專利名稱：分子光電子存儲器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及存儲器件，且更為具體地，涉及使用有機聚合物膜作為存儲介質(zhì)的光電存儲器，通過所施加的電場方向的改變，該有機聚合物膜可以局部并可逆地在透明狀態(tài)與彩色可見光吸收和/或反射狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
背景技術(shù)：
目前對各種類型的高密度電、磁和光學存儲器、以及各種混合技術(shù)存儲器進行重要的研究和開發(fā)努力。隨著在最近40年表示存儲的位的存儲介質(zhì)區(qū)的大小和傳統(tǒng)磁盤存儲器及電子存儲器的存儲器存取速度已經(jīng)持續(xù)下降，新型超高密度存儲器很快在成本效率、耐用性、存儲信息穩(wěn)定性和其它理想特性方面超過了傳統(tǒng)存儲器。許多更新型存儲器基于半導體有機聚合物膜和其它新材料。從有機半導體聚合物的一類中已經(jīng)成功地開發(fā)出較廉價、高密度、熔凝型存儲器。在這些存儲器中，用大電流寫存儲器，然后用較低的電流讀存儲器。雖然熔凝型有機聚合物膜基存儲器在包括數(shù)碼相機存儲器的大量應用中十分有效且成本經(jīng)濟，高密度存儲器的研究者和開發(fā)人員繼續(xù)認識到了對新型、穩(wěn)定、超高密度、可重寫性存儲器件的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實施例提供一種光電子存儲器，該光電子存儲器包括可以通過施加電場而在至少兩個光學狀態(tài)之間被局部并可逆地轉(zhuǎn)換的信息存儲介質(zhì)和探測并報告信息存儲介質(zhì)區(qū)的光學狀態(tài)的探測裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，光學狀態(tài)變化有機聚合物膜用作信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息存儲層。


圖1理論上示出了較大的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜的小矩形部分。
圖2示出當施加電場的方向反向時的圖1中示出的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜。
圖3和4示出在施加較大規(guī)模電場下二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜的可旋轉(zhuǎn)分子成分的旋轉(zhuǎn)。
圖5和6示出在化學亞單元水平的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物、乙炔-鍵合的(acetylene-inked)、indacene-和-取代的苯聚合物網(wǎng)絡的共面和離共面近似90度的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖7示出微光電子機械讀/寫器件，該器件可以結(jié)合包括一層上面參考圖1-6所述的二維光學狀態(tài)變化的有機聚合物膜的信息存儲介質(zhì)使用。
圖8示出信息存儲介質(zhì)和圖7中示出的光電子機械讀/寫器件的操作。
圖9-12示出將二進制值寫進信息存儲介質(zhì)。
圖13-14通過電-光-機械讀/寫器件讀取存儲于信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息。
具體實施例方式
本發(fā)明的各實施例采用不同類型的乙炔-耦合的(acetylene-coupled)、高共軛的二維聚合物的有機染料亞單元，其包括較剛性的板狀平面網(wǎng)絡的稠環(huán)染料亞單元，具有交錯的、乙炔鍵合的、取代的苯基成分，所述成分可以在施加電場的作用下相對于較剛性的稠環(huán)網(wǎng)絡旋轉(zhuǎn)。當二維膜的可旋轉(zhuǎn)苯基成分與稠環(huán)基、較剛性的平面網(wǎng)絡共平面時，整個二維聚合物完全共軛，其中π電子在整個聚合物中有伴隨移位(concomitant delocalization)。在全共軛二維聚合物中，分子軌道帶在能量上相對較寬且相對緊密地間隔，且在最高占有分子軌道(“HOMO”)和最低未占分子軌道(“LUMO”)之間存在相對較小的能帶間隙?？梢詫⒍S聚合物的成分設計成在HOMO與LUMO之間的該較低能帶間隙相應于特定顏色或顏色范圍的可見光的吸收。然而，當施加電場以相對于二維聚合物內(nèi)的較剛性的稠環(huán)基網(wǎng)絡旋轉(zhuǎn)苯基成分時，破壞二維聚合物中的π電子的全共軛，導致二維聚合物的分子軌道帶(molecular orbital band)變窄以及HOMO與LUMO之間的能帶間隙增加。這導致實質(zhì)上的藍色相移二維聚合物的吸收特性，且，當能帶間隙相應于紫外線或更高能的波長時，產(chǎn)生透明膜。
