Speicherungsvorrichtung, die auf einer Phasenänderungsmodulierten Lumineszenz basiert

专利摘要:
Es ist eine Medienspeicherungsvorrichtung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist unterschiedliche Konfigurationen einer lumineszenten Schicht, die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbe durch einen Strahl von einem Strahlsender beschossen wird, eines Detektors zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszenten Schicht emittiert wird, und einer Phasenänderungsschicht auf, die in der Nähe der lumineszenten Schicht positioniert ist. Die Phasenänderungsschicht ist in der Lage, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zu transformieren. Licht, das von der lumineszenten Schicht emittiert und durch den Detektor empfangen wird, unterscheidet sich wesentlich, wenn die Phasenänderungsschicht von der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
公开号:DE102004031136A1
申请号:DE200410031136
申请日:2004-06-28
公开日:2005-06-16
发明作者:Gary Palo Alto Gibson
申请人:Hewlett Packard Development Co LP；
IPC主号:G11B7-24

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet einesthermischen Schreibens von Datenmedien hoher Dichte und insbesondere aufdie spezifische Zusammensetzung und Verfahren zum Bilden von Datenaufzeichnungsproduktenhoher Dichte.
[0002] Phasenänderungsmediensind eine breit verfügbareEinrichtung zu einem Bereitstellen einer Datenspeicherung hoherDichte und derartige Medien umfassen unter anderem CD-RW-, DVD-RAM- und DVD-RW-Formate.Bei diesem Medientyp werden Daten bei einer speziellen Positiongespeichert, die typischerweise mikrometergroß ist, und eine Speicherungund eine Löschungtritt basierend auf der Mikrostruktur der Zielregion auf. 1 stellt eine Datenspeicherungsvorrichtungultrahoher Dichte dar, die in dem US-Patent Nr. 5,557,596 an Gibsonu. a. (dem '596-Patent)offenbart ist. Die Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichteumfasst einen Satz von Feldemittern 100, eine Datenspeicherungsschicht 110,die unter den Feldemittern 100 positioniert ist, eine Mikrobewegungseinrichtung 120,die die Datenspeicherungsschicht 110 unter den Feldemittern 100 hält und diedie Datenspeicherungsschicht 110 bei erwünschtenPositionen relativ zu den Feldemittern 100 positionierenkann, und elektrische Verbindungen 130, die den Feldemittern 100 Energiezuführen können. Wenndenselben Energie zugeführtwird, könnendie Feldemitter 100 die Datenspeicherungsschicht 110 mitElektronenstrahlen beschießenund könnennanometer-skalierte Abschnitte der Datenspeicherungsschicht vonungeschriebenen Datenbits, die in 1 durchdas Bezugszeichen 140 bezeichnet sind, zu geschriebenenDatenbits transformieren, die durch das Bezugszeichen 150 be zeichnetsind. Diese Transformation tritt über einen Schreibprozess auf,der unten erörtertist.
[0003] WennDaten zu der Datenspeicherungsschicht 110 geschrieben werden,werden jeweilige Feldemitter 100 durch die elektrischenVerbindungen 130 mit Energie versorgt und beschießen dieausgewähltenungeschriebenen Datenbits 140 mit Elektronenstrahlen. Während desSchreibprozesses sind die Elektronenstrahlen von einer ausreichenden Leistungsdichte,um die beschossenen ungeschriebenen Datenbits 140 von einemersten Materialzustand (z. B. einem kristallinen Zustand, dem ein „0"-Wert zugewiesensein kann) zu einem zweiten Materialzustand (z. B. einem amorphenZustand, dem ein „1"-Wert zugewiesensein kann) zu transformieren. Somit kann ein Datenbit, das einenWert von „1" aufweist, durchein Beschießeneines kristallinen ungeschriebenen Datenbits 140 und durchein geeignetes Kühlen(Löschen)des Datenbits 140, um ein amorphes geschriebenes Datenbit 150 zubilden, zu der Datenspeicherungsschicht 110 geschriebenbzw. auf derselben gespeichert werden.
[0004] WennDaten von der Datenspeicherungsschicht 110 gelöscht werden,werden jeweilige Feldemitter 100 durch die elektrischenVerbindungen 130 mit Energie versorgt und dazu gebracht,die ausgewähltengeschriebenen Datenbits 150 mit Elektronenstrahlen zu beschießen. Während desLöschprozessessind die Elektronenstrahlen von einer ausreichenden Leistungsdichte,um die beschossenen geschriebenen Datenbits 150 von einemzweiten Materialzustand (z. B. einem amorphen Zustand, dem ein „1"-Wert zugewiesensein kann) zu einem ersten Materialzustand (z. B. einem kristallinenZustand, dem ein „0"-Wert zugewiesensein kann) zu transformieren. Somit kann ein Datenbit, das einenWert von „0" aufweist, durchein Beschießeneines amorphen geschriebenen Datenbits 150 auf der Datenspeicherungsschicht 110 zurückgespeichertwerden, wodurch das Datenbit 150 geeignet erwärmt (ausgeheilt)wird, um ein kristallines gelöschtesDatenbit 140 zu bilden.
[0005] WennDaten von der Speicherungsschicht 110 gelesen werden, beschießen dieFeldemitter 100 die Datenbits 140, 150 erneutmit Elektronenstrahlen. Anstelle eines Beschießens der Datenbits 140, 150 mitElektronenstrahlen, die eine ausreichende Energie aufweisen, umdie Datenbits 140, 150 zwischen dem ersten unddem zweiten Materialzustand, die oben erörtert sind, zu transformieren,beschießendie Feldemitter 100 jedoch die Datenbits 140, 150 mit Elektronenstrahlenrelativ niedriger Leistungsdichte, die keine Transformation bewirken,aber die eine Identifizierung bewirken. Dann werden die Wechselwirkungenzwischen den Elektronenstrahlen niedriger Leistungsdichte und denDatenbits 140, 150 überwacht, um Daten zu lesen.
[0006] Während derLeseoperation treten die Strahlen niedriger Leistungsdichte mitungeschriebenen Datenbits 140 auf eine unterschiedlicheWeise als mit geschriebenen Datenbits 150 in Wechselwirkung. ZumBeispiel kann ein Strahl niedriger Leistungsdichte weniger Sekundärelektronenerzeugen, wenn derselbe ein kristallines ungeschriebenes Datenbit 140 beschießt, alswenn derselbe ein amorphes geschriebenes Datenbit 150 beschießt. Deshalbwird es durch ein Überwachender Wechselwirkungen zwischen dem Strahl relativ niedriger Leistungsdichte unddem Datenbit 140, 150, das der Strahl beschießt, (z.B. durch ein Überwachender Anzahl von erzeugten Sekundärelektronen)möglich,zu bestimmen, ob das beschossene Datenbit 140, 150 einen „1"oder einen „0"-Wert speichert,und Daten zu lesen, die in der Datenspeicherungsschicht 110 gespeichertsind.
[0007] BestimmteImplementierungen des vorhergehenden Entwurfs haben ein lumineszentesMaterial auf dem Phasenänderungsmaterialverwendet, das wiederum übereinem Photodetektor war. Die verschiedenen Zustände der Phasenänderungsschicht,sowohl bei einer geschriebenen Konfiguration als auch einer ungeschriebenenKonfiguration, weisen unterschiedliche Absorptions- und/oder Reflexionskoeffizientenfür Lichtauf, das durch das lumineszente Material abgegeben wird.
[0008] Datenkönnenunter Verwendung eines Elektronen- oder optischen Strahls niedrigerLeistungsdichte, um eine Lumineszenz in der lumineszenten Schichtzu stimulieren, zurückgelesenwerden. Abhängigvon dem Zustand der Phasenänderungsschichtunter dem Bereich der lumineszenten Schicht, der stimuliert wird,durchläuftmehr oder weniger Licht die Phasenänderungsschicht zu dem Photodetektor.Der Zustand der Phasenänderungsschichtin der Region, die angesprochen wird, entweder mehr oder wenigerabsorbierend und/oder mehr oder weniger reflektierend, kann durchein Überwachenvon Licht, das den Photodetektor erreicht, bewertet werden.
[0009] DasProblem bei diesem Lichtüberwachungsansatzbesteht darin, dass die lumineszente Schicht auf der Phasenänderungsschichthergestellt sein muss, wobei sich „auf" auf ein Platzieren einer Schicht weiterweg von der Basisschicht oder nach außen von der Basisschicht desMediums bezieht. Ein Platzieren einer lumineszenten Schicht aufder Phasenänderungsschichtkann Verarbeitungstemperaturen und – bedingungen erfordern, diefür diePhasenänderungsschichtschädlichsind. Ferner muss die lumineszente Schicht während des Schreibprozessesin bestimmten FällenTemperaturveränderungenstandhalten, die höhersind als diese, die erforderlich sind, um die Phasenänderungin der Phasenänderungsschichtzu beeinflussen. Die lumineszente Schicht muss ferner einem Beschussdurch Elektronen hoher Energie unter einigen Umständen standhalten.Hohe Temperaturen und/oder ein Beschuss durch Elektronen hoher Energiekönnendie lumineszenten Eigenschaften der lumineszenten Schicht nachteiligbeeinflussen.
[0010] Einanderer möglicherNachteil dieses Schemas besteht darin, dass der Photodetektor unterder Phasenänderungsschichtist, was ein Herstellen schwieriger machen kann. Andere Problemekönnen entstehen,falls zu viel Licht in ungeschriebenen Abschnitten der Phasenänderungsschichtunter einem geschriebenen Bit, das transmissiv sein soll, absorbiertoder reflektiert wird, oder falls zu viel Licht intern bei den unterenOberflächender Phasenänderungsschichtreflektiert. Ferner kann bei bestimmten Entwürfen ein erhebliches Lichtdurch die obere Oberflächeder lumineszenten Schicht verloren werden, anstatt nach unten zuder Phasenänderungsschichthin reflektiert zu werden, wo dasselbe zu dem Signal beitragen kann.Bei bestimmten anderen Entwürfen kanneine obere Schutzschicht überder lumineszenten Schicht erforderlich sein, um ungewollte Veränderungenoder eine Verschlechterung währendder Lese- und Schreibprozessezu verhindern.
[0011] Eswäre vorteilhaft,Medien bereitzustellen, die eine Phasenänderungsschicht in Kombinationmit einem lumineszenten Material und einem Detektor aufweisen, derein thermisches Schreiben und eine Löschung der Medien auf einerelativ effiziente Weise ermöglichtund die Probleme vermeidet, die vorhergehenden Entwürfen zugeordnetsind.
[0012] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datenspeicherungsvorrichtungund ein Verfahren zum Speichern von Daten auf einer Datenspeicherungsvorrichtungmit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
[0013] DieseAufgabe wird durch eine Datenspeicherungsvorrichtung gemäß Anspruch1, Anspruch 13 oder Anspruch 19 und ein Verfahren gemäß Anspruch40 gelöst.
