專利名稱：不連續膜光學存儲介質的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種信息存儲介質，在這種介質上可以利用熱-最好是使用低功率激光-記錄信息并使用光學裝置讀出信息。
可以用光學方法檢索的信息存儲介質問世已經有相當一段時間了，這里所說的信息存儲介質是指電視錄象圓盤和聲盤(通常稱作compactdiscs，即CD′S)。近來，這類介質又有了其它的形式，例如光帶(見Gelbart的專利US4567585)以及數據信息卡片-由DrexlerTechnologyCorporation，MountainView，CA.研制(見Drexler的美國專利US4544835)。一般，信息是以一些極小的結構凸起的形式被存儲的，這些結構凸起通常由于暴露于激光下而被編成永久性的代碼。利用光學方法檢索這些數據通常是借助于差動反射(differentialreflection)技術、使用調頻激光源來完成的。
WO83/04330(Shelvin)中公布了制造光學存儲介質的不同方法，該介質為三層結構，包括一個“光閘”層、一個基片層和一個反射層。Shelvin指出，金、鈦、銠、鎳、鉻、錳和釩適合用于活性的或吸收的超薄光閘層。這些金屬的特點是，具有高熔點和高導熱率。在按照Shelvin的專利申請中，在編碼的過程中將這一金屬層暴露于激光下，使該金屬燒結成一些“島狀物”并留下一些間隙。Shelvin指出，只有該薄膜中所使用的金屬具有高熔點和高導熱率時才會形成這樣的“島狀物”。
本發明是一種光學存儲介質，適合用于存儲可以利用光學裝置讀出的信息，它包括一個活性層、一個基片層和一個反射層;所說的活性層由低熔點金屬的合金層構成，該合金層在經受加熱處理時至少可以部分燒結;所說的合金至少含有5%(重量)左右的、選自鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀中的至少二種金屬。
優先選用的合金含有40%至85%的錫、10%至50%的鉍、以及1%至15%的銅，最理想的合金含70%錫、25%鉍、和5%銅。上述百分數都是以重量計算。這一合金層的厚度一般是10 至80 (1～8nm)，優先選擇使用20 至60 (2～6nm)的厚度，最理想的厚度是30 至40 (3～4nm)。
在一個優選的實施方案中，這種合金層是不連續的，也就是說，該合金層是由一些彼此鄰近的沉積金屬的結點組成，利用透射電子顯微鏡(TEM)可以一個一個地分辨出它們的最外層表面。這些聚集點彼此分開，其分開的程度足以使得利用熱源在這一層上記錄信息而導致該層至少產生部分燒結。在暴露于適當的熱源時，經過這樣處理的通常是光學不透明的區域由于上述合金金屬至少部分燒結而至少變成部分透明了。通過透射電子顯微鏡觀察經過處理的活性層表面，可以很容易查明合金的這種燒結，具體地說，通過透射電子顯微鏡可以發現形成許多合金的燒結物以及在合金層中到處形成了孔隙，而同時沒有象單純用燒蝕方法那樣伴隨產生碎片。
本發明的光學介質可以采用任何適宜的方法例如Shelvin的專利中所公布的方法來制備。通常的作法是，在一個適當的基片表面上沉積活性層，在其背面沉積一層反射層，反射層一般是銀或鋁，從而制成本發明的介質。一般地說，適用的基片包括光學透明的聚合物如聚碳酸酯或是其它適宜的材料。
以上對本發明作了一般性說明，下面將提出實施例來進一步地說明本發明，但這些實施例不應視為對本發明的限定。
實施例1利用熱閃蒸，將含70%Sn、25%Bi和5%Cu(以重量計)的合金沉積到硝化纖維素基片上。由上述蒸氣沉積的金屬形成的膜是不連續的，其厚度在20 (2nm)至40 (4nm)的范圍之間。用一種二極管激光記錄系統在這些膜上造成一些可以用光學方法察覺的區域。利用透射電子顯微鏡技術分析如此形成的這些區域的外形。
用于在上述合金膜上記錄的激光系統包括一臺亮度調制的30毫瓦GaAlAs半導體激光器(Ortel，Inc.Halambra，CA，USA)。這臺激光器的動力源是Dynascan3300脈沖發生器。用數值孔徑為0.40的準直透鏡使激光器的輸出成為準直，并通過一個Glan-Thompson棱鏡使之對準。使這線偏振光通過一個四分之一波長板，產生圓偏振光。然后，用數值孔徑為0.60的物鏡，使這偏振光束在活性層的表面上聚焦、成象。激光束被調制好后，在一個與光程成垂直布置的Newport855C平移試樣臺上移動試樣。
觀察透射電子顯微鏡(TEM)照片，發現了前面所述的區域，這些區域由一些微小的、表面光滑的、近乎球形的“島狀物”構成，其平均尺寸在50
(5nm)至300
(30nm)的范圍內(數均)。這些島狀物的金屬間間距在10
(1nm)至50
(5nm)的范圍內，其外形不同于在未曝光的區域中形成的外形，這表明，已經發生了燒結并留下了一些間隙，光可以經由這些間隙透過該介質的活性層。沒有發現明顯可見的碎片或其它剝落的痕跡。
