CN1831987A - 使用波导结构和相变介质的光学记录 - Google Patents
使用波导结构和相变介质的光学记录 Download PDFInfo
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Abstract
一种包括浮动块(slider)的装置,该浮动块(slider)具有:空气轴承表面;第一波导,用于将电磁辐射对准到靠近空气轴承表面的焦点处;存储介质,放置在靠近空气轴承表面的地方;检测器,用于检测从存储介质上反射的电磁辐射;以及靠近焦点而放置的一种结构,该结构用于收集被反射的电磁辐射并将被反射的电磁辐射朝着检测器发射。
Description
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明所涉及的研究和开发得到了美国联邦政府的支持,该资助协议的编号为70NANB1H3056,是由国家标准与技术研究所授予的。美国联邦政府拥有本发明的部分权利。
技术领域
本发明涉及数据存储设备,尤其涉及使用相变存储介质的光存储设备。
背景技术
光学数据系统依靠光束在存储介质上写入或读取信息。关于光束被聚焦的紧密程度,存在一个最基本的约束,即衍射极限。这种限制直接涉及到光的波长。波长越短,可以得到的光点就越小,因此在给定的区域上便可以存储更多的比特。分辨率极限是由Abbe方程给出:
分辨率=(波长×0.61)/(数值孔径)
减小激光光点的大小就要求使用波长更短的激光和/或数值孔径更大的透镜。在从CD到DVD再到蓝光DVD的发展过程中,数值孔径在不断增大而激光波长在不断减小,从780纳米时的0.55到635纳米时0.6以上,并且最终是405纳米时的0.85。与使用较长的波长和数值孔径(NA)较低的光学元件的系统相比,波长较短的光与NA较高的透镜会产生焦深(DOF)更小的聚焦光点。DOF可以表达如下:
DOF=2×波长×(折射率)/(数值孔径)2
使用远场光学技术,在记录介质上便无法检测到次级衍射极限的印痕。在使用NA为0.85、波长为405纳米的最高端的蓝光DVD技术中,最小的印痕尺寸是140纳米。另外,使焦点保持在相对于介质的正确位置上以便记录和读取印痕,这会要求伺服系统付出相当大的努力,因为在运行期间盘片的任何摇晃和其它非理想的情况都会影响焦点的位置。
因此,需要在光存储系统的数据容量方面实现增长,超越蓝光DVD的数据容量。
发明内容
本发明提供一种装置,该装置包括一种组件,该组件具有:第一表面;第一波导,用于将电磁辐射引导至靠近第一表面的焦点处;存储介质,放置在靠近第一表面的地方;检测器,用于检测从存储介质上反射的电磁辐射;以及放置在靠近焦点处的一种结构,该结构用于收集被反射的电磁辐射,还用于将被反射的电磁辐射朝着检测器发射过去。
另一方面,本发明提供一种用于检查样品的装置,该装置包括一种组件,该组件具有:第一表面,将该表面配置成放置在靠近样品的地方;第一波导,用于将电磁辐射引导至靠近第一表面的焦点处;检测器,用于检测从样品或从样品上的污染物处反射的电磁辐射;以及放置在靠近焦点处的一种结构,该结构用于收集被反射的电磁辐射,还用于将被反射的电磁辐射朝着检测器发射过去。
本发明也包括这样一种装置,该装置包括一种组件,该组件具有:第一表面;放置在靠近第一表面处的相变存储介质;第一波导,用于将电磁辐射引导至靠近第一表面的焦点处,以便用近场辐射来改变部分相变存储介质的相;第一电极,它的第一端放置在靠近相变存储介质的地方;以及检测器,用于检测第一电极中的电流,其中这种电流随存储介质的电导率的变化而变化。
本发明进一步包括这样一种装置,该装置包括:相变存储介质;第一电极,它的第一端放置在靠近相变存储介质的地方;以及检测器,用于检测第一电极中的电流,其中这种电流随存储介质的电导率的变化而变化。
附图说明
图1示出了一种能够包括根据本发明而制造出的记录头的盘片驱动器。
