CN1726545A - 使用双层光刻抗蚀剂作为用于光学存储的新材料 - Google Patents

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Abstract

一种光信息存储介质(1)，包括载体基片(5)、反射信息层(10)和合金夹杂物(6)，该反射信息层(10)布置在载体基片(5)上且包括处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层(11)和处于至少第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层(12)。该合金夹杂物(6)基于暴露于第一电磁辐射而形成在信息层(10)中，并且具有微结构，该微结构包括处于第一结构相态的第一材料和处于至少第二结构相态的至少第二材料的混合物。该合金夹杂物的光学特性不同于初沉积信息层的光学特性，以便响应于朝向光信息存储介质(1)发射的第二电磁辐射，分别提供从合金夹杂物和从包括初沉积信息层的区域反射回来的电磁辐射中的调制，以提供读出信号。还提供了制造和读取这样的介质的方法。实现了以不同辐射波长(包括紫外光)进行高密度记录/读取，并且与标准CD和DVD介质兼容。

Description

使用双层光刻抗蚀剂作为用于光学存储的新材料
技术领域
本发明涉及一种用于一次写入/多次读取的光信息存储介质。该介质包括至少一个信息层，并且本发明涉及一种包括该信息存储介质的装置。本发明进一步涉及一种用于制造这种信息存储介质的方法以及一种记录和/或读取这种光信息存储介质的方法。
背景技术
在本领域中多种光信息存储介质是大家熟知的，特别是致密盘CD和数字通用盘DVD形式的的介质。入射在记录介质上的调制激光束引起信息层的光学特性改变。此种改变可以在后来的读取期间由另一具有较低强度的激光束光学地检测到。例如，CD一般包括具有薄的AL层从而导致在初沉积状态和曝光状态分别具有65％和5％的反射率的有机材料，该有机材料引起被反射的激光束的大约60％的调制。该调制反映存储单元，该存储单元可以是例如处于一种对应于低反射率的状态和另一种对应于高反射率的状态。为了使用电磁束来读取或者产生存储单元的一个特定状态，存储单元的尺寸在电磁束和存储单元的相互作用期间不能小于光点的尺寸。激光束的最小光点尺寸由激光的波长和光学器件的数值孔径限制，激光束是优选的电磁束源。因此，为了在CD型光信息存储介质上增加存储单元的密度，必须降低目前的用于CD的785nm的标准波长和用于DVD的650nm的标准波长。在下一代的蓝光光盘格式(BD)中将利用大约405nm的波长，而且预期在将来一代中将利用深紫外(DUV)范围的230-300nm的波长。当暴露于BD波长的电磁辐射时，一般的用于光信息存储介质的有机材料随时间而退化，致使例如在已经执行了几百次读取之后信噪比严重地下降，并且退化随着波长的进一步减少而增加。因此，必须发展替代性材料，以便提供比现今可得到的介质存储容量大的CD型介质。
在EP0474311A1中披露了一种通过利用加入合金和散射而支持使用已减少的读取/写入波长(诸如680nm)的光学存储器件。该器件利用合金材料作为记录层。该合金包括高反射材料，诸如Au、Ag、Al或者Cu，并且通过按反映被记录数据的图案将该器件暴露于高强度激光从而在记录层上热强加几何形状改变来实现对从该器件反射的光进行调制。由于这个几何改变而实现了调制。在曝光期间产生了或者拥有较高反射率或者拥有较低反射率的各个存储单元的几何构造。因此需要精确定义各个层的几何形状，其会限制光信息存储介质的存储密度。
这种材料的另一个例子可在EP0068801中找到，其基于照射下的硅化物构造的效应。通常，光信息介质利用该材料中的结构改变，诸如晶相的改变或者晶态或非晶态中的差异。关于初沉积结构的相，即介质的原始状态，该材料转换成了一种频繁地显示不同光学特性的新材料，并且因此获得了调制。
