專利名稱:相可變材料的制作方法
本發(fā)明涉及光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置。在這種裝置中，數(shù)據(jù)被貯存在一種狀態(tài)可變材料中，可應(yīng)用投射束能，使其在兩種可探測的狀態(tài)之間變換。
無燒蝕狀態(tài)可變光學(xué)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，將信息記錄在狀態(tài)可變材料中，通過向其施加能量，可使其在至少兩種可探測狀態(tài)之間變換，例如，通過投射束能，諸如光能、粒子束能或類似的能。
狀態(tài)可變光數(shù)據(jù)存儲材料被用于光數(shù)據(jù)存儲器中，在這種器件中，光數(shù)據(jù)存儲材料受到基片支撐，并用密封劑封裝。密封劑可以包含防燒蝕材料和防燒蝕層，絕熱材料和絕熱層，在投射束源和數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)之間的防反射層，在光數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和基片之間的反射層等。各層可以起到不只一種功能。例如，防反射層也可以是絕熱層。包括狀態(tài)可變數(shù)據(jù)存儲材料層在內(nèi)，對各層的厚度予以最優(yōu)化，以使得改變狀態(tài)所需的能量最小，同時保持高對比度，高信號噪比，并使狀態(tài)可變的數(shù)據(jù)存儲材料有高度穩(wěn)定性。
狀態(tài)可變材料是一種通過向其施加投射束能，可從一種可探測狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種可探測狀態(tài)的材料。對狀態(tài)可變材料來說，可探測到的狀態(tài)隨它們的組織結(jié)構(gòu)、表面布局、相對有序程度、相對無序程度、電氣特性和/或光學(xué)特性而異，并能通過電導(dǎo)、電阻、透光度、光吸收率、光的反射性和它們的任何組合來對其狀態(tài)進行探測。
光數(shù)據(jù)存儲材料一般是淀積而成的無序材料。經(jīng)過制成或初始化成一種系統(tǒng)，它具有較易再現(xiàn)的“清除”態(tài)或“0”態(tài)晶體特性，以及較易再現(xiàn)的能探測“記錄”態(tài)即二進制“1”態(tài)非晶特性;并能經(jīng)受大量的記錄-清除循環(huán)，即相當大量的玻璃化-晶化循環(huán)。對不同狀態(tài)的鑒別具有高度的耐久性。
淀積可以用蒸發(fā)沉積法，化學(xué)蒸汽沉積法，或等離子體沉積法，像這里采用的等離子體沉積法包括濺射、輝光放電、及等離子體輔助化學(xué)蒸汽沉積、沉積所得的無序材料必須初始化，例如，在Rosa Youg和Napoleon Formigoni共同提出的對“光數(shù)據(jù)存儲器的一種制作方法”的待審申請中，對此已作了說明。也就是說，該存儲器必須被定態(tài)、被形成、被初始化?；蛘邠Q一種說法，如數(shù)據(jù)將用一個無序的“二進制”狀態(tài)記錄的話，應(yīng)先使存儲器做好接收數(shù)據(jù)的準備。初始化，即形成，需要將相可變的數(shù)據(jù)存儲材料從沉積成的無序狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N穩(wěn)定的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在一種玻璃化的無序的記錄狀態(tài)，即與二進制“1”對應(yīng)的狀態(tài)，同一種有序的晶化“清除”狀態(tài)，即與二進制“0”對應(yīng)的狀態(tài)之間變換，并且這種變換具有耐久的特性。
本系統(tǒng)都是多相系統(tǒng)。其中，有序現(xiàn)象包括許多固態(tài)反應(yīng)，在這些反應(yīng)中，由無序材料構(gòu)成的系統(tǒng)被轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎行虿牧虾蜔o序材料構(gòu)成的系統(tǒng)。其中，玻璃化現(xiàn)象包括固態(tài)-固態(tài)反應(yīng)、固態(tài)-液態(tài)反應(yīng)和液態(tài)-液態(tài)反應(yīng)，還包括在相交接面處的反應(yīng)。以便將一個包含有無序和有序部分的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹挥袩o序部分的系統(tǒng)。上述相分離出現(xiàn)在比較小的距離內(nèi)，并具有內(nèi)部聯(lián)鎖和顯著的結(jié)構(gòu)區(qū)別。
