DE3030434A1

DE3030434A1 - Laserstrahlaufzeichnungstraeger und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3030434A1
Application number: DE19803030434
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Mito Ibaraki Asano; Akira Mito Ibaraki Morinaka; Kei Mito Ibaraki Murase
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2463479B1; NL191766C; GB2059088B; NL191766B; NL8004541A; GB2059088A; DE3030434C2; US4373004A; FR2463479A1

Description

DR.-ING. GERALD KLOPSCH An Groß St. Martin 6

PATENTANWALT "~ Q ^m D 50OO KÖLN 1

Telefon : COS 21} £>3 Π3 Telegramme: Marspatent Telex-Nr.: 88B2 33&

LASERSTRAHLAUFZEICHNUNGSTRÄGER UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG

Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation 1-6, 1-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo - Japan

130013/1069

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Laserstrahlaufzeichnungsträger, der zur Laserstrahlaufzeichnung mittels eines thermischen Vorgangs geeignet ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Eine thermische Laseraufzeichnung ist in mehrererlei Hinsicht zweckmäßig, da beispielsweise eine Realzeitaufzeichnung und ein momentanes Auslesen (ein sofortiger Zugriff) ohne Verarbeitung möglich sind, da zusätzliche oder ergänzende Aufzeichnungen von zusätzlichen Informationen und eine Archivspeicherung möglich sind, und da die Handhabung aufgrund der Tatsache einfach ist, daß der Aufzeichnungsträger in Raumlicht gehandhabt werden kann.

Für eine solche Art eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers ist es bekannt, einen dünnen Metallfilm aus Rh, Bi, Te oder dergleichen, einen dünnen Calgonid-Glasfilm, bestehend aus Se, Te oder dergleichen, oder einen dünnen Pigmentfilm aus Fluoreszin oder dergleichen zu verwenden. Optische Speichereinrichtungen und Aufzeichnungsträger sind in der Literaturstelle von R.A. Bartolini, A.E. Bell, R.E. Flory, M. Lurie und F.W. Spong mit der Bezeichnung "optical disk systems emerge", IEEE spectrum, Vol. 15, Nr. 8, Seiten 20-28 (1978) angegeben. Jedoch ist bei diesen Arten von Aufzeichnungsträgern die Belichtungsempfindlichkeit schwach. Deshalb sind zusätzliche Hilfseinrichtungen, wie Hochleistungs-Auf zeichnungs laser , ein Modulator, ein Deflektor usw. erforderlich, um eine Realzeitaufzeichnung zu erreichen. Deshalb wird eine solche Aufzeichnungseinrichtung sperrig und teuer.

130013/1069

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, einen Halbleiter-Laser als eine Lichtquelle für eine optische Speichereinrichtung zu verwenden, so daß dieselbe kompakt ausgelegt und mit geringeren Kosten verbunden ist. Da jedoch die Leistung eines Halbleiterlasers in der Größenordnung von 15 bis 20 mW liegt und sich die Emissionswellenlänge auf etwa 800 nm beläuft, ist die Belichtungsempfindlichkeit gering und eine Realzeitaufzeichnung ist mit den zuvor angegebenen üblichen Aufzeichnungsträgern schwierig. Deshalb ist es erwünscht, einen hochempfindlichen Aufzeichnungsträger zu entwickeln, der eine Aufzeichnung unter Verwendung eines Halbleiterlasers ermöglicht.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, einen hochempfindlichen Laserstrahlaufzeichnungsträger zu schaffen, der die Verwendung eines Halbleiterlasers als eine Lichtquelle zur Aufzeichnung und zum Auslesen gestattet und ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Nach der Erfindung wird ein Laserstrahlaufzeichnungsträger geschaffen, der ein Substrat und einen plasmapolymerisierten Film aufweist, der ein Metall oder Metalle enthält und auf dem Substrat ausgebildet ist.

Ferner schlägt die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers vor, bei dem eine elektrische Entladung von CS„-Gas bewirkt wird, währenddem ein Metall verdampft wird, und daß ein plasmapolymerisierter Film aus CS„, der das verdampfte Metall enthält, auf einem vorbestimmten Substrat gebildet wird.

130013/1069

Ferner zeichnet sich nach der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers dadurch aus, daß eine elektrische Entladung eines Gases eines organischen Monomeren bewirkt wird, währenddem Te oder eine Te als Element enthaltende Verbindung verdampft wird und daß ein organischer plasmapolymerisierter Film, der Te enthält, auf einem vorbestimmten Substrat abgelagert wird.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem Aufzeichnungsträger, der zur thermischen Laseraufzeichnung geeignet ist und sich dadurch auszeichnet, daß ein plasmapolymerisierter Film aus Kohlenstoffdisulf id oder einem organischen Monomeren, der ein Metall enthält, als Aufzeichnungsträger verwendet wird.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers dieser Art zeichnet sich dadurch aus, daß eine elektrische Entladung in einem CS_-Gas oder einem Gas eines organischen Monomeren erzeugt wird, währenddem ein Metall, wie Te, verdampft wird, so daß sich ein plasmapolymerisierter Film auf einem vorbestimmten Substrat bildet, der das verdampfte Metall enthält.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Figuren 1 und 2 schematische Ansichten einer Vorrichtung zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

130013/1069

Figuren 3 bis 6 Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

Figur 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs von Absorptionskoeffizienten und Wellenlänge eines CSp-plasmapolymerisierten Films, der Te enthält, und zwar vor und nach der Erwärmung, und

Figur 8 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs von Absorptionskoeffizient und Wellenlänge eines styrol-plasmapolymerisierten Films, der Te enthält, und zwar vor und nach der Erwärmung .

