Brevet FR2420188A1 — publié le 19791012

L'invention concerne un dispositif pour l'enregistrement d'informations par voie optique, comprenant un matériau sensible un rayonnement de longueur d'onde inférieure à 1,2 micron, déposé en couche mince sur un support, l'enregistrement d'informations s'effectuant par ablation photothermique locale dudit matériau sous l'action d'une densité d'énergie surfacique de l'ordre de 5 à 40 mJ/cm, alors que ces informations peuvent être lues directement après l'enregistrement sans qu'il soit besoin de traitement ultérieur. L'invention a trait aux mémoires optiques, plus précisément aux mémoires optiques mortes, dans lesquelles l'en- registrement d'informations s'effectue au moyen d'un faisceau lumineux, préférentiellement d'un faisceau laser. L'enregistrement d'information consiste à faire disparaitre localement le matériau, un trou étant ainsi directement formé sans qu'il soit besoin d'un traitement ultérieur, tel qu'une dissolution chimique sélective. De telles mémoires sont connues de l'art antérieur, et des brevets décrivent l'utilisation de matériaux à bas point de fusion, comme le bismuth, ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet allemand mise à la disposition publique, de N0 I 574 687 ou comme le tellure. Cependant, l'utilisation de tels matériaux présente quelques inconvénients, notamment en ce que la densité d'énergie nécessaire pour la formation d'un trou est trop élevée, et en ce que les bords des trous ne sont pas bien définislni reproductibles, ceci étant du à une conductivité thermique trop élevée des matériaux. Une sensible amélioration a été amenée par l'utilisation d'alliages vitreux binaires As-Se, décrite dans la demande de brevet français NO 76 12 o56, déposée le 23 Avril 1976. D'une part, il n'y a pas de chaleur latente de fusion à fournir au matériau pour l'amener à haute température et la densité d'énergie pour faire un trou est aussi faible que 25 mJ/cm2 pour une longueur d'onde de 488 nm, pour une durée de pulse non indiquée. En outre, l'inéxistence de grains cristallins et la mauvaise conductivité thermique du matériau vitreux améliorent notablement la forme des trous et leur reproductibilité. Enfin, l'oxy- dation de ces verres est infiniment plus lente que celle des matériaux cristallins, c'est-à-dire que l'information stockée se conserve indéfiniment. Cependant, le coefficient d'absorption optique chute rapidement avec la longueur d'onde, et il en résulte que ces verres binaires As-Se ne présentent pas d'intérêt dans le rouge et le proche-infrarouge. L'invention, objet de la présente demande, vise à pallier l'inconvenient sus-précisé. Elle a pour but de fournir un matériau sensible au rayonnement, dans toute la gamme de longueur d'onde comprise entre 300 nm et 1,2hum, tout en requérant des densités d'énergie plus faibles que dans le cas de matériaux métalliques, et en améliorant notablement la forme des trous, leur reproductibilité ainsi que la durée de vie de la mémoire. Selon la présente inventions le dispositif est remarquable en ce que le matériau est constitué d'un alliage vitreux de tellure avec un ou plusieurs éléments des groupes III-B, IV-B et V-B de la classification périodique des éléments. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, le matériau est constitué d'un alliage vitreux Ge-Te, compris entre les limites en fractions atomiques Ge5 - Te95 et Ge60 - Te40, ltélément germanium pouvant être partiellement ou totalement remplacé par un ou plusieurs éléments compris dans le groupe formé par Si, Al, Ga, P et As. Selon une seconde réalisation préférentielle de l'invention, le matériau est constitué par un alliage vitreux binaire Ge - Te, entre les limites en fractions atomiques Ge15 - Te85 et Ge30 - Te70 La description qui va suivre, complétée de quelques exemples de réalisation choisis à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les dispositifs pour l'enregistrement d'informations par ablation photothermique se présentent généralement sous la forme d'un disque, comportant un support transparent ou opaque selon que l'inscription (et la lecture) des informations sWef# fectuent directement ou à travers ledit support, et un matériau sensible au rayonnement, d'une épaisseur de l'ordre de 20 à 200 nm. L'inscription des informations s'effectue au moyen d'un faisceau de rayonnement lumineux cohérent, focalisé dans le plan de la couche de matériau, obtenu généralement à l'aide d'une source laser.Il y a disparition locale du matériau, un trou étant ainsi formé sans qu'il soit besoin d'un traitement ultérieur, tel qu'une dissolution chimique sélective De tels dispositifs, selon l'art antérieur,- comprenant une couche métallique, par exemple en bismuth, non seulement sont peu sensibles mais aussi sont oxydables, c'est-à-dire que l1in- formation emmagasinée se dégrade progressivement. En