專利名稱：超高顯像度光記錄媒介的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高顯像度光記錄媒介，尤其涉及在光的衍射界限以下生 成標(biāo)記，并利用光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取的一種超高顯像度光記錄媒介，背景技術(shù)現(xiàn)在已開發(fā)或者已經(jīng)生產(chǎn)出來的光記錄媒介的代表包括利用紅色激光記錄和讀取的DVD (digital versatile disc;以下稱DVD)和使用藍(lán)色激光的BD (Bin-ray disc.; 以下稱為BD)。上述光記錄媒介的存儲容量DVD級為4. 7 吉伽字節(jié)(Gigabyte;以下稱為GB)，最近投入市場的BD級為25GB左右。 據(jù)推測，到2005年以后，光記錄媒介一個CD的大小能達(dá)到100GB以上。到2010 年以后， 一個CD的大小能夠達(dá)到太拉字節(jié)(Terabyte; TB)以上。但是，作 為信號流動的信息，為了存儲高密度數(shù)字視頻(High Density Digital Video)， 便需要存儲容量為20GB以上、數(shù)據(jù)傳輸速度為25Mbps以上的用于存儲信息的 信息存儲媒介。現(xiàn)在，在各種各樣的多媒體環(huán)境下，多功能信息存儲技術(shù)呈現(xiàn)出多種發(fā)展 形態(tài)。其中，光記錄媒介不僅能夠放入播放裝置或從中取出來，而且能夠存儲 大容量信息。同時，在讀取時，能夠?qū)Υ鎯Φ膬?nèi)容進行隨機(random access) 讀取，能夠維持被存儲數(shù)據(jù)的可靠性，因為費用低廉，所以在多種信息存儲方 式中是最受人關(guān)注的。光記錄媒介必須降低記錄凹點(pit)的大小，才能夠增加記錄密度。記錄 為了降低凹點的大小，必須降低入射激光光束的大小，激光光束的大小與激光 的波長(A)成正比例，與對物鏡開口數(shù)(Numerical Aperture; NA)成反 比例(d^入/NA，在這里，d為激光光束的大小，A為波長，NA為透鏡的開 口數(shù))。因此，為了降低激光光束的大小，就必須降低激光光束的波長或增加
開口數(shù)。為了獲得高密度存儲媒介，便應(yīng)該使用波長短的激光進行存儲和讀取。但是，使用短波長激光(藍(lán)色激光(405nm))和多開口數(shù)(NA=0.85)來實現(xiàn) 高密度存儲已經(jīng)幾乎到達(dá)了一定的界限，為了獲得更大的存儲容量，必須需要 新的技術(shù)。因此，作為能與現(xiàn)有的CD和DVD播放設(shè)備互換，并且容量比初期 CD所擁有的650MB的存儲容量高數(shù)百倍的用于存儲高密度信息的光記錄媒介的 一個方案，便是使用超高顯像度(s叩er-resolution)現(xiàn)象，對光記錄媒介進 行新的研究。這種超高顯像度光記錄媒介有望使用現(xiàn)有的激光光拾取器系統(tǒng)，同時，大 大降低了記錄標(biāo)記的大小，從而增加存儲密度?，F(xiàn)有的一次記錄性(Write once read many, WORM)超高顯像度光記錄媒介在記錄層上形成氣泡(bubble)形 狀的記錄標(biāo)記。上述氣泡形狀的記錄標(biāo)記是納米大小的金屬粒子(例如，Pt) 和氧元素或氮元素等的結(jié)合體在--定高的溫度下分離生成的納米粒子。同時， 還可以利用非線型光學(xué)物體或熱活動性質(zhì)物質(zhì)，在衍射界限以下形成很小的孔 (aperture)，生成小的讀取標(biāo)記。下面，將參照圖l對現(xiàn)有的超高顯像度光記錄媒介的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1是現(xiàn)有的光記錄媒介構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖?，F(xiàn)有的超高顯像度光記 錄媒介由以下各部分構(gòu)成基板IO，反射層20，介電體層(30a， 30b， 30c)， 透光層40，記錄層50和讀取層60。激光光束通過透光層40，入射到光記錄媒 介，并到達(dá)反射層20后被反射出去?，F(xiàn)有的記錄用超高顯像度光記錄媒介的記錄層50使用材料為PtOx (Pt的 氧化物)。但是，包括上述構(gòu)成物質(zhì)的原有光記錄媒介上如果照射了激光光束， 便會形成很大的氣泡狀標(biāo)記。同時，上述氣泡狀標(biāo)記的形狀不均勻，信號質(zhì)量 (jitter)也不好。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不會生成較大氣泡狀標(biāo)記并具有較高的信號播 放質(zhì)量的超高顯像度光記錄媒介。