Ein Laserstrahlaufzeichnungsträger nach der Erfindung ist fähig, Informationen durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl aufzuzeichnen, der mit aufgezeichneten Informationen moduliert wird, wobei der bestrahlte Teil erschmolzen oder verdampft wird, oder wobei eine Änderung hinsichtlich der optischen Dichte oder des Brechungsindex dieses Teils erzeugt wird.

Zuerst soll ein Verfahren zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung beschrieben werden.

Zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung wird eine elektrische Entladung in einem wenigstens CS„ oder ein organisches Monomeres enthaltenden Gas bewirkt, Metalle oder Verbindungen dieser Metalle werden gleichzeitig verdampft und dann wird ein plasmapolymerisierter Film gebildet, der die verdampften Metalle enthält. Das bei der Erfindung ver-

130013/1069

-40'

wendete organische Monomere kann wenigstens einen der nachstehenden Stoffe aufweisen: eine aromatische Verbindung, wie Styrol oder Chlorbenzol; eine Silanverbindung, wie Hexamethyldisiloxan; eine Nitrilverbindung, wie Acetonitril oder Acrylnitril; und eine cycloolefinische Verbindung, wie Norbornadien. Das organische Monomere und das CS₂-GaS können gesondert oder in Verbindung mit einem Inertgas, wie Argon oder N-, verwendet werden.

Als verdampfte Metalle kommen Te, Bi, Ag und In oder deren Verbindungen in Betracht.

Der Gasdruck der Anlage zur Bildung eines plasmapolymerisierten Films liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 10 bis 10 Torr. In diesem Zusammenhang ist unter dem Gasdruck der Druck des CS„-Gases und des organischen monomeren Gases allein oder die Summe des Gesamtdruckes des CS„-Gases oder des organischen monomeren Gases in Verbindung mit einem Druckreguliergas, d.h. einem Inertgas, wie Ar oder N^, zu verstehen. Wenn der Druck größer als 10 Torr wird, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Bildung eines organischen plasmapolymerisierten Films und wenn der Druck kleiner als 10 Torr ist, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung einer stabilen Glimmentladung. Vorzugsweise ist der Gasdruck kleiner als 1 Torr, so daß man leicht ein feines Metallpulver mit einer Teilchengröße von 100 δ oder kleiner erhalten kann.

Ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung ©ines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung wird nachstehend beschrieben.

130013/1069

Figur 1 stellt ein Modell eines Beispiels einer Vorrichtung zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung dar, wobei mit 11 eine Reaktionskammer, mit 12 ein Gaseinlaß für CS2/ für ein organisches monomeres Gas oder dergleichen, mit 13 ein Substrat, mit 14 eine Hochfrequenzelektrode, mit 15 eine Heizeinrichtung zur Verdampfung eines Metalls oder einer Verbindung und mit 17 ein Ausgang zu einer Vakuumanlage bezeichnet ist.

Zuerst wird die Reaktionskammer 11 evakuiert und dann wird CS₃-GaS, ein organisches monomeres Gas oder ein Gemisch derselben mit einem Inertgas, wie Ar oder N₃, über den Gaseinlaß 12 in die Reaktionskammer 11 eingeleitet, in der ein,Druck in der Größenordnung von 10 bis 10 Torr herrscht. Nach dem Einbringen des Gases wird an die Hochfrequenzelektrode 14 eine Hochfrequenzspannung von 13,56 MHz angelegt, um eine elektrische Entladung zu erzeugen. Gleichzeitig wird ein Metall oder eine Verbindung desselben durch die Verdampfungsheizung 15 verdampft, so daß sich ein plasmapolymerisierter Film bildet, der ein Metall auf dem Substrat 13 enthält.

Figur 2 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur Herstellung des Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung, wobei mit den Bezugsziffern 11 bis 15 dieselben Teile wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform bezeichnet sind. Mit 16 ist eine Strahlungselektrode bezeichnet, die aus einem Metall oder einer Verbindung von demselben besteht.

130013/1069

Nach der Evakuierung der Reaktionskammer 11 wird ein organisches monomeres Gas oder dergleichen über den Gaseinlaß 12 eingeleitet. Wenn eine Hochfrequenzspannung an den Hochfrequenzelektroden 14 anliegt, um eine elektrische Entladung zu erzeugen, wird CS_? oder das organische Monomere polymerisiert und ein Metall oder eine Verbindung desselben von der Strahlungselektrode 16 freigesetzt. Ein plasmapolymerisierter Film, der ein Metall oder eine Verbindung desselben enthält, wird dann auf dem Substrat 13 gebildet.

Bei der Herstellung können auch viele andere elektrische Entladungsarten verwendet werden, die eine elektrische Entladung, die durch Mikrowellen oder Hochfrequenzwellen erzeugt wird, wobei diese Entladungsarten an die Stelle der Entladungsart treten, die unter dem zuvor angegebenen Frequenzwellenbereich entsteht. Insbesondere wenn parallele planare bzw. ebene Elektroden verwendet werden, kann eine elektrische Entladung mittels Gleichstrom verwirklicht werden. Wenn die parallelen Elektroden verwendet werden, wird ein Metall oder eine das Metall enthaltende Verbindung als Strahlungselektrode verwendet, die das Metall freisetzt, um einen polymerisierten Film zu erhalten, der das Metall enthält.

