DE2951341A1

DE2951341A1 - Optischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE2951341A1
Application number: DE19792951341
Authority: DE
Inventors: Allen East Windsor N.J. Bloom; William Joseph Princeton Junction N.J. Burke; Daniel Louis Princeton N.J. Ross
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1981-06-25
Also published as: GB2066490B; NL188398C; NL188398B; NL7908829A; FR2471714A1; FR2471714B1; GB2066490A; DE2951341C2

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufzeichnungsträger bzw. ein Aufzeichnungsmittel mit einer Schicht aus durch uuJTalieride;; Licht abzuloaericlem Absorptionsmaterial auf einer Schicht aus das Licht reflektierendem Material. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Aufzeichnungsträger zum Abspielen mit einem Licht-Abtaststrahl vorgegebener Frequenz, der eine mit einer lichtabsorbierenden Schicht bedeckte lichtreflektierende Schicht aufweist, wobei in der absorbierenden Schicht eine Informationsspur gebildet ist. Vorzugsweise ist der Aufzeichnungsträger so ausgebildet, daß er mit Hilfe eines AlGaAs-Festkörper-Injektionslasers betrieben werden kann.

In der US-PS 40 79 895 wird ein Aufzeichnungsträger beschrieben, der aus einem lichtreflektierenden Material, zum Beispiel Aluminium oder Gold, besteht, welches mit einer lichtabsorbierenden Schicht, zum Beispiel Fluoreszein, bedeckt ist. Dieser Aufzeichnungsträger kann mit Licht eines Argonlasers betrieben werden. Die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht wird so gewählt, daß die Struktur ein minimales Reflexionsvermögen besitzt.

Ein auffallender Lichtstrahl, löst die absorbierende Schicht ab, verdampft oder schmilzt sie, so daß ein Loch entsteht, in dem die lichtreflektierende Schicht freigelegt ist. Nach der Aufnahme ergibt sich für die Wellenlänge des zur Aufnahme benutzten Lichts ein maximaler Unterschied zwischen dem minimalen Reflexionsvermögen der lichtabsorbierenden Schicht und dem Reflexionsvermögen der lichtreflektierenden Schicht. Wenn das lichtreflektierende Material als dünne Schicht auf einem nichtleitenden Substrat vorgesehen ist, ist außerdem der Energieverlust sowohl durch Reflexion an der dünnen absorbierenden Schicht als auch aufgrund

130026/0242

Übertragung durch die reflektierende Schicht gering. Die aus dem Lichtstrahl absorbierte Energie wird also auf einen sehr dünnen Film konzentriert und die Aufnähmeempfindlichkeit ist überraschend hoch.

Wegen seines geringen Energiebedarfs, seiner kleinen Abmessung und der Möglichkeit der direkten Modulation der optischen Ausgangsleistung durch Modulation des elektrischen AntriebsStroms wird ein Festkörper-Injektionslaser, insbesondere der AlGaAs-Laser, der im Wellenlängenbereich zwischen etwa 750 und 850 Nanometer (mn) arbeitet, bevorzugt als Lichtquelle für ein optisches Aufnahmesystem benutzt. Aus diesem Grunde erscheinen bei niedrigen Temperaturen durch Absorption der optischen Energie in dem angegebenen Wellenlängenbereich sich ablösende, verdampfende oder schmelzende Materialien als optisches Aufnahmemedium besonders günstig.

Materialien, die als lichtabsorbierende Schicht des Aufzeichnungsträgers verwendet werden sollen, müssen in Form einer dünnen, glatten Schicht hoher optischer Qualität und vorbestimmter Dicke auf ein Substrat aufzubringen sein. Die Materialien müssen ferner bei der Frequenz der verwendeten Lichtquelle absorbieren und durch das Absorbieren zum Bilden gleichmäßiger Löcher abzulösen, zu verdampfen oder zu schmelzen sein.

