Спосіб виготовлення світлочутливого матеріалу для запису інформації на основі твердого електроліту

Запропонований винахід стосується способів виготовлення матеріалів чутливих до електромагнітного та корпускулярного випромінювання. Даний винахід може бути використаний в фотографії, як спосіб створення безсрібних світлочутливи х середовищ так і збільшення або забезпечення світлочутли вих реєструючи середовищ до складу яких входять сполуки срібла. Відомий спосіб оптичного запису інформації [Заявка Японії №54-42616, МПК: G03С1/72, 5/00; публікація 15.12.79], коли поверхню халькогенідного скловидного напівпровідника (ХСН), що містить 25-50ат.%. Ag опромінюють світловими променями, які мають довжину світлови х хвиль 200-750нм. При цьому на поверхні скла виникає зображення з частинок срібла. Значення освітленості були в межах 1*105-1.2*107лк. Типові значення експозиції складали 5-20 хвилин. Цей спосіб запису інформації є відомим як ефект фотоповерхневого осадження металу в As-S-Ag стеклах [Shigeo Maruno and Takeshi Kawaguchi, Metal photosurface deposition in As-S-Ag glasses, J. of Applied Physics, 1975, v.46, №12, p.5312]. Цей спосіб має такі ознаки: 1) хімічний склад матеріалу є обмеженим лише халькогенідними скло видними напівпровідниками, легованими сріблом, тобто лише одним певним видом твердих електролітів; 2) запис інформації зазначеним вище способом вимагає значної експозиції освітлення; 3) процес запису відбувається за рахунок масопереносу іонів срібла тільки до поверхні, яка освітлюється. Тобто лише один напрямок руху іонів, які забезпечують запис інформації. Для того, щоб закріпити одержане таким способом зображення пізніше було запропоновано напилювати в вакуумі на поверхню халькогенідного скла, де виділились осадження срібла шар металу товщиною 50-300Å [Заявка Японії №57-15377, МПК: G03С5/33, G03С1/02, 1/72; публікація 30.03.1982]. Ця заявка вибрана як прототип. Основні суттєві ознаки даного прототипу є подібними до ознак аналогу. Крім того шар металу не використовується безпосередньо під час запису інформації. В результаті експериментальних досліджень був запропонований спосіб виготовлення реєструючого середовища, який дає суттєві переваги для оптичного запису інформації. Такий спосіб полягає у створенні межі розділу між твердим електролітом та іншим матеріалом з електронною чи дірковою провідністю (напівпровідником, діелектриком, металом), так щоб при освітленні межі розділу виникала фото е.р.с. Внаслідок цього відбувається масоперенос іонів по товщині іоннопровідного шару і є можливим фотоосадження хімічного елемента, який забезпечує іонну провідність в твердому електроліті. Записана таким чином інформація може зчитуватись за рахунок відмінностей у сигналі відбивання чи пропускання між експонованою і неекспонованою частинами реєструю чого середовища. Реєструючи середовище схематично зображено на Фіг.1 у вигляді дво хшарової структури, яка включає шар твердого електроліту і шар матеріалу з електронною чи дірковою провідністю (напівпровідника, діелектрика, метала). Винахід має декілька відмінних від прототипу ознак. В якості головної складової частини матеріалу для реєструючого середовища може бути використане не тільки халькогенідне скло леговане сріблом, а значна кількість інших твердих електролітів. Для фотостимуляції переносу іонів в твердому електроліті та фотоосадження хімічного елемента, який забезпечує іонну провідність вперше запропоновано створити границю розділу з твердим електролітом, на якій генерується фото е.р.с. Електричне поле, обумовлене появою фото е.р.