Спосіб прихованого маркування об’єкта і його розпізнавання

Реферат: Спосіб прихованого маркування об'єкта і його розпізнавання включає нанесення на поверхню ділянки з двох шарів напівпровідників і домінуючим механізмом випромінювальної рекомбінації, які створюють р-n-перехід, і нанесення на шарах елементів маркування. Нанесення елементів маркування здійснюють шляхом створення механічних заглиблень в верхньому шарі напівпровідника, а для розпізнавання маркування до р-n-переходу прикладають зворотну напругу такої величини, при якій на дефектних ділянках елементів маркування виникає мікроплазмовий пробій і вони випромінюють світло у видимій ділянці спектра. UA 87818 U (54) СПОСІБ ПРИХОВАНОГО МАРКУВАННЯ ОБ'ЄКТА І ЙОГО РОЗПІЗНАВАННЯ UA 87818 U UA 87818 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способу створення прихованих зображень, які є невидимими при одних фізичних умовах, наприклад звичайних умовах оточуючого середовища і можуть бути видимими при інших умовах, це передбачає можливість їх зчитування саме масовим споживачем. Запропонований метод створення прихованих зображень належить до засобів контролю якості та автентичності товарів, приладів та елементної бази електроніки, може використовуватись для створення перешкод несанкціонованого копіюванню та виготовленню товару або підробці товарного знака. Відомий метод створення прихованого маркування і його розпізнавання на металевих виробах, розглянутий в патенті RU № 2454716 "Спосіб маркування об'єкта і його розпізнання після зовнішнього впливу" ("Способ маркировки объекта и распознавания ее после внешних воздействий"), в якому маркувальні елементи наносяться в певному порядку, а їх поєднання дозволяє відтворити символи прихованого зображення. При цьому створення на поверхні об'єкта елементів відбувається за рахунок оплавлення або заглиблень заданої форми та розмірів на глибину, яка перевищує проникнення пошкоджень внаслідок експлуатації. Перевагою аналога є високий захист від перешкод та можливість нанесення додаткових елементів маркування, які дозволяють автоматично налаштувати пристрої для розпізнання прихованого зображення, хоча це збільшує площу пошкодженої поверхні, що особливо критично у випадку використання об'єктів малої площі, до яких належать більшість p-nпереходів. Недоліком запропонованого метода є потреба використання для розпізнання спеціалізованих пристроїв або принаймні джерел монохроматичного випромінювання, як то ультрафіолетові, видимі чи інфрачервоні лазери, що особливо критично для більшості масових споживачів, не говорячи про прилади типу z-скан. За прототип вибрано патент RU № 2430837, на "Захищений і/або цінний документ з системою напівпровідникового контакту 2-го типу" ("Защищенный и/или ценный документ с системой полупроводникового контакта II типа"), в якому для створення прихованого зображення використовується покриття із двох та більше шарів напівпровідників, які мають люмінесцентні властивості та утворюють p-n-перехід. p-n-перехід формується методами МВЕ (Molecular Beam Epitaxy - молекулярно-променева епітаксія) або MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxial - металоорганічна епітаксія із парової фази). Шари контактів утворені з напівпровідників III/V або II/IV груп. Процес розпізнання елементів маркування зводиться до збудження фотолюмінесценції за допомогою джерел монохроматичного світла, наприклад напівпровідникових лазерів. Слід відмітити високу складність підробки такого виду маркування, що є безумовною перевагою прототипу. Недоліком такого способу створення прихованих зображень є можливість виявити маркування тільки у випадку знання наперед довжини хвилі збудження люмінесценції, необхідність захисту покриття від пошкоджень та високу ціну одиниці площі маркування, що не дозволяє створювати елементи значної площі. Для створення складного маркування типу символів чи рисунків виникає потреба використання масок з високим ступенем деталізації елементів та складної форми. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення процедури створення елементів прихованого зображення, що дозволить виготовляти зображення навіть в одиничному екземплярі без збільшення їх собівартості, яка залежить тільки від способу нанесення механічних пошкоджень та полегшення способу розпізнавання елементів. Поставлена задача вирішується тим, що на поверхню ділянки із двох шарів напівпровідників, які мають люмінесцентні властивості, зокрема, у видимій ділянці спектра та створюють р-n- перехід, наносять елементи маркування у вигляді механічних заглиблень в верхньому шарі напівпровідника, а для розпізнання цього маркування - до р-n-переходу прикладають зворотну напругу такої величини, при якій на дефектних ділянках елементів маркування виникає мікроплазмовий пробій і вони випромінюють світло у