图2是一种使用浮动块(slider)的近场光学记录系统的示意图,该浮动块(slider)具有根据本发明而制造出的集成波导结构。
图3是固体浸没镜的结构的示意图。
图4是包括固体浸没镜结构的浮动块(slider)的部分示意图。
图5是包括固体浸没镜结构的浮动块(slider)的部分立方图。
图6是图5中的浮动块(slider)的部分立体图。
图7是根据本发明制造出的另一个浮动块(slider)的部分示意图。
图8是由记录介质表面上的颗粒所导致的光散射的示意图。
图9是根据本发明制造出的另一个浮动块(slider)的部分示意图。
图10是根据本发明制造出的另一个浮动块(slider)的部分示意图。
具体实施方式
参照附图,图1示出了一种盘片驱动器10的拾取头盘片组件部分,它包括能够根据本发明而制造出的记录头。盘片驱动器包括外壳12(其上面的部分拿掉了,下面的部分在本图中是可以看清的),其大小和形状可包含盘片驱动器的各种组件。提供了轴式马达14,以便在该外壳内旋转至少一张数据存储介质16。在外壳12之内包含至少一个臂18,臂18的第一端20具有一个记录和/或读取头或浮动块(slider)22,其第二端24通过轴承26以绕支点旋转的方式安装在一个轴上。致动马达28位于臂的第二端24处,用于使臂18绕轴旋转以便使拾取头可以定位于盘片16上想要的扇区处。致动马达28是由本图中没有示出、但在本领域中已是公知的控制器来调节的。存储介质按照图中箭头30所指的方向旋转。随着盘片的旋转,浮动块(slider)在盘片表面上的空气轴承之上移动。
图2是悬臂32和组件或浮动块(slider)34与记录盘片36相结合的部分示意图。在写入和/或读取数据期间,盘片在箭头38所指的方向上相对于浮动块(slider)而移动。浮动块(slider)是通过万向架组件40而耦合到悬臂中的,并放置在靠近盘片的表面42的地方,同时用空气轴承44将其与盘片的表面分开。万向架组件包括连接到悬臂32的第一部分41以及连接到浮动块(slider)34的第二部分42。第二部分向着第一部分伸出悬臂。浮动块(slider)具有一个头部的或前面的端46以及尾部的或后面的端48。在本示例中,前端面朝着悬臂的旋转轴而后端则面朝着远离悬臂的旋转轴的方向。浮动块(slider)包括形式为固体浸没镜50、并靠近后端而安装的一种光学结构。激光器产生用箭头52来表示的光束,该光束通过光纤54朝着浮动块(slider)的方向发射。镜子56安装在悬臂的末端以便使光线朝着光传感器反射。可以使用光栅将光线耦合到固体浸没镜中。本示例中的记录盘包括基板58、一个或多个子层60、包括相变材料的记录层62、以及一个或多个涂敷层64。可以在盘片下面放置检测器66,以检测透过该盘片的光。
为了实现光学记录,可以将可见光、红外光或紫外光这样的电磁波对准到数据存储介质的表面上,以提高该介质局部区域的温度并在该存储介质的记录层中产生相变。为了从记录介质中读取数据,可以将光线对准到该介质上,并且无论是从该介质上反射回的光线还是从该介质中透射出的光线都可以检测得到。相变材料中的印痕将会影响到反射或透射光的性质,受影响的性质变化可以被用来表示在该介质上有还是没有印痕。
记录层可以包括活性膜材料,比如一次性写入的或可重复写入的相变材料;用于一次性写入并多次读取的有机染料(WORM);或在光线照射/加热时性质有所变化的任何其它材料,比如磁光材料。
最佳活性介质包括像VI族、V族和III族元素的这样的相变合金。这些合金在加热时经历从不定型到结晶状(稳定的条件)或相反过程中的相转变。特定的示例是Ge-Sb-Te合金(晶核形成现象占主导的结晶过程),或Ag-In-Sb-Te(生长占主导的结晶过程),它们是用于DVD产品的。生长占主导的、掺杂有SbTe的共晶合金适合用于较小的印痕尺寸,因为它们的结晶时间随印痕尺寸的减小而减少。已经示出了这种相变介质有能力保持着稳定的无定形印痕,其尺寸在100纳米以下。
