專利名稱：鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)中的光存儲(chǔ)領(lǐng)域，涉及光盤，特別是一種鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤。和當(dāng)前所用掩膜材料相比，鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、超分辨讀出功率低、讀出靈敏度高的特點(diǎn)，同時(shí)由于掩膜中鉍的含量低，鉍摻雜銻基掩膜的粗糙度低，由此獲得的膜面質(zhì)量好、讀出穩(wěn)定性高。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息量急劇上升，對(duì)信息存儲(chǔ)器的容量提出了越來(lái)越高的要求。提高存儲(chǔ)容量最直接有效的方法是縮小記錄點(diǎn)尺寸。在遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)中，由于衍射極限(分辨率極限)的存在，當(dāng)信息記錄點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于衍射極限時(shí)，一個(gè)讀出激光的光斑里包含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的記錄點(diǎn)，則信息不會(huì)被分辨和讀出。因此，在光存儲(chǔ)領(lǐng)域，存儲(chǔ)容量的提高很大程度上取決于信息的讀出技術(shù)。超分辨讀出技術(shù)作為下一代光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。^suda等于1993年采用鍺銻碲(Ge2Sb2Te5)為掩膜最早實(shí)現(xiàn)了只讀式光盤的超分辨讀出(參見(jiàn) Yasuda K, Ono M, Aratani K, Fukumoto A and Kaneko M 1993 Jpn. J. App 1. Phys. 32 5210)，隨后超分辨近場(chǎng)結(jié)構(gòu)(Super-RENQ技術(shù)在傳統(tǒng)的熱虹食超分辨光盤技術(shù)和近場(chǎng)光存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，由日本國(guó)家先進(jìn)產(chǎn)業(yè)科技研究院的Tominaga等于 1998年首次提出，并提出了一種新的掩膜材料銻(Sb)(參見(jiàn)"Tominaga J, Nakano T and Atoda N 1998 Appl. Phys. Lett. 73 2078)，由于掩膜材料在超分辨技術(shù)中起到的重要作用，隨后又發(fā)展了一系列掩膜材料，諸如=AgInSbTe, Si，SbTe, PtOx, PdOx等，見(jiàn)Zhang F， Wang Y,Xu W D，Shi H R,ffei J S and Gan F X 2004 Chin. Phys. Lett. 21 1973 ；Wei J S, Ruan H, Shi H R and Gan F X 2002 Chin. Phys. 11 1073 ；Shi L, Chong T C, Tan P K, Li J, Hu X, Miao X and Wang Q 2005 Jpn. J. Appl. Phys. 42 3615 ；Kim J, Hwang J, Yoon D, Park I,Shin D,Park Y and Tominaga J 2004 Jpn. J. Appl. Phys. 43 4921 ；Liu Q,Kim J, Fukaya T and Tominaga J 2003 Opt. Expressll洸46。由于超分辨光盤的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)較普通光盤復(fù)雜，使得所需記錄和讀出的功率都很高。上述掩膜構(gòu)成的超分辨只讀式光盤的讀出功率都大于3mW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光盤約ImW的讀出功率。高的讀出功率造成的熱效應(yīng)，易導(dǎo)致記錄點(diǎn)被破壞，進(jìn)而大大降低了光盤的使用壽命。姜來(lái)新等提出一種新的光盤膜層結(jié)構(gòu)，其中作為掩膜層的銻鉍合金中鉍的含量在10 30mOl%，具有較低的讀出功率，可以避免上述缺點(diǎn)(參見(jiàn)姜來(lái)新、吳誼群、王陽(yáng)、魏勁松，“銻鉍相變合金掩膜只讀式超分辨光盤”)。以磁控濺射法制備鉍薄膜，在優(yōu)化制備參數(shù)和條件的情況下，當(dāng)薄膜厚度增加時(shí)，表面粗糙度顯著增大，膜面質(zhì)量下降(參見(jiàn) Zhang F, Xu W D,ffang Y and Gan F X 2004 Jpn. J. Appl. Phys. 43 7802)。