這種反應(yīng)系統(tǒng)的一個例子，是先有技術(shù)中的無序的鍺-碲-氧系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在“晶化”狀態(tài)下形成氧化鍺、二氧化鍺、碲和各種不同的鍺-碲復(fù)合物，其中碲是晶體。這些反應(yīng)的特點是積累了穩(wěn)定的氧化鍺。它在玻璃化時并不自始至終地與鍺-碲成分反應(yīng)。存儲材料中的氧化鍺積累，在感興趣的能量范圍內(nèi)相對來說是不可逆的。這是由于其熔化溫度高和氧化物具有的穩(wěn)定性。這就最終導(dǎo)致氧化物的積累與循環(huán)歷史有關(guān)，并且在經(jīng)歷不同的循環(huán)次數(shù)時，“清除-記錄”的鑒別有所變化。
在循環(huán)次數(shù)達到很大值時，喪失對經(jīng)歷循環(huán)的不變性的問題，可以通過本發(fā)明提供的方法和設(shè)備予以排除。
這里提供了一種投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其存儲材料可通過施加投射束能而在兩種可探測狀態(tài)之間變換。存儲材料本身至少有兩相，其中一相在感興趣的能量范圍內(nèi)大體上是不可變換的，并且大體上是連續(xù)的;另一相則可在可探測的兩種狀態(tài)之間變換，并且以大體上斷續(xù)的晶粒狀態(tài)彌散在大體上的連續(xù)相中。盡管晶粒看作斷續(xù)的晶粒，它們彼此仍可能有所連系。
存儲材料的彌散相，可在能探測的狀態(tài)之間可逆地變換，并可借助光能、粒子束能或類似的能，從第一種狀態(tài)設(shè)置成第二種狀態(tài)，并可反方向進行轉(zhuǎn)換。形成彌散的可變換相的典型材料包括硫族化物。典型的硫族化物成份包含碲，例如碲與一種或多種交鏈劑一起出現(xiàn)。這樣，硫族化物成分可以在(1)一種非晶的第一碲-交鏈劑成分，和(2)在存在有非晶的第二碲-交鏈劑成分情況下的晶體碲之間可逆地進行變換。晶體碲和無序的第二碲-交鏈劑成分，可與非晶的第一碲-交鏈劑成分的晶化進行有效的相分離，有效的相分離的意思是，這種相分離是以對兩種狀態(tài)進行鑒別。
適合的交鏈劑系周期表中的ⅢB族元素、ⅣB族元素、ⅤB族元素和ⅥB族元素。這些元素包括ⅢB族中的鋁(Al)，銅(In)和鎵(Ga);ⅣB族中的硅(Si)、鍺(Ge)和錫(Sn);ⅤB族中的氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)及鉍(Bi);以及ⅥB族中的硫(S)、硒(Se);也可以是它們的組合。一些典型的交鏈劑包括硅、錫、砷、銻和它們的混合物;特別是硅和/或鍺，可以是單獨的或加上錫、砷或銻中的一種或幾種。典型的硫族化物成分包括硫族元素碲和一種硅和/或鍺交鏈劑;或者硅和/或鍺，加足夠量的其它交鏈劑;以形成一種穩(wěn)定的無序硫族化物。通常交鏈劑的原子與碲和交鏈劑總的原子的比率約在1%或20%之間。此外，系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)缺氧、氧的原子與碲和交鏈劑總的原子的比率約在2%至30%之間。
大體上連續(xù)的相相對來說是不可轉(zhuǎn)換的，并具有像難熔的陶瓷或電解質(zhì)那樣的特性。通常，不可變換相的熔化溫度約在1000℃以上，而可變換相的熔化溫度低于700℃，相對來說不可變換的連續(xù)相的典型材料是氧化硅、氮化硅、氧化鋁和氧化鍺。大體上連續(xù)的不可變換相的熔化溫度高于彌散可變換相的熔化溫度。最好，連續(xù)的不可變換相的熔化溫度約在1000℃以上;包括晶體和無序區(qū)的可變換相的熔化溫度低于700℃，不可變換相都被看作大體上連續(xù)的，只要它作可變材料的單個晶粒周圍的一層外殼。
這樣就提供了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由可變材料的斷續(xù)單個晶粒組成，這些斷續(xù)單個晶料處于大體上不可變換材料的連續(xù)相中。根據(jù)這里所提出的本發(fā)明的另一實例，提供了一種存儲材料的制作方法，這種存儲材料可用于投射束數(shù)據(jù)存儲器件。通過施加投射束能，可使存儲材料在兩種可探測狀態(tài)之間變換。存貯材料至少有兩相，一相是大體上連續(xù)的，並相對來說不可變換;另一相則可在能探測的狀態(tài)之間變換，並以大體上斷續(xù)的晶粒彌散在大體上連續(xù)的相中。
存貯材料可以通過沉積狀態(tài)可變材料和密封劑材料制作，以形成大體上均勻的沉積層。隨后，大體上不可逆地將該沉積層分離為大體上連續(xù)的密封劑相和以斷續(xù)的晶粒彌散在密封劑中的狀態(tài)可變相。
依照另一實施例，狀態(tài)可變存儲材料可以下列方法制作首先沉積大體上均勻的狀態(tài)可變材料層和密封劑材料層，從而形成大體上均勻的覆層，其厚度可在100埃至200埃之間;隨后，沉積一層厚度約為30埃至50埃的密封劑材料層;接著順次制作出交替沉積層，這些交替的沉積層包括(a)狀態(tài)變化材料和密封劑材料的同時沉積層，作為大體上均勻的沉積層，(b)主要由密封劑材料構(gòu)成的沉積層;直到同時沉積而成的狀態(tài)變化材料和密封劑材料沉積層的總厚度達到2至8層或更多，兩層中間有密封劑材料層間隔，使得存儲材料層的厚度達到500埃至1500埃，或更厚。
