專利名稱：具有貴金屬反射層的相變光盤(pán)和光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠反復(fù)讀寫(xiě)的相變光盤(pán)。尤其涉及高密度相變光盤(pán)，通過(guò)使用由新材料制成的反射層，其能夠增加紋間表面溝紋(land/groove)記錄方法中重寫(xiě)的次數(shù)及減少串擦(cross-erasing)，步及由此產(chǎn)生的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。


圖1所示的普通相變光盤(pán)由基片和從激光束入射側(cè)開(kāi)始依次沉積的多層薄膜構(gòu)成。多層薄膜包括從基片開(kāi)始依次沉積的第一介質(zhì)層、記錄層、第二介質(zhì)層和反射層。在具有和圖1所示的相同層結(jié)構(gòu)的相變光盤(pán)中，反射層將透過(guò)記錄層的激光光束反射回記錄層。由于反射層的這種反射功能，光盤(pán)的反射率和光能量效率提高了。寫(xiě)入期間已經(jīng)熔化的記錄層通過(guò)反射層的高熱傳導(dǎo)性很快地冷卻。結(jié)果記錄層中的痕跡(marks)從晶態(tài)變到非晶態(tài)，因此信息能夠?qū)懺谙嘧児獗P(pán)上。
目前鋁(Al)一直用作為相變光盤(pán)反射層的材料。當(dāng)重寫(xiě)大約進(jìn)行15,000次時(shí)，對(duì)于由Al做反射層的相變光盤(pán)，抖動(dòng)量(jitter)超過(guò)15％。抖動(dòng)量用于計(jì)量重放信號(hào)的精確度。使用抖動(dòng)量超過(guò)15％或更大的光盤(pán)作為記錄媒體是困難的。
另外，當(dāng)紋間表面溝紋記錄方法用在具有由Al做反射層的相變光盤(pán)時(shí)，重寫(xiě)次數(shù)增加愈多，因預(yù)先寫(xiě)入數(shù)據(jù)部分之損失發(fā)生的串擦就愈大。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的就是提供使用新的材料作為反射層的光盤(pán)，由此可以比使用Al做反射層的現(xiàn)有光盤(pán)更顯著地增加重寫(xiě)次數(shù)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供上述光盤(pán)的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，提供一種光盤(pán)，包括基片和涂在基片一側(cè)表面的多層膜。該膜包括涂在基片上的介質(zhì)層，涂在該介質(zhì)層上的記錄層，涂在該記錄層上并且厚度大于100埃小于350埃的介質(zhì)層，以及涂在該介質(zhì)層上并由金屬制成的反射層。
該反射層最好是由選自銅(Cu)，金(Au)及銀(Ag)之一種制成。
對(duì)于本發(fā)明的另一個(gè)目的，提供了包括光盤(pán)的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，該光盤(pán)具有基片及至少涂在基片一側(cè)表面上的膜，該膜具有涂在基片上的記錄層，涂在記錄層上且具有厚度大于100埃小于350埃的介質(zhì)層，以及涂在該介質(zhì)層上并由金屬制成的反射層；以及光盤(pán)寫(xiě)入期間使用10-12mW激光功率和從光盤(pán)讀出期間使用1mW激光功率的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置。
通過(guò)參考附圖對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)和操作的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)將更清楚。