Plasmapolymerisierte Filme, die nach der Erfindung erzeugt werden sollen, haben die folgenden Eigenschaften. Die gebildeten polymerisierten Schichten sind hinsichtlich ihres Aufbaus grundlegend von Polymeren verschieden, die mittels üblichen Polymerisierungsmethoden gebildet sind und besitzen eine stark quer vernetzte Netzstruktur, um eine vollständig amorphe dünne Schicht zu bilden. Das Infrarotabsorptionsspektrum eines acrylnitril

130013/1069

plasmapolymerisierten Films hat beispielsweise eine verminderte Absorption, basierend auf -C=N bei 2250 cm , und eine Absorption, basierend auf -C=NH bei 3500 cm und basierend auf -C=N- bei 1500 cm . Dies bedeutet, daß das plasmapolymerisierte Acrylnitril eine quervernetzte Netzstruktur hat, die aus der Abspaltung von -C=N resultiert. Der plasmapolymerisierte Film ist hinsichtlich der chemischen Widerstandsfähigkeit, des Wärmewiderstands und der mechanischen Eigenschaften Polymeren überlegen, die man durch die übliche Polymerisationsmethode erhält, was auf die quer vernetzte Netzstruktur zurückzuführen ist.

Demzufolge kann ein plasmapolymerisierter Film im allgemeinen nicht durch Wärme leicht sublimiert werden. Jedoch hat ein plasmapolymerisierter und aus CS_-Gas hergestellter Film spezielle Eigenschaften, die ihn von anderen plasmapolymerisierten Filmen unterscheiden.

Die Zusammensetzung des CS₂-plasmapolymerisierten Films ändert sich durch eine Veränderung bei der elektrischen Entladeleistung, dem CS₉-Gasdruck, der CS^-Gasströmungs-

£* tL

geschwindigkeit und der Substrattemperatur und die Änderung liegt innerhalb eines Bereiches von CS. ,., bis CS... Wenn sich die Zusammensetzung innerhalb eines Bereiches von CS_ bis CS.. ändert, sublimiert der polymeri sierte Film bei einer Temperatur von 100 bis 200⁰C mit einer10 %igen Gewichtsabnahme.

Die Laserstrahlaufzeichnungsempfindlichkeit kann dadurch höher gemacht werden, daß man die Sublimationstemperatur dieses CS„-plasmapolymerisierten Films herabsetzt» Umgekehrt kann die Haltbarkeit des Films dadurch

130013/1069

verbessert werden, daß man die Sublimationstemperatur höher wählt. Demzufolge wird die Sublimationstemperatur dadurch bestimmt, daß man die Polymerisierungsbedingungen entsprechend den zuvor beschriebenen Angaben unter Berücksichtigung der gewünschten Haltbarkeit des Films und der Aufzeichnungsempfindlichkeit variiert. Im allgemeinen liegt die Sublimationstemperatur dieses Films vorzugsweise in der Größenordnung von 180 bis 200⁰C.

Der optische Absorptionsrandbereich eines CS₂-plasmapolymerisierten Films liegt zwischen dem sichtbaren und dem nahegelegenen Infrarc-tbereich und er ändert sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung. Bei einer Wellenlänge von 800 nm ist ein Absorptionskoeffizient

4 -1

von etwa 10 cm erreichbar. Wenn demzufolge ein sichtbarer Laserstrahl auf den polymerisierten Film gerichtet wird, erwärmt das absorbierte Licht den Film und bewirkt ein Loch infolge der lokalen Verdampfung.

Demzufolge braucht nicht zwingend notwendigerweise ein Diodenlaser, wie GaAs, verwendet zu werden, da die Emissionswellenlänge des Lasers in der Nähe des Infrarotbereichs (800 bis 900 nm) liegt und der Absorptionskoeffizient des CS₂-plasmapolymerisierten Films hierzu ausreicht.

Wenn jedoch Metalle, wie Te, Bi, Ag, oder In oder Verbindungen derselben, wie PbTe, Bi₃Te, Sb₃Te₃, InSb, In-Te₃, Ag„Te oder Ag₃S₃ in einem Bereich von 10 bis 19 Vol.-% einem solchen Film zugegeben werden, hat der Film einen ausreichend hohen Absorptionskoeffizienten in der Nähe des Infrarotbereiches. Wenn die Menge an Metallen kleiner als 10 Vol.-% ist, würde der Absorptions-

130013/1069

koeffizient in der Nähe des Infrarotbereiches für eine Laserstrahlaufzeichnung nicht mehr ausreichen. Wenn andererseits die Menge an Metallen größer als 90 Vol.-% ist, würde ein solcher Film nahezu mit einem metallischen Film im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit und das Wärmeaufnahmevermögen übereinstimmen, so daß man nur schlechte Aufzeichnungskennwerte erhält.

Mit einem solchen CS^-plasmapolymerisierten Film, der Metalle enthält, ist keine optische Inhomogenität festzustellen, da die Teilchengröße der eingeschlossenen Metalle kleiner als etwa 100 A* ist. Die Oberfläche des Films zeigt sich bei der Untersuchung mit einem abtastenden Elektronenmikroskop als glatt und eben. Der Absorptionskoeffizient und der Brechungsindex dieses Films lassen sich dadurch variieren, daß man die Menge des in dem polymerisierten Film enthaltenen Metalls

4-1 ändert. Ein Absorptionskoeffizient von 5x10 cm läßt sich beispielsweise leicht mit einer Wellenlänge von 800 nm erreichen. Ferner kann die Sublimationstemperatur im Vergleich zu jenen der eingeschlossenen Metalle ausreichend herabgesetzt werden.

Wenn Te und Bi als eingeschlossene Metalle verwendet werden, werden die optische Dichte und der Brechungsindex der polymerisierten Filme durch Erwärmung größer. Die Röntgenstrahl-Beugungsmessungen zeigen, daß dies auf den Einschluß von Te und Bi im amorphen Zustand zurückzuführen ist, die durch Erwärmung kristallisiert werden. Dies heißt, daß kein Beugungsbild in einem polymerisierten Film vor der Erwärmung feststellbar ist, und daß sich das Beugungsbild von Te oder Bi erst nach der Erwärmung feststellen läßt. Durch differenzielle Abtastwärmemessungen ergibt sich eine exothermische Spitze

130013/1069

bei etwa 80⁰C bei einem CS„-polymerisieren Film, der Te enthält/ und eine exothermische Spitze von etwa 200⁰C bei einem CS -polymerisieren Film, der Bi enthält. Diese Spitzen sind vermutlich auf die Umkristallisation zurückzuführen.