当在室温下通过真空技术来沉积相变材料时,这种沉积态是无定形的,而且还是过后才稳定的。为了将材料转变为结晶稳定态,需要初始化(以光学的形式或通过受热的方式)。为了有效地管理盘片堆叠中的热量,除了活性膜之外,还可以添加电介质和金属膜。电介质隔离物和表层可以用ZnS-SiO2来构成,它是一种专门具有热稳定结构的材料,可允许大数目的读写周期。在使用反射光线完成读出的情况下,可以添加Al-Cr合金散热片以及反射层。基板材料可以是玻璃或聚碳酸酯。介质可以经后溅射处理以保证浮动块(slider)在该介质表面上移动所要求的平滑度。
记录层包含印痕图样的螺旋形的轨道,该印痕图样的反射率与印痕之间的区域不同。随着被聚焦的激光束掠过印痕,在透射或反射方面可以检测出光线等级的变化。在反射模式中,光线往回耦合到波导结构中并往外耦合到检测器。在透射模式中,光线收集透镜和检测器放置在与盘片对置的一侧。对代表印痕图样的检测器电流进行解码以产生数字信息。
为了向介质写入,将较短的、高功率的激光脉冲(通常是在纳秒的量级上)施加到该介质上,以产生初始化的结晶介质的无定形化的过程。为了擦除该介质,将较长的、低功率的脉冲(通常在微秒的量级上)施加到该介质上,以使该介质的一部分重新结晶并擦除存储在该介质那一部分之上的数据。用于无定形化的温度大约为600℃,用于结晶的温度大约为200℃。
相变材料依据其相的不同而呈现出不同的光学常数:结晶相或无定形相。在不同的相之间变化是用激光来诱导的,并且印痕尺寸受到最基本的约束的限制,即衍射极限,这可由Abbe方程给出:
分辨率=(波长×0.61)/(数值孔径)
不过,已有报道称,使用所谓的超分辨率效应的远场光学技术能够在这种记录材料上用大小低于衍射极限的印痕来写入。光学数据存储中的这种限制因素便是通过施加过量的读出激光功率来回读这样小的印痕、同时带有足够高的信噪比(CNR)而没有损坏信息本身的这种能力。
图3是固体浸没镜结构70的示意图。该固体浸没镜包括形如抛物线镜(也称为聚光镜)74的平面波导72。第一光栅76和第二光栅78构成一个用于将入射光耦合到波导中的分束光栅。以箭头80和82示出的、以偏振光的形式出现的电磁辐射瞄准到光栅上。在平行于波导纵轴84的方向上,这些光栅是偏置的,这样进入到波导一个半边86中的耦合光相对于进入到波导另一个半边88中的光线而言相移了180°。该波导是用这样的材料制成的,该材料在侧面90和92处提供了反光的界面。波导的侧面90和92被塑型为使光线在焦点94处聚焦。金属传感器96放置在该焦点处。该传感器最好是由像金、银、铝或铜这样的金属制成的。
固体浸没镜结构能够将光线聚焦成用于相变介质上近场光学记录的子波长光点。可以在浮动块(slider)上制造该结构,与用在磁性硬盘驱动器中的结构相似,该结构在相变存储介质上量级为光学近场的距离处移动,以光学的方式写入其尺寸远低于衍射极限的印痕。
在图3中,聚光镜是一个平面固体浸没镜(P-SIM)。因为在焦点处在波导两个半边的光线之间有相位差异,所以光线的电场在纵向上偏振,该纵向沿着聚光镜的对称轴。当纵向电场定位在纵向时,它会强烈地耦合到传感器中。固体浸没镜的端98可以靠近存储介质放置,使得传感器的一端所发出的电磁辐射可以被用于加热该介质的一部分。如果传感器的尺寸合适,尤其是长度合适,则它会与入射光共振并在传感器的末端附近的介质中产生极强的电场。
来自激光二极管的光线可以用光栅将其耦合到平面波导结构中,该结构可以在SiO2覆层上包括一层中心层。波导的侧面具有抛物线形状,以便将光功率聚焦到其尺寸依赖于波导堆叠结构及所用材料的光点处。使用633nm激光二极管时,已证明用于SIM结构的光点的尺寸为180nm(横向径迹)和130nm(入口径迹),有效折射率约为1.6。
