專利名稱：使用極坐標(biāo)掃描的特大容量電盤存貯器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種使用極坐標(biāo)掃描的特大容量的電盤存貯器。
作為計算機(jī)外部設(shè)備和音像類電子產(chǎn)品，使用激光作為讀出或?qū)懭耄x出的光盤存貯器近年來發(fā)展極為迅速。在1994年出現(xiàn)存貯量為650兆位(Mb)的視頻光盤(VCD)之后，在1996年就出現(xiàn)了存貯量為4，700兆位即4．7吉位(Gb)的數(shù)碼視盤(DVD)。光盤存貯器的容量，最終取決于激光光斑的大?。欢獍叩拇笮?，又取決于所用激光的波長。例如為了提高存貯量，DVD就用波長為650納米(nm)的紅光激光器來代替原來VCD使用的波長為780納米的紅外激光器；目前則更向波長為450納米的藍(lán)光激光器方向發(fā)展。然而，即使使用可見光中波長最短的紫光，其光斑直徑也只能在100納米數(shù)量級。如果使用類似于掃描隧道顯微鏡(STM)的針尖作為讀寫探針(read-write probe)，則作用范圍容易做到直徑為5-10納米，因此存貯密度可達(dá)每平方厘米64吉位(即6．4×1010b／cm2)。但是，由于STM用的是直角坐標(biāo)掃描器，掃描范圍過小(平方微米級)，總存貯量不大；有的存貯媒質(zhì)則狀態(tài)反轉(zhuǎn)時間過長(毫秒級)，影響寫入速度。因此至今未能有實(shí)用的樣品問世。
本發(fā)明的目的在于提出一種具有特大容量、可快速寫入／讀出的、用電操作的盤式存貯器。
本發(fā)明提出的用電操作的盤式存貯器，由電盤和電盤驅(qū)動器構(gòu)成。它兼有光盤存貯器和STM存貯器二者的優(yōu)點(diǎn)，而克服了二者的缺點(diǎn)。本發(fā)明首先把直角坐標(biāo)(X-Y)掃描的STM的傳動機(jī)構(gòu)改為用一種特殊方式實(shí)現(xiàn)的極坐標(biāo)(ρ-θ)掃描裝置，作為電盤驅(qū)動器的核心部件，配合以電雙穩(wěn)態(tài)材料作為存貯媒質(zhì)、尺寸特小的超高密度貯盤(以下簡稱電盤)，從而構(gòu)成可寫入一次的特大容量存貯器。電盤驅(qū)動器(亦稱電盤機(jī))通常的掃描探針顯微鏡(包括掃描隧道顯微鏡STM、原子力顯微鏡AFM等)的近距探針都采用電致伸縮材料控制的直角坐標(biāo)(X-Y)掃描方式(稱為直角坐標(biāo)掃描裝置)。本發(fā)明將其改為螺旋型極坐標(biāo)(ρ-θ)掃描方式(稱為極坐標(biāo)掃描裝置)，即本發(fā)明的電盤驅(qū)動器采用電探針作為讀寫器，探針的掃描采用極坐標(biāo)掃描裝置，其傳動方式由下述部件實(shí)現(xiàn)在角方向(θ)的運(yùn)動采用高速電動機(jī)，與現(xiàn)有的光盤驅(qū)動器用的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)基本相同；徑向位移(ρ)則采用精密步進(jìn)馬達(dá)與電致伸縮機(jī)構(gòu)相匹配而獲得，其徑向掃描范圍為0．1-10毫米。極坐標(biāo)掃描裝置的示意圖參見

圖1。電盤電盤(ED)由基板上敷以一層存貯媒質(zhì)而成。其基板可采用塑料(例如聚碳酸酯或有機(jī)玻璃等)圓盤，上面敷有一層均勻的金屬膜作為電極；也可直接采用表面平整的金屬圓盤。存貯媒質(zhì)本發(fā)明采用電雙穩(wěn)態(tài)薄膜材料。該電雙穩(wěn)態(tài)材料，可以是金屬有機(jī)絡(luò)合物，如Cu1-β(TCNQ)和Ag1-β(TCNQ)，β≤0．5；也可以是全有機(jī)絡(luò)合物，如MA+TCNQ，BBDN+TCNQ，TMB+TCNQ等；也可以是有機(jī)單體，如s-PAN和β-PAR等。其中TCNQ為四氰基對醌二甲烷(C12H4N4)。采用上述存貯媒質(zhì)，其寫入速度可達(dá)到1納秒(ns)左右，全程寫完一張電盤的時間僅為2-3分鐘，完全符合實(shí)用要求。
本發(fā)明的ED其直徑一般為1．0-9．0厘米，例如1．0，2．0，3．0，5．0，7．5，9 0厘米等，也可以是其他特殊的尺寸。中央可以有孔或無孔。ED上的存貯媒質(zhì)最好采用圓環(huán)形分布，距離盤片(基板)邊緣為0．1-1．0毫米，環(huán)的寬度為0．3-10．0毫米。這樣ED的存貯容量就可高達(dá)10-1000吉位。ED的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
本發(fā)明中，信息的獲得、提取、處理和重現(xiàn)所用的電子設(shè)備與常規(guī)的光盤存貯器相同，即本發(fā)明中電盤驅(qū)動器的其他部件可借用現(xiàn)有光盤驅(qū)動器的相應(yīng)電子部件。
將上述ED放上電盤驅(qū)動器就組成可寫入一次的電盤存貯器(WORM)，如圖1所示。本發(fā)明可首先用于存貯大量的書籍文檔(因?yàn)閷ぶ窌r間無嚴(yán)格要求)，大約10張直徑為5厘米的ED可存入圖書600萬冊。進(jìn)一步ED可作為電視錄放機(jī)的“錄像帶”和照相館用專業(yè)數(shù)字照相機(jī)的“底片”。由于ED的存貯量非常大，其分辨率可高于高清晰度電視(HDTV)，并與微粒(fine-grain)照片相當(dāng)。因此，本發(fā)明的應(yīng)用前景十分廣闊。
本發(fā)明具有如下一些優(yōu)點(diǎn)1．目前市售存貯量最大的器件為使用紅光的DVD，進(jìn)一步提高存貯量要等待新的材料和新的短波長(藍(lán)光或紫藍(lán)光)、長壽命的固體激光器問世。本發(fā)明的特點(diǎn)是不使用任何激光器，因而可以使用現(xiàn)成的元件和材料而無需等待新的發(fā)現(xiàn)。