outre, les trous sont irréguliers. Les dispositifs comprenant une couche en alliage vitreux As-Se sont plus sensibles, ils présentent des trous plus réguliers et ne s'oxydent pas, mais ne peuvent guère être utilisés avec des lasers dont la longueur d'onde est supérieure à 600 nm, par exemple avec des lasers Ga.Al.As de longueur d'onde 850 nm. Les dispositifs selon l'invention, comprennent comme matériau sensible au rayonnement un alliage vitreux de tellure avec un ou plusieurs éléments des groupes III-B, IV-B et V-B de la classification périodique des éléments. Parmi ces alliages, les meilleurs résultats ont été obtenus quant à la sensibilité et à la définition des trous, avec des systèmes ternaires Ge-Te-X, avec X choisi dans le groupe formé par Si, Al, Ga, P et As. Préférentiellement, avec des systèmes binaires, de bons résultats ont été obtenus avec le système Qe-Te, entre les limites en fractions atomiques Gel5 Te85 et Ge30 Te70, en particulier pour la composition Ge22 Te78. Les exemples qui -suivent donnés à titre non limitatif permettront de mieux expliquer comment l'invention peut être réalisée. Exemple I. Un disque de polyméthylméthacrylate de 300 mm de diamètre et de 1 mm d'épaisseur, fut recouveru après nettoyage rigoureux dans une installation d'évaporation sous vide, d'un film de composition Ge22.Te78 d'épaisseur voisine de 40 nm. L'information fut gradée à l'aide d'un faisceau laser à argon ionisé, ( > ~ 514,5 nm) focalisé à la surface de la couche sensible. La durée des pulses était 500 ns et la densité surfacique d'énergie 40 mJ/cm2. Les bords des trous et leurs dimensions (~ = lvum) se sont avérés bien-définis et reproductibles, les fluctuations des dimensions ne dépassant pas 1-%. Exemple Il. Un disque de polysulfone de 300 mm de diamètre et de 1 mm d'épaisseur fut recouvert, après nettoyage rigoureux dans une installation d'évaporation sous vide, d'un film amorphe de composition Ge17.Si5.Te78 d'épaisseur voisine de 40 nm. L'information fut gravée à l'aide d'un laser pulsé Qa.Al.As. ( ss rus 850 nm). La durée des pulses était 100 ns et la densité ##d'énergie nécessaire pour la formation de trous, 20 mJ/cm2. Les bords des trous et leurs dimensions (# = 1 r m) se sont avérés bien définis et reproductibles, les fluctuations de dimensions n'excédant pas 1 ,'. En conclusion, ces divers essais réalisés au laboratoire, ont ainsi permis d'obtenir des trous bien définis de diamètre voisin de 1 m, avec des densités d'énergie aussi faibles que 20 mJ/cm pour des pulses de 100 ns. La possibilité de travailler avec des longueurs d'onde jusqu'à 1,2 m, permet d'utiliser des lasers à semiconducteur, de dimensions réduites. Un autre avantage propre à l'invention provient du fait de la forme régulière des trous dans ces matériaux, régularité qui n'était pas concevable avec les dispositifs réalisés selon l'art antérieur, et qui permet de stocker l'information sous forme analogique, ou tout du moins avec plusieurs niveaux, fonction des dimensions ou de la forme des trous, alors que jusqu'a présent, l'information était stockée sous forme numérique binaire, par la présence ou l'absence de trous dans le matériau ; cet avantage permet d'augmenter la densité d'informations, donc la capacité de stockage ainsi que les vitesses d'écriture et de lecture desdites informations. il est bien évident pour l'homme de l'art que des modifications non essentielles du dispositif, ne sortent pas du cadre de la présente invention, telle que définie par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'enregistrement d'informations par voie optique, comprenant un matériau sensible à un rayonnement de longueur d'onde inférieure à 1,2 micron, déposé en couche mince sur un support, l'enregistrement d'informations s'effectuant par ablation photothermique locale dudit matériau sous l'action d'une densité d'énergie surfacique de l'ordre de 5 à 40 mJ/cm2, alors que ces informations peuvent être lues directement après l'enregistrement sans qu'il soit besoin de traitement ultérieur, ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit matériau est constitué d'un alliage vitreux de tellure avec un ou plusieurs éléments des groupes 111-B, IV-B et V-B de la classification périodique des éléments. 2. Dispositif selon la revendication 18 caratérisé en ce que ledit matériau est constitué d'un alliage vitreux Ge-Te, compris entre les limites en fractions atomiques Ge5 - Te95 et Ge60 - Te40, l'élément germanium pouvant être partiellement ou totalement remplacé par un ou plusieurs éléments compris dans le groupe formé par Si, A1, Ga, P et As. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau est constitué par un alliage vitreux binaire Ge - Te, entre les limites en fractions atomiques Ge15 Te85 et Ge30 - Te70. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau est constitué par l'alliage vitreux binaire Ge22 - Te78.