專利名稱：與uv激光束一同使用的光學(xué)記錄載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用UV(紫外)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光束來記錄信息的光學(xué)記錄載體，尤其是使用具有從230～270nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光束來記錄信息的光學(xué)記錄載體。
背景技術(shù)：
通過增加物鏡的數(shù)值孔徑(NA)并減少激光的波長(zhǎng)，光學(xué)記錄載體在數(shù)據(jù)容量方面已經(jīng)有了革命性的提高。總的數(shù)據(jù)容量從650Mb(CD，NA＝0.45，λ＝780nmm)增加到4.7Gb(DVD，NA＝0.65，λ＝670nmm)，再到藍(lán)光光盤的25Gb(BD，NA＝0.85，λ＝405nm)。BD數(shù)據(jù)密度是通過光學(xué)定標(biāo)由DVD容量得出的。為了獲得數(shù)據(jù)密度的進(jìn)一步增加，一種可能就是進(jìn)一步降低激光波長(zhǎng)到UV波長(zhǎng)范圍。適宜的UV激光在不久的將來會(huì)成為可能。
EP0731454A1公開了一種供UV激光使用的光學(xué)記錄方法、光學(xué)記錄設(shè)備和光學(xué)記錄介質(zhì)。應(yīng)該使用波長(zhǎng)在190至370nm范圍內(nèi)的UV激光和數(shù)值孔徑為0.4或更小的透鏡，在記錄著音頻、視頻或字符數(shù)據(jù)的信息記錄區(qū)之外的輔助信息記錄區(qū)內(nèi)記錄所述記錄介質(zhì)的識(shí)別信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)記錄載體，通過應(yīng)用UV光束來記錄信息從而能夠很好的增加數(shù)據(jù)容量。
依據(jù)本發(fā)明這一目標(biāo)是通過如權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體實(shí)現(xiàn)的，所述記錄載體包括一個(gè)基底層(S)和一個(gè)記錄疊層(R)，記錄疊層包括兩個(gè)介電層(I1、I2)，以及夾在所述介電層(I1、I2)之間的一信息層(P)，所述信息層(P)包括有這樣的記錄材料，該記錄材料用于通過UV光束的照射形成代表信息的標(biāo)記和間隔，其中所述記錄材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料組中的至少兩種材料的合金。
在諸如CD、DVD和BD之類的公知光學(xué)記錄載體中，光盤通常包括夾在聚碳酸酯基底層與塑料覆蓋層之間的記錄疊層。數(shù)據(jù)是通過盤的透明聚碳酸酯基底層或覆蓋層而寫入和讀出的。但是，就230到270nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)而言，所述基底層和覆蓋層目前所采用的材料對(duì)于激光輻射是不透明的。依據(jù)本發(fā)明，空氣入射或者覆蓋層入射優(yōu)選地用于數(shù)據(jù)的記錄和讀取，其中覆蓋層是由對(duì)入射UV光束透明的材料制成的。在空氣入射的情況下，沒有覆蓋層或者基底層設(shè)置在信息層和入射UV光束之間。
依據(jù)本發(fā)明提出的記錄疊層主要包括僅僅兩個(gè)介電層和夾在所述介電層之間的一個(gè)信息層。在所述信息層中用作記錄材料的物質(zhì)是根據(jù)這種材料的光學(xué)和熱特性選擇出來的，從而使得它適合于使用UV光束來進(jìn)行記錄。這樣，已經(jīng)表明，摻雜Sb-Te相變組合物是一種適宜的材料，因?yàn)橥ㄟ^適當(dāng)選取摻雜物和疊層設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)滿意的熱學(xué)和光學(xué)性能。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中予以限定。用在信息層和介電層中的優(yōu)選材料在權(quán)利要求3和5中予以限定。信息層和介電層的厚度范圍在權(quán)利要求2和4中予以限定。