Man könnte versuchen, als bei Bestrahlung mit Licht eines Aluminiumgalliumarsenid-Lasers (AlGaAs) ablösendes Material des Aufzeichnungsmediums eine auf eine selbst auf einem Substrat liegende reflektierende Schicht aufgebrachte Schicht aus Bleiphthalozyanin, Chloroaluminiumphthalozyanin, Vanadylphthalοzyanin, Stanniphthalozyanin oder Chloroaluminiumchlorophthalozyanin vorzusehen. Die Ablösetemperatur dieser an sich

130026/0242

vorteilhaften Materialien liegt jedoch im Bereich zwischen etwa 300 und 400⁰C.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Aufzeichnungsträger eingangs genannter Art mit einem lichtabsorbierenden Material geringerer AbIösetemperatur zu schaffen, so daß weniger Energie zum Bilden der Löcher durch Ablösen, Verdampfen oder Schmelzen, d.h. zum Erreichen der Ablösetemperatur, erforderlich ist und ein empfindlicheres System von Aufzeichnungsträger und Aufzeichnungsbzw. Abtaststrahl entsteht. In diesem Sinne wären absorbierende Materialien besonders erwünscht, die im Wellenlängenbereich zwischen 750 und 850 nm Licht absorbieren, spiegelnde, amorphe Filme bilden und eine niedrige Schmelztemperatur besitzen.

Bei einem optischen Aufnahmemedium mit einer lichtreflektierenden Schicht und einer Licht einejs Wellenlängenbereichs von etwa 750 bis 850 nm lichtabsorbierenden Schicht wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Schicht aus einer Pt Bis(Dithio-«t-Diketon)-Komplexverbindung der Formel

R S_v

Y'

als absorbierende Schicht, wobei R ein Phenyl oder eine substituierte Pheny!gruppe bedeutet.

130026/0242

Die verwendete lichtreflektierende Schicht soll so ausgebildet werden, daß sie bei dem zur Aufnahme benutzten Licht reflektiert. Geeignete lichtreflektierende Materialien sind zum Beispiel Aluminium, Rhodium, Gold und ähnliches. Die Dicke der lichtreflektierenden Schicht soll so groß sein, daß die Schicht im wesentlichen das gesamte zur Aufnahme oder zum Abtasten benutzte Licht reflektiert.

Im allgemeinen wird die lichtreflektierende Schicht auf ein Substrat aufgebracht. Das Substrat soll dann eine optisch glatte, ebene Oberfläche besitzen, auf die die lichtreflektierende Schicht anschließend festhaftend aufzubringen ist. Beispielsweise sind Glasplatten oder -scheiben sowie Kunststoff platten geeignet. Wenn das lichtrefLektierende Material als selbsttragende Schicht mit optisch ebener Oberfläche herzustellen ist, kann sich das Substrat erübrigen.

Wie bereits ausgeführt, hat sich zum Herstellen der lichtabsorbierenden Schicht eine Platinkomplexverbindung von Bis (Dithiole -Dike tonen) als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei die Substituenten der Äthylengruppe Phenyle oder substituierte Phenylgruppen sind. Zum Substituieren kommen Alkyl- oder Alkoxygruppen, wie p-Isopropylphenyl oder p-Methoxyphenyl, in Frage. Diese Verbindungen lassen sich nach den Angaben in der Zeitschrift J. Amer. Chem. Soc, Band 87 (1965) , Seiten 1483 - 1489 herstellen.

Die erfindungsgemäß zu verwendeten Absorptionsmaterialien absorbieren bei den Wellenlängen von Festkörper-Injektionslasern, nämlich zwischen 750 und 850 nm und können alle auf eine lichtreflektierende Schicht so aufgebracht werden, daß sich glatte Absorptionsschichten von optischer Qualität ergeben, in die

130026/0242

die zu speichernde Information mit hohem Signal-Rauschspannungsverhältnis zu zeichnen ist.

Das Aufbringen der erfindungsgemäßen Absorptionsmaterialien auf die lichtreflektierende Schicht kann durch herkömmliches Vakuumverdampfen erfolgen. Das fragliche Material wird zunächst in ein geeignetes Gefäß mit einer Widerstandsheizung gefüllt und in eine Vakuumkammer gesetzt. Die Heizung wird eingeschaltet und ein Substrat oberhalb des aufzudampfenden Materials bzw. Farbstoffs in einen rotierenden Halter eingesetzt. Darin wird das Substrat mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Umdrehungen pro Minute rotiert.

