制造纳米棒信息存储介质的方法

专利名称：制造纳米棒信息存储介质的方法
技术领域：
本发明的各方面涉及一种制造纳米棒(nanorod)信息存储介质的方法，通过该方 法使用了纳米棒的偏振吸收特性和波长吸收特性。
背景技术：
通常，具有预定长径比(aspect ratio)的纳米棒对预定波长的光表现出高吸收特 性，纳米棒的物理特性和光学特性可被应用到各种领域中。通常利用化学离析法(chemical eduction method)制造纳米棒。为了使用通过化学离析法制造的纳米棒，将纳米棒涂覆到 目标的表面，然后利用多种传统的固定方法使纳米棒固定到目标的表面。传统的固定方法 在许多方面具有缺点，因此在许多领域的应用受到限制。另外，根据化学离析法，在材料性 质方面，纳米棒的长径比的范围宽，但是不容易调节纳米棒的长径比。通过容易地 调节纳米 棒的长径比，可将纳米棒应用到更宽的领域范围，纳米棒可用于更广泛的目的。因此，需要 对容易地调节纳米棒的长径比进行研究。通过使用由于纳米棒的光学特性变化和纳米棒的取向方向的变化而出现的偏振 吸收特性，纳米棒可用于信息记录领域，其中，通过调节纳米棒的长径比导致纳米棒的光学 特性变化。

发明内容
本发明的各方面提供一种制造高密度容量信息存储介质的方法。根据本发明的一方面，提供一种制造信息存储介质的方法，该方法包括利用包括 与第一纳米棒阵列对应的多个第一图案的第一掩模，通过溅射在基底上形成第一纳米棒记录层。该方法还可包括利用分别具有不同取向角度的不同的多个图案的多个掩模，重 复地执行多次形成纳米棒记录层的步骤，来形成包括多个记录层的记录堆。形成纳米棒记录层的步骤可包括利用分别具有不同取向角度的不同的多个图案 的掩模来形成纳米棒记录层。形成纳米棒记录层的步骤可包括利用掩模通过沉积形成多个纳米棒；形成掩埋 所述多个纳米棒的埋层。该方法还可包括在纳米棒记录层之间形成隔层。该方法还可包括形成分别包括多个纳米棒记录层的多个记录堆，所述多个纳米 棒记录层通过重复地执行多次形成纳米棒记录层的步骤来形成；在所述多个记录堆的每个 之间形成隔层。根据本发明的另一方面，提供一种通过记录和/或再现设备实现的信息存储介质，所述信息存储介质包括第一纳米棒记录层，包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵 列，以使记录和/或再现设备能够利用具有与第一取向角度平行的偏振方向的光来向第一 纳米棒记录层记录信息或从第一纳米棒记录层再现信息；第二纳米棒记录层，包括具有与 第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵列，以使记录和/或再现设备能够利用 具有与第二取向角度平行的偏振方向的光来向第二纳米棒记录层记录信息或从第二纳米 棒记录层再现信息。根据本发明的另一方面，提供一种将数据记录到信息存储介质的记录设备，所述信息存储介质包括包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵列的第一纳米棒记录层和包括 具有与第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵列的第二纳米棒记录层，所述设 备包括光源，发射记录光；偏振调节器，设定发射的光的偏振方向；控制器，当在第一记录 层上记录数据时，控制偏振调节器以将发射的光的偏振方向设定为与第一取向角度平行， 当在第二记录层上记录数据时，控制偏振调节器以将发射的光的偏振方向设定为与第二取 向角度平行。根据本发明的又一方面，提供一种从信息存储介质再现数据的设备，所述信息存 储介质包括包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵列的第一纳米棒记录层和包括具有 与第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵列的第二纳米棒记录层，所述设备包 括光源，发射再现光；偏振调节器，设定发射的光的偏振方向，控制器，当从第一记录层再 现数据时，控制偏振调节器以将发射的光的偏振方向设定为与第一取向角度平行，当从第 二记录层再现数据时，控制偏振调节器以将发射的光的偏振方向设定为与第二取向角度平 行。根据本发明的再一方面，提供一种将数据记录在信息存储介质上的方法，所述信 息存储介质包括包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵列的第一纳米棒记录层和包括具 有与第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵列的第二纳米棒记录层，该方法包 括以下步骤发射记录光；当在第一记录层上记录数据时，利用记录设备将发射的光的偏 振方向控制为与第一取向角度平行，当在第二记录层上记录数据时，利用记录设备将发射 的光的偏振方向控制为与第二取向角度平行。根据本发明的另一方面，提供一种从信息存储介质在线数据的方法，所述信息存 储介质包括包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵列的第一纳米棒记录层和包括具有与 第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵列的第二纳米棒记录层，该方法包括以 下步骤发射再现光；当从第一记录层再现数据时，利用再现设备将发射的光的偏振方向 控制为与第一取向角度平行，当从第二记录层再现数据时，利用再现设备将发射的光的偏 振方向控制为与第二取向角度平行。将在下面的说明中部分地阐述本发明的其它方面和/或优点，并且部分地将通过 描述而明白，或者可通过实施本发明而习知。


