CN101719374A - 可录式蓝光超分辨近场结构光盘 - Google Patents
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Abstract
一种可录式蓝光超分辨近场光盘结构，包括盘基、记录层，金属反射层，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有机染料，该记录层的厚度为60～120nm；所述的第一保护层的厚度为100～170nm，第二保护层的厚度为10～30nm。本发明光盘使用蓝光(405nm)记录设备记录时，该光盘有机染料记录层上记录点的尺寸较BD-R更小，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，特别是一种可录式蓝光超分辨近场结构光盘，使用有机染料作超分辨近场结构光盘记录层，使用现有的蓝光记录设备缩小记录点从而大大提高光盘的存储密度。
背景技术
随着信息技术的迅速发展，需要处理和保存大量的数据以及声音、图形、图像等音频和视频信息，这使得人们对信息存储的要求向着高密度、大容量、高速度及低成本的方向发展。以光盘为代表的光存储技术经过了20多年的发展，然而传统的光盘存储均为远场光存储。由于衍射效应，焦点处记录点直径与记录激光波长(λ)成正比而与光学系统的数值孔径(NA)成反比，空间分辨率最高只能达到λ/2NA。虽然可以通过减小入射光的波长λ或提高光学头的有效数值孔径来减小存储信息的光斑尺寸，从而提高存储密度。然而记录波长从目前的红光(DVD的工作波长为650nm)缩短到蓝紫光(蓝光BD的工作波长为405nm)甚至紫外光，存储密度的提高也只是几倍的关系；而数值孔径的增大是以焦深的减小和由于偏心率引起的失真的加大为代价，以此来提高存储密度也是十分有限的。
因此寻求新的原理和技术来实现超高密度的光存储就变得尤为迫切，在先技术采用近场光学显微镜(Appl.Phys.Lett.61(1922)142)实现了超高记录密度。从此，近场光存储技术已成为光存储研究的一个热点，受到了研究人员和工业界的广泛关注。目前可供选择的近场光存储方案主要有探针型(NSOM)、固体浸没透镜(Solidimmersion lens，SIL)和超分辨近场结构(Super-resolution near-field structure，Super-RENS)。虽然探针型和固体浸没透镜近场存储方案能有效地缩小光斑形成纳米尺寸的光孔，但在高速运转的光盘上却很难实现保持光头与存储介质之间的距离在亚波长尺寸的近场范围内而不致使两者发生碰撞。此外还存在着探针透光效率低、读写速度缓慢、小尺寸高折射率的固体浸没透镜制作困难等缺点。超分辨近场结构克服了上述两种近场存储方案的缺点，被认为是最有效的近场光学记录技术之一。
目前超分辨近场结构光盘研究较多的是相变光盘、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。目前对以有机材料作为记录层的蓝光超分辨近场结构可录式光盘研究很少。与无机材料相比，有机材料具有成膜简单(采用旋涂方法)、灵敏度高、环境污染小、抗磁能力强和结构易于调整等一系列优点，已经用于蓝光可录式光盘(WO2007042409，WO2007020191，CN200580026498)中。但超分辨近场结构可录式光盘的结构和BD-R光盘结构不同，原先用于BD-R的记录介质有可能并不适合用作可录超分辨近场结构的记录介质。适合于可录超分辨近场结构的记录介质，必需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，提供一种工作波段在350-450nm可录式蓝光超分辨近场结构光盘，该光盘应适用现有蓝光记录和读出设备并能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：
一种可录式蓝光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、掩膜层和第二层保护层，所述的记录层的材料为有机染料，该记录层的厚度为60～120nm；所述的第一保护层的厚度为100～170nm；第二保护层的厚度为10～30nm。
所述的保护层由氮化硅构成，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。
所述的掩膜层为锑化碲(Sb2Te3)、锑化铋(SbxBiy)，其厚度为10～25nm。
所述的锑化铋，分子式为SbxBiy，其中x+y＝1，0.5＜x≤1；0≤y＜0.5。
所述的金属反射层的材料为银或金，膜厚为90-120nm。
本发明的技术效果如下：
和在先技术相比，本发明使用有机染料作为超分辨近场结构光盘的记录层，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BD-R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小了光斑尺寸，记录点尺寸大大缩小，光存储密度得到很大的提高。
附图说明
图1为本发明可录式蓝光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。
先请参阅图1，图1为本发明可录式蓝光超分辨近场结构光盘结构示意图。由图可见，本发明可录式蓝光超分辨近场光盘结构，包括盘基1、记录层5、金属反射层6，其特点是在所述的盘基1和记录层5之间还有第一保护层2、掩膜层3和第二层保护层4，所述的记录层5的材料为有机染料，该记录层5的厚度为60～120nm；所述的第一保护层2的厚度为100～170nm；第二保护层4的厚度为10～30nm。
实施例1：
本发明可录式蓝光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SiN，形成第一层保护层2，膜厚120nm，再磁控溅射锑掩膜层3，膜厚20nm，磁控溅射第二保护层4，膜厚20nm；在第二保护层4上，使用旋涂仪旋涂一层记录层5，该记录层的材料为有机染料(DYE)，膜厚60nm，在记录层5上再溅射一层银反射层6，膜厚100nm。
测试系统7采用PULSTEC DDU-1000，系统主要参数：波长405nm，物镜数值孔径0.65，系统的光学分辨率读出极限：1.22λ/4NA＝405/4*0.65＝190nm
激光脉冲频率f＝20-23MHz，占空比50％，恒定线速度v＝3m/s，写入功率＜6mW，读出功率0.5～3.5mW。在本实施例的蓝光可录式超分辨近场结构光盘的记录层上记录和读出，当记录点大小在100nm时，可获得清晰的读出信号。实验表明这种具有超分辨近场结构的可录式光盘可实现超分辨记录/读出，比无超分辨近场结构光盘(HDDVD-R 15GB，BD-R 25GB最小记录点尺寸204nm，149nm)获得更高的存储密度。
其它应用实例用下表给出：
