含非线性掩膜层的超分辨结构 技术领域：
本发明属于光存储技术领域，是一种含非线性掩膜层的超分辨结构。
背景技术：
信息技术的迅猛发展要求用于信息存储的器件必须具备超高存储密度和超快存取速率，这就要求用于信息存储的光盘的记录点的尺寸越来越小。然而，随着记录点尺寸的减小，要求用于记录点读出的光斑尺寸也相应减小，采用现有的光学系统却很难读出如此微小的记录点，因为记录点尺寸小于读出光斑的分辨率，光斑中将出现多个记录点的信号，这就要求采用短波长的激光和高数值孔径的光学头，但由于光的衍射极限效应和光学头的数值孔径的制约，读出光斑尺寸地减小即使从目前的蓝光转移到紫光也只是几倍的关系，而光学头数值孔径的增大是以焦深的减小和由于偏心率而引起的失真的加大为代价的。因此采用增大光学头的数值孔径和减小激光波长来减小读出光斑的尺寸是十分有限的，所以研究直径小于光的衍射极限的记录点(超分辨记录点)的读出技术具有非常重要的应用价值和意义，同时这对于实现超高容量的只读式光盘来讲也有很大的实际应用前景。在先进技术中Yasuda等首次采用“PC基片/介电层/反射层/介电层/掩膜层/介电层”的膜层结构在只读式光盘中实现了超分辨记录点的读出(Kouichi Yasuda，Masumi Onoand Katsuhisa Aratani et al.Premastered Optical Disk bySuper-resolution.Jpn.J.Appl.Phys.，1993，32(11B)：5210-5213).Wei Jingsong等采用单层Sb作为只读式光盘的掩膜层(WeiJiongSong et al.，Study on read-only optical disk with Sb masksuper-resolution，Chinese Science Bulltin.，2002，47(19)：1604-1606)然而，上述研究采用的膜层结构存在以下不足：
1、膜层结构复杂，读出信号对各膜层的厚度及均匀性非常敏感，光盘的制作工艺繁琐，成本高；
2、或者膜层结构过于简单，没有保护层，读出循环性差；
3、信噪比都不是很高。
【发明内容】
本发明要解决的问题在于有效地改善上述现有技术的的缺陷和困难，提出一种“含非线性掩膜层的超分辨结构”，以解决在只读式光盘中实现小于读出光斑尺寸的记录点(超分辨记录点)的读出，而且信噪比很高，读出循环性好，基本可以实用化。
本发明的技术解决方案是：
一种含非线性掩膜层的超分辨结构，依次是保护层、非线性反射膜和保护层，其特点是所述的保护层均由配比为硫化锌∶二氧化硅＝80∶20复合材料组成；所述的非线性掩膜层由银铟锑碲(Ag11In12Sb51Te26)复合材料组成。
所述的保护层的较佳厚度为30nm；
所述的非线性掩膜层的厚度为10nm-60nm。
本发明的技术效果：
与在先前的技术相比，本发明具有该膜系结构简单，读出信号对各膜层的厚度及均匀性要求不高；制作成本低廉，工艺简单，与传统的只读式光盘的制作工艺基本一致；对薄膜厚度的要求也不是很高；特别是使用这种材料不仅可以实现小于超分辨信息记录点的读出，而且所获得的信噪比很高(大于40dB)，读出循环性好，基本可以达到实用化程度。
附图说明：
图1是本发明的含非线性掩膜层的超分辨结构示意图。
图2是采用本发明的只读式光盘结构的示意图。
图3是采用本发明的光盘基片的原子力显微镜图。
图4采用铝或银作为掩膜层的示波器信号图。
图5采用铝或银作为掩膜层的频谱信号图。
图6采用本发明含非线性掩膜层的超分辨结构的示波器信号图。
图7采用本发明含非线性掩膜层的超分辨结构的频谱信号图。
图8本发明中Ag11In12Sb51Te26掩膜层厚度与读出信噪比的关系。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明及其作用作进一步说明。
本发明含有非线性掩膜层的超分辨结构如图1所示，包括保护层1、非线性掩膜层2和保护层3。保护层1和保护层3用于防止非线性掩膜层2受到读出热破坏或氧化，非线性掩膜层2用于小于衍射极限的信息记录点的读出。
本发明掩膜中的保护层1和保护层3均由厚度30nm的硫化锌∶二氧化硅＝80∶20的复合材料组成；非线性掩膜层2由厚度为10-60nm的银铟锑碲(Ag11In12Sb51Te26)复合材料薄膜组成。保护层1、非线性掩膜层2和保护层3联合构成超分辨结构4，参见图2。
图2是含有本发明含有非线性掩膜层的超分辨结构的只读式光盘结构示意图，样品由带有信息记录点的光盘基片5和含有非线性掩膜层的超分辨结构4构成。
在传统的Compact disk基片上预制(刻录)直径为380纳米的凹坑作为信息记录点(见图3所示)。
含有非线性掩膜层的超分辨结构的制备过程如下：
采用磁控溅射方法(溅射气压1.0×10-4Pa)，在图3所示的光盘基片上依次镀：保护层1、非线性掩膜层2和保护层3，其中保护层1和保护层3的厚度均为30nm，非线性掩膜层2为30nm厚的Ag11In12Sb51Te26薄膜。请见图2。
动态读出装置所用的激光器是He-Ne激光，其波长为632.8nm。所用透镜的数值孔径为0.40，根据光的衍射极限公式计算得到光斑的直径为965nm，远远超过图3所示的记录点直径，因此使用传统的铝或银等作掩膜不能被读出，这正如图4所示的示波图中没有信号和图5所示的频谱分析中只有基频信号，而没有记录点的信号。
然而测试含本发明含非线性掩膜层(Ag11In12Sb51Te26)的超分辨结构的只读式光盘，则得到了图6所示的示波器信号和图7所示的频谱信号，而且当光盘转速为2m/s，读出功率为4mW时，其信噪比可达到43dB，说明本发明—含非线性掩膜层的超分辨结构能实现小于衍射极限的信息记录点的读出，而且信噪比很高。改变非线性掩膜层(Ag11In12Sb51Te26)薄膜的厚度，得到了图8所示的超分辨记录点的读出信噪比与薄膜厚度的关系。
综上所述，本发明含非线性掩膜层的超分辨结构，具有膜层结构和制备工艺简单，成本低廉和信噪比高、读出循环性好，对薄膜厚度要求不高等优点，具有很高的实用化程度。