Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Совершенствование устройств
вычислительной техники тесно связано с постоянным обновлением их
элементной базы на основе достижений материаловедения. В частности,
применение новых материалов позволяет увеличить плотность записи
информации, скорость обмена и надежность ее хранения. Весьма
перспективны оптические накопители информации, в' которых при
сравнимых технических характеристиках с накопителями на твердых
магнитных дисках применяются сменные носители информации емкостью
до 4 Гбайт. Поэтому ЭВМ с оптическим накопителем имеет практически
неограниченный" банк информации. Технические характеристики пленки,
на которой производится запись информации, определяют выбор типа
применяемого лазера, от чего, в свою очередь, зависят габариты и
экономичность оптического накопителя информации. Для применения
малогабаритных полупроводниковых лазеров необходима пленка с
низкой энергией записи. Однако эта же пленка должна обеспечивать многократное считывание информации лазерным лучом без ее деградации. Создание тонкопленочного материала, удовлетворяющего этим прямо противоположным требованиям, имеет важное научное и прикладное значение. Тонкие пленки на основе металлов и полупроводников в значительной мере исчерпали свой потенциал совершенствования, поэтому разработка металлополнмерных тонкопленочных материалов, которые сочетают высокие коэффициенты поглощения и отражения металлов с низкой теплопроводностью полимеров, является актуальной задачей.
Связь работы с научными программами и темами. Диссертация выполнена в рамках темы "Оптико-механическое запоминающее устройство", номер государственной регистрации СССР 0189.0049128, а также задания республиканской программы в области естественных, наук РБ, программы АНБ "Материал", тема "Материал 2.25", (1991-1995), номер государственной регистрации 19941940.
Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка композиционных и слоистых металлополнмерных тонкопленочных материалов для фототермическй записи информации.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- разработать специальные методики получения тонких металлических,
полимерных и металлополнмерных пленок с требуемыми для оптических
носителей характеристиками;
- исследовать структуру и морфологию металлополнмерных и
полимерных тонких пленок в зависимости от состава и условий
формирования:
- исследовать влияние состава и сірукгурною состояния пленок сплавов и мсіаллопо'іпмерои па основе теллура на энергию образования оііісреіиіі излучением лазера;
- вияснпіь влияние гешюфпзпческих харакісріишк полимерной
маїриці.і па процессы образования отерепій излучением лазера;
- изучпіь влияние полимерных ііодслосц ,ц, процессы обра'іоваїшя
отвергши и тонких пленках на основе теллура,
- разрабоїать рекомендации по изі отоплению юнкоплиючных
менишополимерпых мак-риалов с оптимальными параметрами написи и
считывания информации.
Научная нови піа полученных рсі>лі.іагов. Заключаемся в
установлении закономерностей влияния состава и струтауры
тонкоплеиочпых мегаллополпмериых материалов на процессы, происходящие и них при воздействии сфокусированною излучения лазера, а также в установлении закономерностей формирования таких материалов вакуумным и плачмохпмическим методами.
Покатано, чш Те и Ли с ПТФЭ, ПЭ, 1ШДФ образуют однородные композиционные пленки, наполненные высокоднеперснымп частицами меіалла с требуемыми оптическими характеристиками
Впервые предложено изготавливать металлополимерные пленки для
записи информации плазменной диссоциацией летучих
металлоорганичееких соединений. Установлено, что в плазме в смеси діглиліеллура и диэтнлеелена при температуре подложки в диапазоне 100-150'С формируются композиционные металлополимерные пленки, в которых частицы металла находятся в аморфном состоянии, устойчивые к действию излучения лазера при многократном считывании информации. Этим методом также изготовлены пленки из соединений палладия.
Установлено, что концентрация металла и его теплофизические
характеристики определяют энергию морфологических превращений.
Впервые показано, что вязкость полимерной матрицы определяет форму
ошерстнй, образующихся под действием излучения лазера в
металлополимерной пленке, и также форму экспозиционной
харакіерпетнки. Показано, что уровень шумов при считывании
информации пропорционален размеру частиц металла в металлополпмерных пленках и является минимальным, когда частицы находятся в аморфном состоянии.