在一个示例中,使用405nm激光二极管和TiO2中心层材料时,有效折射率是1.8,光点尺寸可以下降到107nm(横向径迹)和77nm(入口径迹),以提供约为140Gb/inch2的记录密度。蓝光DVD使用大小为280nm的光点,并实现约为19.5Gb/inch2的密度。因此,与蓝光DVD相比,使用带有集成波导结构的浮动块(slider)的近场光学记录装置在区域密度方面提高了约7倍。放置在波导抛物线的焦点处、并由合适的金属制成的插头(pin)(如图3所示)可以将光点限制在100nm以下。
图4是包括固体浸没镜结构的组件或浮动块(slider)100的部分示意图。固体浸没镜结构102连接到浮动块(slider)的主体104上。固体浸没镜结构包括形如抛物线的平面波导和放置在与中心层相反的侧面上的覆层。配置的光栅106将光耦合进波导。可以是氧化铝的附加透明层110放置在固体浸没镜结构的上面。金属插头112放置在靠近浮动块(slider)的空气轴承表面114的波导的焦点处。相变存储介质116是用空气轴承118将其与浮动块(slider)分开的。为从存储介质中读取数据,光线被对准到存储介质上,并检测从记录盘片上的印痕反射过来的反射光。记录介质中的印痕引起反射光性质的变化,比如光强的变化。图5是组件或浮动块(slider)120的部分立体图,该组件或浮动块(slider)120包括检测器122以及用于将从介质上印痕处过来的反射光引导至检测器的装置。既然从被记录的比特处反射的光线是在若干方向上散射的,并由此变得非常微弱(参看图8),那么反射腔或凹形体便收集被散射的光线并将其重新引导至检测器。更具体地讲,在固体浸没镜结构的端128附近的浮动块(slider)的空气轴承表面处,形成了凹口、凹形体或凹陷区126。凹口、凹形体或凹陷区126的内表面130被塑型为将反射光沿波导132引导至检测器。波导132可以包括其折射率比周围材料的折射率要高的材料,使得光线在沿波导前进时发生内全反射。或者,光线可以通过空气前进到检测器。
图5的示例在ABS处放置了半个带有连接式波导的抛物线型凹体。该镜子收集被散射的光线并将其引导至一个共同的方向上,从而便于检测这种微弱的散射光。该方向可以是根据检测器的位置沿ABS表面的任何合适的轴。该检测器可以集成到浮动块(slider)内或放置在驱动器外。该腔体应该具有几个微米(即个波长)的尺寸,以允许将可见光引导至放在方便的位置处的检测器中。腔镜表面的形状要制成可将被散射的光线有效地引导至选定的方向上。
波导可以具有用金属处理过的侧壁以便将光线反射到想要的方向上,或它可以是包括低折射率的外敷层和高折射率的中心层的电介质波导,使得光线通过内全反射以无损的方式被传输到检测器。
图6是包括固体浸没镜结构的图5中的浮动块(slider)120的部分立体图。固体浸没镜结构124是被嵌入浮动块(slider)的。固体浸没镜结构包括抛物线型的平面中心层以及放在与中心层相反的侧面上的覆层。金属插头128放置在靠近浮动块(slider)的空气轴承表面129的波导的焦点处。相变存储介质133是用空气轴承134将其与浮动块(slider)分开的。凹陷区126形成于固体浸没镜结构的端136附近的浮动块(slider)的空气轴承表面处。凹陷区126的内表面128被塑型成将反射光反射到沿波导的、用箭头140和142表示的方向上。可以安装检测器来检测反射光,并且该检测器可以通过波导被耦合到凹陷区126。图6并未示出导向检测器的通道凹陷区,但要放置该通道凹陷区以将由箭头140和142所表示的光线朝着检测器发射。
或者,可以在浮动块(slider)的顶侧检测光线。在图5和6的示例中,SIM包括像钽酸盐或氧化钛这样的高折射率中心材料以及像氧化铝这样的低折射率的覆层。该SIM可以被嵌入像玻璃这种折射率较低且被调整过的另一层膜中,以构成多模式波导。然后,散射光可以重新被引导回多模式波导结构中。然后,将有可能使用功率耦合装置以相反的方式从浮动块(slider)的顶侧来检测散射光。图7便示出了这种原理。
