(57)【要約】粒子の化学的タイプを用いて前記データを分光的に符号化する手段から構成されることを特徴とする装置であって、粒子は略同じ寸法を有し、非常に経済的なデータ記憶媒体を製造することを可能にする、装置。
2004515021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に形成された粒子の形態でデジタルデータを光学的に記憶する記憶装置であって、前記粒子の寸法が前記データを読み出すための手段から発せられ当該粒子と相互作用する光の波長より小さい、ところの記憶装置であり：
前記粒子の化学的タイプを用いて前記データをスペクトル的に符号化する手段から構成される；
ことを特徴とする記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の記憶装置であって、スペクトルの符号化のために用いる前記粒子の化学的タイプを、金、銀、アルミニウム、銅、および、インジウムとスズ酸化物の混合物から選択する、ことを特徴とする記憶装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のうち何れかに記載の記憶装置であって、同じ表面に形成された前記粒子は略同じ寸法である、ことを特徴とする記憶装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうち何れか１つに記載の記憶装置であって、前記粒子の寸法は２００ｎｍ未満または２００ｎｍに等しい、ことを特徴とする記憶装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか１つに記載の記憶装置であって、前記読み出し手段から発せられる光の少なくとも１つの波長で電子プラズマ共鳴を得るために前記粒子のサイズを適合させる、ことを特徴とする、記憶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の何れか１つに記載の記憶装置であって、異なるタイプの粒子のための前記共鳴波長は３５０〜１１００ｎｍの範囲内にある、ことを特徴とする記憶装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうち何れか１つに記載の記憶装置に記憶するデジタルデータを光学的に読み出すためのシステムであって、前記粒子における局在プラズモン共鳴を励起するための手段から構成される、ことを特徴とするシステム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、デジタルデータのための光学記憶媒体に関する。
【０００２】
（背景技術）
デジタルデータは、従来、ピットと呼ばれるエッチングされた要素等の情報要素の形態をとるバイナリモードの光学的記憶媒体に記憶されている。一般に、要素がある場合は、読み出されるビットに対して値１で表し、要素がない場合は、このビットに対して値０で表す。一般に、これらの要素は、例えばエッチングされたレイヤ等の情報レイヤと呼ばれる媒体内部の少なくとも１つの平面全体に亘って、分布している。媒体はいくつかの積層された情報レイヤから構成されることが可能である。
【０００３】
従来の光学ディスクの場合は、同じレイヤの情報要素はいくつかの同心円状トラックに分布している。
【０００４】
情報レイヤの最大記憶密度は、情報要素の最小サイズと、同じトラックまたは隣のトラックの２つの隣接要素間の最小距離と、により制限される。
【０００５】
実際には、従来の光学的検出手段により記憶されたデジタルデータを読み出すことを可能にするために、これら最小サイズと最小距離は、光学的検出に用いられる光の波長に一致している。
【０００６】
実際には、これらの要素の最小サイズは、現在は、約０．５μｍである。
【０００７】
この最小サイズは、したがって、情報レイヤの記憶密度を制限する。
【０００８】
特公平０４−０６２９０号公報（Ｕｂｅによる）（特許文献１）は、光学的に記録するデジタルデータのためのレイヤに微粒子を用いてこのレイヤの反射率を大きくし、同時にその熱伝導を最小限に抑えることを開示している。
【０００９】
学術論文、Ｈ． Ｄｉｌｔｂａｃｈｅｒ等、“金属微粒子によるスペクトル的に符号化された光学的データ記憶（Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｃｏｄｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｂｙ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）”， １９９５年４月１５日， ｔｈｅ ｒｅｖｉｅｗ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．２５， Ｎｏ．８， ｐｐ５６３−５６５、に、これらレイヤの記憶密度を増加させるために、非線形光学技術を用いることにより解決可能であることが開示されている。
