CN1925038B - 近场光增强的合金薄膜元件 - Google Patents
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Abstract
一种近场光增强的合金薄膜元件，其特征在于它是在一衬底上涂制的单层的共晶合金薄膜或偏离共晶成分不超过2wt％的合金薄膜。所述的共晶合金为二元共晶合金，或三元共晶合金。本发明近场光增强的合金薄膜元件，在激光作用下熔化并快速凝固过程中会析出不同成分的固相而形成规则排列的微结构，如层片状、晕圈状或杆状显微组织结构等，利用薄膜中的这些规则排列的显微组织结构可以使近场光得到显著增强。
Description
技术领域
本发明属于信息光学技术领域，是一种近场光增强的合金薄膜元件。
技术背景
随着信息技术的飞速发展，超高密度、超大容量、快速存取技术已经成为光存储技术不可逆转的发展趋势，然而在传统的光盘存储技术中，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，记录点的尺寸大小受到由记录激光波长和数值孔径确定的衍射极限的限制，无法实现存储密度的进一步提高。
为了超越衍射极限的限制，Betzig等人将近场光学技术引入光存储(Appl.Phys.Lett.61(1992)：142)，利用扫描光纤探针获得了45Gb/in2的存储密度，从而实现了超分辨，但是近场探针飞行高度的精确控制等难题使这一技术一直难以实用化。
Tominaga等人(Appl.Phys.Lett.73(1998)2078)于1998年提出的超分辨近场结构技术(Super-RENS)成功地克服了这一难题。该超分辨近场结构技术不需要改变传统的光学读出系统，仅仅在传统的光盘结构中插入掩膜层即可实现超分辨，因此该技术被认为是目前最具实用化前景的超高密度光存储技术之一。
欲使超分辨近场结构技术真正满足实用化要求，就必须使光盘的读出信噪比(CNR)达到40dB以上。而研究表明超分辨近场结构中的掩膜层是实现超分辨记录和读出的关键因素，因此如何选择合适的掩膜材料是提高读出信噪比，使Super-RENS技术实用化的关键。研究人员选用了各种不同的材料(如：Ge2Sb2Te5(K.Yasuda，M.Oho，K.Aratani，A.Fukumotoand M.Kaneko：Jpn.J.Appl.Phys.32(1993)5210)；Te(Y.H.Lu，D.Dimitrov，J.R.Liu，T.E.Hsieh and H.P.D.Shieh：Jph.J.Appl.Phys.40(2001)1647)；ZnO(M.Yamamoto，G.Mori，H.Tajima，N.Takamori and A.Takahashi：Jph.J.Appl.Phys.43.(2004)4959)；Sb(J.Tominaga，T.Nakano and N.Atoda：Appl.Phys.Lett.73(1998)2078)；AgOx(H.Fuji，J.Tominaga，L.Men，T.Nakano，H.Katayama and N.Atoda：Jpn.J.Appl.Phys.39(2000)980)；Ag6.0In4.5Sb60.8Te28.7(T.Kikukawa，T.Nakano，T.Shima and J.Tominaga：Appl.Phys.Lett.81(2002)4697)；Sb3Te(T.Kikukawa，N.Fukuzawa and T.Kobayashi：Jpn.J.Appl.Phys.44(2005)3596)；Ag2Te(T.Shima，T.Nakano and J.Tominaga：Jpn.J.Appl.Phys.43(2004)L1499)等)用作掩膜层，但其中大多数材料并不能得到较大的读出信噪比。掩膜的近场增强功能是提高读出信噪比的关键，如何获得具有较大近场光增强功能的薄膜具有重要意义。除了光盘存储，这种薄膜还可以应用于其他近场光学技术领域，如纳米光刻、小孔激光器、表面等离子体传感等。
发明内容
本发明的目的是要提供一种近场光增强的合金薄膜元件，以实现近场光增强，特别是有效地提高超分辨近场结构光盘的读出信噪比。
本发明的技术解决方案如下：
一种近场光增强的合金薄膜元件，其特征在于它是在一衬底上涂制的单层的共晶合金薄膜或偏离共晶成分不超过2wt％的合金薄膜。
所述的共晶合金为二元共晶合金，或三元共晶合金。
所述的共晶合金薄膜的厚度为10～150nm。
所述的二元共晶合金为Zn34Sb66、Au10Te90、Ge18Te82、Al33Cu67或Pb38Sn62。
所述的三元共晶合金为Ag42Cu21Sb37。
该近场光增强的合金薄膜元件在激光作用下会析出不同成分的固相：α相和β相等，形成规则排列的微结构，如层片状、晕圈状或杆状组织结构等，经测试表明：这种微结构可实现近场光的显著增强，可有效提高超分辨近场结构光盘的读出信噪比。
本发明的技术效果：
与在先技术相比，本发明的近场光增强的合金薄膜元件是在一衬底上涂制的单层的共晶合金薄膜构成的，元件构造简单，同时薄膜中的规则显微结构：层片状、晕圈状或杆状组织结构等，可实现近场光的显著增强，可有效提高超分辨近场结构光盘的读出信噪比，也可应用到其他近场光学技术领域。
附图说明
图1为本发明近场光增强的合金薄膜元件实施例1在脉冲激光作用下形成的一种规则显微结构示意图
图2为本发明不同结构的近场光增强的合金薄膜元件的表面近场区域内不同平面上沿y轴的光强分布曲线
图3为本发明的不同结构的近场光增强的合金薄膜元件表面近场区域内不同平面上沿x轴的光强分布曲线
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明及其作用作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
利用磁控溅射法(溅射功率：150W，溅射气压：0.6Pa)制备组分为Zn35Sb65、厚度为60nm的二元共晶合金薄膜，在功率为8mW，脉宽为200ns、y方向偏振的脉冲激光作用下发生共晶转变，利用透射电子显微镜观察发现形成规则排列的共晶显微组织，见图1，与空孔情况相比，在合金薄膜表面近场区域内光强得到显著增强，见图2和图3。
其他实施例见下表
表中各薄膜的制备条件同于实施例1。
| 实施例 | 薄膜成分 | 显微结构 |
| 2 | Ag<sub>97</sub>Si<sub>3</sub> | 粒子结构 |
| 3 | Au<sub>10</sub>Te<sub>90</sub> | 环状结构 |
| 实施例 | 薄膜成分 | 显微结构 |
| 4 | Ge<sub>18</sub>Te<sub>82</sub> | 片状结构 |
| 5 | Al<sub>33</sub>Cu<sub>67</sub> | 层状结构 |
| 6 | Pb<sub>38</sub>Sn<sub>62</sub> | 片状结构 |
| 7 | Ag<sub>42</sub>Cu<sub>21</sub>Sb<sub>37</sub> | 片状结构 |
Claims (2)
1.一种近场光增强的合金薄膜元件，其特征在于它是在一衬底上涂制的单层的成分为Zn34Sb66、Au10Te90、Ge18Te82、Al33Cu67、Pb38Sn62或Ag42Cu21Sb37的共晶合金薄膜。
2.根据权利要求1所述的近场光增强的合金薄膜元件，其特征在于所述的共晶合金薄膜的厚度为10～150nm。
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| CN1925038A CN1925038A (zh) | 2007-03-07 |
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