狀態(tài)變化材料和密封劑材料可采用包括濺射在內(nèi)的各種方式進行沉積，諸如同時濺射，反應(yīng)濺射，反應(yīng)同時濺射，或者蒸發(fā)或同時蒸發(fā)狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
在沉積以后，要進行一系列玻璃化或晶化與玻璃化步驟，以影響相分離，結(jié)果形成大體上連續(xù)的不同相變相，在其中彌散有可相變材料的晶粒。
參閱所附的圖，將會特別有助于理解本發(fā)明。
在附圖中圖1是一個光數(shù)據(jù)存儲器件的等軸部分剖視圖。畫時未按比例，夸大了橫向尺寸和縱向比例尺。
圖2是圖1所示的光數(shù)據(jù)存儲器件的詳細視圖。表示了基片和各層，包括其中的存儲器材料層。
圖3A、3B、3C和3D表示在層內(nèi)的相分離。材料被晶化和玻璃化，以形成一個穩(wěn)定的、經(jīng)歷循環(huán)不變的相變材料和大體上不可相變材料的系統(tǒng)。
圖4A、4B、4C和4D表示氧化物生成后，晶化溫度的移動和溫度循環(huán)，包括與圖3A至圖3D所示的組織結(jié)構(gòu)對應(yīng)的相分離各部分的相對晶化溫度和熔化溫度。
圖5A和圖5B表示存儲材料的斷面，圖中有玻璃化脈沖和晶化脈沖。
圖6為按照本發(fā)明的方法制備的一個典型系統(tǒng)的簡化溫度和相變圖。
圖7用光透射-溫度-經(jīng)歷的熱狀態(tài)關(guān)系圖，表示了晶化溫度移動的實驗數(shù)據(jù)。
按照這里的描述，本發(fā)明提供了一種投射束數(shù)據(jù)存儲器件。它有一種存儲材料，應(yīng)用投射束能可使其在兩種能探測的狀態(tài)之間變換。存儲材料至少有兩相。其中一相是大體上連續(xù)的，并且相對來說是不可變換的。也就是說，在不同的無序程度、結(jié)構(gòu)成特性的兩種狀態(tài)之間，用變換另一相的同樣能量，它是相對來說不可變換的。另一相可在能探測的兩種狀態(tài)之間變換，并以斷續(xù)的晶粒彌散在大體上連續(xù)的相中。
按照這里所提出的另一個實施例，本發(fā)明提供了制造存儲材料層的方法，這種存儲材料層被用于制作投射束數(shù)據(jù)存儲器件。這一方法包括沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料以形成一個沉積層，例如一層大體上均勻的沉積層或若干沉積層。然后，大體上不可逆地將鍍層分離為大體上連續(xù)的密封劑相和以斷續(xù)的晶粒彌散在密封劑材料中的可變相。
圖1表示一個投射束數(shù)據(jù)存儲器件1，它有一個存儲區(qū)域5，如部分剖視圖所示，在存儲區(qū)域內(nèi)有一基片11。在基片上沉積的是一層絕熱和反射層13。在絕熱和反射層13上面是存儲存15。在存儲層15上面是一層防燒蝕層17和一層保護層19。最常用的保護層是一層大體上透明的塑料層。
圖2更細致地表示了光數(shù)據(jù)存儲器件1，特別是存儲層15。存儲層包含一個大體上均勻的相151，其中彌散了許多晶粒251。
被投射束能源照射的一個存儲器單元的水平面積通常是1微米直徑的量級，而單個晶粒251的最大尺寸通常在100埃至1000埃的量級。因而一個存儲單元或一位，可以包含幾百個晶粒251或更多。
在各個晶粒251內(nèi)的存儲材料的彌散相，可在兩個能探測的狀態(tài)之間可逆地變換。也就是說，可從一個能探測的狀態(tài)向第二個能探測的狀態(tài)變換，并可逆地變換回到第一個能探測的狀態(tài)。含彌散相材料的晶粒251是可變換的，例如可以用光能，諸如準直的單色光、準直的非單色光、非準直的光和非準直的非單色光。存儲材料15的彌散相晶粒251，還可以用粒子束能變換。
在彌散可變換材料晶粒251內(nèi)的典型相變材料是硫族化物，例如一種包含碲的硫族化物。最常用的硫族化物包含碲和一種或多種交鏈劑。交鏈劑是周期表中的ⅢB族元素，ⅣB族元素，ⅤB族和ⅥB族元素。包括ⅢB族的鋁(Al)、銦(In)和鎵(Ga)，ⅣB族的硅(Si)、鍺(Ge)和錫(Sn)，ⅤB族的氮(N)、磷(P)、砷(AS)、銻(Sb)和鉍(Bi)，和ⅥB族的硫(S)和硒(Se);以及它們的混合物。最常用的交鏈劑是鍺(Ge)，或者單獨用，或者與錫(Sn)、砷(As)或銻(Sb)中的一種或幾種一起用。此外，硫族化物可以包含更活躍的材料，如氧、硫或它們的混合物;也可包含進一步的交鏈劑，如錫、砷或銻，和增強反射性的添加劑，如鎵或銻和類似的元素。在較好的實例中，硫族化物是碲，交鏈劑是鍺，或者單獨用，或者與附加的交鏈劑如錫、砷和/或銻一起用，交鏈劑的原子數(shù)與碲和交鏈劑的總原子數(shù)的比率約在1%至20%之間。此外，晶粒251可以進一步包含增強反射性的添加劑，諸如錫。增強反射性的添加劑與硫族化物的比率約在2%至10%之間。