依據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，另外提供了一個(gè)或更多的金屬散熱層，如權(quán)利要求6到11中所定義的。在進(jìn)行寫入以形成標(biāo)記期間，要求這些散熱層快速排熱(冷卻)。同時(shí)這些金屬散熱層也能夠用作反射體來增強(qiáng)數(shù)據(jù)的讀出和/或增加記錄層對(duì)入射UV光束的吸收。可以將這種金屬散熱層設(shè)置在兩個(gè)介電層的上面。如果將金屬散熱層設(shè)置在UV光線入射的一側(cè)，該層應(yīng)當(dāng)是半透明或全透明的。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，如權(quán)利要求12和13中所限定的，可以預(yù)見由間隔層和/或額外的介電層分隔開的另外的記錄疊層或者多層結(jié)構(gòu)。
再進(jìn)一步，如權(quán)利要求14所限定的，在面對(duì)入射UV光束的介電層上面設(shè)置一個(gè)另外的覆蓋層可能是較佳的方案，該權(quán)利要求中提到了用于所述覆蓋層的適當(dāng)?shù)牟牧虾秃穸确秶Ｋ龈采w層用作保護(hù)性涂層，以保護(hù)信息層免受刮擦或類似損傷。
再進(jìn)一步，如權(quán)利要求15所限定的，可優(yōu)選的在面對(duì)入射UV光束的介電層上面或覆蓋層上面設(shè)置一個(gè)額外的硬涂層，該權(quán)利要求中限定了用于所述覆蓋層的適當(dāng)?shù)牟牧虾秃穸确秶Ｋ龈采w層用作保護(hù)性涂層，以保護(hù)信息層免受刮擦或類似損傷。


現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋說明，其中附圖1表示作為厚度的函數(shù)的ZnS∶SiO2(80∶20)的透射率；附圖2表示連續(xù)激光加熱所得到的CD、DVD、BD以及UV條件下的徑向溫度曲線圖；附圖3表示激光脈沖加熱所得到的CD、DVD、BD以及UV條件下的徑向溫度曲線圖；附圖4表示作為厚度的函數(shù)的某些介電材料的透射率；附圖5表示作為厚度的函數(shù)的某些金屬的反射率；附圖6a-f表示按照本發(fā)明的記錄載體的不同的實(shí)施方式；附圖7表示附圖6a中所示的光學(xué)記錄載體的光學(xué)特性；附圖8表示附圖6d中所示的光學(xué)記錄載體的光學(xué)特性，以及附圖9表示按照本發(fā)明的記錄載體中的標(biāo)記形態(tài)仿真的模擬結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
在目前(DVD)和第三代(BD)相變光學(xué)記錄載體中通常采用的大多數(shù)介電材料在處于230至270nm范圍內(nèi)的UV記錄波長(zhǎng)下會(huì)吸收過多的激光。這對(duì)熱和光學(xué)性能都會(huì)造成影響。例如，ZnS-SiO2(通常在光學(xué)記錄疊層中采用的材料)在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有相當(dāng)高的吸收系數(shù)。附圖1表示在266nm波長(zhǎng)下作為層厚度的函數(shù)的處于空氣當(dāng)中的ZnS-SiO2層的透射率(n＝2.655；k＝0.527)。在傳統(tǒng)的IPIM記錄疊層中(這里I表示由ZnS-SiO2制成的介電層，P表示相變信息層而M表示金屬散熱層)，兩個(gè)介電層中的明顯吸收導(dǎo)致了比在光學(xué)定標(biāo)條件(optical scaling conditions)的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)的溫度分布寬得多的溫度分布。由于較寬的溫度分布將會(huì)導(dǎo)致較寬的標(biāo)記，并且進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致交叉寫入現(xiàn)象，因此所達(dá)到的數(shù)據(jù)容量將與第三代BD記錄載體同樣大。
這在附圖2、3中進(jìn)行了圖示說明。其中示出了作為連續(xù)激光加熱(代表數(shù)據(jù)擦除)(附圖2)以及脈沖加熱(代表數(shù)據(jù)寫入)(附圖3)的結(jié)果的針對(duì)CD、DVD、BD和UV條件的徑向溫度分布。在附圖2和附圖3b中，徑向坐標(biāo)使用光斑的半徑標(biāo)度。在附圖3a中，將數(shù)據(jù)標(biāo)繪為徑向坐標(biāo)的函數(shù)。如果對(duì)于UV條件下的記錄而言假設(shè)在介電層中沒有吸收，則溫度曲線隨光斑變化，其它三種系統(tǒng)的情況(CD、DVD和BD)也是這樣。但是在有吸收的情況下，即對(duì)于ZnS-SiO2的情況，可以見到，由于在相鄰的介電層中有吸收，所以相變層中的溫度分布變寬。這同樣可以在附圖3看出，其中如果應(yīng)用了ZnS-SiO2介電層，則BD曲線與UV曲線相重疊。
