DE2514678B2 - Metallfilm-aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Metallfilm-Aufzeichnungsmedium, insbesondere auf ein solches, bei dem Information mit Hilfe eines Lasers auf einem Strahlungsabsorbierenden Film aufgezeichnet wird, gemäß dem im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

In der US-Patentschrift 37 20 784 ist eine verbesserte Apparatur zur Informationsaufzeichnung beschrieben, die eine große Anzahl kurzer amplitudenmodulierter Impulse einer räumlich kohärenten Strahlung zu erzeugen vermag, um damit Positiv- oder Negativbildaufzeichnungen herzustellen. Die Bilder liegen als Muster kleiner diskreter Löcher in einem dünnen Strahlungsabsorbierenden Film vor. Bei einer typischen Betriebsart führen die kurzen Laser-Impulse zur Verdampfung einer kleinen Menge des Filmmaterials im Mittelpunkt des Auftragsortes des Laser-Strahlenbündels und zur Aufschmelzung eines größeren Gebietes um diesen Bereich herum. Unter dem EinP-iß der Oberflächenspannung zieht sich das geschmolzene Material zum Rand des Schmelzgebietes hin, es entsteht daher ein nahezu kreisförmiger Bereich auf dem transparenten Substrat, von dem sich das Filmmaterial (15 zurückgezogen hat. Durch Ändern der Amplitude der sehr kurzen Laser-Impulse kann der Durchmesser des zum Schmelzen gebrachten Bereiches geändert werden, und die Ausdehnung des Loches nimmt mit zunehmender Impulsamplitude monoton zu. Die Löcher werden in parallelen Zeilen angeordnet, wobei die Lochmittelpunkte je gleichen Abstand von Zeile zu Zeile sowie innerhalb jeder Zeile haben. Die größten Löcher haben einen Durchmesser, der nahezu gleich dem Abstand von Lochmitte zu Lochmitte ist Auf diese Weise ist es möglich, einen weiten Grautonbereich wiederzugeben. Die Apparatur ist insbesondere zum Aufzeichnen graphischer Kopien oder Bilder brauchbar, die über Fercsprechlekungen übertragen werden und beispielsweise von Faksimile-Übertragern herrühren.

Nach der eingangs genannten US-Patentschrift 37 20 784 weist der dort bevorzugte strahlungsabsorbierende Film eine Wismut-Dünnschicht (z.B. etwa 500 Angström dick) auf, die auf einem Polyester-Substrat, zum Beispiel auf Polyäthylentherephthalat (Mylar), niedergeschlagen ist

Weiterhin ist in der US-Patentschrift 35 60 994 beschrieben, daß die Eigenschaften von Wismutfilmen verbessert werden, wenn diese eine Beschichtung erhalten, die den reflektierten Anteil des einfallenden Laser-Strahlenbündels verringern. Im einzelnen ist dort beschrieben, daß eine solche Antireflexionsschicht einen Brechungsindex von etwa 4 haben muß, und demgemäß sind Silicium ^n=4,5) oder Germanium /7j = 4,4) bevorzugt Weiterhin kann bei diesem bekannten Aufzeichnungsmaterial eine angenähert 50 A dicke Selenschicht zwischen der Wismutschicht und dem Substrat vorgesehen sein. Diese Selenschicht soll als leicht verdampfbare Schicht die Verdampfung der Wismutschicht unterstützen und damit offenbar zur Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit beitragen.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß Filmsysteme, die eine Antireflexionsschicht umfassen, weniger Energie für die der Bildaufzeichnung dienende Mikrobearbeitung mit Laserstrahlen als Wismut- oder Wismut/ Germanium-Füme gleichen optischen Undurchlässigkeitsgredes benötig n. Die Filmsysteme umfassen zweilagige Filme aus Wismut/Wismutsulfid, Wismut/ Antimontrisulfid, Wismut/Selen, Indium/Selen, Zinn/Selen, ferner dreilagige Filme aus Indium/Wismut/Selen und Wismut/Selen/Wismut.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schema tische Darstellung in Blockform einer Apparatur zur Informationsaufzeichnung auf einem Metallfilm mit Hilfe von Laser-Schreibstrahlern,