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種超高顯像度光記錄媒介，其在光的衍射 界限以下生成標(biāo)記，并利用光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取，其特點是該光記 錄媒介包括基板、記錄層和讀取層；其中，該記錄層由以下兩層構(gòu)成利用硅元素制成的層禾口從Ag、 Au、 W、 Mn、 Pt、 Ti、 Zr、 B、 Cr、 Fe、 Co、 Ni、 Pd、 Sb、 Ta、 Al、 ln、 Cu、 Sn、 Te、 Zn、 Bi等元素中選擇一種以上構(gòu)成的層，該讀取層 由從Ge、 Sb、 Te等元素中選擇一種以上元素制成。同時，本發(fā)明的一種超高顯像度光記錄媒介，其在光的衍射界限以下生成 標(biāo)記，并利用光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取，其特點是該光記錄媒介包括基 板、記錄層和讀取層；其中，該記錄層是硅元素和從Ag、 Au、 W、 Mn、 Pt、 Ti、 Zr、 B、 Cr、 Fe、 Co、 Ni、 Pd、 Sb、 Ta、 Al、 ln、 Cu、 Sn、 Te、 Zn、 Bi等元素 中選擇一種以上構(gòu)成的混合層，該讀取層由從Ge、 Sb、 Te等元素中選擇一種 以上元素制成。根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)想，較佳地是，記錄層的厚度為lnm以上、30nm以下。 根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)想，較佳地是，讀取層厚度為3nm以上、200nra以下。 根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)想，較佳地是，讀取層以記錄層為基準(zhǔn)，可以疊加在貼近基板的位置或離基板很遠(yuǎn)的位置中任意一處位置上。根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)想，較佳地是，記錄層和讀取層的兩接觸面上疊加介電體層。根據(jù)如上所述的本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介，具有如下效果第一，在本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介上記錄下衍射界限以下標(biāo)記，并 能夠讀取出該標(biāo)記；第二，在本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介中讀取信號時，能夠提供較高質(zhì) 量的信號，當(dāng)記錄長時間保存時，其可信度也很高。為了具體實現(xiàn)本發(fā)明的目的，下面，將參照附圖對本發(fā)明的理想實施例進 行詳細(xì)說明。在說明過程中，為了方便說明，相同的構(gòu)成部件使用相同名稱和 相同符號。


圖1是現(xiàn)有的光記錄媒介構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖；圖2是本發(fā)明的光記錄媒介實施例的構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖；圖3是本發(fā)明的光記錄媒介另一實施例的構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖; 圖4是本發(fā)明的光記錄媒介又一實施例的構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖；圖5是本發(fā)明的光記錄媒介記錄時激光功率信噪比變化的試驗結(jié)果圖；圖6雖然與圖5相同，但是它是讀取時激光功率信噪比變化的試驗結(jié)果圖。
具體實施方式
參照圖2，對本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介的一個實施例進行如下說明。 本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介一個實施例是一個外徑約120mm、厚度約1.2 mm的圓盤，在基板10上按照疊加了反射層20、介電體層30a、記錄層50、介 電體層30b、讀取層60、介電體層30c和透光層40。本發(fā)明的超高顯像度光記 錄媒介為一次存儲型(WORM)光記錄媒介較好。超高顯像度光記錄媒介中使用 的激光光束的波長處于380- 450nm之間，最好使用約405nm的激光光束(laser beam)，從透光層表面，即從光入射面照射到記錄層來進行數(shù)據(jù)(data)存儲 和讀取。