如果考慮了對(duì)于短脈沖的溫度響應(yīng)，則熱擴(kuò)散是不關(guān)聯(lián)的，且熱響應(yīng)差不多就是光響應(yīng)。但是對(duì)于數(shù)據(jù)的直接重寫或擦除而言，擦除電平總是需要的。即使考慮在單獨(dú)的擦除周期內(nèi)擦除數(shù)據(jù)，相鄰軌跡中的數(shù)據(jù)也會(huì)遭到擦除，這是由于這樣的實(shí)際情況造成的溫度分布要比作為定標(biāo)問題的基礎(chǔ)的軌跡間距寬得多。
記錄疊層的敏感度還取決于介電層中的吸收。在除了相變信息層以外的其它層中所吸收的全部光能在第一級(jí)中被看作是喪失了。實(shí)際上，熱阻將會(huì)增加，并且因此少量的熱量將流向絕熱的介電層，但將此看作是二階效應(yīng)。要達(dá)到針對(duì)寫入功率的最佳敏感度，激光應(yīng)當(dāng)最好在信息層得到吸收。
數(shù)據(jù)的讀出需要相對(duì)較低的功率來完成。如果介電層的吸收過高，讀出信號(hào)的信噪比將會(huì)過低。
這說明要與UV光相結(jié)合使用的光學(xué)記錄載體最好需要除了ZnS-SiO2之外的其它介電材料?？赡艿牟牧鲜峭ㄟ^包括濺射沉積和光學(xué)分析的檢驗(yàn)獲得的。這樣，我們發(fā)現(xiàn)從下述材料組中選出的材料可以很好地用作按照本發(fā)明的光學(xué)記錄載體中的介電層Al2O3、SiO2、C、NaCl、ZrO、Si3N4、LiF、KCl?？梢詫?duì)這些材料進(jìn)行摻雜，以進(jìn)一步改善光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械特性。附圖4表示某些介電材料在266nm波長(zhǎng)下作為厚度函數(shù)的透射率。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As中的至少兩種的合金，可以作為信息層中使用的適當(dāng)?shù)南嘧冇涗洸牧稀?br> 除介電層和相變層外，還可以設(shè)置在用以實(shí)現(xiàn)標(biāo)記形成的寫入期間實(shí)現(xiàn)快速排熱(冷卻)所需的金屬散熱層。這種金屬層還作為反射體，用以增強(qiáng)數(shù)據(jù)的讀出和/或由記錄層對(duì)入射光的吸收。下述材料或它們的合金可以在用于在UV波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行光學(xué)記錄的記錄疊層中使用Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W。在附圖5中，給出了這些材料的一部分在266nm波長(zhǎng)下作為層厚度的函數(shù)的反射率。
在附圖6中，以截面圖方式給出了按照本發(fā)明的光學(xué)記錄載體的不同實(shí)施方式。附圖6a表示這種記錄載體的第一種設(shè)計(jì)方案，該記錄載體包括M/I2/P/I1記錄疊層R，其中M是反射體/散熱層，P是相變信息層，I1和I2是保護(hù)/干涉層(介電層)或者多層結(jié)構(gòu)。一般來說，記錄疊層可以是低對(duì)高信號(hào)極性(此時(shí)記錄態(tài)的反射高于未記錄態(tài)的反射)或者高對(duì)低信號(hào)極性(此時(shí)未記錄態(tài)的反射高于記錄態(tài)的反射)。
一般來說，金屬散熱層M的厚度應(yīng)大于10nm，特別地，要大于15nm。相變信息層P的厚度應(yīng)當(dāng)處于從3到50nm的范圍內(nèi)，特別地，是從5到25nm。第二介電層I2的厚度應(yīng)該處于從2到50nm的范圍內(nèi)，特別地，是從3到25nm。第一介電層I1的厚度應(yīng)大于5nm，特別地，應(yīng)大于10nm。
例如，優(yōu)選地提出了一種具有Si3N4作為介電層I1、I2、A1作為金屬散熱層M以及摻有In的Sb-Te合金作為相變信息層P的記錄疊層。疊層設(shè)計(jì)為M/I2/P/I1，如附圖6a所示，其中M是沉積在盤基底S上的第一層，并且其中最佳波長(zhǎng)為266nm的UV激光束L從I1層一側(cè)進(jìn)入疊層。
在附圖7中給出了這種光學(xué)記錄載體的光學(xué)特性。作為I1層厚度的函數(shù)，計(jì)算結(jié)晶(未記錄態(tài))反射率Rc，光對(duì)比度C，以及反射差dR。該計(jì)算是針對(duì)具有100nm厚的M層、18nm厚的I2層和10nm厚的P層的疊層進(jìn)行的。如果將I1層厚度選為14nm，則光學(xué)疊層在未記錄態(tài)下有10.3％的反射、在盤上的未記錄區(qū)與記錄區(qū)之間具有90％的光對(duì)比度以及9.3％的反射差。
