CN100388374C - 一次记录式超分辨近场结构光盘 - Google Patents
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Abstract
一种一次记录式超分辨近场结构光盘，包括盘基、记录层，金属反射层，其特点是在所述的盘基和记录层之间还有第一保护层、掩膜层和第二保护层，所述的记录层的材料为金属偶氮鏊合物，该记录层的厚度为80-120nm；所述的第一保护层的厚度为100-180nm，第二保护层的厚度为15-30nm。本发明光盘使用红光(波长650nm)记录设备记录时，该光盘金属有机化合物记录层上记录点的尺寸较一次记录式DVD光盘记录层上记录点有效地缩小，可获得更高的存储密度。
Description
技术领域
本发明涉及近场光存储技术领域，特别是一种一次记录式超分辨近场结构光盘，使用金属有机化合物用作超分辨近场结构光盘记录层，使用现有的红光记录设备缩小记录点从而大幅度地提高光存储密度。
背景技术
信息技术是21世纪的关键技术，在信息技术的获取、传输、存储、显示、处理中，信息存储是关键之一。磁盘，半导体随机内存和光存储是目前主要的三种数据存储方式。光存储的信息载体为光子，它可进入到电子载体所不能进入的高密度、超大容量、超快速率以及并行输入/输出和高度互连的领域。目前光盘存储技术中，载有信息的调制激光束通过物镜聚焦于光盘存储介质层上记录，属于远场光记录，记录点的尺寸决定于聚焦光的衍射极限。而聚焦光斑直径与记录激光波长和数值孔径有关，用公式表示就是D～λ/NA，而存储密度正比于(NA/λ)2，因此缩短记录激光波长和提高数值孔径是提高光存储密度的两种有效的办法。目前光盘产品已发展到第二代以单面容量4.7GB为主流的DVD系列。红光半导体激光器(630-650nm)和数值孔径为0.6的物镜。与CD光盘相比存储容量提高了7-8倍。现在超高密度的蓝光光盘(记录激光波长为400-500nm)也已经上市，单面容量再22.5Gb左右。在未来的几年里，通过缩短记录激光波长和提高数值孔径，光盘存储密度还会有一定的提高，但这种密度的提高仅仅是几倍的关系，而数值孔径的增大是以焦深的减少和由于偏心率引起的失真的加大为代价的，以此来提高存储密度也十分有限。
近来，光学近场技术受到越来越多的重视，使用这种技术能够记录和读出40-80nm大小的记录点，然而光学近场技术还有很多问题需要克服，如近场探针易碎的问题，探针和介质之间缝隙控制的响应缓慢的问题，记录面积狭窄以及记录和读出速度缓慢的问题，这些问题限制了光学近场技术在信息存储中的实际运用。
超分辨近场结构(Super-RENS)技术(Appl.Phys.Lett.73(1998)2078)是近年来发展起来的一种集超分辨光盘技术和近场光存储技术于一身的新技术，这种技术突破了传统光存储对衍射极限的限制。而且近场距离是通过掩膜层和记录层之间的隔离层来控制，机械破坏很少、没有污染并且具有很高的记录速度，被认为是最有效的近场光学记录之一。目前超分辨近场结构光盘研究的较多的是相变光盘、磁光光盘和只读式光盘，所用的记录材料为无机材料，由于无机材料需要使用磁控溅射成膜，工艺复杂，成膜成本较高。目前对超分辨近场结构一次记录式光盘研究很少。有机材料和无机材料相比具有成膜简单(使用旋涂方法)，灵敏度高，环境污染小，抗磁能力强，结构易于调整等一系列优点，已经用于红光一次记录式光盘(DVDR)(US2006/0035171 A1)和蓝光光盘(dyes and pigments 66(2005)77)中。但超分辨近场结构一次记录式光盘的结构和DVDR光盘结构不同，原先用于DVDR的记录介质可能并不适合用作一次可录超分辨近场结构光盘的记录介质。有人曾研究花菁染料用于超分辨近场结构一次记录式光盘(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.42(2003)997)，但花菁染料存在热稳定性差，在低于衍射极限记录点的读出信噪比低，离实用化还有很大的差距。因此需要选择一种最大吸收波长满足要求，光热稳定性好的染料，这种染料具有较高的热分解温度，以便在连续读出过程中满足超分辨近场结构一次可录光盘对记录材料的热稳定性的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺陷，提供为工作波段在635-650nm的一次记录式超分辨近场结构光盘，该光盘应适用现有红光记录和读出设备并实现记录和读出小于衍射极限的记录点，而且要求光盘结构简单易实用化。
本发明的技术解决方案如下：
一种一次记录式超分辨近场结构光盘，包括盘基、记录层，金属反射层，其特点是在所述的盘基和记录层之间还有第一保护层、掩膜层和第二保护层，所述的记录层的材料为金属偶氮鏊合物，该记录层的厚度为80-120nm；所述的第一保护层的厚度为100-180nm，第二保护层的厚度为15-30nm.。
所述的保护层由氮化硅，或硫化锌与二氧化硅的混合物构成。
所述的硫化锌与二氧化硅的混合物的摩尔比为4∶1。
所述的掩膜层为锑、铋、氧化银或氧化铂，其厚度为15-30nm。
所述的金属反射层的材料为金或银，膜厚为40-80nm。
所述的金属偶氮鏊合物是镍、钴、铜、锌或锰与偶氮有机化合物形成的金属鏊合物，
本发明的技术效果：
和在先技术相比，使用金属偶氮化合物用作超分辨近场结构光盘记录层，与原先的无机材料记录层相比，具有成膜简单，成膜成本低，结构易调整等优点；而和一次记录式DVD光盘相比，由于使用了超分辨近场结构，通过掩膜层的作用有效的减少了光斑尺寸，记录点尺寸大大缩小，光存储密度得到很大的提高；与基于花菁染料的超分辨近场结构一次记录式光盘相比，金属偶氮染料记录层的光热稳定性更好。
附图说明
图1为本发明一次记录式超分辨近场结构光盘结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
本发明的一次记录式超分辨近场结构光盘是依次在光盘基片1上溅射第一保护层2、掩膜层3、第二保护层4，在第二保护层4上旋涂一层记录层5，在记录层5上溅射反射层6构成的：其工艺过程大致是：
在清洁的光盘基片1上使用磁控溅射设备，真空度为1.0×10-4Pa，射频磁控溅射硫化锌和二氧化硅混合物，硫化锌与二氧化硅的摩尔比为4∶1，形成第一层保护层2，膜厚130nm，再磁控溅射铋掩膜层3，膜厚20nm，磁控溅射第二保护层4，膜厚20nm；在第二保护层上，使用旋涂仪旋涂一层记录层5，该记录层的染料为金属镍偶氮化合物，表述为Ni-EBADA层，膜厚100nm，在记录层5上再溅射一层银反射层6，膜厚60nm。
使用光盘静态测试设备，记录/读出波长为650nm，数值孔径为0.65，记录功率为7mW，记录脉宽为200ns，在本实施例的一次记录式超分辨近场结构光盘的记录层上记录，使用原子力学显微镜(AFM)观察记录点的形状和大小，记录点大小为0.66um，作为对比，在不具有超分辨近场结构的单层记录层上的记录点大小为1.12um。可见在金属偶氮化合物记录层上的记录点明显缩小，从1.12μm减少到0.66μm，实验表明可获得更高的存储密度。
其它应用实例用下表给出：
| 实施例 | 第一保护层材料2 | 第一保护层厚度 | 掩膜层材料3 | 掩膜层厚度 | 第二保护层材料4 | 第二保护层厚度 | 记录层材料5 | 记录层厚度 | 反射层材料6 | 反射层厚度 |
| 2 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 100nm | Bi | 15nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 15nm | Ni-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 3 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 180nm | Bi | 30nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 30nm | Ni-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 4 | SiN | 100nm | Sb | 15nm | SiN | 15nm | Ni-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 5 | SiN | 130nm | Sb | 20nm | SiN | 20nm | Ni-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