Fig.2A, 2B und 2C je Teilschnittansichten zur Darstellung alternativer Verfahren zur Aufzeichnung von Information auf einem von einem Substrat getragenen Metallfilm und

F i g. 3 die Abhängigkeit des Quadrates vom Lochdurchmesser (in μΐη²) von der Laserstrahlenenergie (in nj) wie letztere für die Einarbeitung von Löchern in verschiedene Metallfilmaufzeichnungsmedien erforderlich ist

Die zur Mikrobearbeitung dünner Metallfilme mit Hilfe von Laserstrahlern benutzte Apparatur 11 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Apparatur weist eine Quelle 13 für optische, räumlich kohärente Strahlungsimpulse auf, die entsprechend einem empfangenen Signal 12 amplitudenmoduliert sind, ferner Fokussier- und Abtastmittel 14 zum Beaufschlagen (»Beschreiben«) eines Aufzeichnungsmediums 20 mit diesen optischen Impulsen. Die optische Impulsquelle 13 enthält beispielsweise einen innerhalb des Laser-Reso-

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nators angeordneten Modulator, wie dieser zum Beispiel in der US-Patentschrift 37 03 687 beschrieben ist In Fig. 1 ist gleichfalls eine Leseeinrichtung 16 dargestellt, die in dichter Nachbarschaft zu den vorstehend genannten Komponenter: vorgesehen sein kann.

Die Leseeinrichtung 16 liefert ein Faksimile-Signal durch Abtasten eines Objektes, dessen Bild auf dem Aufzeichnungsmedium 20 aufzuzeichnen ist Typische Objekte sind ein Bild, ein Röntgenstrahlendiagramm, eine Kgrte, eine Kurve, eine beschriebene Seite, eine Buchseite, ein Mikrofilmbild, ein Teil eines Zeitungsdruckes und ein dreidimensionales Objekt Durch Beleuchten des Objektes oder Teile desselben und durch Feststellen der relativen Intensität des am Objekt reflektierten oder gestreuten Lichtes in zeitlich sequentieller Weise ist ein »Lesen« möglich und kann ein für das Objekt repräsentatives Faksimile-Signal erzeugt werden.

Um ein Bild des abgetasteten Objektes auf dem Aufzeichnungsmedium 20 einzuschreiben, wird ein das Bild repräsentierendes elektrisches Signal in ein Strahlenbündel 15 in Form amplitudenmodulierter Impulse kohärenter optischer Strahlung umgesetzt, wobei die Impulsdauer kurz im Vergleich zum Impulsabstand ist. Das Strahlenbündel 15 wird dann zur Abtastung des Filmes auf diese fokussiert. Dieses geschieht durch die Fokussier- und Abtasteinrichtung 14.

Wie aus Fig.2A, 2B und 2C hervorgeht, weist das Aufzeichnungsmedium einen Strahlungsabsorbierenden Film oder Metallfilm 22 auf einem transparenten Substrat 21 auf. Jeder hierauf fokussierte kohärente Strahlungsimpuls 15 heizt einen sehr kleinen, diskreten Bereich des Filmes 22 auf. Wenn die Temperatur an irgendeinem Teil der Auftreffstelle des Laser-Impulses den Siedepunkt des Filmmaterials erreicht oder wenn ein ausreichend großes Gebiet erschmolzen wird, entsteht ein Loch oder Krater in dem Film. Die Größe des gebildeten Loches nimmt monoton mit der Energiedichte des Laserimpulses zu. Die Löcher sind in parallelen Zeilen angeordnet, und zwar unter je gleichem Abstand von Lochmitte zu Lochmitte, sowohl innerhalb einer Zeile als auch von Zeile zu Zeile. Die größten Löcher haben einen Durchmesser, der nahezu gleich dem Lochmittenabstand ist. Folglich können solche Filme unter geeigneten Bedingungen einen weiten Grautonbereich wiedergeben.

