表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘制造技术

一种表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘。该光盘的结构由“介电层／贵金属薄膜层／盘基”组成。所述的介电层由ＳｉＮ或ＺｎＳ（ｘ）－ＳｉＯ↓［２］（１－ｘ）组成，贵金属薄膜层由Ａｇ或Ａｕ或Ｐｔ组成，盘基的最小坑点尺寸在２００ｎｍ。使用该光盘结构，通过使用激光波长为６５０ｎｍ红光，数值孔径为０．６０的光学头，实现坑点尺寸在２００ｎｍ及其以上的读出。该只读式光盘的单面单层容量达到１１．５ＧＢ，双面单层的容量达到２３ＧＢ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光存储领域，是一种表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘。
技术介绍
信息技术的迅猛发展要求用于信息存储的光盘必须具备超高存储密度和超快存取速率，这就要求光盘中的记录点的尺寸越来越小。然而，随着记录点尺寸的减小，要求用于记录点读出的光斑尺寸也相应减小，采用现有的光学系统却很难读出如此微小的记录点，因为记录点尺寸小于读出光斑的分辨率，光斑中将出现多个记录点的信号，这就要求采用短波长的激光和高数值孔径的光学头，但由于光的衍射极限效应和光学头的数值孔径的制约，读出光斑尺寸的减小即使从目前的蓝光转移到紫光也只是几倍的关系，而光学头数值孔径的增大是以焦深的减小和由于偏心率而引起的失真的加大为代价的。因此采用增大光学头的数值孔径和减小激光波长来减小读出光斑的尺寸是十分有限的，所以研究直径小于光的衍射极限的记录点(超分辨记录点)的读出具有非常重要的应用价值和意义，同时这对于实现超高容量的只读式光盘来讲也有很大的实际应用前景。Yasuda等首次采用“PC基片/介电层/反射层/介电层/掩膜层/介电层”的膜层结构在只读式光盘中实现了超分辨记录点的读出(参见Kouichi Yasuda，Masumi Ono and Katsuhisa Aratani et al.Premastered Optical Disk by Super-resolution.Jpn.J.Appl.Phys.，1993，32(11B)5210-5213)，随后他们改变光盘结构为“PC基片/对比度增强层/介电层/掩膜层/介电层/反射层/介电层”既实现了只读式超分辨光盘的线密度提高，又实现了其道密度的增加(Yutaka K，Kouichi Y，Masumi O et al.，Jpn.J.Appl.Phys.，1996，35 part.1B423-428)。Yihong Wu等在理论上提出“PC基片/介电层/上掩膜层/下掩膜层/反射层/介电层”双掩膜层结构的只读式超分辨光盘来获得超分辨记录点的读出(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采用超分辨反射膜结构在激光波长为632.8nm、光学头的数值孔径为0.40的装置上实现了尺寸为380nm的超分辨信息点的读出。(Jingsong Wei and Fuxi Gan，“Novel approach to super-resolution pits readout”，Opt.Eng.(Lett)41(9)，2073-2074(2002)。然而，以上的光盘结构读出的记录点尺寸仅仅在光的衍射极限左右。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了进一步提高只读式光盘中尺寸为200nm的记录点读出，提出一种“表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘”，在激光波长为650nm、数值孔径为0.60的动态装置上实现记录点尺寸在200nm及其以上的读出，该记录点的尺寸远小于动态测试装置的分辨率。本专利技术的技术解决方案是一种表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘，包括介电层、贵金属薄膜层和盘基，所述的介电层用氮化硅或ZnS(x)-SiO2(1-x)组成，参数x可以取0.1和1之间的任意值；贵金属薄膜层由Ag或Au或Pt组成，盘基为聚碳酸酯。其中介电层的较佳厚度为10-500nm。贵金属薄膜层所用的材料的厚度为5-30nm的Ag或Au或Pt薄膜。盘基的厚度为0.6mm。本专利技术的技术效果与在先技术相比，本专利技术“表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘”中介电层和贵金属薄膜层组合在一起用于读出光斑尺寸的减小。在激光波长为650nm、光学头的数值孔径为0.60的动态测试系统下能实现信息坑点尺寸在200nm及200nm以上的读出。附图说明图1本专利技术的高密度增强型只读式数字光盘结构。图2以SiN作为介电层、Ag作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的示波器图。图3以SiN作为介电层、Au作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图。图4以SiN作为介电层，Pt作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图。图5以ZnS-SiO2作为介电层，Pt作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图。图6以ZnS-SiO2作为介电层，Ag作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图。图7以ZnS-SiO2作为介电层，Au作贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图。图8SiN薄膜厚度与读出信噪比的关系。图9ZnS-SiO2薄膜厚度与读出信噪比的关系。图10Ag薄膜厚度与读出信噪比的关系。图11Au薄膜厚度与读出信噪比的关系。图12Pt薄膜厚度与读出信噪比的关系。具体实施例方式本专利技术″表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘”的解结构如图1所示，包括介电层1、贵金属薄膜层2和盘基3。介电层1和贵金属薄膜层2用于减小读出光斑的尺寸，盘基3为预制的信息点，其尺寸在200nm。本专利技术中的介电层1由厚度10-500nm的氮化硅或ZnS-SiO2构成。根据实施的具体情况取值；贵金属薄膜层2用的材料的厚度为5-30nm的Ag或Au或Pt薄膜，根据实施的具体情况取值。介电层1、贵金属薄膜层2和盘基3联合构成“表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘“，见图1。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。在厚度为0.6mm的聚碳酸酯基片上预制直径为200nm的坑点作为信息点。表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘的制备过程如下采用磁控溅射方法(溅射气压1.0×10-4Pa)，在光盘基片上依次镀介电层1和贵金属薄膜层2，其中介电层1为厚度为80nm的SiN薄膜，贵金属薄膜层2为40nm厚的Ag薄膜。检测光盘中信号所用装置的激光器是波长为650nm的半导体激光器，所用光学头的数值孔径为0.60，根据光的衍射极限公式计算得到光斑的半高宽的直径为600nm，远远超过坑点直径。测试本专利技术的表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘，则得到了图2所示的频谱信号，其信噪比达到25dB，这说明本专利技术“表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘“能在激光波长为650nm、光学头的数值孔径为0.60的动态装置上实现信息坑点尺寸在200nm的读出。以SiN作为介电层，Au作为贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图3。以SiN作为介电层，Pt作为贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图4。以ZnS-SiO2作为介电层，Ag作为贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图5。以ZnS-SiO2作为介电层，Au作为贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图6。以ZnS-SiO2作为介电层，Pt作为贵金属薄膜层得到的动态读出信号的频谱图7。改变上述SiN薄膜或ZnS-SiO2薄膜厚度得到图8和图9所示的动态读出信号与薄膜厚度的关系。改变Ag薄膜或Au薄膜或Pt薄膜的厚度，得到图10、图11、图12所示的读出信噪比与薄膜厚度的关系。综上所述，采用本专利技术“表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘”，在激光波长为650nm、光学头的数值孔径为0.60的动态装置上能实现信息坑点尺寸在200nm及其以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘，特征在于其结构包括介电层（１）、贵金属薄膜层（２）和盘基（３），所述的介电层（１）用氮化硅或ＺｎＳ－ＳｉＯ↓［２］构成；贵金属薄膜层（２）由Ａｇ或Ａｕ或Ｐｔ组成，盘基（３）带有被压制的坑点，最小坑点尺寸在２００ｎｍ。

【技术特征摘要】
1.一种表面等离子体增强型只读式超分辨数字光盘，特征在于其结构包括介电层(1)、贵金属薄膜层(2)和盘基(3)，所述的介电层(1)用氮化硅或ZnS-SiO2构成；贵金属薄膜层(2)由Ag或Au或Pt组成，盘基(3)带有被压制的坑点，最小坑点尺寸在200nm。2.根据权利要求1所述的表面等离子体增强型只读式超分...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏劲松，何红，干福熹，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]