| 实施例 | 第一层保护层材料2 | 第一层保护层厚度 | 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 | SiN | 120nm | Sb | 15nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 3 | SiN | 170nm | Sb | 25nm | SiN | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 120nm |
| 4 | SiN | 100nm | Sb2Te3 | 10nm | SiN | 20nm | DYE | 60nm | Au | 90nm |
| 5 | SiN | 120nm | Sb2Te3 | 15nm | SiN | 20nm | DYE | 900nm | Ag | 100nm |
| 6 | SiN | 170nm | Sb2Te3 | 25nm | SiN | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 120nm |
| 7 | SiN | 100nm | Sb2Te3 | 25nm | SiN | 10nm | DYE | 90nm | Ag | 100nm |
| 8 | SiN | 170nm | Sb2Te3 | 10nm | SiN | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 100nm |
| 9 | SiN | 120nm | Sb2Te3 | 15nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Au | 120nm |
| 10 | SiN | 100nm | Sb0.6Bi0.4 | 10nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 11 | SiN | 100nm | Sb0.6Bi0.4 | 15nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 12 | SiN | 120nm | Sb0.6Bi0.4 | 20nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 13 | SiN | 120nm | Sb0.6Bi0.4 | 25nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 14 | ZnS-SiO2 | 170nm | Sb0.7Bi0.3 | 10nm | ZnS-SiO2 | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 100nm |
| 实施例 | 第一层保护层材料2 | 第一层保护层厚度 | 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 |
| 15 | ZnS-SiO2 | 170nm | Sb0.7Bi0.3 | 15nm | ZnS-SiO2 | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 90nm |
| 16 | ZnS-SiO2 | 170nm | Sb0.7Bi0.3 | 25nm | ZnS-SiO2 | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 90nm |
| 17 | SiN | 170nm | Sb0.8Bi0.2 | 15nm | SiN | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 90nm |
| 18 | SiN | 170nm | Sb0.8Bi0.2 | 25nm | SiN | 20nm | DYE | 120nm | Ag | 90nm |
| 19 | SiN | 120nm | Sb0.8Bi0.2 | 25nm | SiN | 20nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 20 | SiN | 120nm | Sb0.9Bi0.1 | 10nm | SiN | 30nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
| 21 | SiN | 170nm | Sb0.9Bi0.1 | 25nm | SiN | 30nm | DYE | 60nm | Ag | 120nm |
| 22 | SiN | 120nm | Sb0.9Bi0.1 | 20nm | SiN | 30nm | DYE | 90nm | Ag | 90nm |
Claims (6)
1.一种可录式蓝光超分辨近场光盘结构，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)和第二层保护层(4)，所述的记录层(5)的材料为有机染料，该记录层(5)的厚度为60～120nm；所述的第一保护层(2)的厚度为100～170nm；第二保护层(4)的厚度为10～30nm。
2.根据权利要求1所述的可录式蓝光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所述的可录式蓝光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所述的可录式蓝光超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的掩膜层(3)为锑化碲、锑化铋，其厚度为10～25nm。
5.根据权利要求4所述的可录式蓝光超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的锑化铋，分子式为SbxBiy，其中x+y＝1，0.5＜x≤1；0≤y＜0.5。
6.根据权利要求1所述的可录式蓝光超分辨近场结构光盘，其特征在于所述的金属反射层(6)的材料为银或金，膜厚为90～120nm。
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|---|---|---|---|
| CN200910198959A CN101719374A (zh) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | 可录式蓝光超分辨近场结构光盘 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104685565A (zh) * | 2012-10-15 | 2015-06-03 | 富士电机株式会社 | 用于热辅助记录方式的磁记录介质及其制造方法 |
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2009
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