光学数据存贮器件的形成方法

专利名称:光学数据存贮器件的形成方法
在此所揭示的发明，涉及到把数据存贮在一种材料之中，比如说一种相态可变的材料之中的光学数据存贮器件。通过对这种材料施加射束能，至少在两个可探测状态之间可以相互转换。
非消失性的相态可变的光学数据存贮系统，在一种相态可变的材料之中记录信息。通过对这种材料施加能量(例如施加光能，粒子束能或者类似的射束能量)，则至少在两个可以探测到的状态之间是可以相互转换的。
该相态可变光学数据存贮材料，是放在一个光学数据存贮器件之中的。这种光学数据存贮器件具有一个由基片支撑的，并且密封在密封剂之中的结构。这些密封剂可能包括抗消失材料，绝热材料及绝热层，在射束源和数据存贮介质之间的抗反射层，在光学数据存贮介质和基片之间的反射层等等。这些各种各样的层，都可以完成比这些作用之中的一个更多的作用。例如，抗反射层同时也可以是一种绝热层。这些层的厚度，包括光学数据存贮材料层的厚度，要选择得使之对于一个给定的材料，用于相态变化所需要的能量达到最小;同时保持有高的反差比，高的信噪比，并使相态可变数据存贮材料有高的稳定性。
该相态的可变材料是一种通过对它施加射束能量就可以从一个可探测状态转换为另一个可探测状态的材料。该相态可变材料，就其可探测状态来说，在它们的组织结构相对规则程度与相对不规则程度上，都可能是有所不同的，并且通过其导电率，电阻率、透光率、吸光率，光反射率或者它们的任何组合特性，可以检测到这两种状态之间的不同。通常是把该光学数据存贮材料以不同规则材料的形式沉积起来，例如，通过蒸发沉积，化学汽化沉积，或者等离子沉积。等离子沉积包括溅射，辉光放电，以及等离子化学沉积。通常，该光学数据存贮材料是一种多元硫属化物合金;这种合金的相态，在大多数情况下有一定程度的离散性，离散程度与可探测状态之间的循环过程有关。也就是说，其除状态，至少在起始的几个循环期间可能会显示出各种各样的特性。对用沉积方法得到的这种不规则材料，必须进行形成处理。这就是说，存贮器的材料必须调整为，或者换句话说必须制备为，(a)适于接受数据，如果这些数据准备记录在一个不规则状态之中(二进制“1”)的话;(b)，相态离散性应是稳定的“形成”，意思是把所有单个存贮单元，从沉积状态转换为与二进制“0”相对应的一个规则状态;这个规则状态是稳定的，在多次接连不断的擦除与写入循环期间不会再进一步产生不希望的相态离散。
这个形成，要求该数据存贮材料从与二进制“1”对应的沉积不规则状态向更规则的状态转换。这个形成可以直接从沉积状态变为该形成状态(二进制“0”)，或者经过中间的规则状态，从沉积状态开始，随同相继而来的转换一起从规则状态转到相继而来的不规则状态，然后再转到形成状态(二进制“0”)。这个在形成之后的不规则状态可能不同于沉积不规则状态。
这个沉积材料的形成，无论是(a)从沉积状态直接转换到形成状态，(二进制“0”)，还是(b)从起始的不规则状态转换到一个相对更规则一些的状态即乳浊态接着再变为更不规则的状态，并通过这种转变最终变为相态离散特性恒定的形成态。这种形成过程，对于每单位体积的光学数据存贮材料都需要输入一定量的能量。这种需要可以借助于激光束来完成，例如，用一种功率密度可以变换的激光束。这种激光束可以是一种聚焦的激光束，例如，与光学数据存贮系统中用来擦除(使其变成结晶化)与写入(熔化并且使其变成玻璃状的物质)的聚焦激光束一样的激光束。这种激光束形成一条记录轨道，并且在激光束多次通过该记录轨道时，使该记录轨道上的材料从沉积的不规则材料转换成为更规则的材料。当形成一个中间不规则状态时，可能包括有熔化和固化的形成，要求综合考虑激光的功率密度，盘的旋转速度，总的爆光时间以及每个记录轨道的循环次数。如果这些度量不能很好地进行平衡，得到的材料就不能具有作为形成基础用的那种适当的组织结构。这种不适当的形成就可以导致出现不希望有的变黑的相态离散，粒径加大，以及反差低略这样一些特性。这种形成不仅是生产制造过程中要求精密控制的注意力高度集中的工序，而且由于一次只能作出一个记录轨道，因此，也是一道生产制造过程中消耗时间的低生产率的工序。