[0014] Gemäß einemersten Aspekt des vorliegenden Entwurfs ist eine Datenspeicherungsvorrichtung zueiner Verwendung mit einem Strahlsender bereitgestellt, der konfiguriertist, um einen Strahl zu senden. Die Vorrichtung weist eine lumineszente Schicht,die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittierenvon Licht in der Lage ist, währenddasselbe durch den Lesestrahl von dem Strahlsender beschossen wird,einen Detektor, der nahe der lumineszenten Schicht positioniertist, zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszenten Schichtemittiert wird, und eine Phasenänderungsschichtauf, die zwischen der lumineszenten Schicht und dem Detektor positioniertist. Die Phasenänderungsschichtist in der Lage, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zutransformieren. Licht, das von der lumineszenten Schicht emittiertund durch den Detektor empfangen wird, unterscheidet sich wesentlich,wenn die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[0015] Gemäß einemzweiten Aspekt des vorliegenden Entwurfs ist eine Datenspeicherungsvorrichtung zueiner Verwendung mit einem Strahlsender bereitgestellt, der konfiguriertist, um einen Strahl zu senden. Die Vorrichtung weist eine lumineszente Schicht,die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittierenvon Licht in der Lage ist, währenddasselbe durch den Strahl von dem Strahlsender beschossen wird,eine Phasenänderungsschicht, diezwischen der lumineszenten Schicht und dem Strahlsender positioniertist, wobei die Phasenänderungsschichtin der Lage ist, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zutransformieren, und einen Detektor auf, der in der Nähe der lumineszenten Schichtpositioniert ist, zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszentenSchicht emittiert wird. Die lumineszente Schicht ist zwischen derPhasenänderungsschichtund dem Detektor positioniert. Licht, das von der lumineszentenSchicht emittiert und durch den Detektor empfangen wird, unterscheidet sichwesentlich, wenn die Phasenänderungsschicht vonder ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[0016] Gemäß einemdritten Aspekt des vorliegenden Entwurfs ist eine Vorrichtung zueiner Verwendung mit einem Strahlsender bereitgestellt, der konfiguriertist, um einen Strahl zu senden. Die Vorrichtung weist eine lumineszenteSchicht, die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittieren vonLicht in der Lage ist, währenddasselbe durch den Strahl von dem Strahlsender beschossen wird, einenDetektor, der nahe der lumineszenten Schicht und dem Strahlsenderpositioniert ist, zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszenten Schichtemittiert wird, und eine Phasenänderungsschichtauf, die benachbart zu der lumineszenten Schicht positioniert ist,derart, dass die lumineszente Schicht zwischen dem Detektor undder Phasenänderungsschichtpositioniert ist. Die Phasenänderungsschichtist in der Lage, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zutransformieren. Licht, das von der lumineszenten Schicht emittiertund durch den Detektor empfangen wird, unterscheidet sich wesentlich,wenn die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[0017] Gemäß einemvierten Aspekt des vorliegenden Entwurfs ist ein Verfahren zum Speichernvon Daten auf einer Datenspeicherungsvorrichtung bereitgestellt,wobei die Datenspeicherungsvorrichtung eine Phasenänderungsschichtund eine lumineszente Schicht aufweist. Das Verfahren weist einBeschießender lumineszenten Schicht mit einem Strahl, ein Bewirken, dass dielumineszente Schicht Licht emittiert, ein Erfassen des Lichts, dasvon der lumineszenten Schicht emittiert wird, unter Verwendung einesDetektors und ein Schreiben von Daten durch ein Transformieren derPhasenänderungsschichtvon einer ersten Phase zu einer zweiten Phase auf. Licht, das vonder lumineszenten Schicht emittiert und durch den Detektor erfasstwird, unterscheidet sich wesentlich, wenn die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[0018] Dieseund andere Aufgaben und Vorteile aller Aspekte der vorliegendenErfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet nach einem Lesen der folgendendetaillierten Offenbarung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ersichtlich,die in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind.
[0019] Dievorliegende Erfindung ist durch ein Beispiel und nicht durch eineBegrenzung in den Figuren der zugehörigen Zeichnungen dargestellt.Es zeigen:
[0020] 1 eineperspektivische Seitenansicht einer Datenspeicherungsvorrichtunggemäß der verwandtenTechnik;
[0021] 2 eineQuerschnittsansicht einer Datenspeicherungsvorrichtung, die einelumineszente Schicht und eine Phasenänderungsschicht aufweist;
[0022] 3 eineQuerschnittsansicht der Datenspeicherungsvorrichtung, die in 2 dargestelltist, wobei die optisch undurchlässigeZweite-Phase-Region zwischen der Position in der lumineszenten Schicht,wo Licht erzeugt wird, und dem Detektor positioniert ist;
[0023] 4 eineQuerschnittsansicht einer Datenspeicherungsvorrichtung, die einelumineszente Schicht und eine Phasenänderungsschicht aufweist, wobeidie Phasenänderungsschichteine optisch transparente Erste-Phase-Region und eine reflektierendeZweite-Phase-Region umfasst;
[0024] 5 eineQuerschnittsansicht einer Datenspeicherungsvorrichtung, die eineIndexanpassungsschicht, eine Phasenänderungsschicht und ein optischneutrales Medium umfasst, das optisch aktive Nanopartikel enthält;
[0025] 6 einenGraph eines Absorptionsspektrums eines Materials in der Phasenänderungsschicht undeines verschobenen Emissionsspektrums des gleichen Materials;
[0026] 7 einFlussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung gemäß einem grundlegendenSchichtentwurf;
[0027] 8 eineQuerschnittsansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispielseiner Datenspeicherungsvorrichtung, die ein Phasenänderungsmaterialauf einem lumineszenten Material mit einem Photodetektor oder Detektor über demPhasenänderungsmaterialaufweist;
[0028] 9 eineQuerschnittsansicht eines zweiten alternativen Ausführungsbeispielseiner Datenspeicherungsvorrichtung, die ein Phasenänderungsmaterialin der Nähedes Strahlsenders und auf einem lumineszenten Material mit einemPhotodetektor oder Detektor unter dem lumineszenten Material aufweist;
[0029] 10 eineQuerschnittsansicht eines dritten alternativen Ausführungsbeispielseiner Datenspeicherungsvorrichtung, die eine lumineszente Schichtauf einer Phasenänderungsschichtmit einem Photodetektor oder Detektor über der lumineszenten Schichtaufweist;
[0030] 11 einFlussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung gemäß dem erstenalternativen Ausführungsbeispielvon 8;
[0031] 12 einFlussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten aus einer Datenspeicherungsvorrichtung gemäß dem zweitenalternativen Ausführungsbeispielvon 9; und
[0032] 13 einFlussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten aus einer Datenspeicherungsvorrichtung gemäß dem drittenalternativen Ausführungsbeispielvon 10.
[0033] 2 zeigteine Querschnittsansicht einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoherDichte. Die Vorrichtung umfasst eine Strahlquelle 200,die eine Vorrichtung sein kann, die zu einem Emittieren eines Lichtstrahlsoder eines Elektronenstrahls, e^–, vonentweder hoher oder, niedriger Leistungsdichte in der Lage ist. 2 stellteinen Elektronenstrahl, e^–, dar, der durch dieStrahlquelle 200 gesendet wird. Wie derselbe hierin verwendetwird, kann der Ausdruck „Strahlquelle" auf eine Vorrichtungzutreffen, die zu einem Emittieren eines optischen Strahls, wie beispielsweiseeines Lichtstrahls, oder eines Elektronenstrahls in der Lage ist,und beschriebene Ausführungsbeispieleund eingeschlossene Zeichnungen sollen hinsichtlich des Strahltypsnicht begrenzend sein, der von der Strahlquelle emittiert werdenkann, wenn es nicht anderweitig angegeben ist. Der Elektronenstrahl,e^–,der in 2 dargestellt ist, kann zu einer submikrometer-skaliertenPunktgröße fokussiertsein.
[0034] Wiees auf dem Gebiet klar ist, sind Strahlquellen 200 zu einemEmittieren eines Elektronenstrahls in der Lage, der zu einer nanometer-skalierten Punktgröße fokussierbarist. Die Strahlquelle 200 kann ein Feldemitter, ein Schottky-Emitter oder eine anderederartige Vorrichtung sein, die zu einem Emittieren von Energiein der Form eines Elektronenstrahls in der Lage ist, oder eine lichtemittierendeDiode (LED) oder ein Laser oder eine andere derartige Vorrichtung,die zu einem Emittieren von Energie in der Form eines Lichtstrahlsin der Lage ist. In jedem Fall kann die Strahlquelle 200 einenStrahl von entweder hoher oder niedriger Leistungsdichte mit der erwünschtenPunktgröße bereitstellen.
[0035] Inder Nähevon und, wie es in 2 dargestellt ist, unter derStrahlquelle 200 befindet sich eine lumineszente Schicht 210.Die lumineszente Schicht 210 umfasst ein lumineszentesMaterial, das zu einem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbedurch einen Elektronenstrahl oder einen Lichtstrahl von der Strahlquelle 200 beschossen wird.Die lumineszente Schicht 210 kann ein Yttrium-Aluminium-Granat-basiertes(YAG-basiertes) oder Yttrium-Aluminium-Perowskit-basiertes (YAP-basiertes)Material umfassen. Die lumineszente Schicht 210 kann fernerDotiermittel eines Elements seltener Erden und/oder zumindest einesvon Zinkoxid, GaN, Zinksulfid und Si₃O₄ umfassen.
[0036] Untererneuter Bezugnahme auf 2 ist ein Abschnitt des Lichts,das durch die lumineszente Schicht 210 emittiert wird,durch gestrichelte Linien dargestellt und durch das Bezugssymbolbezeichnet. Obwohl Licht im Allgemeinen in alle Richtungen emittiertwird, sind zu Klarheitszwecken lediglich Abschnitte des Lichts dargestellt,die sich von der lumineszenten Schicht 210 nach unten bewegen.
[0037] Benachbartzu der lumineszenten Schicht 210 befindet sich eine Phasenänderungsschicht 230. Wiees unten erörtertist, ist die Phasenänderungsschicht 230 dazuin der Lage, lokal von einer ersten Phase zu einer zweiten Phasetransformiert zu werden, und kann bei einigen Ausführungsbeispielenunmittelbar benachbart zu der lumineszenten Schicht 210 positioniertsein, wobei dieselben eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. Bei einigenAusführungsbeispielenkann bei dieser Grenzflächeferner eine Antireflexionsbeschichtung vorhanden sein. Ein Detektor 220 kannpositioniert sein, derart, dass der Detektor 220 nahe derPhasenänderungsschicht 230 positioniertist (z. B. innerhalb mehrerer Mikrometer). Gemäß alternativen Ausführungsbeispielenkann ein Detektor 220 sich sogar in einem Kontakt mit der Phasenänderungsschicht 230 befinden.Zum Beispiel könntedie Phasenänderungsschicht 230,eine optionale Antireflexionsbeschichtung (in 2 nicht dargestellt)und eine lumineszente Schicht 210 auf einem Detektor 220 aufgebrachtsein, wie beispielsweise, aber nicht begrenzt auf, eine Photodiodeoder einen Phototransistor. Wie derselbe hierin verwendet wird,soll der Ausdruck „Detektor" einen jeglichenTyp einer Erfassungsvorrichtung bedeuten, die zu einem Empfangenvon Energie gemäß der hierinbeschriebenen Funk tionalitätin der Lage ist, und kann einen Photodetektor umfassen, wobei einPhotodetektor eine Vorrichtung ist, die Photonen erfasst und Photodioden,Phototransistoren und ähnlicheVorrichtungen umfassen kann, aber nicht auf dieselben begrenzt ist.
[0038] Beider Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichte können mehrereDetektoren 220 verwendet werden, insbesondere, wenn paralleleLesekanälein der Vorrichtung eingeschlossen sind. Wenn mehrere Detektoren 220 verwendetwerden, können dieDetektoren 220 näheran der Phasenänderungsschicht 230 alsaneinander positioniert sein, um ein Übersprechen zwischen benachbartenDatenbits und Detektoren 220 zu minimieren.