在附圖6b中給出了按照本發(fā)明的記錄載體的另一種實(shí)施方式。其中不包含金屬散熱層。I層可以是多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括具有相對(duì)較高熱傳導(dǎo)率的介電材料。為了保護(hù)記錄疊層，也就是所謂的IPI疊層，可以在該I1層的上面設(shè)置一個(gè)額外的覆蓋層C。用于所述覆蓋層的優(yōu)選材料是聚二甲基硅氧烷(Sylgard 184硅氧烷彈性體)，并且具有處于5到300μm范圍內(nèi)的厚度。
在附圖6c中給出了包括兩個(gè)金屬散熱層M1和M2的光學(xué)記錄載體。通過這一實(shí)施方式，可以改善光對(duì)比度。激光束入射到其上的第一散熱層M1需要是透明或者半透明的。同樣第二散熱層M2也需要是透明的。
在附圖6d中給出了包括一個(gè)覆蓋層C和一個(gè)硬涂層HC的光學(xué)記錄載體。通過硬涂層，記錄載體的機(jī)械抵抗力能夠得到提高。硬涂層最好由含有Si-、C-或者S-的材料構(gòu)成，并且厚度大于5nm。
在附圖8中給出了這種記錄載體(沒有硬涂層)的光學(xué)性能。作為I1層厚度的函數(shù)，計(jì)算結(jié)晶(未記錄態(tài))反射(Rc)、光對(duì)比度(C)以及反射差(dR)。該計(jì)算是針對(duì)具有100nm厚的M層、30nm厚的I2層和8nm厚的P層的疊層進(jìn)行的。如果將I1層厚度選為50nm，則該光學(xué)疊層在未記錄態(tài)下具有6.8％的反射率、在盤上的未記錄區(qū)和記錄區(qū)之間具有92％的光對(duì)比度和6.3％的反射差。
在附圖6e中給出了包括多于一個(gè)記錄疊層的多層光學(xué)記錄載體。如圖所示，該載體具有兩個(gè)由間隔層SP間隔開的記錄疊層R1、R2。這樣的記錄載體比僅包括一個(gè)記錄疊層的記錄載體具有更高的容量(在這種情況下約為兩倍)。在這樣的記錄載體中，所有的記錄疊層由從記錄載體的同一側(cè)入射的UV光束L訪問。
在附圖6f中給出了包括位于基底每一側(cè)上的記錄疊層R1、R2的雙面光學(xué)記錄載體。如圖所示，該記錄載體在基底S的每一側(cè)都有一個(gè)記錄疊層R1、R2。這樣的記錄載體具有比僅包括一個(gè)記錄疊層的記錄載體更高的容量(在這種情況下為兩倍)。在這樣的記錄載體中，位于基底S的任一側(cè)上的記錄疊層R1、R2由從它們所處的基底S的那一側(cè)入射的UV光束L進(jìn)行訪問。還可以預(yù)見雙面多層介質(zhì)。
在所提出的記錄載體中，使用了具有2ns寫入脈沖的脈沖策略來研究標(biāo)記形態(tài)。通道位長(zhǎng)度設(shè)定為44nm。在附圖9中給出了典型的模擬結(jié)果。應(yīng)用了帶有4ns的冷卻間隔的6個(gè)寫入脈沖組成的脈沖串。記錄速率為10m/s。實(shí)線表示熔化邊緣。斜線區(qū)域?yàn)橐延涗洏?biāo)記。由于下一次寫入脈沖造成的非結(jié)晶材料的再結(jié)晶是顯而易見的，并且與BD條件下的標(biāo)記形成的認(rèn)識(shí)相一致。如果減小冷卻間隔，將發(fā)生更多的再結(jié)晶。
對(duì)于記錄而言，可以采用用于BD載體的類似設(shè)備。
按照本發(fā)明，提出了一種供UV光束進(jìn)行記錄使用的可重寫光學(xué)記錄載體，其中UV光束的優(yōu)選波長(zhǎng)范圍是從230到270nm。在數(shù)值孔徑NA＝0.85的情況下，具有λ＝266nm的系統(tǒng)的有效光斑半徑(接近高斯(Gaussian)分布的1/e)為R0＝99nm。如果考慮了有效光斑區(qū)域，那么可以看到，對(duì)于這樣的記錄載體，60-65Gb的容量是可以達(dá)到的?？梢赃M(jìn)一步看到，對(duì)應(yīng)于較低的數(shù)值孔徑(例如NA＝0.65)，所獲得的數(shù)據(jù)容量太低，并且需要NA＝0.85的數(shù)值孔徑。
權(quán)利要求
1.一種用于使用處于UV波長(zhǎng)范圍之內(nèi)的光束記錄信息的光學(xué)記錄載體，其中所述光束具體來講具有處于230至270nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，該光學(xué)記錄載體包括基底層和記錄疊層，該記錄疊層包括-兩個(gè)介電層以及-夾在所述介電層之間的信息層，所述信息層包括這樣的記錄材料，該記錄材料用于通過UV光束的照射形成代表信息的標(biāo)記和間隔，其中所述記錄材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料組中的至少兩種材料的合金。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，其中所述信息層具有處于從3至50nm的范圍的厚度，特別地，是從5至25nm。
