用于蓝光可录存储的无机材料研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周莹 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 顾冬红 |
| 关键词 | 光存储 蓝光 可录 NiOx薄膜 SbOx薄膜 掺杂 光学性质 |
| 其他题名 | Inorganic materials used for write-once blue laser recording |
| 中文摘要 | 光存储技术是21世纪信息产业中的支柱技术之一。随着信息量的急剧增加，对于信息存储容量的要求将不断提高，通过采用蓝光激光器和增大物镜的数值孔径将能大大提高光盘的存储密度，因此，开发出适合于蓝光可录存储的无机记录材料是一项十分迫切的任务。本论文主要包括三部分：第一部分对应用于蓝光可录存储的无机记录材料的研究现状和发展趋势进行了总结；第二部分研究了溅射工艺参数和退火对NiOx薄膜光学性质和表面形貌的影响，讨论了NiOx薄膜应用于光存储领域的不足之处，并在此基础上提出了NiFeO薄膜记录材料；第三部分探讨了SbOx薄膜应用于蓝光可录存储的可能性。 首先，综述了应用于蓝光可录存储的无机记录材料的研究现状和发展趋势，并指出了目前存在的问题，在对各类记录材料进行了综合比较的基础上，考虑到氧化物薄膜具有较好的稳定性，并且其光学性质可以通过掺杂其他元素或控制溅射工艺参数而调整，提出我们的研究课题。 然后，研究了溅射工艺参数如氧气与氩气的分压比，溅射气压，溅射功率对NiOx薄膜光学性质和表面形貌的影响。热重分析（TGA）表明，薄膜的分解温度在250℃以上，在400℃退火后，只有氧分压比为5%条件下制备的薄膜具有高的光学对比度，在405nm处为56%。溅射气压和溅射功率对于NiOx薄膜的光学性质和表面形貌有较大影响，低溅射气压（0.3Pa）和低溅射功率（150W）下制备的NiOx薄膜光学对比度均小于6%，而高溅射气压（1.2Pa）和高溅射功率（350W）条件下制备的NiOx薄膜虽然在405nm处具有高的光学对比度，均在30%以上，但是膜的表面致密性降低，粗糙度增大。因此，基于退火前后的光学对比度和膜的表面形貌考虑，优化的工艺参数为氧分压比5%，溅射气压0.6 Pa，溅射功率250 W。 对NiOx薄膜进行热处理，可以帮助理解NiOx薄膜应用于光存储的记录机理。因此，研究了热处理对薄膜的微观结构，光学性质和表面形貌的影响。沉积态薄膜含有Ni2+和Ni3+。根据Kissinger公式计算出热分解所需克服的活化能为230.46 kJ/mol，显示出很好的热稳定性。沉积态的NiOx薄膜在262℃开始分解，NiOx→NiO+O2，使得色心Ni3+变为漂白态的Ni2+，导致NiOx薄膜的透过率增加。同时，在热处理过程中，氧气的释放，在表面形成气泡，使得表面的粗糙度增加，对入射光的散射增强。光学性质的变化是由NiOx薄膜的热分解导致色心Ni3+变为漂白态的Ni2+和薄膜表面形貌发生变化引起的。另外，研究了退火温度与薄膜禁带宽度的关系。 在研究中同时发现，NiOx薄膜在退火后表面有气泡出现使得薄膜表面形貌变化很大，这一方面使得这种材料在退火前后能够有较大的光学性质变化，而另一方面，可能正是由于薄膜表面形貌的变化，使得由NiOx薄膜充当记录层构成的蓝光可录光盘的抖晃（Jitter）值较高。因此，需要开发一种既能保持NiOx薄膜的优点，又能在蓝光辐照或退火后形变较小的记录介质。通过NiFe合金靶制备了NiFeO薄膜，并研究了其表面形貌和光学性质，沉积态NiFeO薄膜中含有Ni2+、Ni3+和Fe3+。然后，研究了NiOx薄膜和NiFeO薄膜与蓝光的相互作用，讨论了该类材料应用于蓝光可录存储的可能性。 第三部分讨论了SbOx薄膜应用于蓝光可录存储的可能性。沉积态SbOx薄膜由非晶态的Sb和非晶态的Sb2O3组成，在200℃大气中退火后，非晶态的Sb晶化，同时，部分Sb也有被氧化的可能，从而引起薄膜光学性质的变化。蓝光静态测试表明SbOx薄膜对蓝光(406.7 nm)有好的写入灵敏度，并且信息记录点呈圆形，且边缘清晰规则，对同一信息记录点读出10000次以后，反射光强度仅仅下降1.2%。但是薄膜的记录点在空气中放置60天后，观察到信息记录点均已经连接成线，说明在记录点附近的薄膜已经在空气中自发晶化，因此，必须改进SbOx薄膜的记录稳定性。我们考虑在SbOx薄膜中掺杂Si元素，期望形成的Si的氧化物在蓝光辐射下，呈惰性，在蓝光辐射后，未发生变化的Si的氧化物能够提高材料的稳定性，另外，由于Si的氧化物具有很低的热导系数，能有效控制材料的热扩散。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/16469]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周莹. 用于蓝光可录存储的无机材料研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：上海光学精密机械研究所
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