Носители оптических информаций и резисты на основе

Носитель информации — строго определённая
часть конкретной информационной системы,
служащая для промежуточного хранения или
передачи информации.
ВИДЫ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ
К носителям информации относят:
- магнитные диски;
- магнитные барабаны;
- дискеты;
- магнитофонные ленты;
- оптические диски;
- flash память.
МАГНИТНЫЙ БАРАБАН

Магнитный барабан — ранняя разновидность компьютерной памяти, широко
использовавшаяся в 1950-1960-х годах. Изобретена Густавом Таушеком (Gustav
Tauschek) в 1932 году в Австрии. Для многих вычислительных машин барабан
являлся основной памятью, в которой располагались программы и данные,
записываемые или считываемые с барабана при помощи таких носителей
информации, как перфолента или перфокарты. Барабаны применялись настолько
широко, что содержащие их вычислительные машины часто называли
«барабанными компьютерами». В дальнейшем магнитный барабан был вытеснен
памятью на магнитных сердечниках, которая работала быстрее, не имела
движущихся частей и использовалась до самого появления полупроводниковой
памяти. Барабан представляет собой большой металлический цилиндр, наружная
поверхность которого покрыта ферромагнитным регистрирующим материалом.
Упрощённо можно сказать, что это пластина жёсткого диска, имеющая форму
цилиндра, а не плоского диска. Ряд считывающих головок движется по
окружности барабана, каждая по отдельной дорожке. В настоящее время в
операционных системах семейства BSD устройством /dev/drum (то есть
«барабаном») по умолчанию называется устройство для свопа виртуальной
памяти.
НАКОПИТЕЛИ НА ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ
ДИСКАХ

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive)
или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее
устройство большой ёмкости, в котором носителями информации
являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности
которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для
постоянного хранения информации — программ и данных.
ДИСКЕТА

Дискета — портативный магнитный носитель информации, используемый
для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого
объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х —
начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется
аббревиатура ГМД — «гибкий магнитный диск» (соответственно,
устройство для работы с дискетами называется НГМД — «накопитель на
гибких магнитных дисках», жаргонный вариант — флоповод ,флопик,
флопарь от английского floppy-disk). Обычно дискета представляет собой
гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем,
отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка
помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от
физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись
и считывание дискет осуществляется с помощью специального
устройства — дисковода (флоппи-дисковода). Дискеты обычно имеют
функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить
доступ к данным только в режиме чтения.
Дискета
состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих
сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на
внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В
упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые
головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.
Устройство дискеты
Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется
магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в
среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного
поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается
однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией
магнитных доменов.
Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые
делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и
формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая
может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и
составляет 512 байтов.
Поверхность магнитного диска
МАГНИТНАЯ ЛЕНТА

Магнитная лента — носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую
ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства М. л.
характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе
записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная М. л. с рабочим
слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3),
двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом,
ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи. В 1973 фирмой
"Филипс" (Нидерланды) разработан высококачественный порошок с очень мелкими
игольчатыми частицами железа. В качестве основы М. л. используются полиэтилентелефталатная (лучшая), поливинилхло-ридная, ди- и триацетатная плёнки. Рабочий слой
наносится на основу в виде магнитного лака, состоящего из магнитного порошка,
связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок, улучшающих
качество М. л. После нанесения магнитного лака и его затвердевания М. л. сматывается в
рулоны, а затем разрезается на полосы нужной ширины. Для улучшения качества
поверхности рабочего слоя М. л. каландрируют или полируют. М. л. желательно хранить в
помещении с кондиционированным и обеспыленным воздухом при темп-ре 20 ± 5 °С и
относит, влажности 60 ± 5%. Для работы в особо тяжёлых климатич. условиях применяют
металлич. или биметаллич. М. л.
ФЛЭШ-ПАМЯТЬ

