用于长期存储信息的方法和用于长期存储信息的存储介质技术

本发明专利技术涉及一种信息存储介质和一种用于长期存储信息的方法，所述方法包括以下步骤：提供陶瓷基板；用第二材料的层涂覆所述陶瓷基板，所述第二材料与所述陶瓷基板的材料不同，所述层具有不大于10μm的厚度；对所述涂覆的陶瓷基板进行回火以形成可写入板或盘；通过使用激光和/或聚焦的粒子束来操纵所述可写入板或盘的局部区域，以将信息编码在所述可写入板或盘上。或盘上。或盘上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于长期存储信息的方法和用于长期存储信息的存储介质


[0001]本专利技术涉及用于长期存储信息的方法和用于长期存储的信息存储介质。

技术介绍

[0002]目前，有各式各样的信息存储选项可供选择。随着数字时代的到来，对廉价和高效的信息存储系统的需求已经迫在眉睫，并且出现了许多新的技术。然而，信息存储机制的激增带来了某些无法预料的后果。当今的信息存储系统非常脆弱且容易损坏。存储介质(例如硬盘机和光盘)的使用寿命只有几十年，并且只有在适当保存和维护它们的情况下才是如此。甚至较旧的技术(例如纸张和缩微胶卷)在最佳的情况下也只有几个世纪的寿命。所有这些信息存储技术都对热、湿气、酸等等敏感，并且因此可能容易劣化，从而导致信息损失。
[0003]随着对数据存储的需求呈指数增长，用于存储数据的方法变得越来越容易遭到破坏并且易受时间流逝的影响。然而，应保存许多类型的信息以防自然劣化，以为后代确保信息的延续。万一发生自然灾害(举例而言，例如太阳发射的强电磁辐射)，可能会损坏或破坏大量数据。因此，需要一种能够抵抗环境劣化并因此能够长时间存储信息的信息存储器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目标是提供一种用于长期信息存储的方法和介质。
[0005]利用独立项的特征实现了此目标。从属项指的是优选的实施例。
[0006]根据第一方面，本专利技术涉及一种用于长期存储信息的方法。该方法包括以下步骤：提供陶瓷基板；用第二材料的层涂覆该陶瓷基板，该层具有不大于10μm的厚度；对该涂覆的陶瓷基板进行回火以形成可写入板；和通过使用例如激光或聚焦的粒子束(例如聚焦的离子束、聚焦的电子束等等)来操纵该可写入板的局部区域，以将信息编码在该可写入板上。
[0007]操纵该可写入板的这些局部区域可以包括以下步骤：对该可写入板的这些局部区域进行加热、分解、氧化、烧蚀、和/或蒸发。如果使用激光，则激光一般会加热激光束的冲击区域，这又可以使得冲击区域内或附近的材料分解、氧化、烧蚀、和/或蒸发。在聚焦粒子束的情况下，可以涉及其他机制。例如，聚焦离子束的冲击可以直接造成从冲击区域烧蚀原子。
[0008]操纵可写入板的局部区域将信息编码在可写入板上。此编码可以基于各种物理和/或化学过程。优选地，所述操纵使得局部区域变得与周围材料可区别。对于一些应用而言，此可以包括实现光学可区别性。然而，在其他情况下(特别是，在编码的结构太小时)，仅能通过例如扫描电子显微镜或对另一种物理参数改变(例如磁性、介电、或导电性质)的测量来将局部区域与周围材料区别开来。
[0009]用语“在光学上可区别”可以指由于色彩和/或暗/亮和/或反射的对比而由肉眼可区别。然而，该用语也包含可见光谱之外的光谱(例如红外线和/或紫外线光谱)的光学差异。然后，局部区域可以通过在光谱的相应部分中敏感的光学读取器或扫描仪而在光学上可区别。可以使用例如韦伯(Weber)对比来测量光学可区别性，其中编码在可写入板上的信
息的韦伯对比分数为优选地至少1％、更优选地至少3％、甚至更优选地至少5％。对于由例如高度聚焦的粒子束所产生的小于200nm的结构而言，即使紫外线光谱也不能产生令人满意的结果。在这些情况下，可以使用扫描电子显微镜(SEM)来扫描用奈米等级编码的信息。在测量光学参数以外的参数(例如磁性、介电、或导电性质)以供译码的情况下，可以用类似的方式应用韦伯对比。例如，可以优选的是，将物理参数p用于编码。接着优选的是，1
‑
p
min
/p
max
等于至少1％、更优选地至少3％、甚至更优选地至少5％，其中p
min
和p
max
分别与整个可写入板上的参数p的最小值和最大值相关。
[0010]优选地将第二材料的层直接涂覆到陶瓷基板上(即，不存在任何中间层)以便在回火期间实现陶瓷基板与第二材料的层之间的强力结合。然而，回火可以在陶瓷基板与第二材料的层之间产生烧结的界面。烧结的界面可以包括来自基板材料和第二材料的至少一种元素，因为来自两个相邻的层中的一个的一种或多种元素可以扩散到两个相邻的层中的另一个层中。烧结的界面的存在可以进一步强化陶瓷基板与第二材料的层之间的结合。
[0011]第二材料的层优选地是连续的，并且优选地延伸于陶瓷基板的大部分(例如至少80％、或至少90％)上、更优选地是延伸于整个陶瓷基板上。这允许一方面的局部区域与另一方面的基板的大部分或全部之间的光学对比相同。优选地，第二材料与陶瓷基板的材料不同，即，第二材料可以具有与陶瓷基板的材料不同的元素组成，或第二材料和陶瓷基板就它们显微结构(例如它们的结晶状态等等)的角度而言相异。然而，本专利技术仅需要操纵局部区域之后一定的光学对比。因此，如果操纵的材料与周围的材料在光学上可区别就足够了。然而，在一些情况下，可以由移除局部区域中的材料而引起光学对比。技术人员将了解，也可以通过如上文所概述的其他物理参数来实现对比。
[0012]回火是一种可以在某些材料(例如陶瓷和金属)上执行以通过变更材料的基础物理或化学性质来改善它们的耐久性的工艺。回火工艺可以协助将第二材料永久固定到陶瓷基板。在一些情况下，第二材料的一部分可以对下伏的陶瓷基板形成化学键，举例而言，例如金属间键或陶瓷间键。回火可以改进基板与第二材料之间的粘着以及第二材料的层的硬度达至少5％、优选地达至少10％。并且，回火可以如上文所论述地产生烧结的界面。
[0013]如果在含有氧气的大气中执行回火，则第二材料的层的暴露于氧气的表面或最顶子层可以至少部分地被氧化。因此，可以在第二材料的层的顶部上形成金属氧化物层。这可以进一步增加硬度和/或熔点和/或对腐蚀性环境的抗性。
[0014]可以使用具有充足功率的激光或聚焦的粒子束(例如聚焦的离子束、聚焦的电子束)来变更第二材料(和可选的金属氧化物层)的局部区域，使得它们优选地变得与材料的周围部分可区别。取决于用于第二材料的特定材料，可以通过入射的激光或粒子束来加热、分解、氧化、烧蚀、和/或蒸发局部区域。因此，厚度小于10μm的第二材料层允许容易和快速地通过激光或粒子束来变更这些局部区域。在实验期间，事实证明，如果使用厚度扩展到10μm的层，则精确地对信息进行编码要困难得多。然而，根据本专利技术的另一个方面，第二材料的层的厚度大于10μm。
[0015]提供如本文中所述的具有涂有第二材料层的回火的陶瓷基板的可写入板允许在该可写入板上进行信息存储，该信息存储能够高度抵抗湿气、电/磁场、酸、腐蚀性物质等等，使得编码的可写入板提供其他常用的信息存储介质无法提供的耐久性。
[0016]优选地，用于长期信息存储的方法的陶瓷基板包括氧化陶瓷，更优选地该陶瓷基
板包括至少90重量百分比、最优选地至少95重量百分比的以下项中的一个或组合：Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3、或任何其他氧化陶瓷材料。已知这些材料在各种情况下特别耐久和/或抵抗环境劣化。因此，这些材料特别适于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于长期存储信息的方法，所述方法包括以下步骤：提供陶瓷基板；用第二材料的层涂覆所述陶瓷基板，所述第二材料与所述陶瓷基板的材料不同，所述层具有不大于10μm的厚度；对所述涂覆的陶瓷基板进行回火以形成可写入板；通过使用激光和/或聚焦的粒子束来操纵所述可写入板的局部区域，以将信息编码在所述可写入板上。2.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷基板包括氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包括至少90重量百分比、优选地至少95重量百分比的以下项中的一个或组合：Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3、或任何其他氧化陶瓷材料。3.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷基板包括非氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包括至少90重量百分比、优选地至少95重量百分比的以下项中的一个或组合：金属氮化物，例如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物，例如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属硼化物，例如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB2、HfB2、WB2、WB4；和金属硅化物，例如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、WSi2、PtSi、Mg2Si，或任何其他非氧化陶瓷材料。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述陶瓷基板包括以下项中的一个或组合：Ni、Cr、Co、Fe、W、Mo、或具有大于1,400℃的熔点的其他金属。5.如权利要求4所述的方法，其中所述陶瓷材料和所述金属形成金属基质复合物。6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述金属等于所述陶瓷基板的5
‑
30重量百分比，优选地为10
‑
20重量百分比。7.如权利要求4
‑
6中任一项所述的方法，其中所述陶瓷基板包括WC/Co
‑
Ni
‑
Mo、BN/Co
‑
Ni
‑
Mo、TiN/Co
‑
Ni
‑
Mo、和/或SiC/Co
‑
Ni
‑
Mo。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二材料包括以下项中的至少一个：金属，例如Cr、Co、Ni、Fe、Al、Ti、Si、W、Zr、Ta、Th、Nb、Mn、Mg、Hf、Mo、V；或陶瓷材料，例如金属氮化物，例如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物，例如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属氧化物，例如Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3；金属硼化物，例如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB2、HfB2、WB2、WB4；或金属硅化物，例如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、WSi2、PtSi、Mg2Si；或任何其他陶瓷材料；优选地其中所述第二材料包括CrN和/或CrAlN。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用物理气相沉积、溅射、化学气相沉积、或任何其他薄膜涂覆方法来用所述第二材料的所述层涂覆所述陶瓷基板，优选地其中在物理气相沉积期间，将所述陶瓷基板定位在所述第二材料的来源与导电板和/或线栅的中间。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对所述涂覆的陶瓷基板进行回火涉及以下步骤：将所述涂覆的陶瓷基板加热到200℃到4,000℃的范围内的温度，优选地加热到500℃到3,000℃的范围内的温度，更优选地加热到1,000℃到2,000℃的范围内的温度。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中操纵所述可写入板的所述局部区域包括以下步骤：将所述局部区域加热到至少所述第二材料的熔化温度，优选地加热到至少3,
000℃、优选地至少3,200℃、更优选地至少3,500℃、最优选地至少4,000℃的温度。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二材料的所述层具有不大于5μm、优选地不大于2μm、更优选地不大于1μm、甚至更优选地不大于100nm、且最优选地不大于10nm的厚度。13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中操纵所述可写入板的所述局部区域包括以下步骤：对所述局部区域进行加热、分解、氧化、烧蚀、和/或蒸发。14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中操纵所述可写入板的所述局部区域使得至少部分地且优选地完全地从所述可写入板的所述局部区域移除所述第二材料的所述层。15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对所述涂覆的陶瓷基板进行回火在所述陶瓷基板与所述第二材料的所述层之间产生烧结的界面。16.如权利要求15所述的方法，其中所述烧结的界面包括来自所述基板材料和所述第二材料的至少一种元素。17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中对所述涂覆的陶瓷基板进行回火至少使得所述第二材料的所述层的最顶子层氧化。18.如权利要求17所述的方法，其中操纵所述可写入板的所述局部区域使得至少部分地且优选地完全地从所述可写入板的所述局部区域移除所述氧化的子层。19.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激光发射激光，所述激光具有波长，所述波长在10nm到30μm的范围内、优选地在100nm到2,000nm的范围内、更优选地在200nm到1,500nm的范围内。20.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激光或粒子束具有最小焦直径，所述最小焦直径不大于50μm、优选地不大于15μm、更优选地不大于10μm、更优选地不大于1μm、甚至更优选地不大于100nm、甚至更优选地不大于10nm。21.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述信息编码成模拟格式，优选地使用字母、符号、相片、图片、图像、图形、和/或其他形式来将所述信息优选地编码成人类可读格式。22.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：陶瓷数据解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：