專利名稱：超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光存儲技術(shù)領(lǐng)域，是一種超分辨反射膜結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)的迅猛發(fā)展要求用于信息存儲的器件必須具備超高存儲密度和超快存取速率，這就要求用于信息存儲的光盤中的記錄點尺寸越來越小。然而，隨著記錄點尺寸的減小，要求用于記錄點讀出的光斑尺寸也相應(yīng)減小，采用現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)卻很難讀出如此微小的記錄點，因為記錄點尺寸小于讀出光斑的分辨率，光斑中將出現(xiàn)多個記錄點的信號，這就要求采用短波長的激光和高數(shù)值孔徑的光學(xué)頭，但由于光的衍射極限效應(yīng)和光學(xué)頭的數(shù)值孔徑的制約，讀出光斑尺寸的減小即使從目前的藍(lán)光轉(zhuǎn)移到紫光也只是幾倍的關(guān)系，而光學(xué)頭數(shù)值孔徑的增大是以焦深的減小和由于偏心率而引起的失真的加大為代價的。因此采用增大光學(xué)頭的數(shù)值孔徑和減小激光波長來減小讀出光斑的尺寸是十分有限的，所以研究直徑小于光的衍射極限的記錄點(超分辨記錄點)的讀出具有非常重要的應(yīng)用價值和意義，同時這對于實現(xiàn)超高容量的只讀式光盤來講也有很大的實際應(yīng)用前景。
Yasuda等首次采用“PC基片/介電層/反射層/介電層/掩膜層/介電層”的膜層結(jié)構(gòu)在只讀式光盤中實現(xiàn)了超分辨記錄點的讀出(KouichiYasuda，Masumi Ono and Katsuhisa Aratani et al.PremasteredOptical Disk by Super-resolution.Jpn.J.Appl.Phys.，1993，32(11B)5210-5213)，隨后他們改變光盤結(jié)構(gòu)為“PC基片/對比度增強層/介電層/掩膜層/介電層/反射層/介電層”既實現(xiàn)了只讀式超分辨光盤的線密度提高，又實現(xiàn)了其道密度的增加(Yutaka K，Kouichi Y，Masumi O et al.，Jpn.J.Appl.Phys.，1996，35 part.1B 423-428)。Yihong Wu等在理論上提出“PC基片/介電層/上掩膜層/下掩膜層/反射層/介電層”雙掩膜層結(jié)構(gòu)的只讀式超分辨光盤來獲得超分辨記錄點的讀出(Yihong Wu，Hock Khoo and Takuyo Kogure et al.Read-onlyOptical disk with Super-resolution，Appl.Phys.Lett.1994，64(24)3225-3227)。然而，上述研究采用的膜層結(jié)構(gòu)存在以下不足①膜層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，讀出信號對各膜層的厚度及均勻性非常敏感；②相對于傳統(tǒng)的只讀式光盤的制作工藝繁瑣，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于有效地改善上述現(xiàn)有技術(shù)的的缺陷和困難，提出一種“超分辨反射膜結(jié)構(gòu)”，以在只讀式光盤中實現(xiàn)小于讀出光斑尺寸的記錄點(超分辨記錄點)的讀出。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，其特點是它包括保護層、超分辨反射膜和保護層，所述的保護層均由氮化硅構(gòu)成；所述的超分辨反射膜由銻或硅或鈦構(gòu)成。
所述的保護層的厚度為50-100nm。
所述的超分辨反射膜的厚度為5～50nm。
本發(fā)明的技術(shù)效果與先前的技術(shù)相比，本發(fā)明超分辨反射膜結(jié)構(gòu)具有該膜系結(jié)構(gòu)簡單，讀出信號對各膜層的厚度及均勻性要求不高；制作成本低廉，工藝簡單，與傳統(tǒng)的只讀式光盤的制作工藝基本一致；所使用的材料在市場上極易購買。實驗證明，它可以實現(xiàn)超分辨信息記錄點的讀出，且信噪比高。


圖1本發(fā)明的超分辨反射膜結(jié)構(gòu)。
圖2本發(fā)明中含有超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的只讀式光盤結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3采用鋁或銀作為反射膜的頻譜信號圖。
圖4采用本發(fā)明的超分辨反射膜(銻)結(jié)構(gòu)的頻譜信號圖。
圖5銻薄膜厚度與讀出信噪比的關(guān)系。
圖6硅薄膜厚度與讀出信噪比的關(guān)系。
圖7鈦薄膜厚度與讀出信噪比的關(guān)系。
具體實施例方式本發(fā)明超分辨反射膜結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括保護層1、超分辨反射膜2和保護層3。保護層1和保護層3用于防止超分辨反射膜2受到破壞或氧化，超分辨反射膜2用于超分辨信息記錄點的讀出。