Флэш-память (англ. Flash-Memory) — разновидность твердотельной
полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в
такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10
тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов
перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или
CD-RW. Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один
бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к
самому популярному на сегодня типу флэш-памяти — NAND).
Преимуществом флэш-памяти над обычной является её
энергонезависимость — при выключении энергии содержимое памяти
сохраняется. Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CDROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэшпамять более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтениязаписи) и обеспечивает более быстрый доступ.
КОМПАКТ-ДИСК

«Компактный диск с только читаемой памятью» CD-ROM имеет вид
тонкой круглой пластины толщиной 1,2 мм. Состоит диск из
поликарбонатной основы, с одной стороны покрытой тонким алюминиевым
слоем, защищенным пленкой лака. Информация
записывается производителем в процессе изготовления диска благодаря
созданию углублений в его поверхности. Считывание информации
осуществляется лазером со скоростью 150–450 Кбит/с.

Добавление к алюминиевому фоточувствительного слоя позволяет
использовать технологию «компактного диска, записываемого» CD-R.


Запись осуществляется лучом лазера этого устройства.
Основную часть структуры CD-R составляет прозрачный
пластик, обладающий исключительными оптическими
свойствами (именно в нем происходит фокусировка
лазерного луча), и придающий диску необходимую
механическую прочность. Далее располагается активный
слой, необратимо меняющий свои свойства под действием
лазерного луча.
За ним находится отражающий слой, который
представляет собой тончайшую напыленную пленку из
серебра
DIGITAL VERSATILE DISC (DVD)
В конце 1990-х годов появились компакт-диски нового поколения – DVD
(Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой, или универсальный диск)
с большой емкостью, которые применяются для записи полнометражных
фильмов, звука сверхвысокого качества и компьютерных программ.
Существует несколько вариантов DVD, отличающихся по емкости:
односторонние и двухсторонние, однослойные и двухслойные.
Основой записи и хранения данных на дисках DVD-RAM и DVD-RW
является технология изменения фазового состояния вещества. При записи и
считывании информации используется различие отражательной способности
поверхности в зависимости от того, находится ли она в кристаллическом или
аморфном состоянии.
При считывании информации с диска измеряется различие между
темными аморфными и яркими прозрачными зонами. Эту технологию
вполне можно назвать оптической – для чтения и записи достаточен всего
лишь лазер. Луч лазера вызывает кристаллографические изменения в
активном слое оптического диска. Короткий лазерный
импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал.
ФОРМАТЫ DVD
Возможны четыре разновидности DVD дисков: DVD-5, DVD-9, DVD-10 и DVD-18:
DVD-5 – это первая рыночная версия DVD диска: односторонний диск с
однослойной записью и емкостью 4,7 Гб. DVD состоит из 0,6 мм пленки, покрытой
алюминием и наклеенной на чистую подложку. Технология напыления та же, что
используется при изготовлении обычного CD. Алюминиевая пленка имеет толщину 55
нанометров, как и для аудио-CD и CD-ROM.
DVD-10 – двухсторонний однослойный диск с емкостью 9,4 Гб. В принципе, это двойной
DVD-5 без чистой подложки. Два диска, покрытых металлическими пленками, соединены
вместе. Чтобы считывать информацию с двух сторон диска, используется один лазер.
DVD-9 – это односторонний двухуровневый диск с емкостью 8,5 Гбайт. Для производства
такого диска необходимо создать полупрозрачный слой, который отражает 18–30%
лазерного излучения. Этого достаточно, чтобы можно было считывать информацию с
верхнего слоя. И в то же время полупрозрачный слой будет пропускать достаточно
излучения, чтобы сигнал от нижнего уровня с высокой отражательно способностью тоже
читался. Информационные уровни разделяет высокооднородный клей, (толщина клеевой
прослойки составляет 40–70 микрон) используемый для соединения двух половин диска.
Это расстояние необходимо, чтобы различить сигнал, отраженный от одного и другого
уровней.
DVD-18 в принципе то же самое, что DVD-9, но DVD-18 может читаться с обеих сторон.