| 6 | SiN | 180nm | Sb | 30nm | SiN | 30nm | Ni-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 7 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 100nm | AgO | 15nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 15nm | Ni-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 8 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 130nm | AgO | 20nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 20nm | Ni-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
| 9 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 180nm | AgO | 30nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 30nm | Ni-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 10 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 100nm | Bi | 15nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 15nm | Co-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 11 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 130nm | Bi | 20nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 20nm | Co-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
| 12 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 180nm | Bi | 30nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 30nm | Co-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 13 | SiN | 100nm | Sb | 15nm | SiN | 15nm | Co-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 14 | SiN | 130nm | Sb | 20nm | SiN | 20nm | Co-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
| 15 | SiN | 180nm | Sb | 30nm | SiN | 30nm | Co-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 16 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 100nm | AgO | 15nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 15nm | Co-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 17 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 130nm | AgO | 20nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 20nm | Co-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
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| 42 | SiN | 180nm | Sb | 30nm | SiN | 30nm | Mn-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
| 43 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 100nm | AgO | 15nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 15nm | Mn-EBADA | 80nm | Ag | 40nm |
| 44 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 130nm | AgO | 20nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 20nm | Mn-EBADA | 100nm | Ag | 60nm |
| 45 | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 180nm | AgO | 30nm | ZnS-SiO<sub>2</sub> | 30nm | Mn-EBADA | 120nm | Ag | 80nm |
注：表中Ni-EBADA，Co-EBADA，Cu-EBADA，Zn-EBADA 分别为2-(2-氨基-5-烷基-1，3，4-噻二唑基偶氮)-5-(N，N-二乙基氨基)三氟甲基磺酰苯胺与四水乙酸镍，四水乙酸钴，乙酸铜，乙酸锌，乙酸锰的鏊合物。
Claims (6)
1.一种一次记录式超分辨近场结构光盘，包括盘基(1)、记录层(5)、金属反射层(6)，其特征是在所述的盘基(1)和记录层(5)之间还有第一保护层(2)、掩膜层(3)和第二保护层(4)，所述的记录层(5)的材料为金属偶氮鏊合物，该记录层(5)的厚度为80-120nm：所述的第一保护层的厚度为100-180nm，第二保护层的厚度为15-30nm。
2.根据权利要求1所述的一次记录式超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的保护层由氮化硅构成，或由硫化锌与二氧化硅的混合物构成。
3.根据权利要求2所述的一次记录式超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的硫化锌与二氧化硅的混合物的摩尔比为4∶1。
4.根据权利要求1所述的一次记录式超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的掩膜层(3)为锑、铋、氧化银或氧化铂，其厚度为15-30nm。
5.根据权利要求1所述的一次记录式超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的金属反射层(6)的材料为金或银，膜厚为40-80nm。
6.根据权利要求1所述的一次记录式超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的金属偶氮鏊合物是镍、钴、铜、锌或锰与偶氮有机化合物形成的金属鏊合物。
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