Der Metall enthaltende CS„-plasmapolymerisierte Film läßt sich somit für die Laserstrahlaufzeichnung mittels thermischer Vorgänge verwenden. Der Aufzeichnungsstrahl kann allein als eine lokale Wärmequelle verwendet werden, der die Temperatur des Films erhöht, um lokale optische Änderungen in dem Film infolge der Sublimation oder Kristallisation des Films zu erzeugen.

Wenn ein Laserstrahl auf einen Film trifft, den man anstelle von CS₂ durch einfache Plasmapolymerisierung eines organischen Monomeren, wie Styrol oder Acrylnitril erhält, sublimiert der bestrahlte Teil nicht. Wenn jedoch Te-Teilchen oder Te-Verbindungsteilchen dem Film hinzugegeben werden, kann man eine Zunahme des Absorptionskoeffizienten und des Brechungsindexes des Films durch die Erwärmung mittels des Laserstrahls feststellen. Röntgenstrahlenbeugungsmessungen stützen diese Vermutung, daß dies ebenfalls auf die Kristallisation von Te zurückzuführen ist. Diese Kristallisationsumwandlung ist irreversibel und die optische Änderung ist extrem groß. Der Te enthaltende plasmapolymerisierte Film kann daher als Laseraufzeichnungsträger verwendet werden, indem man den Vorteil der Änderungen hinsichtlich der Durchlässigkeit und des Reflektionsvermögens ausnützt, die sich aus der Kristallisation von Te ergeben. Das organische Monomere für den plasmapolymerisierten Film nach der Erfindung kann beispielsweise Styrol, Acrylnitril, Hexamethyldisiloxan, Norbornadien

1 30013/1069

-•-

oder dergleichen sein.

Das Substrat, auf dem der plasmapolymerisierte Film ausgebildet werden soll, kann aus einem üblichen Material, wie Glas, Polyesterharz oder einem Acrylharz bestehen.

Die Struktur eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers nach der Erfindung kann willkürlich gewählt werden und kann die folgenden Formen annehmen: eine Struktur nach Figur 3, bei der ein plasmapolymerisierter Film 3, der feines Metallpulver enthält, auf einem Substrat 1, beispielsweise aus Glas, gebildet wird; eine in Figur 4 gezeigte Struktur, bei der ein Schutzfilm 5, beispielsweise bestehend aus Polyvinylalkohol, zusätzlich auf dem plasmapolymerisierten Film bei der in Figur 3 gezeigten Struktur vorgesehen ist; eine in Figur 5 gezeigte reflektionsmindernde Struktur, bei der ein lichtreflektierender Film 7 aus Al oder dergleichen, ein lichtdurchlässiger Film 9 zur Minimalisierung der Reflektion bei der Aufzeichnungswellenlänge und ein plasmapolymerisierter Film 3 vorgesehen sind, der ein feines Metallpulver enthält und auf dem Substrat 1' in der vorgenannten Reihenfolge ausgebildet sind; und eine in Figur 6 gezeigte Struktur, bei der ein Gehutzfilm 5 ferner auf dem plasmapolymerisierten Film 3 bei der Struktur nach Figur 5 auf ähnliche Art und Weise wie in Figur 4 angegeben, ausgebildet ist.

Der Schutzfilm 5 in den Figuren 4 und 6 ist ausgebildet, um die Sublimation des plasmapolymerisierten Fi.lm.S zu verhindern und besteht aus einem Material» wie Polyvinylalkohol, Polymethylmethacrylat, PoIyäthylenterephthalat, Polyparaxylylen und SiO₂. Der licht-

130013/1069

reflektierende Film 7 besteht aus einem Material, wie Al, Ag. Der lichtdurchlässige Film 9 bildet eine regelbare Schicht, mit der das reflektierte Licht durch Erreichung einer Interferenz zwischen dem Licht vermindert wird, das von dem plasmapolymerisierten Film reflektiert wird, und dem Licht, das von dem Licht reflektierenden Film 7 reflektiert wird, wobei diese beiden aufgehoben werden können. Die Stärke dieses Films ist so gewählt, daß sie sich auf mX/4n beläuft, wobei mit Λ die Laserstrahlenwellenlänge, mit m eine ganze Zahl und mit η der Brechungsindex des Films bezeichnet ist. Der lichtdurchlässige Film 9 kann einen SiO-, CS₂-plasmapolymerisierten Film, einen styrol-plasmapolymerisierten Film, Calgonidglas, wie As₂S, usw. aufweisen.

Ein Laserstrahlaufzeichnungsträger nach der Erfindung ist in mehrererlei Hinsicht vorteilhaft:

(1) Die optischen Konstanten, wie der Absorptionskoeffizient, lassen sich leicht regulieren. Somit läßt sich leicht eine Struktur, wie eine reflektionsmindernde Struktur, schaffen, mit der man eine größere Absorptionsleistung für einen Laserstrahl erreicht. Ein hoher Absorptionskoeffizient läßt sich in der Nähe des Infrarotbereiches verwirklichen, der äquivalent mit der Emissionswellenlänge eines Halbleiterlasers ist.

(2) Es läßt sich eine hohe Empfindlichkeit erreichen, da die für eine optische Änderung kennzeichnende Temperatur, wie die Sublimationstemperatur oder die Kristallisationstemperatur, niedrig ist.