Результат – двойная емкость по сравнению с DVD-9
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Луч лазера вызывает кристаллографические изменения в активном слое оптического
диска (а именно, в результате облучения вещество меняет свое состояние с кристаллического
на аморфное и наоборот). Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет
записывающий материал (температура нагрева превышает температуру плавления
материала, T > Тплавл.). Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации
(Ткрист.). Результат охлаждения – предотвращение образования центров кристаллизации.
Таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в
аморфном состоянии.
Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с
помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т, которая меньше
температуры плавления, но больше температуры кристаллизации
(Ткрист< Т < Тплавл).
Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени (tотж), достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем
так называемое время кристаллизации (tкрист, tкрист < tотж).
Полупроводниковый лазер (4) генерирует маломощный
лазерный луч, который попадает на отражающее зеркало.
Двигатель, управляемый микропроцессором CDROM Drive смещает
подвижную каретку (6) с отражающим зеркалом и фокусирующей
линзой (7) к нужной дорожке компакт-диска (1). Луч лазера
фокусируется на поверхности CDROM с помощью линзы, а затем
линза фокусирует отраженный от поверхности диска луч. Этот луч с
помощью оптической системы (5) подается на фотоприемник (3),
который
преобразует
принятые
световые
импульсы
в
электрические,
которые
затем
соответствующим
образом
расшифровываются контролером (2)и передаются в компьютер в
виде цифровых данных.
ПРОИЗВОДСТВО CD - DVD
В начале берется специальное полированное стекло в виде диска,
обработанное с высокой точностью. На поверхность этого диска в
центрифуге наносится определенной толщины светочувствительный
фоторезистивный слой. Лазерный луч, управляемый компьютером
перемещается в радиальном направлении. При этом в результате
импульсной модуляции, фоторезист засвечивается в определенных
местах. Итогом последующей проявки фоторезиста в специальных
растворах, является образование на стекле некоего рельефа – так
называемых «пиитов». Далее, в специальных реактивах диск
покрывается тонким слоем никеля, необходимого для дальнейшей
операции электроформинга. В гальванических ваннах на диск
осаждается слой никеля необходимой толщины. Почти готовая матрица
отделяется от стекла, отмывается, шлифуется, рубится, тестируется,
покрывается защитным лаком или пленкой.
Сравнение основных параметров приводов и носителей CD, DVD, HD DVD и Blu-rayDisc
РЕЗИ́СТЫ, органические материалы,
чувствительные к воздействию какого-либо
излучения: оптического (фоторезисты),
рентгеновского (рентгенорезисты), потока
электронов или иного (электроно- или
ионорезисты). Применяют в литографии для
формирования заданного рельефного рисунка на
поверхности печатной формы и ее защиты от
воздействия травителей.
Одним из определяющих технологических
процессов в микроэлектронике в течение более
40 лет продолжает оставаться литография.
Литография предназначена для создания
топологического рисунка на поверхности
монокристаллической кремниевой пластины.
Базовый литографический процесс представлен
на рис. и включает в себя, по крайней мере, 10
ступеней.
1. подготовка поверхности (промывка и сушка)
2. нанесение резиста (тонкая пленка полимера
наносится ценрифугированием)
3. сушка (удаление растворителя и перевод резиста в
твердую растворимую фазу)
4. совмещение фотошаблона и экспонирование (положительный
резист под действием света переходит в нерастворимую фазу)
5. проявление резиста (промывка в растворителе,
удаляющем неэкспонированный резист)
6. стабилизирующий отжиг (удаление остатков
растворителя)
7. контроль и исправление дефектов
8. травление (непосредственный перенос рисунка маски на
поверхность полупроводниковой структуры)
9. удаление фоторезиста
10. финишный контроль






НАНЕСЕНИЕ РЕЗИСТА
1 процесс (двухслойный резист)
Магнетронное распыление или
электронно-лучевое испарение V с
использованием техники для
получения нанозернистых
металлических пленок.
Анодное окисление
металлического ванадия.
2 процесс (однослойный резист)
Реактивное магнетронное
распыление.