відповідній ділянці спектра, зокрема видимій. Даний метод відрізняється тим, що механічно нанесені на об'єкт (яким є p-n-перехід) заглиблення, в результаті виникнення дефектної підсистеми в місці елемента маркування, будуть світитись при прикладанні зворотної напруги внаслідок виникнення мікроплазмового пробою в р-n- переході. Для виявлення прихованого зображення слід до об'єкта прикласти зворотну напругу, приблизно тієї ж величини, що й напруга живлення елементарної бази електроніки, тобто від -1 до -50 В (типові значення -2 В для кремнієвих p-n-переходів та -5 В для InGaN/GaN). При виборі напівпровідникової пари перевага надається матеріалам, що мають люмінесцентні властивості у видимій ділянці спектра. Це дозволить здійснити візуалізацію 1 UA 87818 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 навіть надзвичайно мілких заглиблень за рахунок виникнення в них люмінесценції, а їх спостереження за допомогою лупи або мікроскопа, в тому числі оглядового. При цьому для утворення мікроплазмового пробою не потрібні пошкодження значної глибини і розмірів достатніми є заглиблення величиною сотні нанометрів, що дозволить мінімізувати вплив дефектних областей на експлуатаційні характеристики об'єкта. В той же час свічення механічних заглиблень (пошкоджень або дефектних ділянок) за рахунок мікроплазмового пробою дозволяє спростити процедуру реєстрації елементів маркування навіть при їх мінімальних розмірах та навіть допускає візуальне їх спостереження для нанорозмірних об'єктів. З іншого боку, збільшення контрастності зображення можна досягнути в простий спосіб – за рахунок підвищення величини зворотної напруги. Приклад: Для створення елементів маркування було вибрано метод індентування як найбільш простий. Приховане зображення було створено на поверхні світловипромінюючої структури світлодіоду фірми, Сree серії ХРЕ. Характеристики p-n-переходу: 1. буферний шар із GaN 30 нм; 2. контактний шар GaN n-типу провідності товщиною 4-5 мкм, легований кремнієм з 18 -3 концентрацією носіїв струму 3×10 см ; 3. два емітери виготовлені із Al0,1Ga0,9N p- та n-типу провідності, леговані кремнієм та 19 -3 магнієм відповідно з концентрацією носіїв струму 7×10 см товщиною 100 нм; 4. розміщена між емітерами квантова яма товщиною 3-4 нм із In0,2Ga0,8N легована магнієм; 5. контактний шар GaN р-типу провідності легований магнієм, з концентрацією носіїв струму 19 -3 7×10 см товщина 500 нм. Для визначення максимально допустимої глибини нанесення елементів (для уникнення інтенсивного пошкодження (дефектоутворення)) маркування було проведено попередні дослідженнями процесів індентуваня на стандартному приладі ПМТ - 3 із алмазною призмою з кутом між площинами 136°. Навантаження змінювалось в межах від 5 гc до 20 гc. Процес контролювався за допомогою методу акустичної емісії, – використовувався стандартний акустоемісійний прилад АФ-115 в режимі амплітудного детектування. Реєструвались параметри амплітуда акустичної емісії та тривалість. Максимальним навантаженням для нанесення заглиблень на поверхню є 20 гc, при якому починаються процеси утворення мікротріщин, про що свідчить виникнення повторних сигналів меншої амплітуди, в той час як при всіх попередніх навантаженнях спостерігався єдиний. Суть корисної моделі пояснює креслення. Отже, нанесення елементів маркування здійснено при навантажені 5 гc, що викликає на поверхні зазначеного світлодіода заглиблення величиною 1 мкм. Для створення напису застосовано семисегментне позиційне відображення інформації. Як сегмент використано три точки, розміщених в ряд на відстані 20 мкм одна від одної, зміщення між крайніми точками горизонтального та вертикального сегмента 10 мкм (фіг. 1), відступ між блоками 20 мкм. Створений напис фіг. 2 є абревіатурою власника корисної моделі на англійській мові (Institute of Semiconductor Physics – ISP). Оборотне зображення спостерігалось при збільшені в 100 разів за допомогою оглядового мікроскопа МБС-10 та впевнено фіксувалось при зворотній напрузі 7 В (фіг. 2), яка і рекомендована для виявлення зображення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб прихованого маркування об'єкта і його розпізнавання, який включає нанесення на поверхню ділянки з двох шарів напівпровідників і домінуючим механізмом випромінювальної рекомбінації, які створюють р-n-перехід, і нанесення на шарах елементів маркування, який відрізняється тим, що нанесення елементів маркування здійснюють шляхом створення механічних заглиблень в верхньому шарі напівпровідника, а для розпізнавання маркування до р-n-переходу прикладають зворотну напругу такої величини, при якій на дефектних ділянках елементів маркування виникає мікроплазмовий пробій і вони випромінюють світло у видимій ділянці спектра. 2 UA 87818 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3