图7是根据本发明而制成的另一个组件或浮动块(slider)的部分示意图。固体浸没镜结构150被嵌入该浮动块(slider)中。该固体浸没镜结构包括抛物线型的中心层152以及放置在与中心层相反的侧面上的覆层162和164。金属插头154放置在靠近浮动块(slider)的空气轴承表面156的波导的焦点处。相变存储介质158是用空气轴承160将其与浮动块(slider)分开的。可以是铝制的固体浸没镜结构150放置在可以是玻璃制成的覆层166与168之间。在一个示例中,中心层152可以具有大小约为2的折射率,覆层162和164可以具有大小约为1.6的折射率,覆层166和168可以具有大小约为1.4的折射率。这便形成了如所示那样用材料170和172将其嵌入浮动块(slider)中的多模式波导176,材料170和172可以是AlTiC。在插头154处发射的光在存储介质158处反射,并被耦合到多模式波导176中。可以修改波导176的末端表面,以改进将光线耦合到波导末端的过程。可将抗反射涂层(AR)加在可以调节AR层的厚度,使得在波导上前进的光线并不在该表面处被反射回该波导中,而是在朝着检测器的方向上往波导外面耦合。对于浮动块(slider)的ABS侧面,情况也如此。一种精心挑选的AR涂层可以有效地帮助将从存储介质处反射的光线耦合回外部波导结构中。放置检测器174以便检测从波导176中透射过的光线。
图7示出了包括中心152以及覆层162和164的SIM的横截面,它们被进一步地嵌入玻璃膜166和168中。低折射率的玻璃膜用作铝中心152以及覆层162和164的覆层以构成多模式波导。这种看起来更宽的波导将在样品处向后散射的光线引导至检测器174而不管它们的入射角是多少,该检测器174可以放置在SIM的顶部。与原来的SIM相比,在ABS处铝/玻璃多模式波导的实际尺寸要大许多。
通过使用浮动块(slider)的不同部分,读出功能可以选择性地检测电阻系数变化,以便区分相变膜中的无定形部分与结晶部分。为了检测电阻系数变化,浮动块(slider)可以包括嵌入式的传导传感器。如果盘片结构被适当地调整了,则可以测量从浮动块(slider)流入相变印痕的电流或从相变印痕中流出的电流。因为在无定形印痕与结晶印痕之间电导率不同,所以产生了信号。图9是组件或浮动块(slider)200的部分示意图,它包括可以被用来从相变介质中读取数据的电极或导线202。浮动块(slider)202包括与上述波导相似的波导204。电极202以电的方式连接到键合片206上,键合片206用作到外部电压源208的连接。在本示例中,电压源连接在键合片与存储介质210之间。一示例记录轨道212要被放置在浮动块(slider)的下面。该轨道包含具有不同电导率的无定形印痕214和结晶部分216。当在电极202和介质210之间加载电压时,电子便在电极与介质之间隧穿。根据电极是在半金属区域上还是在该介质导电性较差的区域上,电子隧穿密度将会增大或减小。可以在电路中放置传感器218,以便检测用来表示电子隧穿密度变化的电流变化。这些电流变化就表示存储在存储介质上的数据。
在另一个示例中,浮动块(slider)可以包括两个电极,在空气轴承表面上它们在彼此之间留有一个小间隔(约为10nm)。当浮动块(slider)在盘片表面上移动时,便可以测量在它们之间的电阻系数。如果在两个电极之间加载了足够的电势,则有些电子会从一个电极中隧穿出来进入到介质中,然后再回到另一个电极中。隧穿电流的量将确定出靠近上述间隔的介质是无定形的还是半金属的。