Die Vakuumkammer wird auf etwa 1,3 χ 10" Pa evakuiert. Dann wird die Heizung so eingestellt, daß die Temperatures Absorptionsmaterials bis zu dessen Verdampfungstemperatur ansteigt. Die Verdampfung wird solange fortgesetzt, bis eine Absorptionsschicht der gewünschten Dicke auf der lichtreflektierenden Schicht niedergeschlagen ist. Anschließend werden der elektrische Strom abgeschaltet und die Kammer belüftet.

Die Dicke der beim Aufdampfen aufwachsenden Schicht wird vorzugsweise mit Hilfe eines optischen Systems, welches das Reflexionsvermögen der mit dem Absorptionsmaterial bedeckten Reflexionsoberfläche mißt, überwacht. Sobald das Reflexionsvermögen seinen minimalen Wert erreicht, wird das Aufdampfen beendet.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

130026/0242

Fig. 1 einen Querschnitt eines Aufzeichnungsträgers vor dem Belichten;

Fig. 2 einen Querschnitt eines belichteten Aufzeichnungsträgers ; und

Fig. 3 ein schematisches BlockMld eines Aufzeichnungsund Wiedergäbesystems, in dem der Aufzeichnungsträger zu verwenden ist.

In Fig. 1 wird ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger schematisch dargestellt, der einem Aufnahmelichtstrahl noch nicht ausgesetzt war. Der Aufzeichnungsträger besteht aus einem Glassubstrat 110, einer lichtreflektierenden Schicht 112 urtd einer erfindungsgemäß zusammengesetzten lichtabsorbierenden Schicht 114. Die reflektierende Schicht 112 kann als Goldschicht mit etwa 60 nm Dicke oder einem anderen Metall geeigneter Dicke ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt einen bereits belichteten erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger. Hier ist die absorbierende Schicht durch einen Aufnahmelichtstrahl an einer Stelle so abgelöst worden, daß ein Loch 116 mit darin freigelegter lichtreflektierender Schicht 112 entstanden ist. Nach der Aufnahme ist der erfindungsgemäße Träger natürlich mit einer Vielzahl von Ausnehmungen oder Löchern 116 versehen und nicht nur mit dem einen beispielhaft dargestellten Loch gemäß Fig. 2.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers bzw. -mediums wird anhand von Fig. 3 noch näher erläutert.

1 30026/0242

Zur Aufnahme wird ein von einem AjiGaAs-Iiijektionslaser 10 emittierter Lichtstrahl unmittelbar in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal 14 moduliert. Der modulierte Lichtstrahl wird dann mit Hilfe der Aufnahmeoptik 16 vergrößert und dadurch der Durchmesser des intensitätsmodulierten Laserstrahls so erweitert, daß dieser die Blende einer Objektivlinse 18 in den Ebenen parallel und senkrecht zur Ebene des Lasers 10 ausfüllt. Der vergrößerte modulierte Laserstrahl wird durch eine polarisierende Strahlteilerplatte 20 total reflektiert und gelangt durch ein Viertelwellenlängenplättchen 22 ( T"· /4-Plättchen) zur Objektivlinse Der modulierte Aufnahmestrahl fällt dann auf den Aufzeichnungsträger 24 gemäß Fig. 1 auf und löst einen Teil der lichtabsorbierenden Schicht ab bzw. verdampft diesen Teil so. daß ein entsprechender Teil der lichtreflektierenden Schicht freigelegt wird. Der Aufnahmeträger 24 wird mit Hilfe eines Drehtisches 2b r-jit etwa 1600 Umdrehungen pro Minute rotiert. Ein Schärferegler 28 sorgt für einen konstanten Abstand zwischen der Objektivlinse 18 und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bzw. -mediums 24.

Zum Lesen wird ein unmodul.'.erter und weniger intensiver Laserstrahl benutzt. Die relativ geringe Intensität wird dabei so ausgewählt, daß der Strahl noch keine Ablöse-, Verdampfung^- oder SchmelZorscbeirmngen im Aufnahmemedium verursacht. Der Lesestrahl ί oj.gt dem.se Lben Weg wie der Aul'nähme strahl auf dem Aufzeichnungsträger 24. Das auf dem Aufzeichnungsträger 24 gespeicherte Reflexions/Antireflexions-Muster moduliert das zur Objektivlinse 18 und zum Viertelwellenlängenplättchen 22 zurückreflektierte Licht. Dieses nunmehr durch zweimaliges Passieren des Viertelweilenlängenpiättchens 22 um 90 gedreite Licht gelangt durch die