In der US-Patentschrift 37 20 784 ist ein bevorzugtes Aufzeichnungsmedium beschrieben, das einen dünnen Ftrahlungsabsorbierenden Wismutfilm üuf einem transparenten Polyestersubstrat aufweist. Entsprechend der vorliegenden Erfindung erhält man nun eine Verringerung der für die Mikrobearbeitung solcher Filme erforderlichen Laser-Energie, wen.i ein zweiter Film, eine Antireflexionsschicht 23 zwischen dem strahlungsabsorbierenden Film 22 und der einfallenden Strahlung 15 vorgesehen wird. Der Zweck der Antireflexionsschicht ist, die Größe des von der einfallenden Laser-Strahlung absorbierten Energiebetrages wesentlich zu erhöhen, ohne daß dabei die zur Informationsaufzeichnung erforderliche Gesamtenergie über das Ausmaß erhöht würde, wie dieses durch die verstärkte Absorption der Laser-Strahlung gegeben ist. Jedoch braucht im Unterschied zu den Lehrern der US-Patentschrift 35 60 994 die Antireflexionsschicht 23 nicht einen Brechungsindex zu haben, der etwa bei 4 liegt. Statt dessen haben drei Substanzen, nämlich Wismuttrisulfid

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45 (n=l,3 bis 1,5), Antimontrisulfid (n=3,2) und Selen (n=2,5) die gewünschten Eigenschaften und werden erfindungsgemäß als Material für die Antireflexionsschicht 23 eingesetzt Die bevorzugt in Kombination mit der Antireflexionsschicht benutzten strahlungsabsorbierenden Filme sind Wismut Indium, eine Indium/Wismut-Kombination, und Zinn. Ein Vorteil der Verwendung einer Selen-Antireflexionsschicht und eines Strahlungsabsorbierenden Wismütfilms ist der, daß im Unterschied zu anderen Aufzeichnungsmedien, die mit der Zeit aufhellen oder ausbleichen, die Wismut/Selen-Filme mit der Zeit nachdunkeln, sie haben daher eine höhere Lebensdauer. Für eine Bearbeitung von der Vorderseite her (F i g. 2A) wird der strahlungsabsorbierende Film 22 auf dem Substrat 21 erzeugt und die Antireflexionsschicht 23 auf der Oberseite des Films 22. Für eine Bearbeitung von der Rückseite her (F i g. 2B) wird die Antireflexionsschicht 4 zwischen Substrat und dem Strahlungsabsorbierenden Film eingefügt. In einigen Fällen, bei denen eine Bearbeitung von der Rückseite her eines Strahlungsabsorbierenden Wismutfilmes auf einer Selen-Antireflexionsschicht erfolgen soll, kann es wünschenswert sein, eine sehr dünne Wismutschicht 24, die etwa 50 bis 100 Angström dick ist, zwischen Substrat und Selenfilm vorzusehen, wie dieses in Fig.2C dargestellt ist. Die Anordnung verhindert eine Benetzung des Substrates durch den Selenfilm, was zur Verringerung der Wirksamkeit des Felenfilmes führen könnte.

Der Niederschlag der Metallfilme bzw. -schichten erfolgt zweckmäßig nach allgemein bekannten Vakuumaufdampfmethoden. Der Niederschlag der Sulfide kann durch Blitzlicht-Verdampfung der entsprechenden Verbindung bewerkstelligt werden. Der Filmdickenbereich hängt erstens von der Notwendigkeit ab, ein?n Film zu erzeugen, der dick genug ist, um kontinuierlich und opak bei einer optischen Dichte von etwa 1 bis 3 zu sein, und zweitens von der Notwendigkeit, einen Film zu erzeugen, der dünn genug ist, um eine Bearbeitung mit Laserstrahlen bei möglichst niedriger Energie zu gestatten. Unter Berücksichtigung dieser Erwägungen liegen die Filmdicken im allgemeinen zwischen 100 Angström und 1000 Angström.

F i g. 3 ist ein Diagramm zur Darstellung des Quadrates des Lochdurchmessers, wie dieser in einem Strahlungsabsorbierenden Film als Funktion der zugeführten Laser-Energie von einem Laser erzeugt wird, dessen Strahlenbündel 8 μπι und dessen Impulsdauer 30 nsec. betragen und der bei einer Wellenlänge von 1,06 μπι stimuliert emittiert. Man sieht die verbesserten Eigenschaften bei Verwendung der erfindungsgemäß angegebenen Antireflexionsschichten. In allen Fällen war das Substrat ein flexibler Polyesterfilm. Alle Kurven geben die bei einer Bearbeitung von der Vorderseite (F i g. 2A) her erzielten Resultate wieder. Ein Wismutfilm als strahlungsabsorbierender Film ohne Antireflexionsbeschichtung ist zu Vergleichszwecken gleichfalls angegeben.