大體上連續(xù)的相相對來說是不可變換的。也就是說，該材料或者是非晶體，它的晶化溫度高于可相變晶粒251中最難熔化的主要部分的熔化溫度;該材料或者是晶體，其熔化溫度大體上高于任何要熔化的材料的熔化溫度，以便影響晶粒251內(nèi)的材料的玻璃化。大體上連續(xù)的相151可以等效地看作一種難熔材料、電解質(zhì)材料或一種陶瓷材料。形成大體上連續(xù)的相151的最常用材料是一種從包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和氧化鍺的一組材料中選出的難熔材料。在存儲材料15的薄膜內(nèi)，形成穩(wěn)定的、不可變換的、大體上連續(xù)的相151(包圍單個晶粒251的外殼)，以防止進一步相分離，并抑制大顆粒的生長，即，超過約200埃的顆粒的生長。
存儲材料層15包含大體上連續(xù)的相151和狀態(tài)可變材料的彌散單個晶粒251。存儲材料層15的制備，可通過沉積狀態(tài)變化材料和密封材料以形成沉積層，再對該沉積層進行相分離。
按照一個實施例，材料是被沉積或同時沉積的，即通過蒸發(fā)、同時蒸發(fā)、反應(yīng)濺射或反應(yīng)同時濺射，形成一個大體上均勻的沉積層。蒸發(fā)包括電子束蒸發(fā)和熱蒸發(fā)。
按照另一個可采用的實施例，可以形成厚度約為150埃至500埃的沉積層。各沉積層是大體上均勻的狀態(tài)變化材料和密封劑材料的沉積層，其間有一些厚度約在30埃到100埃之間的密封劑材料層。用這種方法沉積了由(1)一些大體上均勻的狀態(tài)變化材料和密封劑層，和(2)一些密封劑材料層所組成的層狀覆層，所得的層狀覆層厚度約為500埃至1500埃，或更厚。精確的厚度通過實驗確定，以在感興趣的激光波長處獲得最佳的對比度。
或者，將狀態(tài)變化材料層和密封劑材料層按順序分別進行沉積。從而形成一層狀覆層，它包含交替的相可變材料層和密封劑層，當這樣沉積時，覆層厚度約為150埃至200埃。
在進行了狀態(tài)變化材料和密封劑材料沉積后，或者在沉積單一覆層后，或者在大體上沉積了所有相變化材料和密封劑材料之后，將覆層大體上不可逆地分離為一個大體上連續(xù)的密封劑相151，和以斷續(xù)的晶粒彌散在密封劑相151中的狀態(tài)可變相。
狀態(tài)變化材料和密封劑材料可通過濺射沉積，例如通過包括同時濺射的濺射沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料;或通過反應(yīng)濺射或同時反應(yīng)濺射沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料。按照另一個實施例，狀態(tài)變化材料和密封劑材料可通過蒸發(fā)來進行沉積和/或同時沉積，并凝聚到基片11上，或凝聚到已有沉積層的基片上。上述狀態(tài)變化材料和密封材料可以從加熱容器中蒸發(fā)出來。
在沉積以后，用能量脈沖處理覆層，使之大體上不可逆地分離成一個大體上連續(xù)的密封劑相151，和以斷續(xù)的晶粒彌散在密封劑相151中的狀態(tài)可變相。這可通過將沉積層15反復(fù)地玻璃化，或通過將其晶化和玻璃化以影響前述的相分離來實現(xiàn)。
在圖3和圖4中特別地表示了這一點。在圖3A中表示了大體上無序的、大體上均勻的沉積層，該沉積層有一個晶化起始溫度TX，并有一個熔化起始溫度Tm。圖3B和圖4B顯示了用一個或幾個重復(fù)的激光脈沖進行激光熔化形成薄膜的過程，其結(jié)果是使小的狀態(tài)可變換無序顆粒251，在大體上連續(xù)的非晶體相151中被分離出來。這一薄膜形成過程導(dǎo)致大體上的但穩(wěn)定的相分離，即建立起有晶化溫度TX251和熔化溫度Tm251的一相，和有晶化溫度TX151和熔化溫度Tm151的另一相。
隨后將所得材料晶化，如圖3C和圖4C所示。晶化涉及把沉積層加熱到TX251以上的溫度，以便將狀態(tài)可變材料251晶化，使得熔化溫度為Tm的小晶體、微晶體或多晶體富硫族化物晶粒，與熔化溫度為Tm2、Tm2等的硫族化物含量少的相或各相分離，同時避免熔化或使連續(xù)相151晶化。然后使材料15快速冷卻。結(jié)果形成了一個狀態(tài)，它與示于圖3B和圖4B中的無序材料有不同的光學(xué)特性。
然后將所得的材料玻璃化，如圖3D和圖4D所示，玻璃化涉及將薄膜加熱到相251的最高熔化溫度，即Tm2以上的某一溫度，以使狀態(tài)可變材料251均勻地熔化，同時避免熔化連續(xù)相151。隨后使材料15快速冷卻。結(jié)果使晶粒251內(nèi)的富硫族化物材料與晶粒2251內(nèi)貧硫族化物材料相混合，在晶粒251內(nèi)形成一個大體上均勻的非晶相。
晶化包含固態(tài)-固態(tài)化學(xué)反應(yīng)和固態(tài)-液態(tài)化學(xué)反應(yīng)、晶粒邊界和固態(tài)-液態(tài)邊界成核，結(jié)果形成各種復(fù)合物、成分和結(jié)構(gòu)，包括被貧硫族化物相包圍的富硫族化物多晶相。并分離或有不同熔化溫度和晶化溫度的更多的相，例如圖4C中所示的各相。
