专利名称：一次写入型蓝光存储无机介质及其制备方法
技术领域：
本发明属于光存储技术领域，是一种一次写入型蓝光存储介质及其制备方法，使用Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜充当蓝光可录光盘的记录层，这种材料可在蓝光作用下发生相变引起光学性质变化，从而达到信息存储的目的。
背景技术：
近年来，数字电视产业得到了迅速的发展，主要工业国家均制定了以数字电视取代模拟电视的计划。我国信息产业五年计划里，数字电视也是一个重要的发展方向。在数字电视中，高清晰度是产业界的努力方向。中国早在1999年的国庆阅兵式上就进行了高清晰度电视的实验播出，并且在2008年奥运会时，将实现高清数字电视的普及。发展高清数字电视产业，需要产业链中各个环节的配合，其中十分重要的一个环节就是信息的存储。目前，市场上商业化的光存储产品DVD的容量为单面单层4.7GB，将不能满足高清数字电视的要求。这是因为，以日本的BS4B标准为例其节目码流速率约为24Mbps，若要保存135分钟的影视节目，则一张碟片需要约24GB的容量。因此，必须发展存储容量更大的新一代光存储技术。
蓝光光盘被认为是继DVD之后的第三代高密度存储光盘。蓝光光盘采用数值孔径为0.85的读写物镜，由于激光波长从650nm缩短到405nm，信息点的尺寸仅为140nm，从而使直径为12cm的光盘存储容量提高到22GB以上。早期研究的蓝光光盘是基于相变的可擦重写光盘，对用于蓝光存储的可擦重写相变光盘已有大量研究，并开发出GeSbTe系、AgInSbTe系等可用于蓝光可擦重写的无机相变材料。目前开发的热点是可录型蓝光光盘，这种光盘具有巨大的商业价值，用于存储不需改变的重要信息，如档案、财务数据、法律文件等。CD-R，DVD-R使用的均为价格低廉的有机记录材料，但是有机染料在蓝光波段下，吸收较弱且很难获得较大的调制振幅，因此，用有机染料作为蓝光可录光盘的记录材料遇到了很大困难。研究主要集中于无机记录材料，而金属Sb因具有很快的晶化速率，有可能获得高的数据传输速率，而被广泛应用于光存储领域。早在上世纪八十年代，日本的Akahira N等(J.Appl.Phys.53(1982)8497)就发现变价氧化物如SbOx等薄膜，在温度升高到一临界值或光脉冲辐射时，Sb会从非晶态转变为晶态，因此薄膜的吸收系数和折射率会发生较大的变化，可以利用这一特性而记录信息。然而，在研究中发现虽然随着SbOx薄膜中含氧量的增加，薄膜的结晶活化能增大，稳定性增强，但是同时光学对比度却在减小(Physica B.352(2006)206)。因此，薄膜的稳定性和光学对比度成为一个矛盾，怎样在保证薄膜具有较高光学对比度的前提下，提高薄膜的稳定性是一挑战。
发明内容
本发明要解决的问题在于保持SbOx薄膜记录材料优越性，如高的数据传输速率的基础上，克服其稳定性和光学对比度的矛盾，提供一种一次写入型蓝光存储无机介质及其制备方法，以提高蓝光存储无机介质在激光作用前后的光学对比度和稳定性。
本发明的技术解决方案是一次写入型蓝光存储无机介质，其特征在于它是由锑Sb和硅Si通过反应磁控溅射法在衬底上制备的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，包括Sb、Sb2O3和SiO2三种成分，其中Sb的摩尔百分比为10％～70％，Sb2O3的摩尔百分比为10％～40％，SiO2的摩尔百分比为20％～80％。
所述的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的膜厚为10nm～100nm。
所述的衬底为K9玻璃片、石英玻璃片或光盘盘基。
所述的一次写入型蓝光存储无机介质的制备方法，其特征是选用靶，在Sb靶上放置一定数量的Si片，或采用Sb-Si复合靶，通过反应磁控溅射方法在所述的衬底上制备Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，在反应磁控溅射过程中，溅射工艺参数为本底真空为1×10-5Pa～2×10-3Pa，氧气与氩气的流量比为5％～100％，氩气的流量为10～100(每分钟标准毫升，以下写为sccm)，溅射功率为50W～1000W，溅射气压为0.3Pa～6Pa。
所述的靶中，Sb与Si的摩尔比为4∶1～1∶2。
本发明的优点在于SiO2具有很低的导热系数，对蓝光具有惰性，常被用做光盘介电层的材料。
