TWI398865B - 具有奈米粒的二或以上儲存層之光學儲存媒體 - Google Patents

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Description

具有奈米粒的二或以上儲存層之光學儲存媒體
本發明係關於使用奈米粒之光學儲存媒體，尤指多層光學儲存媒體。
數位資料習知儲存於光學儲存媒體，做為二進資料，呈資訊元件的形式，例如凹點。此等元件一般分佈於媒體內之一或以上平面表面，稱為資訊層。以習用光碟，例如微型光碟(CD)、數位多樣化碟片(DVD)，或藍光碟(BD)而言，同層的資訊元件分佈於蝸形磁軌或同心圓形磁軌。
資訊層上之最大儲存密度，受到資訊元件最小尺寸和相鄰磁軌間最小距離的限制。實務上，為了利用習知光學檢測機構能夠閱讀所儲存資料，此最小尺寸和距離是利用光學檢測所用光之波長加以決定。
為克服儲存密度的限度，擬議特別寫碼之資料儲存。例如JP05－062239揭露一種複數波長儲存用之儲存媒體。儲存媒體有無定形矩陣層，內分佈不同尺寸的奈米粒，不同尺寸導致不同的共振頻率。
H.Diltbacher等人在Review Optics Letters，第25卷8期，1995年，563－565頁，發表題為〈利用金屬奈米粒的特殊寫碼光學資料儲存)一文中，表示使用非線型光學技術，提供解決方案，以提高儲存層之儲存密度。作者載明，如果視與資訊元件攸關的參數，諸如形狀，可完成利用資訊元件散佈光的光譜組成，即可提高資訊元件進行的資訊量，結果即增加光學儲存密度。為此目的，該文件教示在媒體或用於儲存的表面，佈設尺寸比光波長為小，且不同尺寸和/或形狀和/或定向之金屬粒。
因此，當此表面適於照明時，電子組群的共振模態(稱為「局部化電漿子」)是在金屬奈米粒內激發，造成吸收入射輻射之某些波長。由於此等共振模態的激發視奈米粒的形狀、定向和分佈而定，導致以光譜方式寫碼或「多色」資料儲存。使用「多色」儲存法，最大儲存密度較習用「單色」光學儲存媒體明顯增加約5倍。
更具體而言，根據該文，銀奈米粒係使用陰極石版術製法，沉積在透明基體上。為了以光學方式閱讀在此塗層儲存之資料，利用入射於基體表面的輻射因總體內部反射所得短暫電磁場，於奈米粒內把局部化電漿激發。為計算電漿子共振之幅度，使用習知光學檢測機構，以波長為函數，測量由此表面散射的光強度。
本發明之目的，在倡議使用奈米粒之另類光學儲存媒體。
按照本發明，此目的之達成是利用一種光學儲存媒體，具有二或以上之奈米粒儲存層，其中至少二儲存層具有不同的介質電容率。
本發明利用配置於光學儲存媒體的介質儲存層內之金屬奈米粒，實現各種模態的資料儲存。奈米粒最好由貴金屬製成，例如金(Au)、銀(Ag)或銅(Cu)。當然，像鋁和混合之銦/錫氧化物等其他材料亦可用。奈米粒的維度較與奈米粒互動的輻射之波長為小。此維度最好小於或等於200nm，例如100nm×100nm×40nm。儲存層內的奈米粒深度(p1 ,p2 ,p3 等)，各儲存層有所不同。金屬奈米粒的激發波長，視電漿子共振而定，可藉適度選擇粒尺寸，以及周圍媒體的材料和介質電容率，加以調節。使用正確波長的光和/或把閱讀光聚焦於所需儲存層，得以選擇特殊儲存層以供閱讀。
按照本發明第一要旨，選用奈米粒的尺寸和材料，以及所選擇層的周圍媒體之介質電容率，使全部儲存層使用同樣激發波長。此單一波長模態的優點是，必須只閱讀發射單一波長的單一光源。如此大大簡化此等光學儲存媒體閱讀裝置之建制。為定址特殊層，把閱讀光聚焦於所需層即可。同時避免可修飾激發波長的奈米粒間，亦即各種儲存層間之耦合效應。
按照本發明第二要旨，選用奈米粒尺寸和材料，以及所選擇層的周圍媒體之介質電容率，使全部儲存層使用不同的激發波長。此複數波長模態必須在此等光學儲存媒體閱讀裝置內，使用複數光源或發射複數波長之單一光源。在此情況下，奈米粒間，亦即諸儲存層間，亦不會發生耦合。然而，更為提高諸儲存層之選擇性，因為在未定址的儲存層內之奈米粒，不會被閱讀光激發。
雖然在先前技術中，只調節奈米粒的尺寸以達成多色儲存，但按照本發明，要兼調節所選擇層周圍媒體的尺寸和介質電容率。選用尺寸和介質電容率，對用於閱讀之至少一波長，可得電子電漿共振。激發波長事實上，一般為較寬的波長範圍，定中在共振最大的尖峰。諸激發波長宜在350nm和1100nm之間。
本發明光學儲存媒體之閱讀裝置，包含定址機構，把光學儲存媒體的特殊儲存層加以定址。以具有複數激發波長的光學儲存媒體而言，定址之達成宜選用閱讀之適度波長，聚焦於選擇之儲存層。以具有複數層但是單一激發波長之光學儲存媒體而言，定址之達成宜把閱讀光聚焦於所選擇之儲存層。
本發明光學儲存媒體製法最好是，把金屬性粒沉積在基體上，把第一儲存層沉積在基體上，把金屬性粒沉積在第一儲存層上，以及把第二儲存層沉積在第一儲存層上。進一步諸層以同樣方式製成。金屬性粒可例如使用罩覆器，利用奈米石版術沉積。儲存層可例如利用磊晶術，或溶凝膠技術沉積。當然，對金屬性粒和儲存層亦可採用其他沉積方法。儲存媒體使用中間層時，是在次一儲存層的金屬性粒加以沉積之前，進行沉積。
茲參見附圖詳述本發明具體例如下。須知本發明不限於此具體例，而特定之特點可權宜合併和/或修飾，不違本發明之範圍。
本發明可用到複數介質儲存層內金屬奈米粒之諸性質，例如共振電漿子、激發波長。得以避免奈米粒間，亦即諸層間之耦合效應。二密接粒間之耦合，會改變激發波長。基本上，可有二種光學儲存媒體。
第一種光學儲存媒體如第1圖所示。舉例之光學儲存媒體1具三儲存層11,12,13，電容率ε1 ,ε2 ,ε3 不同，厚度d1 ,d2 ,d3 亦不同。不同儲存層11,12,13內之奈米粒4,5,6，位於儲存層11,12,13內之不同深度p1 ,p2 ,p3 。選擇奈米粒的尺寸和材料，以及諸層周圍媒體之介質電容率，使全部儲存層11,12,13之激發波長相同。奈米粒的尺寸在儲存層11,12,13內基本上一定。同理，奈米粒4,5,6材料在儲存層11,12,13內相同。
第二種光學儲存媒體如第2圖所示。在此情況下，只設有二儲存層21,22，以分離層23分開。分離層做為保護層，亦可用來調節指定層之電漿子共振波長。選擇奈米粒的尺寸和材料，以及儲存層21,22周圍媒體的電容率，使所有儲存層21,22之激發波長不同。又，在儲存層21,22內，於所選擇層內之奈米粒4,6尺寸基本上一定，只用一種奈米粒4,6材料。
當然，同樣可用二種儲存模態之組合，即若干儲存層有同樣激發波長，而其他儲存層有不同的激發波長。此外，在儲存層內可用不同尺寸和材料之奈米粒。第2圖所示分離層23，對第二種儲存媒體並無強制性。同樣可用不同激發波長，不提供分離層23。此外，分離層23亦可與第1圖所示第一種儲存媒體併用。
第3圖例表示共振波長對金奈米粒周圍媒體相對介質電容率之依賴性。奈米粒大約呈立方形，維度為40nm×40nm×100nm。由此可見，對此材料而言，共振波長隨相對介質電容率增加而遞增。
金奈米粒共振波長對側向粒尺寸之依賴性，係就三種例之相對介質電容率加以描圖。奈米粒還是大約立方形。奈米粒之二種維度固定於40nm×100nm，第三維度從40nm至100nm不等。一如第3圖，可見對指定側向粒尺寸而言，共振波長隨相對介質電容率增加而遞增。此外，對指定相對介質電容率而言，共振波長隨側向粒尺寸增加而遞增。
1．．．光學儲存媒體
4,5,6．．．奈米粒
11,12,13．．．儲存層
d1 ,d2 ,d3 ．．．厚度
p1 ,p2 ,p3 ．．．深度
ε1 ,ε2 ,ε3 ．．．電容率
21,22．．．儲存層
23．．．分離層
第1圖表示本發明第一要旨之光學儲存媒體；第2圖表示本發明第二要旨之光學儲存媒體；第3圖表示共振波長對周圍媒體介質電容率之依賴性實施例；第4圖表示就三種不同介質電容率而言，共振波長對側向粒尺寸之依賴性實施例曲線圖。
1．．．光學儲存媒體
4,5,6．．．奈米粒
11,12,13．．．儲存層
d1 ,d2 ,d3 ．．．厚度
p1 ,p2 ,p3 ．．．深度
ε1 ,ε2 ,ε3 ．．．電容率