重新玻璃化包含晶粒251內(nèi)和邊界上的固態(tài)-液態(tài)化學(xué)反應(yīng)和液態(tài)-液態(tài)化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果形成大體上均勻的成分，它有一個晶化溫度，如圖4D所示。
隨后的過程如圖3D和圖4D所示。使用了一個“清除”脈沖或“有序”脈沖，使晶粒251內(nèi)的材料晶化，同時使連續(xù)相151不受影響，如圖4D所示。當說到“晶化”步驟時，這里也把在一個固態(tài)-固態(tài)邊界或固態(tài)-液態(tài)邊界上的不均勻晶化包括在內(nèi)。
使用一個“記錄”脈沖或“無序”脈沖，可使晶粒251內(nèi)的材料熔化，如圖3C和圖4C所示。隨后的固化使所有251內(nèi)的材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€大體上均勻的無序相。連續(xù)相151則不被該脈沖所熔化。
在最初沉積的均勻薄膜內(nèi)，氧是大體上均勻地分布的。然而，經(jīng)過一個或多個諸如激光引起的熔化循環(huán)后，形成了氧被富集的分布穩(wěn)定的陶瓷、電解制或類似物質(zhì)，即，分布相151的成分。它們阻止了無限制的顆粒生長和不希望有的進一步相分離。
如前所述，特別從圖3A至圖3C和圖4A至圖4C可知，在形成或初始化之后，得到的相可變材料的單個晶粒251是處于“0”態(tài)的，已準備好通過“記錄”-“消除”循環(huán)記錄數(shù)據(jù)。它們在下列兩者之間能可逆地變換(a)一種無序的第一硫族化物-交鏈劑成分，如圖3D所示，和(b)(ⅰ)晶體或多晶體硫族化物，和(ⅱ)一種無序的第二硫族化物-交鏈劑成分，其所含硫族化物比第一硫族化物-交鏈劑成分所含的要少，如圖3C所示。
在晶體一多晶體硫化物相形成后，晶體硫族化物相與非晶第二硫族化物一交鏈劑成分相互相分離。
例如，通過把一個Te91Sn6Ge2Si3的靶反應(yīng)濺射到一個適當?shù)幕希梢孕纬梢粋€Te33Sn6Ge2Si3O6的沉積層，如圖5和圖6所示。如前面提到過的Yaung和Formigomi的申請中所描述的，形成過程把沉積層分離成斷續(xù)的Te91Sn7Ge2的分布區(qū)域251，和圍繞它的殼狀SiO2連續(xù)相151。Te91Sn7Ge2是一種無序材料。在晶化，例如不均勻晶化時，在包括液體-固體交接面的晶粒邊界處，晶粒251相被分離成一個有序的富碲相，和一個相對來說無序的貧碲的交鏈相。例如，有80%碲晶化時，相信會出現(xiàn)如下的相分離Te91Sn7Ge2(無序的)-Te(有序的)+Te12Sn21Ge7(有序的或無序的)。
在有90%的碲晶化時，相信會出現(xiàn)如下的相分離Te91Sn7Ge2(無序的)-Te(有序的)+Te56Sn33Ge11(有序的或無序的)。
隨后，可以重新玻璃化，使晶粒251的成分回到無序的Te91Sn7Ge2。
上述的晶化百分比可以用實驗確定，以使晶化脈沖(能量密度和脈沖持續(xù)時間)、反射層的反射，各相的反射率等達到最佳。
按照一個最佳實施例，在一個8吋(20厘米)直徑的沉積有SO2的有機玻璃光盤基片上，可用反應(yīng)濺射做出2至8對沉積層。一對沉積層包含(1)150埃至500埃的薄膜形Te32Sn6Ge2Si3O6源，和(2)一個SiO2的30埃至100埃薄膜，做成了厚度為500埃至5000埃的相變化材料和密封劑材料薄膜。
形成，即相分離可在沉積室內(nèi)或沉積室外進行，也可在薄膜沉積后進行，或者在沉積絕熱層、防燒蝕層和保護層的每個活化層之后進行。如果薄膜是用氬氣反應(yīng)濺射制作的，除能實現(xiàn)相分離外，還有能釋放滯留在薄膜內(nèi)的氬。
下面的例子是對本發(fā)明的說明。
在氬-氧環(huán)境下，從一個Te39Sn6Ge3Si3的靶對一玻璃片進行反應(yīng)濺射，形成一(Te89Sn6Ge3Si3)1-XOX(此處X的值從0.05至0.10)的薄膜。然后使樣品承受一系列玻璃化激光脈沖，以將覆層相分離成為SiO2相和Te91Sn7Ge2相。然后再使樣品承受一系列晶化和玻璃化激光能量脈沖。
將0-1吋長1吋寬11密耳厚的玻璃基片放在R.D.Mathis濺射組件中，離一個5吋直徑的Te89Sn6Ge2Si3濺射靶的距離為3.75吋。濺射組件包含一個SG-1250電源，該電源帶有兩個工作頻率為13.56兆赫的電極。然后，將濺射組件抽至10-6大氣壓，并用氬充壓到5毫乇。然后將靶置以800伏偏壓，射頻靶功率密度為7.0瓦/平方吋，進行15分鐘的濺射。隨后向濺射組件引入氧，使其占氬的體積的0.5%。在800伏自偏壓，功率密度為7.0瓦/平方吋，電源頻率為13.56兆赫的情況下，進行8分鐘的反應(yīng)濺射。所得薄膜的厚度為800埃，并且有標稱的(Te83Sn6Ge2Si3O6)化學(xué)配比。