通过参照附图详细描述本发明的示例实施例，本发明的上述和其它特征和优点将 变得更加清楚，在附图中图IA示出了在光照射到金(Au)纳米棒上之前的Au纳米棒，以及根据Au纳米棒的长度的吸收波长峰值；图IB示出了 Au纳米棒的长径比的变化，以及根据Au纳米棒的长径比的变化的吸收波长峰值的移动；图2A示出了根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法中所使用的基底；图2B示出了根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法中所使用的掩模；图3A示出了根据本发明实施例的在制造信息存储介质的方法中所使用的通过使 用纳米棒结构来形成多个记录层的溅射工艺；图3B示出了在根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法中形成的纳米棒；图4是示出根据入射光的偏振方向的金属纳米棒的光吸收特性的曲线图；图5示出了当分别利用水平偏振光和垂直偏振光在纳米棒记录层的相同区域中 记录字符“A”和“B”时，根据入射光的偏振方向的再现结果；图6A和图6B示意性地示出了根据本发明实施例的利用制造信息存储介质的方法 制造的信息存储介质；图7A是示出根据本发明实施例的制造图6A中示出的信息存储介质的方法的流程 图；图7B是示出根据本发明另一实施例的制造图6B中示出的信息存储介质的方法的 流程图；图8示意性地示出了根据本发明实施例的如在图6A和图6B中示出的第一至第四 纳米棒记录层；图9示意性地示出了根据本发明实施例的将图8中示出的第一至第四纳米棒记录 层重复地形成多次纳米棒记录堆的堆叠结构；图10示意性地示出了根据本发明另一实施例的如在图6A和图6B中示出的第一
至第三记录层的三层结构；图11示意性地示出了根据本发明实施例的将图10中的第一至第三记录层重复地 形成多次纳米棒记录堆的堆叠结构；图12示意性地示出了根据本发明实施例的用于在如图6A和图6B中示出的信息 存储介质上记录信息或从如图6A和图6B中示出的信息存储介质再现信息的设备；图13和图14示意性地示出了根据本发明实施例的图12所示的设备中所使用的 光拾取器的主要光学结构。
具体实施例方式现在将详细描述本发明的实施例，在附图中示出了实施例的示例，在附图中，相同 的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图来描述实施例，以解释本发明。应该理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“设置在”另一元件或 层“上”、“设置于”另一元件或层或者“在”另一元件或层“之间”时，该元件可直接“在”另 一元件或层“上”、直接“设置在”另一元件或层“上”、直接“设置于”另一元件或层或者直接 “在”另一元件或层“之间”，或者可存在中间元件或中间层。如在这里使用的，术语“第一”、 “第二”等和“首先”、“其次”等不表示任何顺序、数量或重要程度，而是用于将一个元件、区 域、组件、层或部分与另一元件、区域、组件、层或部分区分开来。除非另外指出，否则这里使用的术语“前”、“后”、“底”和/或“顶”仅仅是为了描述的方面，而不限于任何位置或空间 方位。单数形式的术语不表示限制数量，而是表示存在至少一个引用的项目。如在这里使 用的，复数形式的后缀意图包括该后缀所修改的术语的单数和复数形式，从而包括一个或 多个该术语(例如，层包括一个层或多个层)。整个说明书中，参照“一个实施例”、“另一实 施例”、“实施例”等，表示结合实施例描述的特定的元素(例如，特征、结构和/或特性)包 括在这里描述的至少一个实施例中，并且可以存在于其它实施例中或者可以不存在于其它 实施例中。另外，应该理解的是，在不同的示例性实施例中，可以以任何合适的方式来组合 所描述的元件。除非另有限定，否则这里使用的技术术语和科学术语具有与本发明所属领 域的技术人员通常理解的意思相同的意思。在下文中，将如下描述根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法，该方法使 用纳米棒作为信息存储元件，在纳米棒中，在表面等离子体现象中利用了预定波长带宽的 光吸收。纳米棒对具有与纳米棒的长度方向(纵向方向)平行的偏振方向的光表现出大的 吸收率。相反，具有与纳米棒的长度方向垂直的偏振方向的光几乎未被吸收。另外，根据纳 米棒的长度和长径比，纳米棒的吸收波长不同。图IA示出了在光照射到金(Au)纳米棒上之前的Au纳米棒，以及根据Au纳米棒 的长度的吸收波长峰值。与长纳米棒相比，短纳米棒吸收具有较短波长的光。图IB示出了 当光照射在Au纳米棒上时，由表面等离子体共振(SPR)吸收导致的Au纳米棒的长径比的 变化，以及根据Au纳米棒的长径比的变化的吸收波长峰值的移动(参考James W. Μ. Chon, Craig Bullen,Peter ZijlstrafPMing Gu"Spectral Encoding on Gold Nanorods Doped in a Silica Sol-Gel Matrixand Its Application to High-Density Optical Data Storage "Adv. Funct. Mater. 