【００１０】
後者の論文は、形状等の情報要素に関連するパラメータに依存して、情報レイヤにより散乱される光のスペクトル成分を形成することが可能である場合、情報要素により伝えられる情報量は増加し、これにより、デジタルデータの光学的記憶密度を増加させる。
【００１１】
このために、この論文は、記憶のために用いることが可能である媒体または表面における、光の波長より小さいサイズであって異なるサイズ及び／又は形状及び／又は配向性をもつ金属粒子の配列について教示する。
【００１２】
したがって、この表面に適切に光照射するとき、“局在プラズモン”と呼ばれる電子群の共鳴モードはこれら金属微粒子内で励起され、入射光の特定波長の吸収が生じる。これらの共鳴モードの励起はこれら微粒子の形状、配向性及び分布に依存ずるため、これはスペクトル的符号化または“多色”データ記憶を可能にする。この“多色”モードにおいて、最大記憶密度は、従来の“単色”光学記憶モードに比較して約５倍に増大する。
【００１３】
さらに具体的には、この論文によれば、銀微粒子はカソードリソグラフィープロセスを用いて透明基板上に形成される。このコーティングに記憶されたデジタルデータを光学的に読み出すために、基板表面に入射する光の内部全反射により得られるエバネッセント電磁界により、これらの微粒子内に局在電子プラズマが励起される。“プラズモン”共鳴の振幅を計算するために、従来の光学的検出手段を用いて、波長の関数として、この表面により散乱される光の強度を測定する。
【００１４】
多色の光学記憶のための適切な微粒子を形成するために用いる方法は高価であって、特に、その方法が異なる形状の粒子の形成を含むときにそうである。
【００１５】
（特許文献１）
特公平０４−０６２９０号公報
（非特許文献１）
Ｈ． Ｄｉｌｔｂａｃｈｅｒ等、“金属微粒子によるスペクトル的に符号化された光学的データ記憶（Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ ｃｏｄｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ｂｙ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）”， １９９５年４月１５日， ｔｈｅ ｒｅｖｉｅｗ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．２５， Ｎｏ．８， ｐｐ５６３−５６５
（発明の概要）
本発明の目的は、上記のような問題点を克服することである。
【００１６】
この目的を達成するために、本発明の対象は、前記粒子の寸法が前記データを読み出すための手段から発せられ当該粒子と相互作用する光の波長より小さいところの記憶装置であり、前記粒子の化学的タイプを用いて前記データをスペクトル的に符号化する手段から構成される、ことを特徴とする記憶装置である。
【００１７】
用語“スペクトル的符号化手段”は、読み出し手段から発せられる入射光により粒子が励起されるとき、この粒子に与えるために適合される粒子の何らかの特定な特性に関連するものである。
本発明は１つまたはそれ以上の次の特性を有する。即ち、スペクトル的符号化のために用いる前記粒子の化学的タイプを、金、銀、アルミニウム、銅、及びインジウムとスズの酸化物の混合物から選択する。また、同じ表面に形成した前記粒子は略同じ寸法をもつ。
【００１８】
したがって、従来技術におけるように、スペクトル的符号化手段として粒子の寸法を用いることはしない。この追加特性により、異なるタイプであって同じサイズの粒子を同じ装置により同じプロセスを用いて、より経済的に形成することが可能である。したがって、同じサイズで異なるタイプの粒子を用いてデジタルデータをスペクトル的に符号化し、これにより、より経済的にデジタルデータパターンを生成することが可能になる。
【００１９】
用語“略同じ寸法”は、同じ装置により同じ形成プロセスを用いることにより得られる粒子の寸法を意味する。
【００２０】
好適には、前記粒子の寸法は２００ｎｍ未満かそれに等しいかのどちらかである。典型的には、粒子の寸法は約１００ｎｍ×１００ｎｍ×４０ｎｍである。
【００２１】
前記読み出し手段から出射する光の少なくとも１つの波長において電子プラズマ共鳴を得るために、前記粒子のサイズを適合させる。
【００２２】
その共鳴を励起するための波長は、一般に、共鳴が最大になるピークに中心をもつ波長のかなり広い範囲に一致する。
【００２３】
好適には、異なるタイプの粒子のための種々の共鳴波長は３５０〜１１００ｎｍの範囲内にある。
【００２４】
本発明の対象はまた、記憶装置に記憶されたデジタルデータを光学的に読み出すシステムであり、それは前記粒子内の局在プラズモンを励起する手段から構成されることを特徴としている。
【００２５】
（発明の詳細な説明）
従来のカソードリソグラフィ方法を用いて、同じ寸法であって異なるタイプの粒子をガラス基板上に形成する。