随着波长的减少而增加材料退化的问题在用于集成电路和半导体制造的小型化光刻处理过程中也会遇到。在光刻处理过程中借助于电磁照射首先在一材料中写入图案，该材料在暴露于电磁照射时会改变特性。一般为在显影后，去除已曝光的区域(或者未曝光的区域)，并且在蚀刻未受保护的下层期间，剩余的抗蚀剂保护下层的多个部分，所以在一系列的步骤中蚀刻出该图案(或者与此相反)。
在WO02/06897中披露了双层构造中的各种无机材料。该专利披露了对于一大组无机材料，双层结构可以借助于激光束而被热熔化以形成低共熔合金材料，该低共熔合金材料具有与初沉积材料不同的光学特性。为了获得最适合光刻处理的抗蚀剂，需要以非常小的曝光进行抗蚀剂转换，因为目前的光刻曝光系统没有设计成提供大的曝光，此外因为不期望明显的温度增加，即高于200℃，并且温度增加将最终破坏任意的下层电路。
然而，当开发用于光信息存储的介质时，最重要的是用于读取已存储的信息的电磁辐射源不改变光信息存储介质的材料成分。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种高密度光信息存储介质。
本发明的另一个目的是提供一种能够支持蓝光光盘格式的光信息存储介质。
本发明的另一个目的是提供一种与标准CD和DVD介质兼容的光信息存储介质。
本发明的另一个目的是提供一种能够通过(深)紫外范围的辐射来记录和读取的光信息存储介质。
本发明的另一个目的是提供一种用于制造光信息存储介质的方法，该方法是简单的，且另外能够提供高密度存储介质。
根据本发明的第一方面，可通过一种光信息存储介质来实现上面提到的和其它目的，该光信息存储介质包括：
-载体基片，
-反射信息层，该反射信息层布置在载体基片上，并且包括处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层和处于至少第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层，以及
-合金夹杂物，其基于暴露于第一电磁辐射而形成在信息层中，且具有一个微结构，该微结构包括处于第一结构相态的第一材料和处于至少第二结构相态的至少第二材料的混合物，
其中合金夹杂物的光学特性不同于初沉积信息层的光学特性，致使响应于朝向光信息存储介质发射的第二电磁辐射，分别提供从合金夹杂物和从包括初沉积信息层的区域反射回来的电磁辐射中的调制，以提供读出信号。
光信息存储介质可以进一步由保护性覆盖层保护。
根据本发明的第二方面，由一种制造光信息存储介质的方法实现上面提到的以及其它目的，该方法包括以下步骤：
-提供载体基片，
-提供反射信息层，其通过将处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层沉积在载体基片上，并将处于第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层沉积在第一层上而实现，
-选取该至少第一和第二无机材料，使得通过熔化和凝固至少一部分信息层而形成的微结构提供合金夹杂物，合金夹杂物具有包括处于第一结构相态的第一材料和处于第二结构相态的第二材料的混合物。
光信息存储介质可以进一步由保护性覆盖层保护。
该方法可以进一步包括按预定图案将信息层暴露至第一电磁辐射的步骤，以便在已曝光的信息层中形成合金夹杂物。该曝光例如可以由记录装置中的已聚焦激光器来执行，其中用于读取的同一个激光器可以通过较高的能量执行写入，或者能以特定的配置通过使用特定掩模的存储介质的大量曝光来执行该曝光过程，从而提供以预定图案的曝光。
根据本发明的第三方面，由一种光学地读取无机光信息存储介质的方法来实现上面提到的和其它目的，该方法包括下面的步骤：
-朝向光信息存储介质发射电磁辐射，
-响应于入射的电磁辐射，检测从光信息存储介质反射回来的电磁辐射中的相位调制或者强度调制，
因此由检测到的相位调制或者强度调制提供初沉积信息层中的合金夹杂物的图案。