[0039] DerDetektor 220 oder die Detektoren 220, der/dieoben erörtertist/sind, ist/sind typischerweise zu einem Erfassen des Lichts,hυ, in derLage, das von der lumineszenten Schicht 210 emittiert wird.Um jedoch durch einen Detektor 220 erfasst zu werden, mussdas Licht, hυ,in der Lage sein, sich zu der Position des Detektors 220 zueiner Erfassung zu bewegen. Bei bestimmten Datenspeicherungsvorrichtungenist der Detektor 220 gewählt, derart, dass der Detektor 220 selektivLicht in einem Wellenlängenbereicherfasst, der nicht genau mit dem Wellenlängenbereich des Lichts übereinstimmt,das durch die lumineszente Schicht 210 emittiert wird.Diese Typen von Detektoren 220 werden mit Bezug auf 6 weiter erörtert.
[0040] DieTransformation in der Phasenänderungsschicht 230 zwischender ersten Phase und der zweiten Phase kann durch die Strahlquelle 200 bewirktwerden. Die Transformation kann bewirkt werden, falls die Strahlquelle 200 Lichtausreichend hoher Leistungsdichte oder einen Elektronenstrahl mit einergeeigneten Pulsform emittiert. Der Elektronen- oder Lichtstrahlkann ferner auf eine Region der Phasenänderungsschicht 230 odereine Region der lumineszenten Schicht 210 benachbart zuder Region der Phasenänderungsschicht 230,zu der geschrieben werden soll/die phasengeändert werden soll, einfallen(d. h. beschießen).
[0041] Wiees Fachleuten auf dem Gebiet klar ist, können wiederholte Beschüsse derPhasenänderungsschicht 230 odereiner Region der lumineszenten Schicht 210 benachbart zuder Phasenänderungsschicht 230 mitStrahlen ausreichend hoher Leistungsdichte zusammen mit geeignetenKühlbedingungenzu dem Vorhandensein von mehreren Zweite-Phase-Regionen 240 ineiner Erste-Phase-Region 250 der Phasenänderungsschicht 230 führen, wiees in 3 gezeigt und detaillierter beschrieben ist.
[0042] Wenngemäß der Datenspeicherungsvorrichtung,die in 2 dargestellt ist, Licht einmal in der lumineszentenSchicht 210 stimuliert ist, kann sich zumindest ein Abschnittdes stimulierten Lichts relativ frei durch die Erste-Phase-Region 250 der Phasenänderungsschicht 230 bewegen.Dies ist wahr, weil die Erste-Phase-Region 250 in 2 allgemeinoptisch transparent oder transmissiv für das Licht ist. Es kann fernermöglichsein, mit einem nicht-transmissiven Film zu beginnen und transmissiveBits zu schreiben. In dem Fall einer optisch transparenten odertransmissiven Erste-Phase-Region 250,wie es in 3 gezeigt ist, wird, falls dasLicht versucht, sich durch eine Zweite-Phase-Region 240 zubewegen, das Licht zumindest teilweise durch die Zweite-Phase-Region 240 absorbiert(bei bestimmten Ausführungsbeispielenkann etwas des Lichts ferner oder anstelle dessen reflektiert werden).Falls somit eine Zweite-Phase-Region 240 zwischen der Position,wo das Licht in der lumineszenten Schicht 210 stimuliertwird, und dem Detektor 220 positioniert ist, wie es in 3 gezeigtist, ist das meiste oder alles des Lichts nicht in der Lage, denDetektor 220 zu erreichen und wird nicht erfasst.
[0043] Dielumineszente Schicht 210, zusammen mit der Phasenänderungsschicht 230,bildet das Datenspeicherungsmedium der Vorrichtung, die in 2–3 dargestelltist, und die Erste-Phase-Regionen 250 und die Zweite-Phase-Regionen 240 bildendie jeweiligen Datenbits. Falls erwünscht, kann einer Erste-Phase-Region 250 z.B. ein Wert von „0" zugewiesen seinund einer Zweite-Phase-Region 240 kann z. B. ein Wert von „1" zugewiesen sein. WennDaten von dem Speicherungsmedium gelesen werden, kann eine Lichtemissionvon einer Strahlquelle 200 in einer lokalisierten Regionder lumineszenten Schicht 210 mit einem Elektronenstrahlmit einer reduzierten Leistungsdichte stimuliert werden, die keinSchreiben oder Löschenin benachbarten Regionen der Phasenänderungsschicht bewirkt. Der Elektronenstrahlreduzierter oder relativ niedriger Leistungsdichte bewegt sich indie lumineszente Schicht 210 und stimuliert eine Lichtemission.
[0044] DerDetektor 220 kann verwendet werden, um die Menge an emittiertemLicht zu überwachen, dieempfangen wird. Wenn keine Zweite-Phase-Region 240 zwischender Position, bei der eine Lichtemission stimuliert wurde, und derPosition des Detektors 220 vorhanden ist, um Emissionenzu blockieren, kann der Detektor 220 eine relativ große Mengean Licht erfassen. Falls jedoch eine Zweite-Phase-Region 240 zwischender Position einer Lichtemission und der Position des Detektors 220 vorhandenist, wobei Emissionen wesentlich blockiert werden, kann der Detektor 220 einerelativ kleine Menge an Licht erfassen. Somit können durch ein kontinuierliches Beschießen desSpeicherungsmediums mit einem Strahl reduzierter Leistungsdichteund im Wesentlichen konstanter Leistung und durch ein Bewirken einerRelativbewegung zwischen einer Strahlquelle 200 und demSpeicherungsmedium „1"-Datenbits erfasstoder von dem Speicherungsmedium gelesen werden, wenn der Detektor 220 relativwenig Licht erfasst, und können „0"-Datenbits von demSpeicherungsmedium gelesen werden, wenn eine relativ große Mengean Licht erfasst wird. Dies ermöglichteine Datenwiedererlangung von der Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoherDichte, die in 2–3 dargestelltist.
[0045] EinSchreiben von Daten zu einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoherDichte, wie beispielsweise derselben, die in 2 dargestelltist, umfasst ein Transformieren eines oder mehrerer Abschnitte derPhasenänderungsschicht 230 voneiner transparenten ersten Phase zu einer undurchlässigen zweitenPhase oder umgekehrt, um jeweilige Erste-Phase-Regionen 250 und Zweite-Phase-Regionen 240 in derPhasenänderungsschicht 230 zubilden. Wie es oben erörtertist, könnenPhasentransformationen durch einen Bescss von ausgewählten Regionender Phasenänderungsschicht 230 miteinem Elektronenstrahl und ein geeignetes nachfolgendes Kühlen der beschossenenRegionen bewirkt werden. Zum Beispiel kann eine optisch transmissive,kristalline erste Phase eines Materials eine undurchlässige, amorphe zweitePhase werden, falls dieselbe durch einen Elektronenstrahl mit einerausreichenden Leistungsdichte beschossen wird, um das Material zuschmelzen, und nachfolgend schnell genug gekühlt wird, um das Material zulöschen.Auf eine ähnlicheWeise kann eine optisch undurchlässige,amorphe erste Phase eine optisch transmissive, kristalline zweite Phasewerden, falls dieselbe durch einen Elektronenstrahl mit einer ausreichendenLeistungsdichte beschossen wird, um das amorphe Material über die Kristallisierungstemperaturdesselben zu erwärmen, wodurchdas amorphe Material ausgeheilt wird.
[0046] Alsein anderes Beispiel kann der Strahl eine optisch undurchlässige Verbindungin der Phasenänderungsschicht 230 beschießen, wobeidie zuvor erwähnteZweite-Phase-Region 240 gebildet wird, und die undurchlässige Verbindungin eine transparente Verbindung durch eine Verflüchtigung, Oxidation usw. transformieren.Die undurchlässigeVerbindung könntedann der erste Materialzustand sein und die transparente Verbindungkönnteder zweite Materialzustand sein.
[0047] Eineandere Alternative zu einem Schreiben zu dem Speicherungsmediumumfasst zuerst ein lokales Erwärmender lumi neszenten Schicht 210 mit einem Elektronenstrahl.Wenn dann die Wärmein der lumineszenten Schicht 210 dissipiert oder sich vonder lumineszenten Schicht 210 zu der Phasenänderungsschicht 230 bewegt,kann die Wärmelokal einen Abschnitt der Phasenänderungsschicht 230 von einerersten Phase zu einer zweiten Phase transformieren. Ein derartigerSchreibprozess arbeitet am besten, wenn die lumineszente Schicht 210 einehöhereSchmelztemperatur als die Phasenänderungsschicht 230 aufweist.Dies ist wahr, weil es allgemein bevorzugt ist, dass ein Schmelzender lumineszenten Schicht 210 verhindert wird, wenn zuder Phasenänderungsschicht 230 geschriebenwird. Die lumineszente Schicht 210 kann ferner gewählt sein,um ein Material zu umfassen, dessen lumineszente Eigenschaften nichtdurch die Temperatur beschädigtwerden, die innerhalb der lumineszenten Schicht 210 erreichtwird, wenn zu der Phasenänderungsschicht 230 geschriebenwird.
[0048] Gemäß dem Schreibprozess,der ein lokales Erwärmender lumineszenten Schicht 210 umfasst, um die Phasenänderungsschicht 230 zutransformieren, kann die lumineszente Schicht 210 gewählt sein, umein Material zu umfassen, das eine hohe thermische Leitfähigkeitaufweist (z. B. eine höherethermische Leitfähigkeitals ein Material, das in der Phasenänderungsschicht 230 eingeschlossenist). Wenn ein Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeitin der lumineszenten Schicht 210 eingeschlossen ist, kannder Temperaturgradient überdie lumineszente Schicht 210 minimiert sein, wodurch die Wahrscheinlichkeitverringert wird, dass die Temperatur eines jeglichen Teils der lumineszentenSchicht 210 heiß genugwird, um sich als ein Ergebnis des lokalen Erwärmens eine Beschädigung zuzuziehen.
[0049] Dielumineszente Schicht 210 kann jedoch gewählt sein,um ein Material zu umfassen, das eine niedrige thermische Leitfähigkeitaufweist (z. B. eine niedrigere thermische Leitfähigkeit als ein Material, dasin der Phasenänderungsschicht 230 eingeschlossenist). Wenn ein Material mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeitin einer dünnenlumineszenten Schicht 210 eingeschlossen ist, können kleinereDatenbits zu der Phasenänderungsschicht 230 geschriebenwerden, weil die Wärme,die die Phasenänderungsschicht 230 transformiert,stärkerlokalisiert sein kann. Derartige kleinere Datenbits ermöglichen,dass eine höhereDichte von Daten in dem Speicherungsmedium gespeichert wird. Zusätzlich können niedrigerethermische Leitfähigkeitenfür die lumineszenteund die Phasenänderungsschichtdie Leistung reduzieren, die erforderlich ist, um die Phasenänderungzu bewirken, wodurch die Verwendung von weniger leistungsfähigen Strahlquellen 200 oder Emitternermöglichtwird, wobei die Gesamtleistungserfordernisse der Vorrichtung, usw.gesenkt werden.