本发明的方法，排除了那些在光学数据存贮材料的形成中所存在的内在困难问题。
正象在这里所设想的那样，本发明方法的实质是用一个排序化脉冲照射到光学数据存贮材料上，使数据存贮器件中的所有沉积形不规则材料可转变为规则材料。这种排序脉冲，有足够高的能量，在避免使材料熔化的同时，使得该材料规则化。该脉冲或者是准直的，或者是非准直的;并且或者是单色的，或者是非单色的。
根据一个示范例，该形成脉冲，直接将沉积材料转换为形成材料(二进制“0”)。另一个示范例是把沉积材料结晶化，成为一种更为规则化的材料，并且玻璃化(熔化，并且再凝固化)，成为一种不规则化材料，例如，与所沉积状态不同的材料;并且最好在整个器件上加一个单次脉冲，使材料再次结晶化，成为形成状态。该结晶化脉的能量足以使该材料结晶，而又不使该材料熔化。该去规则化能量脉冲，必须有足够高的能量使规则的材料熔化，并且允许它凝固为一种不规则材料。在取得稳定的“写入”特性之前，可以并且最好是把这个步骤重复若干次。
将规则排序用的能量加到光学数据存贮介质上去，例如，实际上是加到该介质的整个表面上去，并且作为一个单脉冲，每个存贮单元仅仅只加一次。该脉冲在比使介质材料结晶化所需要的时间还要长的时间里，将该材料加热到结晶化温度之上。对于一般以为基础的合金来说，该结晶化温度是摄氏一百度(100℃)至摄氏一百五十度(150℃)，并且结晶化的时间在0.1微秒到10微秒的数量级。对于这些合金来说，其晶化脉冲能量，每平方厘米大约是0.1至1焦耳;并且对一个钨或氙光管的非单色光源来说，持续时间大约为0.1至100微秒，而对一个非单色光源来说，则大约为50毫微秒到10微秒。把这种脉冲用来将沉积的不规则材料转换成一种规则材料;使得它的光的透射率从大约百分之十，变到低于百分之二;并且使它的反射率从百分之三十以下，例如从百分之二十至百分之二十五，变到高于百分之三十，例如变到大约百分之三十九至百分之四十五。在一个最佳示范例中，形成态所取得的透射率为百分之一，反射为百分之四十三。
在另一个示范例中，得到的规则一些的状态并不是完全的乳浊态，而后再将这种初步规则状态转换为不规则状态，也就是随即把它转换成为能够作为二进制“0”进行检测的状态。通过采用非单色光源，来进行这种向不规则状态的转换。当用单色光源作这种转换时，如橡利用YAG(钇铝石榴石)激光器，红宝石激光器，或者激发物激光器，这种光源具有大约10至100百万焦耳/平方厘米的能量密度，以及10至100毫微秒的持续时间。这种激光器用来将相对规则的材料转换成为一种不规则状态，同时完成在光透射率上的变化，例如从百分之二变到百分之七到8;以及完成在反射率上的变化，例如至少从30%，并且最好是从35-40%变到低于30%，而且用波长为830毫微米的光测量时最好是变到21-24%。为了使该材料进入形成状态，再施加第二个能量更高的排序化能量，以便把光透射率改变到1%左右，把反射率改变到40-50%左右。反射率是一种界面特性。但是，如果没有相反的说明，这里所提到的反射率都指的是光学数据存贮介质-空气界面的反射。
本发明通过如下的附图，可以更加具体地得到说明。
图1A是形成过程中需要预先乳浊化的单个记忆单元的温度与记忆状态关系的设想图。
图1B是形成过程中需要预先乳浊化的单个记忆单元的温度与反射率关系设想图。
图2A是可从沉积状态来形成的单个存贮单元的温度与记忆状态关系的设想图。
图2B是可以沉积状态为起始态的单个存贮单元的温度与反射率关系的设想图。
图3是光学数据存贮器件的一个立体的部分剖视图。该图并不成比例，在水平方向与垂直方向都作了夸大。
