi, Ag, en In of verbindingen hiervan worden toegepast.

De gasdruk van het systeem ter vorming van een plasma—ge- . . .. -3 . .

polymenseerde film is bij voorkeur 10-10 Torr. De gasdruk m dit 25 geval heeft betrekking op de druk van het CS2~gas en het gas van he organische monomeer alleen of de som van de totale druk van het CS^-gas of het gas van het organische monomeer met een druk-regelend gas zoals een / inert gas bijvoorbeeld Af of N^, Wanneer de druk komt boven 10 Torr is het moeilijk om een organische plasma-polymeriserende film te vormen _3 30 en wanneer de druk lager is dan 10 Torr is het moeilijk om een stabiele gloeiontlading te verkrijgen. De gasdruk is bij voorkeur lager dan 1 Torr zodat makkelijk een fijn metaalpaeder wordt verkregen met een deeltjesgrootte lager dan 100 A.

Een voorbeeld van een inrichting voor het uitvoeren van de 35 werkwijze voor het vervaardigen van een laserstraai-registreermedium zal hieronder naden worden beschreven.

Fig. 1 geeft een voorbeeld aan van een inrichting ' voor het vervaardigen van een laserstraai-registreermedium volgens de uit- flflfliA 41 -4- 21449/Vk/mv vinding waarbij een reactiekamer is aangegeven met 11, een gastoevoer voor C$2, een organisch monomeergas en dergelijke is aangegeven met 12 en met 13 een substraat is bedoeld. Verder is een hoofdfrequentieelectro-de 14 aangegeven, een verwarmingsorgaan 15 voor het verdampen van een 5 metaal of een verbinding hiervan een een afvoer naar het vacuümsysteem 17.

De reactiekamer 11 wordt eerst ondei> verlaagde druk gebracht en vervolgens CS2~gas een organisch monomeer gas of een mengsel hiervan met een inert gas zoals Ar of N_ wordt toegevoerd via de gastoevoer 12 ^ -3 10 aan de reactiekamer 11 tot een druk van 10-10 Torr. Na toevoer van het gas wordt een hoofdfrequente. spanning van 13,56 MHz aangelegd met behulp van de hoge frequentieelectrode 14 voor het bewerkstelligen van een elec-trische ontlading. Gelijktijdig wordt een metaal of een verbinding hiervan verdampt met behulp van een verhitter 15 zodat een plasma-gepolymeriseerde 15 film wordt gevormd die een metaal bevat op het substraat 13.

In fig. 2 is een andere voorbeeld van een inrichting aangegeven voor het vervaardigen van een registreermedium volgens de uitvinding waarbij de onderdelen die aangegeven zijn met 11-15 dezelfde betekenis hebben als aangegeven in fig. 1 en met 16 is een trefplaat aangegeven bestaande 20 uit een metaal of een verbinding hiervan. Nadat dereactieruimte 11 onder verlaagde druk is gebracht wordteen organisch monomeer gas of dergelijke toegevoerd via de gastoevoer 12. Vervolgens wordt een hoofdfrequente spanning aangebracht op de hoofdfrequentieelectrode 14 om een elec-trische ontlading te bewerkstelligen van CS2 of het organische monomeer 25 dat wordt gepolymeriseerd en een metaal of een verbinding hiervan van de trefplaat 16 wordt gesputterd. Een plasma-gepolymeriseerde film met een metaal of een verbinding hiervan wordt gevormd op het substraat 13.

Bij het vervaardigen kunnen een groot aantal andere soorten electrische ontladingen worden toegepast zoals een electrische ontlading 30 die bewerkstelligd wordt door microgolven of radiofrequentiegolven in plaats van de bovenvermelde frequentiegolf. Met name wanneer evenwijdige planaire electroden worden toegepast kan een directe electrische ontladingsstroom worden toegepast. Wanneer de evenwijdige electroden worden toegepast wordt een metaal of penverbinding hiervan gebruikt als trefplaat voor het 35 sputteren zodat een gepolymeriseerde film die metaal bevat wordt gevormd.

De plasma-gepolymeriseerde films die verkregen kunnen worden volgens de uitvinding hebben een aantal aspecten. De gepolymeriseerde lagen die zijn bereid hebben een aanzienlijk afwijkende structuur ten 800 £541

» V

-5- 21449/Vk/mv opzichte van de polymeren die gevormd zijn door conventionele polymerisatie en hebben een sterke verknoopte netwerkstructuur waarbij een volledige amorfe dunne laag wordtt gevormd. Zo heeft bijvoorbeeld het infra-rode absorptiespectrum van een acrylonitrile plasma-gepolymeriseerde film een 5 verlaagde absorptie gebaseerd op -CsN bij 2250 cm ^ en een absorptie gebaseerd op -0=ΝΗ bij 3500 cm ^ en op -C=N bij 1500 cm \ Dit betekent dat de plasma-gepolymeriseerde acrylonitrile een verknoopte netwerkstructuur heeft die resulteert uit de splitsing van -CsN. De plasma-gepolymeriseerde film is beter met betrekking tot de chemische bestendigheid, warmte -10 bestendigheid en mechanische karakteristieken ten opzichte van polymeren die verkregen zijn door conventionele polymerisatie door de aanwezigheid van de verknoopte netwerkstructuur.

