CN115843362B 用于长期存储信息的方法和信息存储介质的提高存储能力 （陶瓷数据解决方案有限公司）

2022.12.29PCT/EP2020/0688922020.07.03WO2022/002418EN2022.01.06JP2008269219A,2008.11.06WO2013179329A1,2015.10.22US4214249A,1980.07.22TW200518084A,2005.06.01用于长期存储信息的方法和信息存储介质本发明涉及一种信息存储介质和用于长期2通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述陶瓷基板的表面中形成多个凹陷部以便在所述其中所述多个凹陷部具有不同深度并且其中每个深度通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料的所述层的表面中形成多个凹陷部以其中所述多个凹陷部具有不同深度并且其中每个深度将所述陶瓷基板涂覆有不同于所述陶瓷基板的材料的不同第二材料的两个或更多个通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料的所述层中形成多个凹陷部以便在所其中所述多个凹陷部具有不同深度并且延伸4.如权利要求2或3所述的方法，其中在信息编码之前和/或之后对所涂覆的陶瓷基板5.如权利要求1_3中任一项所述的方法，其中所述多个凹陷部之间的最小深度差为至6.如权利要求1_3中任一项所述的方法，其中所述陶瓷基板包含至少90重量％的以下O32O3。7.如权利要求1_3中任一项所述的方法，其中所述陶瓷基板包含至少90重量％的以下3N44C3Si。Si3N44C34O32O3322Si。O3。18.如权利要求14或15所述的信息存储介质，其中所述金属氮化物包含CrN、CrAlN、3N44C3443N44C3O32O322Si。21.如权利要求13_15中任一项所述的信息24.如权利要求14所述的信息存储介质，其中所述陶瓷基板的熔融温度等于或大于所25.如权利要求15所述的信息存储介质，其中所述陶瓷基板的熔融温度等于或大于不26.一种用于解码编码在如权利要求13_25中任一项所述的信息存储介质上的信息的提供如权利要求13_25中任一项所述的信息存测量所述多个凹陷部的至少一个子集的所述深度或所述多个纳米结构的至少一个子解码对应于所测量的深度或所测量的光学特性的所27.如权利要求26所述的方法，其中测量所述深度29.如权利要求26或27所述的方法，其中测量所述光学特性是基于以下中的一者或组5[0001]本发明涉及一种用于长期存储信息的方法并且涉及一种用于长期存储的信息存如硬盘驱动器和光盘等存储介质只有当它们得到妥善保存和维护时才具有仅仅几年的使用寿命。甚至是诸如纸和微缩胶片等旧技术在最好的情况下也只具有几个世纪的使用寿供陶瓷基板；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述陶瓷基板的表面中形成多个凹陷对所涂覆的陶瓷基板进行回火以形成可写板；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述[0008]可在信息编码之前和/或之后任选地对所涂覆的陶瓷基板进行回火以提高包括所下和/或在诸如高湿度的特别恶劣条件下或在酸性环境中存储的情况下，这种回火是特别6更多个层；以及通过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料的所述层中形成多个凹陷[0011]可在信息编码之前和/或之后任选地对所涂覆的陶瓷基板进行回火以提高包括所下和/或在诸如高湿度的特别恶劣条件下或在酸性环境中存储的情况下，这种回火是特别述陶瓷基板之后对部分涂覆的基板进行回火并且随后施加不同材料的一个或多个另外的这些材料中重复形成不同预定深度的凹陷部。由于也可在之后的解码过程中测量这些深7[0016]第二材料的层或不同第二材料的两个或更多个层优选地[0017]第二材料的层或不同第二材料的两个或更多个层优选地是连续的并且优选地在有与陶瓷基板的材料或第二材料不同的元素组成，[0018]回火是可对某些材料诸如陶瓷和金属进行的以通过改变材料的基本物理或化学材料之间的粘附性以及第二材料的层或不同第二材料的两个或更多个层的最底层的硬度[0020]提供如本文所述具有涂覆有第二材料的层的陶瓷基板的可写板允许在其上存储下发生宽电磁波谱的选择性反射，或者在暴露于8对应的氧化物反射和/或吸收，因此所涂覆的基板的表面的表观颜色取决于相应凹陷部的深度。使用不同的金属/金属氧化物组合，因此可通过不同的凹陷部深度编码多种不同颜[0028]优选地，每个凹陷部的横截面积小于100μm2，优选地小于1μm2，更优选地小于过使用激光和/或聚焦粒子束在所述第二材料的表面中形成多个纳米结构以便在所述第二[0030]同样，可在信息编码之前和/或之后任选地对所涂覆的陶瓷基板进行回火以提高9[0033]除非另有说明，否则以下优选特征中的每一个都适用于上述四个方面中的每一ThO22O32O32O3或任何其他氧化陶瓷材料。已知这些材料在各种情况下都[0035]优选地，所述陶瓷基板包含非氧化陶瓷，更优选地所述陶瓷基板包含至少90重N44C34222262224N44C342O322222O32O3TiSi2、O3223N42O3和/或CrAlN中的一者或组合。沉积或任何其他薄膜涂覆方法)将陶瓷基板涂覆有第二材料的层或不同第二材料的两个或何可能被误解读为所编码信息的缺陷。由于可能难以对以上所提及的材料中的一些使用两个或更多个层的材料的源与导电板和/或线栅的中间。