图4是一个简化的光学数据存贮器件的部分立体剖视图。该图也不是成比例的，在水平方向与垂直方向也都作了夸大。
图5是光学数据存贮系统的反射率与循环次数的关系曲线。在这样的光学数据存贮系统里，施加形成脉冲或者排序化脉冲时用氙闪光灯源;施加去规则化脉冲时用YAG(钇铝石榴石)。
根据在这里描述的发明，一个相态可变存贮材料的形成，也就是一个相态可变的光学数据存贮材料的形成，实际上是通过同时把所有的相态可变光学数据存贮材料从起始的沉积不规则状态转换到一个更为规则的状态来实现的。有适当能量密度，功率密度，以及持续时间的单个排序化脉冲，基本上能使它照射到的那部分存贮材料完全规则化，因此，排除了对于例如在单个记录轨道上施加一连串重复排序化脉冲的要求。根据在此所描述的发明，免除了那种一个记录轨道接着一个记录轨道的多次形成方式，而是基本上将光学数据存贮器件暴露出的整个表面都从沉积状态转换到更为规则的状态。这就是说，一个单次排列脉冲能使互相靠近的许多存贮单元，甚至是该存贮器件中的所有存贮单元都规则化。在此之后，可能会把该材料转换成为一种相对不规则的状态，例如转换成为一种不同于沉积不规则状态的第二不规则状态;而后，再转换为一种规则状态。
分别参见图1A、1B、2A及2B、可以看到规则-不规则与温度关系的曲线。图1A及2A是相应体积存贮材料的规则-不规则转变与温度经历关系的设想图。这个相应体积的存贮材料这里就称作一个单个存贮单元。图1B及2B是表示相对反射率与温度关系的示意图。
沉积状态是一种不规则状态，在图1A和2A中用α表示(作为沉积状态)而在图1B及2B中则用Rα表示(作为沉积状态)，这种状态具有低的反射率，例如，低于百分之三十，以及高的透射率，例如，在大约百分之五以上。将具有结晶温度用“TX”。表示的这种不规则材料转换成一种规则材料，这种材料还具有高的反射率，比如说，大约高于百分之三十，和低的透射率，比如说，大约低于百分之二，转换所用的脉冲能量在图1A至2B中以虚线“排序化脉冲”来表示。该排序化脉冲有足够高的能量，也就是说，它具有一个足够高的能量密度和功率密度，足以使存贮单元内的存贮材料的温度上升到结晶化温度TX。之上，并且持续一段时间，使得该材料足以结晶而又有最小的相态离散度，但是它的能量又并不特别高，也就是说，它并没有达到足够高的能量密度或者功率密度，使得该材料熔化。借助于一个排序化脉冲是指这样一种脉冲，它具有足够高的能量，足以使一个相应体积内的存贮材料，比如说，一个单个存贮单元内的存贮材料的温度，上升到它的结晶化温度TX之上，但是并没达到足够高的能量使它的温度上升到它的熔化温度T熔化之上。
根据材料来决定，这种形成可能要用图1A和1B中所示的“排序化脉冲”-“无序化脉冲”-“排序化脉冲”这种顺序的三个脉冲，这些脉冲可以重复，或者只用图2A和2B中所示的一个单次脉冲。
根据图1A和1B中所示的示范例，是将具有反射率“Rα(作为沉积状态)”的不规则材料结晶化成为一种具有结晶温度“TX”。以及反射率“R.(预先乳浊化的规则状态)”的规则状态。然后，再把具有反射率“R.(预先乳浊化的规则状态)”的规则的存贮材料转换成为一种具有反射率“Rα(“1”或玻璃状态)”的不规则状态。这种转换是通过让规则材料经受图1A及1B中用“无序化脉冲”表示的一个或多个无序化脉冲的作用来完成的。该无序化脉冲或者多个无序化脉冲，具有足够高的能量的，也就是说，具有足够高的能量密度和功率密度，足以使该存贮单元或多个存贮单元的温度上升到它的熔化温度之上。借助于一个“无序化脉冲”的作用，意思是说，这个脉冲是在一些条件之下熔化规则材料的;这些条件是熔化过的材料要凝固成一个较为不规则的材料。该熔化后的存贮材料很快地冷却并且凝固，也就是玻璃化，形成一种具有反射率Rα的不规则材料。其结果就产生出由图1A中的“α(作为玻璃状化的)”以及图1B中的“Rα(“1”或玻璃状态)”表示的，对应于二进制“1”的不规则状态。
