基于发光的数据存储制造技术

一种数据存储装置，它包括　　　　能发射具有亚微米级斑点尺寸的电子束的电子源（２００）；　　　　　位于电子源（２００）附近的发光层（２１０），所述发光层（２１０）包括在受到来自所述电子源２００的所述电子束的轰击时能发射光的发光材料；　　　　位于所述发光层（２１０）附近用来检测所述光的检测器（２２０）；以及　　　　位于所述发光层（２１０）和所述检测器（２２０）之间的相变层（２３０），所述相变层（２３０）可以被来自所述电子源２００的所述电子束局部地从第一相转变为第二相。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储装置以及数据存储和检索方法，更具体地说，涉及依靠光信号的超高密度数据存储装置以及与所述数据存储装置有关的数据存储和检索方法。
技术介绍
数据存储装置可用在计算机和其他电子设备中以数据位的形式存储信息。早期的数据存储装置包括计算机打孔卡，其中数据由毫米级大小的孔组成。将打孔卡放入计算机，就可读出打孔卡上的数据。今天，毫米大小的孔已由小得多的数据位替代。由于数据位变得越来越小，数据位就可越来越靠近，数据存储装置上存储的数据密度就可增加。当数据位是微米级、亚微米级或纳米级时，数据存储装置可以称为超高密度数据存储装置。图1示出在授于Gebson等人的美国专利No.5557596(‘596专利)(已作为参考全部包括在本文中)中公开的一种超高密度数据存储装置。所述超高密度数据存储装置包括一组场致发射体100；位于场致发射体100下面的数据存储层110；微推进器120，它将数据存储层110保持在场致发射体100下面并且可以将数据存储层110定位在相对于场致发射体100的所需位置；以及电连接线130，它能够向场致发射体100提供能量。当向场致发射体100提供能量时，场致发射体100可以用电子束轰击数据存储层110并能将数据存储层的纳米级部分从未写数据位(图1中用标号140表示)转变成已写数据位(用标号150表示)。这种转变通过下面将会讨论的写入过程实现。在向数据存储层110写入数据时，各场致发射体100通过电连接线130被激励，并用电子束轰击所选的未写数据位140。在写入过程中，电子束有足够的功率密度将轰击的未写数据位140从第一材料状态(例如结晶态，可赋于其“0”数值)转变到第二材料状态(例如非晶态，可赋于其“1”数值)。这样，通过轰击结晶态的未写数据位140并适当冷却数据位140以形成非晶态的已写数据位150，具有数值“1”的数据位就可写入并存储在数据存储层110上。从数据存储层110擦除数据时，各场致发射体100通过电连接线130被激励，并用电子束轰击所选的已写数据位150。在擦除过程中，电子束有足够的功率密度将轰击的已写数据位150从第二材料状态(例如非晶态，可赋于其“1”数值)转变到第一材料状态(例如结晶态，可赋于其“0”数值)。通过轰击非晶态的已写数据位150并适当加热数据位150以形成结晶的已擦除的数据位140，在数据存储层110上就可恢复具有数值“0”的数据位。从数据存储层110读出数据时，场致发射体100又用电子束轰击数据位140、150。但场致发射体100不是用有足够能量使数据位140、150在上述第一和第二材料状态之间转变的电子束来轰击数据位140、150，而是用不能实现转变但却可实现识别的低功率密度的电子束来轰击数据位140、150。因此，对低功率密度的电子束和数据位140、150之间的交互作用进行监测以便读出数据。在读出过程中，低功率密度的电子束与未写数据位140的交互作用和低功率密度的电子束与已写数据位150的交互作用不同。例如，在轰击结晶的未写数据位140时，低功率密度的电子束所产生的二次电子比轰击非晶的已写数据位150时要少。所以，监测低功率密度的电子束与电子束正在轰击的数据位140、150之间的交互作用(即监测所产生的二次电子数)，就可确定被轰击的数据位140、150是存储的数值“1”或“0”，并读出存储在数据存储层110中的数据。
技术实现思路
一种数据存储装置，它包括能发射具有亚微米级斑点尺寸的电子束的电子源；位于电子源附近的发光层，所述发光层包括在受到来自电子源的电子束轰击时能发射光的发光材料；位于发光层附近用于检测光的检测器；以及位于发光层和检测器之间的相变层，所述相变层能被来自电子源的电子束从第一相局部转变到第二相。在一种装置中存储和检索数据的方法，所述装置包括能发射具有亚微米级斑点尺寸的电子束的电子源；位于电子源附近的发光层，所述发光层包括在受到来自电子源的电子束轰击时能发射光的发光材料；位于发光层附近用于检测光的检测器；以及位于发光层和检测器之间的相变层，所述相变层能被来自电子源的电子束从第一相局部转变到第二相，所述方法包括通过电子束将部分相变层从第一相转变为第二相的数据写入步骤；以及通过利用降低功率密度的电子束激励发光层发光并监测从发光层发射的到达检测器的光而从存储介质读出数据的步骤。