局部施加的電場可以用于局部并可逆地將有機聚合物膜在彩色可見光吸收狀態(tài)與透明狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。即使當除去施加的電場時，有機聚合物的光學狀態(tài)在長時間段內(nèi)是穩(wěn)定的。因此，二維聚合物可以用作信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息存儲，其中透明狀態(tài)表示一個二進制值，諸如二進制值“0”，而彩色可見光觀察狀態(tài)表示相反的二進制值，例如二進制值“1”。由于聚合物的光學狀態(tài)取決于二維信息存儲有機聚合物膜內(nèi)的分子亞單元的取向，所以存儲聚合物的分離的二進制值存儲區(qū)的大小僅由其上可通過光電子機械讀/寫器件可再現(xiàn)地施加電場或光學照明的最小尺寸限制。
可以使用光電子機械讀/寫器件，來通過在第一方向上施加電場以通過引出透明光學狀態(tài)來寫“0”位值，并通過在相反方向施加電場以通過引出可見光吸收和/或反射光學狀態(tài)來寫“1”位，將二進制值寫入表示各個位的信息存儲層的小區(qū)域中。在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息存儲層下面的光電二極管層允許信息存儲層的內(nèi)容被讀取。當將可見光通過讀/取器件導向到信息存儲介質(zhì)上時，光被可見光吸收和/或反射區(qū)吸收并被信息存儲層的透明區(qū)透射。下層光電二極管層在信息存儲聚合物的可見光吸收和/或反射區(qū)下面不被激活，但是由透射到信息存儲聚合物的透明區(qū)的光激活。當激活時，光電二極管層產(chǎn)生電流，且因此可以將信息存儲層內(nèi)的存儲信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。
圖1理論上示出較大的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜的小的矩形部分。如圖1中所示，光學狀態(tài)變化有機聚合物材料由大量平行的片狀二維有機聚合物102-106構(gòu)成。二維片狀有機聚合物包括較剛性的平面網(wǎng)絡，其中諸如可旋轉(zhuǎn)分子成分108的可旋轉(zhuǎn)分子成分以在兩個維度上的規(guī)則間隔出現(xiàn)。如圖1中所示，當在特定方向上施加由圖1中的箭頭110表示的電場時，這些可旋轉(zhuǎn)分子成分可以可旋轉(zhuǎn)地取向以與較剛性的二維有機聚合物片共平面。
圖2示出當反向施加的電場方向時圖1中示出的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜。如圖2中所示，當施加電場的方向反向由箭頭202表示時，諸如可旋轉(zhuǎn)分子成分108的可旋轉(zhuǎn)分子成分相對于較剛性的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物的平面旋轉(zhuǎn)近似90度。二維光學狀態(tài)變化有機聚合物可以在可旋轉(zhuǎn)分子成分與二維聚合物片平行時為彩色可見光吸收和/或反射光學狀態(tài)，如圖1中示出，而在可旋轉(zhuǎn)分子成分近似垂直于二維有機聚合物片時為透明光學狀態(tài)，如圖2中所示。
應該注意的是，取決于二維光學狀態(tài)變化有機聚合物內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)分子成分的化學屬性和相對位置，用于旋轉(zhuǎn)二維聚合物的可旋轉(zhuǎn)分子成分的施加電場的方向可以與二維聚合物共平面，如圖1-4中所示，可以近似正交于二維聚合物的平面，或可以以相對于二維聚合物的平面的各種角度施加。在表示本發(fā)明各實施例的所述光電子存儲器件中，電場的正交施加用于旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)分子成分。