该不规则材料可以是一种结晶化温度TX1低于沉积不规则材料结晶化温度TX0的材料。另外，该不规则材料也可以是一种具有结晶化温度TX2高于沉积材料结晶化温度TX0的材料;或者，该不规则材料可以包含有低结晶温度TX1材料的一些杂质，结晶区，及/或结晶带，以及高结晶温度TX2材料的一些杂质，结晶区，及/或结晶带。
该不规则材料对应于二进制“1”，并且具有反射率为R2。“擦除”它，也就是说，转换成为对应于二进制“0”，反射率为R1的规则状态，要借助于一个擦除脉冲来进行。图1A及1B中用“擦除脉冲”表示的进行擦的脉冲是一个具有足够能量的排序化脉冲，它至少能在一个相应体积中把一些不规则存贮材料转换成为规则材料。正象在这里所说过的那样，这个“擦除”脉冲是一个用于将不规则材料转换成为规则材料的排序化脉冲，但它同时也避免使材料熔化。
用于进行擦除的该能量脉冲，也就是用于把不规则材料转换成为规则材料的脉冲，它的能量应该足够高，也就是应该有足够高的能量密度和足够高的功率密度，足以使不规则材料结晶化;但它的能量又应该足够低，也就是应该有足够低的能量密度及/或一个足够低的功率密度，能够避免熔化该材料，避免形成具有大约150埃(A0)以上粒径的晶粒，并且把不希望有的相态离散度减到最小，或者甚至完全避免。因此，由于一些高结晶温度材料的出现，也就是存在有结晶温度为TX2的不规则材料，该“擦除”脉冲可能需要比“排序化”脉冲更为高的能量。由于同样的原因，因为存在一些高熔化温度的相态，其中包含有一些高熔化温度的杂质，所以“写入脉冲”可能要比“无序化脉冲”具有更高的能量。
在另外的一个，并且是最佳的示范例之中，正象由图2A和2B中所示出的，结晶温度在图2A中以TX0表示的沉积不规则材料与反射率在图2B中以“Rα(作为沉积的状态)”表示的沉积材料，都可通过施加一个“排序化脉冲”直接形成对应于二进制“0”状态的规则材料。
这里所设想的光学数据存贮器件，可以图3及图4所示的光盘装置为例来说明。图3中所示的器件11，具有一个至少用来支承一个封装的相态可变光学数据存贮材料21的刚性基片13。数据存贮在该数据材料21的各个存贮单元或位之中。将各个存贮单元沿着互相平行的记录轨道排列，各个存贮单元的中心间距约为0.7微米至4微米;而各个记录轨道的间隔约为1微米至4微米。各个存贮单元一般具有0.5平方微米至4平方微米的表面面积，被利用的表面面积大约为0.7平方微米至12平方微米。
将该相态可变光学数据存贮材料21有效地密封在一个抗脱落层19和一个反射层25之间。该脱落层19处于投射能量束与相变光学数据存贮材料21之间。该反射层23处在与可相变光学数据存贮材料21相对的一边上，并且是在相态可变光学数据存贮材料21和基片13之间。抗脱落层19，相态可变光学数据存贮介质存贮器21和反射层23，这三层材料可进一步封装在一层透明的外保护层18和基片13之间。
该抗脱落层19增强了投射能量束的转换效果，例如，增强光能向热能的转换;并且抑制了在相态可变光学数据存贮材料21中形成凹痕或脱落的趋势;而且擦除，读出及写入用的脉冲投射束完全可以穿透它。最好是用一种介电材料也就是一种热绝缘体构成该脱落层19。典型的材料就是二氧化硅和二氧化锗。当粒子束是一种激光时，该脱落层的厚度是大约从1至10。一般来说，该抗脱落层的厚度是大约0.1至0.5微米;但是最好根据相可变存贮材料层21与反射层或涂敷层23来选定，使得在光学数据存贮器件11中的能量关系达到最佳。
也可以这样选择，在抗脱落层19之上有一层厚度约为500埃到20微米的透明介电薄膜22，用作静电绝缘。把这个介电薄膜22放置在透明密封薄膜18与抗脱落层19之间。
该反射层23，例如一种像氧化铝涂层那样的介电质，或者一种氧化锗涂层，厚度约为100埃至2微米。该反射层23增强了相可变光学数据存贮材料21的光学效率。