Die nachstehende Tabelle gibt Messungen wieder, die an verschiedenen Metallfilmaufzeichnungsniedien bei deren Bearbeitung mit Laserstrahlen erhalten wurden. Die Aufzeichnungsmedium-Beispiele sind anhand der Komponente in jeder Schicht sowie deren Schichtdicke in Angström identifiziert, wobei die /ulet/t angegebene Komponente auf dem Substrat lag. In der Tabelle im weiterhin die Schwellenwert-lmpulsenergie angegeben, die für ein Laserstrahlenbünde! eines Durehmessers von 8 μΐη und einer Impulsdauer von 30 nsec. bei Verweil-

dung eines neodymdotierten Yttriumaluminiumgranat-Lasers erforderlich ist. Gleichfalls ist die Impulsenergie angegeben, die zum Einarbeiten eines Loches mit einem Druchmesser von 6 μΐη erforderlich ist, sowie die optische Durchlässigkeit des Films bei 6328 Angström. Die Aufzeichnungsmedium-Beispiele sind in der Tabelle nach ansteigendem Bearbeitungsenergie-Schwellenwert geordnet. Man sieht, daß die erfindungsgemäßen Metallfilm-Aufzeichnungsmedien weniger Bea tungsenergie ermöglichen. Zu Vergleichszwecken gleichfalls Wismutschichten ohne Antireflexionsbi entsprechend US-Patentschrift 37 20 784 sowie mutfilme mit einer Germanium-Antireflexionsbesc tung entsprechend der US-Patentschrift 35 6 angegeben.

Laser-Mikrobearbeitung von	Metallfilmaufzeichnungsmedien	Schwellenwert	Benötigte Energie	%
System	Bearbeitung von	energie	(n]) für ein	Durchlässigkei
	Vorder- oder	(nl)	6 μην Loch
	Rückseite aus

750 Se/400 Bi/200 In

900 Sb2S3/5OO Bi

750 Se/500 In

710 Se/790 ln/200 Bi

600 B12S3/6OO Bi

400 Bi/800 Se

600 Se/Sn

800 Se/600 Bi

500 Bi/750 Se/100 Bi

450 Ge/500 Bi/100 In

550 Ge/750 Bi

422Sn

450In

V	3,1	10,5	1,1
V	3,5	12	1,2
V	4,3	Π	0,4
V	4,8	18	1-1,6
V	5,2	19,4	0,18
H	5,2	16	1,8
V	5,7	—	0,5
V	5,7	19,5	0,22
H	6,2	19,5	0,3
V	7,1	25	0,4
V	12,5	30	0,16
V	23	31	1
V	17	42	2,1
V	20	65	2,6

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Metallfilm-Aufzeichnungsmedium für eine durch Bestrahlung Mit einem Laserstrahlenbündel erfolgende Informationsaufzeichnung, mit einem flexiblen transparenten Substrat, einer strahlungsabsorbierenden Schicht aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien, nämlich Wismut, Indium und Zinn, und einer Antireflexionsschicht, wobei ι ο jede Schicht eine Dicke zwischen 100 und 1000 Ä aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Antireflexionsschicht (23) einen Brechungsindex unter 4,0 aufweist und aus Wismuttrisulfid, Antimontrisulfid oder Selen besteht, und die Antireflexionsschicht (23) in Richtung des Laserstrahlenbündels (15) vor der strahlungsabsorbierenden Schicht (22) angeordnet ist

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf dem Substrat (21) auftreffendem Laserstrahlenbündel (15) die Antireflexionsschicht (23) auf dem Substrat (21) und die Strahlungsabsorbierende Schicht (22) auf der Antireflexionsschicht ausgebildet ist

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antireflexionsschicht (23) und dem Substrat (21) eine zusätzliche energieabsorbierende Dünnschicht (24) angeordnet ist

4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, da- )o durch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Dünnschicht (24) aus Wismut besteht und eine Dicke von 50 bis 100 Ä aufweist.

5. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Strahlungsabsorbierende Schicht (22) eine Schicht aus Indium und eine Schicht aus Wismut aufweist