然后讓試樣經(jīng)受形成處理。在形成處理中，薄膜用釔鋁石榴石激光器熔化2到5次，脈沖持續(xù)時間為15毫微秒，能量密度為每平方厘米30-40毫焦耳，以形成一個穩(wěn)定的相分離結(jié)構(gòu)，形成前后晶化溫度和熔化溫度的變化示于圖6中。在圖7中顯示了晶化溫度的移動與透射率的關(guān)系。
然后對一塊直徑為1微米的面積上的晶粒。進行樣品試樣的晶化-玻璃化壽命試驗。采用了三極管激光器。對于晶化，功率密度為2-8毫瓦/微米2，脈沖持續(xù)時間為1-5微秒;對于玻璃化，功率密度為5-50毫瓦/微米2，脈沖持續(xù)時間為50-200毫微秒。形成以后，有序(相對)反射率為1.5，無序(相對)反射率為1.2，形成以后經(jīng)過1000個循環(huán)，有序(相對)反射率仍為1.5，無序(相對)反射率為1.2。
盡管在敘述本發(fā)明的羅列于一些舉例說明和實施方案，但并不打算用它們來限定本發(fā)明的范圍，只有本說明書所附的權(quán)利要求
，才能限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.投射束數(shù)據(jù)存儲器件，包含一種存儲材料，可通過應(yīng)用投射束能量，使其在兩種可探測狀態(tài)之間變換，上述存儲材料至少包含兩相，其中一相大體上是連續(xù)的，其中另一相以斷續(xù)晶粒的形態(tài)彌散在大體上連續(xù)的相中，并可在兩種可探測狀態(tài)之間變換。
2.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中存儲材料的彌散相可在兩種可探測狀態(tài)之間可逆地進行變換。
3.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中存儲材料的彌散相可以從第一種狀態(tài)設(shè)置或第二種狀態(tài)。
4.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中存儲材料的彌散相是用光能進行變換的。
5.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中存儲材料的彌散相是用粒子束能進行變換的。
6.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中大體上連續(xù)的相相對來說是不可變換的。
7.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中大體上連續(xù)的相是難熔材料。
8.權(quán)利要求
7中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中難熔材料是從包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和氧化鍺的一組材料中選取的。
9.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中大體上連續(xù)的相的熔化溫度高于彌散可變換相的熔化溫度。
10.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中彌散可變換相是硫族化物成分。
11.權(quán)利要求
10中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分包含碲。
12.權(quán)利要求
11中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分包含碲和一種交鏈劑。
13.權(quán)利要求
12中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分在下列兩者之間能可逆地變換(a)非晶的第一碲-交鏈劑成份;和(b)(ⅰ)有序的碲，和(ⅱ)貧的第二碲-交鏈劑成分，所述有序的碲和第二碲-交鏈劑成分與九序的第一碲-交鏈劑成分的，依照晶化進行了相分離。
14.權(quán)利要求
12中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中交鏈劑是從一組元素中選取的，這些元素包括鋁(Al)、銦(In)、鎵(Ga)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硫(S)、硒(Se)和上述元素的組合。
15.權(quán)利要求
14中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中交鏈劑包含鍺。
16.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分包含(a)一種硫族化物;(b)一種交鏈劑，其量足以形成一種穩(wěn)定的非晶硫族化物;和(c)一種難熔的形成劑，其量足以形成大體上連續(xù)的難熔相。
17.權(quán)利要求
