專利名稱：表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光存儲領域，是一種表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤。
背景技術：
信息技術的迅猛發(fā)展要求用于信息存儲的光盤必須具備超高存儲密度和超快存取速率，這就要求光盤中的記錄點的尺寸越來越小。然而，隨著記錄點尺寸的減小，要求用于記錄點讀出的光斑尺寸也相應減小，采用現(xiàn)有的光學系統(tǒng)卻很難讀出如此微小的記錄點，因為記錄點尺寸小于讀出光斑的分辨率，光斑中將出現(xiàn)多個記錄點的信號，這就要求采用短波長的激光和高數(shù)值孔徑的光學頭，但由于光的衍射極限效應和光學頭的數(shù)值孔徑的制約，讀出光斑尺寸的減小即使從目前的藍光轉移到紫光也只是幾倍的關系，而光學頭數(shù)值孔徑的增大是以焦深的減小和由于偏心率而引起的失真的加大為代價的。因此采用增大光學頭的數(shù)值孔徑和減小激光波長來減小讀出光斑的尺寸是十分有限的，所以研究直徑小于光的衍射極限的記錄點(超分辨記錄點)的讀出具有非常重要的應用價值和意義，同時這對于實現(xiàn)超高容量的只讀式光盤來講也有很大的實際應用前景。Yasuda等首次采用“PC基片/介電層/反射層/介電層/掩膜層/介電層”的膜層結構在只讀式光盤中實現(xiàn)了超分辨記錄點的讀出(參見Kouichi Yasuda，Masumi Ono and Katsuhisa Aratani et al.Premastered Optical Disk by Super-resolution.Jpn.J.Appl.Phys.，1993，32(11B)5210-5213)，隨后他們改變光盤結構為“PC基片/對比度增強層/介電層/掩膜層/介電層/反射層/介電層”既實現(xiàn)了只讀式超分辨光盤的線密度提高，又實現(xiàn)了其道密度的增加(Yutaka K，Kouichi Y，Masumi O et al.，Jpn.J.Appl.Phys.，1996，35 part.1B423-428)。Yihong Wu等在理論上提出“PC基片/介電層/上掩膜層/下掩膜層/反射層/介電層”雙掩膜層結構的只讀式超分辨光盤來獲得超分辨記錄點的讀出(Yihong Wu，Hock Khoo and Takuyo Kogure et al.Read-only Optical disk with Super-resolution，Appl.Phys.Lett.1994，64(24)3225-3227)。Jingsong Wei and Fuxi Gan采用超分辨反射膜結構在激光波長為632.8nm、光學頭的數(shù)值孔徑為0.40的裝置上實現(xiàn)了尺寸為380nm的超分辨信息點的讀出。(Jingsong Wei and Fuxi Gan，“Novel approach to super-resolution pits readout”，Opt.Eng.(Lett)41(9)，2073-2074(2002)。然而，以上的光盤結構讀出的記錄點尺寸僅僅在光的衍射極限左右。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了進一步提高只讀式光盤中尺寸為200nm的記錄點讀出，提出一種“表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤”，在激光波長為650nm、數(shù)值孔徑為0.60的動態(tài)裝置上實現(xiàn)記錄點尺寸在200nm及其以上的讀出，該記錄點的尺寸遠小于動態(tài)測試裝置的分辨率。
本發(fā)明的技術解決方案是一種表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，包括介電層、貴金屬薄膜層和盤基，所述的介電層用氮化硅或ZnS(x)-SiO2(1-x)組成，參數(shù)x可以取0.1和1之間的任意值；貴金屬薄膜層由Ag或Au或Pt組成，盤基為聚碳酸酯。其中介電層的較佳厚度為10-500nm。貴金屬薄膜層所用的材料的厚度為5-30nm的Ag或Au或Pt薄膜。盤基的厚度為0.6mm。
本發(fā)明的技術效果與在先技術相比，本發(fā)明“表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤”中介電層和貴金屬薄膜層組合在一起用于讀出光斑尺寸的減小。在激光波長為650nm、光學頭的數(shù)值孔徑為0.60的動態(tài)測試系統(tǒng)下能實現(xiàn)信息坑點尺寸在200nm及200nm以上的讀出。


圖1本發(fā)明的高密度增強型只讀式數(shù)字光盤結構。
圖2以SiN作為介電層、Ag作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的示波器圖。
圖3以SiN作為介電層、Au作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖。
圖4以SiN作為介電層，Pt作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖。
圖5以ZnS-SiO2作為介電層，Pt作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖。
圖6以ZnS-SiO2作為介電層，Ag作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖。
圖7以ZnS-SiO2作為介電層，Au作貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖。
圖8SiN薄膜厚度與讀出信噪比的關系。
圖9ZnS-SiO2薄膜厚度與讀出信噪比的關系。
圖10Ag薄膜厚度與讀出信噪比的關系。
圖11Au薄膜厚度與讀出信噪比的關系。
圖12Pt薄膜厚度與讀出信噪比的關系。
具體實施例方式
本發(fā)明″表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤”的解結構如圖1所示，包括介電層1、貴金屬薄膜層2和盤基3。介電層1和貴金屬薄膜層2用于減小讀出光斑的尺寸，盤基3為預制的信息點，其尺寸在200nm。
本發(fā)明中的介電層1由厚度10-500nm的氮化硅或ZnS-SiO2構成。根據(jù)實施的具體情況取值；貴金屬薄膜層2用的材料的厚度為5-30nm的Ag或Au或Pt薄膜，根據(jù)實施的具體情況取值。介電層1、貴金屬薄膜層2和盤基3聯(lián)合構成“表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤“，見圖1。
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
在厚度為0.6mm的聚碳酸酯基片上預制直徑為200nm的坑點作為信息點。表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤的制備過程如下采用磁控濺射方法(濺射氣壓1.0×10-4Pa)，在光盤基片上依次鍍介電層1和貴金屬薄膜層2，其中介電層1為厚度為80nm的SiN薄膜，貴金屬薄膜層2為40nm厚的Ag薄膜。檢測光盤中信號所用裝置的激光器是波長為650nm的半導體激光器，所用光學頭的數(shù)值孔徑為0.60，根據(jù)光的衍射極限公式計算得到光斑的半高寬的直徑為600nm，遠遠超過坑點直徑。測試本發(fā)明的表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，則得到了圖2所示的頻譜信號，其信噪比達到25dB，這說明本發(fā)明“表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤“能在激光波長為650nm、光學頭的數(shù)值孔徑為0.60的動態(tài)裝置上實現(xiàn)信息坑點尺寸在200nm的讀出。以SiN作為介電層，Au作為貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖3。以SiN作為介電層，Pt作為貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖4。以ZnS-SiO2作為介電層，Ag作為貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖5。以ZnS-SiO2作為介電層，Au作為貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖6。以ZnS-SiO2作為介電層，Pt作為貴金屬薄膜層得到的動態(tài)讀出信號的頻譜圖7。改變上述SiN薄膜或ZnS-SiO2薄膜厚度得到圖8和圖9所示的動態(tài)讀出信號與薄膜厚度的關系。改變Ag薄膜或Au薄膜或Pt薄膜的厚度，得到圖10、圖11、圖12所示的讀出信噪比與薄膜厚度的關系。
綜上所述，采用本發(fā)明“表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤”，在激光波長為650nm、光學頭的數(shù)值孔徑為0.60的動態(tài)裝置上能實現(xiàn)信息坑點尺寸在200nm及其以上的讀出。
權利要求
1.一種表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，特征在于其結構包括介電層(1)、貴金屬薄膜層(2)和盤基(3)，所述的介電層(1)用氮化硅或ZnS-SiO2構成；貴金屬薄膜層(2)由Ag或Au或Pt組成，盤基(3)帶有被壓制的坑點，最小坑點尺寸在200nm。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，其特征在于所述的介電層(1)的較佳厚度為10-500nm。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，其特征在于所述的貴金屬薄膜層(2)的厚度為5-30nm。
4.根據(jù)權利要求1所述的表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤，其特征在于所述的盤基(3)的材料為聚碳酸酯或K9玻璃。
全文摘要
一種表面等離子體增強型只讀式超分辨數(shù)字光盤。該光盤的結構由“介電層/貴金屬薄膜層/盤基”組成。所述的介電層由SiN或ZnS(x)－SiO
文檔編號G11B7/24GK1725332SQ20051002606
公開日2006年1月25日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權日2005年5月23日
發(fā)明者魏勁松, 何紅, 干福熹 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所