因此，该光信息存储介质包括支持至少两种不同无机材料的至少两层的基片，其中通过借助于第一电磁辐射(诸如激光束)来热熔化或者液化该至少两种无机材料的有限体积而存储信息。基于熔化该至少两种无机材料形成合金，优选地是低共熔合金，其拥有与初沉积材料不同的光学特性，因此形成信息图案。然后可以被读取已存储的信息，其作为从介质反射回来的电磁辐射的强度调制或者相位调制。
第一和第二电磁辐射可以由相同的辐射源发射，并且进一步具有基本上相同的波长。优选地，辐射的强度是可变的，以便提供用于写入的高强度第一电磁辐射(写脉冲)和用于读取已存储的信息的较低强度第二电磁辐射(读脉冲)。
光信息存储介质的形状是任意的。特别地，该存储介质可以是盘、带、盒、卡形等。术语“层”并不意味着将信息层的形状限制为一般用于磁带和盘的薄片状的形状，而通常指的是任何块状或者有利于承载信息的形状。
例如当使用诸如CD和DVD的盘时，载体基片优选地由塑料材料制造并且具有介于0.5到2mm之间的厚度。该塑料材料可包括任何塑料材料，诸如聚甲基(polymethyl)、聚甲基戊烯、甲基丙烯酸酯、聚烯烃、环氧树脂等，优选地如聚碳酸酯。
保护性覆盖层可以是对于应用的电磁辐射透明的任何材料。在优选实施例中使用聚碳酸酯作为保护性覆盖层，但是也可以使用其它的透明材料，诸如树脂、漆等。该覆盖层既表示为防止划伤等的机械性保护层，又表示为化学性保护层，以便保护无机层免受包括来自空气影响的环境影响。覆盖层的厚度主要取决于读取/写入电磁源与光信息存储介质之间的工作距离。因此对于每一代光存储技术来说覆盖层的厚度不同。对于致密盘CD，一般使用1.2mm厚的覆盖层，对于数字通用盘DVD，一般使用600微米厚的覆盖层，而对于蓝光光盘BD，该覆盖层具有当前优选的大约100微米的厚度。可以设想的是，可以根据具体的实施来选定保护性覆盖层，以便例如对于BD可以是介于50到200微米之间。
该信息层是实际包含信息的层，并且包括无机材料的至少第一和第二层。可以通过由第一电磁辐射照射信息层而形成信息图案来写入信息。第一电磁辐射具有高写入功率，并且适于加热信息层以便至少部分地热液化无机材料。接下来，使已熔化的材料凝固以形成信息层的合金夹杂物。选取所述材料和所述材料的比率，致使合金的微结构包括处于第一结构相态的第一无机材料和处于至少第二结构相态的至少第二无机材料的混合物。
该合金的成分可以通过选取层厚、层厚比、温度、冷却温度等来控制。通过根据各种无机材料的相图选取这些参数，例如通过选取第一无机材料的量与至少第二无机材料的量之间的适当比率，可形成低共熔合金。这可通过相应地调整各个层的厚度而获得。
形成低共熔合金的优点为：所述材料在纳米量级上形成均质合金，即处于第一相态的第一无机材料和处于第二相态的第二无机材料的紧密混合物，因此没有留下初沉积材料的残留部分。偏离优选的低共熔材料成分将在合金中留下初沉积材料的残留部分，其可以影响合金的光学特性，由此不能较好地定义包括合金夹杂物的信息层的光学特性。在合金化的材料中留下的残留部分因此会导致较低的调制效率。
此外，选取至少第一和第二层的厚度以便获得最大可能的初沉积层的反射，并且目前优选地是至少两层的每一层的厚度为大约20nm。可以设想的是，也可以应用3到70nm之间的每一层的厚度，诸如介于10到60nm之间、诸如介于15到40nm之间。为了获得足够的信息密度，目前优选地是至少两层的全部厚度应该不超过200nm。通过增加层的总厚度，将难于限制到达已曝光区域的热量，并且由此通过例如扩散进没有暴露于第一电磁辐射的区域而避免了加热相邻部分。然而，所述层的总厚度可以限制为1000nm，诸如限制到800nm，诸如限制到400nm，其取决于对于信息密度的要求。由于沉积过程，所以对于每一层大约3nm的最小层厚是目前优选的。