【００２６】
例えば、金の粒子のみを第１の枝分かれしたトラックに、そしてアルミニウムの粒子のみを第２の枝分かれしたトラックに形成するように、主な直線的なトラックに沿って１００ｎｍｘ１００ｎｍｘ４０ｎｍの同じ寸法をもつ金よりなる粒子とアルミニウムからなる粒子を交互に形成し、次いで、この主なトラックの一端部から始まる２つに枝分かれしたトラックに沿って、金の粒子のみを第１の枝分かれしたトラックに、そしてアルミニウムの粒子のみを第２の枝分かれしたトラックに形成する、ことが選択される。
【００２７】
共振波長を修正することが可能であるこれらの粒子間結合のあらゆる影響を回避するために、隣り合う２つの粒子の間隔がこれらの粒子の横方向距離より大きくなるように、粒子を形成する。
【００２８】
図１は、粒子の配列について示す図である。適切な演算手段を用いて、６０°の入射角で全内部反射が生じる条件下で、アルミニウム粒子及び金粒子による散乱強度を演算する。その結果は、粒子表面の上部約３０ｎｍの距離で演算されたものである。得られた結果を、入射光の関数として規格化し、アルミニウム粒子については実線を用いて、そして金粒子については破線を用いて、図２に示す。
【００２９】
金粒子の横方向のサイズについて約１００ｎｍを選択すると、図２に示すように、ヘリウムネオンレーザの発振波長に一致する約６４０ｎｍにおいてこの粒子内の局在プラズモンの最大共鳴が得られる。
【００３０】
金粒子から構成される金属情報要素は、形成表面に平行な双極子として反応し、この双極子の軸に対して主に垂直である方向に光を散乱する。さらに、励起光の入射角は粒子の局在プラズモンの共鳴波長を変化しない。
【００３１】
さらに、図２にしたがって、アルミニウムの情報要素についての最大“プラズモン”共鳴波長が約４００〜６００ｎｍの範囲内に位置していることが分かるであろう。
【００３２】
デジタルデータを記憶するための手段としてのこれら情報要素が形成された表面を用いることは、ここでは、次のことを表す。即ち、６０°の入射角において全内部反射が生じる条件下で６４０ｎｍである光の波長を用いてこの表面を照射すると、種々のトラックにおける金粒子の存在のみが検出される、即ち、メイントラックにおける２種類の粒子のうち１種類、そして枝分かれした第１トラックの粒子のみが区別される。６０°の入射角において全内部反射が生じる条件下で４００ｎｍである光の波長を用いてこの表面を照射すると、種々のトラックにおけるアルミニウム粒子の存在のみが検出される、即ち、メイントラックにおける２種類の粒子のうち１種類、そして枝分かれした第２トラックの粒子のみが区別される。
【００３３】
したがって、その表面のトラックのそれぞれのポイントはデジタルデータの符号化のために用いることが可能である次の情報、即ち、要素の有無と、要素が存在する場合は６４０ｎｍまたは４００ｎｍにおける最大散乱と、を伝えることが可能であるため、それぞれのポイントにおいて３つの情報レベルを有している。
【００３４】
この方法において、３つのデジタルデータの記憶モードが得られる。
【００３５】
これらの情報要素が形成された表面は、それ故、デジタルデータを記憶する装置を形成する。これは、先ず、粒子が非常に小さいため、非常に大きい記憶密度を達成することが可能であることを意味している。粒子は、それらを検出するために用いる光の波長より小さい寸法であるが、局在プラズモン共鳴現象によりそれらの有無を検出することはいずれにしても可能である。
【００３６】
本発明にしたがって、金の情報要素の存在とアルミニウムの情報要素の存在が同じ波長において検出されないという事実は、デジタルデータをスペクトル的に符号化する可能性に導く。このようにして得られるデジタルデータを記憶する装置により、３つのモードにおいてデータを記憶することが可能になり、従来の２つのモードにおける記憶に比較して。記憶密度をさらに増加させることが可能である。
【００３７】
本発明の変形例によれば、表面のポイント毎の情報レベルの数をさらに増加させ、さらに記憶密度を増加させるために、２つより多い、異なるタイプの粒子を用いる。最大共鳴波長が重なり合わないように、既知の方法で、これらの粒子タイプを選択する。
【００３８】
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態にしたがった、デジタルデータ記憶トラックに沿った、異なるまたは同じタイプの粒子の分布を示す図である。
【図２】
種々の波長の光により粒子が励起されるときの、アルミニウム粒子による散乱強度（実線）と金粒子による散乱強度（破線）を示す図である。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515021.tif 000018
2004515021.tif 000019
【国際調査報告】
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