130013/1069

- yr-

(3) Die Wärmeleitfähigkeit ist im Vergleich zu einem dünnen Metallfilm gering.

(4) Es läßt sich eine hohe Auflösung erreichen, da Metalle in Form von kleinen Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 8 oder kleiner eingeschlossen sind und da der plasmapolymerisierte Film amorph und optisch homogen ist.

(5) Der plasmapolymerisierte Film ist glatt und eben sowie mechanisch widerstandsfähig und hat ein gutes Haftvermögen an einem Substrat.

(6) Eine Änderung der optischen Dichte und des Brechnungs indexes ist groß, wenn der Film mit einem Laserstrahl bestrahlt wird. Auch ist das Kontrastverhältnis hoch.

Nachstehend wird ein Beispiel für die Aufzeichnungsmethode beschrieben. Die Beschichtung des Aufzeichnungsträgers wird auf einem scheibenförmigen Substrat abgelagert. Ein Laserstrahl, der mit einer aufzuzeichnenden Information moduliert wird, ist auf einer Sektorenscheibe zur Erstellung einer Aufzeichnung fokussiert. Die Scheibengeschwindigkeit beträgt 1800 Upm und der fokussierte Strahlfleck hat einen Durchmesser von etwa 1μπκ Die aufgezeichnete Information wird dadurch wieder aufgefunden, daß man die Scheibe mit einem etwas weniger intensiven Strahl ausleuchtet und dann das von der Scheibe zurückreflektierte Licht erfaßt. Ein Aufz§iphnungsträger beispielsweise, der eine re.flektionsmindernde Struktur mit einem Al-abgelagerten Film, einen CS_-plasmapolymerisierten Film und einen CS₀-plasmapolymerisierten Film, der Te enthält, hat, die

1 30013/1069

- QfT-

auf einem Glassubstrat ausgebildet sind, kann eine Aufzeichnungsempfindlichkeit haben, die eine Realzeitaufzeichnung mit einem Halbleiterlaserstrahl mit einer Abgabeleistung von 20 mW und einer Emissionswellenlänge von 830 nm ermöglicht.

Anstelle eines Laserstrahls kann eine Aufzeichnung auch durch Sublimation eines Teils der Einrichtung mittels Erwärmung durch einen Energiestrahler, wie ein Blitzlichtstrahl·, ein El·ektronenstrahl· oder durch Kontakt mit einer Heizeinrichtung, erfolgen. Deshalb ist der Laserstrahlaufzeichnungsträger nach der Erfindung nicht nur zur Aufzeichnung unter Verwendung eines Laserstrahls geeignet, sondern unter einem Laserstrahl ist nur ein Anwendungsbeispiel eines Energiestrahlers zu verstehen. Der Aufzeichnungsträger nach der Erfindung ist somit wenigstens für einen Laserstrahl als Aufzeichnungsmittel geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine elektrische Entladung wird dadurch bewirkt, daß eine Hochfrequenzspannung von 13,56 MHz an eine Elektrode in einer Kammer angelegt wird, in .die Kohlen-

_2 stoffdisuifidgas (CS_) auf einen Druck von 1x10 Torr eingeleitet wurde. Unter Verwendung einer Glaspl·atte als ein Substrat erfolgte die Entladung mit einer Strömungsgeschwindigkeit für den CS₂-Gasstrom mit 100 cm³/min, einer Entl·adel·eistung von 100 Watt und einer Substrattemperatur von 5O⁰C. Die Behändiung dauerte 30 Minuten iang und es wurde eine dünne Schicht auf dem Substrat gebildet, die eine Stärke von etwa 1 um hat. Die Elemen-

130013/1069

303043A

tenanalyse ergab, daß die Schicht aus CS, bestand. Eine unter denselben Polymerisationsbedingungen auf einer KBr-Platte gebildete Schicht hat Infrarotabsorptionsspektren, die auf die C=S-,C-S- unü S-S-Bindung zurückzuführen sind, und beliefen sich jeweils auf 1.065 cm" , 810 cm"¹ und 460 cm" . Diese Schicht sublimierte bei einer Temperatur von 185°C mit einer 10 %igen Gewichtsabnahme und ihr Absorptionskoeffizient belief ι
750 nm.

4 -1
belief sich auf 10 cm bei einer Wellenlänge von

Unter Verwendung eines He-Ne-Lasers mit einer Wellenlänge von 6 33 nm und einer Abgabeleistung von 15 mW wurde diese Schicht zur Bestimmung der Aufzeichnungsempfindlichkeit unter Variation der Dauer der Laserbetrahlung vermessen. Die Aufzeichnung erfolgte, indem die bestrahlten Abschnitte erwärmt und verdampft wurden und der Aufzeichnungsenergieschwellenwert belief sich auf 50 mJ/cm². Dieser Wert zeigt eine höhere Empfindlichkeit als der Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 200 mJ/cm², den man bei Messungen unter den selben Bedingungen bei einer vakuumaufgedampften Te-Schicht erhält, die auf einer Glasplatte gebildet wird.

Beispiel 2

Eine elektrische Entladung erfolgte unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1. Te wurde mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 1,5 8/Sek. abgelagert und ein dünner, etwa 20 Vol.-% Te enthaltender Film wurde gebildet.

Der Te enthaltende CS^-polymerisierte Film zeigte bei der Differentialthermoanalyse einen exothermischen Spitzenwert bei etwa 80⁰C, der auf die Kristallisation

130013/ 1069

des amorphen Te zurückzuführen ist, und der Absorptionskoeffizient und der Brechungsindex nehmen beide beträchtlich um diesen Temperaturbereich zu. Der Brechungsindex belief sich auf 2,9, wenn der Film bei einer Temperatur von 100⁰C 10 Minuten lang erwärmt wurde. Dies ist ein beträchtlicher Unterschied zu dem Brechnungsindex von 2,3 eines unerwärmten polymerisierten Films.