2．ED盤片尺寸小，存貯容量特大?；蹇砂磳?shí)際情況自由選擇材料，且無需預(yù)刻。
3．可以快速錄制為各種內(nèi)容的盤式只讀存貯器(ROM)。
圖1為本發(fā)明電盤存貯器(包括極坐標(biāo)掃描裝置和電盤)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明電盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1為電盤上的存貯媒質(zhì)，2為電盤基板，3為盤片座，4為角方向(θ)轉(zhuǎn)動裝置，5為徑向(ρ)移動裝置，6為電探針。
實(shí)施例例一ED的基板采用直徑為5厘米、中心有孔(直徑1．5厘米)的聚碳酸酯塑料圓板，經(jīng)過清洗處理，用真空法敷上一層均勻的金屬(如鋁)膜作為電極，然后用共蒸法(co-evaporation)或離子團(tuán)簇束鍍膜法(ion-cluster beam depositon)敷上一層均勻的金屬有機(jī)絡(luò)合物Cu1-β(TCNQ)膜作為存貯媒質(zhì)，β=0．1。該存貯媒質(zhì)在基板上呈圓環(huán)形分布，距離基板邊緣0．4毫米，環(huán)的徑向?qū)挾葹?．0毫米，如圖2所示。電盤驅(qū)動器為極坐標(biāo)(ρ-θ)掃描方式。具體而言，實(shí)現(xiàn)角方向(θ)的運(yùn)動采用高速電動機(jī)，實(shí)施徑向位移(ρ)的運(yùn)動采用精密步進(jìn)馬達(dá)與電致伸縮機(jī)構(gòu)相匹配的形式。驅(qū)動器的其他部分可大量采用常規(guī)光盤驅(qū)動器的相應(yīng)部件。使用時，把ED放上驅(qū)動器，探針的針尖垂直于盤面，不接觸，但距離很小。在探針掃描過程中施以不同信息構(gòu)成的電脈沖，存貯媒質(zhì)上即已寫入信息。讀出時用同樣方式掃描，但電學(xué)過程相反。電盤的存貯密度可達(dá)每平方厘米64吉位，因此直徑為5厘米、存貯媒質(zhì)的徑向?qū)挾葹?毫米的ED，其總存貯量可達(dá)到100吉位或100，000兆位。即一張ED相當(dāng)于21張DVD的容量(單面4．7吉位)，而盤片直徑只有后者的40％。例二ED直徑為4厘米，存貯媒質(zhì)的徑向?qū)挾热詾?毫米，則總存貯量為80吉位，相當(dāng)于16張DVD的容量。
權(quán)利要求
1．一種特大容量電盤存貯器，由電盤和電盤驅(qū)動器組成，其特征在于電盤驅(qū)動器的寫讀器采用極坐標(biāo)(ρ-θ)掃描的近距探針，其角方向(θ)的運(yùn)動采用高速電動機(jī)，徑向位移(ρ)的運(yùn)動采用精密步進(jìn)馬達(dá)與電致伸縮機(jī)構(gòu)配合的結(jié)構(gòu)。徑向掃描最大值為10毫米。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于電盤的存貯媒質(zhì)采用電雙穩(wěn)態(tài)薄膜材料。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于所說的電雙穩(wěn)材料為金屬有機(jī)絡(luò)合物、全有機(jī)絡(luò)合物、有機(jī)單體之一種。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的特大容量電盤存貯器，其次特征在于所說的金屬有機(jī)絡(luò)合物為Cu1-β(TCNQ)、Ag1-β(TCNQ)之一種，β≤0．5。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于所說的全有機(jī)絡(luò)合物為MA+TCNQ、BBDN+TCNQ、TMB+TCNQ之一種。
6．根據(jù)權(quán)利要求3所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于所說的電雙穩(wěn)有機(jī)單體為s-PAN、β-PAR之一種。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于電盤的直徑為1．0-9．0厘米，中央有孔或無孔。
8．根據(jù)權(quán)利要求2所述的特大容量電盤存貯器，其特征在于所說的存貯媒質(zhì)為在電盤基片上的分布成圓環(huán)形，離基片邊緣為0．1-1．0毫米，其寬度為0．3-10．0毫米，總存貯容量為10-1000吉位。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電盤存貯器，其特征在于其中電盤驅(qū)動器的極坐標(biāo)近距探針掃描器可以用作其他微型機(jī)械加工裝置的相應(yīng)部件。
全文摘要
本發(fā)明屬信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,是一種用近距電探針作為讀寫器的盤式超高密度存貯器,探針的掃描采用極坐標(biāo)裝置。本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)和材料,即可制成可寫入一次的特大容量存貯器。直徑為5厘米中央有孔的盤其存貯量可達(dá)100吉位,即相當(dāng)于21張市售的DVD光盤?？捎糜谝粝皲浄?、圖書存貯及高分辨率數(shù)字照相等。
文檔編號G11B7/00GK1204114SQ98110899
公開日1999年1月6日 申請日期1998年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者華中一 申請人:復(fù)旦大學(xué)