在SbOx薄膜中掺杂Si元素，形成的SiO2在蓝光辐射下，呈惰性。因此，在蓝光辐射后，未发生变化的SiO2能够提高材料的稳定性，并且有效地阻止记录层在记录过程中的形变和膜厚变化。另外，由于SiO2具有很低的导热系数，还能有效的控制材料的热扩散。并且，Sb和Si均对环境友好，无毒，价格便宜。
还要特别指出的是，Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜具有在激光作用前后的光学对比度受波长的变化影响较小的特点，故该种可录材料除了可以应用于蓝光存储外，还可应用于红光(650nm)和红外光(780nm)的可录存储。
实验表明，本发明的蓝光存储无机介质在激光作用前后具有高的光学对比度和稳定性。
图1为Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的记录点的反射光信号(写入条件为波长406.7nm，脉宽300ns，写入功率7.7mW)图2为Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的反射光强度随读出次数的变化(读出条件为读出功率0.3mW，读出时间间隔为10ms)具体实施方式
实施例1本发明的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，以Sb同Si的摩尔比为3∶1组成的混合靶为溅射靶材，溅射过程中，本底真空为7×10-4Pa，氧气与氩气的流量比为7％，氩气的流量为70sccm，溅射气压为0.6Pa，溅射功率为150W，溅射时间为3min，即得到所需的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，其成分为Sb3.1Si0.9O3.8，即Sb0.52(Sb2O3)0.21(SiO2)0.27。通过对材料的热学和实验分析，可以知道Sb0.52(Sb2O3)0.21(SiO2)0.27薄膜中Sb的晶化温度为190℃，Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的记录机理是基于非晶态的Sb晶化引起的光学性质变化。Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的蓝光静态测试性能见图1和图2。由图可以看出，Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜在激光作用前后具有较大的光学对比度，约为24.5％(图1)，并且，在同一记录点读出10000次以后，反射光强度降低较小，说明材料具有较高的稳定性(图2)。
其它实施例如下表所示
权利要求
1.一次写入型蓝光存储无机介质，其特征在于它是由锑Sb和硅Si通过反应磁控溅射法在衬底上制备的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，包括Sb、Sb2O3和SiO2三种成分，其中Sb的摩尔百分比为10％～70％，Sb2O3的摩尔百分比为10％～40％，SiO2的摩尔百分比为20％～80％。
2.根据权利要求1所述的一次写入型蓝光存储无机介质，其特征在于所述的Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜的膜厚为10nm～100nm。
3.根据权利要求1所述的一次写入型蓝光存储无机介质，其特征在于所述的衬底为K9玻璃片、石英玻璃片或光盘盘基。
4.权利要求1所述的一次写入型蓝光存储无机介质的制备方法，其特征是选用靶，在Sb靶上放置一定数量的Si片，或采用Sb-Si复合靶，通过反应磁控溅射方法在所述的衬底上制备Sb-Sb2O3-SiO2复合薄膜，在反应磁控溅射过程中，溅射工艺参数为本底真空为1×10-5Pa～2×10-3Pa，氧气与氩气的流量比为5％～100％，氩气的流量为10～100sccm，溅射功率为50W～1000W，溅射气压为0.3Pa～6Pa。
5.根据权利要求4所述的一次写入型蓝光存储无机介质的制备方法，其特征是所述的靶中，Sb与Si的摩尔比为4∶1～1∶2。
全文摘要
一次写入型蓝光存储无机介质及其制备方法，该一次写入型蓝光存储无机介质是由锑Sb和硅Si通过反应磁控溅射法在衬底上制备的Sb－Sb
文档编号G11B7/26GK101038767SQ20071003985
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者周莹, 耿永友, 顾冬红, 朱青, 蒋志 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所