CN100401402C

CN100401402C - 蓝光可录存储的无机记录材料及其制备方法

Info

Publication number: CN100401402C
Application number: CNB2006101162668A
Authority: CN
Inventors: 周莹; 耿永友; 顾冬红
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS; Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: CN1920977A

Abstract

一种蓝光可录存储的无机记录材料及其制备方法，它是一种由NiFe合金用反应磁控溅射法制备的NiFeO薄膜，其成分为NiO，Ni₂O₃，Fe₂O₃和FeO，所述的NiFe合金中Fe的重量百分比为5.0～55.0wt%。本发明材料与其他光存储材料相比，具有价格便宜，对环境友好，热稳定性好等优点。而且，在信息记录前后的形变小。同时，由于NiFeO薄膜具有在激光作用前后的光学对比度与波长无关的特点，因此，该种可录材料除了可以应用于蓝光可录存储，还可应用于红光(650nm)和红外光(780nm)。

Description

蓝光可录存储的无机记录材料及其制备方法

技术领域

本发明属于光存储技术领域，是一种蓝光可录存储的无机记录材料及其制备方法，使用NiFeO薄膜作蓝光可录光盘的记录层，这种材料可在蓝光作用下发生光学性质变化，从而达到信息存储的目的。

背景技术

随着21世纪科学技术的高速发展，信息量急剧增加，对于信息处理和信息存储容量的要求将不断提高。光存储技术由于具有存储密度高、容量大、寿命长、信噪比高等优点，产业化进程极为迅速，现已成为光电子行业的重要支柱。目前商业化的产品是单面容量为4.7GB的DVD系列。继DVD之后，即将商业化的蓝光光盘被认为是第三代高密度存储光盘。蓝光光盘采用数值孔径为0.85的读写物镜，由于激光波长从650nm缩短到405nm，信息点的尺寸仅为140nm，从而使直径为12cm的光盘存储容量提高到22GB以上。早期研究的蓝光光盘是基于相变的可擦重写光盘，对用于蓝光存储的可擦重写相变光盘已有大量研究，并开发出GeSbTe系、AgInSbTe系等可用于蓝光可擦重写的无机相变材料。目前研究的热点是可录型蓝光光盘，这种光盘具有巨大的商业价值，用于存储不需改变的重要信息，如档案、财务数据、法律文件等。CD-R，DVD-R使用的均为价格低廉的有机记录材料，但是有机染料在蓝光波段下，吸收较弱且很难获得较大的调制振幅，因此，用有机染料作为蓝光可录光盘的记录材料遇到了很大困难。研究主要集中于无机记录材料，相继报道的用于蓝光可录存储的记录材料有Bi-Ge氮化物(Jpn.J.Appl.Phys.43(2004)4997)，Te-O-Pd(Jpn.J.Appl.Phys.45(2006)1223)，Cu/Si(Appl.Phys.Lett.86(2005)221921-1)等，然而，由这些记录材料构成的蓝光可录光盘膜层结构复杂，包括了记录层，反射层和两层介电层，使得蓝光可录光盘盘片成本较高，阻碍了其市场化进程。

近来，Chang H L等(Jpn.J.Appl.Phys.44(2005)6109)提出用NiO_x薄膜充当蓝光可录光盘的记录介质，由于NiO_x薄膜具有很好的热稳定性，并且不容易被氧化，故获得的蓝光可录光盘膜层结构简单，类似于DVD-R，并且具有较高的反射率，显示出了很好的应用前景。但是，他们报道的由NiO_x薄膜充当记录层构成的蓝光可录光盘的抖晃(Jitter)值为13％左右，这是由于蓝光辐照后记录层较大的形变和膜厚变化引起的。因此，需要开发一种既能保持NiO_x薄膜充当记录层构成的蓝光可录光盘膜层结构简单的优点，又能在蓝光辐照后记录层的形变和膜厚变化较小的薄膜。

发明内容

本发明要解决的问题在于保持NiO_x薄膜记录材料优越性的基础上，克服其在蓝光辐照后膜层较大的形变和膜厚变化，提供一种蓝光可录存储的无机记录材料及其制备方法。

本发明的解决方案是：

一种用于蓝光可录存储的无机记录材料，其特征在于它是一种由NiFe合金通过反应磁控溅射法制备的NiFeO薄膜，其成分为NiO，Ni₂O₃，Fe₂O₃和FeO，所述的NiFe合金中Fe的重量百分比为5.0～55.0wt％。

