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一种用于可擦重写短波长光存储的薄膜材料及其制备方法技术

技术编号:3079831 阅读:199 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术为一种用于可擦重写短波长光存储的薄膜材料及其制备方法。本发明专利技术采用合适的溶剂将K(TCNQ)溶于适配的高分子中后涂于玻璃基片或PC基片上制成含K(TCNQ)的高分子薄膜,并对该薄膜的可逆光致变色光谱和光存储特性进行了研究。该薄膜在365nm和605nm波长处有2个特征吸收峰,可用于红光DVD(波长为650nm)和短波长(波长为405nm)可擦写光存储光盘。用波长为650nm的静态仪测试结果表明:循环次数百次后未见性能劣化,对比度大于25,已达到实用化水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光存储材料与光盘
,具体涉及一种用于可擦重写短波长光存储薄膜材料及其制备方法。
技术介绍
光存储技术已经广泛进入各项科技、经济领域和我们的日常生活。但广大科技工作者仍不断追求更高的存储密度、更大的存储容量。在追求高密度、大容量的技术路线中,“短波长”路线是一种技术要求相对简单,因而最可能实现的途径。因为受光学衍射极限限制,激光束斑的最小直径与波长成正比,缩短波长可减小束斑尺寸。存储密度原则上与波长的平方成反比(~1/λ2)。采用短波长激光可大大增加存储密度。目前DVD采用红色(λ=650nm)激光,DVD-R用染料记录但只可录一次,DVD-RW可反复录擦数百到一千次,但盘片采用多元相变材料,生产工艺复杂、价格高。而且由于利用光的“热”效应,采用短波激光(冷激光)时技术更困难。K(TCNQ)是由金属钾与有机物TCNQ(7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)构成的金属有机电荷转移型配合物和已报道的Ag(TCNQ)类似[1,2],由于它具有可逆光致变色特性,因而可作为一种短波长高密度存储光盘的存储介质。并且,由于是利用变色机理的“光”模式而非“热”模式,对采用短波长激光有利。但如使用真空蒸发的方法来制备薄膜,由于晶粒较大[3],故散粒噪声也较大;另外真空镀膜法成本高、成膜速度慢,也无法与目前采用的大规模生产光盘的旋涂法工艺兼容。另一方面,由于K(TCNQ)难溶于一般溶剂,所以研究合适的体系以适应记录薄膜的旋涂法制备工艺要求是技术的关键,也是难点。参考文献[1]Robert C.Hoffman and Richard S.Potember;Applied Optics 28No.71417-1421(1989)[2]Zhong-yi Hua,Guo-Rong Chen,Dian-Yong Chen and Hua-Hua Xu;IEEE Transaction onConsumer Electronics 45/197(1999)[3]Xiao-Liang Mo,Guo-Rong Chen,Qin-Jia Chai,Zhi-Yong Fan,Hua-Hua Xu,Yan Yao,JianYang,Hai-Hua Gu,Zhong-Yi Hua;Thin Solid Film 436 259-263(2003)[4]L.R.Melby,R.J.Harder,W.R Hertler,W.Mahler,R.E Benson and W.E.Mochel;J.Am.Chem.Soc.Vol843374-3387(1962)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种成本低、速度快、且适用于旋涂工艺的可擦重写短波长光存储薄膜材料及其制备方法。TCNQ能形成3类电子导电型化合物[4]。第一类保持它醌的特性,和芳香烃、胺及多羟基酚形成晶状π-络合物(电荷转移型络合物),这类络合物具有中等高的电阻率(103~104ohm cm)和非常弱的电子顺磁共振吸收。第二类化合物可用简单的盐的分子式表示为Mn+(TCNQ-)n,这类化合物在固态时具有高的电阻率(104~1012ohm cm)和弱的电子顺磁共振吸收。第三类化合物可用分子式Mn+(TCNQ-)n(TCNQ)表示,这类化合物还含有一个中性的TCNQ,故具有特别低的电阻率(10-2~103ohm cm)和可变的电子顺磁共振吸收。用金属碘化物和TCNQ的反应通常得到的是Mn+(TCNQ-)n这样简单的类盐化合物。利用此反应,我们制备了金属-TCNQ配合物K(TCNQ)。由于反应中碘化物大大过量,所以被TCNQ氧化生成的I2与过量的I-络合成I3-,其化学反应为。