130026/0242 ORIGINAL INSPECTED

29513A1

polarisierende Strahlteilerplatte 20 auf die Wiedergabeoptik 30 und zu einem Photodetektor 32. Letzterer wandelt den reflektierten Lichtstrahl in ein elektrisches Ausgangssignal um, das dem Eingangssignal 14 entspricht und am Signalausgang 3A- abzunehmen ist. Ein Spurregler 36 überwacht das durch die Wiedfrrgabeoptik 30 fallende Licht und lenkt den auffallenden Lichtstrahl ggfs. radial so ab, daß er auf die jeweilig interessierende Spur zentriert bleibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele beschrieben:

Beispiel 1

Eine Vinylplatte als Substrat wurde durch Aufdampfen mit einer Goldschicht von etwa 60 Nanometern bedeckt. Das so beschichtete Substrat wurde in einer Vakuumkammer oberhalb eines Verdampfernchiffchens angeordnet und mit 50 Umdrehungen pro Minute rotiert. Das Verdampferschiffchen enthielt die Bis(Diphenyl-Dithio-*L -Diketon)-Komplexverbindung von Platin. Die Verdampferkammer wurde auf etwa 1,3 x 1o Pa evakuiert. Das Schiffchen wurde dann an eine Stromquelle angeschlossen und auf etwa 225 bis 275⁰C erhitzt. In diesem Temperaturbereich wurde die Blende bzw. der Verschluß geöffnet und das erfindungsgemäße Absorptionsmaterial mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,4 nm pro Sekunde aufgedampft. Das Verdampfen wurde solange fortgesetzt, bis eine absorbierende Schicht von etwa 60 nm Dicke auf der Goldschicht niedergeschlagen war.

Es entstand eine glatte, amorphe, spiegelnde und durchgehende Schicht. Der reelle (n) und der imaginäre (k) Teil der Dielektrizitätskonstante der Pt Bis(Diphenyl-Dithio-e6-Diketon) -Schicht betrugen bei 800 Nanometer Wellenlänge etwa 2,08 bzw. 0,5.

130026/0242

Der entstandene Aufzeichnungsträger wurde einer Reihe von Lichtimpulsen von etwa 800 Nanometern Wellenlänge und jeweils etwa 50 Nanosekunden Dauer eines Aluminiumgalliumarsenid-Injektionslasers in einer Apparatur gemäß Fig. 3 ausgesetzt. Das absorbierende Material wurde durch Mehrfachbelichtung mit auf die Platte auffallendenm Laserlicht von 10 Milliwatt von dieser abgelöst.

Beispiel 2

Grundsätzlich ähnlich wie in Beispiel 1 wurde ein goldbeschichtetes Substrat mit einer Schicht cOr Bis(Di-p-Isopropylphenyl-Dithio-*6 -Diketon)-Platinkomplexverbindung von 132,4 Nanometern Dicke bedeckt. Der reelle (n) und der imaginäre (k) Teil der Dielektrizitätskonstanten der entstandenen Pt Bis(Di-p-Isopropylphenyl-Dithio-*6-Diketon)-Schicht betrugen bei 800 Nanometern etwa 1,75 bzw. 0,78.

Es wurde eine glatte, amorphe, spiegelnde und ununterbrochene Schicht niedergeschlagen.

Beispiel 3

Im wesentlichen ähnlich wie in Beispiel 1 wurde ein mit Gold beschichtetes Substrat mit einer Schicht aus einer Bis(Di-p-Methoxyphenyl-Dithio- d* -Diketon)-Platinkomplexverbindung von 190 Nanometern Dicke versehen. Der reelle (n) und der imaginäre (k) Teil der Dielektrizitätskonstanten der niedergeschlagenen Pt Bis(Di-p-Methoxyphenyl-Dithio- J- Diketon)-Schicht lagen bei 800 Nanometern bei etwa 1,61 bzw. 0,76.

Es entstand eine glatte, amorphe, spiegelnde und ununterbrochene Schicht. Der Film reduzierte das Reflexionsvermögen

1 30026/0242

des Aufnahmemediums auf etwa 7 % gegenüber dem 95 #-Reflexionsvermögen der Goldschicht, bevor die Absorptionsschicht auf diese aufgebracht war.