可以选取所述无机材料，以便具有低熔点并且能够形成低共熔合金。该无机材料可以从包括以下各对的组中选取：As-Pb、Bi-Cd、Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Cd-In、Cd-Pb、Cd-Sb、Cd-Sn、Cd-Ti、Cd-Zn、Ga-In、Ga-Mg、Ga-Sn、Ga-Zn、In-Sn、In-Zn、Mg-Pb、Mg-Sn、Mg-Ti、Pb-Pd、Pn-Pt、Pb-Sb、Sb-Sn、Sb-Ti、Se-Ti、Sn-Ti和Sn-Zn等。目前，Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Ga-In、Ga-Sn、In-Sn、In-Zn、Mg-Sn、Sb-Sn、Sn-Ti和Sn-Zn的组合是优选的，并且更优选的是Bi-In、Bi-Sn、In-Sn的组合。
具有初沉积信息层的最高可能初始反射率是优选的。例如具有两层材料，已经发现为了获得最大反射率，应该选取第一和第二无机材料的复折射率n1，2±ik1，2，以使得第二无机材料的折射率n2的实部尽可能的低，并且低于第一层的折射率n1的实部，此外，使得第二无机材料的折射率的虚部k2高于第一材料的折射率的虚部k1。
初沉积信息层的高反射率提供了以下优点，即在使用从标准电磁辐射源发射的辐射可以读取光信息存储装置而不需要将信息层加热到高于熔化临界值。
此外，已经发现：制备高反射的初沉积材料，即反射率高于60％的材料，诸如反射率高于70％，诸如反射率高于80％，提供了出乎意料的高调制比，诸如调制比高于50％，诸如高于60％，诸如高于70％。由此为高的信噪比提供强调制比，从而提高了存储装置的总性能。
该光信息存储介质的重要方面是初沉积层的光学特性不同于合金的光学特性。优选地，初沉积层或者合金对于第二电磁辐射基本上是透明的，而其它组成部分是基本不透明的并且优选地具有高反射性。在下面的实施例中将只描述包括初沉积层的区域基本上是不透明的情况，更具体是说明其中初沉积层基本上是反射性的，和其中包括合金的区域基本上是透明的情况。然而，下面描述的所有方面和实施例也应用于相反的情形。
为了读取已存储的信息，朝向光信息存储介质发射第二电磁辐射，并且响应于入射的第二电磁辐射检测从光信息存储介质反射回来的电磁辐射束中的调制。由于初沉积层和合金材料具有不同的光学特性，所以发生该调制。因此该调制提供了读出信号，该读出信号提供了有关已存储信息的信息。
该第二电磁辐射源可以是激光器，诸如二极管激光器，例如诸如是发射波长范围为500到900nm的光的激光器，所述发射的光包括分别用在CD和DVD技术中的785nm和650nm的标准波长。该辐射源可以另外是发射被认为是蓝光波长范围的光的激光器，即波长范围在300nm到500nm之间，优选地是诸如用在BD技术中的大约405nm，或者辐射源可以是紫外激光源，其发射230到300nm范围的辐射。
在优选实施例中，第一和第二电磁辐射源是同一辐射源，对于读取辐射所发射的辐射的能量比对于写入辐射所发射的辐射的能量要小。
通过检测当朝向至少一部分光信息存储介质发射第二电磁辐射时从光信息存储介质反射回来的电磁辐射，可以提供读取信号，并且由此可以将以信息图案存储的信息读取作为检测到的电磁辐射中的强度调制。可以将以信息图案存储的信息读取作为从初沉积信息层反射回来的或者从处于至少部分透明的合金夹杂物下面的任何层反射回来的辐射中的强度调制。
可选地，通过检测当朝向至少一部分光信息存储介质发射第二电磁辐射时从光信息存储介质反射的电磁辐射中的干扰调制或者干扰带，可以提供读取信号，因此检测到了相位调制。入射的电磁辐射因此从初沉积层或从任何处于合金夹杂物以下的层(例如从载体基片、附加层等)反射。可以选取载体基片材料以进行充足的反射，以便提供可检测的从处于合金下面的层反射的信号。在这个实施例中，重要的是：调整初沉积层的表面与处于合金下面的任何反射层的表面之间的距离，致使在从初沉积层的表面反射的辐射和从合金下面的反射层的表面反射的辐射之间获得相消或者相长干扰。为了获得两个反射层之间的正确距离，第一和第二层的厚度应该被选取为第二电磁辐射的四分之一波长的任意整数倍。由于关于反射率和合金成分认真地选取了第一和第二层的厚度，所以可期望提供间隔层以调整上述距离。上面已经假定朝向光信息存储介质发射第二电磁辐射，以使辐射的方向平行于光信息存储介质的表面法线的方向。在第二电磁辐射的方向倾斜θ角度的情况下，辐射偏离光信息存储介质的表面法线，应该选取无机双层的厚度或者无机双层和间隔层的厚度，使得实现总厚度满足：n×l×sin(θ)＝1/4×m×λ，其中n×l是总光学厚度，θ是倾斜角，λ是第二电磁辐射的波长，而m是任何整数数字。然而，在实践中也必须考虑跟踪和聚焦信号。为了利用与用于读取该介质的光学装置相同的光学装置读出这些信号，最经常的是选取不完全的干扰，以便仅选择接近于最佳位置的参数。