本發(fā)明中的保護層1和保護層3均由厚度50-100nm的氮化硅構(gòu)成，超分辨反射膜2由厚度為5-50nm的銻(Sb)或硅(Si)或鈦(Ti)構(gòu)成，根據(jù)實施的具體情況取值。保護層1、超分辨反射膜2和保護層3聯(lián)合構(gòu)成超分辨反射膜結(jié)構(gòu)4，參見圖2。
圖2是含有本發(fā)明(超分辨反射膜結(jié)構(gòu))的只讀式光盤結(jié)構(gòu)圖，樣品由帶有信息記錄點的光盤基片5和超分辨反射膜結(jié)構(gòu)4構(gòu)成。
下面結(jié)合實例對本發(fā)明及其作用作進(jìn)一步說明在傳統(tǒng)的Compact disk基片上預(yù)制(刻錄)直徑為380納米的凹坑作為信息記錄點。超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的制備過程如下采用磁控濺射方法(濺射氣壓1.0×10-4Pa)，在光盤基片上依次鍍保護層1、超分辨反射膜2和保護層3，其中保護層1和保護層3的厚度均為80nm，超分辨反射膜2為40nm厚的銻薄膜。請見圖2。檢測本發(fā)明所用裝置中的激光器是He-Ne激光，其波長為632.8nm。所用透鏡的數(shù)值孔徑為0.40，根據(jù)光的衍射極限公式計算得到光斑的直徑為965納米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過記錄點直徑，因此使用傳統(tǒng)的鋁或銀等反射膜不能被讀出，這正如圖3所示的頻譜分析中沒有記錄點的信號。然而測試本實驗中含有超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的只讀式光盤，則得到了圖4所示的頻譜信號，其信噪比達(dá)到38dB，這說明本發(fā)明超分辨反射膜結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)超分辨信息記錄點的讀出，且效果很好。改變銻薄膜的厚度，得到了圖5所示的超分辨記錄點的讀出信噪比與薄膜厚度的關(guān)系。同時改變保護層1和保護層3的厚度發(fā)現(xiàn)他們的厚度在50～100nm之間變化都對超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的性能基本沒有什么影響(如表1和2所示)。
表1保護層1的厚度對超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的影響(超分辨反射層2為40nm的銻薄膜，保護層3為60nm)保護層1的5060 70 80 90100厚度(nm)超分辨記錄點的讀3838.538.237.83838.2出信噪比(CNR)表2保護層3的厚度對超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的影響(超分辨反射層2為40nm的銻薄膜，保護層1為60nm)保護層1的50 60 70 80 90 100厚度(nm)超分辨記錄點的讀38.538.238 37.838.338.2出信噪比(CNR)參照上述超分辨反射膜結(jié)構(gòu)的制備工藝，將銻薄膜改為不同厚度的硅薄膜或鈦薄膜，得到了圖6和圖7所示的超分辨記錄點的讀出信噪比與薄膜厚度的關(guān)系。
綜上所述，采用本發(fā)明—超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，具有膜層結(jié)構(gòu)和制備工藝簡單，成本低廉和信噪比高等優(yōu)點。實驗證明它可以實現(xiàn)小于衍射極限的超分辨信息記錄點的讀出，且效果很好。
權(quán)利要求
1.一種用于只讀式光盤的超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于它由保護層(1)、超分辨反射膜(2)和保護層(3)構(gòu)成，所述的保護層(1)和保護層(3)的成分為氮化硅層；所述的超分辨反射膜(2)由銻或硅或鈦構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的保護層(1)和保護層(3)的較佳厚度為50-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的超分辨反射膜(2)的厚度為5～50nm。
全文摘要
一種用于只讀式光盤的超分辨反射膜結(jié)構(gòu)，包括保護層、超分辨反射膜和保護層，其特點是所述的保護層均由氮化硅構(gòu)成；所述的超分辨反射膜由銻或硅或鈦構(gòu)成。該超分辨反射膜結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超分辨信息記錄點的讀出主要是靠超分辨反射膜材料在晶態(tài)與非晶態(tài)之間的可逆相變而導(dǎo)致的光學(xué)非線性效應(yīng)。本發(fā)明超分辨反射膜具有非線性光學(xué)效應(yīng)明顯、時間響應(yīng)快和對超分辨信息記錄點動態(tài)讀出的信噪比高等優(yōu)點。實驗證明它們可以實現(xiàn)超分辨信息記錄點的讀出。
文檔編號G11B7/24GK1542788SQ200310108490
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者魏勁松, 干福熹, 王陽, 徐文東, 張鋒, 周飛, 高秀敏 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所