CN102265341A - 含有镁金属层的数据存储介质 - Google Patents

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Abstract

公开了含有镁金属层和反应性材料层的光学信息介质。镁金属可以与反应性材料层直接反应，或与在由诸如激光器的来源施加能量后从反应性材料层中产生的化学物质反应。

Description

含有镁金属层的数据存储介质
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年11月3日提交的美国临时专利申请系列号61/198,103的优先权，其内容通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及长期数字数据存储介质，更具体地涉及制造非常稳定的数字数据存储介质的材料与制造方法。特别地，公开了含有镁层和反应性层的光盘。
相关技术的描述
数据归档的主要问题之一是介质寿命。现在使用的数据存储方法不足以实现超过50年、100年或更长期的数据存储。该寿命难题，从档案管理者的角度来看，有许多方面并且同样有许多看似可行但不幸存在缺陷的可能的解决方案。例如，发现的长期数据存储的一种方法是光学数字数据存储盘。光学数字数据存储具有多种容量和格式，包括但不限于在每种盘容量中具有许多种格式变化的压缩盘(CD)、小型盘、数字视频盘(DVD)、高清晰度(HD)和BLU-RAY DISC(BD)的盘容量，最常见的包括例如(仅举几例)R、+R、-RW、+RW和RAM。鉴于这些介质的结构性质，它们看上去不受老化的影响并且常常携带长寿命预期的要求物。遗憾的是，关于这些介质类型的预期寿命的实验数据与由某些制造商提供的宽松的寿命估算相矛盾。(参见例如Stability Comparison of Recordable Optical Discs-A Study ofError Rates in Harsh Conditions，J.Res.Natl.Inst.Stand.Technol.109，517-524(2004))。
另一种经常尝试的用于解决长期(通常大于5-7年)保留和存储数字数据的寿命问题的解决方案是：将数据保存在磁性介质如磁带或硬盘上，然后通过定期将数据重新复制到新的磁带、硬盘或存储光盘上以更新所存储的数据。采用不同数据密度和格式的光学数据存储技术可以对该方法进行改变。虽然通过将数据转换为光学格式可以减轻某些搜索性问题，但是不断重新写入以前存档的数据并非可行的解决方案。将存档数据从一种不稳定格式转换为具有类似或甚至更高磁化率的另一种格式易于出错，并且本来就存在风险。(参见例如“Storageexpert warns of short life span for burned CDs”，John Blau，Computerworld Magazine，January 10，2006)。成本是问题的另一方面。最初，将由公司或其它实体在任何特定年份产生的数据量存档并不困难或昂贵，但是因为除了整合任何新的数据之外，还将来自前些年的数据反复重新写入到新的介质中，所以存档成本呈指数级增加。
对寿命问题解决方案的探索已经导致产生了集中于提高系统数据存储记录速率和数据密度的新数据存储技术。实例包括：取向纳米结构(参见美国专利申请2007/0195672(2007年8月23日公开))、全息技术(参见美国专利申请2007/0216981(2007年9月20日公开))和多层技术(参见美国专利申请2007/0242592(2007年10月18日公开))。在每种情况下，焦点集中于明显更高的数据存储密度：对于取向纳米结构每张盘为约150千兆字节，对于全息技术每张盘高于250千兆字节，对于多层介质技术每张盘约一兆兆字节。此外，如本文中将讨论的，扩大的数据容量与提高的记录速度均无法对该问题产生积极影响。
上述技术路线的一个问题在于：新介质容量和格式也会遭受与老介质容量和格式相同的老化劣化影响。上述技术中所包含的写入方法以类似手段写入数据，并使用与之前的技术时代几乎相同的材料。随后的每一代的一个显著变化为更小的形体尺寸，这允许更高的数据密度，但是也加剧了老化劣化效果。
在1964年推出时，可写入的光学数据存储设备使用激光在可烧蚀的写入层中记录模拟波信号，该可烧蚀的写入层在MYLAR
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基底胶片上，通常由薄的铝或铑层制成(参见例如美国专利3,314,073)。未写入部分对读取激光是反射性的，而写入部分对读取激光是吸收性的或透过性的。相同发明人的在后专利提出了在可烧蚀层中编码数字孔(参见例如美国专利3,474,457)，将介质安装在转鼓上(参见例如美国专利3,654,624)并通过增加表面缺陷和错误检查来提高读写可靠性(参见例如美国专利3,657,707)。这些高能量数据存储设计品质降低，部分是由于“在用调制激光能量选择性烧蚀厚金属层存储介质时，倾向于烧蚀或毁坏其上覆盖有膜或金属层的基底”(参见美国专利3,665,483，第3栏)。这些早期专利所提出的写入方法的另一个缺点是：在写入光学装置上沉积易烧蚀金属材料，由此严重污染写入系统。