17. 875-880 (2007))。根据本发明实施例制造的信息存储介质利用上述纳米棒的特性并包括一个或多 个纳米棒记录层(在下文中，记录层)，在记录层中，使纳米棒取向以具有方向性。如将稍后 详细描述的，多层结构中的记录层具有不同的取向特性，可在记录层之间设置隔层，或者每 隔若干记录层设置隔层。当纳米棒被用于根据本发明实施例的信息存储介质中时，利用作为使纳米棒干燥 的方法的溅射来制造纳米棒并(具体地说)在基底上直接形成纳米棒。与传统的利用化学 离析制造纳米棒的方法不同，可控制纳米棒的物理和光学特性。每个记录层的纳米棒的长 径比和取向取决于对用于制造纳米棒的溅射掩模的设计条件。图2A示出了根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法中所使用的基底20。 图2B示出了根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法中所使用的掩模40。参照图 2A，在制造信息存储介质的方法中，制备用于制造信息存储介质的基底20，其中，将在基底 20上形成包括多个纳米棒的记录层。参照图2B，制备具有与纳米棒对应的多个图案的掩 模40。掩模40包括孔径或窗口 41 (在下文中，称作“窗口”)，其中，多个纳米棒同时在掩 模40的区域42中形成，每个窗口 41的形状与每个纳米棒的形状基本相同。如所示，与掩 模40的尺寸相比，窗口 41具有小的纳米尺寸。利用掩模40通过使用作为干沉积法(dye deposition method)的溅射在基底20的表面上同时形成多个纳米棒。所述多个纳米棒的 阵列在信息存储介质的记录层中操作。根据溅射方法，由于离子碰撞而从靶发源的原子或分子状态的靶材朝基底行进。在这种情况下，利用掩模来遮掩靶材。因此，靶材沉积在基底的与窗口对应的表面上，从而 在基底的表面上形成记录层。形成在基底的表面上的记录层可包括沉积的纳米棒的阵列以 及覆盖纳米棒的埋层(burying layer)和/或保护层。此外，可利用溅射在室(chamber) 中连续地形成记录层。如上所述，纳米棒的形状与掩模的窗口的形状基本相同。因此，可通 过适当地设计窗口的形状来调节纳米棒的尺寸和长径比。换言之，可通过对应地设计掩模 的窗口来形成具有期望或预定的物理和光学特性的纳米棒。因此，理论上不存在特性的偏 差，然而会由于在制造掩模时产生的各种因素或基于溅射条件而出现不可避免的偏差。图3A示出了根据本发明实施例的在制造信息存储介质的方法中使用的通过使用纳米棒结构来形成多个记录层的溅射工艺。参照图3A，目标(例如，用于信息存储介质的基 底20)和靶材30在溅射室10中彼此面对，其中，将在目标中形成多个纳米棒。包括多个窗 口 41 (形状为具有预定的长径比的纳米棒的形状)的掩模40设置在基底20和靶材30之 间。通过等离子体产生的离子碰撞在靶材30上，从靶材30发源的原子或分子状态的 金属材料穿过掩模40并沉积在基底20上，从而在基底20的表面上形成多个纳米棒21a。 掩模40包括与多个纳米棒21a对应的窗口 41。因此，包括多个纳米棒21a ( S卩，阵列形状的 多个纳米棒)的多个记录层21形成在基底20的表面上。纳米棒21a分别对应于窗口 41、 重复地执行多次上述溅射工艺，从而形成多个记录层21。在这种情况下，分别使用利用不 同的设计制造的掩模40来形成每个记录层21，因此，多个记录层21具有不同的取向特性。 隔层可形成在记录层之间，或者每隔预定记录层形成隔层。隔层可不使用掩模40而沉积在 基底20的整个表面上。图3B示出了通过溅射形成的纳米棒21a。参照图3B，一个记录层21a的每个纳米 棒21a通过溅射形成。因此，每个纳米棒21a是具有长的长度和窄的宽度的靠着基底20平 放的薄膜。长度b与宽度a的比值是长径比，由长径比来确定被纳米棒21a吸收的光的波长。金属纳米棒对具有与金属纳米棒的长度方向(纵向方向)平行的偏振方向的光表 现出大的吸收率。相反，具有与金属纳米棒的长度方向垂直的偏振方向的光几乎未被吸收。 另外，长径比的变化导致波长吸收特性的变化。因此，利用了由于长径比的变化而出现的吸 收波长的变化以及通过调节纳米棒相对于偏振的方向导致的吸收率的变化。在描述根据本发明实施例的制造信息存储介质的方法之前，将描述信息存储介质 的结构。信息存储介质包括以规则的间隔取向以使金属纳米棒具有方向性的一个或多个记 录层。因此，在具有多个记录层的信息存储介质中，利用与预定记录层的取向方向相同的偏 振来记录信息，由于光吸收而使信息可以只记录在预定的记录层中。换言之，当信息被记录 在具有多个记录层的信息存储介质上时，可通过确定或选择光的偏振方向来选择预定的记 录层。因此，可将信息记录在具有不同的偏振方向的多个记录层中。这样，可通过选择对应 的偏振来选择预定的记录层。因此，随着预定的记录层的取向方向改变，可增加记录层的数 量，这样，可增大信息存储介质的记录容量。可通过由于偏振吸收使纳米棒熔化和固化，并通过由纳米棒的熔化和固化导致的 长径比的变化(即，长径比的降低)来记录信息。例如，未出现长径比的变化的部分的位 (bit)为“0”，出现长径比的变化的部分的位为“1”。通过使纳米棒熔化来记录位信息，因此，长径比降低。在根据当前实施例制造的信息存储介质中，利用取决于金属纳米棒的偏振方向的光吸收特性的变化并通过由金属纳米棒的长径比的变化而导致的波长吸收特性的变化来 执行多层记录。