圖3和4示出在較大規(guī)模下的施加電場下的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜的可旋轉(zhuǎn)分子成分的旋轉(zhuǎn)。在圖3中，施加的電場302使可旋轉(zhuǎn)分子成分304和306與將它們包含于其中的二維有機聚合物308和310的平面共平面取向。施加的電場302用于將可旋轉(zhuǎn)分子成分旋轉(zhuǎn)成共平面位置。然而，當除去電場時，作為可旋轉(zhuǎn)分子成分的化學取代基與二維光學狀態(tài)變化有機聚合物的較剛性的靜態(tài)部分之間的分子相互作用的結(jié)果，可旋轉(zhuǎn)分子成分相對穩(wěn)定地固定在共平面取向。然而，當將電場反向時，如圖4中的箭頭402所示，可旋轉(zhuǎn)分子成分304和306分別關(guān)于水平旋轉(zhuǎn)軸402和404旋轉(zhuǎn)到其中可旋轉(zhuǎn)分子成分的平面近似垂直于較剛性的二維有機聚合物片308和310的平面的位置。在圖3中，施加的電場302不用各種分子約束來使可旋轉(zhuǎn)分子成分304和306分別關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸312和314旋轉(zhuǎn)整個180度以豎起近似正交于較剛性的二維有機聚合物平面308和310。然而，各種分子內(nèi)力促使將可旋轉(zhuǎn)分子成分304和306鎖定在如圖3中示出的共平面位置。在二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜內(nèi)的疊置的二維聚合物中，在一種二維聚合物的可旋轉(zhuǎn)苯基成分的取代基與一個或多個較低或較高的鄰近二維聚合物的可旋轉(zhuǎn)分子成分的取代基和/或與并入二維聚合物或較低或較高相鄰二維聚合物的較剛性的稠環(huán)二維網(wǎng)絡中的化學基團之間的相互作用，促使穩(wěn)定地將可旋轉(zhuǎn)分子成分鎖入相對于二維聚合物的平面近似正交的位置。將可旋轉(zhuǎn)分子成分鎖入旋轉(zhuǎn)取向的分子內(nèi)和分子間相互作用可以包括氫鍵、偶極子-偶極子相互作用、基于范德華力的相互作用、相對較弱鍵合電子的極化能力、原子空間排斥、和其它用于約束在一起構(gòu)成有機聚合物基光學狀態(tài)變化膜的疊置的二維聚合物內(nèi)可旋轉(zhuǎn)分子成分的可能旋轉(zhuǎn)證實的這樣的力。
圖5和6示出在化學亞單元級別的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物乙炔-鍵聯(lián)indacene和取代的苯聚合物網(wǎng)絡的共平面和離共平面近似90度的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。如圖5中所示，在可見光吸收和/或反射共平面狀態(tài)中，通過諸如乙炔鍵聯(lián)514的乙炔鍵聯(lián)被可旋轉(zhuǎn)地鍵聯(lián)到較大的稠環(huán)染料亞單元510-513的可旋轉(zhuǎn)苯基成分502-509與稠環(huán)較剛性的平面亞單元510-513共平面。可旋轉(zhuǎn)苯基成分502-508具有圖5中通過字母“A”和“D”表示的不對稱取代基。這些不對稱取代基在可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元內(nèi)引入相對較大的電偶極子，使可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元易于通過施加的電場來取向。圖5中的可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元502-509的共平面旋轉(zhuǎn)取向通過各種分子間相互作用來穩(wěn)定，這些分子間相互作用包括偶極子-偶極子相互作用、氫鍵和其它這樣的吸引力。在圖5中示出的共平面結(jié)構(gòu)中，二維聚合物實質(zhì)上全共軛，雙碳鍵和三碳鍵與單碳鍵沿二維聚合物的水平和垂直骨架交替。在該全共軛狀態(tài)，描述聚合物電子狀態(tài)的分子軌道帶寬并相對緊密地間隔開。在最高占有分子軌道(“HOMO”)與最低未占分子軌道(“LUMO”)之間存在小的能帶間隙，依次，該在HOMO與LUMO之間相對較小的能帶間隙表示用于響應于可見光的光子吸收在二維光學狀態(tài)變化有機聚合物內(nèi)電子躍遷的最小能量。可以使二維光學狀態(tài)變化有機聚合物化學適合于產(chǎn)生具有特定光吸收特性和特定顏色的有機膜。
當與為了建立圖5中所示的共平面結(jié)構(gòu)而施加的電場的極性相反的電場施加于二維光學狀態(tài)變化有機聚合物時，可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元502-509相對于較剛性的稠環(huán)亞單元510-513旋轉(zhuǎn)近似90度，如圖6中所示。在該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，二維光學狀態(tài)變化有機聚合物不再全共軛，因為可旋轉(zhuǎn)分子成分502-509的平面π鍵不再與包括稠環(huán)亞單元510-513的較剛性的二維光學狀態(tài)變化聚合網(wǎng)狀物的共軛平面π鍵分子軌道共平面。
如上所述，參考圖3-4，二維光學狀態(tài)變化有機聚合物為雙穩(wěn)態(tài)。雖然通過施加電場引起可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元502-509的旋轉(zhuǎn)，但是，一旦分別旋轉(zhuǎn)至圖5和6中示出的共平面或近似垂直位置，可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元在長時間段內(nèi)保持固定在共平面或近似垂直位置，即使不再繼續(xù)施加電場?？尚D(zhuǎn)苯基亞單元的兩個雙穩(wěn)態(tài)取向由苯基取代基團和其它可旋轉(zhuǎn)苯基亞單元的取代基團以及二維光學狀態(tài)變化有機聚合物的其他化學成分之間的兩組不同的分子內(nèi)和分子間作用而產(chǎn)生。而且，如上所述，雙穩(wěn)態(tài)在包括納米尺寸區(qū)域的光學狀態(tài)變化有機聚合物的非常小的區(qū)域內(nèi)局部穩(wěn)定。最終，兩個雙穩(wěn)態(tài)之間的光學對比度可以設置成極高，以促進精確而堅定地讀取存儲的信息，如下所述。
圖7示出微小光電子機械讀/寫器件，該器件可以結(jié)合信息存儲介質(zhì)使用，該介質(zhì)包括上面參考圖1-6描述的一層二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜。讀/寫器件700可以由適合的襯底材料利用用于制造集成電路中的復雜三維電路的光刻工藝而制造。讀/寫器件包括終止在光電子末梢704的懸臂702。當向使用至少形成懸臂902和光電子末梢704的金屬護套與外部電路互連的信號線706施加電壓電勢時，光電子末梢704可以在垂直于懸臂702的方向上定向任一微小納米尺寸的電場，或者，當向激光二極管施加電流導致可見光的強光束穿過懸臂的內(nèi)部空心管被發(fā)射并通過光電子末梢712的傾斜表面在垂直方向偏轉(zhuǎn)時，可以在垂直于懸臂702的方向上穿過光電子末梢的納米尺寸孔徑710定向可見光的微小強光束。
圖8示出信息存儲介質(zhì)和圖7中示出的光電子機械讀/寫器件的操作。在圖8中，在信息存儲介質(zhì)804的矩形部分的上面和后面示出光電子機械讀/寫器件802。信息存儲介質(zhì)包括諸如硅或二氧化硅的襯底806，在該襯底上，層疊四層不同的有機聚合物膜。前兩個有機聚合物膜808和810為n型和p型有機聚合物半導體膜，它們一起形成pn結(jié)光電二極管膜。光電二極管膜暴露于可見光時產(chǎn)生電流，而當電流穿過光電二極管膜時產(chǎn)生可見光。這是在信息存儲介質(zhì)中采用的光電二極管膜的前一特性。接著，導電有機聚合物基或?qū)щ姛o機膜812用作透明電極812。最后，參考圖1-6的上述二維光學狀態(tài)變化有機聚合物膜814層疊在透明電極膜812之上以形成信息存儲介質(zhì)的信息存儲層，在其上，設置光電子機械讀/寫器件。如圖8中所示，在相對于信息存儲介質(zhì)的給定位置，在通過相對于直線坐標格的水平位置816和垂直位置818所標出的一些實施例中，或者通過由向合并在讀/寫器件中(圖7中的706)的信號線施加電壓電勢而產(chǎn)生的微小納米尺寸電場或通過由電激活激光二極管(圖7中的712)而產(chǎn)生的任一微小可見光束，電光機械讀/寫器件可以尋址信息存儲介質(zhì)的小列820。信息存儲介質(zhì)可以被精確地移動或相對于讀/寫器件定位，或讀/寫器件可以相對于信息存儲介質(zhì)精確地移動以便于諸如列820的納米尺寸列的二維柵格用作分離的可尋址存儲元件，每一個被穩(wěn)定地保持二進制“0”或二進制“1”值。
圖9-12示出將二進制值寫入信息存儲介質(zhì)。為了方便討論，二維光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜的可見光吸收和/或反射彩色光學狀態(tài)認為表示二進制值“1”，而透明狀態(tài)表示二進制值“0”。然而，還可以采用相反的慣例。在圖9中，電壓902施加于電光學機械讀/寫器件904，以便于穿過二維光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜908發(fā)射窄電場906，將可旋轉(zhuǎn)分子成分旋轉(zhuǎn)成相對于較剛性的二維有機聚合物網(wǎng)絡的平面近似垂直的位置，并引發(fā)在信息存儲層的小元件910內(nèi)的彩色可見光吸收和/或反射光學狀態(tài)。如圖10中所示，彩色可見光吸收和/或反射狀態(tài)是穩(wěn)定的并當施加的電壓已經(jīng)從電光機械讀/寫器件除去時被保持。這樣，在第一方向上的電場的施加導致在信息存儲介質(zhì)912的小列內(nèi)存儲二進制值“1”。
在圖11中，由電光機械讀/寫器件904向信息存儲介質(zhì)的元件910施加相反極性的電壓。與圖9中施加電場的極性相反的施加的電場912在信息存儲介質(zhì)的元件910內(nèi)引起共平面透明光學狀態(tài)。如圖12中所示，即使在除去施加電場之后，信息存儲介質(zhì)的元件910的透明狀態(tài)也是穩(wěn)定的。因此，如圖9-12中所示，透過電光機械讀/寫器件施加的電場可以將二進制值“1”和“0”寫至由電光機械讀/寫器件相對于信息存儲介質(zhì)的位置限定的信息存儲介質(zhì)內(nèi)的特定分離信息存儲元件。
圖13-14示出通過電光機械讀/寫器件讀取存儲在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息。如圖13中所示，信息存儲介質(zhì)的光電二極管層1302和1304通過電流測量電路1308電互連于接地1306。當可見光透過電光機械讀/寫器件投射到信息存儲介質(zhì)1310的小信息存儲元件上時，由在表示二進制值“1”的彩色可見光吸收和/或反射狀態(tài)中的光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜吸收、反射或吸收并反射可見光。因此，來自光電二極管層的低測量電流1308在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的信息存儲元件的可見光照明期間表示，電光機械讀/寫器件1312定位在二維光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜的彩色狀態(tài)區(qū)之上。相比較，如圖14中所示，當電光機械讀/寫器件1312照明光學狀態(tài)有機聚合物基膜的透明狀態(tài)區(qū)1310時，照射的可見光透射通過信息存儲層1314和透明電極層1316進入到光電二極管層1302和1304。響應于可見光的照射，光電二極管1302和1304產(chǎn)生被電流讀出電路1308感測的電流1318。簡要地，在可見光照明下，信息存儲介質(zhì)的信息存儲元件當在表示二進制值“1”的彩色光學狀態(tài)下時產(chǎn)生低電流，而在表示二進制值“0”的透明光學狀態(tài)下時產(chǎn)生相對較高的電流。
雖然以具體的實施例形式描述了本發(fā)明，但并不意味著本發(fā)明受限于該實施例。在本發(fā)明精神內(nèi)的修改對于本領域技術(shù)人員顯而易見。例如，如上所述，許多不同類型的信息存儲器件可以被構(gòu)造成，其中電光機械讀/寫器件相對于信息存儲介質(zhì)移動，或者電光機械讀/寫器件和信息存儲介質(zhì)都移動，以便于將讀/寫器件精確定位在由讀/寫器件與信息存儲介質(zhì)之間的相對位置限定的信息存儲介質(zhì)的信息存儲元件之上。可以開發(fā)許多不同的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜，以便于提供具有不同的期望特性的雙穩(wěn)態(tài)信息存儲相。光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜的不同實施例可以含有附加的化學成分，諸如間隔基、輻射傳遞成分、以及改變材料電子態(tài)的成分。如上所述，聚合物的化學改性會將彩色狀態(tài)的顏色偏移到期望的顏色或顏色范圍并偏移HOMO與LUMO之間的能帶間隙，以便于取決于系統(tǒng)的期望特性，其它雙穩(wěn)態(tài)為透明或彩色。只要雙穩(wěn)態(tài)的一個為對具有第一頻率范圍的電磁輻射透明并阻擋第二頻率范圍的電磁輻射的傳輸，則可以存取存儲在雙穩(wěn)態(tài)中的二進制信息并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電子信號。選擇地，數(shù)字光信號可以直接獲得，并經(jīng)由光計算被處理。有機聚合物膜的化學改性可以導致不同的光學狀態(tài)穩(wěn)定性，并導致各種其它特性的改性，包括有關(guān)于各種環(huán)境影響的穩(wěn)定性或無穩(wěn)定性，包括溫度、暴露氧化或還原條件、暴露高強度電場或磁場、以及其他這樣的環(huán)境影響。在優(yōu)選的實施例中，當暴露于需要產(chǎn)生充足的用于測量信息存儲介質(zhì)內(nèi)的分離的信息存儲元件的信息狀態(tài)的光電二極管電流的強度的電場時，光學狀態(tài)變化有機聚合物基膜不被氧化或還原。信息存儲器件可以包括一個或大量電光機械讀/寫器件，并可以并入在通過光刻方法或大規(guī)模傳統(tǒng)制造方法制造的信息存儲器件的廣泛的潛在種類中。優(yōu)選實施例中的可見光源為激光二極管，但是在替換實施例中可以使用其他類型的可見光源。雖然在理想的實施例中采用二進制信息存儲，但是光電子存儲器可以使用附加的穩(wěn)定光學狀態(tài)以用三個或更多可能值編碼信息元件，導致以更大量值基數(shù)編碼信息。
前述說明為了示例性的目的，使用具體的術(shù)語以便對本發(fā)明全面理解。然而，對于本領域技術(shù)人員顯而易見，為了實踐本發(fā)明不需要具體的描述。為了示例和說明的目的，呈現(xiàn)出本發(fā)明的具體實施例的前述說明。它們并非旨在詳盡或?qū)⒈景l(fā)明限制在公開的精確形式。顯而易見，根據(jù)上述教導許多修改和變化是可能的。示出并描述實施例是為了更好地闡述本發(fā)明的原理和其實際應用，由此能夠使本領于其它技術(shù)人員更好地利用本發(fā)明并將適合于特定使用意圖的各種修改用于各種實施例。本發(fā)明的范圍旨在由下述權(quán)利要求書和其等同物來限定。
權(quán)利要求
1.一種光電子存儲器，包括信息存儲介質(zhì)(304、306、308、310、814)，通過施加電場(402)信息存儲介質(zhì)在至少兩個光學狀態(tài)(圖3-4)之間被局部并可逆地轉(zhuǎn)換；信息存儲層光學狀態(tài)探測裝置(808、810、812、802)，該探測裝置探測并報告信息存儲介質(zhì)的各區(qū)域的光學狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1的光電子存儲器，其中信息存儲層光學狀態(tài)探測裝置還包括在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的探測層(808、810)，該層取決于信息存儲介質(zhì)的光學狀態(tài)不同地響應于詢問信號；和讀/寫器件(802)，該器件將詢問信號施加到信息存儲介質(zhì)的各區(qū)域并根據(jù)探測層的響應來產(chǎn)生報告信號。
3.權(quán)利要求2的光電子存儲器，其中，當信息存儲介質(zhì)在第一光學狀態(tài)(圖4)下時，探測層(808、810)響應透過信息存儲介質(zhì)透射的基于電磁輻射的詢問信號，而當信息存儲介質(zhì)在第二光學狀態(tài)(圖3)下時，響應不透射通過信息存儲介質(zhì)的基于電磁輻射的詢問信號。
4.組合在光電子存儲器件中的權(quán)利要求1的光電子存儲器，其中信息存儲層光學狀態(tài)探測裝置包括在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的探測層(808、810)，該層可以探測施加的電磁輻射束是否在信息存儲介質(zhì)的不同位置透射通過信息存儲介質(zhì)；和讀/寫器件(802)，該器件施加電場以將信息寫入信息存儲層并施加電磁輻射束以便讀取存儲在信息存儲層中的信息。
5.權(quán)利要求4的光電子存儲器件，其中信息存儲層包括具有較剛性的稠環(huán)有機染料基平面網(wǎng)絡(510-513)和乙炔鍵合的可旋轉(zhuǎn)分子成分(502-509)的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物(502-514)；其中可旋轉(zhuǎn)分子成分(304、306、502-509)可以通過施加電場(402)來被旋轉(zhuǎn)取向；和其中可旋轉(zhuǎn)分子成分可以在與較剛性的稠環(huán)有機染料基平面絡共平面的旋轉(zhuǎn)位置穩(wěn)定取向，產(chǎn)生吸收和/或反射特定頻率范圍的電磁輻射的全共軛有機染料基二維聚合物，且其中，可旋轉(zhuǎn)分子成分可以在近似正交于較剛性的稠環(huán)有機染料基平面網(wǎng)絡的旋轉(zhuǎn)位置穩(wěn)定取向，產(chǎn)生對于特定頻率范圍的電磁輻射透明的非全共軛的有機染料基二維聚合物。
6.一種存儲信息位的方法，該方法包括提供光電子存儲器件(802、804)，該光電子存儲器件包括具有信息存儲層(814)的信息存儲介質(zhì)(804)，信息存儲層可以通過施加電場(402)在至少兩個光學狀態(tài)(圖3-4)之間被局部并可逆地轉(zhuǎn)換，且包括在信息存儲介質(zhì)內(nèi)的探測層(808、810)，該探測層可以探測施加的電磁輻射束是否在信息存儲介質(zhì)的不同位置透射通過信息存儲介質(zhì)；當信息位具有第一二進制值時，向第一信息存儲層的小區(qū)域施加第一極性的電場以在該區(qū)域內(nèi)誘發(fā)第一光學狀態(tài)；和當信息位具有第二二進制值時，向第一信息存儲層的小區(qū)域施加第二極性的電場以在該區(qū)域內(nèi)誘發(fā)第二光學狀態(tài)。
7.權(quán)利要求6的方法，還包括隨后照明信息存儲層的小區(qū)域(820)以便于通過探測光電二極管探測層是否響應于該照明產(chǎn)生電流來存取存儲在信息存儲層中的信息。
8.權(quán)利要求6的方法，其中，信息存儲層(814)包括具有較剛性的稠環(huán)有機染料基平面網(wǎng)絡和乙炔鍵合的可旋轉(zhuǎn)分子成分的二維光學狀態(tài)變化有機聚合物(502-514)；其中可旋轉(zhuǎn)分子成分可以在與較剛性的稠環(huán)有機染料基平面網(wǎng)絡(510-513)共平面的旋轉(zhuǎn)位置穩(wěn)定取向，產(chǎn)生吸收和或反射特定頻率范圍的電磁輻射的全共軛有機染料基二維聚合物，其中，可旋轉(zhuǎn)分子成分(502-509)可以在近似正交于較剛性的稠環(huán)有機染料基平面網(wǎng)絡的旋轉(zhuǎn)位置(圖4、圖6)穩(wěn)定取向，產(chǎn)生對于特定頻率范圍的電磁輻射透明的非全共軛的有機染料基二維聚合物。
9.一種采用權(quán)利要求6的用于存儲信息位的方法構(gòu)造光電子存儲器的方法，該方法包括提供通過施加電場可以被局部并可逆地在至少兩個光學狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的信息存儲介質(zhì)(804)；在信息存儲介質(zhì)內(nèi)提供探測層(808、810)，該探測層取決于信息存儲介質(zhì)的光學狀態(tài)來不同地響應詢問信號；和提供讀/寫器件(802)，該器件將詢問信號施加到信息存儲介質(zhì)的各區(qū)域并根據(jù)探測層的響應產(chǎn)生報告信號。
全文摘要
一種用于采用光學狀態(tài)變化的有機聚合物膜(502－514)作為由該方法制造的光電子高密度存儲器和高密度光電子存儲器中的信息存儲層(814)。在一些實施例中，可以制造光學狀態(tài)變化有機聚合物膜以展示出通過施加電場可以被局部、穩(wěn)定并可逆地誘發(fā)的展示出兩種不同的穩(wěn)定光學狀態(tài)(圖3－4)，一種為透明，另一種為光吸收和/或光反射。在各實施例中，信息被數(shù)字編碼在信息存儲層(804)中作為位，由相應于該位的信息存儲層的區(qū)域(802)的光學狀態(tài)表示每一位的值。在各實施例中，可以通過將小區(qū)域暴露于可見光并確定信息存儲層下面的信息存儲介質(zhì)中的光電二極管層是否響應于照明產(chǎn)生電流，來確定信息存儲層的小區(qū)域的光學狀態(tài)。
文檔編號G11B7/24GK1622205SQ20041009537
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
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