图10是组件或浮动块(slider)220的部分示意图,它包括可以被用来从相变介质中读取数据的两个电极或导线222和224。浮动块(slider)220包括与上述波导相似的波导226。电极222和224以电的方式连接到键合片228和230,这些键合片用作到外部电压源232的连接。在本示例中,电压源连接在这些键合片之间。一示例记录轨道234要被放置在浮动块(slider)的下面。该轨道包含具有不同电导率的无定形印痕236和半金属部分238。这些电极是用靠近空气轴承表面的间隔240来分开的。当在电极222和224之间加载电压时,电子会在这些电极之一与介质之间以及在介质与另一个电极之间隧穿。根据电极是在半金属区域上还是在该介质导电性较差的区域上,电子隧穿密度将会增大或减小。可以在电路中放置传感器242,以便检测用来表示电子隧穿密度变化的电流变化。这些电流变化就表示存储在存储介质上的数据。
在靠近存储介质的这些电极的末端之间的距离必须与印痕尺寸的数量级相同,约为5到7nm,或更小。在下方轨道方向上电极末端的宽度可以在小于20nm的量级上。这些电极可以用钨来制成。其它可选的形状也可以用于这些电极。例如,在浮动块(slider)的空气轴承表面附近,可以将电极削尖。
本发明也可以解决在使用光盘检查工具时缺陷检查的分辨率受到限制的问题。目标为TB/in2的未来的磁数据存储密度要求将记录头的移动高度减小到几个纳米的量级。这样低的移动高度要求改进基板质量和介质涂层处理,以保证最大程度的清洁与平滑以及在亚纳米等级中的介质的均匀性。为了在产生期间控制这些性质,并且为了测试已制成的盘片,必然需要分辨率能够达到亚纳米量级的新颖且快速的检查工具。
在介质和金属或玻璃基板上识别颗粒与缺陷的已知的光学方法便是与散射仪一起使用的扫描椭圆偏振计,由此当用聚焦激光束照明时那些缺陷会作为光学性质有所偏移的区域而被检测出。较小的污染物或缺陷通常是通过它们的散射性质而被检测出的,这些散射性质强烈地依赖于材料以及缺陷的大小。一种目前可用的、在远场装置中使用405nm的激光的检查工具仅仅能够检测出尺寸为100nm的缺陷。对于这种远场技术而言,根据Abbe方程:分辨率=(波长×0.61)/(数值孔径),分辨率主要受衍射限制到大约光波长的一半。结果,尺寸在衍射极限以下的污染物的任何大小及形状信息都丢失了。尽管在某些有利的条件下仍然可以在远场的情况下检测出这样小的颗粒,但是它们只能别识别为点状的散射体,而当它们的间隔大约小于波长的一半时便不能将它们单独地分辨出来。
已经建议将基于SIM的拾取头用作近场中的照明传感器,以提高基于旋转台的检查工具的光学分辨率。基于SIM的拾取头在尺寸任意小的ABS处提供一个光点。在ABS处的光点尺寸主要是由该拾取头内部较小的金属结构的尺寸来决定,该结构是用偏振态适合的光线来照明的。理论上讲,这种光点可以小到20nm。金属结构用作入射光的强力吸收剂,并将入射光场转变为表面等离子体电磁激元(surface plasmon polaritron)。在介质一侧上,光点尺寸另外还取决于拾取头的移动高度,该高度可以调节到想要的值。通过使用光学分辨率已有所提高的、基于SIM的光学浮动块(slider),上述这种“光头”可以被用于研究和辨别与缺陷和污染物有关的玻璃和金属基板以及制成的介质盘片的表面。
图6示出了一种浮动块(slider),它所具有的光学组件是实现想要的亚波长分辨率所必需的。电介质波导将在抛物线型的波导层的顶侧处(通过适当的方法)耦合进来的光功率传送到ABS表面处的金属插头。所传送的光线被聚焦到抛物线的焦点,该焦点位于浮动块(slider)的ABS级上。该浮动块(slider)可以安装在悬置体上,以在样品上面适合的高度处移动,从而照明被研究的盘片上的颗粒与缺陷。
可以用多种方式对在样品处散射的光线进行检测。对于透明基板(玻璃、塑料等)而言,通过在基板的后侧使用常规的NA较大的准直光学元件来收集尽可能多的光线并将其引导至检测器,便可以以透射的方式对散射光进行检测。对于像金属盘片或涂有记录层的玻璃盘片这样的不透明的基板而言,可以以反射的方式来测量散射光。
在SIM周围的区域中的记录头的空气轴承表面(ABS)可以被修改成像图5和6所示的那样包括另一块镜子或透镜结构,以便收集来自基板的往回散射的光线并将其引导至检测器。