另外，以该光学数据存贮材料21与反射层23之间为内，在与该光学数据存贮材料21相对的外侧，还可以有一个热阻挡层24，用以增强粒子束能向热能的转换。当有这个阻挡层时，该热阻挡层大约为0.1微米至20微米厚，并且是由二氧化硅或者由氧化锗构成的。
该密封透明薄膜18提供了环境保护，特别是防水和防水蒸汽，并且通常是一种透明的金属氧化物，或者是一种有机聚合物，例如，有机玻璃或类似的东西。另外，在基片和热阻挡层之间，可以加一层譬如说由有机玻璃形成的胶层。
在抗脱落层19，光学数据存贮材料21，透明电介质22(如果有的话)，反射层23以及热阻挡层24(如果有的话)之间都存在光藕合，并且都是最佳选定的。这就是说，最佳选定这些层的厚度及光学特性，使它们达到最佳的抗反射特性，在读出状态中有优良的高反射，并且在“擦除”与“写入”状态中有高的吸收。只要确实最佳选定了该光学藉合，或达到了最佳化，那么就减少了所施加的总能量。
在图4中所示的另外一个示范例里，提供了这样一种光学数据存贮器件111，它具有基片113，还带有一个有反射和热绝缘作用的氧化涂层或夹层124，氧化锗，氧化碲或类似的物质。该绝缘反射层124大约厚度为0.1至0.5微米。在该绝缘反射层124的上方，是厚度约为500A0(埃)至2000A0(埃)的一层相态可变光学数据存贮材料121。在该光学数据存贮材料层121的上方，是一层抗脱落，抗反射的材料层119。该抗脱落抗反射的涂层119也是由一种透明电介质形成的，比如一种金属氧化物，或者是像氧化锗那样的其他金属化合物，厚度约为0.1至0.3微米。用一层粘结树脂薄膜120为密封层，粘接在119层之上，这个密封的聚合物层118，譬如说是有机玻璃层，厚约0.25至2毫米。
该光学数据存贮材料层21，121厚约50A0(埃)至2微米，特别是厚约500A0(埃)至2000A0(埃)为最好，而在最佳的示范例中，厚约700至1500A0(埃)。
在一个可逆系统，也就是一个带有“读出”“写入”和“擦除”能力的系统中，该相态可变材料21，121相变时候是可在不存在外形变化的情况下实现可逆变换的;并且，具有大约40db(分具)以上的信噪比;而且，最好是使信噪比高于50分贝。
该相态可变材料21，121是可在许多可探测的状态之间进行相变的;这就是说，在两个或多个可探测状态之间，譬如通过非规则状态或者非晶态，以及规则状态，或者在可探测到的局部规则化的一定程度之间进行相变。
该相态可变光学数据存贮器补料21，121的稳定可探测状态，可以是光学上可探测的，如像通过反射率，折射率，吸收能力，或者透射率这样一些参数来探测。另外，它们也可以是电学上可探测的，如通过电阻或电容这样的参数来探测。
用来提供这些相态可变光学数据存贮材料21，121的很有用的材料，是那些相变时有可检测特性出现的材料。这些有可检测特性存在的状态，在贮存和工作时所经受的那些温度下是稳定的。在正常情况下，这些材料都是硫族化物，例如，以碲为基的化合金;而且它们可能以金属的形式，以氧化物的形式，包括非化学计量的氧化物和它们的其他化合物，合成物及合金的形式出现。最通常的是，该硫族化物是由带有像氧、硫、硒、ⅢB族元素，ⅣB族的金属及半金属元素，ⅤB族的半金属元素，低熔点金属等等这样的其他化合物的合金所组成的。
该硫族化物，碲、碲-硒合金等等，以及它们的混合物，可以与ⅢB族的元素一起存在。典型的ⅢB族添加化合物与添加物包括有硼，铝，镓和铟。该硫族化物，碲、碲-硒合金，以及它们的混合物，可以与包括有碳、硅、锗、锡、铅及其它们的混合物的ⅣB族的金属与半金属元素混合在一起，很有用的ⅤB族添加物包括有氮、磷、砷、锑和铋。ⅣB族加合物和其他添加物的混合物可能以下面这几种形式的硫属化物形式存在(1)带有硅、锗、锡、铅或者它们的混合物，(2)带有一种或多种由(a)ⅢB族化合物，(b)ⅤB族化合物，与(C)它们的混合物组成的添加物组中选择出来的添加物。