如先前简单介绍的，随着纳米棒的长度变短，纳米棒吸收短波长光，随着纳 米棒的长度变长，纳米棒吸收长波长光。当具有与预定记录层的取向方向平行的预定偏振 并具有预定波长的光在记录层上聚焦时，所述预定记录层的纳米棒通过sra吸收而熔化， 然后固化。因此，纳米棒的长径比降低，变形的纳米棒的吸收波长带(区)的峰值移动至较 短波长范围。当具有与记录光的波长相同的波长的再现光照射在光谱移动的纳米棒上时，在发 生光谱移动的变形的纳米棒所在的区域中以及在其它区域中通过再现光透射或反射的光 的量不同。因此，可根据透射或反射的光的量来检测记录的信息。图4是示出对于样本的偏振吸收的曲线图，在所述样本中，长径比为3. 5的金属 (例如，金(Au))纳米棒以矩阵形状在折射率为1.5的聚乙烯醇(PVA)中取向。图4还示出 了与金属纳米棒平行的偏振和与金属纳米棒垂直的偏振之间的光吸收的差异。参照图4，对 于偏振方向与金属纳米棒的长度方向(纵向方向)平行的光，金属纳米棒表现出高的吸收 率。相反，偏振方向与金属纳米棒的长度方向垂直的光几乎未被吸收。图5示出了当分别利用水平偏振光和垂直偏振光在包括纳米棒的记录层的相同 区域中记录字符“A”和“B”时，根据入射光的偏振方向的再现结果。当波长为大约850nm 且能量为E = 7nJ/脉冲的光利用数值孔径(NA)为0. 7物镜聚焦时(其中，光的脉冲的 频率为100kHz)，获得如图5所示的再现结果。参照图5，当照射与记录字符“A”时的光相 同的水平偏振光时，只再现字符“A”。类似地，当照射与记录字符“B”时的光相同的垂直偏 振光时，只再现字符“B”。另外，随着照射的光接近水平偏振光，主要示出字符“A”的形状。 随着照射的光接近垂直偏振光，主要示出字符“B”的形状。与水平偏振方向平行地排列的纳米棒不受垂直偏振光影响。另外，与垂直偏振方 向平行地排列的纳米棒不受水平偏振光影响。因此，当具有与纳米棒的长度方向平行的预 定偏振方向并且具有预定波长带宽(纳米棒在该波长带宽中执行光吸收)的光照射时，纳 米棒熔化，并且纳米棒的长径比改变。由于吸收光谱随纳米棒的长度改变而改变，因此可以 相应地记录或再现信息。换言之，在具有预定波长的预定偏振的记录光照射的区域中纳米棒熔化。因此，熔 化的纳米棒的长径比与设置在其它区域中的纳米棒的长径比不同。因此，当具有与记录光 的波长和偏振相同的波长和相同的偏振的再现光照射时，纳米棒的长径比在经记录光照射 的区域中不同。因此，在经记录光照射的区域中的透射或反射的再现光的量与在未照射记 录光的区域中透射或反射的再现光的量不同。结果，可记录期望的信息，并可准确地读取记 录的信息。另外，如果形成多个记录层，使得层之间纳米棒的取向方向不同，则在照射光以在 记录层上记录信息或从记录层再现信息时，具有与相邻的记录层的纳米棒取向方向不同的 纳米棒取向方向的记录层不被光影响。因此，当多个记录层被形成为具有不同的纳米棒取 向方向时，可制造不出现由相邻记录层而导致的串扰的多层信息存储介质，而不形成隔层。图6A和图6B均示意性地示出了根据本发明实施例的利用制造信息存储介质的方法制造的信息存储介质100。参照图6A，根据示出的实施例的信息存储介质100包括覆盖层110、包括多个记录层21的纳米棒记录堆(stack) 200和基底150。纳米棒记录堆从基底 150的光束入射的表面设置。利用如上所述的制造信息存储介质的方法来形成纳米棒记录 堆200(即，利用与多个记录层21对应的多个掩模重复地溅射)。根据另一实施例，覆盖层 110、纳米棒记录堆200和基底150可以以与示出的顺序相反的顺序排列。换言之，光束可 通过基底150入射。记录层21均可包括阵列形状的多个纳米棒21a，并且还可包括覆盖纳 米棒21a的埋层或保护层。图6A示出了在再现过程中检测透射光的情况，图6B示出了信息存储介质100还 包括位于基底150和纳米棒记录堆200之间的反射层130的情况，其中，光在反射层130上 反射以在再现过程中检测反射光。虽然未示出，但是反射层130可设置在基底150外部。另 夕卜，虽然未示出，但是当光束通过基底150入射时，反射层130可设置在纳米棒记录堆200 和覆盖层110之间或者设置在覆盖层110外部。图6A示出的信息存储介质100包括覆盖层110、纳米棒记录层堆200和基底150， 图6B示出的信息存储介质100包括覆盖层110、纳米棒记录层堆200、反射层130和基底 150。然而，应该理解的是，本发明的所有实施例不限于此。根据本发明的多个方面制造的 信息存储介质100还可包括一个或多个另外的不同的层(未示出)。如上所述，利用掩模通过溅射形成的薄膜状态的金属纳米棒在纳米棒记录堆200 中取向以具有方向性。在这种情况下，纳米棒记录堆200中取向的金属纳米棒可被形成为 包括例如Au、钼(Pt)、银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)或镍(Ni)的材料。换言之，溅射过程中的 金属靶可包括例如Au、Pt、Ag、Pd、Al或Ni的材料。图7A和图7B示出了根据本发明实施例的制造图6A和图6B所示的信息存储介质 100的方法。参照图7A，如果在操作7al开始制造如图6A所示的信息存储介质100，则在操 作7a2制备用于信息存储介质100的基底150，并在操作7a3在溅射设备中将掩模装载在 靶和基底150之间。在装载掩模之后，在操作7a4中利用常规方法使离子撞击在靶上，使用 于第一记录层的纳米棒21a在基底150上沉积达预定量的时间。