с. при освітленні межі розділу (гетеро переходу) значно перевищує (на порядки величини) електричне поле, яке виникає при освітленні халькогенідного скла, легованого сріблом. Тому фото стимульований перенос іонів по товщині шару твердого електроліту в гетеро структурі відбувається значно ефективніше і для цього потрібні менші значення світлової експозиції. В залежності від характеристик створеного гетеропереходу (вигляду зонної діаграми, величини фото є. р. с, яка генерується при його освітленні) і знаку іонів є можливим фото стимульований перенос іонів не тільки до освітленної поверхні твердого електроліту, а також і в протилежному напрямку до межі розділу двох плівок. Формування осаджень різних розмірів на межі шарів чи в товщі твердого електроліту є можливим в залежності від умов освітлення, концентрації іонів в твердому електроліті. Експериментальні результати, які підтверджують можливість здійснення винаходу. На прозорій кварцовій підкладці формувався тонкий шар іонно провідного скла складу As 2S3 Ag1.67. Товщина цього шару була 430нм. З цією метою на підкладку методом термічного напилення спочатку наносився шар As 2S3, а потім в цей шар методом фотолегування вводилось срібло концентрація якого складала 25ат.%. Після цього на шар AS2S3 легованого сріблом термічно напилявся шар CdSe товщиною 200нм. Таким чином була сформована межа розділу (гетероперехід) CdSe-As 2S3Ag1.67. Будова гетероструктури відповідає Фіг.1 оскільки шар CdSe має n-тип провідності, а шар As 2S3Ag1.67 змішану провідність іонну та діркову [В.А.Данько, І.З.Індутний, В.І.Мінько, Физика и химия стекла, т.18, №6, 1992, с.128]. В гетероструктурі CdSe-As 2S3Ag1.67 в темнових умовах реєструвалася е.р.с. 105мВ з позитивним потенціалом на шарі CdSe. При опроміненні гетероперехода світлом освітленість якого була 8*104 лк генерувалась фото е.р.с. 90мВ з негативним потенціалом на шарі CdSe. Світлочутливість гетероструктури CdSe-As 2S3 Ag1.67 та окремого фото легованого шару As 2S3 Ag1.67 порівнювались за рахунок співставлення змін, які відбуваються у спектрах відбивання гетероструктури та фотолегованого шару при їх експонуванні. З цією метою гетероструктура CdSe-As 2S3Ag1.67 експонувалась із сторони фотолегованого шару за допомогою лампи КГ-500 при освітленості 8*104лк на протязі 2 годин. В результаті такого освітлення на границі між плівками CdSe та As 2S3Ag1.67 утворювалися металічні мікровиділення Ag дискової форми з діаметром 0.2-0.5 мікрона та 2-5 мікрон. Тобто в результаті експонування гетероструктури відбува вся фотостимульований перенос іонів по товщині скловидного шару в напрямку межі між двома шарами та фотоосадження срібла на межі шарів. У спектрах відбивання та пропускання експонованої та неекспонованої гетероструктури реєструвалися суттєві зміни в величині інтерференційних осциляцій Фіг.2 (а,б). Вимірювання спектрів відбивання та пропускання виконувались на спектральному комплексі КСВУ-23. Похибка вимірювань була не більше 0.5%. Експонування одного фотолегованого шару As 2S3 Ag1.67 в ідентичних умовах не викликало змін у спектрах відбивання та пропускання, які б перевищували похибку вимірювань. Для кількісної оцінки світлочутливості ге тероструктури CdSe-As 2S3 Ag1.67 використовувалось визначення світлочутливості, яке є відомим із досліджень ефективності фотохімічних перетворень у структурах напівпровідник-метал [И.З.Индутный, М.Т.Костишин, О.П.Косярум и др. Фотостимулированные взаимодействия в структура х металл-полупроводник, Киев, Наукова думка, 1992, 240с.]. Якщо позначити світлочутливість як S, то: A A (1) S= = H E*t де Η - експозиція; Ε - освітленість; t - час експонування, А - величина, яка відповідає певному значенню відносної зміни відбивання R, тобто: DR (2) R= R В таблиці приведені значення світлочутливості гетероструктури Sг у спектральному інтервалі 540-1200нм, де реєструються найбільш суттєві зміни у спектрах відбивання. Таблиця l, нм 1200 1180 1140 1100 1060 1020 980 940 900 860 820 780 740 700 660 620 580 540 Sг, лк -1*с-1*10-9 0.30 0.35 0.20 1.10 1.20 0.30 0.10 0.14 0.20 0.21 0.70 0.10 0.30 0.20 0.70 0.40 0.50 0.01 Фіг.1. Схема будови матеріалу для оптичного запису інформації у вигляді тонкошарової гетероструктури твердий електроліт - напівпровідник (діелектрик, метал), де 1 - підкладка, 2 - шар твердого електроліту, 3 шар матеріалу з електронною чи дірковою провідністю. Фіг.2 (а, б). Спектри відбивання R(а) і пропускання Τ(б) гетеро структури CdSe-As 2S3 Ag1.67 до (1) та після (2) освітлення. Товщини шарів CdSe та As 2S3 Ag1.67 складають 200нм та 430нм, відповідно.