Vergleichsbeispiele

Im wesentlichen ähnlich wie im Beispiel 1 wurden goldbeschichtete Vinyiplatten mit Bis(Dithio-«c-Diketon)-Komplexverbindungen von Platin, Palladium oder Nickel mit denselben oder unterschiedlichen substituierten, Aryl- oder Alkylgruppen beschichtet. Die Komplexverbindungen gehörten einer Klasse mit der Formel

Il

an, in der M Platin, Palladium oder Nickel sowie R₁ und R₂ ein Alkyl, Phenyl oder Alkyl- bzw. Alkoxy-substituiertes Phenyl bedeuten. Mit Hilfe dieser Materialien wurden entweder nicht spiegelnde bzw. reflektierende Filme oder Filme mit schlechter Reflexionsschutz-Eigenschaft nach dem Bedampfen erzielt. In fast allen Fällen waren die Filme anfangs trübe und kristallisierten innerhalb weniger Tage. Keiner dieser Farbstoffe bzw. Materialien war im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu gebrauchen.

Die gemessenen Daten sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

9 md

130026/0242

Tabelle

	M	^R1	R₂
	Pt	P-CH₃O-C₆H₄	^C6^H5
	Pd	P-I-C₃H₇-C₆H₄	P-I-C₃H₇-C₅H₄
130026/	Pd Ni	Ω Ω cn cn ti tC VJl VJl	^C6^H5 ^C6^H5
ο Ni	Ni	P-CH₃O-C₆H₄	^C6^H5
IO	Ni	P-I-C₃H₇-C₆H₄	P-I-C₃H₇-C₆H₄
	Ni	P-CH₃O-C₆H₄	P-CH₃O-C₆H₄
	Ni	n-C₃H₇	11-C₃H₇
	Ni	C₂H₅	C₂H₅

Bemerkungen

Film kristallisierte wolkiger Film

wolkiger Film, keine Absorption

wolkiger Film

klarer Film, geringe Absorption, hohes Reflexionsvermögen wolkiger Film wolkiger Film Film wurde sofort trübe Film wurde sofort trübe

Claims

Dn.-lng. Reimar König · Dipl.-lng. Klaus Bergen

Cecllienallee 7S Λ Düeaeldorf SO Telefon 45SOCDS Patentanwälte

19.Dezember 1979 33 282 B

RCA Corporation, 30 Rockefeiler Plaza,

New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Optischer Aufzeichnungsträger"

Patentansprüche:

Optischer Aufzeichnungsträger mit einer Schicht aus durch auffallendes Licht abzulösendem Absorptionsmaterial auf einer Schicht aus das Licht reflektierendem Material, g e · kennzeichnet durch eine Schicht (114) aus einer Pt Bis(Dithio-^C-Diketon)-Komplexverbindung der Formel

Pt

als absorbierende Schicht, wobei R ein Phenyl oder eine substituierte Phenylgruppe bedeutet.
2. Aufzeichnungsträger zum Abspielen mit einem (Licht-)Abtaststrahl vorgegebener Frequenz, der eine mit einer lichtabsorbierenden

130026/0242

Schicht bedeckte lichtreflektierende Schicht aufweist, wobei die absorbierende S "licht eine Informationsspur aufweist, gekennzichnet durch

eine Schicht (114) aus einer Pt Bis(Dithio-j£ -Diketon)· Komplexverbindung der Formel

C Il

Pt

als absorbierende Schicht, wobei R ein Phenyl oder eine substituierte Phenylgruppe bedeutet.
3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß R eine Phenylgruppe ist.
4. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß R eine p-Isopropylphenylgruppe ist.
5· Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß R eine p-Methoxyphenylgruppe ist.
6. Aufzeichnungsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine im Bereich von 750 bis 850 Nanometer Wellenlänge des auffallenden Lichts auf minimale Reflexion eingestellte Dicke der absorbierenden Schicht (114).

130026/0242
7. Informationsträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Inbrmationsspur aus einer Folge von repräsentativ für die gespeicherte Information auf Abstand gesetzten Löchern in der absorbierenden Schicht (114) besteht.

130026/0242