如果完成了第一记录层的 形成，则在操作7a3中将掩模更换为另一个掩模。换言之，在卸载先前使用的掩模之后，装 载用于第二记录层的掩模。在更换掩模(操作7a3)之后，在操作7a4中沉积用于第二记录 层的纳米棒21a。通过重复进行与记录层的数量N(其中，N为自然数)对应的N-I次更换 掩模(操作7a3)并沉积纳米棒21a(操作7a4)来顺序地形成N个记录层，从而获得期望的 纳米棒记录堆200。在这样形成纳米棒记录堆200并在操作7a5卸载掩模之后，在操作7a6 利用介电物质在基底150的整个表面上形成覆盖层110。然后，在操作7a7结束制造信息存 储介质的方法。在通过上面的工艺形成每个记录层的纳米棒21a之后，还可在将掩模更换 为另一掩模之前或之后额外地执行通过在基底150的整个表面上沉积介电物质掩埋纳米 棒21a来形成埋层的工艺。参照图7B，如果在操作7bl开始制造图6B中示出的信息存储介质100，则在操作 7b2制备用于信息存储介质100的基底150之后，在操作7b3形成反射层130。在操作7b4 在溅射设备中将掩模装载在靶和基底150之间。在装载掩模之后(操作7b4)，在操作7b5 利用常规方法使离子撞击在靶上，使用于第一记录层的纳米棒21a在基底150上沉积达预 定量的时间。如果完成了第一记录层的形成，则在操作7b4中将掩模更换为另一个掩模。换言之，在卸载先前使用的掩模之后，在操作7b4装载用于第二记录层的掩模。在更换掩模之后，在操作7b5中沉积用于第二记录层的纳米棒21a。通过重复进行与记录层的数量N(其 中，N为自然数)对应的N-I次更换掩模(操作7b4)并沉积纳米棒21a(操作7b5)来顺序 地形成N个记录层，从而获得期望的纳米棒记录堆200。在这样形成纳米棒记录堆200并 在操作7b6卸载掩模之后，在操作7b7利用介电物质在基底150的整个表面上形成覆盖层 110。然后，在操作7b8结束制造信息存储介质的方法。在通过上面的工艺形成每个记录层 的纳米棒21a之后，还可在将掩模更换为另一掩模之前或之后额外地执行通过在基底150 的整个表面上沉积介电物质掩埋纳米棒21a来形成埋层的工艺。在利用上述方法制造的信息存储介质100中，在纳米棒记录堆200中形成具有不 同的纳米棒取向方向的多个记录层21。利用不同地偏振的光，可在所述多个记录层21上记 录信息或从所述多个记录层21再现信息。可这样形成纳米棒记录堆200，即，多个记录层(η、n+1、n+2、n+3) (m、m+1、m+2) (其中，η和m是自然数)在由物镜500 (在图8和图10中示出)聚焦的光束LB的有效焦 深中，并且通过调节入射光的偏振方向来将信息记录到多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、 m+Um+2)的每个上或从多个记录层(η、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)的每个再现信息，而不 移动物镜500。在这种情况下，多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+1、m+2)的层间纳米棒 取向方向可以以相等的间隔不同或者可以以不均勻的间隔不同。在由物镜500聚焦的光束 LB的有效焦深中的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+1、m+2)的相邻的记录层之间可不 设置额外的隔层。这里，光束LB被聚焦为具有束腰，因此，光强在某种程度上是均勻的。因 此，存在不需要移动物镜500的焦点而记录信息的光强范围，其中，所述光强的范围与有效 焦深对应。另外，多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+1、m+2)可重复地堆叠为纳米棒记录堆 200〃，还可在纳米棒记录堆200"之间设置隔层250或350以防止纳米棒记录堆200"之 间的串扰，如图9和图11所示。隔层250或350被用于在纳米棒记录堆200"之间获得间 隔距离，从而当在一个纳米棒记录堆200〃的多个记录层(n、n+l、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)上 记录信息或从所述一个纳米棒记录堆200〃的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+1、m+2) 再现信息时，防止在与所述一个纳米棒记录堆200"相邻的纳米棒记录堆200"上记录信 息或从与所述一个纳米棒记录堆200"相邻的纳米棒记录堆200"再现信息。每个纳米棒记录堆200〃的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)在由物镜 500聚焦的光束LB的有效焦深中。因此，可通过调节入射光的偏振方向来在一个纳米棒记 录堆200〃的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)上记录信息或从一个纳米棒记录 堆200〃的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)再现信息，而不需要移动物镜500。 