文档介绍：该【光学数据存贮器件的形成方法 】是由【开心果】上传分享，文档一共【24】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【光学数据存贮器件的形成方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。光学数据存贮器件的形成方法
专利名称:光学数据存贮器件的形成方法
在此所揭示的发明,涉及到把数据存贮在一种材料之中,比如说一种相态可变的材料之中的光学数据存贮器件。通过对这种材料施加射束能,至少在两个可探测状态之间可以相互转换。
非消失性的相态可变的光学数据存贮系统,在一种相态可变的材料之中记录信息。通过对这种材料施加能量(例如施加光能,粒子束能或者类似的射束能量),则至少在两个可以探测到的状态之间是可以相互转换的。
该相态可变光学数据存贮材料,是放在一个光学数据存贮器件之中的。这种光学数据存贮器件具有一个由基片支撑的,并且密封在密封剂之中的结构。这些密封剂可能包括抗消失材料,绝热材料及绝热层,在射束源和数据存贮介质之间的抗反射层,在光学数据存贮介质和基片之间的反射层等等。这些各种各样的层,都可以完成比这些作用之中的一个更多的作用。例如,抗反射层同时也可以是一种绝热层。这些层的厚度,包括光学数据存贮材料层的厚度,要选择得使之对于一个给定的材料,用于相态变化所需要的能量达到最小;同时保持有高的反差比,高的信噪比,并使相态可变数据存贮材料有高的稳定性。
该相态的可变材料是一种通过对它施加射束能量就可以从一个可探测状态转换为另一个可探测状态的材料。该相态可变材料,就其可探测状态来说,在它们的组织结构相对规则程度与相对不规则程度上,都可能是有所不同的,并且通过其导电率,电阻率、透光率、吸光率,光反射率或者它们的任何组合特性,可以检测到这两种状态之间的不同。通常是把该光学数据存贮材料以不同规则材料的形式沉积起来,例如,通过蒸发沉积,化学汽化沉积,或者等离子沉积。等离子沉积包括溅射,辉光放电,以及等离子化学沉积。通常,该光学数据存贮材
料是一种多元硫属化物合金;这种合金的相态,在大多数情况下有一定程度的离散性,离散程度与可探测状态之间的循环过程有关。也就是说,其除状态,至少在起始的几个循环期间可能会显示出各种各样的特性。对用沉积方法得到的这种不规则材料,必须进行形成处理。这就是说,存贮器的材料必须调整为,或者换句话说必须制备为,(a)适于接受数据,如果这些数据准备记录在一个不规则状态之中(二进制“1”)的话;(b),相态离散性应是稳定的“形成”,意思是把所有单个存贮单元,从沉积状态转换为与二进制“0”相对应的一个规则状态;这个规则状态是稳定的,在多次接连不断的擦除与写入循环期间不会再进一步产生不希望的相态离散。
这个形成,要求该数据存贮材料从与二进制“1”对应的沉积不规则状态向更规则的状态转换。这个形成可以直接从沉积状态变为该形成状态
(二进制“0”),或者经过中间的规则状态,从沉积状态开始,随同相继而来的转换一起从规则状态转到相继而来的不规则状态,然后再转到形成状态(二进制“0”)。这个在形成之后的不规则状态可能不同于沉积不规则状态。
这个沉积材料的形成,无论是(a)从沉积状态直接转换到形成状态,(二进制“0”),还是(b)从起始的不规则状态转换到一个相对更规则一些的状态即乳浊态接着再变为更不规则的状态,并通过这种转变最终变为相态离散特性恒定的形成态。这种形成过程,对于每单位体积的光学数据存贮材料都需要输入一定量的能量。这种需要可以借助于激光束来完成,例如,用一种功率密度可以变换的激光束。这种激光束可以是一种聚焦的激光束,例如,与光学数据存贮系统中用来擦除(使其变成结晶化)与写入(熔化并且使其变成玻璃状的物质)的聚焦激光束一样的激光束。这种激光束形成一条记录轨道,并且在激光束多次通过该记录轨道时,使该记录轨道上的材料从沉积的不规则材料转换成为更规则的材料。当形成一个中间不规则状态时,可能包括有熔化和固化的形成,要求综合考虑激光的功率密度,盘的旋转速度,总的爆光时间以及每个记录轨道的循环次数。如果这些度量不能很好地进行平衡,得到的材料就不能具有作为形成基础用的那种适当的组织结构。这种不适当的形成就可以导致出现不希望有的变黑的相态离散,粒径加大,以及反差低略这样一些特性。这种形成不仅是生产制造过程