ⅢB族和ⅤB族添加物的典型混合物包括有砷化镓和锑化铟。其他的混合物包括有(1)-锗，(2)带有砷化镓的-锗，(3)带有砷化镓和铁的-锗，(4)-铋，以及(5)-铅。上述这些化合物，合成物以及合金还可以包括有氧、硫、或者氧和硫，并且可以氧化物，低价氧化物、硫化物、低价硫化物、氧硫化物和低价氧硫化物，以及其他非化学计量的化合物的形式存在。
该硫族化物或氧化物或者它们的硫化物，可以与一些过渡金属添加物一起存在，这些过渡金属不是以金属形式存在就是以氧化物形式存在，或者以硫化物形式存在，例如，钒、铬锰、铁、钴钨、钛等等。
可以通过各种能形成一种相对不规则材料的技术来沉积该光学数据存贮材料层21，121。这些技术包括有蒸发的及各种等离子处理。典型的等离子处理包括有以固定形式沉积的溅射，从来自一个合金靶的沉积，来自多个溅射靶的多极溅射及/或反应溅射，或者带有某种气体的溅射。另外，该等离子处理可以是现有技术中众所周知的辉光放电处理，这种技术已在Stanford Rovshinsky与Aran Madan关于与晶体半体等效的非结晶体半导体的美国专利US4、226、898，以及Stanford R.Ovshinsky以及Aran Madan关于与晶体半导的美国专利US4、217、374中描述过了。该等离子处理可以是一种d.c(直流)，一种偏置的d.c(直流)处理，一种射频偏置处理，或或者一种微波处理。
上述这些处理得到不规则的沉积层21、121。这就是说，在这种沉积层中的材料是以基本不存在长程有序和存在长程无序为特征的，虽然该沉积层的最邻近的原子之间可能存在短程有序情况。
该光学数据存贮材料21，121的“沉积”结构不同于借助于对该材料施加能量后将一个结晶的或者规则的材料转换成为一个不规则的状态所取得的那种材料的结构。这就是说，为了用于数据输入，对应的是二进制数“0”)的不规则状态，可能要与沉积状态不同。因此，需要利用在此描述的方法，将沉积材料转换成为一种更为规则的材料。在生产制造过程中是在不导致脱落或者不改变材料外形的条件下，通过对该材料施加能量，来实现对沉积材料的这种转换的。这是可以在材料封装之后实现的，例如，在抗反射层，绝热层，介电层，以及大气密封的封装层的沉积或形成之后来实现这种转换。另外，形成工艺也可在生产过程的早期阶段进行，例如，在现场，在该光学数据存贮材料层21，121沉积完之后，还没有在其上形成任何相邻层之前，就立即在沉积室内进行。
根据在此所设想的本发明，光学数据存贮器件包含有这样一种光学数据存贮介质21，121，这种介质在对它施加投射束能量时，至少可在两种可检测的状态之间转换;形成前它在器件11中处于沉积后的第一个不规则态。正象在此所设想的那样，这种形成包括对许多存贮单元同是施加一个单次的，排序化能量脉冲的步骤，并且最好是加到该数据存贮材料21，121的整个表面上;用这个办法将该光学数据存贮介质21，121从沉积不规则状态转换成为一个更为规则的状态。此后，在一个示范例中，可以把一个去规则化能量脉冲加到该光学数据存贮介质21，121上去，它把该光学数据存贮介质从一个中间的状态转换到第二个不规则状态，例如，不同于沉积不规则状态的一个不规则状态，之后用第二排序化能量脉冲，将上述第二个不规则状态转换。
为一个具有如图1B中所示的反射率“R1(“0”形成后的规则状态)”的规则状态。该排序化能量脉冲具有每平方厘米大约0.1至1焦耳的能量。在大约从0.1微秒至100微秒的时间间隔里，把该排序化能量脉冲加到该光学数据存贮介质上去。比较短的脉冲持续时间，不能较完全或较完满地转换为规则状态，但是比较长的脉冲持续时间，在结晶化期间又会使得相态基本上是离散的。该排序化脉冲可以是单色的能量脉冲，也可以是非单色的能量脉冲。当它是非单色的时候，它来自一个非单色光源，例如，一个氙或钨闪光管。当它是单色的时候，它来自一个激光器，如像红宝石激光器，金绿宝石激光器，YAG(钇铝石榴石)激光器，或者激发物激光器。