附圖中圖1是展示普通相變光盤(pán)結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖2是展示用于解釋本發(fā)明實(shí)驗(yàn)測(cè)試之相變光盤(pán)結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是展示由Al、Cu、Ag或Au制成反射層之相變光盤(pán)中重寫(xiě)次數(shù)變化對(duì)抖動(dòng)特性的曲線；圖4是展示具有紋間表面溝紋結(jié)構(gòu)基片的相變光盤(pán)之鄰近的紋間表面或溝紋中抖動(dòng)變化對(duì)重寫(xiě)次數(shù)的曲線；圖5是展示對(duì)于由Al,Cu,Ag或Au制做的單層在紅光區(qū)域波長(zhǎng)-反射率特征的曲線；圖6是展示當(dāng)鄰近反射層的第二介質(zhì)層具有不同的厚度時(shí)抖動(dòng)變化對(duì)重寫(xiě)次數(shù)的曲線；圖7展示Al反射層的相變光盤(pán)中串擦對(duì)軌距(track pitch)的特征；和圖8是根據(jù)本發(fā)明用于相變光盤(pán)和磁光盤(pán)的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
本發(fā)明參考附圖將做詳細(xì)說(shuō)明。
已經(jīng)知道重寫(xiě)次數(shù)和串擦在使用相變光盤(pán)實(shí)現(xiàn)4.7Gbyte DVD-RAM中是主要的技術(shù)內(nèi)容。本發(fā)明注意到這些內(nèi)容極大地依賴于反射層。還發(fā)現(xiàn)使用新的金屬反射層制備相變光盤(pán)，由此增加重寫(xiě)次數(shù)和顯著地減少串擦。
根據(jù)下述的物理特性，將比較由本發(fā)明提出的銅(Cu)，銀(Ag)和金(Au)作為反射層材料和現(xiàn)有的鋁(Al)作反射層材料。
Al具有大約2.37W/cm/deg/sec(瓦/厘米/度/秒)的熱導(dǎo)率，而Cu,Ag及Au分別具有大約4.01W/cm/deg/sec、4.29W/cm/deg/sec和3.17W/cm/deg/sec的熱導(dǎo)率。換言之，貴金屬例如Cu,Ag和Au具有的熱導(dǎo)率要高于Al的熱導(dǎo)率33％～69％。Cu、Ag和Au的熔點(diǎn)大約分別為1085℃、961℃和865℃，其高于熔點(diǎn)為660.5℃的Al。因此，可防止重復(fù)寫(xiě)入期間反射層的退化，由此可顯著地減少因重寫(xiě)次數(shù)的增加引起的抖動(dòng)增加。上述材料的折射率、熱導(dǎo)率及熔點(diǎn)總結(jié)于下表1。
表1
這里n是折射率數(shù)值，K是熱導(dǎo)率，Tm是用Kelvin絕對(duì)溫度(K)表示的熔點(diǎn)。
這樣，當(dāng)從Cu,Ag和Au之一選用為相變光盤(pán)的反射層時(shí)，具有高熱導(dǎo)率的反射層在寫(xiě)入期間突然吸收熔化的記錄層的熱量。因而記錄層突然冷卻。結(jié)果，在重復(fù)寫(xiě)入期間成為增加抖動(dòng)之主要原因的材料流動(dòng)、即因記錄層熱不均勻性引起的熔化材料的移動(dòng)現(xiàn)象被抑制了。這里，抖動(dòng)代表重放信號(hào)的準(zhǔn)確度，它是代表在媒體上寫(xiě)入痕跡位置偏離理想痕跡位置之偏離度的量。因此，在相變光盤(pán)中，當(dāng)寫(xiě)入期間溫度升高到650℃或更高，尤其到1000℃時(shí)，Cu,Ag和Au用作為反射層要比Al作反射層具有更好的熱穩(wěn)定特性。由于上述特性，選自Cu、Ag和Cu之一做反射層的相變光盤(pán)比Al做反射層的相變光盤(pán)具有更好地重寫(xiě)和串擦特性。
同時(shí)，第二介質(zhì)層比反射層具有相對(duì)更低的熱導(dǎo)率，并用于適當(dāng)調(diào)節(jié)反射層的反射率。當(dāng)選用Cu、Ag和Au之一用作為反射層時(shí)，置于反射層和記錄層之間的第二介質(zhì)層最好具有大于100埃小于350埃的厚度。因此，重寫(xiě)次數(shù)能夠進(jìn)一步提高，串擦能夠進(jìn)一步減少。
涉及選自Cu、Ag和Au之一做反射層的相變光盤(pán)與現(xiàn)有Al做反射層的相變光盤(pán)之間的重寫(xiě)次數(shù)和串擦的特征將通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試?yán)蒙漕l直流(RF/DC)濺射，使用聚碳酸酯做基片并且軌距為0.58μm制備出4張相變光盤(pán)，分別用Al,Au、Ag和Cu做反射層，以便能夠采用紋間表面溝紋記錄方法。圖2是展示為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)制備的相變光盤(pán)具有的層結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2中，反射層厚度約為1000埃，其由Al、Au、Ag和Cu之一制成。基片厚度約為0.6mm。第一和第二介質(zhì)層由ZnS(占80％)-SiO2(占20％)構(gòu)成。第一介質(zhì)層厚度約為1200埃，第二介質(zhì)層厚度約為200埃。記錄層是由Ge2Sb2Te5(化學(xué)成分)構(gòu)成，厚度為250埃。