为了改进调制和为了增强存储介质的光学以及热学特性，信息层可以另外包括附加层。可以将该附加层提供在信息层的一侧上或者信息层的两侧上，即在载体基片和第一层之间，或者将其提供在信息层之上。该附加层可用于反射、吸收或者散射例如穿过合金朝向附加层发射的第二电磁辐射。附加层的光学特性对于类型及已获得的调制强度可以是决定性的。
为了改善处于合金下面的层的反射率，可将反射附加层提供在载体基片和该至少第一层之间。因此，可以增加来自合金下面的反射的辐射的强度，以便进一步增加相位调制的灵敏度。
该反射附加层可以是任何反射材料，诸如金属或者金属合金。该金属层优选地包括Al，但它也可以包括Ag、Au、Pd、Pt、Ir、Cu或者任何其它高反射金属或者金属合金。
使用附加层的另外优点是附加层可以包括热传导材料，诸如金属，由此由于入射的电磁辐射而产生的加热非常快地散开，从而避免了相邻层的熔化。使用Al附加层具有优势，因为Al和Bi之间的界面或者Al和Sn之间的界面是非常稳定的。在预期的(局部)温度范围内Al和Bi或者Sn之间，不希望发生扩散和不想要的合金化。
可选地，该附加层可以包括反射入射辐射的介电层。该介电层可以是ZnS和SiO2的混合物，例如(ZnS)80(SiO2)20，或者该介电层可以包括SiO2、Ta2O5、TiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、ZnO、SiC等，包括它们的非化学计量成分。该介电层可以另外或者可选地包括介电堆叠，诸如包括多个子层的堆叠。该介电堆叠优选地是所谓的干涉堆叠，其中可以通过设计子层的数量以及各个的子层的厚度而设计反射率。此外，可以提供更多的介电堆叠以进一步提高存储密度。
典型地，介电材料是弱的热传导材料。介电附加层因此可以限制从第一电磁辐射到光束的聚焦区域的热学加热，该附加层可以增强初沉积区域和暴露区域之间的对比度，能形成高密度图案。
该附加层也可以包括上述的间隔层，即用于调整初沉积层的表面与附加层的表面之间距离的层。间隔层可以是设置的透明层，以使辐射能够穿过该层，或者间隔层可以是不透明的，其中需要布置间隔层的位置使得辐射不需要穿过它。因此可以将间隔层设置在便于优化光信息存储介质的性能的任何位置。
在另一个可选方法中，可以选取该附加层以吸收或者散射入射辐射，使得辐射从包括初沉积的第一和第二层的区域反射，并且不从或者仅仅很小程度地从包括合金的区域反射。这种附加层就像反射材料可以由介电材料制成或者由多个堆叠介电材料制成，以使入射辐射被吸收或者散射。吸收入射辐射的材料可以是任何吸收材料，诸如任何吸收性介电材料，诸如碳黑、金刚石类碳(DLC)，Fe3O4，Pb，非晶硅、尖晶石等。散射入射辐射的材料可以是多孔硅，Al2O3，SiO3等。优选地，用于散射入射辐射的材料全部是粒状结构。在这两种情况下，基本上没有辐射从该层即从包括合金的区域反射，因此可以进一步改善强度调制。
为了进一步增加光信息存储介质的容量，可以重复上述分层的结构以便获得两个或者更多的记录堆叠。与参考并入本申请的WO99/59143相比较，可以通过改变第二电磁辐射的聚焦而选取将要读取或者写入的记录堆叠，以使辐射源发射的第一或者第二电磁辐射聚焦在将要读取/写入的记录堆叠上。
在另一个优选实施例中，提出了双信息层或者多信息层构造，其中根据本发明构造成每一个信息层。
