專利名稱：以沉積在表面的微粒的形式光存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
按照慣例，把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以信息元例如被稱為蝕坑的蝕刻元的形式按二進(jìn)制的方式存儲(chǔ)于光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)上。通常來(lái)說(shuō)，元的存在表示所讀取的位的值為1而元的不存在導(dǎo)致該位的值為0；通常在介質(zhì)內(nèi)部的至少一個(gè)被稱為信息層例如蝕刻層的平面上分配這些元；介質(zhì)可以包括幾個(gè)層疊的信息層。
在傳統(tǒng)光盤的情況下，在幾個(gè)同心圓軌道中分配相同層的信息元。
信息元的最小尺寸和在相同軌跡或者毗鄰軌跡的兩個(gè)相鄰的元之間的最小距離限制了在信息層上的最大存儲(chǔ)密度。
實(shí)際上，為了傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)裝置能夠讀取所存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該最小尺寸和該最小距離對(duì)應(yīng)于用于光學(xué)檢測(cè)的光的波長(zhǎng)。
實(shí)際上，這些元的最小尺寸目前大約是0.5μm。
因此，該最小尺寸限制了信息層的存儲(chǔ)密度。
文檔JP 04-062090(Ube)描述了在層中使用毫微微粒來(lái)光記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以增加該層的反射系數(shù)，而同時(shí)最小化了它的熱傳導(dǎo)。
1995年4月15日由H.Hiltbacher等人著述的在光學(xué)評(píng)論學(xué)報(bào)的卷25編號(hào)8的563到565頁(yè)中公布的標(biāo)題為“使用金屬毫微微粒的光譜編碼的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器”表明使用非線性的光學(xué)技術(shù)為增加這些層的存儲(chǔ)密度提供了解決方案。
后一文檔表明如果能夠使由信息元散射的光的光譜組成獨(dú)立于與信息元有關(guān)的參數(shù)例如形狀，那么由信息元攜帶的信息量會(huì)增加，從而增加了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的光存儲(chǔ)密度。
為此目的，該文檔講述了在能夠被用于存儲(chǔ)介質(zhì)或者表面上排列具有小于光的波長(zhǎng)的尺寸和不同尺寸和/或者形狀和/或者方向的金屬微粒。
因而，當(dāng)適當(dāng)?shù)卣樟猎摫砻鏁r(shí)，在這些金屬毫微微粒內(nèi)部激發(fā)被稱為局部等離子體振子的電子群的共振模，這引起入射輻射的某些波長(zhǎng)的吸收；由于共振模的激發(fā)依賴于這些毫微微粒的形狀、方向和分布，這導(dǎo)致光譜編碼或者“多色”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；在該“多色”方法中，最大存儲(chǔ)密度與傳統(tǒng)的“單色”光學(xué)存儲(chǔ)方式比較以大約等于5的因數(shù)顯著地增加。
更為明確地說(shuō)，依據(jù)本文檔，使用陰極射線平版工藝在透明的襯底上沉積銀毫微微粒；為了光讀取存儲(chǔ)在該覆蓋層中存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)由入射在襯底表明的輻射的全內(nèi)反射獲得的漸消失的電磁場(chǎng)在這些毫微微粒內(nèi)激發(fā)局部電子等離子體；為了計(jì)算“等離子體振子”共振的幅度，使用傳統(tǒng)的光學(xué)檢測(cè)裝置把由該表面散射的光的密度測(cè)量為波長(zhǎng)的函數(shù)。
能夠用來(lái)沉積適合于多色光學(xué)存儲(chǔ)的毫微微粒的方法較昂貴，特別是當(dāng)它們涉及沉積不同形狀的微粒時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服該缺點(diǎn)。
為此目的，本發(fā)明的目的是一種以沉積在表面的微粒的形式光存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置，該微粒的尺寸小于與所述的微粒相互作用和來(lái)自用于讀取所述的數(shù)據(jù)的裝置的輻射的波長(zhǎng)，其特征在于它們包括使用化學(xué)類型的所述微粒光譜編碼所述的數(shù)據(jù)的裝置。
術(shù)語(yǔ)“光譜編碼裝置”指的是當(dāng)微粒經(jīng)受來(lái)自讀取裝置的入射輻射的激發(fā)時(shí)適合給予該微粒依賴于該輻射的波長(zhǎng)的響應(yīng)的微粒的任何明確的特征。
本發(fā)明還可以具有一個(gè)或者多個(gè)下列特征從包括金、銀、鋁、銅和銦錫混合氧化物的集合中選擇用于光譜編碼的化學(xué)類型的所述微粒；在相同的表面所沉積的所述的微粒具有近似相同的尺寸。
因此，把如在現(xiàn)有技術(shù)中把微粒尺寸作為光譜編碼裝置使用排除在外；依靠該附加的特征，可以使用具有相同設(shè)置的相同的工藝更為經(jīng)濟(jì)地沉積不同類型但具有相同尺寸的微粒；因而，于是使用尺寸完全一致但是類型不同的微粒對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行光譜編碼，并且這可以更為經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)方式。
術(shù)語(yǔ)“近似相同的尺寸”指的是使用具有相同設(shè)置的相同的沉積工藝實(shí)現(xiàn)的微粒的尺寸。
優(yōu)選的是，所述的微粒的尺寸小于或者等于200nm；典型地說(shuō)，微粒的尺寸大約是100nm×100nm×40nm。
為了獲得在來(lái)自所述的讀取裝置的輻射的至少一個(gè)波長(zhǎng)上的電子等離子體振子適配所述微粒的尺寸。
通常用于激發(fā)共振的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于以共振為最大的峰值為中心的相當(dāng)寬的范圍的波長(zhǎng)。
優(yōu)選的是，用于不同類型的微粒的各個(gè)共振波長(zhǎng)在350nm和1100nm之間。
本發(fā)明的目的還是依據(jù)本發(fā)明光讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于它包括用于在所述的微粒中激發(fā)局部等離子振子共振的裝置。


參考附圖通過(guò)閱讀以非限制的實(shí)例的方式給出的以下描述將更好地理解本發(fā)明。
圖1說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明沿著數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)軌道分配不同或者相同類型的微粒，圖2顯示當(dāng)受到可變波長(zhǎng)的輻射激發(fā)時(shí)鋁微粒(連續(xù)線)和金微粒(不連續(xù)的線)散射的強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式
使用傳統(tǒng)的陰極射線平版方法，在玻璃襯底上沉積相同的尺寸但不同類型的微粒。
例如，選擇沿著主直線軌道交替地沉積具有相同的尺寸100nm×100nm×40nm的金制微?；蛘咪X制顆粒，然后沿著從該直線軌道的一個(gè)終點(diǎn)開始的兩個(gè)分支的軌道在第一分支軌道上只沉積金微粒和在第二分支軌道上只沉積鋁微粒。
沉積這些微粒以致于分離兩個(gè)相鄰的微粒的距離大于這些微粒的側(cè)向尺寸以防止將可能改變共振波長(zhǎng)的這些微粒之間的耦合效果。
圖1說(shuō)明用于放置微粒的圖。
使用本質(zhì)已知的合適的計(jì)算裝置計(jì)算在60°入射角全內(nèi)反射的條件下激發(fā)的鋁微粒的散射強(qiáng)度和金微粒的散射強(qiáng)度；在微粒上表面以上大約30nm的距離計(jì)算結(jié)果；所得到的結(jié)果被標(biāo)準(zhǔn)化為入射光的函數(shù)并且在圖2中對(duì)于鋁微粒用連續(xù)線顯示而對(duì)于金微粒用不連續(xù)的線顯示。
如圖2所說(shuō)明，由于金微粒導(dǎo)致在該微粒內(nèi)的局部等離子振子的對(duì)應(yīng)于氦氖激光的發(fā)射波長(zhǎng)的大約640nm的最大共振，對(duì)于金微粒選擇大約100nm的側(cè)向尺寸。
構(gòu)成金微粒的金屬信息元象偶極子一樣平行于沉積表面作出反應(yīng)并且以大體與該偶極子的軸線垂直的方向來(lái)散射光；此外，激發(fā)輻射的入射角不改變?cè)谖⒘Ｖ械木植康入x子振子的共振波長(zhǎng)。
再依據(jù)圖2，將注意到鋁信息元的最大“等離子振子”共振波長(zhǎng)處于大約400nm和500nm之間。
現(xiàn)在將描述把被賦予這些信息元的表面作為存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置使用在使用在60°入射角全內(nèi)反射的條件下波長(zhǎng)大約為640nm的輻射照亮該表面時(shí)，只檢測(cè)到在不同的軌道上的金微粒的存在，也就是說(shuō)區(qū)分出在主軌道上的兩個(gè)微粒中的一個(gè)和只在第一分支軌道上的微粒。
在使用在60°入射角全內(nèi)反射的條件下波長(zhǎng)大約為400nm的輻射照亮該表面時(shí)只檢測(cè)到在不同的軌道上的鋁微粒的存在，也就是說(shuō)區(qū)分出在主軌道上的兩個(gè)微粒中的一個(gè)和只在第二分支軌道上的微粒。
因此表面的軌道的每個(gè)點(diǎn)攜帶能夠用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的以下的信息元的存在或者不存在，
在元存在時(shí)，在640nm或者大約400nm散射最大值，即，對(duì)于每個(gè)點(diǎn)的三個(gè)信息等級(jí)。
這樣，實(shí)現(xiàn)了三重?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。
因此被賦予這些信息元的表面形成存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置；首先由于該微粒非常小該裝置可以實(shí)現(xiàn)非常高的存儲(chǔ)密度；雖然它們具有小于用來(lái)檢測(cè)它們的光的波長(zhǎng)的尺寸，通過(guò)局部等離子振子共振現(xiàn)象仍然可以檢測(cè)它們的存在或者不存在。
依據(jù)本發(fā)明，不能以相同的波長(zhǎng)檢測(cè)金信息元的存在和鋁信息元的存在的情況產(chǎn)生光譜編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的可能性；因而用于存儲(chǔ)所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置可以以三重的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且與傳統(tǒng)的以二進(jìn)制方式存儲(chǔ)的裝置相比這可以進(jìn)一步增加存儲(chǔ)密度。
依據(jù)本發(fā)明的變化，使用多于兩個(gè)的不同類型的微粒以致于進(jìn)一步增加在表面上的每個(gè)點(diǎn)的信息等級(jí)的數(shù)量，并且進(jìn)一步增加存儲(chǔ)密度；將以本質(zhì)已知的方式選擇這些微粒的類型以致于最大共振波長(zhǎng)不重疊。
權(quán)利要求
1.以沉積在表面上的微粒的形式光存儲(chǔ)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的裝置，該微粒的尺寸小于與所述的微粒相互作用和來(lái)自用于讀取所述數(shù)據(jù)的裝置的輻射的波長(zhǎng)，其特征在于它們包括使用化學(xué)類型的所述微粒對(duì)所述的數(shù)據(jù)光譜編碼的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于從包括金、銀、鋁、銅和銦錫混合氧化物的集合中選擇用于光譜編碼的化學(xué)類型的所述微粒。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于在相同的表面沉積的所述微粒具有近似相同的尺寸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于所述微粒的尺寸小于或者等于200nm。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于為了在來(lái)自所述的讀取裝置的輻射的至少一個(gè)波長(zhǎng)獲得電子等離子體振子適配所述微粒的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于用于不同類型的微粒的所述共振波長(zhǎng)在350nm和1100nm之間。
7.一種根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)優(yōu)化地讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的系統(tǒng)，其特征在于它包括用于在所述的微粒內(nèi)激發(fā)局部等離子體振子共振的裝置。
全文摘要
一種裝置，特征為它們包括使用化學(xué)類型的所述微粒對(duì)所述的數(shù)據(jù)光譜編碼的裝置；優(yōu)選的是，微粒具有大致相同的尺寸，這樣可以更為經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。
文檔編號(hào)G11B7/0045GK1476603SQ01819357
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月24日
發(fā)明者尼古拉斯·理查德, 尼古拉斯 理查德 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司