為了測(cè)試分別由Al、Au、Ag和Cu做反射層的這四個(gè)相變光盤(pán)，分別采用寫(xiě)入功率為13.3、13.0、14.5和15.2mW，擦除功率5.0,5.2,6.5和6.2mW。已經(jīng)確定這些功率值以便在重寫(xiě)100次之后仍可獲得最小的抖動(dòng)值。
對(duì)重寫(xiě)次數(shù)達(dá)到105的抖動(dòng)已進(jìn)行了測(cè)量。通過(guò)在一個(gè)相鄰紋間表面或溝紋處增加重寫(xiě)次數(shù)的同時(shí)，通過(guò)測(cè)量抖動(dòng)和包跡(envelop)大小評(píng)估了串擦。這些測(cè)量是在PULSTEC公司制造的DDU-100型動(dòng)態(tài)測(cè)試儀上進(jìn)行的，其波長(zhǎng)為680nm，使用8比14調(diào)制信號(hào)，信號(hào)周期T為34.27納秒，相變光盤(pán)的線速度為6.1m/秒。
圖3展示通過(guò)熔化和結(jié)晶起始的相變光盤(pán)中抖動(dòng)變化對(duì)重寫(xiě)次數(shù)的關(guān)系。
當(dāng)以熔化和結(jié)晶開(kāi)始時(shí)，由Cu或Au做反射層的相變光盤(pán)的抖動(dòng)值小于12％，直到重寫(xiě)達(dá)到6×104次為止，如圖3所示，在重寫(xiě)為105次之后其抖動(dòng)值約為15％。然而由Al做反射層的相變光盤(pán)在重寫(xiě)15,000次時(shí)的抖動(dòng)值約為15％，而在重寫(xiě)為105次之后抖動(dòng)值約26％。因此，根據(jù)本發(fā)明選自Cu,Ag和Au之一做反射層的相變光盤(pán)和現(xiàn)有的用Al做反射層的光盤(pán)相比具有優(yōu)良的重寫(xiě)能力。
圖4展示了在增加相鄰紋間表面或溝紋處重寫(xiě)次數(shù)的同時(shí)測(cè)得的抖動(dòng)變化，尤其展示了在使用軌距為0.54μm之基片的情況下抖動(dòng)的變化。與由Al做反射層的相變光盤(pán)相比，由選自Cu、Ag和Au之一做反射層的相變光盤(pán)保持了極小的抖動(dòng)值。在圖4所示的整個(gè)重寫(xiě)范圍內(nèi)，該抖動(dòng)值維持在小于12％。因此，與由Al做反射層的相變光盤(pán)相比，由選自Cu、Ag和Au之一做反射層的相變光盤(pán)使得在寫(xiě)入期間可降低相鄰信道上的數(shù)據(jù)損失。
圖5展示了關(guān)于分別由Al、Cu、Ag和Au做單層時(shí)在紅光區(qū)域的反射率。
從圖5能夠看出，Cu,Ag和Au分別具有比Al高的反射率。因此，與由Al做反射層的相變光盤(pán)相比，由選自Cu、Ag和Au之一做反射層的相變光盤(pán)在記錄層吸收更多的光能，而在反射層則吸收更少的光能。
圖6展示了當(dāng)接觸反射層的第二介質(zhì)層具有不同的厚度時(shí)抖動(dòng)變化對(duì)重寫(xiě)次數(shù)的關(guān)系。圖6尤其展示了測(cè)量關(guān)于由Cu做反射層相變光盤(pán)所得的抖動(dòng)變化。
圖7展示了由Al做反射層的相變光盤(pán)中串擦對(duì)軌距的特性。圖7所示的圖在Matsushita公司的一篇論文中公開(kāi)，該論文在1996年由ISOM(光存儲(chǔ)國(guó)際討論會(huì))和ODS(光數(shù)據(jù)存儲(chǔ))收錄的公司研討會(huì)論文集的第33頁(yè)。圖7展示了當(dāng)軌距小于0.7μm時(shí)產(chǎn)生等于或大于15％的抖動(dòng)。
關(guān)于在相鄰信道的寫(xiě)入，當(dāng)圖4所示的特性圖與圖7相比較時(shí)，由Al做反射層的圖2所示的相變光盤(pán)類似于圖7的相變光盤(pán)，并且具有增加了5％的抖動(dòng)值。但是，具有貴金屬反射的相變光盤(pán)能顯著地減小抖動(dòng)增加量，并且具有增加約2％抖動(dòng)的量。
