[发明专利]改变光学性质的方法、光器件、信息记录介质方法及装置

说明书

本发明涉及改变或选择一个物体光学性质的方法以及该方法的各种应用，如，光器件、信息记录介质的控制和记录、擦除与再生信息的方法和装置。

一种提供高密光记录的技术是美国专利第4101976号中所述的“光化学烧孔”（以下称PHB）方法，其中利用了有机颜料化合物电子系统的光跃迁级以及吸收带的变化来实现波长多重记录。

通常在PHB中采用的材料有醌茜、酞菁（pthalocyanine）、卟啉等，作为分布在介质结构里透明主材料中的客体材料，这些材料必须在液拟的温度下冷却以作为PHB光记录介质。另外，在采用PHB进行光记录时，用来读出吸收孔的光对颜料本身有一种漂白作用，因而减少信息可被读出的次数。

在“固态通讯（Solid    State    Communication）”第56卷、第921页（1985）中描述了对具有半导体微粒的玻璃的物理学研究。

在“Oyo    Butsuri”（日本）第55卷3期第325-335（1990）中描述了半导体微粒的光学非线性响应。

这两篇文章都没有描述这种半导体微粒的相变效应。

本发明的一个目的是提供一种适合在室温下记录和再生信息的高记录密度介质，以及有关的方法和装置。

更一般地，本发明的目的是提供改变一个物体光学性质的新方法和器件。

最广泛地说，本发明提供一种改变一个物体光学性质的方法。这个物体具有分布在基质内的半导体微粒。此方法包括对所述物体施以改变所述微粒晶态部分区域的能量，令此部分区域的尺寸呈现量子晶粒尺寸效应的步骤。由于这种量子晶粒尺寸效应（下面还将解释），光性质（特别是光吸收谱决定于微粒晶态区域的尺寸的性质）还依赖于微粒的粒度分布。本发明利用了在这样的粒子集合中发现的粒度分布。

因此，本发明还能提供一种控制光器件（如用于信息存贮的光器件）的方法。此器件有一种包含散布在基质中半导体微粒的物体，微粒由在此器件的工作温度下能以非晶态和晶态两种形式存在的物质制成。通过对此物体施以能量以改变微粒非晶态和晶态区域相对量之比、且使晶态区域的尺寸呈现量子晶粒尺寸效应来实现这种控制。

进一步地，本发明提供一种数据存贮方法，它包括根据要存贮的数据改变物体光学性质的步骤，所述物体具有散布在基质中的半导体微粒。改变光学性质的步骤通过用光能照射该物体，改变半导体粒子内晶态部分的区域因而使其尺寸呈现量子晶粒尺寸效应来完成。初始或擦除状态可以是不存在晶态部分区域的情形。

本发明还提供一种数据存贮方法，它包括根据存储的数据选择记录材料的光吸收频谱，所述的记录材料其吸收频谱通过控制嵌在基质中的半导体微粒的光基本吸收能来改变。

本发明不限于信息记录。更广泛地，它提供了一种光器件，包括：

（a）其光学性质可变的物体，此物体具有散布在基质中的半导体材料微粒，此微粒可以一种其中含有半导体材料晶态部分区域的状态存在，并使晶态区域的尺寸呈现量子晶粒尺寸效应。

（b）用来对粒子施加能量以改变晶态部分区域尺寸的装置。

本发明提供一种其光学性质可控的光器件，包括：

（a）其光学性质可变的物体，此物体具有散布在基质中的半导体微粒，微粒材料可以晶态和非晶态两种形式存在。

（b）控制此物体光学性质的方法，它包括用来对所述物体施以能量，强度足以改变非晶态和晶态微粒区域相对量之比，并使晶态区域呈现量子晶粒尺寸效应的装置。

本发明之记录介质包括在一衬底上的记录层，其特征为记录层的基质材料中散布有呈一定粒度分布的、可呈现量小晶粒尺寸效应的半导体微粒。这里的衬底只要能够维持在其上形成的基质材料就足够了，并且对所用光的透射与否可根据所用方式进行相应的选择。例如，衬底可以是反射的。

基质一般是介电的，并可透射用来记录、擦除和再生信息的光。例如基质可以是玻璃态的或晶态的。

粒子的粒度分布最好是一种可计算其统计平均值的分布，如高斯分布，罗仑兹（Lorentz）分布或任何其它合适的分布。粒子光吸收谱的精细结构来自对诸如高斯分布的偏差。粒子最好均匀散布在基质中。

基质层的厚度不很重要，少于10um就合适了。厚度取决于制造过程的要求。