Zodoende kan een plasma-gepolymeriseerde film in het algemeen niet makkelijk worden gesublimeerd door verwarming. Een plasma-gepolymeri-

Tl 15 seerde film die echter verkregen is uit de CS^-gas heeft bijzondere karakteristieken die afwijkend zijn van die van andere plasma-gepolymeriseerde films.

De samenstelling van de CS ^plasma-gepolymeriseerde film wordt gewijzigd door het variëren van de electrische ontladingskracht, de CS^- 20 gasdruk, de CS2-gasstroomsnelheid en de substraattemperatuur en varieert van CS- tot CS-,. Wanneer de samenstelling varieert van CS„ tot CS,, 0,16 14 e 2 14 wordt een gepolymeriseerde film gesublimeerd bij een temperatuur van 100-220 °C met een gewichtsdaling van 10%.

De laserstraal-registreergevoeligheid kan worden verhoogd 25 door het verlagen van de sublimatietemperatuur van deze CS^-plasma-gepoly-raeriseerde film. Anderzijds kan de duurzaamheid van de film worden verbeterd door het verhogen van de sublimatietemperatuur. Zodoende geldt dat de sublimatietemperatuur wordt bepaald door het variëren van de polymerisatie omstandigheden zoals boven '«beschreven met inachtneming . van de vereiste 30 duurzaamheid van de film en de registreergevoeligheid. In het algemeen is de sublimatietemperatuur van deze film bij voorkeur 180-200 °C.

* De optische absorptie van een CSg'plasma-gepolymeriseerde film is gelegen tussen het zichtbare gebied en nabij het infra-rode gebied en varieert in afhankelijkheid van de samenstelling. Bij een golflengte ,, . 4-1 -33 van 800 nm is een absorptiecoëfficiënt ter hoogte van ongeveer 10 cm bereikbaar. Zodoende geldt dat wanneer een zichtbare laserstraal wordt gebruikt ter bestraling van de gepolymeriseerde film het geabsorbeerde licht de film verwarmd en een putje bewerkstelligt dat gevormd wordt door Ö Λ Λ L K /, Λ -6- 21449/Vk/mv de plaatselijke verdamping.

Dit is nog niet voldoende om het gebruik van een diode laser zoals GaAs mogelijk te maken omdat de emissiegolflengte van de laser gelegen is nabij het infra-rode gebied (800-900 nm) en de absorptieco-5 efficiënt van *de CSj-plasma-gepolymeriseerde film is hiervoor onvoldoende.

Wanneer echter metalen zoals Te, Bi, Ag of In of legeringen hiervan zoals PbTe, Bi^Te, Sb2Te^, InSb, Lr^Te^, Ag^Te of Ag2S^ hieraan worden toegevoegd in een hoeveelheid van 10-90 volume % van een dergelijke film heeft deze film een voldoende hoge absorptie coëfficiënt nabij het 10 infra-rodegebied. Wanneer de hoeveelheid van de metalen minder is dan 10 volume % zal de absorptiecoëfficiënt nabij het infra-rode gebied van de film onvoldoende zijn voor een laserstraal-registratie. Anderzijds wanneer de hoeveelheid van de metalen meer is dan 90 volume % zal een dergelijke film bijna identiek zijn aan een metallische film met betrek-15 king tot de thermische geleidbaarheid en thermische capaciteit zodat slechts slechte registratiekarakteristieken zouden worden verkregen.

Met een dergelijke CS^-plasma-gepolymeriseerde film die metalen bevat wordt een optische inhomogeniteit verkregen omdat de deeltjesgrootte van de ingebedde metalen «kleiner is dan ongeveer 100 X. Het 20 oppervlak van de film zoals onderzocht door het aftasten met een electro- nenmicroscoop toont een gelijkmatigheid aan. De absorptiecoëfficiënt en de brekingsindex van deze film kan worden gevarieerd door het veranderen van de hoeveelheid metaal dat aanwezig' is in de gepolymeriseerde film.

. 4 -1

Een absorptiecoëfficiënt van 5 x 10 cip kan makkelijk worden verkregen 25 met een golflengte van 800 nm. Verder kan de sublimatietemperatuur voldoende worden verlaagd in vergelijking met die van de aanwezige metalen.