如果在光記錄媒介上讀取或存儲數(shù)據(jù)，使用開口數(shù)為0.7以上透鏡，最好 使用0.85左右的對物透鏡，由此,,記錄層上的激光光束點大小約0.4ixm左右。為了保證光記錄媒介的厚度，基板10 —般使用約0. 6-1. lmm的圓盤?；?IO的表面從中心向外周，或者按照其相反方向形成螺旋形的凹點(groove)和 凸點(land)，用于引導(dǎo)激光?；?0的構(gòu)成物質(zhì)可以使用玻璃、陶瓷或樹 脂等多種材料涂抹，同時，使用注塑性能，激光射入時雙折射(birefringence) 小，信噪比(Carrier-to Noise Ratio; CNR)大等特性的聚碳酸脂 (Polycarbonate)。制作基板使用注塑成形法較好，但是，也能夠使用光敏 聚合法等其它方法。反射層20將從透光層40射入的激光光束反射回去，使上述激光光束再射 入透光層40。反射層20可以使用鎂，鋁，鈦，鉻，鐵，鈷，鎳，銅，鋅，鍺， 銀，白金等元素構(gòu)成。其中，為了獲取較高的反射率，使用鋁，金，銀，銅或 其合金等金屬材料較好。在本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介中，并不是必須在 其內(nèi)部設(shè)置反射層20。但是，如果設(shè)置反射層20，射入的激光光束的反射度 一定要保證，光記錄后進行播放時，利用多種干涉效果便能夠獲得質(zhì)量較高的 播放信號(C/N比)。反射層20的厚度為5-300nm較好。如果是20-200nm則 更好。反射層20的厚度不足5nm時，也可以充分獲取以上效果，而當(dāng)反射層 20厚度超過300nm時，不僅反射層20的表面性會變差，而且成膜時間會變長，使生產(chǎn)效率低下。介電體層30a， 30b， 30c具有以下作用對位于介電體層30a、 30b、 30c 之間的記錄層50和讀取層60進行物理或化學(xué)保護，并能夠防止光記錄媒介中 記錄的信息質(zhì)量變差。介電體層30a、 30b、 30c的構(gòu)成物質(zhì)并不局限于能使激 光光束透過激光光束波長區(qū)域的透明介電體。例如，可以使用氧化物、硫化物、 氮化物或其組合成份。但是，從保護基板10不發(fā)生熱變形和保護記錄層50的 角度出發(fā)，最好使用A1203、 A1N、 ZnO、 ZnS、 GeN、 GeCrN、 Ce02、 SiO、 Si02、 Si3N4、 SiC、 La203、 TaO、 Ti02等鋁、硅、鈰、鈦、鋅、鉅等的氧化物、硫化 物或其混合物質(zhì)。最好使用ZnS和Si02的混合物質(zhì)。如果使用ZnS和Si02的混 合物，ZnS和Si02的比例最好為80: 20左右尤其理想。各介電體層30a或30b 或30c的構(gòu)成物質(zhì)可以相同，也可以互不相同。各介電體層30a、 30b、 30c的 厚度并不需要特別限定， 一般為3-200nm較好。上述介電體層30a、 30b、 30c 的厚度不足3nm時，便會很難獲得上述介電體層的效果，如果介電體層的厚度 超過200nm，成膜時間便會變長，生產(chǎn)性能便會變差，同時，介電體層具有的 應(yīng)力便容易產(chǎn)生裂縫(crack)。記錄層50是形成記錄標(biāo)記的層，如果是WORM光記錄媒介，便形成不可逆 記錄標(biāo)記。本發(fā)明的光記錄媒介中，記錄層50的構(gòu)成物質(zhì)使用硅和金屬物質(zhì)。 具有一定功率的激光如果照射到記錄層50上，兩種構(gòu)成物質(zhì)便部分或整體混 合，在上述記錄層50上形成記錄標(biāo)記。同時，上述記錄標(biāo)記和激光光束沒有 照射部分之間反射率的差異，便能夠進行記錄和讀取。記錄層50可以使用硅 和金屬層連接疊加的兩層或更多層，也可以使硅和金屬混合形成一層。上述金 屬可以使用Ag， Au， W， Mn， Pt， Ti， Zr， V， Cr， Fe， Co, Ni， Pd， Sb， Ta， Al， In， Cu， Sn， Te， Zn和Bi較好。上述羅列出來的元素都是易與硅反應(yīng)的 金屬，在光學(xué)儀照射條件下，容易形成記錄標(biāo)記。在上述元素中，記錄層50 中最好使用的物質(zhì)為Ag， Au， W， Ti， Cr， Co， Al， Cu中任意一種以上。上 述物質(zhì)如果用作記錄層50金屬，便能夠獲得具有穩(wěn)定記錄標(biāo)記特性的超高顯 像度光記錄媒介。
如果記錄層50為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，上述各層的厚度沒有特殊限制，但 是，為了充分抑制播放信號的噪音級別，確保充分的記錄感，使記錄前后的反 射率變化更加充分，各層的厚度全部在1-30nm的范圍內(nèi)較好。
