NL8200525A

NL8200525A - Omkeerbaar registratiemedium en informatieregistratie.

Info

Publication number: NL8200525A
Application number: NL8200525A
Authority: NL
Original assignee: Rca Corp
Priority date: 1981-06-12
Filing date: 1982-02-11
Publication date: 1983-01-03
Also published as: DE3204076C2; FR2507805A1; GB2101788A; NL191742B; US4425570A; JPH0666093B2; DE3204076A1; JPS57208648A; GB2101788B; NL191742C; FR2507805B1

Description

................................................................... - . ---------------------------- .— - > 1 VO 2700

Betr.: Omkeerbaar registratiemedium en informatieregistratie.

Be uitvinding heeft betrekking op een omkeerbaar optisch registratiemedium en -informatieregistratie. In bet bi j zonder bevatten het op-tiscbe registratiemedium en de informatieregistratie een licht-absorbe-rende laag, die gebieden omvat met een eerste liehtgeyoelig materiaal, 5 gebed in een matrix.

Informatie kan worden geregistreerd door het belichten van een ge-deelte van een optisch registratiemedinm door een registrerende licht-bundel, vaardoor de plaatselijke, optische eigenschappen van het belich-te gedeelte -worden veranderd. Het eenvoudigste dergelijk registratieme-10 ditna ds een laag licht-absorberend materiaal, dat over een onderlaag heen ligt, vaarbij informatie wordt geregistreerd door het plaatselijk doen smelten of eroderen van de absorberende laag voor het daarin vorrnen van een put. De aanvezigheid van de put heeft een verandering tot gevolg in de plaatselijke doorlating en/of het terugkaatsend vermogen van'het re-15 gistratiemedium, vaarvan er een tijdens het uitlezen van de informatie wordt vaargencmen.

Het Amerikaanse octrooischrift iu 097·895 openbaart een optisch re-gistratiemedium, dat een licht-terugkaatsende laag omvat, bekleed met een · • · licht-absorberende laag, vaarbij de dikte van de absorberende laag zo- 20 danig is gekozen, dat het terugkaatsend vermogen van het registratieme- -dium is verminderd. In het Amerikaanse octrooischrift U.216.501 is een nit drie lagen bestaand optisch registratiemedium geopenbaard, voorzien van een doorziehtige afstandslaag, aangebraeht tussen de terugkaatsende en absorberende.lagen van het optische registratiemedium volgens het Ame-• • 25 rikaanse octrooischrift ^.097.895* Dit medium maakt het gebruik mogelijk . van een uitgebreidere klasse materialen en een registratiemedium of in- ; formatieregistratie met een lager terugkaatsend vermogen dan verschaft door het registratiemedium, geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift It. 097.895. . .

30 In de Amerikaanse octrooiaanvrage 25^.6^9, ingediend op 16 april 1981, is een informatieregistratie beschreven, vaarin informatie kan vor-den geregistreerd, uitgevist en veer geregistreerd, en die een afdeklaag - - bevat, die over de absorberende laag heen ligt. De afdeklaag helet ~tot aan een maximum vermogen het onomkeerbaar registreren, zoals de vorming · 35 van een put in'de absorberende laag bij belichting door een de informatieregistratie of de informatie uitwissende lichtbundel. .

8200525------Γ- ^ - r > - 2 -

Het zou wenselijk zijn een registratiemedium te hebben, vaarin het bereik van registratiebundelvermogens voor het produceren van een omkeer-bare registratie, groter is dan tot nu toe bekend.