從實(shí)驗(yàn)測(cè)試可見(jiàn)，綜合性能和可靠性兩方面，在Cu,Ag和Au中，最佳材料是Au。
在上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，已經(jīng)說(shuō)明了具有由第一介質(zhì)層，記錄層、第二介質(zhì)層和反射層組成的單薄膜的相變光盤(pán)。但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明能夠用在具有多薄膜的相變光盤(pán)中，這是顯而易見(jiàn)的。
同時(shí)，上述貴金屬反射層能夠用在磁光盤(pán)中。在磁光盤(pán)情況下，通過(guò)聚焦激光束增加處于環(huán)境溫度下的具有高矯頑磁力的磁光層的溫度。結(jié)果，在激光束聚焦的部分，矯頑磁力下降，因而信息就被寫(xiě)在磁光層的該部分上。因此，根據(jù)本發(fā)明的貴金屬反射層用作為磁光盤(pán)的反射層，該磁光盤(pán)包括基片，介質(zhì)層，磁光層和反射層。
圖8展示了根據(jù)本發(fā)明的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。圖8所示的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括光學(xué)頭10和伺服及信號(hào)處理器20。光學(xué)頭10包括光源110，分束器120，物鏡130和光探測(cè)器140。圖8盤(pán)驅(qū)動(dòng)器寫(xiě)和/或讀所載盤(pán)30上的信息。所載盤(pán)30是軌距小于或等于約0.6μm的相變光盤(pán)或者磁光盤(pán)。伺服和信號(hào)處理器20給光源110提供適于寫(xiě)或讀的電壓。響應(yīng)伺服和信號(hào)處理器20所供電壓，光源110產(chǎn)生波長(zhǎng)小于或等于690nm的激光束。當(dāng)寫(xiě)時(shí)，光源110產(chǎn)生的激光束強(qiáng)于讀時(shí)的激光束。因此，在相變光盤(pán)上寫(xiě)信息時(shí)盤(pán)上的激光功率范圍為10～12mW，在相變光盤(pán)讀數(shù)據(jù)時(shí)具有大約1mW的激光功率。從光源110發(fā)出的激光束形成的光通路對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的，因而省略了對(duì)光學(xué)頭的這種解釋。
正如上述，根據(jù)本發(fā)明的相變或磁光盤(pán)具有由貴金屬例如Cu,Ag和Au制成的代替Al的反射層。與反射層接觸的介質(zhì)層具有大于100埃小于350埃的厚度。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的相變光盤(pán)對(duì)重寫(xiě)次數(shù)等于或大于105時(shí)抖動(dòng)值不超過(guò)15％。即使在使用紋間表面/溝紋記錄方法時(shí)，與由Al做反射層的光盤(pán)相比，本發(fā)明可提供更加優(yōu)良的串擦特性。因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的相變光盤(pán)用作為4.7Gbyte DVD-RAM時(shí)，與由Al做反射層的現(xiàn)有相變光盤(pán)相比，本發(fā)明作為記錄媒體能夠保持更高的可靠性。
權(quán)利要求
1．一種光盤(pán)，包括基片；和至少涂在基片一側(cè)表面上的膜，且該膜包括，涂在基片上的記錄層；涂在記錄層上且具有大于100埃小于350埃之厚度的介質(zhì)層；以及涂在介質(zhì)層上且由金屬制成的反射層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中反射層是由選自銅(Cu)，金(Au)和銀(Ag)之一種制成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中反射層是由Au制成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中光盤(pán)是相變光盤(pán)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中介質(zhì)層是由ZnS(80原子％)-SiO2(20原子％)制成，記錄層是由Ge2Sb2Te5制成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中相變光盤(pán)中的軌距小于或等于約0.6μm。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤(pán)，其中波長(zhǎng)小于或等于約690nm的光束用于在相變光盤(pán)上寫(xiě)、擦除或讀出信息。