图8是在记录介质的表面上颗粒散射光线的示意图。照明近场传感器(插头)180的光学性质致使了与基板184上的缺陷182(例如,电介质颗粒)的相互作用。如图8所示,这导致了光散射集中在缺陷周围的某些角度(cos2θ)内。
本发明的近场写入和读取技术使用了与相变介质相结合的一种具有集成波导结构的浮动块(slider),以提供较高的数据容量(超过蓝光DVD),其优点有聚焦的稳定性、可拆除性、低成本以及与ROM分布格式。
本发明提供一种用于近场光学记录的装置和方法。该装置可以用在相变材料上写入以及允许回读较小的印痕。该装置可包括相变介质和具有集成波导结构的浮动块(slider)。
在前面所描述的示例中,波导结构是固体浸没镜。不过,其它波导结构也可以被用于本发明的装置中。例如,可以使用模折射率透镜结构,并且可以将金属插头放置在模折射率透镜的焦点处。或者,可以使用三维波导结构。
尽管已经就若干示例对本发明进行了描述,但是对于本领域的技术人员而言较为清楚的是,在并不背离权利要求书所界定的本发明的范围的情况下可以对所揭示的诸多示例做出各种修改。
Claims (26)
1.一种装置,它包括:
具有第一表面的组件;
第一波导,用于将电磁辐射对准到靠近所述第一表面的焦点;
靠近所述第一表面放置的存储介质;
检测器,用于检测从所述存储介质反射过来的电磁辐射;以及
靠近所述焦点放置的一种结构,用于收集所述被反射的电磁辐射以及将所述被反射的电磁辐射朝着所述检测器发射。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述存储介质包括:
相变介质。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述结构包括:
在第一表面中的腔体,所述腔体被塑型为将所述被反射的电磁辐射朝着所述检测器反射过去。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述腔体的表面具有抛物线的形状。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述结构进一步包括:
第二波导,用于将来自于所述腔体的、被反射的电磁辐射朝着所述检测器发射。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二波导包括:
中心材料;以及
覆层材料,其中所述中心材料具有比所述覆层材料要高的折射率。
7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述结构包括:
第二波导,它包括:第一覆层,所述第一覆层靠近所述第一波导的第一侧面而放置并具有靠近所述第一表面而放置的第一端;以及第二覆层,所述第二覆层靠近所述第一波导的第二侧面而放置并具有靠近所述空气轴承表面而放置的第一端。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
在所述第二波导的第一端面上的第一防反射涂层。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
在所述第二波导的第二端面上的第二防反射涂层。
10.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
放置在所述焦点处的金属插头,用于将近场电磁辐射集中到存储介质的表面附近。
11.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一表面是空气轴承表面。
12.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一波导包括下列之一:
固体浸没镜,模折射率透镜,或三维透镜。
13.一种用于检查样品的装置,所述装置包括:
其第一表面被配置成靠近所述样品而放置的一种组件;
第一波导,用于将电磁辐射对准到靠近所述第一表面的焦点;
