Розробка оптичних носiїв iнформацiї на основi високороздільних реєструючих середовищ

 

 

У вступi обгрунтовано актуальнiсть синтезу носiїв оптичних ЗП на основi одношарових тонкоплiвкових РС з незворотнiм фазовим перетворенням, сформульовано мета i основнi задачi дисертацiйної роботи, основнi положення, якi виносяться на захист.

В першiй главi проаналiзовано основнi принципи створення носiїв оптичних ЗП та напрямки їх розвитку. Показано зв'язок мiж iнформацiйними характеристиками сигналу, що реєструється, фiзичною структурою записiв, конструкцiєю носiя, технологією одержання носія, методами забезпечення якостi та методами розробки iснуючих носiїв оптичних ЗП та РС.

В другій главі увага зосереджена на аналізі технологічних проблем розробки сучасних носіїв інформації: пiдвищенні щiльностi запису, спрощенні конструкції та технології, аналізі загальних закономірностей фазових перетворень в тонких плівках. запрпоновано методи вирішення проблем та обгрунтовано постановку задач дослідження.

Проаналізовано зміну виходу придатних носiїв при пiдвищеннi щiльностi запису внаслідок випадкового дефектоутворення. Показано, що задача підвищення щільності запису оптичних носіїв інформації вимагає скорочення кількості технологічних операцій та розробки нових одношарових РС замість існуючих багатошарових.

Проаналізовано процес оптично стимульованого фазового переходу в тонких плівках з нелінійними пороговими характеристиками. Показано, що використання тонких плівок РС з наперед передбачуваною та відтворюваною нелінійною пороговою характеристикою взаємодії із сфокусованим лазерним променем дозволяє підвищити щільність запису та формувати відбитки з розмірами 0, 3- 0, 6 мікрона.

Проаналізовано зв'язки мiж такими характеристиками фазових переходiв в тонких плiвках i параметрами носiїв iнформацiї на їх основi, як порогова потужність запису, строк збереження запису, число зчитувань, потужнiсть зчитування. Показано, що для аналізу процесів запису та проектування носiїв з оптично симульованим фазовим переходом доцільно використовувати залежності швидкості формування відбитка від потужності лазерного променя.

Доведено співвідношення між основними характеристиками РС, які визначаються експериментально, та прогнозованими характеристиками носія інформації

v (Pr) Ј_ (NM) -1Ч'v (Pw) Ч' ttw/ttr,

v (0) Ј_ M-1 v (Pw) Ч' ttw/tts,

де v (P) – швидкість запису в залежності від потужності лазерного променя;

ttw – тривалість імпульсу запису;

ttr – тривалість імпульсу зчитування, що залежить від швидкості сканування та діаметра сфокусованого лазерного променя;

tts – тривалість збереження інформації носієм;

N – допустиме число зчитувань;

M- допустиме погіршення співвідношення сигнал/шум в результаті N зчитувань і тривалого збереження носія;

Pw- потужність лазерного променя під час запису;

Pr – потужність лазерного променя під час зчитування.

Проаналізовано фізичні обмеження швидкості формування відбитка, пов'язані з загальними закономірностями незворотних фазових переходів в тонких плівках, і зроблено висновок, що максимальна швидкість запису відбитка визначається будовою речовини плівки, тому задача розробки носія інформації на основі РС з незворотнім фазовим переходом має матеріалознавчу складову.

Аналiз матерiалознавчих та технологічних факторiв розробки носiїв показав, що для вирішення поставленої мети найбiльш ефективнi плiвкові РС на основi оксидiв перехiдних металiв, властивості яких можна регулювати шляхом зміни стехіометрії та введенням органічних додатків в структуру матеріалів. Показано, що такі плівки доцільно одержувати термічним окислювальним розкладом карбонілів в неглибокому вакуумі. сформульовані основні задачі дослідження.

В третiй главi наведено результати досліджень властивостей запропонованих для запису інформації тонких плiвок. Автором вперше одержано та систематично досліджено тонкоплівкові РС на основі оксидiв d-металiв, модифікованих органiчними сполуками.

Одержано експериментальні данi про кристалічну та електронну структуру тонких плівок на основі нестехіометричних оксидів заліза, нікелю, молібдену, вольфраму, одержаних термічним окислювальним розкладом карбонілів в неглибокому вакуумі. Детально вивчено плівки на основі оксидів вольфраму та молібдену, для яких запропоновано практичне застосування.

показано, що склад плiвок оксидів легованих органічними сполуками, можна регулювати спiввiдношенням тискiв кисню, карбонiлу та вільного ліганду в газовiй фазi, а також температурою розкладу. Встановлено, що легування цих оксидів органiчними сполуками у концентрації 0, 01-5мол% суттєво впливає на деякі фізичні властивості, зокрема оптичнi властивостi плiвок у видимому та ближньому iнфрачервоному дiапазонах спектру.

На підставі дослідження оптичних спектрів плівок та залежності складу плівок від тиску карбонілів в умовах спiльного окислювального термiчного розкладу гексакарбонiлiв молiбдену та вольфраму встановлено, що у склад плiвок оксиду вбудовується гетерокарбонільна комплексна сполука рис. 1, в, яка виникає в результатi координацiї на поверхнi росту адсорбованих молекул гексакарбонiлiв молiбдену та вольфраму.

Залежнiсть мiж структурою та складом плiвок оксиду вольфраму, їх оптичними параметрами, електропровiднiстю, швидкiстю росту (що є основними фiзичними характеристиками РС) та температурою реактору, спiввiдношенням тискiв кисню та карбонiлу (що є основними технологiчними параметрами одержання плiвок) представленi у виглядi дiаграм стану.

З'ясовані також зміни у властивостях та структурі модифікованих плівок внаслідок дії сфокусованого лазерного променя. Аналіз рентгенівських фотоелектронних спектрів, спектрів поглинання у видимій області та комбінаційного розсіяння дозволив визначити будову сполук, які утворюються, та запропонувати схеми хімічних перетворень для модифікованого оксиду вольфраму. В четвертiй главi викладено основнi результати дослідження процесiв фазових перетворень та формування інформаційних відбитків сфокусованим лазерним променем на запропонованих РС.

 

Рис. 2. Вплив легуючих додатків на характеристики нелінійної взаємодії плівкових РС із сфокусованим лазерним променем. v- швидкість фазового перетворення, Р- потужність сфокусованого лазерного променя, Т – ефективна температура плівки, Тр- температура одержання плівки, 1- немодифікований оксид вольфраму WO2, 6, модифікація: 2- моноетаноламіном, 3- комплексною гетерокарбонільною сполукою, 4- ацетатною кислотою. Довжина хвилі лазерного