Een verbeterd registratiemedium, dat een absorberende 'laag omvat, 5 die over een onderlaag been ligt, die een of meer gebieden omvat van een absorberend materiaal, dat omkeerbaar kan vorden geschakeld vanuit~een eerste toestand naar een tveede toestand met andere optische eigenschapr pen, en gebed in eeii matrix-van een materiaal', dat verkzaam'is voor het beletten van een onomkeerbare verandering in de optische eigenschappen 10 van het gebiedmateriaal. ^

Een overeenkamstige informatieregistratie omvat het registratiemedium, van een informatiespoor daarin, dat een reeks gedeelten omvat van de absorberende laag, elk bestaande nit een of meer gebieden, die omkeerbaar zijn geschakeld naar een toestand met andere optische eigen-15 schappen, vaardoor het terugkaatsend vermogen van de informatieregistratie in deze gedeelten is veranderd. .--

De uitvinding vordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, vaarin : ' fig. 1 een doorsnede is van een eerste uitvoeringsvorm van het op-2$ tische registratiemedium; ' " _ ; fig.. 2 een doorsnede is van een tveede uitvoeringsvorm; fig. 3 een doorsnede is van een derde uitvoeringsvorm; . fig. b een doorsnede is van een informatieregistratie, overeenkamen- ✓ de met de -in fig. 1 veergegeven eerste uitvoeringsvorm van het optische · 25 registratiemedium; fig. 5 een met de in fig. 2 veergegeven tveede uitvoeringsvorm . . van het optische registratiemedium overeenkomende informatieregistratie; ,.

‘ .· en . .

. fig. 6 een met de in fig. 3 veergegeven derde uitvoeringsvorm van 30 . het optische registratiemedium overeenkomende informatieregistratie.

Vervijzende naar fig. 1,. bevat een omkeerbaar optisch registratiemedium een onderlaag 12 , een vervangende laag 1^, die over een hoofd-oppervlak van de onderlaag 12 heen ligt, en een licht-absorberende laag 16, die over de vervangende laag 1¾ heen ligt. De absorberende laag 16 '35 is gemaakt van een korrelvormig materiaal, en bestaat uit gebieden 18 van een lieht-absorberend materiaal, die zijn gebed in een matrix 20.

Een bedekkingslaag 22 ligt over de absorberende laag 16 heen.

8 2T05T5 : 1 - * > - 3 -

In de hierna bescfcreven figuren zijn gelijke verwijzingscijfers ge-geven aan gelijke onderdelen als veergegeven in fig. 1.

In fig. 2 bevat een tveede uitvoeringsvorm van het amkeerbare op-tiscbe registratiemedium 30 een lieht-terugkaatsende laag 32, die over 5 de vervangende laag 1¾ been ligt.

In fig. 3 bevat een derde uitvoeringsvorm. van bet amkeerbare optische registratiemedium Uo een afstandslaag U2, die^cver‘de ;t'erugkaatsende • laag 32 heen ligt.

In de fig. 1-3 kan de ondeflaag 12 zijn gevormd van glas of een 10 kunststofmateriaal, zoals polyvinylchloride of (poly)methylmethacrylaat, gevoonlijk in de vorm van een schijf. Ook kan de onderlaag 12 zijn gevormd van een materiaal, zoals aluminium, dat licbt met de .registratiegolf-lengte terugkaatst, vaardoor dus de verkingen van de onderlaag 12 en de licht-terugkaatsende laag 32 van de fig. 2 en 3 vorden gecombineerd.

- 15 De vervangende laag 1U beeft een microscopiscb glad oppervlak en bestaat nit een materiaal, zoals een epoxy- of acrylhars, die een .zicb niet-aanpassende bekleding vormt over bet oppervlak van de onderlaag 12.

De absorberende laag 16 van de fig. 1-3 bestaat uit een korrel-vonuig materiaal, dat een samenstelling is van gebieden van een -eerste 20 licht-absorberend materiaal, zoals-een halfgeleider of een metaal, gebed in een matrix van een tveede materiaal', zoals een dielektrisch materiaal, ' . . vaarin bet niet mengbaar is. De optische eigenscbappen van een korrel- vonnig materiaal vorden bepaald door de optische eigenscbappen van de ma-terialen, die het gebied en de matrix vormen, en door de fractionele 25 volumeeoneentratie van de matrix, ingenamen door de gebieden, zoals bij-voorbeeld besproken door Cohen c.s. in ’’Physical Review 338% 3689 (19T3).

