專利名稱：基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤，使用氮化銅薄膜充當(dāng)一次寫入型雙面光盤的記錄層，這種材料可在激光作用下發(fā)生分解引起光學(xué)性質(zhì)變化，從而達(dá)到信息存儲(chǔ)的目的。
背景技術(shù)：
光存儲(chǔ)是由光存儲(chǔ)器表面的介質(zhì)影響的，最常見的光存儲(chǔ)器是光盤如CD、DVD等，光盤介質(zhì)上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再轉(zhuǎn)化為的數(shù)字信號(hào)就成了光存儲(chǔ)。激光束經(jīng)光路系統(tǒng)、物鏡聚焦后照射到介質(zhì)上，介質(zhì)被激光燒蝕出小凹坑。介質(zhì)上被燒蝕和未燒蝕的兩種狀態(tài)對(duì)應(yīng)著兩種不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。識(shí)別存儲(chǔ)單元這些性質(zhì)變化，即讀出被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。光盤是否穩(wěn)定可靠，記錄介質(zhì)是關(guān)鍵。目前，光盤的記錄介質(zhì)主要采用有機(jī)染料，光盤在進(jìn)行燒錄時(shí)，激光就會(huì)對(duì)在基板上涂的有機(jī)染料進(jìn)行燒錄，直接燒錄成一個(gè)接一個(gè)的“坑”，這樣有“坑”和沒有“坑”的狀態(tài)就形成了 “O”和“ I ”的信號(hào)。這一連串的“O”、“ I ”信號(hào)，就組成了二進(jìn)制代碼，從而表示特定的數(shù)據(jù)。然而目前，光盤的不足之處是，主要采用單層記錄介質(zhì)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量非常有限；有機(jī)染料往往都具有一定的毒性，加工和處理有機(jī)染料時(shí)都不可避免的會(huì)對(duì)人體造成危害以及對(duì)環(huán)境造成污染。氮化銅(Cu3N)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的無(wú)毒材料，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。氮化銅薄膜是棕褐色的半透明薄膜。其在濕度為95%、溫度為60°C的條件下放置15個(gè)月后與原來(lái)相比沒有發(fā)現(xiàn)有任何光學(xué)性能改變。氮化銅晶體處于亞穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)相，其在真空中360 V左右情況下就可以分解(2Cu3N=6Cu+N2 )。我們對(duì)分解了的氮化銅薄膜進(jìn)行性能研究，發(fā)現(xiàn)氮化銅熱分解后所得到的銅與直接濺射得到的銅的反射光譜很相近，而氮化銅的反射系數(shù)比銅的小，在受到波長(zhǎng)約SOOnm的紅外線照射時(shí)反射系數(shù)有較大的差異，我們知道光盤是依靠介質(zhì)表面不同的反射系數(shù)，用SOOnm左右的紅外線來(lái)讀取數(shù)據(jù)的，而氮化銅薄膜恰在SOOnm附近有比其熱分解后的金屬銅低得多的反射率。氮化銅在常溫下性能穩(wěn)定，具有低的熱分解溫度，且廉價(jià)無(wú)毒。它在真空中360°C左右就可以分解成銅單質(zhì)實(shí)現(xiàn)低溫金屬化，且對(duì)SOOnm左右紅外線的反射率與分解產(chǎn)物Cu有明顯差別，這使之在光存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域中具有誘人的應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于提供一種基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤及其制造方法，將氮化銅的這種低溫?zé)岱纸馓匦赃\(yùn)用到光盤中，并且對(duì)光盤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，制作出全新且無(wú)毒的基于氮化銅的一次寫入型雙面光盤。
技術(shù)方案:本發(fā)明的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤主要分為五層，依次包括第一基板、第一記錄層、吸收層、第二記錄層和第二基板；
第一基板和第二基板分別是光盤的第一層和第五層，它們是光盤其它部分的載體，也是整個(gè)光盤的物理外殼；
第一記錄層和第二記錄層分別是光盤的第二層和第四層，它們是燒錄時(shí)刻錄信號(hào)的地方，利用磁控濺射方法制備的氮化銅薄膜一次性光存儲(chǔ)介質(zhì)，由于燒錄前后的反射率不同，讀取不同長(zhǎng)度的信號(hào)時(shí)，通過(guò)反射率的變化形成O與I信號(hào)，借以讀取信息；
