[发明专利]实现信息光记录和电读出的方法及其元件结构

说明书

技术领域

本发明涉及光电信息存储领域，特别是一种实现信息光记录和电读出的方法及其元件结构。该方法和结构结合了相变材料光存储和电存储的优点，可以实现快速记录和高信噪比信号读出。

背景技术

相变光盘存储技术是一种成熟并广泛应用的信息存储技术。相变光盘存储利用相变存储介质晶态和非晶态之间的光学反射率差别来实现信息的记录和读出。下一代存储器发展方向是高密度大容量的存储器，为了提高存储密度，减小记录点尺寸是一种直接的方法。但是，当信息的记录点小于探测光斑时，信号的读出信噪比将降低直至无法读出信号。相对于晶态和非晶态结构之间的反射率变化(一般小于30％)来说，两种结构的电阻变化是十分大的。一般来说晶态和非晶态电阻最高可具有4～6个数量级的变化。因此利用电学的读出的方法可以大大的提高读出信号的信噪比。

目前，相变光盘和正在研究阶段的相变随机存取存储器中，诱导相变材料结构转变的激光或电脉冲的宽度通常为数十到几百纳秒。最近研究结果表明在GeTe相变材料中，实现了1纳秒电脉冲驱动的快速可逆相变(参见文献G Bruns，P Merkelbach，C Schlockerman et.al.，Nanosecond switching in GeTe phase change memory cells.Appl.Phys.Lett.95(2009)043108)，这有望提高信息的写入速度。但这种信息的读写时间仍然是纳秒范围。利用超短激光脉冲[皮秒(即10-12秒)量级或更短]可以诱导相变材料结构变化(参见文献C N Afonso，J Solis F Catalina et.al.，Ultrafast reversible phasechange in GeSb films for erasable optical storage.Appl.Phys.Lett.60(1992)3123)，而且还同时具有热扩散小的优点。但皮秒激光诱导相变在目前还没有应用于相变存储技术。鉴于相变光存储和相变电存储中各自的优点和不足，光记录/电读出方案有望发挥两者的优点，同时提高存储的速度和读出信号的信噪比。

发明内容

本发明的目的在于克服目前相变光存储中检测微小区域反射率变化信噪比低和相变电存储中记录脉宽长，速度慢等缺点，提供一种实现信息光记录和电读出的方法及其元件结构。该方法结合了超短激光脉冲快速记录和电学读出信噪比高的优点。利用本发明的元件结构不仅可以方便地实现超短激光脉冲快速记录，还可实现高信噪比信号的电学读出。

本发明的解决方案是：

一种实现信息光记录和电读出的方法，其特点在于：在记录过程中，利用超短皮秒脉冲激光照射到相变记录层上，诱导该相变记录层发生相变，形成相变记录点；利用导电探针探测所述的相变记录点的电阻与非相变区的电阻的对比度，实现信息记录点的读出。

一种适用于上述的实现信息光记录和电读出的方法的元件结构，其特点在于依次包含圆盘状透明的基底、用作下电极的金属层、用作记录层的相变记录层。

所述的基底是玻璃或聚碳酸酯材料，厚度为0.6-1.2毫米。

所述的金属层为Ag或Cu或Au或Al材料，利用磁控溅射法制备沉积在所述的基底上，厚度为10-200纳米。

所述的相变记录层为SiSb、或SiSbTe、或AgInSbTe、或GeSbTe相变介质材料，利用磁控溅射射法沉积在所述的金属层上，其厚度为10-200纳米。

所述的导电探针由导电良好的金属或合金(锈钢或W或WC或Pt/I)组成。

本发明的技术效果：

1、本发明利用皮秒激光脉冲诱导相变记录层发生相变，形成相变记录点，可以提高记录的速度。

2、本发明利用检测相变记录点和非相变区域的电阻(电流)信号巨大差异实现读出，可以提高读出高信噪比。

3、本发明所采用的各种材料为现在广泛应用于相变光盘存储或扫描探针显微镜的材料。结构制作工艺简单、成本低。

附图说明

图1是本发明实现信息的光记录和电读出方法原理示意图

图2是本发明实现的记录点和非记录区域的I-V曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。