In bet onderhavige geval bestaan de gebieden uit een materiaal, dat licbt met de golflengte van de registrerende' lichtbundel absorbeert, en om- ' - i keerbaar kan worden gescbakeld vanuit zijn oorspronkelijke toestand naar 30 een tveede toestand met andere optische eigenscbappen bij de uitleesgolf-lengte. Met amkeerbaar wordt de mogelijkheid bedoeld am na het te zijn - geschakeld naar de tveede toestand, te vorden teruggebracht naar onge-veer zijn oorspronkelijke toestand met ongeveer de oorspronkelijke optische eigenschappen door belichting door een uitvissende lichtbundel of ' 35 door blootstelling aan varmte. VeraMeringt. in deze eigenschappen van · bet materiaal, dat de gebieden vormt, produceert op zijn beurt een ver- -' andering in de optische eigenschappen van het korrelvormige materiaal, —82 0 0 5rr — . · * - h - waarvan de gebieden deel uitmaken. De daaruit voortvloeiende verandering in de plaatselijke optische eigenschappen van de absorberende laag produ-ceert een plaatselijke verandering in de doorlaatbaarheid of bet terug-kaatsend vermogen van bet registratiemedium. De verandering in de op-5 tiscbe eigenschappen kan een verandering bevatten in de brekingsindex, de extinctiecoefficient, een combinatie van deze twee of een verandering in de optische constante van een hogere orde, zoals de magneto-optiscbe of elektro-optische coeffieienten. Bruikbare materialen bevatten telluur, seleen of legeringen, die deze materialen bevatten, arceen triselenide, .10 arceen tricnlfide en andere chalcogene legeringen, waarin geabsorbeerd liebt een verandering produceert in de mate, van kri3!stalliniteit en dus van de optiscbe eigenschappen van de gebieden. Ook kunnen de gebieden be-staan uit een magneto-optiscb materiaal, zoals mangaanbismutb of platina-cobalt of een elektro-optisch materiaal. In deze laatste materialen pro-15 duceert liebt., geabsorbeerd van de registrerende liehtbundel, een plaat-selijke verandering in de magnetisebe of elektrisebe polarisatie van ge- bieden voor het zodoende veranderen van de optiscbe polarisatie-eigen-sehappen van een uitleeslichtbundel, teruggekaatst of doorgelaten door bet registratiemedium. ., '20 Ook kunnen de gebieden bestaan uit een materiaal, dat niet de eigen- sebap van amkeerbaarheid vertoont. Dergelijke materialen bevatten bis-. muth, indium, lood, thodium en bin. In bet geval van dergelijke materia len kan oncankeerbaar registreren plaats vinden door veranderingen in de afmetingen of de gedaante van de gebieden, alsmede scheuren van de laag.

25 ' De matrix kan bestaan uit een dielektrisch materiaal, zoals een exyde van silicium, aluminium, titaan of magnesium. De rol van bet dielek-- ;· · trische materiaal, waaruit de matrix bestaat en dat de gebieden omgeeft, : is bet beletten van de vorming· van een onomkeerbare vervorming, zoals een opening in het gebied of een plaatselijke verandering in de gedaante 30 van de gebieden. Het gevolg van deze bdettenSe werking is bet vergroten van bet bereik van registrerende lichtbundelvermogens, waaraan bet mate- ; riaal in de gebieden kan worden blootgesteld, en die een amkeerbare ver- · anderimg produceren in de optische eigenschappen van de gebieden. De bruikbaarheid van een korrelvormig materiaal ligt in bet feit, dat een • 35' gebied, waarvan de optische eigenschappen zijn veranderd, aan alle kanten wordt amgeven door een materiaal, dat de vorming belet van een onamkeer- -— bare vervoming, zoals een put, van het materiaal in het gebied.