實施例2利用DC磁控濺射，將含75%Sn、20%Bi和5%Cu(以重量計)的合金沉積到5.25″(135mm)的圓形聚碳酸酯基片上。由上述沉積方法而得到的膜，實質上是不連續的，厚度在2.0nm至6.0nm的范圍之間。使用實施例1中所述的二極管激光系統，在這些膜上記錄數字信息。在經過激光照射的地方觀察到一些光學上可以檢測的區域。發生了燒結并留下一些間隙，通過這些間隙，光(讀出光束)可以透過介質的活性層。
實施例3利用射頻濺射，將含60%Sn、38%Bi和2%Cu的合金沉積到2.125″×3.175″(54mm×80mm)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片上。由上述沉積而得到的膜，實質上是不均勻的，厚度在2.4nm至4.4nm范圍之間。使用實施例1中所述的二極管激光器系統在這些膜上記錄數字信息。在經過激光照射的地方觀察到一些光學上可以檢測的區域。發生了燒結并留下一些間隙，通過這些間隙，光(讀出光束)可以透過介質的活性層。
實施例4用DC濺射將含有40%Sn、55%In和5%Cu(以重量計)的合金沉積到3密耳(0.08mm)的聚酯薄膜基片上。由上述沉積而得到的膜，實質上是不連續的，厚度在2.0nm～4.0nm范圍之間。使用實施例1中所述的二極管激光器系統在這些膜上記錄數字信息。在經過激光照射的地方觀察到一些光學上可以檢測的區域。發生了燒結并留下一些間隙，通過這些間隙，光(讀出光束)可以透過介質的活性層。
實施例5在聚碳酸酯基片上涂敷約800
(80nm)的鋁。再在該層上沉積約800
的SiO2，從而在鋁(80nm)反射層上形成一層抗反射間隔層。利用DC磁控濺射，在該間隔層上沉積一層40
(4nm)厚的、含75%Sn、20%Bi和5%Cu(以重量計)的合金的不連續膜，得到具有三層結構的介質。這種三層結構提供了背景反射水平低于5%的介質。使用實施例1中所述的二極管激光器系統，在這些膜上記錄數字信息。在經過激光照射的地方觀察到一些光學上可以檢測的區域。在這些地方，膜的抗反射特性被破壞，使這些地方具有高的反射率并具有高反差的讀出比(high contrast playback ratios)。
權利要求
1.一種用于存儲可用光學裝置讀出的信息的介質，這種介質由活性層、基片層和反射層組成，所述的活性層由在經受熱處理時至少可以部分燒結的合金層構成，所述的合金至少含有約5%(重量)的由包括鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀的一組中選出的至少二種金屬。
2.按權利要求1所述的介質，其中所述的合金含有(以重量計)40～85%Sn、10～50%Bi、以及1～15%Cu。
3.按權利要求1所述的介質，其中所述的合金含有(以重量計)70%Sn、25%Bi、及5%Cu。
4.按權利要求1所述的介質，其中活性層的厚度為10
至80
(1nm至8nm)。
5.按權利要求1所述的介質，其中活性層的厚度為20
至60
(2nm至6nm)。
6.一種制造光存儲器存儲介質的方法，該方法包括a)在基片材料的一個表面上涂敷超薄的薄膜涂層，該涂層由軟金屬合金構成，然后b)在上述經過涂敷的表面上將信息編碼，所述的編成代碼的信息是以該合金層的部分燒結的區域形式存在的。
7.按權利要求6所述的制造光存儲器存儲介質的方法，其中所述涂層的厚度在大約2.0～6.0nm的范圍內。
8.按權利要求6所述的制造光存儲器存儲介質的方法，其中所述的涂層是一種合金，該合金含有由下組中選出的至少二種金屬鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅和銀，每種金屬的含量至少為5%(重量)。
9.按權利要求6所述的制造光存儲器存儲介質的方法，其中所述的合金含有(以重量計)40～80%Sn、10～40%Bi、及1～15%Cu。
10.一種用于存儲可用光學裝置讀出的信息的介質，所述的介質由若干層組成，其中包括一層反射層、一層覆蓋在該反射層上的透明的聚合物間隔層、以及一層(或幾層)以島狀物形式覆蓋在上述間隔層上的吸收層，上述這些層的厚度和光學特性以及所述吸收層的光學上可檢測的變化被設計成使被測的讀出光束的強度根據這些變化而發生改變，所述的吸收層是一種在受到加熱處理時至少可部分燒結的合金，該合金至少含有約5%(重量)的由下組金屬中選擇出的至少二種金屬鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅及銀。
全文摘要
一種用于存儲信息的介質，該介質有一活性層，該活性層由在經受加熱處理時至少可部分燒結的低熔點金屬的合金構成，該合金至少含有5％(重量)的由下組金屬中選出的至少二種金屬鎘、銦、錫、銻、鉛、鉍、鎂、銅、鋁、鋅及銀。
文檔編號G11B7/253GK1040452SQ8910638
公開日1990年3月14日 申請日期1989年8月11日 優先權日1988年8月11日
發明者安德魯·J·G·斯特蘭德約得, 羅納德·L·亞戴思, 多納爾德·L·派里迪 申請人:陶氏化學公司