定位在陶瓷基板后面的板或栅有[0042]优选地，对所涂覆的陶瓷基板进行回火涉及将所涂覆的陶瓷基板加热到在200℃[0043]优选地，针对写入/编码过程将所涂覆的基板的局部区域加热到第二材料的至少[0044]优选地，激光器被配置来产生具有在10nm至30μm的范围内、优选地在100nm至2,空间光调制器等)优选地被引导在所涂覆的基板的表面上的预定点处以用于在这些预定点少一种元素，其中所述信息存储介质包括在所述信息存储介质上编码信息的多个凹陷部，瓷基板包含至少90重量％、甚至更优选地至少95重量％的以下中的一者或组合：Al2O3、2222O32O32O3或任何其他氧化陶瓷材料。3N44C342222622N44C342O3O3V2O3222262224地每cm2至少10MB的信息、甚至更优选地每cm2至少100MB的信息、甚至更优选地每cm2至少状可允许计算机或数字扫描仪轻松读取所编码信息并且与现有[0072]优选地，测量所述深度或所述光学特性是使用激光束和/或诸如电子束的聚焦粒涂层中形成不同深度的凹陷部的替代方法是已知的并且可代替以上所讨论的直接烧蚀技蚀刻工艺的合适技术是本领域中已知的并且例如在由CRC出版社的RobertDoering和YoshioNishi编辑的第二版HandbookofSemiconductorManufacturingTechnology中刻。[0076]本发明的主题将在下文中参考附图中所示的优选示例性实施方案予以更详细的[0090]图1示意性地描绘穿过根据本发明的一个优选实施方案的适合于长期存储信息的可存在于陶瓷基板150与第二材料170的层之间。第二材料170的层包括具有不同深度的多又可以可靠地测量用于解码的第二层170的厚度和各个凹陷部10的深度差，可编码更多或粒子束190朝向第二材料170的层被引导，然后例如加热第二材料170的落入激光或聚焦粒料可用于陶瓷基板150。在某些配置中，陶瓷基板150包含氧化陶瓷，所述氧化陶瓷包含Al2O322222O32O32O3或任何其他氧化陶瓷材料中的至少一3N44C3422226ThB222150的至少95重量％。一种优选配置是包含按重量测量至少90重量％的Al2O3或SiO2的陶瓷[0094]第二材料170形成为陶瓷基板150上的层。与陶瓷基板150的厚度(图1未按比例绘3N44C32O3222ThO22O32O3TiB22226222[0096]图2示出用于使用物理气相沉积(PVD)将第二材料170涂覆到陶瓷基板150上的示与第二材料162的源160之间。这种导电网/板180在传导电流时可吸引第二材料164的电离[0098]在陶瓷基板150上沉积第二材料170的层可使用其他涂覆方法诸如溅射或升华夹硬化。对所涂覆的陶瓷基板进行回火可涉及将所涂覆的陶瓷基板150加热到200℃至4,000170的在局部区域175内的部分，使得所述部分与周围的第二材料170(例如在光学上)可区[0101]优选地，激光或聚焦粒子束将第二材料170的局部区域175加热到第二材料170的第二材料170在局部区域175内的快速膨胀。此快速膨胀可导致局部区域175内的第二材料[0102]用于激光编码方法的合适激光波长可包括在10nm至30μm的范围内、优选地在[0104]根据本发明的信息存储介质110抗环境降解并且优选地能够承受介于一273℃(0°[0105]图4示意性地描绘穿过根据本发明的另一优选实施方案的适合于长期存储信息的信息存储介质的横截面。所述信息存储介质包括涂覆有与陶瓷基板150的材料不同的不同之间可存在烧结界面(未示出)。所述烧结界面可包含(通过不同深度)编码在四层171至174中的每一层中。如果四层171至174由不同材料制成，[0108]图4所示的多层涂层的一个特别优选示例是金属层171涂覆在基板150上并且(相部分被折射(3)进入氧化物层并在氧化物/金属界面处被反射(4)。已经在氧化物层处反射和金属层两者的折射率以及氧化物层的厚度)，但如果某个凹陷部的深度在此特定点处导[0109]图6描绘示出激光的反射率取决于针对具有不同TiO2层厚度(17nm、24nm、28nm、[0110]因此，原则上可利用金属/金属氧化物层系统并且通过凹陷部的不同深度编码不[0111]图7示意性地描绘穿过根据本发明的另一优选实施方案的适合于长期存储信息的来自基板材料和第二材料两者的至少一种元素。第二材料170的层的表面包括多个纳米结构20，其中多个纳米结构20具有不同光学特性并且其中每个光学特性对应于预定义信息不同取向的此类纳米波纹可如下制造：可使用飞秒激光器在陶瓷(例如CrN)或金属(Cr)表阈值的能量流产生以上所提及的平行于偏振方向含至少96％Al2O3的Rubalit7[0114]使用物理气相沉积在所述陶瓷基板的具有10cm×10cm尺寸和1mm厚度的板上涂覆一起放入可购自OerlikonBalzers股份公司(Lichtenstein)的物理[0115]然后使用来自OerlikonBalzers股份公司的增强溅射工艺BALI-NITgCNI在[0118]在回火之后，材料堆叠包括由包含至板、具有约5μm厚度的CrN涂层和具有约1μm厚度的另一Cr2O3金属氧化物层。Z.B.Qi等人[0121]取决于所使用的脉冲数量，激光形成的凹陷部达到介于4μm与10μm之间的若干个深度水平。图8a和图8b示出用KeyenceVHX_7000高分辨率4K显微镜在不同放大倍数(两张显微照片右下处的横条分别对应于1,000.00μm和100.00μm)下拍摄的所述探针的表面的显[0125]利用使用焦距为56mm的SpectraPhysicsFemtosecond_LaserSpirit_1040HE309a和图9b示出用KeyenceVHX_7000高分辨率4K显微镜在不同放大倍数(两张显微照片左上[0126]作为第三示例，可购自CeramTec有限公司的具有22mm×7mm尺寸的由包含至少96％Al2O3的Rubalit708s制成的陶瓷基板已经在LeyboldZ400沉积系统中涂覆有500nm