--82 0 0 5 2 5 —— - — —" ' - 5 - Μ ‘Ψ

In bekende registratiemedia, zoals geopenbaard in bet Amerikaanse oetrooischrift U.097·895 en bet Amerikaanse oetrooischrift .216.501, vordt een put gevormd in de absorberende laag, gevoonlijk door een plaat-selijk smelt en van deze laag met een daaropvolgend terugtrekken van een 5 gedeelte van het gesmolten materiaal als gevolg van oppervlaktespannings~~ • krachten, vaardoor een put overblijft, amgeven door een rand, die bet i materiaal van de put bevat. Beschouving van bet evenvieht. tussen de op-pervlakte-energie van een gesmolten materiaalplas en de oppervlakte-energieen van den put en een cangevende rand tonen aan, dat de put alleen 10 ban vorden gevormd indien de diameter van de gesmolten materiaalplas groter i is dan een bepaalde afmeting. Indien de diameter van de gesmolten plas ' kleiner is dan deze kritische afmeting, kan de put niet vorden gevormd.

Indien dus de afmetingen van bet gebied beneden de kritisehe afmeting vorden gebouden voor de vorming van de put, is de vaarschijnlijkheid, 15 dat een onamk'eerbare verandering in bet absorberende materiaal optreedt, * • verder verminderd. Gevoonlijk zijn de afmetingen van een dergelijk gebied.

kleiner dan ongeveer 100 nm, en liggen zij bij voorkeur tussen ongeveer 2 en ongeveer 30 nm. Het verdient tevens de voorkeur, dat de gebiedaf-meting minder is dan ongeveer 10% van de diameter van de scherp ge- · 20 stelde liehtbundel, zodat sehammelingen in bet aantal gebieden'binnen bet veranderde gedeelte niet leiden tot een belangijke ruisbron bij het · . .

uitlezen. · ~ ' '

De absorberende laag, die de gebieden en de omgevende matrix omvat,'· kan door gelijktijdige opdamping of gelijktijdige kathodeverschuiving 25 van de samenstellende element en van de gebieden en de matrix vorden af- gezet. Bij voorkeur vordt de laag afgezet d.oor gelijktijdige katbodever*tuivin ,.: - - ‘ starving vanaf een trefplaat, die de gewenste eigenschappen van de ele-: i menten bevat, onder gebruikmaking van technieken, zoals bijvoorbeeld ge- --openbaard in het Amerikaanse octrooisebrift 1*.010.312. De volumefractie, '30 ingenamen door de gebieden, vordt bepaald door de samenstelling van de ; trefplaat en de geometrie van de kathodeverstuiving. Factoren, die de af-i metingen bepalen van een afzonderlijk gebied bevatten de volumefractie, ingenamen door de gebieden, en de temperatuur van de onderlaag, uaarop de.

absorberende laag vordt afgezet. Hoe lager de temperatuur van de onder-- .35 laag is, boe kleiner de deeltjes, gevormd voor een bepaalde volumefrac- : tie, ingenamen door de gebieden. - Γ __ Voor de eenlagige constructie van fig. 1, vordt de dikte van de ab-! o'··1. ~* "* .η ·· · *| ' * ? 820 0 5 2-5- ....... .·.

** .

- 6 - sorterende laag 16 gekozen voor het verschaffen ran een evenwicht tussen de absorptie en de terugkaatsing van de registrerende en uitlezende lichtbundels. In de uit twee lagen bestaande constructie van fig. 2 hangt de dikte van de absorberende laag 16 zodanig samen met de optische 5 constant en van de terugkaatsende en absorberende lagen, dat het terug-kaatsend vermogen op de registrerende golflengte is verkleind en bij voorkenr tot een minimum beperkt. In de uit drie lagen bestaande constructie van fig. 3 hangt de dikte van de absorberende laag 16 zodanig samen met de dikte van de afstandslaag b2 en de optische constanten van 10 de terugkaatsende, afstands- en absorberende lagen, dat het terugkaat-send vermogen van het, registratiemedium bij de registrerende golflengte is verkleind en bij voorkeur tot een minimum beperkt.

Een deskundige onderkent, dat andere dikten kunnen worden ge- bruikt. De dikten van de lagen kunnen bijvoorbeeld zodanig worden ge-. 15 kozen, dat een bepaalde verandering in de optische eigenschappen van het registratiemedium de maximale verandering produceert in het terug- -. kaatsend vermogen van het registratiemedium.