讀取層60包括能夠保證超高顯像度的物質(zhì)，讀取層60中使用的構(gòu)成物質(zhì) 也可以是非線形光學(xué)物質(zhì)或根據(jù)溫度不同光學(xué)特性發(fā)生變化的熱鉻黃 (thermochromic)物質(zhì)和相變物質(zhì)等。讀取層的物質(zhì)使用Ge， Sb， Te中任意 一種以上較好。從基板向激光束射入的方向觀察，讀取層60的疊加順序可以 在記錄層50上面，也可以在其下面。讀取層60的厚度并沒有特別限制，但是， 為了充分保證超高顯像度現(xiàn)象，為了在讀取時能獲得充分的光學(xué)變化率，厚度 為3-200nm較好。
為了形成上述反射層20，介電體層30a、 30b、 30c，記錄層50和讀取層 60，可以使用分光法，也可以使用真空疊層法。
透光層40在形成激光光束射入面的同時形成激光光束的光路。其厚度為 100^ m-0.6mm較好。透光層40的構(gòu)成物質(zhì)并不局限于在激光光束波長區(qū)域內(nèi) 透光性高的物質(zhì)。用丙烯酸系列或環(huán)氧化物等紫外線硬化性樹脂作為透光層40 的構(gòu)成物質(zhì)較好，或者也可以使用由透過性樹脂制作的透光薄片和各種粘著劑 或膠合劑。
下面，將參照圖3，對本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介的另一實施例進行 說明。圖3與圖2看起來相似，也是超高顯像度光記錄媒介的截面結(jié)構(gòu)圖，但 是，其記錄層50和讀取層60換了位置。
如上所述，從基板10向激光光束射入的方向觀察，記錄層50和讀取層60 相比，記錄層50可以比讀取層60離基板IO更近，也可以是讀取層60比記錄 層50離基板10更近。
圖4是本發(fā)明的光記錄媒介又一實施例的構(gòu)成物質(zhì)及截面構(gòu)造圖。在圖4 中，記錄層50比一個讀取層60a離透光層40更近，比另一個讀取層60b離基 板10更近。同時，各記錄層50和讀取層60a、 60b兩面可以分別疊加介電體 層30a、 30b、 30c、 30d。
下面，將參照圖5對本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介的一個實施例的實驗 結(jié)果進行說明。
圖5是本發(fā)明的光記錄媒介記錄時激光功率讀取信噪比(以下稱CNR)變 化的試驗結(jié)果圖。
本實驗所使用的超高顯像度光記錄媒介使用圖2所示的結(jié)構(gòu)，記錄層50 比讀取層60離基板更近。
本實驗中使用的光記錄媒介的記錄層厚度為硅90mn，銀合金厚度為30mn。 銀合金以銀元素為主元素，并且添加了銅和Pd。讀取層為Ge， Sb， Te系列物 質(zhì)的混合物，使用厚度為25nm。在上述光記錄媒介上形成75nm的單一凹點 (pit)。在測定本實驗結(jié)果時，讀取激光的波長為405nm，開口數(shù)(NA)為 0.85，讀取線速度為2. 5m/sec，讀取激光的功率為1. 5mW。
上述條件光學(xué)儀激光光束的衍射界限雖然為119nm，但卻形成比119nra小 的75nm的記錄標(biāo)記。如圖5的結(jié)果所示，光記錄媒介利用超高顯像現(xiàn)象，當(dāng) 激光光束功率在約8mW以上的范圍時約表現(xiàn)出40dB大小的高信噪比。本發(fā)明 的光記錄媒介如果使用具有約8mW以上記錄功率的激光光束進行照射的話，利 用超高顯像度現(xiàn)象便能夠獲得高信噪比記錄標(biāo)記。
圖6為使用與圖5具有相同構(gòu)成的超高顯像度光記錄媒介，并在圖5的條 件下，讀取激光功率的CNR比坐標(biāo)圖。由圖6的結(jié)果可知，當(dāng)激光功率為1. lmW 以下時，本發(fā)明的光記錄媒介雖然沒有信號，但是在激光功率為約1.1 raW點 時，便開始出現(xiàn)信號。當(dāng)讀取激光功率為約1.4mW以上時，會產(chǎn)生約40dB左 右的高信噪比。當(dāng)利用約1.1 mW以上功率的激光光束照射本發(fā)明的光記錄媒 介時，便能夠獲得超高顯像度現(xiàn)象形成的具有高信噪比的讀取信號。
綜上所述，本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介可以達(dá)到如下效果
第一，在本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介上記錄下衍射界限以下標(biāo)記，并 能夠讀取出該標(biāo)記；