[0050] Wenneinmal zu demselben geschrieben ist, kann das SpeicherungsmediumDaten speichern, die durch das oben erörterte Leseverfahren gelesenwerden können.Dies ermöglichtdie nicht-flüchtigeDatenspeicherung in submikrometerskalierten oder in einigen Fällen nanometer-skaliertenDatenbits.
[0051] Esist klar, dass bei bestimmten Ausführungsbeispielen die Zweite-Phase-Abschnitte 240 derPhasenänderungsschicht 230 sichnahe an die (oder bis zu der) Grenzfläche zwischen der lumineszentenSchicht 210 und der Phasenänderungsschicht 230 erstreckenkönnen.Bei derartigen Ausführungsbeispielenkönnendie lokale Raten einer strahlenden und einer nichtstrahlenden Rekombinationder lumineszenten Schicht nahe der Grenzfläche davon abhängen, obdie benachbarten Regionen der Phasenänderungsschicht 230 sichin einer ersten Phase oder einer zweiten Phase befinden. Wenn somitbei diesen Ausführungsbeispielendie lumineszente Schicht 210 mit einem Elektronenstrahlniedriger Leistungsdichte beschossen wird, können unterschiedliche Mengenan Licht erzeugt werden, abhängigdavon, ob eine Erste-Phase-Region 250 oder eine Zweite-Phase-Region 240 naheder Grenzflächepositioniert ist. Dies liefert einen anderen Kontrastmecha nismus,wodurch Datenbits durch ein Messen der relativen Menge an Lichtgelesen werden können,das den Detektor 220 erreicht, wenn sich die Strahlquelle 200 unddas Speicherungsmedium relativ zueinander bewegen.
[0052] Unterjetziger Bezugnahme auf 4 ist eine Querschnittsansichteiner anderen Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichte dargestellt, dieeine lumineszente Schicht 210 und eine Phasenänderungsschicht 230 aufweist.Die Vorrichtung in 4 weist eine Phasenänderungsschicht 230 auf,die eine optisch transparente Erste-Phase-Region 250 undmehrere reflektierende Zweite-Phase-Regionen 240 umfasst.Die Erste-Phase-Region 250 lässt eine Mehrzahl des Lichtsdurch, das versucht, sich durch die Erste-Phase-Region 250 zubewegen. Die Zweite-Phase-Regionen 240 reflektieren jedocheine Mehrzahl des Lichts, das versucht, sich durch die Zweite-Phase-Regionen 240 zubewegen. (Bei einigen Ausführungsbeispielenvon Datenspeicherungsvorrichtungen ultrahoher Dichte können die Zweite-Phase-Regionen 240 fernereinen erheblichen Abschnitt des Lichts absorbieren, das versucht, sichdurch die Zweite-Phase-Regionen 240 zu bewegen, was eineWeise ist, auf die die Zweite-Phase-Regionen 240 von 3 z.B. eine Undurchlässigkeitbereitstellen können).Wenn somit Daten von der Vorrichtung gelesen werden, die in 4 dargestelltist, könnendie Strahlquelle 200 und das Speicherungsmedium relativzueinander bewegt werden, währenddie Strahlquelle 200 einen Elektronenstrahl reduzierterLeistungsdichte und im Wesentlichen konstanter Leistung emittiert.Ein Detektor 220 kann dann verwendet werden, um die Mengean Licht zu überwachen,die den Detektor 220 erreicht. Niedrige Pegel einer Lichterfassungkönnenin der Erfassung oder einem Lesen von „1"-Datenbitsresultieren, währendhohe Pegel einer Lichterfassung in der Erfassung oder dem Lesenvon „0"-Datenbits resultieren können, oderumgekehrt.
[0053] Analogzu der Datenspeicherungsvorrichtung, die in 2–3 dargestelltist, könnendie Zweite-Phase-Regionen 240 in der Phasenänderungsschicht 230 durchein Verwenden eines Elektronenstrahls und geeigneter Kühlbedingungengeschrieben werden. Bei einigen Datenspeicherungsvorrichtungen,wie beispielsweise den Vorrichtungen, die in 2–5 dargestelltsind, könnengeeignete Kühlbedingungenzu einem Transformieren von Regionen zwischen der ersten und derzweiten Phase lediglich ein ausreichend schnelles Ausschalten desElektronenstrahls unter Umgebungstemperaturen erfordern. Somit sindeventuell zusätzlicheKühlkomponentennicht notwendig.
[0054] Unterjetziger Bezugnahme auf 5 ist eine Querschnittsansichteiner Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichte gezeigt, beider die lumineszente Schicht 210 ein optisch neutralesMedium 260 und optisch aktive Nanopartikel 270 (d.h. nanometer-skalierte Partikel) umfasst, die in dem optisch neutralenMedium 260 enthalten sind. Die in 5 dargestellteVorrichtung umfasst ferner eine optionale reflektierende Beschichtung 275,die nahe der Strahlquelle 200 positioniert ist und Lichtvon der lumineszenten Schicht 210 zu dem Detektor 220 hin reflektiert.Eine optionale erste Indexanpassungsschicht 280 (die antireflektierendsein kann) ist zwischen der zuvor beschriebenen lumineszenten Schicht 210 undder Phasenänderungsschicht 230 positioniert.Das Speicherungsmedium kann wahlweise eine zweite Indexanpassungsschicht 285 umfassen(die antireflektierend sein kann), die zwischen der Phasenänderungsschicht 230 unddem Detektor 220 positioniert sein kann.
[0055] DieNanopartikel 270 könnenunter anderen Materialien II-IV- und III-V-Halbleiterverbindungen umfassen.Die lumineszente Schicht 210 kann unter anderen MaterialienZnO, GaN, YAG, YAP und ZnS umfassen. Die Phasenänderungsschicht 230 kannz. B. ein Chalkogenid-basiertes Phasenänderungsmaterial umfassen,das diesen ähnlichist, die bei einem optischen Aufzeichnen verwendet werden. Die Erste-Phase-Region 250 könnte dannz. B. der kristalline Zustand eines dieser Materialien sein unddie Zweite-Phase-Region 240 könnte der amorphe Zustand sein.Das genaue gewähltePhasenänderungsmaterialkönntedann von dem Wellenlängenbereich,in dem die lumineszente Schicht 210 luminesziert, sowievon dem Wellenlängenbereichabhängen,für den derDetektor 220 empfindlich ist. Ferner könnte die Kombination der Phasenänderungsschicht 230,der lumineszierenden Schicht 210 und des Detektors 220 gewählt sein,um das Signal-zu-Rausch-Verhältniszu optimieren. Die Wahl der Phasenänderungsschicht 220 könnte fernerdavon abhängen,was für einniedriger Schmelzpunkt benötigtwird, um die anderen Schichten nicht zu beschädigen, von der Reaktivität der Phasenänderungsschicht 220 mitbenachbarten Schichten, und so weiter.
[0056] Diereflektierende Beschichtung 275 kann gewählt sein,um sehr dünnzu sein (z. B. weniger als einen Mikrometer dick) und ist vorzugsweisewärmeresistent,wobei so eine Beschädigungan den reflektierenden Eigenschaften der Grenzfläche der reflektierenden Beschichtung 275 mitder lumineszenten Schicht 210 verhindert wird. Die ersteIndexanpassungsschicht 280 und die zweite Indexanpassungsschicht 285 und/oderdie reflektierende Schicht könnenferner gewähltsein, um sehr dünnund wärmeresistentzu sein.
[0057] Unterden Gründenfür eindünn Machender lumineszenten Schicht 210, der reflektierenden Beschichtung 275 undder ersten Indexanpassungsschicht 280 ist die Temperaturveränderung über dieselbenzu minimieren. Falls diese Schichten 210, 275, 280 dicksind, dann wird die Oberflächeam nächstenzu dem Emitter viel heißerwerden als die Temperatur, die erforderlich ist, um die Phasenänderungin der Phasenänderungsschicht 230 zubewirken. Ein anderer Grund zu einem dünn Machen der Schichten 210, 275, 280 ist,dass es schwierig wird, kleine Datenbits in der Phasenänderungsschicht 230 zuschreiben, falls die Schichten 210, 275, 280 dick sind,da dickere Schichten ermöglichen,dass sich die Wärmelateral ausbreitet, bevor dieselbe die Phasenänderungsschicht 230 erreicht.
[0058] Wenndieselben durch einen Elektronenstrahl reduzierter Leistungsdichtebeschossen werden, emittieren die Nanopartikel 270 in dieserDatenspeicherungsschicht Licht. Ein Abschnitt des emittierten Lichtsbewegt sich zu dem Detektor 220 hin zu einer Erfassungoder kann im Wesentlichen (z. B. mehr als 80 %) absorbiert werden,im Wesentlichen weg von dem Detektor 220 reflektiert werdenoder beides, abhängigvon dem Typ der Zweite-Phase-Region 240, der in der Phasenänderungsschicht 230 vorhandenist. Somit sind die Lese- und Schreibschritte, die oben mit Bezugauf 2–4 erörtert sind,ohne weiteres auf die Vorrichtung anwendbar, die in 5 dargestelltist.
[0059] DieIndexanpassungsschicht 280, die in 5 dargestelltist, neigt dazu, die Menge an Licht zu maximieren, das sich ausder lumineszenten Schicht 210 bewegt. Da benachbarte Materialienmit ähnlichenBrecngsindizes weniger Licht bei den Grenzflächen derselben reflektieren,kann die Vorrichtung, die in 5 dargestelltist, ermöglichen, dasssich mehr Licht zu dem Detektor 220 hin bewegt als es eineVorrichtung ohne die Indexanpassungsschicht 280 tun würde. Somitmüssenkleinere-Mengen an Licht in der lumineszenten Schicht 210 erzeugtwerden, um eine Erfassung durch den Detektor 220 zu ermöglichen.
[0060] Unterjetziger Bezugnahme auf 6 der Zeichnungen ist ein Grapheines Absorptionsspektrums 600 eines Materials dargestellt,das in einer der oben erörtertenPhasenänderungsschichten 230 eingeschlossensein kann, und ein Graph eines verschobenen Emissionsspektrums 610 desgleichen Materials. Bestimmte Datenspeicherungsvorrichtungen ultrahoherDichte umfassen absorbierende Zweite-Phase-Regionen 240,die einen Großteilvon Licht in einem ersten Wellenlängenbereich absorbieren, dasversucht, die Zweite-Phase-Regionen 240 zu durchlaufen(z. B. der Wellenlängenbereichdes Lichts, das durch die lumineszente Schicht 210 emittiertwird). Die Zweite-Phase-Regionen 240 re-emittieren dannzumindest etwas des absorbierten Lichts in einem zweiten Wellenlängenbereich(z. B. einem Wellenlängenbereich,für dender Detektor 220 empfindlich ist).
[0061] Wennre-emittierende Zweite-Phase-Regionen 240 bei Datenspeicherungsvorrichtungenverwendet werden, wie beispielsweise diesen, die in 2–3 und 5 dargestelltsind, sind allgemein zusätzlicheLeseverfahren verfügbar.Zum Beispiel kann ein Detektor 220 bereitgestellt sein,der Licht in einem ausgewähltenTeilabschnitt des Re-Emissionswellenlängenbereichs 610 erfasst. Dannkann eine Lichtemission von der lumineszenten Schicht 210 indem Absorptionswellenlängenbereich 600 stimuliertwerden. Der Absorptionswellenlängenbereich 600 kann,wie es in 6 gezeigt ist, etwas mit demRe-Emissionswellenlängenbereich 610 überlappenoder kann mit dem Re-Emissionswellenlängenbereich 610 überhauptnicht überlappen.Falls dann zumindest etwas der Lichtemission von der lumineszentenSchicht 210 bei einer Zweite-Phase-Region 240 derPhasenänderungsschicht 230 absorbiertwird (d. h. falls es eine Zweite-Phase-Region 240 zwischender Position einer Lichtemission in der lumineszenten Schicht 210 unddem Detektor 220 gibt), dann kann. die absorbierte Lichtemissionzumindest teilweise durch die Zweite-Phase-Region 240 indem Re-Emissionswellenlängenbereich 610 re-emittiertwerden.
