Неоднородные пленки SiO/Cr как среда для оптической записи

Результаты исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воздействие на неоднородную пленку SiO/Cr импульсов несфокусированного излучения (плотность мощности 104 Вт/см2) не приводило к каким-либо видимым изменениям его поверхности. При достижении плотности мощности 4106 Вт/см2 на поверхности пленки в местах облучения возникали отчетливые пятна с характерным металлическим блеском и резкими краями, примерно соответствующими размерам облучаемой области. Микрофотография этих пятен на поверхности пленки SiO/Cr представлена на рис.2а. Высокий контраст в местах засветки свидетельствует о существенном изменении коэффициента отражения слоя. В отличие от слоев SiO/Cr неоднородного состава в слоях SiO-Cr однородного состава, полученных соиспарением SiO и Cr из двух источников и облученных в аналогичных условиях, наблюдались незначительные изменения поверхности в местах облучения (рис.2b).

При интенсивностях, превышающих (6-8)106 Вт/см2 имело место термическое разрушение как однородных, так и неоднородных слоев.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для количественной оценки наблюдаемых изменений отражения исследуемых пленок неоднородного состава были проведены измерения их коэффициента отражения R до и после облучения при нормальном падении света. Спектральные зависимости R() приведены на рис.3. Кривая 1 соответствует отражению свежеприготовленного слоя, кривая 2 -- после облучения импульсами с плотностью мощности 4106 Вт/см2. Видно, что после облучения отражение неоднородного слоя увеличивается почти на порядок во всем видимом спектральном диапазоне. Так в области 620 нм отражение от необлученной пленки составляет 0.04, а после облучения -- 0.37. Увеличение отражения не зависит от того с какой стороны (подложки или слоя) воздействует лазерный импульс. Интерферометрическими исследованиями показано, что облученное пятно на поверхности слоя представляет собой углубление (30 нм). Существенное увеличение отражения указывает, что под действием облучения свободная поверхность слоя SiO/Cr обогащается металлической (Cr) компонентой. Это подтверждается близостью численных значений R и подобием спектральных зависимостей R() облученных участков слоя SiO/Cr и слоя металлического Cr (рис.3, кривые 2,3).

Обсуждение

композит азотный лазер тонкопленочный

Воздействие импульсного лазерного излучения большой интенсивности на поглощающую тонкопленочную среду приводит к существенной стимуляции различных физико-химических процессов (структурных превращений, фазовых переходов, поверхностных химических реакций, ускорению диффузии и т.д.). Характер протекания того или иного процесса в значительной степени определяется особенностями структуры поглощающего слоя. Например, облучение однородных слоев SiO-Cr лазерными импульсами допороговой мощности приводит к термостимулированной реакции образования силицидов хрома и уменьшению отражения слоя в местах засветки. Это согласуется с нашими результатами (см. рис.2б). При облучении более толстых слоев SiO-Cr в работе [3] также наблюдалась сегрегация металлического Cr на облученных участках. Подобный процесс наблюдается и в нашем случае для неоднородных слоев SiO/Cr, однако он протекает более эффективно (энергетическая чувствительность составляет примерно 0.3 нДж/мкм2).

По нашему мнению, увеличение чувствительности обусловлено двумя факторами: градиентом концентрации Cr и присутствием необычного поверхностного слоя, который образуется после химической обработки. (Следует подчеркнуть, что градиентные слои SiO/Cr не содержащие чистого металлического Cr на свободной поверхности и не подвергнутые химической обработке практически не чувствительны к импульсному воздействию допороговой интенсивности). Этот поверхностный слой обогащен диэлектрической компонентой (SiO) и имеет пористую структуру. Это усиливает поглощательную способность слоя и уменьшает его теплопроводность, что приводит к более быстрому нагреву облученной области. Облученные места расплавляются и в расплаве образуются соединения SiO и Cr. В процессе охлаждения металлический Cr выделяется на поверхности расплава. В результате и наблюдается увеличение оптического отражения и образование впадины вследствие плавления пористого слоя.

Заключение

Таким образом, облучение тонких неоднородных химически обработанных слоев SiO/Cr лазерными импульсами допороговой мощности приводит к увеличению отражения, обусловленному процессом сегрегации Cr на поверхности пленки. Этот эффект связан с локальным нагревом и плавлением неоднородного слоя SiO/Cr. По сравнению с однородными пленками SiO-Cr, его энергетическая чувствительность увеличивается благодаря наличию градиента концентрации Cr и особенностям поверхности слоя SiO/Cr после химической обработки.

Литература

1. Hirota K. Local structure of amorphous GeTe and PbGeSbTe alloy for phase change optical recording // Jpn. J. Appl. Phys. -- 1997. -- Vol. 82. -- №1. -- С. 65-70.

2. Bouwhuis G., Broat J., Huyser A. et. all. Principles of Optical Disk Systems, Adam Hilger Ltd., Bristol and Boston, 1985.

3. Смилга В.И., Фетисова Т.Д., Левинсон Г.Р., Стоянова И.Г. Изменение оптических свойств тонкой резистивной пленки под действием лазерного облучения // Изв. АН СССР. Сер физ. 1974. -- Т.38. -- №11. -- С. 2323-2327.

Размещено на Allbest.ru