[发明专利]紫外激光诱导相变光盘存储的一种方法

说明书

技术领域：

本发明属于实现相变光盘存储的技术，涉及一种能用于相变存储的相变材料以及短波长的深紫外激光器诱导相变材料可逆相变的技术。具体是发明一种紫外激光诱导相变光盘存储的方法。

背景技术：

光存储是继磁存储之后发展起来的重要信息存储技术，它具有存储密度大、容量大、寿命长、信噪比高、读取速度快等一系列优点，因而在信息技术领域具有广泛的应用前景。迄今为止，光存储技术通过30多年的发展，不仅在技术上获得了重大突破，在商品市场方面也获得了巨大成功，逐渐成为现代信息社会不可或缺的高科技产业，随着人们对大容量存储的需求，进一步提高存储密度，成为重要研究方向。

而由于衍射效应的限制，记录光斑直径为d=0.61λ/NA（λ为入射光的波长，NA为聚焦透镜的数值孔径），因此，采用短波长光源，可以有效提高相变光盘存储密度。目前人们使用的激光器是405nm的蓝光，也就是我们熟知的蓝光光盘。但是研究显示，当激光波长越短时，存储信息的信噪比越低，因而读取信息的质量越差。因此更短波长激光诱导相变光盘相变层发生可逆相变从而有效存储信息成为信息存储技术难以攻克的难题。

基于上述问题，本发明提出发明一种紫外激光诱导相变光盘存储的方法。该方法利用短波长的深紫外激光诱导相变材料发生可逆相变，实现信息的记录和擦除。该方法使用的相变材料是可用于相变光盘存储并且能改善使用短波长导致的信噪比低这一问题的材料。实现了相变光盘的大密度存储。

发明内容：本发明的目的在于提供发明一种紫外激光诱导相变光盘存储的方法，以实现信息的大容量存储。该方法不仅能实现大密度存储，并且达到满足要求的信噪比、具有更快的记录信息和擦除信息的速度。

该发明的原理：可擦重写相变光盘是利用激光作用下存储介质在非晶态和晶态之间发生可逆变化的性质而实现的。存储介质的写入是利用高功率短脉冲激光辐照介质，使光照斑点升温超过熔点后，通过液相快冷形成非晶体而记录信息；信息的擦除则是利用中等功率长脉冲激光辐照介质，使光照斑点温度达到晶化温度而又不超过熔点温度，从而通过晶核形成，晶粒长大的过程而形成晶态。而信息的读出是利用低功率激光，依靠形成的晶态和非晶态反射率对比度的不同进行信息的识别。

相变材料中，Ge₂Sb₂Te₅是被研究最多最成熟的相变材料，具有高速结晶、反复擦写次数高、数据稳定性和保持性好的优点。但目前仍存在结晶温度较低，热稳定性较差等缺点。

为了进一步提高相变光盘存储容量，人们尝试使用短波长激光器诱导相变层发生可逆相变，目前已经将波长缩短到405nm，蓝光光盘已经为我们所用，2010年，Dehui Wan、Hsuenli Chen等人已经在探索利用波长为248nm的深紫外（DUV）KrF激光实现高密度存储。预测容量能达DVD800倍。但是存在信噪比低的问题，使深紫外短波长激光诱导相变光盘相变层发生可逆相变从而有效存储信息成为信息存储技术难以攻克的难题。

鉴于以上所述现有技术的难点，本发明的目的在于提供一种实现相变光盘大密度存储的方法，以实现信息的大容量存储。该方法不仅能实现大密度存储，并且达到满足要求的信噪比、具有更快的记录信息和擦除信息的速度。

紫外激光诱导相变光盘存储的一种方法，其特征在于：它是利用248nm的准分子激光器诱导由Ge、Sb、Te、Sn组成的四元组分存储材料发生可逆相变。

进一步，所使用的激光器脉宽为30ns，单脉冲输出，激光器能量为激光能量在75mJ～268mJ、聚焦光斑尺寸为2.25cm²辐照相变材料。

进一步，所述四元组分存储材料，化学通式为Sn_xGe_20-xSb₂₀Te₅₀，其中1≤x＜20。

进一步，所述的薄膜材料为采用磁控溅射双靶共溅射法在氧化硅基底上制备Ge₂Sb₂Te₅掺Sn薄膜的材料，背底真空为≤1×10^-4Pa，溅射时的氩气气压为0.5Pa，Ar₂流量为20sccm，溅射时间7-10min，控制Ge₂Sb₂Te₅靶材的溅射功率为直流30W，控制Sn靶的溅射功率在射频3W-6W之间。

所得到溅射薄膜为非晶相，经过激光辐照后薄膜变为晶相，反射率测试达到满足相变材料要求的≥15%。