中要求精密控制的注意力高度集中的工序,而且由于一次只能作出一个记录轨道,因此,也是一道生产制造过程中消耗时间的低生产率的工序。
本发明的方法,排除了那些在光学数据存贮材料的形成中所存在的内在困难问题。
正象在这里所设想的那样,本发明方法的实质是用一个排序化脉冲照射到光学数据存贮材料上,使数据存贮器件中的所有沉积形不规则材料可转变为规则材料。这种排序脉冲,有足够高的能量,在避免使材料熔化的同时,使得该材料规则化。该脉冲或者是准直的,或者是非准直的;并且或者是单色的,或者是非单色的。
根据一个示范例,该形成脉冲,直接将沉积材料转换为形成材料(二进制“0”)。另一个示范例是把沉积材料结晶化,成为一种更为规则化的材料,并且玻璃化(熔化,并且再凝固化),成为一种不规则化材料,例如,与所沉积状态不同的材料;并且最好在整个器件上加一个单次脉冲,使材料再次结晶化,成为形成状态。该结晶化脉的能量足以使该材料结晶,而又不使该材料熔化。该去规则化能量脉冲,必须有足够高的能量使规则的材料熔化,并且允许它凝固为一种不规则材料。在取得稳定的“写入”特性之前,可以并且最好是把这个步骤重复若干次。
将规则排序用的能量加到光学数据存贮介质上去,例如,实际上是加到该介质的整个表面上去,并且作为一个单脉冲,每个存贮单元仅仅只加一次。该脉冲在比使介质材料结晶化所需要的时间还要长的时间里,将该材料加热到结晶化温度之上。对于一般以为基础的合金来说,该结晶化温度是摄氏一百度(100℃)至摄氏一百五十度(150℃),。对于这些合金来说,其晶化脉冲能量,;并且对一个钨或氙光管的非单色光源来说,,而对一个非单色光源来说,则大约为50毫微秒到10微秒。把这种脉冲用来将沉积的不规则材料转换成一种规则材料;使得它的光的透射率从大约百分之十,变到低于百分之二;并且使它的反射率从百分之三十以下,例如从百分之二十至百分之二十五,变到高于百分之三十,例如变到大约百分之三十九至百分之四十五。在一个最佳示范例中,形成态所取得的透射率为百分之一,反射为百分之四十三。
在另一个示范例中,得到的规则一些的状态并不是完全的乳浊态,而后再将这种初步规则状态转换为不规则状态,也就是随即把它转换成为能够作为二进制“0”进行检测的状态。通过采用非单色光源,来进行这种向不规则状态的转换。当用单色光源作这种转换时,如橡利用YAG(钇铝石榴石)激光器,红宝石激光器,或者激发物激光器,这种光源具有大约
10至100百万焦耳/平方厘米的能量密度,以及10至100毫微秒的持续时间。这种激光器用来将相对规则的材料转换成为一种不规则状态,同时完成在光透射率上的变化,例如从百分之二变到百分之七到8;以及完成在反射率上的变化,例如至少从30%,并且最好是从35-40%变到低于30%,而且用波长为830毫微米的光测量时最好是变到21-24%。为了使该材料进入形成状态,再施加第二个能量更高的排序化能量,以便把光透射率改变到1%左右,把反射率改变到40-50%左右。反射率是一种界面特性。但是,如果没有相反的说明,这里所提到的反射率都指的是光学数据存贮介质-空气界面的反射。
本发明通过如下的附图,可以更加具体地得到说明。
图1A是形成过程中需要预先乳浊化的单个记忆单元的温度与记忆状态关系的设想图。
图1B是形成过程中需要预先乳浊化的单个记忆单元的温度与反射率关系设想图。
图2A是可从沉积状态来形成的单个存贮单元的温度与记忆状态关系的设想图。
图2B是可以沉积状态为起始态的单个存贮单元的温度与反射率关系的设想图。
图3是光学数据存贮器件的一个立体的部分剖视图。该图并不成比例,在水平方向与垂直方向都作了夸大。
图4是一个简化的光学数据存贮器件的部分立体剖视图。该图也不是成比例的,在水平方向与垂直方向也都作了夸大。
图5是光学数据存贮系统的反射率与循环次数的关系曲线。在这样的光学数据存贮系统里,施加形成脉冲或者排序化脉冲时用氙闪光灯源;施加去规则化脉冲时用YAG(钇铝石榴石)。
根据在这里描述的发明,一个相态可变存贮材料的形成,也就是一个相态可变的光学数据存贮材料的形成,实际上是通过同时把所有的相态可变光学数据存贮材料从起始的沉积不规则状态转换到一个更为规则的状态来实现的。有适当能量密度,功率密度,以及持续时间的单个排序化脉冲,基本上能使它照射到的那部分存贮材料完全规则化,因此,排除了对于例如在单个记录轨道上施加一连串重复排序化脉冲的要求。根据在此所描述的发明,免除了那种一个记录轨道接着一个记录轨道的多次形成方式,而是基本上将光学数据存贮器件暴露出的整个表面都从沉积状态转换到更为规则的状态。这就是说,一个单次排列脉冲能使互相靠近的许多存贮单元,甚至是该存贮器件中的所有存贮单元都规则化。在此之后,可能会把该材料转换成为一种相对不规则的状态,例如转换成为一种不同于沉积不规则状态的第二不规则状态;而后,再转换为一种规则状态。