De terugkaatsende laag 32 kaatst bij voorkeur een aanzienlijke fractie, althans vijftig procent, terug van het invallende licht bij.

• 20 de registrerende en uitlezende golflengte, en is gewoonlijk gevormd van * v · r ; een metaal, zoals aluminium of goud, dat· bij deze golflengten een groot terugkaatsend vermogen heeft. De terugkaatsende laag 32, die gewoonlijk ' ' . . * -·.. ongeveer ,30 - 80 nm dik is, kan op het oppervlak van de onderlaag 12 : zijn afgezet of op het oppervlak van de vervangende laag onder ge- 25 bruikmaking van vacuumopdamptechnieken. Ook kan een uit een enkele of een aantal lagen bestaande dielektrische terugkaatser worden gebruikt.

-. De afstandslaag b2 is in hoofdzaak doorzichtig bij de golflengten ; -.·· . van de registrerende en uitlezende lichtbundels,· en is gevormd van een materiaal, zoals een oxyde van silicium, titaan of aluminium. Deze mate- • 30 rialen kunnen worden afgezet onder gebruikmaking van elektronenbundelr opdamptechnieken. Ook kunnen organische materialen worden gebruikt, die :...- ,- _ een gladde bekleding kunnen vormen, in hoofdzaak vrij van tekortkomingen.

.· Deze laatste materialen kunnen op de terugkaatsende laag worden afge- zet door opdamping, door spinbekleding of door glimontladingsafsetting.

• 35 . .. .De buitenbekledingslaag 22, bij voorkeur tussen ongeveer 0,05 en ongeveer 1 mm dik, kan op de absorberende laag 16 zijn aangebracht voor _____ het opheffen of verminderen van signaalfouten, veroorzaakt door opper- —82 0 0 5”2"5 · 7-^-- . „ ' ί - 7 - vlaktestof, dat vanuit de crageving op het registratiemedium. neerslaat.

Een nuttig materiaal voor deze toepassing is een polysiloxan-, acryi-of epoxyhars. Indien een buitenbekledingslaag aanwezig is, moeten ook de optische constanten van de buitenbekledingslaag in beschouving vorden 5 genomen voor het vaststellen van de optimale dikten van de terugkaatsende, afstands- en absorberende lagen. '

Een informatiespoor kan vorden gevormd in het regi strati emedium'’ onder gebruikmaking van de inriehting, geopenbaard door het Merikaanse octrooischrift 1*.097-895 door het belichten van het registratiemedium ! 10 * door een gemoduleerde registratielichtbundel van voldoende sterkte en - ' - tijdsduur voor het veranderen van de optische eigenschappen van de ab-sorberende laag. Verwijzende naarde fig. 5 en 6 is de identifieatie van de samenstellende lagen van de informatieregistraties 50, 60 en TO dezelfde als die voor het regist rati emedium, veergegeven in respectie-·= ‘15 velijk de fig. 1, 2 en 3. In elk geval vordt informatie geregistreerd ; in de vorm vah een spoor in de absorberende laag 16, die een .reeks ge- deelten 52 cravat, elk 'bestaande uit een of meer gebieden 5^, vaarvan de optische eigenschappen bij de uitleesgolflengte amkeerbaar zijn gescha- ' keld vanuit hun oorspronkelijke toestand naar een tveede toestand, en - 20 een reeks gedeelten 5^, elk bestaande nit een of meer gebieden 58:, die --/-:·' . andere optische eigenschappen hebben dan de gebieden 5^· De informatie • kan zijn gecodeerd als veranderingen in een van de of zowel de lengte en n-. onderlinge afstand van de zo geschakelde gedeelten. De veranderingen in ' de doorlaatbaarheid of het terugkaatsend vermogen vorden optisch vaar-· · 25 gencmen en cmgezet in een elektrisch signaal, dat representatief is voor de geregistreerde informatie. .:· ’·. h \ .- oV · e ^ “ ' τ'- * · . · .