吸收層是光盤的第三層，它是吸收多余紅外線的區(qū)域，將透過(guò)第一記錄層和第二記錄層的多余紅外線吸收。本發(fā)明的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤的制造方法具體為:
a.選擇穩(wěn)定性強(qiáng)的透明材料為基底，利用磁控濺射鍍膜方法制備出兩份鍍有氮化銅薄膜的基底；
b.在完成上一步后，將兩份鍍有氮化銅薄膜的基底加工成所需的相同尺寸和形狀，其中之一的基底作為第一基板，氮化銅薄膜作為第一記錄層，另外的基底作為第二基板，氮化銅薄膜作為第二記錄層；
c.上述加工完成后，將具有良好吸收紅外線能力的材料填充在第一記錄層與第二記錄層之間，并將它們粘貼起來(lái)，使其夾在第一記錄層與第二記錄層之間作為吸收層，將透過(guò)氮化銅薄膜記錄層的紅外線吸收；
d.上述加工全部完成后得到基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤。步驟a中，利用磁控濺射鍍膜方法制備出兩份鍍有氮化銅薄膜的基底，是在真空度為IPa的真空室，以Cu為靶材，N2為反應(yīng)氣體制備的，待其自然冷卻后將其取出，然后將其加工作為基板和記錄層。所述穩(wěn)定性強(qiáng)的透明材料為K9玻璃、石英玻璃或PC材料。所述良好吸收紅外線能力的材料為紅外吸收顏料。本發(fā)明的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤記錄數(shù)據(jù)的方法:分別將經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后的不同激光束經(jīng)光路系統(tǒng)、物鏡聚焦后從正反兩面透過(guò)第一基板照射到氮化銅薄膜第一記錄層和透過(guò)第二基板照射到氮化銅薄膜第二記錄層上，被照射位置的氮化銅在達(dá)到約300°C _360°C左右發(fā)生熱分解反應(yīng)，分解成金屬銅，分解和未分解的兩種狀態(tài)就對(duì)應(yīng)著兩種不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。本發(fā)明的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤讀取數(shù)據(jù)的方法:采用780nm-850nm左右紅外線照射，光線分別從正反兩面通過(guò)基板一照射到氮化銅薄膜記錄層一上面和通過(guò)基板二照射到氮化銅薄膜第二記錄層上面，第一記錄層和第二記錄層分別將光線反射，正反兩面的接收器將反射的光線接收并根據(jù)其不同的反射率，轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號(hào)，完成數(shù)據(jù)讀取。有益效果:本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.無(wú)毒對(duì)人體和環(huán)境友好。所需材料和制造過(guò)程均無(wú)毒，不會(huì)對(duì)人體造成危害以及對(duì)環(huán)境造成污染。2.高的光學(xué)對(duì)比度和穩(wěn)定性。激光作用前后，反射率差異明顯，但正常情況下光學(xué)性能不易發(fā)生改變。
3.雙面存儲(chǔ)比普通光盤的容量更大，雙面讀取速率更快。4.一次性記錄保護(hù)數(shù)據(jù)。只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次記錄，保護(hù)數(shù)據(jù)防止被更改。5.制作成本低。整個(gè)制造過(guò)程所需材料均價(jià)格低廉。6.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。制造過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高，易于大規(guī)模制造。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中有:第一基板1，第二記錄層2，吸收層3，第二記錄層4，第二基板5。
具體實(shí)施例方式基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤主要分為五層，依次包括第一基板、第一記錄層、吸收層、第二記錄層和第二基板。第一基板和第二基板:它們分別是光盤的第一層和第五層，它們是光盤其它部分的載體，其使用的材料應(yīng)穩(wěn)定性好、無(wú)毒性、透明，在整個(gè)光盤中，它們不僅是載體，更是整個(gè)光盤的物理外殼；
第一記錄層和第二記錄層:它們分別是光盤的第二層和第四層，它們是燒錄時(shí)刻錄信號(hào)的地方，利用磁控濺射方法制備的氮化銅薄膜一次性光存儲(chǔ)介質(zhì)，由于燒錄前后的反射率不同，讀取不同長(zhǎng)度的信號(hào)時(shí)，通過(guò)反射率的變化形成O與I信號(hào)，借以讀取信息；
吸收層:這是光盤的第三層，它是吸收多余紅外線的區(qū)域，將透過(guò)第一記錄層和第二記錄層的多余紅外線吸收。本發(fā)明的制造方法為:
(I)選擇穩(wěn)定性強(qiáng)的透明材料如K9玻璃、石英玻璃或PC材料等為基底，利用磁控濺射的方法制備出兩份氮化銅薄膜。(2)在完成上一步后，將兩份鍍有氮化銅薄膜的基底加工成所需的相同尺寸和形狀，其中之一的基底作為第一基板，氮化銅薄膜作為第一記錄層，另外的基底作為第二基板，氮化銅薄膜作為第二記錄層。(3)上述加工完成后，將具有良好吸收紅外線能力的材料填充在第一記錄層與第二記錄層之間，并將它們粘貼起來(lái)，使其夾在第一記錄層與第二記錄層之間作為吸收層，將透過(guò)氮化銅薄膜記錄層的紅外線吸收。(4)上述加工全部完成后，得到基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤。本發(fā)明的關(guān)鍵之一在于利用磁控濺射的方法，在基底上以Cu為靶材，N2為反應(yīng)氣體制備出氮化銅薄膜，利于規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明的另一關(guān)鍵之處在于記錄數(shù)據(jù)的方法:分別將經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后的不同激光束經(jīng)光路系統(tǒng)、物鏡聚焦后從正反兩面透過(guò)第一基板照射到氮化銅薄膜第一記錄層和透過(guò)第二基板照射到氮化銅薄膜第二記錄層上，被照射位置的氮化銅在達(dá)到約300°C -360°C左右發(fā)生熱分解反應(yīng)，分解成金屬銅，分解和未分解的兩種狀態(tài)就對(duì)應(yīng)著兩種不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。本發(fā)明還有一關(guān)鍵之處在于讀取數(shù)據(jù)的方法:采用780nm-850nm左右紅外線照射，光線分別從正反兩面通過(guò)第一基板照射到氮化銅薄膜第一記錄層上面和通過(guò)第二基板照射到氮化銅薄膜第二記錄層上面，第一記錄層和第二記錄層分別將光線反射，正反兩面的接收器將反射的光線接收并根據(jù)其不同的反射率，轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號(hào)，完成數(shù)據(jù)讀取。以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明不受這些實(shí)例所限。實(shí)例I
(I)選擇厚度為1.2mm的玻璃板作為基底，采用反應(yīng)直流磁控濺射法，在玻璃基底上制備兩份氮化銅薄膜。濺射的靶材為99.999%的高純銅靶，銅靶的直徑為50mm、厚度為5mm。靶和基底之間的距離為60mm，工作氣體為99.99%的高純氮?dú)夂?9.99%的高純氬氣，分別使用質(zhì)量流量計(jì)控制。(2)基底在放入真空室之前，分別用丙酮、酒精超聲清洗，濺射前將真空室氣壓抽到低于5X10_4Pa，并充入氬氣預(yù)濺射3min以清洗靶面。隨后通入氮?dú)?，控制總濺射氣壓在2Pa，控制氮?dú)馀c氬氣的比例為3/1，濺射功率控制在120w，基底溫度為100°C來(lái)制備氮化銅薄膜。(3)氮化銅薄膜制備完成后不要立即取出，等濺射室溫度降至室溫后再取出。(4)將取出的兩份鍍有氮化銅薄膜的玻璃基底進(jìn)行加工，使其直徑為40mm，中間有孔，內(nèi)徑為15_，呈圓形。其中之一的玻璃基底作為第一基板，氮化銅薄膜作為第一記錄層，另外的玻璃基底作為第二基板，氮化銅薄膜作為第二記錄層。(5)上述加工完成后，將事先購(gòu)買到的紅外吸收顏料均勻填充在第一記錄層與第二記錄層之間，并將它們粘貼起來(lái)，使其夾在第一記錄層與第二記錄層之間作為吸收層，將透過(guò)氮化銅薄膜記錄層的紅外線吸收。(6)上述加工全部完成后，得到基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤。(7)記錄數(shù)據(jù)時(shí)，將所需記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，采用激光束照射的方法將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。分別將經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后的不同激光束經(jīng)光路系統(tǒng)、物鏡聚焦后從正反兩面透過(guò)基板一照射到氮化銅薄膜第一記錄層和透過(guò)第二基板照射到氮化銅薄膜第二記錄層上，被照射位置的氮化銅在達(dá)到約300°C _360°C左右發(fā)生熱分解反應(yīng)，分解成金屬銅，分解和未分解的兩種狀態(tài)就對(duì)應(yīng)著兩種不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。