Durch Variation der Ablagerungsgeschwindigkeit von Te erhält man Filme, die 10 Vol.-%, 30 Vol.-% und' 60 Vol.-% Te enthielten. Die'Absorptionskoeffizienten dieser polymerisierten Filme als Funktion der Wellenlänge und der Änderungen nach der Erwärmung bei einer Temperatur von 100⁰C während 10 Minuten wurden gemessen Die Ergebnisse sind in Figur 7 gezeigt. In dieser Figur ist mit "a" ein Kurvenzug für den Fall eines Films bezeichnet, der kein Te enthält. Der Kurvenzug "b" ergibt sich bei einem Film, der 10 Vol.-% Te enthält, der Kurvenzug "c" bei einem Film, der 30 Vol.-% Te enthält, der Kurvenzug "d" bei einem Film, der 60 Vol.-Te enthält, und die Kurvenzüge "a¹", "b¹", "c¹" und "d¹" beziehen sich auf die Kennwerte der jeweiligen Filme nach der Erwärmung bei einer Temperatur von 100⁰C während 10 Minuten.

Te war als feine Partikelchen dispergiert, die optisch homogen waren und sich mit Hilfe eines optischen Mikroskops nahezu kaum feststellen ließen. Die Oberfläche des erhaltenen dünnen Films war extrem glatt, wenn man sie mit Hilfe eines Abtastelektronenmikroskops betrachtete.

1 3001 3/1 069

-η-

Der Te enthaltende, CS^-plasmapolymerisierte Film wies bei Erwärmung durch eine Bestrahlung mittels eines Laserstrahls Änderungen hinsichtlich des Absorptionskoeffizienten und des Brechungsindexes und auch eine Neigung zur Sublimation auf. Polyvinylalkohol wurde in einer Schicht mit einer Stärke von ΙΟμίη auf den polymerisieren Film aufgetragen, um eine die Sublimation verhindernde Struktur zu haben und die Laserstrahlaufzeichnungsempfindlichkeit, bestimmt durch Änderungen hinsichtlich des Absorptionskoeffizienten und des Brechungsindexes infolge der Kristallisation, wurde gemessen. Als ein Laserstrahl wurde ein GaAs-Diodenlaserstrahl mit einer Ausgabeleistung von 15 mW und einer Wellenlänge von 830 nm verwendet. Die Messungen wurden bei sich ändernder Impulsdauer eines Laserstrahls vorgenommen und man erhielt einen Aufzeichnungsschwellenwert von 15 mJ/cm²

Beispiel 3

Um die Laserstrahlaufzeichnungsempfindlichkeit von CS„-plasmapolymerisiertem Film, der nach Beispiel 2 Te enthält, zu verbessern, wurden die Aufzeichnungskennwerte erfaßt, die sich bei einer reflektionsmindernden Struktur nach Figur 3 ergeben. Bei dieser Struktur wurden ein Al-abgelagerter Film (1μ stark), ein CS₂-plasmapolymerisierter Film (0,3μ stark) und ein CS^-plasmapolymerisierter Film mit 15 Vol.-% Te (200 Ä stark) in der vorgegebenen Reihenfolge gebildet, so daß das von dem CS„-plasmapolymerisierten und Te enthaltenden Film reflektierte Licht und das von dem Al-Film reflektierte Licht interferrierten und aufgehoben wurden. Der Te enthaltende CS -polymerisierte Film wurde bei einer Temperatur von 100⁰C zur Erreichung einer Kristallisation wärmebehandelt und

130013/1069

303043A

die Laserstrahlaufzeichnungskennwerte unter Sublimation wurden gemessen. Die Messungen wurden unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 2 vorgenommen und man erhielt einen Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 10 mJ/cm².

Beispiel 4

Eine elektrische Entladung wurde unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 erzeugt und Bi wurde mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 2 8./min abgelagert, so daß sich ein dünner Film auf einem Substrat bildet, der 30 Vol.-% Bi enthält. Der Absorptionskoeffizient dieses Films belief sich bei der

4 —1
Messung auf 5x10 cm bei einer Wellenlänge von 800 ηαμ (800 nm) . Bei der Dif ferentialthermoanalyse ergab sich ein exothermischer Spitzenwert bei 200⁰C.

Die Laserstrahlaufzeichnungskennwerte dieses Films unter Sublimation wurden unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 2 gemessen. Man erhielt einen Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 70 mJ/cm².

Beispiel 5

Eine elektrische Entladung wurde unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 bewirkt und Ag wurde mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 1 A/min abgelagert, so daß sich auf einem Substrat ein dünner Film bildet/ der 50 Vol.-% Ag enthält. Die Kennwerte des so erhaltenen Aufzeichnungsträgers wurden gemessen. Der Absorptionskoeffizient belief sich auf etwa 6 χ 10 cm bei einer Wellenlänge von 800 πιμ (800 nm) und die Sublimationstemperatur (Temperatur bei einer 10 %igen Gewichtsabnahme) auf 250⁰C,

130013/1069

~Zs-

Die Laserstrahlaufzeichnungskennwerte dieses Films unter Sublimation wurden unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 2 gemessen. Es ergab sich ein Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 200 mJ/cm².

Beispiel 6

Eine elektrische Entladung wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1 bewirkt und In wurde mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 2 A/min abgelagert, so daß sich auf einem Substrat ein dünner Film bildet, der 30 Vol.-% In enthält. Die Kennwerte des so erhaltenen Aufzeichnungsträgers wurden gemessen.