• *"·'. - c . t" · . \ * . · 820 0 525 ” : : '

Claims

1. Registratiemedium, voorzien van een onderlaag en een licht-absor-berende laag, die over de onderlaag been ligt en licht absorbeert bij de golflengte van de registrerende lichtbundel, met het kenmerk, dat de ab-sorberende laag (16) een of meer gebieden (18) omvat van een licht-ab-5 sorberend materiaal, velke gebieden omkeerbaar kunnen vorden geschakeld i vanuit een eerste toestand naar een tveede toestand met andere optische - eigenschappen, en zijn gebed in een matrix (20) van een materiaal, dat verkzaam is voor het beletten van een onomkeerbare verandering in de optische eigenschappen van het gebiedmateriaal (18). •10 2. Informatieregistratie, voorzien van een onderlaag en van een licht- absorberende laag, die over de onderlaag heen ligt en licht absorbeert bij de golflengte van de registrerende lichtbundel, en daarin een infor-matiespoor heeft, met het kenmerk, dat de absorberende-laag (16) een of meer gebieden (18) amvat van een licht-absorberend materiaal j velke ge- . 15 bieden omkeerbaar kunnen vorden geschakeld vanuit een eerste toestand naar een tveede toestand met andere optische eigenschappen, en.zijn ge- i bed in een matrix (20) van een materiaal, dat verkzaam is voor het be-letten van een onomkeerbare verandering-in de optische eigenschappen van /het gebiedmateriaal, vaarbij -het informatiespoor (52) een reeks gedeel-20 ten (52) omvat in de absorberende laag, in velke gedeelten de gebieden -. λ (5^) omkeerbaar. zijn geschakeld naar een toestand met‘andere optische eigenschappen van de overige gedeelten (56) van de absorberende laag. 3« Voortbrengsel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de tveede toestand een andere mate van.kristalliniteit heeft dan de oorspronke— ' 25 lijke toestand. -·./ , · / : v ' . · - Voortbrengsel volgens conclusie 1 df 2 met het kenmerk, dat een : : . ..-licht-terugkaatsende laag (32) is aangebracht tussen de absorberende laag (16) en de onderlaag (12). - : - .5* Voortbrengsel volgens conclusie U met het kenmerk, dat de dikte : 30 van de absorberende laag (16) zodanig samenhangt met de optische constan— .- ten van de terugkaatsende en absorberende lagen (32, 16), dat het terug-kaatsend veimogen van het optische registratiemedium is verminderd,

6. Voortbrengsel volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat een afstands-laag (k2) is aangebracht tussen de terugkaatsende laag (32) en de absor-; / 35 berende laag (16). ! 82. ai2~5—---- . ., . j..-.,·;/,- .-9- A •5*' ·

7. Voortbrengsel volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat de dikte van de absorberende laag (l6) zodanig samenhangt met de dikte van de af-standslaag (1*2) en de optiscbe constanten van de terugkaatsende, af-stands- en absorberende lagen (32, 1*2, 16), dat het terugkaatsend ver-mogen van het optische registrat iemedium is verminderd.

8. Voortbrengsel volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat de afstands- laag (1*2) bestaat uit een materiaal, gekozen uit de groep van oxyden van silicium, aluminium, magnesium en titaan. 7“

9· Voortbrengsel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de gebieden (18) bestaan uit een materiaal, gekozen uit de groep van tel-luur, seleen, legeringen die telluur of seleen bevatten, chalcogene le-geringen, arceen trisulfide en arceen triselenidei

10. Voortbrengsel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de matrix (20) bestaat uit een materiaal, gekozen uit de groep van een axyde van silicium, aluminium, titaan en magnesium.

11. Voortbrengsel volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat -een buitenbekledingslaag (22) over de absorberende laag (16) been ligt.

12. Voortbrengsel volgens conclusie 1 of 2 met' het kenmerk, dat de afmetingen van een gebied (18) kleiner zijn dan ongeveer 100 nm.

13. Voortbrengsel volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat de afme-. tingen van een gebied (18) tussen ongeveer 2 en ongeveer 30 nm zijn. ; / · • t - t —tiwn--———^