检测器,用于检测从所述样品或所述样品上的污染物处反射的电磁辐射;以及
靠近所述焦点而放置的一种结构,用于收集所述被反射的电磁辐射以及将所述被反射的电磁辐射朝着所述检测器发射。
14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述结构包括:
在所述第一表面中的腔体,所述腔体被塑型为将所述被反射的电磁辐射朝着所述检测器反射过去。
15.如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述腔体的表面具有抛物线的形状。
16.如权利要求14所述的装置,其特征在于,所述结构进一步包括:
第二波导,用于将来自于所述腔体的被反射的电磁辐射朝着所述检测器发射。
17.如权利要求16所述的装置,其特征在于,所述第二波导包括:
中心材料;以及
覆层材料,其中所述中心材料具有比所述覆层材料要高的折射率。
18.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述结构包括:
第二波导,它包括:第一覆层,所述第一覆层靠近所述第一波导的第一侧面而放置并具有靠近所述第一表面而放置的第一端;以及第二覆层,所述第二覆层靠近所述第一波导的第二侧面而放置并具有靠近所述空气轴承表面而放置的第一端。
19.如权利要求18所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
在所述第二波导的第一端面上的第一防反射涂层。
20.如权利要求19所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
在所述第二波导的第二端面上的第二防反射涂层。
21.一种装置,它包括:
具有第一表面的组件;
靠近所述第一表面而放置的相变存储介质;
第一波导,用于将电磁辐射对准到靠近所述第一表面的焦点,以便用近场辐射来改变部分相变存储介质的相;
其第一端靠近所述相变存储介质而放置的第一电极;以及
检测器,用于检测所述第一电极中的电流,其中所述电流随着所述存储介质的电导率的变化而变化。
22.如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
连接在所述第一电极和所述第一存储介质之间的电压源。
23.如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
其第一端靠近所述相变存储介质而放置的第二电极,其中所述第一电极的第一端与所述第二电极的第一端是用一个间隔来分开的;以及
连接在所述第一电极与所述第二电极之间的电压源。
24.一种装置,它包括:
相变存储介质;
其第一端靠近所述相变存储介质而放置的第一电极;以及
检测器,用于检测所述第一电极中的电流,其中所述电流随着所述存储介质的电导率的变化而变化。
25.如权利要求24所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
连接在所述第一电极与所述存储介质之间的电压源。
26.如权利要求24所述的装置,其特征在于,所述装置进一步包括:
其第一端靠近所述相变存储介质而放置的第二电极,其中所述第一电极的第一端与所述第二电极的第一端是用一个间隔来分开的;以及
连接在所述第一电极与所述第二电极之间的电压源。
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Granted publication date: 20110420 Termination date: 20141222 |
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EXPY | Termination of patent right or utility model |