8．一種相變光盤(pán)，包括基片；和至少涂在基片一側(cè)表面上的膜，且該膜包括，涂在基片上的第一介質(zhì)層；涂在第一介質(zhì)層上的記錄層；涂在記錄層上且具有大于100埃小于350埃之厚度的第二介質(zhì)層；以及涂在介質(zhì)層上且由金屬制成的反射層。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變光盤(pán)，其中反射層是由選自銅(Cu)，金(Au)和銀(Ag)之一種制成。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變光盤(pán)，其中相變光盤(pán)的軌距小于或等于約0.6μm。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的相變光盤(pán)，其中波長(zhǎng)為690nm的光束用于在相變光盤(pán)上寫(xiě)、擦除或讀出信息。
12．一種光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括光盤(pán)，其包括基片及至少涂在基片一側(cè)表面上的膜，該膜具有涂在基片上的記錄層，涂在記錄層上且具有大于100埃小于350埃之厚度的介質(zhì)層，以及涂在介質(zhì)層上且由金屬制成的反射層；和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，其在光盤(pán)寫(xiě)入期間采用10～12mW的激光功率，在從光盤(pán)讀出期間采用約1mW的激光功率。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中反射層是由選自銅(Cu)，金(Au)和銀(Ag)之一種制成。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是相變光盤(pán)。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中介質(zhì)層是由ZnS(80原子％)-SiO2(含20原子％)制成，記錄層是由Ge2Sb2Te5制成。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中相變光盤(pán)的軌距小于或等于約0.6μm。
17．根據(jù)權(quán)利要求13所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中波長(zhǎng)小于或等于約690nm的光束用于在相變光盤(pán)上寫(xiě)、擦除或讀出信息。
18．根據(jù)權(quán)利要求12所述的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中光盤(pán)是磁光盤(pán)。
全文摘要
一種用作DVD－RAM的高密度相變光盤(pán),包括由貴金屬做成的反射層,貴金屬例如為銅(Cu)、銀(Ag)或金(Au),其具有高熱導(dǎo)率,高反射率和高熔化溫度的特性。因此,根據(jù)本發(fā)明的相變光盤(pán)與由鋁(Al)做反射層的相變光盤(pán)相比,極大地提高了重寫(xiě)次數(shù)。另外,當(dāng)在目標(biāo)信道寫(xiě)入信息時(shí)與目標(biāo)信道相鄰之信道記錄的信息被刪除的串擦現(xiàn)象可顯著地減少。
文檔編號(hào)G11B7/125GK1220455SQ9812658
公開(kāi)日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者金成洙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社