附图说明以下将参阅附图详细说明存储和检索超高密度数据的装置和方法的优选实施例，附图中同样的数字代表同样的元件，附图中图1是有关技术的数据存储装置的侧视透视图；图2是具有发光层和相变层的数据存储装置的截面图。相变层包括光学透明的第一相区和光学不透明的或吸收的第二相区，所述第二相区不位于产生光的发光层的位置和检测器位置之间；图3是图2所示的数据存储装置的截面图，其中光学不透明的第二相区位于产生光的发光层的位置和检测器之间；图4是具有发光层和相变层的数据存储装置的截面图，其中相变层包括光学透明的第一相区和反射的第二相区； 图5是一种数据存储装置的截面图，所述数据存储装置包括折射匹配层、相变层和含有旋光纳米粒子的光学中性介质；图6是相变层中一种材料的吸收光谱和同一材料的移位发射光谱的曲线图；以及图7是存储数据和从数据存储装置检索数据的方法的流程图。具体实施例方式以下的详细说明使本专业的技术人员能够制造和使用数据存储装置。为了说明，提出一些具体的术语，以便透彻理解数据存储装置以及存储和检索数据的方法。但对本专业的技术人员来说，很明显，要制造或操作数据存储装置不一定需要这些具体细节。具体应用的说明只不过是代表性的实例。对本专业的技术人员来说，对于优选实施例的各种改动显而易见，此处定义的通用原理可适用于其他实施例和应用而不背离本文说明的装置和方法的精神和范围。此处讨论的装置和方法不限于所示实施例，而符合与此处公开的原理和特性相一致的最广泛的可能范围。除上述之外，需要更多类型的超高密度数据存储装置。为适应此需要，以下将讨论以光学方法工作的超高密度数据存储装置的几个实施例。这些装置可包括微米级，亚微米级和/或纳米级的数据位。参阅图2，图中示出超高密度数据存储装置一个实施例的截面图。所述装置包括能发射或高功率密度或低功率密度电子束e-(以虚线表示)的电子源200。电子束e-最好在电子束的整个通路上保持其亚微米级的斑点尺寸。正如本专业中所了解的，许多超高密度数据存储装置包括能发射在电子束的整个通路上保持其纳米级斑点尺寸的电子源200。电子源200可以是能发射有足够功率密度的电子束并能保持所需斑点尺寸的场致发射体或其他这样的器件。如图2所示，在电子源200上方附近是发光层210。发光层210包括在受到来自电子源200的电子束的轰击时能发光的发光材料。发光层210可以包括钇铝石榴石(YAG)基或钇铝钙钛矿(YAP)基的材料。发光层210还可以包括稀土元素掺杂剂和/或氧化锌、GaN、硫化锌和Si3O4中的至少一种。再参阅图2，发光层210发射的部分光用波纹箭头代表，以符号hυ表示。虽然光通常会向所有方向发射，为清楚起见，仅示出离开发光层210底部的那部分光。如图2所示，邻近发光层210的是相变层230。如下面将讨论的，相变层230能够从第一相局部转变为第二相，而且，在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据存储装置，它包括能发射具有亚微米级斑点尺寸的电子束的电子源(200)；位于电子源(200)附近的发光层(210)，所述发光层(210)包括在受到来自所述电子源200的所述电子束的轰击时能发射光的发光材料；位于所述发光层(210)附近用来检测所述光的检测器(220)；以及位于所述发光层(210)和所述检测器(220)之间的相变层(230)，所述相变层(230)可以被来自所述电子源200的所述电子束局部地从第一相转变为第二相。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一相使所述光透射所述相变层(230)，而所述第二相反射所述光。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一相使所述光透射所述相变层(230)，而所述第二相吸收所述光。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一相阻止第一波长范围的所述光透射所述相变层(230)，而所述第二相吸收所述第一波长范围的所述光并再发射至少部分第二波长范围的所述光。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述发光层(210)包括光学中性介质(260)和所述光学中性介质(260)中的旋光纳米粒子(270)。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括位于所述发光层(210)和所述相变层(230)之间的折射匹配层(280)。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括位于所述发光层(210)和所述电子源(200)之间的反射层(280)。8.一种数据存...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·吉布森，K·瑙卡，C·C·杨，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：