因此，當(dāng)銻鉍合金薄膜中鉍的含量較高時(shí)，制備難度增大，使得銻鉍相變合金掩膜的表面粗糙度增大、膜面質(zhì)量降低，光盤的讀出穩(wěn)定性降低，進(jìn)而影響光盤的使用壽命。因此尋找在膜層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、超分辨讀出功率低、讀出靈敏度高的同時(shí)，具有高讀出穩(wěn)定性的掩膜材料及其只讀式超分辨光盤，以獲得更高的存儲(chǔ)密度和讀出性能就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有的超分辨光盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜及讀出功率過(guò)高、讀出穩(wěn)定性較差導(dǎo)致只讀式超分辨光盤質(zhì)量下降的技術(shù)缺陷，提出一種鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤，該光盤應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、超分辨讀出功率低、膜面質(zhì)量好、讀出穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤，包括盤基、掩膜層和介質(zhì)層，其特征在于所述的掩膜層是由鉍摻雜的銻基薄膜構(gòu)成，該鉍摻雜的銻基薄膜的結(jié)構(gòu)式為513(1_!^1!￡，其中χ值的取值范圍是0. 01 0. 09，該掩膜層厚度的取值范圍為10 lOOnm。所述的介質(zhì)層是由氮化硅(SiN)或硫化鋅-二氧化硅(ZnS-SiO2)組成，其較佳厚度為10 70nm。本發(fā)明的技術(shù)效果與現(xiàn)有的超分辨只讀式光盤相比，本發(fā)明采用鉍摻雜銻基薄膜代替之前的GeSbTe 等材料作為掩膜的只讀式光盤同樣實(shí)現(xiàn)了超分辨讀出。在激光波長(zhǎng)(λ)為780nm、數(shù)值孔徑(NA)為0. 45的動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置上(此裝置光斑直徑為1. 22 λ /NA 2IOOnm)讀出了 390nm 的記錄點(diǎn)。與先前掩膜材料的只讀式超分辨光盤相比，實(shí)現(xiàn)超分辨讀出時(shí)具有較低的讀出功率，為0.5 ImW;并且膜面粗糙度低，具有膜面質(zhì)量好、讀出穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。先前所用掩膜材料構(gòu)成的超分辨只讀式光盤的讀出功率都大于3mW，高的讀出功率造成的熱效應(yīng)， 易導(dǎo)致記錄點(diǎn)被破壞，最終降低了光盤的使用壽命。而鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤很好的解決了這一技術(shù)難題。銻和鉍具有半金屬性質(zhì)，位于元素周期表第V主族。純銻的熔點(diǎn)為631°C，因?yàn)槿埸c(diǎn)高，以銻為掩膜的只讀式超分辨光盤的讀出功率為4mW，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通光盤約ImW的讀出功率。純鉍的熔點(diǎn)為271°C，將鉍摻入銻中，可以有效的降低銻的熔點(diǎn)進(jìn)而降低以其為掩膜的只讀式光盤的讀出功率。但是當(dāng)鉍摻入過(guò)多時(shí)，雖然銻鉍薄膜的熔點(diǎn)降低，但是薄膜粗糙度隨著鉍含量的增加而增加，導(dǎo)致薄膜質(zhì)量下降，這會(huì)降低光盤的讀出穩(wěn)定性。因此，尋找一個(gè)合適的比例，使銻鉍薄膜既有較低的熔點(diǎn)，又有較好的膜面質(zhì)量就非常重要。本發(fā)明的鉍摻雜銻基薄膜，熔點(diǎn)約為320 400°C，在5μπιΧ5μπι的范圍內(nèi)其表面粗糙度Rq < 1. 5nm, Ra < 1. 2nm,以其為掩膜的只讀式超分辨光盤的讀出功率為0. 5 lmW，既可以在較低的讀出功率就能實(shí)現(xiàn)超分辨讀出，同時(shí)膜面質(zhì)量好、讀出穩(wěn)定性高。另外，鉍摻雜銻基掩膜是一種固態(tài)和熔化態(tài)對(duì)比度很高的材料，在只讀式超分辨光盤中，不僅起到掩膜層的作用還起到反射層的作用。


圖1本發(fā)明的鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤的結(jié)構(gòu)圖。圖2本發(fā)明低功率只讀式超分辨光盤的盤基。圖3本發(fā)明所用動(dòng)態(tài)測(cè)試裝置圖。圖4本發(fā)明實(shí)施例鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤讀出信噪比與讀出功率的關(guān)系。