为了进一步减少两层之间的串扰和自吸收，现在提出仅将包括第一和第二无机材料的信息层沉积在预定轨道中，然而轨道之间的间隔通常是透明的。这就改善了位于下面的任何轨道的可见度，并且为了增加存储密度，可以在第一信息层的下面提供并布置第二信息层，使得顶层中的轨道之间的间隔定位在较低层的轨道顶上。这种结构可以由垂直发射(lift-off)技术提供。
除了上述通过在彼此之上使用两个记录堆叠来增加数据容量的选择之外，另一个可能是在盘的两侧上提供相同的堆叠，或者甚至在盘的两侧上涂覆双堆叠以进一步提高数据容量。在这种情况下写入和读取需要将两个写入/读取单元，或者必须手动地将该介质翻转至它的相反侧，例如对于密纹唱片(LP)。
附图说明
现在将结合附图详细的描述本发明的优选实施例，其中：
图1表示光信息存储介质的侧视图；
图2表示以405nm用于In和Bi的不同层厚时初沉积的反射率、透射率和吸收率；
图3表示以405nm用于Sn和Bi的不同层厚时初沉积的反射率、透射率和吸收率；
图4表示以405nm用于In和Sn的不同层厚时初沉积的反射率、透射率和吸收率；
图5表示Bi和In的二进制相表；
图6表示Bi和Sn的二进制相表；
图7表示In和Sn的二进制相表；
图8表示加热期间不同层的已测量的光学特性。
具体实施方式
在图1中示出了光信息存储介质的优选实施例。该光信息存储介质1包括：载体基片，该载体基片为具有大约1毫米的厚度的聚碳酸酯基片5；一起形成信息层10的第一层11和第二层12。出于保护目的添加透明聚碳酸酯覆盖层3。激光由透镜2示意性地显示。该激光可以是写入激光，其通过热学加热双层、液化双层并且随后形成合金夹杂物而形成合金夹杂物6。该激光也可以是读取激光，其检测先前产生的合金夹杂物的存在。此外，还示出了附加层4的位置。
层堆叠设计的初始初沉积反射率对于光存储是重要的参数。对于三代的光存储技术(CD、DVD和BD)，针对下面的配置来计算初沉积的反射率：
  配置   层1   层2
  A   60nm In   60nm Bi
  B   60nm Bi   60nm In
  C   60nm Sn   60nm Bi
  D   60nm Bi   60nm Sn
  E   60nm In   60nm Sn
  F   60nm Sn   60nm In
为了达到最大反射率可选取特定的层厚，但是可以稍微降低以满足任何技术要求。计算结果在表1中给出，表1表示对于全部配置的高反射率。通过比较示出了配置A、C和E具有最高初始反射率。
表1  已计算的具有初沉积双层的堆叠的反射率
  配置   名字   波长   已计算的反射率
  A   CD   785nm   89.4％
  B   CD   785nm   79.4％
  C   CD   785nm   79.9％
  D   CD   785nm   79.4％
  A   DVD   650nm   85.1％
  B   DVD   650nm   64.8％
  C   DVD   650nm   70.1％
  D   DVD   650nm   64.9％
  A   BD   405nm   89.0％
  B   BD   405nm   62.1％
  C   BD   405nm   72.3％
  D   BD   405nm   62.1％
  E   BD   405nm   89.0％
  F   BD   405nm   72.3％
例如，配置A显示了比配置B高的反射率，它们包括相同的材料但是具有相反的顺序。假定初始反射率对于光存储是主要的要求，则配置A将是优选的。然而总反射率关于全部方面来说不是必要的主要问题。
在图2、3和4中分别对于配置A、C和E计算了初始反射率，假定以等厚的两层形成双层。容易地看到大约以每一层20nm的层厚可达到最大反射率。
在图5、6和7中示出了二进制相表。直到现在，仅仅考虑具有相等厚度的双层，然而为了在熔化两个层时形成低共熔合金，两个层的厚度比率是重要的。基本上形成低共熔合金对于光学性能是重要的。二进制相表给出了比率(重量比)信息，而且也给出了低共熔合金形成的冷却温度。表2给出了各个初沉积层的比率以便达到共晶体的概观表。