3.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，其中所述記錄材料是摻有In的Sb-Te合金材料。
4.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，其中面對(duì)入射UV光束的介電層具有大于10nm的厚度，并且另一個(gè)介電層I2具有處于從2nm至50nm的范圍的厚度，特別地，是從3nm至25nm。
5.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，其中所述介電層是由包含Al2O3、SiO2、C、NaCl、ZrO、Si3N4、LiF、KCl的材料組中的材料制成的。
6.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，還包括金屬散熱層，該金屬散熱層介于所述基底層和所述不朝向入射UV光束的介電層之間。
7.按照權(quán)利要求6所述的光學(xué)記錄載體，其中所述金屬散熱層具有大于5nm的厚度，特別地，為大于15nm。
8.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，還包括處于面對(duì)入射UV光束的介電層頂部上的金屬散熱層，所述金屬散熱層是半透明的。
9.按照權(quán)利要求8所述的光學(xué)記錄載體，其中所述金屬散熱層具有處于從3nm到50nm的范圍內(nèi)的厚度，特別地，是從5nm到15nm。
10.按照權(quán)利要求6或8所述的光學(xué)記錄載體，其中所述金屬散熱層是由包含Al、Ag、Cu、Ag、Ir、Mo、Rh、Pt、Ni、Os、W的材料組中的材料或基于該組中的材料的合金制成的。
11.按照權(quán)利要求6或8所述的光學(xué)記錄載體，其中所述金屬散熱層是半透明或者透明的。
12.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，其中記錄疊層在其任一側(cè)或兩側(cè)上還包括另外的介電層或者多層結(jié)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，還包括至少一個(gè)額外的記錄疊層和用于將所述記錄疊層彼此間隔開的至少一個(gè)透明間隔層，所述間隔層特別地是由聚二甲基硅氧烷(Sylgard 184硅氧烷彈性體)制成的，并且具有處于從1μm到100μm的范圍之內(nèi)的厚度。
14.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，還包括處于所述記錄載體朝向入射UV光束一側(cè)的頂部的透明覆蓋層，所述覆蓋層特別地是由聚二甲基硅氧烷(Sylgard 184硅氧烷彈性體)制成的，并且具有處于從5μm到300μm的范圍之內(nèi)的厚度。
15.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄載體，還包括處于所述記錄載體朝向入射UV光束一側(cè)的頂部的透明或者半透明硬涂層，所述硬涂層具有處于從5μm到300μm范圍之內(nèi)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使用處于UV波長(zhǎng)范圍之內(nèi)的光束記錄信息的光學(xué)記錄載體，其中所述光束具體來講具有處于230至270nm的范圍之內(nèi)的波長(zhǎng)，該光學(xué)記錄載體包括基底層(S)和記錄疊層(R)，該記錄疊層包括兩個(gè)介電層(I1，I2)以及夾在所述介電層(I1，I2)之間的信息層(P)，所述信息層(P)包括這樣的記錄材料，該記錄材料用于通過UV光束的照射形成代表信息的標(biāo)記和間隔，其中所述記錄材料是包括包含Ge、Sb、Te、In、Se、Bi、Ag、Ga、Sn、Pb、As的材料組中的至少兩種材料的合金。
文檔編號(hào)G11B7/254GK1689087SQ03823623
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月2日
發(fā)明者A·米吉里特斯基, E·R·梅恩德斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司