[0062] Somitkann ein Detektor 220, der ausgewählt ist, um Licht vorzugsweiseoder nur übereinem Teilsatz von Wellenlängenin dem Re-Emissionswellenlängenbereich 610,aber nicht in dem Emissionswellenlängenbereich 600, zuerfassen, verwendet werden, um Zweite-Phase-Regionen 240 zuerfassen. Durch ein Erfassen des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseinsder Zweite-Phase-Regionen 240 können „0"- und „1"-Datenbits von dem Speicherungsmediumgelesen werden. Eine derartige Erfassung kann ferner empfindlicherund/oder weniger verrauscht sein, da die Phasenänderungsschicht 230 gewählt seinkann, um ein Material zu umfassen, das verglichen mit Vorrichtungen,die sich auf Veränderungenbei einer Licht absorption und/oder -reflexion stützen, mehr Kontrast und/oderein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis in dem Wellenlängenbereichliefern können,für dender Detektor 220 empfindlich ist.
[0063] Beieinigen Ausführungsbeispielenkann das Material in der Phasenänderungsschicht 230 eine große Modulationbei dem Licht, das den Detektor 220 erreicht, lediglichin dem Wellenlängenbereich liefern,der durch den Detektor 220 überwacht wird. Bei diesen Ausführungsbeispielenkann ein Rauschen von einem relativ konstanten Hintergrund von unmoduliertemLicht bei anderen Wellenlängen durchein Verwenden eines Detektors 220 eliminiert werden, derlediglich das modulierte Licht überwacht. Einanderer Vorteil eines Verwendens eines Detektors 220, derlediglich einen ausgewähltenWellenlängenbereicherfasst, besteht darin, dass der Detektor 220 einfacherund/oder kostengünstigerin den Herstellungsprozess fürdie Vorrichtung einzugliedern ist.
[0064] UmLicht effizient zu re-emittieren, besteht eine Möglichkeit darin, die Phasenänderungsschicht 230 miteinem Material zu dotieren, das Strahlungsdefekte bei einer erwünschtenWellenlängebewirkt. Alternativ könneneinige Direkt-Bandzwischenraum-Phasenänderungsschichten 230 indem kristallinen Zustand ohne Defekte effizient rückstrahlen. Jededieser Möglichkeitenkann gemäß den Vorrichtungenund Verfahren, die hierin erörtertsind, verwendet werden.
[0065] 7 stelltein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichtedar. Ein Schritt 700 spezifiziert ein Bereitstellen einerVorrichtung mit einer Strahlquelle 200, die zu einem Emittiereneines Strahls in der Lage ist, einer lumineszenten Schicht 210,die in der Näheder Strahlquelle 200 positioniert ist, wobei die lumineszenteSchicht 210 ein lumineszentes Material umfasst, das zueinem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbe durch den Strahlbeschossen wird. Ein Schritt 710 spezifiziert ferner einBereitstellen eines Detektors 220, der nahe der lumineszenten Schicht 210 positioniertist, zu einem Erfassen des Lichts und einer Phasenänderungsschicht 230,die zwischen der lumineszenten Schicht 210 und dem Detektor 230 positioniertist, wobei die Phasenänderungsschicht 230 lokalvon einer ersten Phase zu einer zweiten Phase durch die Strahlquelle 200 transformiertwerden kann. Ein Schritt 720 spezifiziert dann ein Schreibenvon Daten durch ein Transformieren eines Abschnitts der Phasenänderungsschicht 230 vonder ersten Phase zu der zweiten Phase über einen Lichtstrahl. Schließlich spezifiziert einSchritt 730 ein Lesen von Daten durch ein Stimulieren einerLichtemission in der lumineszenten Schicht 210 mit einemLichtstrahl und ein Überwachendes Lichts, das von der lumineszenten Schicht 210 emittiertwird und den Detektor 220 erreicht. Wie dasselbe hierinverwendet wird, wird das Ausführungsbeispiel,das in 7 beschrieben ist und ein lumineszentes Materialbenachbart zu einer Strahlquelle aufweist und auf einem Phasenänderungsmaterialpositioniert ist, das wiederum übereinem Detektor positioniert ist, als der „grundlegende Schichtentwurf" bezeichnet.
[0066] Einealternative Platzierung oder Umsortierung der lumineszenten Schicht,der Phasenänderungsschichtund des Detektors ist in dem Ausführungsbeispiel von 8 vorgelegt,das hierin als das „erstealternative Ausführungsbeispiel" bezeichnet wird.Gemäß 8 istein Detektor 810 überder Phasenänderungsschicht 820 positioniert,die auf der lumineszenten Schicht 830 aufgebracht ist.Die Phasenänderungsschicht 820 istfür denStrahl ziemlich transparent, der ein Lesestrahl oder ein Schreibstrahl seinkann, so dass ein nennenswerter Bruchteil des Strahls die lumineszenteSchicht 830 erreicht. Währendin 8–10 einLesestrahl dargestellt ist, ist klar, dass ein Lesestrahl oder einSchreibstrahl in den Ausrichtungen bereitgestellt sein kann, diedurch die Strahlen dargestellt sind, die in denselben gezeigt sind.Gemäß 8 erreichtein relativ großerBruchteil des bewirkten lumineszenten Lichts, durch gestrichelteLinien dargestellt, den Detektor 810, wenn der Lesestrahleinen Abschnitt der lumineszenten Schicht 830 unter einemAbschnitt der Phasenänderungsschicht 820 stimuliert,der sich in einem Zustand befindet, der relativ transparent für Abschnitte desLichtspektrums ist, das durch die lumineszente Schicht 830 emittiertwird. Falls jedoch der Strahl auf eine Region der lumineszentenSchicht 830 auftrifft, die unter einer relativ undurchlässigen phasenverändertenRegion der Phasenänderungsschicht 820 ist, wiebeispielsweise einem geschriebenen Bit 840, erreicht wenigerLicht den Detektor 810. Somit ist das System in der Lage,zwischen geschriebenen Bits und ungeschriebenen Bereichen der Phasenänderungsschicht 820 zudifferenzieren.
[0067] Fallsein optischer Lesestrahl verwendet wird, können Unterschiede bei der Durchlässigkeit derPhasenänderungsschichtin dem Wellenlängenbereichdes optischen Strahls, beeinflusst durch lokale Veränderungenbei der Phase der Phasenänderungsschicht,die Menge an Licht verändern,die die lumineszente Schicht 830 erreicht, wodurch dieMenge an erzeugtem Licht verändertwird. Eine Kombination eines Modulierens sowohl des Durchlassesdes Lesestrahls durch die Phasenänderungsschicht 820 alsauch des Bruchteils von erzeugtem lumineszierenden Licht, das denDetektor 810 erreicht, kann ebenfalls verwendet werden.
[0068] DasSpeicherungsmechanismus-Ausführungsbeispielvon 8 nutzt die Absorption des lumineszierenden Lichtsdurch das Phasenänderungsmaterialaus, abhängigdavon, ob Licht durch eine geschriebene oder ungeschriebene Regiondurchläuft.Erneut schreibt das System Daten unter Verwendung eines Elektronen-oder eines optischen Strahls, um lokal eine Zustandsänderungin der Phasenänderungsschichtzu beeinflussen. Eine derartige Zustandsänderung kann durch ein Erwärmen der Phasenänderungsschicht 830 miteinem geeigneten Zeit-Temperatur-Profil und/oder durch ein Neuanordnenvon Bindungen und/oder Atompositionen durch einen Bescss unter Verwendungvon Elektronen oder Photonen auftreten. Die Zustandsänderungkann zwischen einer amorphen und einer kristallinen Phase oder zwischenverschiedenen kristallinen Phasen sein, die unterschiedliche optischeEigenschaften aufweisen. Das System verwendet einen Elektronen- odereinen optischen Strahl niedriger Leistungsdichte, um lokal eineLumineszenz in der lumineszenten Schicht 830 zu stimulierenund die Daten zu lesen. Abhängigvon dem Zustand der Phasenänderungsschicht 820 über derstimulierten Region erreicht entweder mehr oder weniger Licht denDetektor 810, um ein Signal zu erzeugen. Veränderungen bei dem Absorptionskoeffizientenund/oder einem Reflexionsvermögendes Phasenänderungsmaterialsbei den Wellenlängen,die durch die lumineszente Schicht emittiert werden, können dieMenge an Licht verschieben, die den Detektor 810 erreicht.Bei diesem Ausführungsbeispielkönnendie Phasenänderungs- unddie lumineszente Schicht auf einer breiteren Vielfalt von Substratmaterialienaufgebracht sein, als bei diesen Ausführungsbeispielen, die den Detektorunter dem Speicherungsmedium positioniert aufweisen. Diese Anordnungermöglichtmehr Freiheit, um ein Substrat zu wählen, bei dem die Schichtenmit besseren Phasenänderungseigenschaften,sowohl thermisch als auch optisch, und Lumineszenzeigenschaftenaufwachsen. Ferner ermöglichtdies eine Auswahl einer Substratschicht oder von Substratschichten,die in der Lage ist/sind, um lumineszentes Licht zu reflektieren,das nach unten in die gezeigte Ausrichtung gerichtet ist, zu demSubstrat hin, wieder nach oben durch die Phasenänderungsschicht 820 undzu dem Detektor 810, wo das reflektierte lumineszente Lichtzu dem Signal von dem Licht beitragen kann, das ursprünglich vonder lumineszenten Schicht 830 nach oben und durch die Phasenänderungsschicht 820 emittiertwurde. Somit trifft während desSchreibprozesses der Schreibstrahl auf die Phasenänderungsschichtauf, bevor derselbe die lumineszente Schicht erreicht. Dies ermöglicht einBeeinflussen einer Phasenänderungin der Phasenänderungsschichtohne die lumineszente Schicht nachteilig zu beeinflussen und kannferner die Leistung reduzieren, die erforderlich ist, um zu schreiben,relativ zu Ausführungsbeispielen,bei denen die Phasenänderungsschichtunter der lumineszenten Schicht ist.
[0069] Beibestimmten Aufbauausführungendes Entwurfs kann die Phasenänderungsschichtausreichend dünnhergestellt sein, damit ein erheblicher Bruchteil eines Elektronenlesestrahlsdurch die Phasenänderungsschicht 820 undzu der lumineszenten Schicht 830 durchlaufen kann. DiezulässigeDicke der Phasenänderungsschichtbei einer derartigen Konfiguration neigt dazu, sich für Elektronenstrahlen höherer Energieund Phasenänderungsschichten niedrigererMassedichte und/oder niedrigerer Atomzahl zu erhöhen.