本专利技术提出的可擦重写短波长光存储薄膜材料,由金属有机配合物K(TCNQ)分散于乙基纤维素中后涂布于基片上而制备获得,乙基纤维素与K(TCNQ)的重量比为2∶100-10∶100。上述光存储薄膜材料的制备方法如下将10Amg K(TCNQ)溶于(2-6)Aml乙腈(CH3CN)和(2-6)Aml DMF(N,N-二甲基甲酰胺,HCON(CH3)2)的混合溶液中,得到K(TCNQ)-乙腈-DMF混合溶液;待完全溶解后加入相应重量比例(即(0.2-1)Amg)的乙基纤维素和(3-8)Aml二氯甲烷(CH2Cl2)的溶液,超声振荡10-40分钟;然后将K(TCNQ)高分子溶液旋涂于基片上,红外灯烘干,即可。这里A为比例系数。上述制备方法中,基片可采用玻璃基片,也可以采用PC基片。当采用PC基片时,乙基纤维素和二氯甲烷的溶液中还加有(1-2)Aml溶纤剂,然后加入K(TCNQ)-乙腈-DMF混合溶液中。将K(TCNQ)溶于高分子后分别旋涂于玻璃基片和PC基片上,制得的薄膜在330-900nm波段测其透射光谱(见图1)。如图所示,含K(TCNQ)的高分子薄膜在此波段内在365nm和605nm附近各有一个吸收峰,此两峰为TCNQ-电子跃迁而产生的。图2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)分别为TCNQ、K(TCNQ)、含K(TCNQ)高分子薄膜和不含K(TCNQ)的高分子薄膜的红外光谱图,其中(e)、(f)在制备过程中加入了溶纤剂。比较图2(a)和(b),可以发现(a)中2220cm-1附近C≡N的伸缩振动吸收峰是TCNQ的红外特征吸收峰,而(b)中K(TCNQ)中C≡N红外吸收峰仅比(a)中TCNQ红移了约20cm-1,并分裂为2195cm-1和2181cm-1两个峰,此为K(TCNQ)的红外特征吸收峰。同时在(b)中无强的晶格振动峰出现,表明K(TCNQ)分子是弱离子型的。另外在(b)中可以观察到720cm-1附近有一吸收峰,而相应的(a)中未观察到此峰,在Li(TCNQ)红外光谱中也发现有此峰。比较(c)和(d)及(e)和(f)发现,(c)和(e)的红外吸收光谱仅比(d)和(f)在2220cm-1多一吸收峰,此乃K(TCNQ)中的C≡N特征吸收峰,且此峰与(b)相比较,几乎无任何漂移。由此可知K(TCNQ)仅是物理溶于高分子中。本专利技术用“乙基纤维素-二氯甲烷-K(TCNQ)-DMF-乙腈”体系通过旋涂法制成了高质量的光学薄膜。测量了其静态光存储特性,获得了满意结果。图3为静态测试结果,图中显示了60次的读-写-擦循环(还可以继续循环),对比度达到25以上,可以满足商业光盘的要求。在波长为365纳米处有另一吸收峰,此处,对比度定义为K=2|R2-R1|R2+R1×100%]]>总之,本专利技术成功地研制了K(TCNQ)/高分子体系膜并提出了旋涂制备工艺。实验表明该旋涂膜具有优良的可擦重写光存储功能。可用于短波长可擦重写高密度光存储。该薄膜材料具体可用于红光DVD(波长为650nm)和短波长(波长为405nm)可擦重写光存储光盘。该光盘可由基片(玻璃或PC)、上述薄膜材料和一金属反射层组成,该金属反射层可以为金、银或铝。另外,溶于高分子中的K(TCNQ)是无定型,其颗粒大大小于真空法制备的膜中的K(TCNQ)颗粒,故光学噪声较小,可得到高的载噪比。本专利技术为今后高密度可擦重写光存储功能材料的研究和光盘生产的产业化提供了广阔的前景。附图说明图1为K(T本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于可擦重写短波光存储的薄膜材料,其特征在于由金属有机配合物K(TCNQ)分散于乙基纤维素中后涂布于基片上而制备获得,乙基纤维素与K(TCNQ)的重量比为2∶100-10∶100。

【技术特征摘要】
1.一种用于可擦重写短波光存储的薄膜材料,其特征在于由金属有机配合物K(TCNQ)分散于乙基纤维素中后涂布于基片上而制备获得,乙基纤维素与K(TCNQ)的重量比为2∶100-10∶100。2.一种用于可擦重写短波光存储的薄膜材料的制备方法,其特征在于将10AmgK(TCNQ)溶于(2-6)Aml乙腈和(2-6)Aml DMF的混合溶液中,得到K(TCNQ)-乙腈-DMF混合溶液;待完全...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈国荣徐华华孙大林
申请(专利权)人:复旦大学
类型:发明
国别省市:31[中国|上海]

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