在另一示范例中，通过使沉积的光学数据存贮材料排序化所形成的相对规则的光学数据存贮材料21，121，就是形成后的状态。
根据本发明的一个最佳示范例，光学数据存贮器件是利用氧气中的锗的反应溅射制备在一个空白基片上的，从而形成一个大约700至1500A0(埃)厚的氧化锗薄膜。利用氧气中的锗、 、锡的多极反应溅射，在这个薄膜的顶上部形成一个大约700至1500A0(埃)厚的-锡-锗氧化薄膜。在700至1500A0(埃)厚的相可变薄膜顶部，用反应溅射，加上一层大约1500至3000A0(埃)厚的氧化锗薄膜。在这层薄膜的顶部，加上一层大约0.05至0.2毫米厚的粘结层，并且加上一层大约0.5至2毫米厚的有机玻璃板，用作密封。
溅射出的-锗-锡氧化物层是不规则状态物质，具有21%的反射率和10%的光透射率。利用能量约为每平方厘米0.5焦耳，闪时间约为50微秒的放电氙灯，对溅射层施加投射能量束，将它转换到相对规则一些的状态。结果产生的规则状态，如同“预乳浊状”一词所表征的那样，具有39%的反射率和2%的光透射率。
然后再将能量密度约为每平方厘米20-50毫焦耳，闪烁时间约为15毫微秒的YAG(钇铝石榴石)激光器中产生的能量加到上面得到的处于规规则态的光学数据存贮介质层上，使该层介质转换到不同于沉积不规则状态的第二个不规则状态。结果产生的不规则材料，具有24%的反射率和7%的光透射率。
此后，将该不规则材料结晶化为一个“形成”状态，也就是说，一个“擦除”状态，这是用能量密度为每平方厘米0.6焦耳，闪烁持续时间为50微秒的氙闪光灯来实现的。结果产生的“起始”状态，具有43%的反射率和1%的光透射率。
虽然本发明至此一直是根据二进制数据描述的，但是可以理解到，本发明的方法也是可以用其他形式的数据来使用的，比如调频信号和灰度信号这样的一些数据。
虽然本发明至此一直是根据一些最好的示范例和由此作出的最佳实施方案来进行说明的，但并不想用此来限止本发明的保护范围;其保护范围仅只由后面所附的权利要求
书所限定。
权利要求
1.一种光学数据存贮器件的形成方法，通过对这种器件中的光学数据存贮介质施加投射光束能，至少可在两种可探测的状态之间转换；在形成之前，该数据存贮介质处于沉积后的第一不规则状态；该形成方法包括对光学数据存贮介质施加一个排序化单次能量脉冲；由这种办法，将该能量脉冲照射到的存贮材料部分，转换到一个更为规则的状态。
2.按照权利要求
1中的方法，其中包括对光学数据存贮介质施加一个每平方厘米大约0.1至1焦耳的排序化能量脉冲。
3.按照权利要求
1中的方法，其中所说的排序化能量脉冲是一个非单色能量脉冲。
4.按照权利要求
1中的方法，其中包括对光学数据存贮介质施加一个大约0.1至100微秒持续时间的排序化能量脉冲。
5.按照权利要求
1中的方法，其中所说的排序化能量脉冲是一个单色能量脉冲。
6.按照权利要求
5中的方法，其中施加于光学数据存贮介质的是0.05至10微秒持续时间的排序化能量脉冲。
7.按照权利要求
2中的方法，其中包括在施加上述排序化脉冲之后，再对光学数据存贮介质施加一个单色无序化能量脉冲。
8.按照权利要求
7中的方法，其中包括对该光学数据存贮介质施加大约每平方厘米10至100毫焦耳的一个无序化能量脉冲。
9.按照权利要求
7中的方法，其中包括对该光学数据存贮介质施加大约10至100毫微秒持续时间的一个无序化能量脉冲。
10.按照权利要求
1中的方法，其中所说的数据存贮介质，可在其可探测状态之间相互转换的。
11.按照权利要求
1中的方法，其中处于所说的第一不规则状态中的数据存贮介质，830毫微米处的光反射率低于30%。
12.按照权利要求