Wanneer Te en Bi worden toegepast als aanwezige, metalen worden de optische dichtheid en de brekingsindex van de gepolymeriseerde films verhoogd door verwarmen. De rÖntgenstraaldiffractiemetingen tonen 30 aan dat dit wordt bewerkstelligd door de aanwezigheid van Te en Bi, in de amorfe toestand, welke worden gekristalliseerd door verwarmen . Zodoende wordt geen diffractiepatroon waargenomen in een gepolymeriseerde film voor verwarmen en het diffractiepatroom van Te of Bi wordt wel waargenomen na verwarmen. De metingen die uitgevoerd worden door differentiële 35 aftastcalorimetrie duiden op een exotherme piek bij ongeveer 80 °C met een CS^-gepolymeriseerde film die Te bevat en een exotherme piek bij ongeveer 200 °C bij een CS^gepolymeriseerde film die Bi bevat. Deze worden beschouwd als.te corresponderen met de kristallijne transformatie.

800 45 41 * '<0 7- 21449/Vk/rav

Zodoende kan de metaalbevattende CS2”plastna-gepolymeriseerde film geschikt worden gemaakt voor laserstraalregistratie via het thermische procédé. De registreerstraal kan alleen worden gebruikt als een plaastelijke warmtebron, die de temperatuur van de film verhoogt ter verkrijging van plaatselijke 5 optische veranderingen in de film door de sublimatie of kristallisatie van de .film.

Wanneer een laserstraal wordt gebruikt* ter bestraling van een filn^verkregen door een enkelvoudige plasma-polymerisatie van een organisch monomeer in plaats van CS^ zoals styreen of acrylonitrile zal 10 het bestraalde gedeelte niet sublimeren. Wanneer echter Te-deeltjes of Te-verbindingsdeeltjes worden toegevoegd aan deze film wordt de absorptiecoëfficiënt verhoogd en ook de brekingsindex van de film door het verwarmen met behulp van de laserstraal. Metingen die verricht zijn op basis van Rö-straaldiffractie ondersteunen'de aanname dat dit ook wordt bewerkstelligd * 15 door de kristallisatie van Te. Deze kristallisatieovergang is irreversibel en de optische verandering is extreem groot. .De Te-bevattende plasma-ge-polymeriseerde film kan daarom worden toegepast als laserstraal-registreer-medium omdat gebruik gemaakt kan worden van de verandering in de transmissie en de reflectie, resulterend uit de kristallisatie van Te. Het organische 20 monomeer voor de plasma-gepolymeriseerde film volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld styreen, acrylonitrile, hexamethyldisiloxaan, norbornadiëen of dergelijke zijn.

Hüt substraat voor de vorming van de plasma-gepolymeriseerde film hierop kan bestaan uit een conventioneel materiaal zoals glas, 25 polyester of een acrylhars.

De structuur van een laserstraalregistreermedium volgens de uitvinding kan arbitrair worden gekozen en kan bestaan uit de volgende vormen te weten een structuur zoals aangegeven in fig. 3 waarin een plasma-gepolymeriseerde film 3 het fijne metaalpoeder bevat en gevormd is op een 30 substraat 1 van bijvoorbeéld glas of een structuur zoals aangegeven in fig. 4 waarin een beschermende film 5 van bijvoorbeeld polyvinylalkohol verder wordt gevormd op de plasma-gepolymeriseerde film 3 in de strucuur zoals aangegeven in fig. 3.

Een anti-reflectie-structuur is aangegeven in fig. 5 waarin 35 een lichtreflecterende film 7 van Al of dergelijke is aangebracht en hierop een transparante film 9 om de reflectie te minimaliseren bij de registratie -golflengte en de plasma-gepolymeriseerde film 3 met hierin 'fijn metaalpoeder is gevormd op het substraat 1 in de vermelde volgorde terwijl de ο η n /. κ λ 1 -8- 21449/Vk/rav structuur zoals aangegeven in fig. 6 een beschermende film 5 heeft die verder is gevormd op de plasma-gepolymeriseerde film 3 « in de structuur van fig. 5 op een vergelijkbare wijze zoals aangegeven in samenhang met fig. 4.