表2  低共熔成分
  系统   重量-％   原子-％   厚度比
  In-Bi   In重占67％   In原子占78％   In 30nm∶Bi 11.1nm
  Sn-Bi   Sn重占45％   Sn原子占59％   Sn 30nm∶Bi 27.4nm
  In-Sn   In重占52％   In原子占51％   In 30nm∶Sn 27.7nm
例如，通过具有15nm/15nm的Bi/In薄膜成分和50nm/50nm的Bi/In薄膜成分的双层，强烈地改变了光学特性。一般地，该改变由光学密度(OD)比读出波长表示，光学密度(OD)表示薄膜的透射率T＝10-OD。对于405nm的波长，初沉积的薄膜根据层厚可以具有1或者4的OD。通过合金化薄膜中的区域，已转换的区域的OD、该合金夹杂物达到最小值，其中薄膜中的所有材料被转换。以405nm可达到大约0.4的OD的最小值。在从0.6直到3.6的范围的OD方面的变化(为层厚的函数)意味着根据透射的光功率(调制的显著部分)多于10倍。与高初始反射率相结合，它给出了已提出的材料的优点：高对比度+高初始反射率，其也意味着较低的信号噪声。此外，大范围波长上的平滑的和平坦的吸收光谱是显著的，此外，其潜在的对于所有代的光存储技术来说都是有益的。
图8表示加热期间对于许多不同配置作为温度函数的光性能。根据计算，可观测到高的初始反射率(大约70％)。在大约130℃，可观测到急剧的转变，其导致反射率的显著下降(低于15％)并且透射率相应地增加大约40％。

Claims (23)

1、一种光信息存储介质(1)，其包括：
载体基片(5)，
反射信息层(10)，该反射信息层(10)布置在载体基片(5)上，并且包括处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层(11)和处于至少第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层(12)，
合金夹杂物(6)，该合金夹杂物(6)基于暴露于第一电磁辐射而形成在信息层(10)中，并且具有微结构，该微结构包括处于第一结构相态的第一材料和处于至少第二结构相态的至少第二材料的混合物，
其中合金夹杂物的光学特性不同于初沉积信息层的光学特性，使得响应于朝向光信息存储介质(1)发射的第二电磁辐射，分别提供从合金夹杂物和从包括初沉积信息层的区域反射回来的电磁辐射中的调制，以提供读出信号。
2、根据权利要求1所述的介质，其中无机材料至少包括从由下面对组成的组中选取的材料：As-Pb、Bi-Cd、Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Cd-In、Cd-Pb、Cd-Sb、Cd-Sn、Cd-Ti、Cd-Zn、Ga-In、Ga-Mg、Ga-Sn、Ga-Zn、In-Sn、In-Zn、Mg-Pb、Mg-Sn、Mg-Ti、Pb-Pd、Pb-Pt、Pb-Sb、Sb-Sn、Sb-Ti、Se-Ti、Sn-Ti和Sn-Zn。
3、根据权利要求1或者2所述的介质，其中该无机材料至少包括从由以下对组成的组中选取的材料：Bi-Co、Bi-In、Bi-Pb、Bi-Sn、Bi-Zn、Ga-In、Ga-Sn、In-Sn、In-Zn、Mg-Sn、Sb-Sn、Sn-Ti和Sn-Zn。
4、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中该无机材料至少包括Bi-In、Bi-Sn、In-Sn的组合。
5、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中每一种无机材料具有复折射率n±ik，并且其中选取第二无机材料以使其折射率的实部低于第一材料的折射率的实部，并且使其折射率的虚部高于第一材料的折射率的虚部。