当将要被记录或再现信息的多个记录层(n、n+l、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)所属的纳米棒记录 堆200 “不同时，例如，在通过沿聚焦方向调节物镜500的位置来将光束LB聚焦在纳米棒记 录堆200〃上的状态下，可在纳米棒记录堆200〃的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、 m+2)上记录信息或从纳米棒记录堆200〃的多个记录层(n、n+l、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)再 现信息。在这种情况下，多个记录层(n、n+l、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)的层间纳米棒取向方 向可以以相等的间隔不同或者可以以不均勻的间隔不同。另外，在每个纳米棒记录堆200" 的多个记录层(n、n+1、n+2、n+3) (m、m+l、m+2)的相邻的记录层之间可不设置额外的隔层。
图8示出了如图6A和图6B所示的记录层的第一至第四记录层(n、n+l、n+2、n+3) 的四层结构，第一至第四记录层的纳米棒取向方向为0°、45°、90°、135°。参照图8，当 在第一至第四记录层(n、n+l、n+2、n+3)的每个上记录大约25千兆字节(GB)的信息时，可 制造存储100GB信息的大容量信息存储介质。第一至第四记录层(n、n+l、n+2、n+3)可在由物镜500聚焦的光束LB的有效焦深 中，以通过调节光的偏振方向来记录或再现信息，而不需要移动物镜500。在这种情况下，第 一至第四记录层(n、n+l、n+2、n+3)的层间纳米棒取向方向可以以相等的间隔(如图8所 示)不同或者可以以不均勻的间隔不同。第一至第四记录层(n、n+l、n+2、n+3)的相邻的 记录层之间可不设置额外的隔层。图9示意性地示出了根据本发明实施例的将图8中示出的第一至第四记录层(η、 η+1、η+2、η+3)重复地形成多次纳米棒记录堆200“的堆叠结构。参照图9，第一至第四记 录层(η、η+1、η+2、η+3)的组重复地对叠多次成为纳米棒记录堆200 “，隔层250设置在纳 米棒记录堆200"之间以防止纳米棒记录堆200"之间的串扰。在这种情况下，每个纳米 棒记录堆200"的第一至第四记录层(η、η+1、η+2、η+3)在由物镜500聚焦的光束LB的有 效焦深中，使得可通过调节入射光的偏振方向来在一个纳米棒记录堆200"的第一至第四 记录层(η、η+1、η+2、η+3)上记录信息或从一个纳米棒记录堆200〃的第一至第四记录层 (η、η+1、η+2、η+3)再现信息，而不需要移动物镜500。当将要被记录或再现信息的第一至 第四记录层(η、η+1、η+2、η+3)所属的纳米棒记录堆200"改变时，例如，在通过沿聚焦方向 调节物镜500的位置来将光束LB聚焦在纳米棒记录堆200〃上的状态下，可在纳米棒记录 堆200〃的第一至第四记录层(η、η+1、η+2、η+3)上记录信息或从纳米棒记录堆200〃的第 一至第四记录层(η、η+1、η+2、η+3)再现信息。在这种情况下，第一至第四记录层(η、η+1、 η+2、η+3)的层间纳米棒取向方向可以以相等的间隔(如图8和图9所示)不同或者可以 以不均勻的间隔不同。在每个纳米棒记录堆200"的第一至第四记录层(η、η+1、η+2、η+3) 的相邻的记录层之间可不设置额外的隔层。图10示出了如图6Α和图6Β所示的记录层的第一至第三记录层(m、m+l、m+2)的 三层结构，第一至第三记录层的纳米棒取向方向为0°、45°、90°。第一至第三记录层(m、 m+1、m+2)可在由物镜500聚焦的光束LB的有效焦深中，以通过调节光的偏振方向来记录 或再现信息，而不需要移动物镜500。在这种情况下，第一至第三记录层(m、m+l、m+2)的层 间纳米棒取向方向可以以相等的间隔(如图10所示)不同或者可以以不均勻的间隔不同。 第一至第三记录层(m、m+l、m+2)的相邻的记录层之间可不设置额外的隔层。图11示意性地示出了根据本发明实施例的将图10中示出的第一至第三记录层 (m、m+1、m+2)重复地形成多次纳米棒记录堆200〃的堆叠结构。参照图11，第一至第三记 录层(m、m+1、m+2)的组重复地堆叠成多次纳米棒记录堆200"，隔层250设置在纳米棒记 录堆200"之间以防止纳米棒记录堆200"之间的串扰。在这种情况下，每个纳米棒记录堆 200〃的第一至第三记录层(m、m+l、m+2)在由物镜500聚焦的光束LB的有效焦深中，使得 可通过调节入射光的偏振方向来在一个纳米棒记录堆200〃的第一至第三记录层(m、m+l、 m+2)上记录信息或从一个纳米棒记录堆200〃的第一至第三记录层(m、m+1、m+2)再现信 息，而不需移动物镜500。当将要被记录或再现信息的第一至第三记录层(m、m+l、m+2)所属 的纳米棒记录堆200 “改变时，例如，在通过沿聚焦方向调节物镜500的位置来将光束LB聚焦在纳米棒记录堆200〃上的状态下，可在第一至第三记录层(m、m+l、m+2)上记录信息或 从第一至第三记录层(m、m+l、m+2)再现信息。在这种情况下，第一至第三记录层(m、m+l、 m+2)的层间纳米棒取向方向可以以相等的间隔(如图11所示)不同或者可以以不均勻的 间隔不同。在每个纳米棒记录堆200〃的第一至第三记录层(m、m+l、m+2)的相邻的记录层 之间可不设置额外的隔层。为了形成隔层250，将形成隔层250的操作增加到参照图7A和 图7B所描述的方法中。为此，可重复地执行形成单元堆的预定数量的记录层的操作、在基 底的整个表面上形成隔层的操作以及形成预定数量的记录层的操作。