16中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物是碲。
18.權(quán)利要求
16中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中交鏈劑是從一組元素中選取的，這些元素包括鋁(Al)、銦(In)、鎵(Ga)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硫(S)、硒(Se)上述元素和的組合
19.權(quán)利要求
16中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中交鏈劑包含硅。
20.權(quán)利要求
16中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中難熔的形成劑是從一組元素中選取的，這些元素包括鍺、鋁和硅。
21.權(quán)利要求
16中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分包含作為硫族化物的碲，作為交鏈劑的鍺和作為難熔的形成劑硅。
22.權(quán)利要求
21中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中交鏈劑的原子與碲和全部交鏈劑的原子的比率約在1%至20%之間。
23.權(quán)利要求
21中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中硫族化物成分進一步包含反射增強劑。
24.權(quán)利要求
23中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中反射增強劑與碲的比率在1%至20%之間。
25.權(quán)利要求
21中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，該投射束數(shù)據(jù)存儲器件進一步包含氧。
26.權(quán)利要求
25中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件;其中(a)氧與全部碲和鍺的比率在2%至20%之間;和(b)鍺與全部碲和鍺的比率在1%至20%之間。
27.權(quán)利要求
1中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中存儲材料是通過下列方法制作的，該方法包括(a)沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料，以形成一個沉積層;和(b)大體上不可逆地將沉積層分離成大體上連續(xù)的密封劑相和以斷續(xù)晶粒形態(tài)彌散在密封劑相中的狀態(tài)可變相。
28.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，包含對沉積層進行晶化和玻璃化，以影響相分離。
29.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中狀態(tài)變化材料和密封劑材料是用濺射法沉積的。
30.權(quán)利要求
29中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中狀態(tài)變化材料和密封劑材料是用反應(yīng)濺射法沉積的。
31.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中狀態(tài)變化材料和密封劑材料是用蒸發(fā)法沉積的。
32.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中狀態(tài)變化材料和密封劑材料被同時沉積成大體上均勻的沉積層。
33.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中狀態(tài)變化材料層和密封劑層是順次沉積的。
34.權(quán)利要求
27中的投射束數(shù)據(jù)存儲器件，其中(1)狀態(tài)變化材料和密封劑層，及(2)密封劑層是順次沉積的。
35.存儲材料層的制作方法，用于投射束數(shù)據(jù)存儲器件。該投射束數(shù)據(jù)存儲器件包含一種存儲材料，通過投射束能可使這種材料在兩種能探測的狀態(tài)之間變換，所述存儲材料至少包含兩相，其中一相是大體上連續(xù)的，并且相對來說是不可變換的;另一相是以斷續(xù)晶粒的形態(tài)彌散在大體上連續(xù)的相中的彌散相，并且能在兩種可探測狀態(tài)之間變換，所述方法包括(a)沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料，以便形成沉積層;和(b)大體上不可逆地將沉積層分離成大體上連續(xù)的密封劑相和以斷續(xù)晶粒形態(tài)彌散在密封劑相中的狀態(tài)可變相。