Der Absorptionskoeffizient belief sich auf etwa 5x10 cm bei einer Wellenlänge von 800μπι (800 nm) und die Sublimationstemperatur (Temperatur für eine 10 %ige Gewichtsabnahme) belief sich.auf 200⁰C.

Die Laserstrahlaufzeichnungskennwerte dieses Films unter Sublimation wurden unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 2 gemessen. Es ergab sich ein Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 80 mJ/cm² .

Beispiel 7

Eine elektrische Entladung wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1 bewirkt und PbTe mit einer Ablagerungsgeschwindigkeit von 2 Ä/min abgelagert, so daß sich auf einem Substrat ein dünner Film bildet, der 30 Vol.-% Pb und Te enthält. Der Absorptionskoeffizient des so erhaltenen Aufzeichnungsträgers

4 -1 wurde gemessen und belief sich auf etwa 7x10 cm bei einer Wellenlänge von 800 ηιμ (800 nm) . Bei der Differentialthermoanalyse ergab sich ein exothermischer Spitzenwert bei 100⁰C. Der Absorptionskoeffizient nimmt

1 30013/ 1069

mit der Erwärmung zu, wie dies in Figur 7 gezeigt ist.

Beispiel 8

Ein Styrolmonomergas wurde in eine Kammer mit einem Druck in der Größenordnung von 5 χ 10~ Torr eingelei tet. Eine Hochfrequenzspannung von 13,56 MHz wurde an Elektroden angelegt und Te wurde auf einer Wolfram platte abgelagert. Ein Glassubstrat wurde verwendet. Eine elektrische Entladung wurde 20 Minuten lang bei einer Strömungsgeschwindigkeit des Styrolmonomergases von 20 cm³/min durchgeführt. Die elektrische Entladeleistung belief sich auf 120 Watt und es ergab sich eine Te-Ablagerungsgeschwindigkeit von etwa 2 Ä/sek. Ein styrol-plasmapolymerisierter Film bildete sich auf dem Substrat mit einer Stärke von etwa 1μπι, der 25 Vol.-% Te enthält.

Bei den Infrarotabsorptionsspektren dieses Films wurde eine auf -C-H und -C=CR zurückzuführende Absorption bei 3290, 2200 und 2100 cm"¹ festgestellt und die auf -CH-, zurückgehende Absorption belief sich auf 2950, 2880 und 1370 cm"¹.

Bei der differenziellen Abtastwärmemessung des Te enthaltenden styrol-polymerisierten Films ergab sich ein exothermischer Spitzenwert bei einer Temperatur von 80 bis 120⁰C und der Absorptionskoeffizient pnd der Brechungsindex stiegen beträchtlich um diesen Temperaturbereich an.

Die Absorptionskoeffizienten verschiedener Te enthaltender plasmapolymerisierter Filme, die man dadurch erhält, daß man die Ablagerungsgeschwindigkeit von Te variiert und ihre Änderungen bei Erwärmung (120⁰C

1 360 13/1069

10 Minuten lang) sind in Figur 8 gezeigt. Der jeweilige exothermische Spitzenwert der Temperatur ist in Tabelle 1 gezeigt. Den Kurvenzug "a" in Figur 8 erhält man bei einem Film, der kein Te enthält, den Kurvenzug "b" bei einem Film, der 25 Vol.-% Te enthält, den Kurvenzug "c" bei einem Film, der 40 Vol.-Te enthält, den Kurvenzug "d" bei einem Film, der 60 Vol.-% Te enthält. Die Kurvenzüge "a¹", "b¹", "c¹" und "d¹" beziehen sich auf die jeweiligen Filme nach der Erwärmung.

Tabelle 1

Exothermische Spitzentemperatur der Te enthaltenden styrol-polymerisierten Filme

Substrat- Entlade- Te-Gehalt Spitzentemtemperatur leistung (VoL-%) peratur (⁰C) (W)

Raum temperatur Il	120 ■ 200	25 25	116 118
If	120	40	98
M	200	60	85
If	200	70	76
8ü°C	200	70'	101

Bei einem 25 Vol.-% Te enthaltenden styrol-plasmapolymerisierten Film belief sich der Brechungsindex auf 2,6, wenn der Film nicht erwärmt worden ist, und auf 3,2, wenn der Film erwärmt wurde.

Die Oberfläche des polymerisierten Films wurde mittels

130013/1069

-vr-

'2t-

eines Abtastelektronenmikroskops untersucht und es ergab sich eine extrem glatte Oberfläche vor und nach der Erwärmung. Die Röntgenstrahlbeugung ergab kein Beugungsbild für Te bei einem unerwärmten polymerisierten Film und ein Beugungsbild für Te bei einem erwärmten polymerisierten Film.

Ein 25 Vol.-% Te enthaltender styrol-polymerisierter Film wurde mit einer Stärke von 1 μΐη auf einer Glasplatte ausgebildet. Unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde die Laserstrahlaufzeichnungsempfindlichkeit basierend auf der Kristallisation gemessen. Es ergab sich ein Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 70 mJ/cm².

Beispiel 9

Zur Verbesserung der Laseraufzeichnungsempfindlich— keit des Te enthaltenden styrol-plasmapolymerisierten Films nach Beispiel 8 wurden die Aufzeichnungskennwerte untersucht, die sich bei einer reflektionsmindernden Struktur nach Figur 3 ergeben. Ein Al-abgelagerter Film (l|im stark) und ein styrol-polymerisierter Film, der 50 Vol.-% Te enthält (200 8 stark) wurden in der zuvor angegebenen Reihenfolge auf einer Glasplatte gebildet. Die Laserstrahlempfindlichkeit wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1 gemessen. Es ergab sich hierbei ein Aufzeichnungsenergieschwellenwert von 20 mJ/cm².