第二，在本發(fā)明的超高顯像度光記錄媒介中讀取信號時，能夠提供較高質(zhì) 量的信號，當(dāng)記錄長時間保存時，其可信度也很高。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精 神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神 范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種超高顯像度光記錄媒介，其在光的衍射界限以下生成標(biāo)記，并利用光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取，其特征在于所述光記錄媒介包括基板、記錄層和讀取層；其中，所述記錄層是由以下兩層構(gòu)成利用硅元素制成的層和從Ag、Au W、Mn、Pt、Ti、Zr、B、Cr、Fe、Co、Ni、Pd、Sb、Ta、Al、ln、Cu、Sn、Te、Zn、Bi等元素中選擇一種以上構(gòu)成的層，所述讀取層是由從Ge、Sb、Te等元素中選擇一種以上元素制成。
2. 如權(quán)利要求1所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述記錄層 的厚度為lmn以上、30mn以下。
3. 如權(quán)利要求l所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取層 以所述記錄層為基準(zhǔn)，可以疊加在貼近所述基板的位置或離所述基板很遠(yuǎn)的位 置中任意一處位置上。
4. 如權(quán)利要求l所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取層 的厚度為3nm以上、200nm以下。
5. 如權(quán)利要求1所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述記錄層 的兩接觸面上疊加介電體層。
6. 如權(quán)利要求l所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取層 的兩接觸面上疊加介電體層。
7. —種超高顯像度光記錄媒介，其在光的衍射界限以下生成標(biāo)記，并利用 光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取，其特征在于所述光記錄媒介包括基板、記錄 層和讀取層；其中，所述記錄層是由硅元素和從Ag、 Au、 W、 Mn、 Pt、 Ti、 Zr、 B、 Cr、 Fe、 Co、 Ni、 Pd、 Sb、 Ta、 Al、 ln、 Cu、 Sn、 Te、 Zn、 Bi等元素中選擇一種以上構(gòu)成的混合層，所述讀取層是由從Ge、 Sb、 Te等元素中選擇一種 以上元素制成。
8. 如權(quán)利要求7所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述記錄層的厚度為lnra以上、30nm以下。
9. 如權(quán)利要求7所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取層 以所述記錄層為基準(zhǔn)，可以疊加在貼近所述基板的位置或離所述基板很遠(yuǎn)的位置中任意一處位置上。
10. 如權(quán)利要求7所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取 層的厚度為3nra以上、200nm以下。
11. 如權(quán)利要求7所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述記錄 層的兩接觸面上疊加介電體層。
12. 如權(quán)利要求7所述的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于所述讀取 層的兩接觸面上疊加介電體層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高顯像度光記錄媒介，尤其涉及在光的衍射界限以下生成標(biāo)記，并利用光照射該標(biāo)記進行存儲和讀取的超高顯像度光記錄媒介，其特征在于該光記錄媒介包括基板、記錄層和讀取層，記錄層由以下兩層構(gòu)成利用硅元素制成的層和從Ag、Au、W、Mn、Pt、Ti、Zr、B、Cr、Fe、Co、Ni、Pd、Sb、Ta、Al、ln、Cu、Sn、Te、Zn、Bi等元素中選擇一種以上構(gòu)成的層。讀取層由從Ge、Sb、Te等元素中選擇一種以上的元素制成。本發(fā)明提供的超高顯像度光記錄媒介，能夠在超高顯像度光記錄媒介上記錄下衍射界限以下標(biāo)記，并能夠讀取出該標(biāo)記，從而在讀取時能夠保證較好的信號質(zhì)量。
文檔編號G11B7/243GK101211606SQ20061014876
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者李昌浩, 郭金哲, 金正宏 申請人:上海樂金廣電電子有限公司