(8)讀取數(shù)據(jù)時(shí),采用780nm-850nm左右紅外線照射,光線分別從正反兩面通過(guò)第一基板照射到氮化銅薄膜第一記錄層上面和通過(guò)第二基板照射到氮化銅薄膜第二記錄層上面，第一記錄層和第二記錄層分別將光線反射，正反兩面的接收器將反射的光線接收并根據(jù)其不同的反射率，轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號(hào)，完成數(shù)據(jù)讀取。
權(quán)利要求
1.一種基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤，其特征在用于該雙面光盤主要分為五層，依次包括第一基板(I)、第一記錄層(2)、吸收層(3)、第二記錄層(4)和第二基板(5); 第一基板(I)和第二基板(5)分別是光盤的第一層和第五層,它們是光盤其它部分的載體，也是整個(gè)光盤的物理外殼； 第一記錄層(2)和第二記錄層(4)分別是光盤的第二層和第四層，它們是燒錄時(shí)刻錄信號(hào)的地方，利用磁控濺射方法制備的氮化銅薄膜一次性光存儲(chǔ)介質(zhì)，由于燒錄前后的反射率不同，讀取不同長(zhǎng)度的信號(hào)時(shí)，通過(guò)反射率的變化形成O與I信號(hào)，借以讀取信息； 吸收層(3)是光盤的第三層，它是吸收多余紅外線的區(qū)域，將透過(guò)第一記錄層(2)和第二記錄層(4)的多余紅外線吸收。
2.一種如權(quán)利要求1所述的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤的制造方法，其特征在于制備方法具體為: a.選擇穩(wěn)定性強(qiáng)的透明材料為基底，利用磁控濺射鍍膜方法制備出兩份鍍有氮化銅薄膜的基底； b.在完成上一步后，將兩份鍍有氮化銅薄膜的基底加工成所需的相同尺寸和形狀，其中之一的基底作為第一基板(1)，氮化銅薄膜作為第一記錄層(2)，另外的基底作為第二基板(5)，氮化銅薄膜作為第二記錄層(4)； c.上述加工完成后，將具有良好吸收紅外線能力的材料填充在第一記錄層(2)與第二記錄層(4)之間，并將它們粘貼起來(lái)，使其夾在第一記錄層(2)與第二記錄層(4)之間作為吸收層(3)，將透過(guò)氮化銅薄膜記錄層的紅外線吸收； d.上述加工全部完成后得到基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤。
3.如權(quán)利要求2所述的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤的制造方法，其特征在于步驟a中，利用磁控濺射鍍膜方法制備出兩份鍍有氮化銅薄膜的基底，是在真空度為IPa的真空室，以Cu為靶材，N2為反應(yīng)氣體制備的，待其自然冷卻后將其取出，然后將其加工作為基板和記錄層。
4.如權(quán)利要求2所述的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤的制造方法，其特征在于所述穩(wěn)定性強(qiáng)的透明材料為K9玻璃、石英玻璃或PC材料。
5.如權(quán)利要求2所述的基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤的制造方法，其特征在于所述良好吸收紅外線能力的材料為紅外吸收顏料。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于氮化銅薄膜的一次寫入型雙面光盤及其制造方法，該雙面光盤主要分為五層，依次包括第一基板(1)、第一記錄層(2)、吸收層(3)、第二記錄層(4)和第二基板(5)；第一基板(1)和第二基板(5)分別是光盤的第一層和第五層，第一記錄層(2)和第二記錄層(4)分別是光盤的第二層和第四層，吸收層(3)是光盤的第三層，它是吸收多余紅外線的區(qū)域，將透過(guò)第一記錄層(2)和第二記錄層(4)的多余紅外線吸收。本發(fā)明將氮化銅的這種低溫?zé)岱纸馓匦赃\(yùn)用到光盤中，并且對(duì)光盤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，制作出全新且無(wú)毒的基于氮化銅的一次寫入型雙面光盤。
文檔編號(hào)G11B7/26GK103117070SQ201310005350
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者李興鰲, 趙晉陽(yáng), 李曉峰, 陳晃毓, 潘聰, 王志姣, 楊濤, 楊建平, 黃維 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)