[0070] 11 stelltein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichtegemäß dem erstenalternativen Ausführungsbeispieldar, das in 8 gezeigt ist. Ein Schritt 1100 spezifiziertein Bereitstellen einer Vorrichtung, die eine Strahlquelle 200 aufweist,die zu einem Emittieren eines Strahls in der Lage ist. Ein Schritt 1110 verlangtein Bereitstellen eines Detektors 810 in der Nähe der Strahlquelle 200 zueinem Erfassen einer Lichtenergie. Ein Schritt 1120 spezifiziertein Bereitstellen einer lumineszenten Schicht 830, wobeidie lumineszente Schicht 830 ein lumineszentes Material umfasst,das zu einem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbedurch den Strahl beschossen wird, und eine Phasenänderungsschicht 820 zwischendem Detektor 810 und der lumineszenten Schicht 830,wobei die Phasenänderungsschicht 820 lokalvon einer ersten Phase zu einer zweiten Phase durch die Strahlquelletransformiert werden kann. Ein Schritt 1130 spezifiziertdann ein Schreiben von Daten durch ein Transformieren eines Abschnitts derPhasenänderungsschicht 820 vonder ersten Phase zu der zweiten Phase über einen Lichtstrahl. Schließlich spezifiziertein Schritt 1140 ein Lesen von Daten durch ein Stimuliereneiner Lichtemission in der lumineszenten Schicht 830 miteinem Lichtstrahl und ein Überwachendes Lichts, das von der lumineszenten Schicht 830 emittiertwird und den Detektor 810 erreicht.
[0071] Einalternatives Ausführungsbeispieldes vorliegenden Entwurfs ist in 9 gezeigt,auf das hierin als das „alternativeAusführungsbeispiel" Bezug genommen wird,bei dem die Phasenänderungsschicht 910 benachbartzu der lumineszenten Schicht 920 ist und eine Energie vonder lumineszenten Schicht 920 den Detektor 930 erreicht.Somit ist das Phasenänderungsmaterialauf dem lumineszenten Material positioniert und der Detektor befindet sichunter dem lumineszenten Material. Bei diesem Ausführungsbeispielnutzt der Speicherungsmechanismus Veränderungen bei der Reflexiondes lumineszenten Lichts durch das Phasenänderungsmaterial aus, abhängig davon,ob das System eine geschriebene oder ungeschriebene Region adressiert. Bitskönnenunter Verwendung eines Elektronen- oder eines optischen Strahlsgelesen werden, um lokal eine Strahlung von der lumineszenten Schichtzu stimulieren, wie es oben beschrieben ist. Schwankungen bei demReflexionsvermögender Phasenänderungsschichtauf Grund des Schreibprozesses könnendie Menge an Licht verändern,die zurückzu dem Detektor 930 reflektiert wird und ein Signal erzeugt.
[0072] Beider Anordnung, die in 9 gezeigt ist, ermöglicht derLesestrahl, der durch die ungeschriebene Region von oben auftrifft,wie es gezeigt ist, dass lediglich ein kleiner Bruchteil von emittiertem Lichtzu dem Detektor 930 reflektiert wird. Bei dem Vorhandenseineines geschriebenen Bits 940 ermöglicht der Lesestrahl, derdurch die geschriebene Region auftrifft, dass etwas Licht, das indie Aufwärtsrichtungemittiert wird, wie es gezeigt ist, von dem geschriebenen Bit 940 reflektiertund zurückzu dem Detek for 930 reflektiert wird. Der resultierendeSignalunterschied liefert die Fähigkeit,um währenddes Leseprozesses zwischen einem geschriebenen Bit und einem ungeschriebenenBit zu differenzieren. Alternativ können die geschriebenen Regionenhergestellt sein, um weniger reflektierend als die ungeschriebenenRegionen zu sein, solange eine Reflexion des Lesestrahls eine ausreichendeEnergiedifferenz liefert, um durch den Detektor 930 undnachfolgende Verarbeitungselektronik erkennbar zu sein.
[0073] Wennder Detektor 930 unter dem Speicherungsmedium positioniertist, wobei das Speicherungsmedium die Phasenänderungsschicht und die lumineszenteSchicht aufweist, kann der Detektor 930 einfacher hergestelltwerden, um einen größeren Raumwinkelrelativ zu der Region aufzuspannen, wo eine Lumineszenz auftritt,wodurch die Fähigkeitgeliefert wird, ein größeres Signalzu erhalten. Ein Platzieren des Detektors 930 über demSpeicherungsmedium ohne ein Störender Lese- und Schreibstrahlen oder der Ausrüstung, die dieselben erzeugt,kann kompliziert sein. Zum Beispiel kann ein Elektronenemitter,der in enger Nähezu dem Speicherungsmedium betrieben wird (um ein Fokussieren zuerleichtern), einen großenBruchteil des Raumwinkels über demSpeicherungsmedium aufspannen, wobei eine Platzierung des Detektors 930 indieser Position ausgeschlossen ist.
[0074] Fernerkann die Anordnung, die in 9 dargestelltist, weniger Leistung erfordern, um eine Schreibaufgabe durchzuführen, alsbei einer Anordnung, bei der die Phasenänderungsschicht 910 unter derlumineszenten Schicht 920 positioniert ist. Ferner istes weniger wahrscheinlich, dass die lumineszente Schicht 920 während desSchreibprozesses beschädigtwird, falls die Phasenänderungsschicht 910 über derlumineszenten Schicht 920 positioniert ist.
[0075] Fallsein optischer Strahl verwendet wird, können Unterschiede bei der Durchlässigkeitder Phasenänderungsschichtin dem Wellenlängenbereichdes optischen Strahls, beein flusst durch lokale Änderungen bei der Phase derPhasenänderungsschicht,die Menge an Licht verändern,die die lumineszente Schicht 920 erreicht, wodurch dieMenge an erzeugtem Licht verändertwird. Eine Kombination eines Modulierens sowohl des Durchlassesdes Lesestrahls durch die Phasenänderungsschicht 910 als auchdes Bruchteils von erzeugtem lumineszenten Licht, das den Detektor 930 erreicht,kann ferner verwendet werden.
[0076] 12 stelltein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichtegemäß diesemzweiten alternativen Ausführungsbeispieldar, das in 9 dargestellt ist. Ein Schritt 1200 spezifiziertein Bereitstellen einer Vorrichtung, die eine Strahlquelle 200 aufweist,die zu einem Emittieren eines Strahls in der Lage ist. Ein Schritt 1210 verlangtein Bereitstellen einer Phasenänderungsschicht 910 inder Näheder Strahlquelle 200, wobei die Phasenänderungsschicht 920 durchdie Strahlquelle 200 von einer ersten Phase zu einer zweitenPhase transformiert werden kann. Ein Schritt 1220 spezifiziertein Bereitstellen einer lumineszenten Schicht 920 in derNähe derPhasenänderungsschicht 910 undweg von der Strahlquelle 200, wobei die lumineszente Schicht 920 einlumineszentes Material umfasst, das zu einem Emittieren von Lichtin der Lage ist, währenddasselbe durch den Strahl beschossen wird. Ein Schritt 1230 stelltein Positionieren eines Detektors 930 zu einem Erfasseneiner Lichtenergie bereit, der in der Nähe der lumineszenten Schicht 920 undferner weg von der Strahlquelle 200 positioniert ist. EinSchritt 1240 spezifiziert dann ein Schreiben von Datendurch ein Transformieren eines Abschnitts der Phasenänderungsschicht 910 vonder ersten Phase zu der zweiten Phase über einen Lichtstrahl. Schließlich spezifiziert einSchritt 1250 ein Lesen von Daten durch ein Stimuliereneiner Lichtemission in der lumineszenten Schicht 920 miteinem Lichtstrahl und ein Überwachendes Lichts, das von der lumineszenten Schicht 920 emittiertwird und den Detektor 930 erreicht.
[0077] Einanderes alternatives Ausführungsbeispieldes vorliegenden Entwurfs ist in dem Ausführungsbeispiel von 10 dargestellt,auf das hierin als das „drittealternative Ausführungsbeispiel" Bezug genommen wird.Gemäß 10 istein Detektor 1010 überder lumineszenten Schicht 1020 positioniert, die wiederum über derPhasenänderungsschicht 1030 positioniertist. Das geschriebene Bit 1040 befindet sich bei diesemAusführungsbeispiel unterder lumineszenten Schicht 1020. Wie es gezeigt ist, stelltder Lesestrahl, der auf den ungeschriebenen Bereich auftrifft, relativkleine Größen von Lichtbereit, die zurückzu dem Detektor 1010 reflektiert werden. Der Lesestrahl,der bei dieser Konfiguration überdem geschriebenen Bit auftrifft, stellt mehr Licht bereit, das vondem phasenveränderten geschriebenenBit 1040 zurückzu dem Detektor 1010 reflektiert wird. Alternativ könnten diegeschriebenen Regionen hergestellt sein, um weniger reflektierendals die ungeschriebenen Regionen zu sein, wiederum solange eineReflexion des Lesestrahls eine ausreichende Energiedifferenz liefert,um durch den Detektor 1010 und nachfolgende Verarbeitungselektronikerkennbar zu sein. Es ist zu bemerken, dass bei diesem Ausführungsbeispieleine reflektierende Schicht unter der Phasenänderungsschicht 1030 positioniertsein kann. Diese Implementierung kann vorteilhafte Schwankungenbei der Absorption der Phasenänderungsschicht 1030 mitZustandsänderungenrealisieren. Etwas des Lichts, das von der lumineszenten Schicht 1020 emittiertwird, kann durch die Phasenänderungsschicht 1030 durchlaufenoder nichtdurchlaufen, von der reflektierenden Schicht reflektierenund dann zurückdurch die Phasenänderungsschicht 1030 durchlaufenoder nicht durchlaufen und sich nachfolgend durch die lumineszenteSchicht 1020 zu dem Detektor 1010 bewegen.
[0078] Beidem Ausführungsbeispielvon 10 werden Daten unter Verwendung eines Strahlsgeschrieben, um das Phasenänderungsmateriallokal mit dem geeigneten Zeit-Temperatur-Profil zu erwärmen und den Zustand desselbenzu verändern.
[0079] Inden meisten Fällenwird auch die lumineszente Schicht 1020 relativ heiß, insbesonderefalls ein erheblicher Bruchteil der Energie des Strahls durch dielumineszente Schicht 1020 absorbiert wird. Falls ein Photonenstrahlverwendet wird, kann ein Erwärmender lumineszenten Schicht 1020 minimiert werden, fallsder Schreibstrahl nicht in der lumineszenten Schicht 1020 absorbiertwird. Falls die Dicke der lumineszenten Schicht 1020 minimiertist, kann die maximale Temperatur in der lumineszenten Schicht 1020 während desSchreibprozesses minimiert sein. Ein Erwärmen der lumineszenten Schicht 1020 während desSchreibprozesses kann ferner unter Verwendung eines lumineszentenMaterials minimiert werden, das eine thermische Leitfähigkeitaufweist, die größer alsdieselbe der darunter liegenden Phasenänderungsschicht 1030 ist.Eine thermische Leitfähigkeitder lumineszenten Schicht darf nicht zu groß sein oder ein thermischesAusbreiten der absorbierten Energie wird die Größe des geschriebenen Bits 1040 inder Phasenänderungsschicht 1030 verbreitern.Ein verbreitertes geschriebenes Bit 1040 reduziert dieDichte, mit der Informationen aufgezeichnet werden können. Einedünnerelumineszente Schicht 1020 kann die Wirkungen einer thermischen Diffusionminimieren.