1中的方法，其中处于所说的形成后的更为规则状态中的数据存贮介质，830毫微米处的光反射率至少为30%。
13.按照权利要求
1中的方法，其中所说的光学数据存贮器件包括彼此靠近的许多存贮单元的，并且用其中所说的一个排序化单次能量脉冲使这许多存贮单元规则化。
14.一种包含有这样一种光学数据存贮介质的光学数据存贮器件，这种存贮介质通过对它施加投射束能量，至少可在两种可探测状态之间转换;形成之前;该光学数据存贮介质处于沉积后的第一不规则状态;这种数据存贮介质的形成方法，包括有对它施加一个排序化单次能量脉冲的步骤;用这种办法将该能量脉冲照射到的光学数据存贮介质的部分，转换到一个更为规则的状态。
15.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中把一个大约每平方厘米0.1至1焦耳的排序化能量脉冲加到该光学数据存贮介质上。
16.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中的排序化能量脉冲是一个非单色能量脉冲。
17.按照权利要求
16中的光学数据存贮器件，其中施加在光学数据存贮介质上的排序化能量脉冲持续时间约为0.1至100微秒。
18.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中的排序化能量脉冲是一个单色能量脉冲。
19.按照权利要求
18中的光学数据存贮器件，其中施加在光学数据存贮介质上的排序化能量脉冲持续时间大约0.05至10微秒。
20.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中在施加上述排序化能量脉冲之后，再把一个单色无序化能量脉冲加到该光学数据存贮介质上。
21.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中把一个大约每平方厘米10至100毫焦耳的无序化能量脉冲加到该光学数据存贮介质上去。
22.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中把一个施加在光学数据存贮介质上的无序化能量脉冲持续时间大约10至100毫微秒。
23.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中的数据存贮介质可在可检测状态之间可逆地相互转换。
24.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中处于第一不规则状态中的数据存贮介质，在830毫微米上具有低于30%的光反射率。
25.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，其中处于所说的第二次形成更为规则的状态中的数据存贮介质，在830毫微米上，具有至少为30%的光反射率。
26.按照权利要求
14中的光学数据存贮器件，器件中包括着平行记录轨道，相互靠近排列的许多存贮单元。
27.按照权利要求
26中的光学数据存贮器件，用其中所说的一个排序化单次能量单脉冲使这许多存贮单元规则化。
专利摘要
这里公开的是一种光学数据存贮器件的形成方法，该器件中包含有一种光学数据存贮介质，通过对它投射能量束，至少可在两种可测状态之间进行转换。在形成之前该数据存贮介质是处于沉积后的第一次不规则状态。该形成过程包括对光学数据存贮介质施加一个排序化能量脉冲，以形成一个相对更为规则的状态。
文档编号G11B7/004GK85104504SQ85104504
公开日1986年4月10日 申请日期1985年6月12日
发明者罗萨·扬格, 纳博利昂·佛米哥尼 申请人:能源转换装置公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan