臺大物理研究所奈米記錄創新技術研發完成超解析近場光碟片容量超過100GB

由本校物理系蔡定平教授、物理系張慶瑞教授、物理系陳銘堯教授、物理系黃暉理教授以及師大物理系劉威志教授所組成的研究群研發出容量為100GB以上的單片光碟片，是一般CD-R光碟片容量的150倍，DVD光碟片容量的20倍以上，具有驚人與可觀的市場價值與經濟效益的提升，在新世紀奈米存儲技術上領先全球。本月16日於國科會正式對外公佈。

國科會光電小組及目前全球光碟片的產量與產值最大的錸德科技公司，與本校物理研究所蔡定平教授的研究群，以產學計畫的型式成功地研發出三種新型之超解析結構近場光碟片，以最新發展出之奈米光學技術，提供了突破繞射極限的方法，可以縮小記錄點的大小至0.1微米(μm)以下，充分且有效地提高光學記錄的密度與容量。

光碟片在傳統的光學讀寫方法下，若想提高記錄密度來增加光碟片的容量，祇能從縮短所使用的光源波長，或是增加讀寫頭聚焦透鏡孔徑的光學方法，使讀寫光點縮小來達成增加記錄密度與記錄容量的目的，所以一個多月前國外有藍光碟片DVD-blue的推出，其容量是27GB，是目前一般DVD光碟片的容量4.7GB的5倍以上，但是受限於光學的繞射作用，讀寫光點的縮小是有一極限尺度限制的，一般稱為繞射極限(註1)。

研究團隊在遠小於光波波長的距離下，進行近場光學(註2)之記錄讀寫作用，也就是說在光的波動行為，尚無法開始展現的近場距離內，來達成光學的記錄與讀取作用，因為光的繞射作用尚未產生，所以沒有繞射極限的限制。研製出之新型近場光碟片的結構圖，與一般的相變化型DVD光碟片相比較，祇多了一層數十奈米的近場光學作用層，以及40奈米的介電質保護層。目前台大自行研發出之最新型近場光碟片的實驗量測結果，在使用標準DVD光碟測試機(Pulstec Inc., Model DDU-1000)，光學讀寫頭之數值孔徑為0.65，光源波長為637nm，針對一般市售的DVD光碟片與自製之近場光碟片，測量不同記錄點大小的載子雜訊比(carrier-noise-ratio;CNR)值。非常明顯地，一般市售的DVD光碟片在記錄點的尺寸小於250奈米時，其載子雜訊比(CNR)值為0dB，而台大自製的近場光碟片在記錄點尺寸縮小為100奈米時，其之載子雜訊比(CNR) 值仍可達到30dB。若將讀取功率提高到5mW，載子雜訊比(CNR)值更可以達到34dB，已可達到商業量產的規格。

若以目前市面上銷售的650MB容量之CD-R光碟片與4.7GB容量的DVD光碟片的大小來作比較，一般650MB容量之CD-R光碟片與4.7GB容量的DVD光碟片的記錄點分別約是800奈米與400奈米，而目前台灣大學蔡定平教授的研究群所執行之產學計畫，已領先國際成功地研發出記錄點小於100奈米的超解析結構近場光碟片。台大自製之近場光碟片與一般之CD-R光碟片、4.7GB容量的DVD光碟片、及目前最新上市容量為27GB的DVD-blue光碟片的比較表。台灣大學研發出的超解析結構近場DVD光碟片，其相對應記錄容量可大於100GB，是一般CD-R光碟片容量的150倍，DVD光碟片容量的20倍以上。

非常明顯地，近場光碟片的技術與目前使用短波長藍光半導體雷射作為光源，來提升光碟片容量的方式相較，除了無須煩惱必須使用不會受到短波長藍光作用，而減短生命期(life time)的光碟片或讀寫鏡頭之各項材料外，近場光碟片並不需要就目前所使用的光碟機讀寫頭做設計或結構上的更動，例如換成昂貴之藍光半導體光源與相配之藍光讀寫鏡頭等。對近場光碟片而言，唯一的小幅成本增加，是碟片結構中多增加的兩層奈米量級的薄膜，不過，其市場價值與經濟效益的提升卻是相當驚人與可觀的。~)

本校物理研究所的近場光碟研究群，是世界上少數能製作近場光碟片的實驗室，100GB近場光碟片的製作技術領先全球，在國科會有遠見及計畫經費補助下目前仍繼續針對各種不同近場光碟片的組成結構、材料及物性進行各式製作與測試的研究，以求更進一步容量的突破。同時也積極地與目前全球光碟片的產量與產值最大的錸德科技公司合作，來進行近場光碟片的量產製作與規格制定的開發，希望一起努力使台灣光碟片產業能更上一層樓，領先全球推進至一個全新的奈米記錄世代。~

註1：繞射極限：因光學繞射作用而產生的光學解析尺度極限，通常約是半個波長的尺度。~)註2：近場光學：在遠小於光波波長的距離下，進行光學之量測或作用，也就是說在光的波動行為，尚無法開始展現的極近距離內，來達成光學的量測或作用，因為光的繞射作用尚未產生，所以沒有繞射極限的限制。~\