Claims (10)

  1. 一種光學儲存媒體(1)，具有奈米粒(4)之至少第一儲存層(11,21)，及具有奈米粒(5,6)之第二儲存層(12,13,22)各儲存層(11,12,13,21,22)係介質材料所製成，其中第一儲存層(11,21)之介質材料，與第二儲存層(12,13,22)之介質材料具有不同之介質電容率者。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中不同儲存層(11,12,13,21,22)內之奈米粒(4,5,6)，係由不同材料製成者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之光學儲存媒體(1)，其中儲存層(11,12,13,21,22)內之奈米粒(4,5,6)尺寸基本上一定者。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中選用奈米粒(4,5,6)的尺寸和材料，以及儲存層(11,12,13,21,22)的介質材料電容率，使奈米粒(4,5,6)之激發波長，對至少二儲存層(11,12,13,21,22)係相同者。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中選用奈米粒(4,5,6)的尺寸和材料，以及儲存層(11,12,13,21,22)的介質材料電容率，使奈米粒(4,5,6)之激發波長，對至少二儲存層(11,12,13)係不同者。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中奈米粒(4,5,6)係貴金屬製成者。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中奈米粒(4,5,6)尺寸小於或等於200mm者。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體(1)，其中奈米粒(4,5,6)激發波長介於350nm和1100nm之間者。
  9. 一種光學儲存媒體(1)之製法，使用奈米粒(4,5,6)，其步驟為：-在基體上沉積奈米粒(6)； -在基體上沉積第一介質材料之第一儲存層(13)，具有第一介質電容率；-在第一儲存層(13)上沉積奈米粒(5)；和-在第一儲存層(13)上沉積第二介質材料之第二儲存層(12)，具有與第一介質電容率不同之第二介質電容率者。
  10. 如申請專利範圍第9項之製法，又一步驟為，在第一儲存層(13)上沉積中間層者。
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