可如下所述地在如上所述的当前实施例的信息存储介质上记录信息或从如上所 述的当前实施例的信息存储介质再现信息。光入射在包括多个记录层的信息存储介质上， 其中，每个记录层具有取向以具有方向性的金属纳米棒且取向方向不同。在改变入射光的 偏振方向的同时，可在多个记录层的每个或至少一部分上记录信息或从多个记录层的每个 或至少一部分再现信息。当线偏振光入射时，在具有与入射光的偏振方向平行的纳米棒取 向方向的记录层上记录信息或从该记录层再现信息。在记录模式下，如上所述，入射光被具有与入射光的偏振方向平行的纳米棒取向 方向的记录层的纳米棒吸收，并且纳米棒的长径比改变。因此，可通过照射包括将被记录的 信息的调制光来记录信息。另外，当通过改变入射光的偏振以适于多个记录层的每个纳米 棒取向方向来执行记录时，可在多个记录层上记录信息。当在再现模式下入射的光穿过具有与入射光的偏振方向不平行的纳米棒取向方 向的记录层时，在具有与入射光的偏振方向平行的纳米棒取向方向的记录层上，根据纳米 棒的长径比执行选择性吸收，从而能够再现信息。例如，当在再现模式中使用具有与记录模 式中使用的光的波长相同的波长的光时，在纳米棒的长径比在记录过程中改变的区域中入 射光不被吸收，并且在纳米棒的长径比在记录过程中不变的区域中入射光被吸收。因此，穿 过记录层的光的量根据记录的信息而变化。因此，通过检测光的量的变化，可再现记录的信 息。当信息存储介质100不包括反射层130时，如图6A所示，透射穿过信息存储介质100的 光被检测作为再现光。当信息存储介质100包括反射层130时，如图6B所示，透射穿过预 定的记录层的光被反射层130反射并返回至物镜500 (即，沿与入射在信息存储介质100上 的光的方向相反的方向行进)。结果，从信息存储介质100反射的光可被检测作为再现光。因此，通过将入射光的偏振方向改变为与每个记录层的取向方向平行，可在多个 记录层的每个或至少一部分上记录信息或从多个记录层的每个或至少一部分再现信息。在根据如上描述的当前实施例的信息存储介质100中，可通过根据每个记录层改变纳米棒取向而不形成隔层来形成记录层的多层结构。另外，当重复地堆叠多个记录层的 组时，可以如期望地增大记录层的数量。作为示例，当多个记录层是η层和n+1层(其中， η是负整数或正整数)时，n+1层的纳米棒取向方向与η层的纳米棒取向方向不同。因此， 当记录η层时，用于记录η层的预定偏振的光不与n+1记录层反应，因此避免了记录串扰。 即使在再现的情况下，根据再现光的偏振方向仅在预定的记录层上检测到透射或反射的光 的量的变化，因此避免了再现串扰。图12示意性地示出了根据本发明实施例的用于在如图6A和图6B中示出的信息 存储介质100上记录信息或从如图6A和图6B中示出的信息存储介质100再现信息的设备。 图13和图14各自示意性地示出了根据本发明实施例的图12所示的设备中所使用的光拾取器600的主要光学结构。参照图12，设备包括主轴电机312，使信息存储介质100旋转；光学拾取器600， 被安装为可沿信息存储介质100的径向方向移动并在信息存储介质100上记录信息或从信 息存储介质100再现信息；驱动单元307，驱动主轴电机312和物镜500 ；控制器309，控制 光学拾取器600的聚焦、寻轨伺服操作。该设备还包括用于夹持信息存储介质100的夹具 353和转盘352。光学拾取器600被设置为通过改变照射光的偏振方向来将光照射到信息存储介 质100上，并检测从信息存储介质100再现的光。参照图13，光学拾取器600可包括光源110 ；物镜500，将入射光聚焦在信息存储介质100上；光电检测器190，检测来自信息存储介质100的光信号；偏振调节器150，调节 照射到信息存储介质100上的光的偏振方向。图13中示出的光学拾取器600适于图6A中示出的信息存储介质100。参照图13， 光电检测器190设置在相对于信息存储介质100与物镜500的方向相对的方向，以检测在 再现过程中透射穿过信息存储介质100的光。参照图13，光学拾取器600可包括光源110 ；光路改变器130，改变入射光的传播 路径；物镜500，将入射光聚焦到信息存储介质100上；光电检测器190，检测来自信息存储 介质100的光信号；偏振调节器340，调节照射到信息存储介质100上的光的偏振方向。图14中示出的光学拾取器600适于图6B中示出的信息存储介质100。参照图14， 光电检测器190被设置为检测在再现过程中从信息存储介质100的反射层130反射的光。 当信息存储介质100具有图6B中示出的结构时，需要光路改变器130来将从光源110发射 的光朝信息存储介质100引导，并朝光电检测器190引导从信息存储介质100反射的光。图12、图13和图14示出了用于记录或再现参照图6A和图6B描述的信息存储介 质100的最基本的光学结构。然而，应该理解的是，整个光学系统可根据本发明的不同实施 例来改变。光源110被用于发射激光，光源110可以是发射具有预定波长的激光的半导体激 光器。另外，光源110可以是波长可变半导体激光器。例如，光源110可以具有这样的结 构，其中，光源110可由发射具有不同波长的激光的多个半导体激光元件组合，或者可以是 多种波长发射半导体激光器，从而独立地发射具有多种波长的激光束。光学拾取器600还 可包括设置在光源110和物镜500之间的光路上并对从光源110发射的发散光形式的光进 行准直的准直透镜120。