分别参见图1A、1B、2A及2B、可以看到规则-不规则与温度关系的曲线。图1A及2A是相应体积存贮材料的规则-不规则转变与温度经历关系的设想图。这个相应体积的存贮材料这里就称作一个单个存贮单元。图1B及2B是表示相对反射率与温度关系的示意图。
沉积状态是一种不规则状态,在图1A和2A中用α表示(作为沉积状态)而在图1B及2B中则用Rα表示(作为沉积状态),这种状态具有低的反射率,例如,低于百分之三十,以及高的透射率,例如,在大约百分之五以上。将具有结晶温度用“TX”。表示的这种不规则材料转换成一种规则材料,这种材料还具有高的反射率,比如说,大约高于百分之三十,和低的透射率,比如说,大约低于百分之二,转换所用的脉冲能量在图1A至2B中以虚线“排序化脉冲”来表示。该排序化脉冲有足够高的能量,也就是说,它具有一个足够高的能量密度和功率密度,足以使存贮单元内的存贮材料的温度上升到结晶化温度TX。之上,并且持续一段时间,使得该材料足以结晶而又有最小的相态离散度,但是它的能量又并不特别高,也就是说,它并没有达到足够高的能量密度或者功率密度,使得该材料熔化。借助于一个排序化脉冲是指这样一种脉冲,它具有足够高的能量,足以使一个相应体积内的存贮材料,比如说,一个单个存贮单元内的存贮材料的温度,上升到它的结晶化温度TX之上,但是并没达到足够高的能量使它的温度上升到它的熔化温度
T熔化之上。
根据材料来决定,这种形成可能要用图1A和1B中所示的“排序化脉冲”-“无序化脉冲”-“排序化脉冲”这种顺序的三个脉冲,这些脉冲可以重复,或者只用图2A和2B中所示的一个单次脉冲。
根据图1A和1B中所示的示范例,是将具有反射率“Rα(作为沉积状态)”的不规则材料结晶化成为一种具有结晶温度“TX”。以及反射率“R.(预先乳浊化的规则状态)”的规则状态。然后,再把具有反射率“R.(预先乳浊化的规则状态)”的规则的存贮材料转换成为一种具有反射率“Rα(“1”或玻璃状态)”的不规则状态。这种转换是通过让规则材料经受图1A及1B中用“无序化脉冲”表示的一个或多个无序化脉冲的作用来完成的。该无序化脉冲或者多个无序化脉冲,具有足够高的能量的,也就是说,具有足够高的能量密度和功率密度,足以使该存贮单元或多个存贮单元的温度上升到它的熔化温度之上。借助于一个“无序化脉冲”的作用,意思是说,这个脉冲是在一些条件之下熔化规则材料的;这些条件是熔化过的材料要凝固成一个较为不规则的材料。该熔化后的存贮材料很快地冷却并且凝固,也就是玻璃化,形成一种具有反射率Rα的不规则材料。其结果就产生出由图1A中的“α(作为玻璃状化的)”以及图1B中的“Rα(“1”或玻璃状态)”表示的,对应于二进制“1”的不规则状态。
该不规则材料可以是一种结晶化温度TX1低于沉积不规则材料结晶化温度TX0的材料。另外,该不规则材料也可以是一种具有结晶化温度TX2高于沉积材料结晶化温度TX0的材料;或者,该不规则材料可以包含有低结晶温度TX1材料的一些杂质,结晶区,及/或结晶带,以及高结晶温度TX2材料的一些杂质,结晶区,及/或结晶带。
该不规则材料对应于二进制“1”,并且具有反射率为R2。“擦除”它,也就是说,转换成为对应于二进制“0”,反射率为R1的规则状态,要借助于一个擦除脉冲来进行。图1A及1B中用“擦除脉冲”表示的进行擦的脉冲是一个具有足够能量的排序化脉冲,它至少能在一个相应体积中把一些不规则存贮材料转换成为规则材料。正象在这里所说过的那样,这个“擦除”脉冲是一个用于将不规则材料转换成为规则材料的排序化脉冲,但它同时也避免使材料熔化。
用于进行擦除的该能量脉冲,也就是用于把不规则材料转换成为规则材料的脉冲,它的能量应该足够高,也就是应该有足够高的能量密度和足够高的功率密度,足以使不规则材料结晶化;但它的能量又应该足够低,也就是应该有足够低的能量密度及/或一个足够低的功率密度,能够避免熔化该材料,避免形成具有大约150埃(A0)以上粒径的晶粒,并且把不希望有的相态离散度减到最小,或者甚至完全避免。因此,由于一些高结晶温度材料的出现,也就是存在有结晶温度为