圖5本發(fā)明實(shí)施例鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤讀出信噪比與掩膜層厚度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括盤基1、掩膜層2 和介質(zhì)層3。介質(zhì)層3作為保護(hù)層，用于提高掩膜層2的穩(wěn)定性，防止平時(shí)及其讀出過(guò)程被氧化。掩膜層2用于小于衍射極限的點(diǎn)的超分辨讀出。本發(fā)明介質(zhì)層3是由氮化硅或硫化鋅-二氧化硅構(gòu)成，其厚度范圍為10 70nm ； 掩膜層2是由鉍摻雜銻基薄膜構(gòu)成，其厚度范圍為10 lOOnm。下面結(jié)合一個(gè)實(shí)例對(duì)本發(fā)明及其作用作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所用的聚碳酸酯基片，預(yù)制信息點(diǎn)直徑為390nm，深度為lOOnm，見(jiàn)圖2所示。鉍摻雜銻基掩膜低功率只讀式超分辨光盤的制備過(guò)程如下采用磁控濺射法(濺射氣壓為1. O X I(T3Pa)，在如圖2所示的光盤基片上依次濺射鉍摻雜銻基掩膜層2和介質(zhì)層3， 其中介質(zhì)層3為10 70nm的氮化硅或硫化鋅-二氧化硅，掩膜層2為10 IOOnm厚的鉍摻雜銻基薄膜釙(1_x)Bix，其中χ值介于0. 01 0. 09之間。掩膜層在δμπιΧδμπι的范圍內(nèi)其粗糙度Rq< 1.5nm，Ra< 1.2nm，較好的膜面質(zhì)量可增加讀出穩(wěn)定性及光盤使用壽命。動(dòng)態(tài)讀出裝置如圖3所示，其中I為激光器，II、IX為偏振片，III、VIII為偏振分光棱鏡，IV 反射鏡，V為棱鏡，VI為盤片，VII為轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，X為光譜分析儀，該裝置讀出激光波長(zhǎng)(入) 為780nm、數(shù)值孔徑(NA)為0. 45，光盤動(dòng)態(tài)讀出衍射極限根據(jù)公式λ / (碰)計(jì)算得到為 433nm，超過(guò)圖2所示的記錄點(diǎn)直徑390nm，傳統(tǒng)用鋁做反射層的只讀式光盤是得不到任何信號(hào)的。而本發(fā)明的鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤可以讀出較高的信號(hào)。鉍摻雜銻基只讀式超分辨光盤不僅實(shí)現(xiàn)超分辨的讀出而且顯著降低讀出功率，如圖4所示，在讀出功率0. 5 ImW時(shí)即得到極大信噪比，并且隨功率的加大保持信噪比穩(wěn)定。如圖5所示，五種不同厚度掩膜層的讀出信噪比，可知掩膜層可取厚度為10 lOOnm。本發(fā)明的鉍摻雜銻基掩膜超分辨只讀式光盤的讀出循環(huán)次數(shù)超過(guò)10000次，具有較高的讀出穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤不但具有超分辨讀出性能好、讀出功率低的特點(diǎn)，同時(shí)具有膜面質(zhì)量好，信息讀出穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。因此在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。
權(quán)利要求
1.一種鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤，包括盤基(1)、掩膜層( 和介質(zhì)層(3)， 其特征在于所述的掩膜層(2)是由鉍摻雜的銻基薄膜構(gòu)成，該鉍摻雜的銻基薄膜的結(jié)構(gòu)式為Sb(1_x)Bix，其中χ值的取值范圍是0. 01 0. 09，該掩膜層(2)厚度的取值范圍為10 IOOnm0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤，其特征在于所述的介質(zhì)層(3)是由氮化硅或硫化鋅一二氧化硅構(gòu)成，其厚度范圍為10 70nm。
全文摘要
一種鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤，由盤基、掩膜層和介質(zhì)層組成，所述的掩膜層是鉍摻雜銻基(Sb(1-x)Bix)膜層，膜層厚度的取值范圍是10～100nm，x值的取值范圍是0.01～0.09，介質(zhì)層是由氮化硅或硫化鋅-二氧化硅組成，其厚度的取值范圍是10～70nm。本發(fā)明鉍摻雜銻基掩膜只讀式超分辨光盤具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、超分辨讀出功率低、膜面質(zhì)量好、讀出穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G11B7/254GK102290072SQ201110148478
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者吳誼群, 王陽(yáng), 逯鑫淼, 魏勁松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所