36.權(quán)利要求
35的方法，包含同時沉積狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
37.權(quán)利要求
35的方法，包含順次沉積交替的狀態(tài)變化材料層和密封劑層。
38.權(quán)利要求
35的方法，包含順次沉積交替的(1)狀態(tài)變化材料和密封劑層，和(2)密封劑層。
39.權(quán)利要求
35的方法，包含濺射狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
40.權(quán)利要求
39的方法，包含同時濺射狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
41.權(quán)利要求
39的方法，包含反應(yīng)濺射狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
42.權(quán)利要求
35的方法，包含蒸發(fā)狀態(tài)變化材料和密封劑材料。
43.權(quán)利要求
35的方法，包含使沉積層晶化和玻璃化，以影響相分離。
44.權(quán)利要求
35中的方法，其中存儲材料的彌散相可在兩種可探測狀態(tài)之間可逆地變換。
45.權(quán)利要求
35中的方法，其中存儲材料的彌散相可從第一種狀態(tài)設(shè)置成第二種狀態(tài)。
46.權(quán)利要求
35中的方法，其中存儲材料的彌散相，可用光能進行變換。
47.權(quán)利要求
35中的方法，其中存儲材料的彌散相可用粒于束能進行變換。
48.權(quán)利要求
35中的方法，其中大體上連續(xù)的相相對來說是不可變換的。
49.權(quán)利要求
35中的方法，其中大體上連續(xù)的相是難熔材料。
50.權(quán)利要求
49中的方法，其中難熔材料是從包括氧化硅、氧化硅、氧化鋁和氧化鍺的一組材料中選取的。
51.權(quán)利要求
35中的方法，其中大體上連續(xù)的相的熔化溫度高于彌散的可變換相的熔化溫度。
52.權(quán)利要求
35中的方法，其中彌散的可變換相是硫族化物成分。
53.權(quán)利要求
52中的方法，其中硫族化物成分包括碲。
54.權(quán)利要求
53中的方法，其中硫族化物成分包含碲和一種交鏈劑。
55.權(quán)利要求
52中的方法，其中硫族化物成分可在下列兩者之間可逆地進行變換。(a)一種非晶的第一碲-交鏈劑成分;(b)有序的碲，和一種貧碲非晶的第二碲-交鏈劑成分，所述有序的碲和非晶的第二碲-交鏈劑成分，依照晶化與非晶的第一碲-交鏈劑成分的晶化進行了相分離。
56.權(quán)利要求
54中的方法，其中交鏈劑是從一組元素中選取的，上述元素包括鋁(Al)、銦(In)、鎵(Ga)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)，和上述元素的組合。
57.權(quán)利要求
51中的方法，其中交鏈劑包含鍺。
58.權(quán)利要求
35中的方法，其中硫族化物成分包含(a)一種硫族化物;(b)一種交鏈劑，其量足以形成穩(wěn)定的非晶硫族化物;和(c)一種難熔的形成劑，其量足以形成大體上連續(xù)的難熔相。
59.權(quán)利要求
58中的方法，其中硫族化物是。
60.權(quán)利要求
58中的方法，其中難熔的形成劑是從包括鍺、鋁和硅的一組元素中選取的。
61.權(quán)利要求
58中的方法，其中難熔的形成劑是從包括鍺、鋁和硅的一組元素中選取的。
62.權(quán)利要求
55中的方法，其中硫族化物成分包含作為硫族化物的碲，作為交鏈劑的鍺，以及作為難熔的形成劑硅。
63.權(quán)利要求
62中的方法，其中鍺與碲和鍺的比率約在1%至20%之間。
64.權(quán)利要求
62中的方法，其中硫族化物成分進一步包含錫。
65.權(quán)利要求
64中的方法，其中與碲的比率在1%至20%之間。
66.權(quán)利要求
62中的方法進一步包含氧。
67.權(quán)利要求
66中的方法，其中(a)氧與全部碲和鍺的比率在1%至20%之間，并且(b)鍺與全部碲和鍺的比率在1%至20%之間。
專利摘要
所發(fā)明的是一種可用投射束進行變換的數(shù)據(jù)存儲器件，它包含狀態(tài)可變的存儲材料，該存儲材料是一個多相系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有大體上連續(xù)的介電陶瓷相，和以斷續(xù)晶粒形態(tài)存在的狀態(tài)可變相。
文檔編號G11B7/257GK85104646SQ85104646
公開日1986年6月10日 申請日期1985年6月15日
發(fā)明者羅薩·揚, 尤金妮亞·米蒂利尼爾 申請人:能源轉(zhuǎn)換裝置公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan