【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过多位编码增加存储密度的信息存储方法和信息存储介质
[0001]本专利技术涉及一种用于存储信息的方法和存储容量增加的信息存储介质。
技术介绍
[0002]随着日复一日生成的数据量不断增加，改进存储技术变得至关重要。为了提供更有效的数据存储方式，增加单位区域或每个存储装置的数据存储容量尤其重要。几十年来，CD、DVD和蓝光光盘是随时间推移开发的存储容量增加的重要的数字信息存储介质，所述存储容量增加一方面是由于结构的大小，并且另一方面是由于波长用于进行解码。
技术实现思路
[0003]然而，需要提供一种关于存储容量改进的信息存储方法以及改进的信息存储介质。本专利技术提供了不同的方法，所述方法可单独或组合地实现此目的。
[0004]根据第一方面，本专利技术涉及一种用于存储信息的方法，其包括以下步骤：提供基板；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在基板的表面中产生多个凹陷以便对基板上的信息进行编码；其中多个凹陷具有不同形状和/或大小，并且其中每个形状和/或大小对应于预定义信息值。换句话讲，本专利技术不仅通过使用具体点(例如，x维度和y维度)以便对信息进行编码(由于存在或不存在凹陷)、而且另外使用每个凹陷的形状和/或大小以对附加信息进行编码来使用第三维度。例如，不同直径的各种圆形凹陷可用于对不同信息值进行编码。或者，具有不同取向的椭圆形凹陷(对应于不同形状的凹陷)可用于对信息值进行编码。这些概念甚至可通过使用例如具有不同取向和不同大小的椭圆体来组合，以进一步增加存储容量。
[0005]任选地，多个...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于存储信息的方法，所述方法包括以下步骤：提供基板；和通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述基板的表面中产生多个凹陷以便对所述基板上的信息进行编码；其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及任选地不同深度，并且其中每个形状和/或大小以及任选地每个深度对应于预定义信息值。2.一种用于存储信息的方法，所述方法包括以下步骤：提供基板；用不同于所述基板的材料的第二材料层涂覆所述基板；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料层的表面中产生多个凹陷以便对所述第二材料层中的信息进行编码；其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及任选地不同深度，并且其中每个形状和/或大小以及任选地每个深度对应于预定义信息值；并且其中任选地在信息编码之前和/或之后对所涂覆的基板进行回火以提高所涂覆的基板的耐久性。3.一种用于存储信息的方法，所述方法包括以下步骤：提供基板；用不同于所述基板的所述材料的两个或更多个不同第二材料层涂覆所述基板；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料层中产生多个凹陷以便对所述第二材料层中的信息进行编码；其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及不同深度，并且延伸到所述两个或更多个层中的不同层中，并且其中每个形状和/或大小以及每个深度对应于预定义信息值；并且其中任选地在信息编码之前和/或之后对所涂覆的基板进行回火以提高所涂覆的基板的耐久性。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述两个或更多个层各自的厚度小于1μm、优选地小于100nm、更优选地小于10nm。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述两个或更多个层包括金属层和金属氧化物层，其中所述金属层的金属元素和所述金属氧化物层的金属元素优选地是相同的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中不同形状的凹陷在垂直于所述深度方向的横截面中具有不同形状和/或其中不同大小的凹陷在垂直于所述深度方向的横截面中具有不同大小、优选地不同横截面面积。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个凹陷具有至少两个、更优选地至少三个、更优选地至少四个、甚至更优选地至少五个、更优选地至少六个、更优选地至少七个、甚至更优选地至少八个、甚至更优选地至少十六个、并且最优选地至少三十二个不同形状和/或大小和/或深度，并且其中每个形状和/或大小和/或深度对应于预定义信息值。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个凹陷由所述激光和/或聚焦粒子束的一个或多个脉冲形成，并且其中每个凹陷的形状通过光学接近控制、偏振消融、可变形
状光束技术中的一者或组合或通过产生两个或更多个彼此重叠的圆形凹陷以便实现特定形状进行控制。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个凹陷由所述激光和/或聚焦粒子束的一个或多个脉冲形成，并且其中每个凹陷的所述大小由脉冲数、脉冲的强度水平或焦点的大小中的一者或组合进行控制。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个凹陷由所述激光和/或聚焦粒子束的一个或多个脉冲形成，并且其中每个凹陷的所述深度由以下参数中的一者或组合控制：所述脉冲的能量、所述脉冲的持续时间、所述激光和/或聚焦粒子束的脉冲数。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个凹陷之间的最小深度差为至少1nm、优选地至少10nm、更优选地至少30nm、更优选地至少50nm、甚至更优选地至少70nm、并且最优选地至少100nm和/或其中所述多个凹陷之间的所述最小深度差为至多5μm、优选地至多1μm、更优选地至多500nm、更优选地至多300nm、甚至更优选地至多200nm、并且最优选地至多100nm。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包括氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包含按重量计以下中的一者或组合的至少90％、优选地至少95％：Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锌和氧化镁；和/或其中所述基板包含玻璃态透明陶瓷材料或结晶陶瓷材料，和/或其中所述基板包含以下中的一者或组合：蓝宝石(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、锆(Zr(SiO4))、ZrO2。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包括非氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包含按重量计以下中的一者或组合的至少90％、优选地至少95％：金属氮化物诸如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物诸如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属硼化物诸如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB2、HfB2、WB2、WB4；以及金属硅化物诸如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、MoSi、WSi2、PtSi、Mg2Si；或任何其他非氧化陶瓷材料。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包含Ni、Cr、Co、Fe、W、Mo或熔点高于1,400℃的其他金属中的一者或组合。15.根据权利要求14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。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述金属占陶瓷基板按重量计5％
‑
30％、优选地10％
‑
20％。17.根据权利要求14
‑
16中任一项所述的方法，其中所述陶瓷基板包含WC/Co
‑
Ni
‑
Mo、BN/Co
‑
Ni
‑
Mo、TiN/Co
‑
Ni
‑
Mo和/或SiC/Co
‑
Ni
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Mo。18.根据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中的至少一种：金属诸如Cr、Co、Ni、Fe、Al、Ti、Si、W、Zr、Ta,Th、Nb、Mn、Mg、Hf、Mo、V；或陶瓷材料，诸如金属氮化物诸如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物诸如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属氧化物诸如Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3；金属硼化物诸如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB2、HfB2、WB2、WB4；或金属硅化物诸如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、MoSi、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、Cr2O3和/或CrAlN。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中产生所述凹陷包括将所述表面局部加热到至少所述第二材料的熔化温度和/或分解温度，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。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中产生所述凹陷包括用飞秒激光处理所涂覆的基板的所述表面以引起导致材料消融的库仑爆炸。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二材料层和/或所述两个或更多个不同第二材料层的厚度不大于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、并且最优选地不大于10nm。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中产生所述凹陷包括局部加热、分解、氧化、消融和/或汽化所述表面。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对所涂覆的、优选地陶瓷基板进行回火在所述基板与所述第二材料层或者两个或更多个不同第二材料层之间生成烧结界面。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述烧结界面包含来自所述基板材料和所述第二材料的至少一种元素。25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在氧气气氛中回火所涂覆的、优选地陶瓷基板引起所述第二材料层的至少最顶子层的氧化。26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所涂覆的基板的区域包括每cm2至少1兆字节的信息、优选地每cm2至少10兆字节的信息、更优选地每cm2至少100兆字节的信息、甚至更优选地每cm2至少1GB的信息、甚至更优选地每cm2至少10GB的信息。27.一种信息存储介质，其包括基板，其中所述基板的表面包括对所述信息存储介质上的信息进行编码的多个凹陷，其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及任选地不同深度，并且其中每个形状和/或大小以及任选地每个深度对应于预定义信息值。28.一种信息存储介质，其包括涂覆有第二材料层的基板和所述基板与所述第二材料层之间的烧结界面，其中所述第二材料不同于所述基板的材料，其中所述烧结界面包含来自所述基板材料和所述第二材料两者的至少一种元素，其中所述第二材料层包括对所述信息存储介质上的信息进行编码的多个凹陷，其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及任选地不同深度，其中每个形状和/或大小以及任选地每个深度对应于预定义信息值。29.一种信息存储介质，其包括涂覆有两个或更多个不同第二材料层的基板和至少在所述基板与两个或更多个层中的最底层之间的烧结界面，其中所述第二材料不同于所述基板的材料，其中所述烧结界面包含来自所述基板材料和所述最底层的材料的至少一种元素，其中所述信息存储介质包括对所述信息存储介质上的信息进行编码的多个凹陷，其中所述多个凹陷具有不同形状和/或大小以及不同深度，并且延伸到所述两个或更多个层中的不同层中，并且其中每个形状和/或大小以及每个深度对应于预定义信息值。30.根据权利要求29所述的信息存储介质，其中所述两个或更多个层各自的厚度小于1μm、优选地小于100nm、更优选地小于10nm。31.根据权利要求29或权利要求30所述的信息存储介质，其中所述两个或更多个层包括金属层和金属氧化物层，其中所述金属层的金属元素和所述金属氧化物层的金属元素优选地是相同的。32.根据权利要求27至31中任一项所述的信息存储介质，其中不同形状的凹陷在垂直
于所述深度方向的横截面中具有不同形状和/或其中不同大小的凹陷在垂直于所述深度方向的横截面中具有不同大小、优选地不同横截面面积。33.根据权利要求27至32中任一项所述的信息存储介质，其中所述多个凹陷具有至少两个、优选地至少三个、更优选地至少四个、甚至更优选地至少五个、甚至更优选地至少六个、甚至更优选地至少七个、甚至更优选地至少八个、甚至更优选地至少十六个、并且最优选地至少三十二个不同形状和/或大小和/或深度，并且其中每个形状和/或大小和/或深度对应于预定义信息值。34.根据权利要求27至33中任一项所述的信息存储介质，其中所述多个凹陷之间的最小深度差为至少1nm、优选地至少10nm、更优选地至少30nm、更优选地至少50nm、甚至更优选地至少70nm、并且最优选地至少100nm，和/或其中所述多个凹陷之间的最小深度差为至多5μm、优选地至多1μm、更优选地至多500nm、更优选地至多300nm、甚至更优选地至多200nm、并且最优选地至多100nm。35.根据权利要求27至34中任一项所述的信息存储介质，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包括氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包含按重量计以下中的一者或组合的至少90％、优选地至少95％：Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锌和氧化镁；和/或其中所述基板包含玻璃态透明陶瓷材料或结晶陶瓷材料，和/或其中所述基板包含以下中的一者或组合：蓝宝石(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、锆(Zr(SiO4))、ZrO2。36.根据权利要求27至35中任一项所述的信息存储介质，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包括非氧化陶瓷，优选地其中所述陶瓷基板包含按重量计以下中的一者或组合的至少90％、优选地至少95％：金属氮化物诸如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物诸如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属硼化物诸如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB、HfB2、WB2、WB4；以及金属硅化物诸如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、MoSi、WSi2、PtSi、Mg2Si；或任何其他非氧化陶瓷材料。37.根据权利要求27
‑
36中任一项所述的信息存储介质，其中所述基板是陶瓷基板，其中所述陶瓷基板优选地包含Ni、Cr、Co、Fe、W、Mo或熔点高于1,400℃的其他金属中的一者或组合。38.根据权利要求37所述的信息存储介质，其中所述陶瓷材料和所述金属形成金属基质复合物。39.根据权利要求37或38所述的信息存储介质，其中所述金属占陶瓷基板按重量计5％
‑
30％、优选地10％
‑
20％。40.根据权利要求37
‑
39中任一项所述的信息存储介质，其中所述陶瓷基板包含WC/Co
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Ni
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Mo、BN/Co
‑
Ni
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Mo、TiN/Co
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Ni
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Mo和/或SiC/Co
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Ni
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Mo。41.根据权利要求27
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40中任一项所述的信息存储介质，其中所述第二材料包括以下中的至少一种：金属诸如Cr、Co、Ni、Fe、Al、Ti、Si、W、Zr、Ta,Th、Nb、Mn、Mg、Hf、Mo、V；或陶瓷材料，诸如金属氮化物诸如CrN、CrAlN、TiN、TiCN、TiAlN、ZrN、AlN、VN、Si3N4、ThN、HfN、BN；金属碳化物诸如TiC、CrC、Al4C3、VC、ZrC、HfC、ThC、B4C、SiC；金属氧化物诸如Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、ThO2、MgO、Cr2O3、Zr2O3、V2O3；金属硼化物诸如TiB2、ZrB2、CrB2、VB2、SiB6、ThB2、HfB2、WB2、WB4；或金属硅化物诸如TiSi2、ZrSi2、MoSi2、MoSi、WSi2、PtSi、Mg2Si；优选地其中所述第
二材料包括CrN、Cr2O3和/或CrAlN。42.根据权利要求27
‑
41中任一项所述的信息存储介质，其还包括位于所述第二材料层顶部或所述两个或更多个不同第二材料层中的最顶层顶部的氧化物层，其中所述氧化物层优选地包括所述第二材料或者所述两个或更多个不同第二材料层中的最顶层的材料的一种或多种氧化物。43.根据权利要求27
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42中任一项所述的信息存储介质，其中所述第二材料层的厚度不大于10μm、优选地不大于3μm、甚至更优选地不大于1μm、甚至更优选地不大于100nm、甚至更优选地不大于10nm。44.根据权利要求27
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43中任一项所述的信息存储介质，其中所述信息存储介质的区域包括每cm2至少1兆字节的信息、优选地每cm2至少10兆字节的信息、更优选地每cm2至少100兆字节的信息、甚至更优选地每cm2至少1GB的信息、甚至更优选地每cm2至少10GB的信息。45.根据权利要求27
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44中任一项所述的信息存储介质，其中所述优选地陶瓷基板、所述烧结层和所述第二材料层或者两个或更多个不同第二材料层的熔化温度大于1,000℃、优选地大于1200℃、更优选地大于1300℃。46.根据权利要求27
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45中任一项所述的信息存储介质，其中所述优选地陶瓷基板的所述熔化温度等于或大于所述第二材料层或者所述两个或更多个不同第二材料层的所述熔化温度。47.使用根据权利要求27
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46中任一项所述的信息存储介质以用于长期信息存储，优选地其中所述信息存储介质的存储周期为至少10年、优选地至少100年、更优选地至少1,000年、更优选地至少10,000年、甚至更优选地至少100,000年。48.一种对根据权利要求27
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46中任一项所述的信息存储介质上编码的信息进行解码的方法，其包括以下步骤：提...
【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：
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