Показано, что при активации электронным ударом продуктов
термического разложения полиэтилена, полипропилена,
полнвнннлиденфторида и политетрафторэтилена в вакууме формируются пленки преимущественно в аморфном состоянии, с высокой сплошностью и однородностью, с химическим строением макромолекул, подобным
исходному материалу. Впервые установлено, что активация увеличивает скорость'юега пленок политетрафторэтилена до 5 раз.
Показано, что снижение энергии открытия отверстий п двухслойном тонкопленочной металлополимерной системе на основе сплавов теллура связано как с низкой теплопроводностью полимерного подслоя, так н с низкой температурой разложения подслоя и малой молекулярном массой испаряющихся продуктов. Установлена оптимальная толщина полимерного подслоя, обеспечивающая как низкую энергию образования отверстий, так и высокую устойчивость металломолимерной тонкопленочной системы при считывании информации.
Практическая значимость полученных результатов. Иа основании
проведенных исследований разработана двухслойная мегаллоиолимерная
тонкопленочная система на основе теллзфа, которая была использована в
малогабаритных оптических накопителях информации с
полупроводниковыми лазерами, опытные образны которых изготовлены брестским олекіромеханическим заводом. В ИПРИ НЛНУ изготовлена экспериментальная установка для нанесения утих тонкоплепочных систем. Разработан композиционный тонкопленочный мсталлополнмерный материал па основе Те и нлазмохимпческая методика его нанесения. По результатам работы было выдано техническое задание, но которому СКТ> с СП ИММС ЛІ1І) изготовило эксперименталыгую установку для нанесення тонкопленочных металлополнмерных материалов.
Экономическая значимості, полученных результатов. Разработанные тонкопленочные металлополпмерные материалы для записи информации излучением лазера и меюдики их изготовления позволяют получать оптические носители информации для персональных ЭВМ, к-оюрыс закупаются в промыншеино развитых странах по SI 2...25 за один носитель.
Основные положения диссертации, выносимые на глипту.
Вакуумные н плазмохимнческне методики нанесения топких пленок сплавов Тс, полимеров, мсталлополнмерон с морфологическими и оптическими параметрам'!, удовлетворяющими требованиям к опшчеекпм носителям информации. Результаты исследования влияния параметров процессов осаждения иа cue ran, структуру и морфологию -mix пленок. Влияние тенлофнзических параметров, сосіава и структуры маїгриалон пленок на ітроцессьі записи и счіньївапии информации. Оптимальные материалы и конструкция оптического носителя информации.
Личный вклад соискатели. Лвюр непосредственно учасіповал в разработке методик нанесения металлонолнмерпых пленок |1(>). Им разработаны методики нанесения полимерных пленок с применением микропористого фильтра, а также с активацией продуктов испарения электронным ударом, методики нанесения слопсіьіх систем на инуїрсіїніоіо поверхность цилиндрической подложки (2.3.17|. Исследованы мсхлншмы
записи единиц информации и предложены концентрационные и структурные параметры металлополнмернои пленки, при которых носитель информации имеет оптимальные характеристики [5.10,11]. Установлена толщина полимерного подслоя, при которой металлополимерная система имеет оптимальные характеристики 19,13]. ; втор принимал непосредственное участие в постановке задач, проведении экспериментов, подготовке работ к печати. Автором проведен анализ и обобщение результатов экспериментов [7]. Основные положения диссертации, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы
докладывались на конференциях: 5-й конференции "Опшчсская
обработка информации", Киев 1984г., 3-й конференции "Вычислительная
оптоэлектроннка", Ереван, 1987г., 5-й конференции "Проблемы
оптической памяти". Москва, 1990г., 4-й конференции "Вакуумные покрыгпя-87", Рига, 1987п, 17-й и 20-й конференциях "Физика н механика композиционных материалов", Гомель, 1989 и 1993гг., "Применение металлоорганических соединений для получения неорганических материалов и покрытий"! Нижний Новгород, 1991г, "Физика и техника плазмы". Минск, 1994г, "Полимерные композиты", Солигорск, 1995г, "Optical systems design and prbduction-2 ", Глазго, Великобритания, 1996г., "Optical mcrnory-96", Киев, 1996.
< )іі)блнкоп'лііііосіі> результатов. По материалам диссертационной работы опубликовано .29 научных работ, включая 5 авторских слпдегельсп! по изобретениям.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 193 наименовании. Содержание диссертации изложено на 139 страницах машинописного текста и иллюстрируется 42 рисунками и 13 таблицами.