所述的NiFeO薄膜的膜厚为10nm～150nm。

所述的NiFeO薄膜的衬底为K9玻璃片、石英玻璃片或光盘盘基。

所述的蓝光可录存储的无机记录材料的制备方法是采用反应磁控溅射法，所用靶材为NiFe合金，NiFe合金中Fe的重量百分比为5.0～55.0wt％。在反应磁控溅射过程中，溅射工艺参数为：本底真空为1×10^-5Pa～2×10^-3Pa，氧气与氩气的流量比为5％～100％，氩气的流量为10～100sccm(每分钟标准毫升)，溅射功率为50W～1000W，溅射气压为0.3Pa～10Pa。

本发明的技术效果在于：

以NiFeO薄膜为记录层构成的蓝光可录光盘膜层结构简单，能够有效降低成本，NiFeO薄膜的热稳定性好，记录的数据不易丢失。

在NiO_x薄膜中掺杂Fe元素，形成的FeO和Fe₂O₃，在蓝光辐射下，呈惰性。因此，在蓝光辐射后，未发生分解的NiO，FeO和Fe₂O₃有效地阻止记录层在记录过程中的形变和膜厚变化。

并且，Ni和Fe均对环境友好，无毒，价格便宜。

还要特别指出的是，NiFeO薄膜具有在激光作用前后的光学对比度与光波长无关的特点，故该种可录材料除了可以应用于蓝光可录存储外，还可应用于红光(650nm)和红外光(780nm)的可录存储。

附图说明

图1为沉积态NiFeO薄膜的X射线光电子能谱

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NiFeO薄膜，以Ni同Fe的质量比为4∶1的NiFe合金为溅射靶材，溅射过程中，本底真空为7×10^-4Pa，氧气与氩气的流量比为5％，氩气的流量为70sccm，溅射气压为0.6Pa，溅射功率为350W，溅射时间为7min，即得到所需NiFeO薄膜。NiFeO薄膜的成分和各元素的价态见图1。通过对材料热分析得到的热重曲线表明，NiFeO薄膜的热分解温度在250℃左右，说明其热稳定性好。通过扫描电镜和原子力显微镜对NiO_x薄膜和NiFeO薄膜在蓝光辐射后的表面对比分析表明，NiFeO薄膜相对于NiO_x薄膜，在蓝光辐射后表面形变和膜厚度变化较小。NiFeO薄膜用405nm的蓝光作为记录光源，在材料上可写入明显的信息点。

其它应用实例用下表给出：

实施例	NiFe合金中的Fe的重量百分比	本底真空	氧气与氩气的流量比	氩气的流量	溅射气压	溅射功率	溅射时间
实施例	NiFe合金中的Fe的重量百分比	本底真空	氧气与氩气的流量比	氩气的流量	溅射气压	溅射功率	溅射时间	2	10％	7×10<sup>-4</sup>Pa	10％	90sccm	2Pa	100W	7min
3	10％	7×10<sup>-4</sup>Pa	70％	90sccm	0.3Pa	800W	7min	2	10％	7×10<sup>-4</sup>Pa	10％	90sccm	2Pa	100W	7min
3	10％	7×10<sup>-4</sup>Pa	70％	90sccm	0.3Pa	800W	7min	4	50％	1×10<sup>-3</sup>Pa	10％	40sccm	4Pa	90W	7min
5	50％	1×10<sup>-3</sup>Pa	80％	40sccm	0.3Pa	900W	7min	4	50％	1×10<sup>-3</sup>Pa	10％	40sccm	4Pa	90W	7min
5	50％	1×10<sup>-3</sup>Pa	80％	40sccm	0.3Pa	900W	7min	6	20％	7×10<sup>-4</sup>Pa	50％	70sccm	0.3Pa	500W	7min

Claims

1.一种蓝光可录存储的无机记录材料，其特征在于它是一种由NiFe合金用反应磁控溅射法制备的NiFeO薄膜，该薄膜的成分为NiO，Ni₂O₃，Fe₂O₃和FeO，所述的NiFe合金中Fe的重量百分比为5.0～55.0wt％。

2.根据权利要求1所述的蓝光可录存储的无机记录材料，其特征在于所述的NiFeO薄膜的膜厚为10nm～150nm。

3.根据权利要求1所述的蓝光可录存储的无机记录材料，其特征在于所述的NiFeO薄膜的衬底为K9玻璃片、石英玻璃片或光盘盘基。

4.权利要求1所述的蓝光可录存储的无机记录材料的制备方法，其特征是采用反应磁控溅射法制备，所用靶材为NiFe合金，NiFe合金中Fe的重量百分比为5.0～55.0wt％，在反应磁控溅射过程中，溅射工艺参数为：本底真空为1×10^-5Pa～2×10^-3 Pa，氧气与氩气的流量比为5％～100％，氩气的流量为10～100每分钟标准毫升，溅射功率为50W～1000W，溅射气压为0.3Pa～10Pa。