6、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中形成第一层(11)的第一无机材料是Bi，而形成第二层(12)的第二无机材料是In或Sn，或者其中第一无机材料是Sn而第二无机材料是In。
7、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中选取第一和第二层(11、12)的厚度，使得通过熔化和凝固第一和第二层的至少一部分而形成的合金具有基本的低共熔成分。
8、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，还包括布置在载体基片和至少第一层(11)之间的至少一个附加层(4)。
9、根据权利要求8所述的介质，其中该合金(6)或者该初沉积信息层(10)对于朝向介质发射的第二电磁辐射是基本上透明的。
10、根据权利要求9所述的介质，其中该至少一个附加层(4)用于反射、吸收或者散射朝向附加层发射的第二电磁辐射。
11、根据权利要求8-10的任何一项所述的介质，其中该至少一个附加层(4)包括至少一个包括一种介电材料的子层。
12、根据权利要求8-11的任何一项所述的介质，其中该至少一个附加层(4)包括至少一个包括一种金属的子层。
13、根据权利要求8-12的任何一项所述的介质，其中该至少一个附加层(4)包括至少一个透明的间隔层。
14、根据权利要求1所述的介质，其中该介质还包括保护性覆盖层(3)。
15、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中在包括合金的区域与包括初沉积层的区域之间反射回来的电磁辐射中的调制大于70％。
16、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中该调制是强度调制或者相位调制。
17、根据前述权利要求的任何一项所述的介质，其中该介质与CD和DVD标准相兼容。
18、在光信息读取和/或记录装置中使用根据权利要求1-17中的任一项所述的介质。
19、一种光信息存储介质，包括：
载体基片(5)，
第一记录堆叠，包括
反射信息层(10)，该反射信息层(10)包括处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层(11)，和处于至少第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层(12)，
合金夹杂物(6)，该合金夹杂物(6)形成在信息层(10)中，并且具有微结构，该微结构包括处于第一结构相态的第一材料和处于至少第二结构相态的至少第二材料的混合物，
分离层，
基本上与第一记录堆叠相同的第二记录堆叠。
20、一种用于制造光信息存储介质(1)的方法，该方法包括以下步骤：
提供载体基片(5)，
提供反射信息层(10)，其通过在载体基片上沉积处于第一结构相态的第一无机材料的至少第一层(11)，和在第一层上沉积处于第二结构相态的至少第二无机材料的至少第二层(12)来实现，
选取该至少第一和第二无机材料，使得通过熔化和凝固至少一部分信息层而形成的微结构提供合金夹杂物(6)，该合金夹杂物具有包括处于第一结构相态的第一材料和处于第二结构相态的第二材料的混合物的微结构。
21、根据权利要求20所述的方法，还包括步骤：按预定图案将信息层暴露于第一电磁辐射，以便在已曝光信息层中形成合金夹杂物。
22、一种由权利要求20-21的方法提供的光信息存储介质。
23、一种用于光学读取根据权利要求1-17中的任一项所述的光信息存储介质的方法，该方法包括以下步骤：
朝向光信息存储介质发射电磁辐射，
响应于入射的电磁辐射检测从光信息存储介质反射回来的电磁辐射中的相位或者强度调制，使得由检测到的相位或者强度调制提供初沉积信息层中的合金夹杂物的图案。
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