Beispiel 10

Eine elektrische Entladung wurde 30 Minuten lang unter Verwendung von Acrylnitril als ein organisches Monomeres bei einer Te-Ablagerungsgeschwindigkeit von 1 Ä/sec

130013/1069

unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 8 bewirkt. Ein 20 Vol.-% Te enthaltender acrylnitrilpolymerisierter Film mit einer Stärke von 1 μΐη wurde gebildet. Die Infrarotabsorptionsspektren dieses polymerisierten Films ergaben eine Absorption basierend auf -C=N bei 2250 cm , eine Absorption basierend auf -C=NH bei 3500 cm und eine Absorption basierend auf -C=N- bei 1500 cm"¹.

Dieser Film hatte einen Absorptionskoeffizienten von

4 -1
5x10 cm bei einer Wellenlänge von 800 nm. Die Differentialthermoanalyse ergab einen exothermischen Spitzenwert bei 15O⁰C und der Absorptionskoeffizient wurde bei Erwärmung größer.

Beispiel 11

Eine elektrische Entladung wurde unter Verwendung eines Hexamethyldisiloxans als ein organisches Monomeres unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 8 erzeugt. Nach einer 15 Minuten langen elektrischen Entladung wurde ein polymerisierter Film mit einer Stärke von 1 um gebildet, der 20 Vol.-% Te enthält.

Die Infrarotabsorptionsspektren dieses Films ergaben eine Absorption, basierend auf C-H bei 2980 cm , eine Absorption basierend auf Si-CH., bei 1250 cm

-1 und eine Absorption, basierend auf Si-O- bei 1050 cm Dieser polymerisierte Film hat einen Äbsorptionskoef-

4 -1
fizienten von 3x10 cm bei einer Wellenlänge von 800 nm. Die Differentialthermoanalyse ergab einen exothermischen Spitzenwert bei 18O⁰C und der Absorptionskoeffizient wurde bei Erwärmung größer.

1 3001 3/ 1069

303Q434

-Ιο-

Beispiel 12

Eine elektrische Entladung wurde unter Verwendung von Norbornadien als ein organisches Monomeres unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 9 erzeugt. Nach einer elektrischen Entladung während 15 Minuten ergab sich ein polymerisierter Film mit einer Stärke von 1μπι, der 20 Vol.-% Te enthält.

Die Infrarotabsorptionsspektren dieses polymerisierten Films ergaben eine Absorption basierend auf C=C bei 1690 cm und 980 cm , und eine Absorption basierend auf C-H bei 2 980 cm" . Der polymerisierte

4 Film hatte einen Absorptionskoeffizienten von 4x10 cm bei einer Wellenlänge von 800 nm und einen exothermischen Spitzenwert bei 150⁰C. Der Absorptionskoeffizient wurde bei Erwärmung größer.

1300 13/1069

. ³*_t

Leerseite

Claims

Laserstrahlaufzeichnungsträger und Verfahren zu dessen

Herstellung

Patentansprüche

M ·) Laserstrahl-Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch ein Substrat und einen plasmapolymerisierten Film, der Metall enthält und auf dem Substrat ausgebildet ist.
2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der plasmapolymerisierte Film ein plasraapolymerisierter Film aus Kohlenstoffdisulfid ist.
3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall wenigstens eines aus der Gruppe von Te, Bi, Ag, In, oder Legierungen derselben in einer Menge von 10 bis 19 Vol.-% vorhanden ist.

130013/1069
4. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Te oder eine Te enthaltende Verbindung ist.
5. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der plasmapolymerisierte Film ein plasmapolymerisierter Film eines organischen Monomeren ist.
6. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Monomere Styrol, Acrylnitril, Hexamethyldisiloxan oder Norbornadien ist.
7. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Te in einer Menge von 10 bis 90 Vol.-% enthalten ist.
8. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn ζ e ichne t, daß das Metall aus einem Pulver mit einer Größe von kleiner als 500 A besteht.
9. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Glas oder einem Acrylharz besteht.
10. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat an seiner Oberfläche einen Licht reflektierenden Film, eine lichtdurchlässige Schicht, mit der verursacht wird, daß die Reflektion bei der Aufzeichnungswellenlänge weitgehend

130013/1069

minimal wird, und einen plasmapolymerisierten Film hat, der ein Metall enthält, und der auf der Oberfläche der lichtdurchlässigen Schicht ausgebildet ist.
11. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzfilm den plasmapolymerisierten Film überdeckt.
12. Aufzeichnungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm als überzug über dem plasmapolymerisierten Film vorgesehen ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Laserstrahlaufzeichnungsträgers , dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Entladung in einem CS₂-GaS erzeugt wird, währenddem ein Metall verdampft wird, und daß ein CS^-plasmapolymerisierter Film gebildet wird, der das verdampfte Metall auf einem vorbestimmten Substrat enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Entladung in einer Atmosphäre bestehend aus CS_-Gas und einem Inertgas bewirkt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Te, Bi, Ag, In oder eine Legierung derselben ist.
16. Verfahren zur Herst el 1 iiiiq cine:.; I,;isor:;L Zeichnungsträgers, dadurch gekennzeich net, daß eine elektrische Entladung in einem

130013/1069

-A-

organischen monomeren Gas erzeugt wird/ währenddem Te oder eine Te enthaltende Verbindung verdampft wird, und daß ein organischer plasmapolymerisierter Film gebildet wird, der Te auf einem vorbestimmten Substrat enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Entladung in einer Atmosphäre, bestehend aus organischem monomeren Gas und einem Inertgas bewirkt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Monomere aus der Gruppe gewählt ist, die Styrol, Acrylnitril, Hexamethyldisiloxan und Norbornadien umfaßt.

130013/1069