[0080] Alseine Alternative zu einem Veränderndes Zustands des Phasenänderungsmaterials über ein Erwärmen kanndas System energetische Elektronen oder Photonen anwenden, um Zustandsänderungen zubeeinflussen. Eine Verwendung von energetischen Elektronen oderPhotonen kann z. B. durch eine Neuanordnung von zwischenatomarenBindungen oder eine Bewegung von Atomen über eine direkte Absorptionvon Energie von Elektronen oder Photonen auftreten, ohne eine Regionder Probe merklich zu erwärmen.Alternativ kann eine Kombination dieser Wirkungen und einer Erwärmung verwendetwerden, um eine Zustandsänderungzu beeinflussen. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen umfassen Zustandsänderungen Übergänge zwischendem amorphen und dem kristallinen Zustand, sowie Übergänge zwischenverschiedenen kristallinen Zuständen.
[0081] Beidiesem Ausführungsbeispielwird nichts der Energie des Lesestrahls vor einem Erreichen der lumineszentenSchicht 1020 in der Phasenänderungsschicht 1030 verloren.Es kann einfacher sein, eine starke Lumineszenz in der lumineszenten Schicht 1020 zustimulieren, falls die lumineszente Schicht 1020 auf derPhasenänderungsschicht 1030 positioniertist. Ferner kann die lumineszente Schicht 1020 als eineSctzschicht fürdie Phasenänderungsschicht 1030 während desSchreibprozesses wirken. Insbesondere kann die lumineszente Schicht 1020 eineAblation, eine Sublimation oder eine Verdampfung von Material vonder Phasenänderungsschicht 1030 und/odereinen ungewollten Fluss oder Veränderungenbei einer Topographie des Phasenänderungsmaterialsminimieren.
[0082] 13 stelltein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Speichern und Wiedererlangenvon Daten von einer Datenspeicherungsvorrichtung ultrahoher Dichtegemäß diesemdritten alternativen Ausführungsbeispieldar, das in 10 dargestellt ist. Ein Schritt 1300 spezifiziertein Bereitstellen einer Vorrichtung, die eine Strahlquelle 200 aufweist,die zu einem Emittieren eines Strahls in der Lage ist. Ein Schritt 1310 verlangtein Bereitstellen eines Detektors 1010 in der Nähe der Strahlquelle 200 zueinem Erfassen einer Lichtenergie. Ein Schritt 1320 spezifiziertein Bereitstellen einer Phasenänderungsschicht 1030,wobei die Phasenänderungsschicht 1030 lokal voneiner ersten Phase zu einer zweiten Phase durch die Strahlquelletransformiert werden kann, und einer lumineszenten Schicht 1020 zwischendem Detektor 810 und der Phasenänderungsschicht 1030,wobei die lumineszente Schicht 1020 ein lumineszentes Materialumfasst, das zu einem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbedurch den Strahl beschossen wird. Ein Schritt 1330 spezifiziertdann ein Schreiben von Daten durch ein Transformieren eines Abschnittsder Phasenände rungsschicht 1030 vonder ersten Phase zu der zweiten Phase über einen Lichtstrahl. Schließlich spezifiziertein Schritt 1340 ein Lesen von Daten durch ein Stimuliereneiner Lichtemission in der lumineszenten Schicht 1020 miteinem Lichtstrahl und ein Überwachendes Lichts, das von der lumineszenten Schicht 1020 emittiert wirdund den Detektor 1010 erreicht.
[0083] Eskönnenweitere Verbesserungen an den vorhergehenden Ausführungsbeispielenverwendet werden. Es könnenDiffusionsbarrieren zwischen der lumineszenten Schicht und der Phasenänderungsschichteingeschlossen sein, insbesondere um eine zwischenatomare Diffusionwährenddes Schreibprozesses zu minimieren. Diffusionsbarrieren zwischen derunteren Phasenänderungs-oder der lumineszenten Schicht und dem darunter liegenden Substrat können fernerbei allen vier Ausführungsbeispielen nützlich sein,wobei sich Diffusion hier auf die Diffusion von Atomen bezieht,im Gegensatz zu einer thermischen Diffusion von Wärme.
[0084] Antireflexionsbeschichtungenkönnenebenfalls zu einem Maximieren des Signals in bestimmten Fällen nützlich sein,einschließlicheines Bereitstellens einer Antireflexionsbeschichtung auf der oberen und/oderunteren Oberflächeder Phasenänderungsschichtbei dem grundlegenden Schichtentwurf und dem ersten alternativenAusführungsbeispieloben. Alternativ kann eine Antireflexionsbeschichtung auf der oberenund/oder unteren Oberflächeder lumineszenten Schicht bei dem zweiten und dritten alternativenAusführungsbeispieloben aufgebracht werden. Reflektierende Beschichtungen können zueinem Maximieren des Signals nützlichsein, wenn dieselben auf der oberen Oberfläche der lumineszenten Schichtbei dem grundlegenden Schichtentwurf oder der unteren Oberfläche derlumineszenten Schicht bei dem ersten alternativen Ausführungsbeispiel obenaufgebracht sind. Vorteilhafte Eigenschaften können realisiert werden, fallsdie reflektierende Schicht lumineszentes Licht zu dem Detektor hinreflektiert. Falls die reflektie rende Schicht einen eingehendenStrahl reflektiert, wie beispielweise den optischen Lesestrahl,kann die reflektierende Schicht ein Gesamtverhalten hemmen und kannweggelassen sein. Eine reflektierende Beschichtung kann ferner aufder oberen Oberflächedes Phasenänderungsmaterialsbei dem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel oder der unterenOberflächedes Phasenänderungsmaterialsbei dem dritten alternativen Ausführungsbeispiel aufgebrachtsein.
[0085] Thermische-Diffusion-Barrierenkönnen ebenfallsbei einem Minimieren von Geschriebene-Region-Größen sowie einem Minimierender Leistung, die zu einem Schreiben erforderlich ist, nützlich sein.Eine Schicht, die Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines Bereichs vonWellenlängenherausfiltert und zwischen der lumineszenten Schicht und dem Detektorplatziert ist, kann ebenfalls verwendet werden. Falls z. B. diePhasenänderungsschichtlediglich einen Kontrast bei der Absorption oder Reflexion einigerder Wellenlängenbereitstellen würde,die durch die lumineszente Schicht emittiert werden, dann könnte eineFilterschicht verwendet werden, um alles oder einen Teil des Lichtsmit Wellenlängenherauszufiltern, fürdie die Phasenänderungsschichtkeinen Kontrast bereitstellt. Ein Verwenden dieser Lichtfilterschichtkönntedas Signal-zu-Rausch-Verhältnisdes Leseprozesses durch ein Herausfiltern von Licht, das nicht moduliertist oder lediglich schlecht moduliert ist, verbessern, trägt jedochzu dem Rauschen bei.
[0086] DieBeschichtungen, Barriereschichten und Deckschichten, die oben beschriebensind, können wiegeeignet ausreichend transparent für den Lesestrahl sein, um denLeseprozess aufzunehmen. In dem Fall eines Elektronenlesestrahlswird ein Durchlass durch ein Verwenden dünnerer Schichten und Materialienmit niedrigen Massedichten und Atomzahlen verbessert. Ferner können dieseSchichten in der Lage sein, Bedingungen zu überstehen, die während desSchreibprozesses vorliegen, wie beispielsweise Temperaturextreme.
[0087] Beiden meisten Anwendungen könnenvorteilhafte Wirkungen durch ein Auswählen von nicht-reaktiven Materialienfür alleSchichten der Vorrichtung realisiert werden. Eine Verwendung von nicht-reaktivenMaterialien kann währenddes Schreibprozesses besonders vorteilhaft sein. Die Lumineszenzder lumineszenten Schichten kann bei den offenbarten Ausführungsbeispielenmit einer ausreichend schnellen Rate abnehmen, um wann immer esmöglichist ein Datenrücklesenmit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen.Falls ein Lumineszenzverlauf zu langsam ist, kann die letzte abgefragteRegion immer noch lumineszieren, während das nächste Bit gelesen wird, wodurcheine Biterfassung undeutlich gemacht wird.
[0088] Beijeglichen der Ausführungsbeispielekönnenmehrere Paare von lumineszenten und Phasenänderungsschichten verwendetwerden, um mehr als ein Bit bei einer gegebenen Position in derEbene des Speicherungsmediums aufzuzeichnen. Eine vorteilhafte Verwendungvon Paaren von Schichten in der Vorrichtung kann erzielt werden,indem lumineszente Schichten verwendet werden, die bei unterschiedlichenWellenlängenin unterschiedlichen Schichtpaaren lumineszieren, in Kombinationmit Phasenänderungsschichten,die bei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen absorbieren.Zum Beispiel könntedie folgende Sequenz von Schichten verwendet werden: Substrat (unten),Phasenänderungsschicht 2,lumineszente Schicht 2, Phasenänderungsschicht 1,lumineszente Schicht 1 (oben). Die lumineszente Schicht 2 kannprimärbei längeren Wellenlängen lumineszierenals die lumineszente Schicht 1. Die Phasenänderungsschicht 1 unddie lumineszente Schicht 1 können beide weitgehend transparentfür dasLicht sein, das durch die lumineszente Schicht 2 sowohlin dem geschriebenen als auch dem ungeschriebenen Zustand derselbenemittiert wird. Zwei Detektoren, einer empfindlich für das Licht,das durch die lumineszente Schicht 1 emittiert wird, derandere empfindlich fürLicht, das durch die lumineszente Schicht 2 emittiert wird,können über derlumineszenten Schicht 1 platziert sein. Genügend desLese strahls kann die Fähigkeitbenötigen, zubeiden lumineszenten Schichten durchzudringen, um beide Schichtenwährenddes Leseprozesses ausreichend zu stimulieren. In dem Fall einesElektronenstrahls kann die Vorrichtung ausreichend dünne Schichtenund/oder Materialien mit allgemein niedrigen Massedichten oder Atomzahlenverwenden. In dem Fall eines Lichtlesestrahls können die Schichten über derlumineszenten Schicht ausreichend transparent sein, um eine ausreichendeStimulation von beiden lumineszenten Schichten zu gestatten. ÄhnlicheBetrachtungen gelten fürden Schreibprozess. Die Materialien und Schichtdicken können derartsein, dass die Schreibstrahlen auf die verschiedenen Phasenänderungsschichtenzugreifen können.In diesem Fall könnenmehrere optische Strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen verwendetwerden, um auf den unterschiedlichen Phasenänderungsschichten zu schreiben.Falls bei dem obigen Beispiel die Phasenänderungsschicht 1 ein Halbleitermit einem Bandzwischenraum ist, der größer als dieser der Phasenänderungsschicht 2 und größer alsdie Energie ist, mit der die lumineszente Schicht 2 luminesziert,dann kann das lumineszente Licht, das durch die lumineszente Schicht 2 emittiert wird,durch die Phasenänderungsschicht 1 durchlaufen.Ferner kann ein Schreibstrahl 2 verwendet werden, um aufder Phasenänderungsschicht 2 zu schreiben,wo der Schreibstrahl 2 durch die Phasenänderungsschicht 1 unddie lumineszente Schicht 1 durchläuft, falls dieselbe ausgewählt ist,um bei der Wellenlängedes Schreibstrahls 2 weitgehend transparent zu sein. Indieser Situation kann der Schreibstrahl 2 in der Phasenänderungsschicht 2 absorbiert werden,wodurch eine Zustandsänderungin der Phasenänderungsschicht 2 bewirktwird. Ein anderer Schreibstrahl 1, der in der Phasenänderungsschicht 1 starkabsorbiert wird, kann zu einem Schreiben von Bits in der Phasenänderungsschicht 1 verwendet werden,und der folglich die Phasenänderungsschicht 2 nichtmit einer ausreichenden Leistungsdichte erreicht, um in der Phasenänderungsschicht 2 zuschreiben.
[0089] DieVorrichtung kann ferner mehrere lumineszente Schichten mit einereinzigen Phasenänderungsschichtverwenden, falls die Phasenänderungsschichtin mehrere Zuständeversetzt werden kann, von denen jeder einen Kontrast bei dem Reflexionsvermögen und/oderder Absorption des Lichts bei den unterschiedlichen Wellenlängen oderWellenlängenbereichenbereitstellt, die durch die verschiedenen lumineszenten Schichtenemittiert werden. Das System kann ferner mehrere Bits bei den obigenAusführungsbeispielenunter Verwendung eines einzigen Paars von einer Phasenänderungs-und einer lumineszenten Schicht schreiben. Ein derartiges Schreibenkann verfügbarsein, falls die Phasenänderungsschichtin Zwischenzuständemit teilweisen Änderungenbei einem Reflexionsvermögender Phasenänderungsschichtoder einer Absorption des Lichts, das durch die lumineszente Schichtemittiert wird, versetzt werden kann.
[0090] Während diezuvor erwähntenund dargestellten Vorrichtungen und Verfahren zu einem Speichernund Wiedererlangen von Daten ultrahoher Dichte in Verbindung mitexemplarischen Ausführungsbeispielenbeschrieben wurden, ist Fachleuten auf dem Gebiet klar, dass vieleModifikationen angesichts dieser Lehren möglich sind und dass diese Erfindungeine jegliche Variation derselben abdecken soll. Folglich solltenjegliche und alle Modifikationen, Variationen oder äquivalenteAnordnungen, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen, als innerhalb desSchtzbereichs der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, wiederselbe in den beigefügtenAnsprüchendefiniert ist.

权利要求:
Claims (40)
[1] Datenspeicherungsvorrichtung zur Verwendung miteinem Strahlsender, der konfiguriert ist, um einen Strahl zu senden,die folgende Merkmale aufweist: eine lumineszente Schicht,die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittierenvon Licht in der Lage ist, währenddasselbe durch den Strahl von dem Strahlsender beschossen wird; einenDetektor, der nahe der lumineszenten Schicht positioniert ist, zueinem Erfassen des Lichts, das von der lumineszenten Schicht emittiertwird; und eine Phasenänderungsschicht,die zwischen der lumineszenten Schicht und dem Detektor positioniert ist,wobei die Phasenänderungsschichtin der Lage ist, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zu transformieren; wobeiLicht, das von der lumineszenten Schicht emittiert und durch denDetektor empfangen wird, sich wesentlich unterscheidet, wenn diePhasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[2] Vorrichtung gemäß Anspruch1, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht einen Durchlassvon wesentlich mehr Licht durch die Phasenänderungsschicht von der lumineszentenSchicht zu dem Detektor ermöglichtals die zweite Phase der Phasenänderungsschicht.
[3] Vorrichtung gemäß Anspruch2, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine ungeschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine geschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[4] Vorrichtung gemäß Anspruch2, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine geschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine ungeschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[5] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, bei der der Strahl einen Photonenstrahl niedriger Leistungsdichteaufweist, der keine ausreichende Leistung aufweist, um zu bewirken,dass sich die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase ändert.
[6] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 4, bei der der Strahl einen Elektronenstrahl niedriger Leistungsdichteaufweist, der keine ausreichende Leistung aufweist, um zu bewirken,dass sich die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase ändert.
[7] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, bei der die lumineszente Schicht ein Material aufweist,das eine hohe thermische Leitfähigkeitaufweist.
[8] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 6, bei der die lumineszente Schicht ein Material aufweist,das eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist.
[9] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 8, bei der die lumineszente Schicht und die Phasenänderungsschichtbenachbart sind und eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen.
[10] Vorrichtung gemäß Anspruch9, bei der die Grenzflächeeine Rate einer strahlenden Rekombination und eine Rate einer nichtstrahlendenRekombination aufweist, die jeweils davon abhängen, ob die benachbarte Regionder Phasenänderungsschicht sichin der ersten Phase oder der zweiten Phase befindet.
[11] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, bei der die lumineszente Schicht zumindest eines von einemYAG-basierten Material, einem Dotiermittel eines Elements seltenerErden, einem YAP-basierten Material, GaN, Zn-Oxid, Zn-Sulfid und Si₃O₄ aufweist.
[12] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, bei der die lumineszente Schicht ein optisch neutralesMedium und optisch aktive Nanopartikel in dem optisch neutralenMedium aufweist.
[13] Datenspeicherungsvorrichtung zu einer Verwendungmit einem Strahlsender, der konfiguriert ist, um einen Strahl zusenden, die folgende Merkmale aufweist: eine lumineszente Schicht,die ein lumineszentes Material aufweist, das zu einem Emittierenvon Licht in der Lage ist, währenddasselbe durch den Strahl von dem Strahlsender beschossen wird; einePhasenänderungsschicht,die zwischen der lumineszenten Schicht und dem Strahlsender positioniertist, wobei die Phasenänderungsschichtin der Lage ist, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zutransformieren; und einen Detektor, der in der Nähe der lumineszenten Schichtpositioniert ist, zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszentenSchicht emittiert wird; wobei die lumineszente Schicht zwischender Phasenänderungsschichtund dem Detektor positioniert ist, und wobei ferner Licht, das vonder lumineszenten Schicht emittiert und durch den Detektor empfangenwird, sich wesentlich unterscheidet, wenn die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[14] Vorrichtung gemäß Anspruch13, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht einen Durchlassvon wesentlich mehr Licht von der lumineszenten Schicht zu dem Detektorermöglichtals die zweite Phase der Phasenänderungsschicht.
[15] Vorrichtung gemäß Anspruch14, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine ungeschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine geschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[16] Vorrichtung gemäß Anspruch14, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine geschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine ungeschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[17] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 16, bei der der Strahl einen Strahl niedriger Leistungsdichteaufweist, der keine ausreichende Leistung aufweist, um zu bewirken,dass sich die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase ändert.
[18] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 17, bei der die lumineszente Schicht zumindest eines voneinem YAG-basierten Material, einem Dotiermittel eines Elementsseltener Erden, einem YAP-basierten Material, GaN, Zn-Oxid, Zn-Sulfidund Si₃O₄ aufweist.
[19] Vorrichtung zu einer Verwendung mit einem Strahlsender,der konfiguriert ist, um einen Strahl zu senden, die folgende Merkmaleaufweist: eine lumineszente Schicht, die ein lumineszentes Materialaufweist, das zu einem Emittieren von Licht in der Lage ist, während dasselbedurch den Strahl von dem Strahlsender beschossen wird; einenDetektor, der nahe der lumineszenten Schicht und dem Strahlsenderpositioniert ist, zu einem Erfassen des Lichts, das von der lumineszenten Schichtemittiert wird; und eine Phasenänderungsschicht, die benachbartzu der lumineszenten Schicht positioniert ist, derart, dass dielumineszente Schicht zwischen dem Detektor und der Phasenänderungsschichtpositioniert ist, wobei die Phasenänderungsschicht in der Lageist, von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zu transformieren; wobeiLicht, das von der lumineszenten Schicht emittiert und durch denDetektor empfangen wird, sich wesentlich unterscheidet, wenn diePhasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.
[20] Vorrichtung gemäß Anspruch19, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht einen Durchlassvon wesentlich mehr Licht von der lumineszenten Schicht zu dem Detektorermöglichtals die zweite Phase der Phasenänderungsschicht.
[21] Vorrichtung gemäß Anspruch20, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine ungeschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine geschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[22] Vorrichtung gemäß Anspruch20, bei der die erste Phase der Phasenänderungsschicht eine geschriebeneRegion der Phasenänderungsschicht darstelltund die zweite Phase der Phasenänderungsschichteine ungeschriebene Region der Phasenänderungsschicht darstellt.
[23] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 22, bei der der Strahl einen Strahl niedriger Leistungsdichteaufweist, der keine ausreichende Leistung aufweist, um zu bewirken,dass sich die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase ändert.
[24] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 23, bei der die lumineszente Schicht zumindest eines voneinem YRG-basierten Material, einem Dotiermittel eines Elementsseltener Erden, einem YAP-basierten Material, GaN, Zn-Oxid, Zn-Sulfidund Si₃O₄ aufweist.
[25] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 24, die ferner eine Antireflexionsbeschichtung aufweist,die in der Näheder Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[26] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 25, die ferner eine Thermische-Diffusion-Schicht aufweist,die in der Näheder Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[27] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 26, die ferner eine reflektierende Schicht in der Nähe der Phasenänderungsschichtaufweist.
[28] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 27, bei der die Phasenänderungsschichteine Mehrzahl von Schichten eines Phasenänderungsmaterials aufweist.
[29] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche19 bis 28, bei der die lumineszente Schicht eine Mehrzahl von Schichteneines lumineszenten Materials aufweist.
[30] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 18, die ferner eine Antireflexionsbeschichtung aufweist, dienahe der Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[31] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 18 und 30, die ferner eine Thermische-Diffusion-Schicht aufweist,die in der Näheder Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[32] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 18 und 30 oder 31, die ferner eine reflektierende Schichtin der Näheder Phasenänderungsschicht aufweist.
[33] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 18 und 30 bis 32, bei der die Phasenänderungsschicht eine Mehrzahlvon Schichten eines Phasenänderungsmaterialsaufweist.
[34] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 18 und 30 bis 33, bei der die lumineszente Schicht eine Mehrzahlvon Schichten eines lumineszenten Materials aufweist.
[35] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 29, die ferner eine Antireflexionsbeschichtung aufweist,die in der Näheder Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[36] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 29 und 35, die ferner eine Thermische-Diffusion-Schicht aufweist,die in der Näheder Phasenänderungsschichtpositioniert ist.
[37] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 29 und 35 oder 36, die ferner eine reflektierende Schichtin der Näheder Phasenänderungsschicht aufweist.
[38] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 29 und 35 bis 37, bei der die Phasenänderungsschicht eine Mehr zahlvon Schichten eines Phasenänderungsmaterialsaufweist.
[39] Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche13 bis 29 und 35 bis 38, bei der die lumineszente Schicht eine Mehrzahlvon Schichten eines lumineszenten Materials aufweist.
[40] Verfahren zum Speichern von Daten auf einer Datenspeicherungsvorrichtung,die eine Phasenänderungsschichtund eine lumineszente Schicht aufweist, wobei das Verfahren folgendeSchritte aufweist: Beschießender lumineszenten Schicht mit einem Strahl, wobei bewirkt wird,dass die lumineszente Schicht Licht emittiert; Erfassen desLichts, das von der lumineszenten Schicht emittiert wird, unterVerwendung eines Detektors; und Schreiben von Daten durch einTransformieren der Phasenänderungsschichtvon einer ersten Phase zu einer zweiten Phase; wobei Licht,das von der lumineszenten Schicht emittiert und durch den Detektorerfasst wird, sich wesentlich unterscheidet, wenn die Phasenänderungsschichtvon der ersten Phase zu der zweiten Phase transformiert.

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2005-06-16| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2007-04-19| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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