De beschermende film5 in fig·. 4 en 6 wordt gevormd om de 5 sublimatie van de plasma-gepolymeriseerde film 3 te voorkomen en bestaat uit een materiaal zoals polyvinylalkohol, polymethylraethacrylaat, polyethyleen-terefthalaatj polypatasyleen en SiO^. De lichtfe'flecterende film 7 bestaat uit een materiaal zoals Al of Ag. De transparante film 9 is een instellaag voor het verlagen van het gereflecteerde licht door inteferentie-10 te bewerkstelligen tussen hetücht dat gereflecteerd is uit de plasma-gepolymeriseerde film 3 en het licht dat gereflecteerd is uit de lichtref lec-terende film 7 en die elkaar opheffen. De dikte van deze film wordt zodanig gekozen dat deze mA/4n is, waarbij λ de golflengte is van de laserstraal m is een integer en n is de brekingsindex van de film. De transparante film 15 9 kan Si02> CS^- plasma-gepolymeriseerde film, styreen plasma-gepolymeri seerde film , chalcogenide-glas zoals As2S3 en dergelijke bevatten·

Een laserstraal-registreermedium volgens de uitvinding heeft diverse voordelen en die worden hieronder nader toegelicht.

(1) De optische constanten zoals de absorptiecoëfficiënt kun-20 nen makkelijk worden gecontroleerd. Zodoende kan een structuur zoals een anti-re flee tie structuur, die de toeneming van de absorptie-effectivite.it voor -de laserstraal vergemakkelijkt eenvoudig worden aangepast. Een hogere absorptiecoëfficiënt kan worden verkregen nabij het infra-rode gebied waarbij dit equivalent is aan de emissiegolflengte van een half-25 geleider-laser.

(2) Een hoge gevoeligheid wordt verkregen omdat de temperatuur die een optische verandering aangeeft, zoals/de sublimatietemperatuur laag is.

(3) De thermische geleidbaarheid is laag in vergelijking met 30 die voor een dunne metaalfilm.

(4) Een hoge scheiding wordt bewerkstelligd omdat metalen o aanwezig zijn in de vorm van fijne deeltjes van 100 A of minder deeltjesgrootte en de plasma-gepolymeriseerde film is amorf en optisch homogeen.

(5) De plasma-gepolymeriseerde film is gelijkmatig en mechanisch 35 sterk en geeft een goede hechting met een substraat.

(6) Een verandering in de optische dichtheid en de brekingsindex is groot wanneer de film wordt bestraald met een laserstraal. De contrastverhouding is ook hoog.

800 4 5 41 -9- 21449/Vk/mv

Een voorbeeld van de registreerbewerking zal nu nader worden beschreven. De deklaag van het registreermedium wordt aangebracht op een schijfvormig substraat, Een laserstraal gemoduleerd met de informatie die moet worden geregistreerd wordt op een draaiende schijf gefocuseerd om de 5 registratie te bewerkstelligen . De schrijfsnelheid bedraagt 1800 rotaties per minuut en de gefocudeerde straalplek heeft een diameter van ongeveer 1^um. De weergegeven geregistreerde informatie wöfdt opgenomen door het bestralen van de schijf met een iets minder intensieve straal en het vervolgens bepalen van het licht dat teruggekaatst wordt Van de schijf.

10 Een registreermedium met bijvoorbeeld een anti-reflectiestructuur met een Al-opgebrachte film een CS^'plasma-gepolymeriseerde film en een CS2-plasma-gepolymeriseerde film die Te bevat,wordt gevormd op een glassubstraat kan een registreergevoeligheid geven die een tijdsgetrouwe registratie geeft uit een halfgeleiderlaserstraal van 20 nW output en^SO nm emissiegolflengte.

15 In plaats van met een lasers traal kan de registratie worden uitgevoerd door sublimatie van een deel van het orgaan dat wordt verwarmd dooreen energiestraal-bestraling zoals een flitslicht, een electronstraal of door contact met een verwarmingsorgaan. Daarom moet het laserstraal-registreermedium volgens de uitvinding niet beperkt worden beschouwd als slechts in staat om een 20 laserstraal te registreren maar het zal duidelijk moeten zijn dat een laserstraal slechts als voorbeeld is aangegeven en dat het medium volgens de utivinding ook in staat is om andere stralen te registreren waaronder ten minste ook een laserstraal.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de 25 volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

Een electrische ontlading werd,'bewerkstelligd door het aanbrengen van een hoge frequentiespanning van 13, 56 MHz op een electrode in een ruimte waarin zwavelkoolstofgas (CS0) was toegevoerd tot een druk „2 “ 30 van 1.10 Torr. Onder toepassing van een glasplaat als substraat werd de ontlading bewerkstelligd met een CS^-gasstroomsnelheid van 100 cc/mi- , nuut, een ontladingsenergie van 100 W en een substraattemperatuur van 50 °C, gedurende 30 minuten om een dunne laag te vormen met een dikte van ongeveer 1 pm op het substraat. De elementair analyse toonde aan dat de 35 laag was samengesteld uit CS^. Een laag gevormd op een KBr-plaat onder de- zelfdepolymerieatieomstandigheden vertoonde een infra-rood-absorptiespectrum waarbij C=S, C-C en S-S-bindingen werden aangetoond bij respectievelijk -1 ---1 -1 1065 cm , 810 cm , 460 cm . Deze laag sublimeerde bij een temperatuur -10- 21449/Vk/mv van 185 °C met een gewichtsvermindering van 10% en de absorptiecoëfficiënt 4 -1 .

was 10 cm bij een golflengte van 750 nm.

Onder toepassing van een He-Ne-laser met een golflengte van 633 nm en een output van 15 mW werd de dunne laag gemeten voor de gevoelig-5 heid van de registratie door het variëren van de duur van de laserbestraüng. Het registreren werd bewerkstelligd door verwarmen en verdampen van de bestraalde gedeelten en de registreerenergie-threshold werd aangetoond als 2 .

zijnde 50 mJ/cm . Deze waarde gaf een hogere gevoeligheid dar.de registreer- 2 energie-drempel van 200 mJ/cm , verkregen wanneer gemeten werd onder de- 10 zelfde omstandigheden met een vacuüm verdampte Te-laag gevormd op een glasplaat.

Voorbeeld II

Een electrische ontlading werd bewerkstelligd onder dezelfde omstandigheden zoals aangegeven is in voorbeeld I . Te werd aangebracht o 15 in een neerslagsnelheid van 1,5 A/seconde en een dunne film met ongeveer 20 volume.% Te werd zodoende gevormd .

De CS^- gepolymeriseerde film die Te bevatte gaf, door differentiële thermische analyse, een exotherme piek bij ongeveer 80 °C, die werd toegeschreven aan de kristallisatie van amorfe Te en de absorp-20 tiecoëfficiënt en de brekingsindex namen beide sterk toe rond deze temperatuur. De brekingsindex werd bepaald en bleek 2,9 te zijn wanneer de film werd verwarmd bij een temperatuur van 100 °C gedurende 10 minuten. Dit is opmerkelijk verschillend met de brekingsindex van 2,3 van een niet-verwarmde gepolymeriseerde film.

25 Door het variëren van de opbrengsnelheid va" Te bevatten de gepolymeriseerde films 10 volume%, 30 volume%,en 60 volume% Te. De absorp-tiecoefficiëntén van deze gepolymeriseerde films als een functie van de golflenete en de verandering na verwarmen bij een temperatuur van 100 °C gedurende 10 minuten werden gemeten. De hierbij verkregen resultaten zijn 30 weergegeven in fig.'7. In de grafiek heeft curve a betrekking op een film zonder Te, curve b heeft betrekking op een film met 10 volume% Te, curve c op een film met 30 volume% Te, curve d op een film met 60 volume% Te en curve a’, b', c' en d' hebben betrekking op de respectievelijke films na verwarmen bij een temperatuur van 100 °C gedurende 10 minuten.

55 Te werd gedispergeerd in de vorm van fijne deeltjes die op tisch homogeen waren en nagenoeg niet waarneembaar met behulp van een optische microscoop. Het oppervlak van de verkregen dunne film was zeer zacht wanneer het werd bepaald met een aftastelectronenmicroscoop.

800 45 41 -11- 21449/Vk/mv

De CS^-plasma-gepolyineriseerde film met Te gaf, wanneer verwarmd door lasers traalbes traling veranderingen in de absorptiecoëfficiënt en de brekingsindex en had ook de neiging om te sublimeren. Polyvinylal-kohol werd opgebracht in een laagdikte van 10 yum op deze gepolymeriseerde 5 film ter verkrijging van een sublimatievoorkomende structuur en de gevoeligheid van de laserstraal-registratie bewerkstelligd door de veranderingen in de absorptieciëfficiënt en de brekingsindex door de kristallsatie werden gemeten . Als laserstraal werd een GaAs-diode-laserstraal van 15 mW energie output gebruikt en met een golflengte van 830 nm. De metingen werden uitgevoerd 20 waarbij de pulsduur van een laserstraal werd gevarieerd en een geregistreerde 2 drempel van 50 mJ/cm werd verkregen.

Voorbeeld III

Ten einde de gevoeligheid te verbeteren van de laserstraal-registra-tië van de CS2*plasma-gepolymeriseerde film met Te, verkregen in 15 voorbeeld II,werden de geregistreerde karakteristieken verkregen met een anti-reflexstructuur zoals aangegeven in fig. 3 bepaald. Hierbij werd een Al-opgebrachte film (1 ju dikte), een CS2-plasma-gepolymeriseerde film (0,3 ju dikte) en een CS2"plasma-gepolyraeriseerde film met 50 volume% Te, (200 A dikte) gevormd in de aangegeven volgorde zodat het licht 20 gereflecteerd werd van de CS2-plasma-gepolymeriseerde film met Te en het licht dat gereflecteerd was van de Al-film hiermee interfereerde en eïkaar uitdoofden. De CS2-gepolymeriseerde film met Te werd eerst verwarmd bij een temperatuur van 100 °C zodat de kristallisatie werd bewerkstelligd en de laser-straal-registratiekaraktéristieken onder sublimatie werden gemeten.

25 De metingen werden uitgevoerd ondeir dezelfde omstandigheden als aangegeven is in voorbeeld II en een geregistreerde energie drempel 2 van 10 mJ/cm werd verkregen.

Voorbeeld IV

Een electrische ontlading werd bewerkstelligd onder dezêlfde 30 omstandigheden als aangegeven is in voorbeeld I en Bi werd neergeslagen met een neerslagsnelheid van 2 %!minuut ter vorming van een dunne film met 30 volume% Bi op het substraat. De absorptiecoëfficiënt van deze film 4 -1 werd gemeten en bleek 5.10 cm te zijn bij een golflengte van 800 mp.

De differentiële thermische analyse wees op een exotherme piek bij 35 200 °C.

De laserstraal-registratiekarakteristieken van deze film onder sublimatie werden gemeten onder dezelfde omstandigheden als aangegeven in 2 voorbeeld II. Een registratie energiethreshold van 70 mJ/cm werd verkregen.

800 4 5 41 -12- 21449/Vk/mv

Voorbeeld V

Een electrische ontlading werd bewerkstelligd onder dezelfde omstandigheden als in voorbeeld I ,en Ag werd neergeslagen met een neerslag-c . ö, .

5 snelheid van 1 A/minuut zodat een dunne film werd gevormd met 15 volume£

Ag op het substraat. De karakteristieken van het registreermedium dat aldus was verkregen werden gemeten. De absorptiecoëfficiënt was hoog te weten 6.10^- cm ^ bij een golflengte van 800 mp en de sublimatietemperatuur (de temperatuur voor een bepaling van 10 gewichts%) was 250 °C.

10 De laserstraal-registratiekarakteristieken van deze film onder sublimatie werden gemeten onder dezelfde omstandigheden zoals aange- 2 geven in voorbeeld II. Een registreer-energietdrempel van 200 mJ/cm werd zodoende verkregen.

Voorbeeld VI

15 Een eiectrische ontlading werd bewerkstelligd onder dezelfde omstandigheden . a1s is aangegeven in voorbeeld I en In werd neergeslagen O .

bij een neerslagsnelheid van 2 A/minuut ter vorming van een dunne film met 30 volume% In op het substraat. De karakteristieken van het registreermedium, aldus verkregen,werden gemeten. Dé absorptiecoëfficiënt was 20 hoog te weten 5.10^" cm ^ bij een golflengte van 800 mp en de sublimatie-temperatuur ( de temperatuur voor een 10% daling in gewicht) was 200 °C.

De laserstraal-registratiekarakteristieken van deze film onder sublimatie werden gemeten onder dezelfde omstandigheden als 2 aangegeven in voorbeeld II. Een registreer energiet’drempel van 80 mJ/cm 25 werd verkregen.

Voorbeeld VII

Een eiectrische ontlading werd bewerkstelligd onder dezelfde omstandigheden als is aangegeven in voorbeeld I en PbTe werd neergeslagen bij een neerslagsnelheid van 2 ü/minuut ter vorming van een dunne film 30 met 30 volume % Pb' en Te op een substraat. De absorptiecoëfficiënt van • » 4 het registreermedium dat aldus was verkregen werd gemeten en bleek 7.10 cm te zijn bij een golflengte van 800 mp. De differentiale thermische analyse wees op een exotherme piek bij 100 °C. De absorptiecoëfficiënt nam toe onder verwarmen zoals aangegeven is in fig. 7.

35 Voorbeeld VIII

Styreenmonomeer werd als gas toegevoerd aan een ruimte tot -2 een druk van 5.10 Torr. Een hoog frequente spanning van 13,56 MHz werd uitgeoefend op de electrode als Te werd neergeslagen van een wolfraamplaat.

800 4 5 41 -13- 21449/Vk/rav

Een glassubstraat werd hierbij toegepast. Een electrische ontlading werd bewerkstelligd gedurende 20 minuten met een styreen-monomeergas met een stroomsnelheid van 20 cc/minuut, een electrische ontladingskracht van o 120 W en een Te-neerslagsnelheid van ongeveer 2 A/seconde. Een styreen-5 plasma-gepolymeriseerde film met 25 volume% Te werd gevormd ter dikte van ongeveer 1 jim op het substraat.

In de infra-rode absorptiespectra van deze film werd een absorptie waargenomen die toegeschreven kon worden aan -C-H en -C=CR bij 3290, 2200 en 2100 cm ^ en de absorptie toegeschreven aan -CHo werd waar- -1 10 genomen bij 2950, 2880 en 1370 cm

De differentiële aftastcalorimetrie van de styreen gepolymeri-seerde film met Te wees op een exotherme piek bij een temperatuur an 80-120 °C en de absorptiecoëfficiënt en de brekingsindex namen sterk toe rond deze temperatuur.

15 De absorptiecoëfficiënten van verschillende plasma-gepolymeri seerde films met Te , verkregen door het variëren van de neerslagsnelheid van Te en de veranderingen onder verwarmen (120 °C gedurende 10 minuten) ziin weergegeven in fig. 8. Elk exotherme piektemperatuur is weergegeven in tabel A. In fig. 8 geeft curve a een film aan zonder Te, curve b een 20 film met 25 ™oiume% Te, curve c een film met 40 volume% Te, curve d een film met 60 volume% en curve a', b', c' ên d' de respectievelijke films na verwarmen.

TABEL A

25 substraat ontledings- Te-gehalte piektempera- temperatuur _energie (W)__(vol.%)__tuur ( °C)_ kamertemperatuur 120 25 116 kamertemperatuur 200 25 118 kamertemperatuur 120 40 98 30 kamertemperatuur 200 60 85 kamertemperatuur 200 70 76 80 °C 200 70 101

I_I_I_ I

35 Met een styreenplasma-gepolymeriseerde film met 25 vol.%

Te was de brekingsindex 2,6 wanneer de film niet werd verwarmd en was 3,2 wanneer de film werd verwarmd.

Het oppervlak van de gepolymeriseerde film werd onderzocht door

8 n fl A *> H

-14- 21449/Vk/mv een aftastelectronenmicroscoop en bleek zeer gelijkmatig te zijn en zacht voor en na verwarmen. Uit röntgenstraaldiffractiemetingen bleek dat geen diffractiepatroon aanwezig was voor Te met een onverwarmde gepolymeri-seerde film en een diffractiepatroon voor Te aanwezig was met een verwarmde ^ gepolymeriseerde film.

Een styreen gepolymeriseerde film met 25 volume% Te werd gevormd op een dikte van 1 i jum op een glasplaat. Onder dezelfde omstandigheden zoals aangegeven in voorbeeld II werd de laserstraal-registreergevoeligheid gemeten gebaseerd op de kristallisatie. Een registreer-energiedrempel.

2 10 van 70 mJ/cm werd verkregen.

Voorbeeld IX

Ten einde de laserstraal-registreergevoeligheid te verbeteren van de styreen-plasma-gepolymeriseerde film die Te bevatte uit voorbeeld VIII werd een anti-reflectiestructuur zoals aangegeven is in voorbeeld III 15 nader -onderzocht met betrekking tot de hiermee verkregen registreerkarakte -ristieken. Een Al-neergeslagen film met een dikte van 1 pm, een styreen-gepolymeriseerde film met een dikte van 0,4 um en een styreen-gepolymeriseerde (y * film met 50 volume% Te (200 A dikte) werd gevormd in de opgegeven volgorde op een glasplaat. De laserstraalgevoeligheid werd gemeten onder dezelfde 20 omstandigheden als aangegeven is in voorbeeld II. Een registreer energie·· 2 drempel van 20 mJ/cm werd hierbij verkregen als resultaat.

Voorbeeld X

Een electrische ontlading werd bewerkstelligd gedurende 30 minuten.onder toepassing van acrylonitrile als een organisch monomeer bij ö 25 een Te-neerslagsnelheid van 1 A/seconde onder dezelfde omstandigheden als aangegeven in voorbeeld VIII. Een acrylonitrile-gepolymeriseerde film met 20 vol.% Te werd gevormd tot een dikte van 1 jim. '.'Het infra-rode absorptiespectrum van deze gepolymersieerde film wees op een absorptie gebaseerd op -C=N bij 2250 cm ^een absorptie gebaseerd op -C=NH van 2250 30 cm ^ e‘n een absorptie gebaseerd op -C=N- bij 1500 cm

Deze film gaf een absorptiecoëfficiënt van 5.10^ cm * bij een golflengte van 800 nm. De differentiële thermisch analyse wees op een exotherme piek bij 150 °C en de absorptiecoëfficiënt nam toe door verwarmen. Voorbeeld XI

35 Een electrische ontlading werd bewerkstelligd onder toepassing van hexamethyldisiloxaan als een organisch monomeer onder dezelfde omstandigheden als aangegeven in voorbeeld VIII. Na een electrische ontlading gedurende 15 minuten werd een gepolymeriseerde film van 1 ^im dikte verkregen 800 45 41 "15- 21449/Vk/mv die 20 vol.% Te bevatte. De infra-rode absorptiespectra van deze film wezen op een absorptie gebaseerd op C-H bij 2980 cm \ absorptie gebaseerd op Si-CH bij 1250 cm ^ en absorptie gebaseerd op Si-0- bij 1050 cm J . . 4-1

Deze gepolymenseerde film gaf een absorptiecoëfficiënt van 3.10 cm 5 bij een golflengte van 800 nm. De differentiële thermische analyse wees op een exotherme piek bij 180 °G en de absorptiecoëfficiënt nam toe door verwarmen.

Voorbeeld XII

Een electrische ontlading werd bewerkstelligd onder toepassing 10 van norbomadiëen als organisch monomeer onder dezelfde omstandigheden als aangegeven in voorbeeld IX. Na een electrische ontlading gedurende 15 minuten werd een gepolymeriseerde film gevormd met een dikte van 1 um die 20 vol.% Te bevatte.

De infra-rode absorptiespectra van deze gepolymeriseerde 15 film wezen op een absorptie gebaseerd op C=C bij 1690 cm ^ en 980 cm ^ en een absorptie gebaseerd op C-H bij 2980 cm \ De gepolymeriseerde . ....... 4 -i film vertoonde een absorptiecoëfficiënt van 4.10 cm bij een golflengte van 800 nm en een exotherme piek bij 150 °C. De absorptiecoëfficiënt nam toe na verwaxmen.

20 conclusies- 25 800 45 41

Claims

1. Laserstraal-registreermedium bestaande uit een substraat en een hierop’ aangebrachte film, met het kenmerk, dat de film een plasma- 5 gepolymeriseerde film is die metaal bevat gevormd op het substraat.

2. Registreermedium volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de plasma-gepolymeriseerde film een plasma-gepolymeriseerde film is van zwavelkoolstof. 3. _ Regis treermedium volgens conclusie 1 of 2,met het ’.enirerk, dat 10 dat het metaal ten minste een van de metalen is gekozen uit Te, Bi, Ag, In of legeringen hiervan in een hoeveelheid van 10-90 vol.%.

4. Registreermedium volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metaal Te is of een verbinding met Te.

5. Registreermedium volgens conclusie 4, met het kenmerk, « 15 dat deplasma-gepolymeriseerde film een film is van een organisch monomeer.

6. Registreermedium volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het organisch monomeer gekozen is uit styreen, acrylonitrile, hexane thyldisiloxaan en norbomadiëen.

7. Registreermdium volgens conclusie 4, met het kenmerk, 20 dat Te aanwezig is in een hoeveelheid van 10-90 vol.%.

8. Registreermedium volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, O dat het metaal bestaat uit poeders van minder dan 500 A.

9. Registreermedium volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat het substraat is vervaardigd uit glas of een acrylhars.

25 IQ. Registreermedium volgens conclusie 1τ7, met het kenmerk, dat het substraat aan het bovenoppervlak een lichtreflecterende film heeft een transparante laag om de reflectie minimaal te houden bij de registreer-golflengte en de plasma-gepolymeriseerde film met een metaal is gevormd op het bovenoppervlak van de transparante laag.

11. Registreermedium volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat een beschermende film is aangebracht op de plasma-gepolymeriseerde film.

12. Registreermedium volgens conclusie 1-7 , met het kenmerk, dat een 'b^chermende film is aangebracht op de plasma-gepolymeriseerde 35 film.

13. Werkwijze voor het bereiden van een laserstraa-lregistreermedium, met het kenmerk, dat een electrische ontlading wordt bewerkstelligd in CS^-gas terwijl een metaal wordt verdampt en een CS^-plasma-gepolymeri- 800 45 41 -17- 21449/Vk/mv seerde film wordt gevormd die het verdampte metaal bevat op een te voren bepaald substraat.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat een electrische ontlading woi’dt bewerkstelligd in een atmosfeer van CS^-gas en een inert gas.

15. Werkwijze volgens conclusie 13-14, met het kenmerk, dat het metaal gekozen is uit Te, Bi, Ag, In of in legeringen hiervan.

16. Werkwijze voor het vervaardigen van een laserstraal-re-gistreermedium, met het kenmerk, dat een electrische ontlading wordt bewerk-ste lligd in een organisch monotieer gas en Te wordt verdampt of een verbinding die Te bevat en een organisch plasma-gepolymeriseerde film met Te wordt aangebracht op een te voren bepaald substraat.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat een electrische ontlading wordt bewerkstelligd in een atmosfeer van het » organisch monomere gas en een inert gas.

18. Werkwijze volgens conclusie 16-17, met het kenmerk, dat het organische monomeer gekozen is -.uit een groep bestaande uit styreen, acrylonitrile, hexamethyldisiloxaan en norbornadiëen. Eindhoven, augustus, 1980. 800 45 41