现在，大多数CD和DVD-/+R格式包含低可漂白能量染料。当写入激光将染料的内能提高至使得发生不可逆的化学反应-漂白染料(使染料透明)或“燃烧”染料(使染料对读取激光更不透明)的点时，发生写入过程。光盘制造商部分依据染料在相对低的活化能下容易被漂白或燃烧的能力来选择染料。这些低可漂白能量染料遭受与上述那些相同或更大的老化劣化动力学。使用这些染料制得的盘可能会在短至三到五年的时间里变得无法读取。因此，现有的低能量熔融或漂白写入过程使得大多数现代光学介质不适于用作归档介质。要求低能量以记录光学标记的写入层也需要低能量，以在起始记录后任何时间通过自然化学、热或环境力来改变未写入部分。
大多数市售CD、DVD和BD介质在它们的数据层中使用有机染料。通常，有机染料广泛可得且价格便宜，但寿命低。染料可随时间推移而被氧化，失去它们的荧光性质。染料还可以在被激光激发后“漂白”。漂白在化学上改变染料，使它们不再起作用并且不可检测。
理想地，为了制造适于存档目的的光学介质盘，材料、写入方法和制造方法优选明显免受热和化学动力学老化过程的影响。此外，材料优选不会遭受最终可能导致化学或机械损坏的老化劣化影响。写入过程优选需要足够的能量，使得写入层的写入部分永久改变，而未写入部分不会并且将来也不会通过经老化或其它劣化过程容易地改变。因此，在理想的介质中，写入层永久改变，这是因为写入部分被完全烧蚀或除去，而未写入部分除了通过高能写入过程外不可除去或改变。
尽管在光学信息介质方面有许多报道的进展，但是仍需要新的材料与方法。
发明概述
公开了含有镁金属层和反应性材料层的光学信息介质。反应性材料层或直接与镁金属反应，或在向该反应性材料层施加能量时产生与镁金属反应的化学物质。
附图说明
下面的图构成本说明书的一部分，并用于进一步说明本发明的某些方面。与本文中提出的具体实施方案的详细描述一起，参考这些图的一幅或多幅可以更好地理解本发明。
图1显示了具有支承基底、反应性材料层和镁金属层的光学信息介质。
图2显示了具有支承基底、一个或多个中间层、反应性材料层和镁金属层的光学信息介质。
图3显示了具有支承基底、反应性材料层、镁金属层和反射层的光学信息介质。
图4显示了具有第一支承基底、反应性材料层、镁金属层和第二支承基底的光学信息介质。
图5显示了具有第一支承基底、反应性材料层、镁金属层、反射层和第二支承基底的光学信息介质。
图6显示了具有外部保护层、支承基底、反应性材料层和镁金属层的光学信息介质。
图7显示了具有第一支承基底、气体扩散阻挡层、反应性材料层、镁金属层、反射层和第二支承基底的光学信息介质。
图8显示了具有第一外部保护层、第一支承基底、气体扩散阻挡层、反应性材料层、镁金属层、反射层、第二支承基底和第二外部保护层的光学信息介质。
图9显示了具有支承基底、反应性材料层、镁金属层和抗反射层的光学信息介质。
图10显示了具有直接面接触的支承基底和镁金属层的光学信息介质。
发明详述
虽然用“包含/包括”各种组分或步骤(解释为是指“包括但不限于”)来描述组合物和方法，但是组合物和方法也可以“基本由”或“由”各种组分与步骤“组成”。术语“基本由……组成”或“由……组成”被解释为限定了基本上封闭的成员组。
材料
本发明的一个实施方案包含适于存档目的的光学信息介质。材料和制造方法设计为非常耐久且在相当大程度上不经受老化劣化作用。同样，信息写入过程意在是永久的并且在相当大程度上不经受老化劣化作用。
如图1-10中所示，介质包含至少一个镁金属层5、至少一个反应性材料层10和至少一个支承基底15。镁金属层5和反应性材料层10优选彼此面接触。
光学信息介质通常可以为任意形状和尺寸。目前优选的形状是平坦的圆盘。其它形状包括鼓或线形带。目前设想的尺寸为约8厘米直径、约12厘米直径(象常规CD或DVD一样)、约13厘米直径、约20厘米直径、约10英寸(约25.4厘米)直径、约26厘米直径和约12英寸(约30.48厘米)直径。
光学信息介质的横截面图可以是对称的或不对称的。在许多实施方案中，横截面是不对称的。
镁金属层5包含镁金属(Mg)、基本由镁金属(Mg)组成或由镁金属(Mg)组成。在制造镁金属层5的过程中，可能产生少量的氧化镁或其它镁材料，但是不会显著影响该层的性能。少量此类镁材料可以以单层或几个单层存在于镁金属层5和反应性材料层10的界面处。
镁金属层5通常可以为任意厚度。厚度下限可以为约1纳米、约5纳米或约10纳米。厚度上限可以为约200纳米、约250纳米或约300纳米。厚度的实例为约1纳米、约5纳米、约10纳米、约20纳米、约30纳米、约40纳米、约50纳米、约60纳米、约70纳米、约80纳米、约90纳米、约100纳米、约120纳米、约140纳米、约160纳米、约180纳米、约200纳米、约250纳米、约300纳米和这些值中任意两个之间的范围。