另外，还可在光电检测器190之前设置检测透镜170，用于将透射 穿过信息存储介质100或从信息存储介质100反射的光以适当尺寸聚焦在光电检测器190 上。偏振调节器150用于将照射到信息存储介质100上的光的偏振方向改变为适于 将要记录信息或再现信息的记录层，并且偏振调节器150可包括半波片，例如，光学拾取器 600还可包括使半波片旋转的驱动器160。通过调节半波片的旋转角，穿过半波片的光具有 期望的线偏振方向。从信息存储介质100反射的光通过设置在光学拾取器600中的光电检测器190被 检测，被进行光电转换，被转换为电信号，并通过信号检测电路(未示出)被检测。由信号 检测电路获得的信号通过驱动单元307输入到控制器309中。驱动单元307控制主轴电机312的旋转速度，放大从光学拾取器600的信号检测电路输入的信号并驱动光学拾取器 600。控制器309将基于输入的信号调节的聚焦伺服命令和寻轨伺服命令发送到驱动单元 307，从而可执行光学拾取器300的聚焦操作和寻轨操作。
虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在 不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对该实施例进行改变，本发明的范围在权利要 求及其等同物中限定。
权利要求
一种制造信息存储介质的方法，该方法包括以下步骤利用包括与第一纳米棒阵列对应的多个第一图案的第一掩模，通过溅射在基底上形成第一纳米棒记录层。
2.如权利要求1所述的方法，还包括利用包括与第二纳米棒阵列对应的多个第二图 案的第二掩模，通过溅射在基底上形成与第一纳米棒记录层不同的第二纳米棒记录层，其中，第一纳米棒记录层和第二纳米棒记录层被包括在一个记录堆中。
3.如权利要求2所述的方法，还包括利用包括与第三纳米棒阵列对应的多个第三图 案的第三掩模，通过溅射在基底上形成与第一纳米棒记录层和第二纳米棒记录层不同的第 三纳米棒记录层，其中，第一纳米棒记录层、第二纳米棒记录层和第三纳米棒记录层顺序地设置在所述 记录堆中，第一纳米棒记录层、第二纳米棒记录层和第三纳米棒记录层中的每个具有不同 的取向角度。
4.如权利要求1所述的方法，其中，形成第一纳米棒记录层的步骤包括利用第一掩模通过沉积形成多个纳米棒；形成掩埋所述多个纳米棒的埋层。
5.如权利要求4所述的方法，还包括利用包括与第二纳米棒阵列对应的多个第二图 案的第二掩模，通过溅射在基底上形成与第一纳米棒记录层不同的第二纳米棒记录层，其中，第一纳米棒记录层和第二纳米棒记录层被包括在一个记录堆中。
6.如权利要求2所述的方法，还包括形成包括分别具有不同的纳米棒取向的多个纳 米棒记录层的另一记录堆。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述另一记录堆包括具有第三纳米棒阵列的第三 记录层和具有第四纳米棒阵列的第四记录层；第一纳米棒阵列的取向角度等于第三纳米棒阵列的取向角度，第二纳米棒阵列的取向 角度等于第四纳米棒阵列的取向角度。
8.如权利要求1所述的方法，还包括在信息存储介质上形成反射层。
9.如权利要求2所述的方法，还包括在第一纳米棒记录层和第二纳米棒记录层之间 形成隔层。
10.一种通过记录和/或再现设备实现的信息存储介质，所述信息存储介质包括第一纳米棒记录层，包括具有第一取向角度的第一纳米棒阵列，以使记录和/或再现设备能够通过具有与第一取向角度平行的偏振方向的光来向第一纳米棒记录层记录信息 和/或从第一纳米棒记录层再现信息；第二纳米棒记录层，包括具有与第一取向角度不同的第二取向角度的第二纳米棒阵 列，以使记录和/或再现设备能够通过具有与第二取向角度平行的偏振方向的光来向第二 纳米棒记录层记录信息和/或从第二纳米棒记录层再现信息。
11.如权利要求10所述的信息存储介质，所述信息存储介质还包括第三纳米棒记录层，包括具有与第一取向角度和第二取向角度不同的第三取向角度的 第三纳米棒阵列，以使记录和/或再现设备能够通过具有与第三取向角度平行的偏振方向 的光来向第三纳米棒记录层记录信息和/或从第三纳米棒记录层再现信息，其中，第一纳米棒记录层、第二纳米棒记录层和第三纳米棒记录层顺序地设置在记录 堆中。
12.如权利要求10所述的信息存储介质，所述信息存储介质还包括 第三纳米棒记录层，包括具有第三取向角度的第三纳米棒阵列，其中，第一纳米棒记录层和第二纳米棒记录层顺序地堆叠在第一记录堆中，第三纳米 棒记录层被包括在与第一记录堆不同的第二记录堆中。
13.如权利要求12所述的信息存储介质，所述信息存储介质还包括第四纳米棒记录层，包括具有第四取向角度的第四纳米棒阵列，第四纳米棒记录层被 包括在第二记录堆中，其中，第一取向角度等于第三取向角度，第二取向角度等于第四取向角度。
14.如权利要求10所述的信息存储介质，所述信息存储介质还包括反射层，以反射来 自记录和/或再现设备的再现光。
15.如权利要求12所述的信息存储介质，所述信息存储介质还包括在第一纳米棒记录 层和第二纳米棒记录层之间或在第一记录堆和第二记录堆之间的隔层。
全文摘要
一种制造信息存储介质的方法，该方法包括以下步骤利用具有多个纳米棒图案的掩模，通过溅射在基底上形成多个纳米棒记录层。
文档编号G11B7/242GK101800057SQ201010115178
公开日2010年8月11日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者吴承真, 崔善洛, 洪涛, 金大焕, 金朱镐 申请人:三星电子株式会社