反应性材料层10包含以下材料、基本由以下材料组成或由以下材料组成：在施加足够能量时与镁金属反应的至少一种材料，或在施加能量时产生与镁金属反应的化学物质的至少一种材料。与镁金属反应的材料的实例包括但不限于氧化的烃、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、(甲基丙烯酸甲酯)-(分散红1甲基丙烯酸酯)共聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(马来酸)、聚(DL-丙交酯)、聚(碳酸亚丙酯)、丙烯酸-马来酸共聚物、糖、单糖、多糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、D-葡糖醛酸、山梨糖醇、纤维素和硝基纤维素。所产生的可以与镁金属反应的化学物质包括但不限于二氧化碳、一氧化碳、乙醇、甲醇、乙酸、甲酸、二甲醚和水。产生此类化学物质的材料包括氧化聚合物，例如上面列举的材料。在一些实施方案中，通过使用激光施加能量。
镁可与多种材料反应，以在镁材料层中产生光学上可检测的变化。下面是可以与镁反应的具体化学物质的实例。镁按照下列化学方程式与二氧化碳发生放热反应：2Mg+CO2＝＞2MgO+C。该反应具有-744.2千焦/摩尔的ΔG值。镁按照下列化学方程式与甲酸发生放热反应：3Mg+2HCO2H＝＞2MgO+C2H2+Mg(OH)2。该反应具有-1401千焦/摩尔的ΔG值。镁按照下列化学方程式与乙酸发生放热反应：3Mg+2CH3CO2H＝＞2MgO+CH3CCCH3+Mg(OH)2。该反应具有-1397千焦/摩尔的ΔG值。镁按照下列化学方程式与二甲醚发生放热反应：Mg+CH3OCH3＝＞MgO+C2H6。该反应具有-488.7千焦/摩尔的ΔG值。镁按照下列化学方程式与甲醇发生放热反应：Mg+CH3OH＝＞Mg(OH)2+C2H6。该反应具有-699.1千焦/摩尔的ΔG值。
反应性材料层10通常可以为任意厚度。厚度下限可以为约1纳米。厚度上限可以为约50纳米或约100纳米。厚度的实例为约1纳米、约5纳米、约10纳米、约15纳米、约20纳米、约30纳米、约40纳米、约50纳米、约60纳米、约70纳米、约80纳米、约90纳米、约100纳米和这些值中任意两个之间的范围。
支承基底15通常可以是适合用于光学信息存储的任何材料，例如具有希望的光学与机械性质的聚合物或陶瓷材料。支承基底可以包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化铝、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化硅、玻璃、铝、不锈钢或其混合物。如果基底透明度并不是希望的，则金属基底可用作支承基底。也可使用光学上透明的塑料或聚合物。支承基底可以选自具有足够刚性或刚度的材料。刚度通常以杨氏模量以每单位面积的压力为单位测得，且优选为约0.5GPa至约70GPa。刚度值的具体实例为约0.5GPa、约1GPa、约5GPa、约10GPa、约20GPa、约30GPa、约40GPa、约50GPa、约60GPa、约70GPa和这些值中任意两个之间的范围。支承基底可以选自具有约1.45至约1.70的折射率的材料。折射率的具体实例包括约1.45、约1.5、约1.55、约1.6、约1.65、约1.7和这些值中任意两个之间的范围。
支承基底15优选包含不会遭受老化劣化作用的材料。目前优选的材料是聚碳酸酯和氧化硅(熔融石英)。
支承基底15通常可以为任意厚度。基底厚度可以根据驱动器容量来选择。例如，1.2毫米厚的基底与CD驱动器兼容，0.6毫米厚的基底与DVD驱动器兼容，0.1毫米厚的基底与BD驱动器兼容。
如图4中所示，光学信息介质可包含第一支承基底15和第二支承基底30。第一支承基底15和第二支承基底30可以由相同材料制成，或者可以由不同材料制成。在一些实施方案中，第一支承基底15和第二支承基底30定向为使得它们形成光学信息介质的两个外层(即以横截面观察时为第一层和最后一层)。在DVD型格式中尤其如此。
光学信息介质还可以包含至少一个反射层25。反射层25的材料根据其极高的耐久性和反射性来选择，并可以包含诸如硅、银、钛、铬、铂、铑、金、铝或其合金的材料。反射层25可以定向为使得其在支承基底15与反应性材料层10之间，或远离支承基底15与镁金属层5。在第一种情况下，横截面将首先横断支承基底15，然后是反射层25，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5。在第二种情况下，横截面将首先横断支承基底15，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是反射层25。此类结构的一个实例显示在图3中。在该图中，反射层25与镁金属层5面接触，但是不与反应性材料层10面接触。
反应性材料层10可以面接触支承基底15，且镁金属层5可以面接触反应性材料层10。这种布置显示在图1中。或者，如图2中所示，至少一个中间层20可以定向为在支承基底15与反应性材料层10之间。
本发明的光学信息介质还可以包含定向在任意两个其它层之间的至少一个中间层20。例如，中间层20可以定向在支承基底15与反应性材料层10之间。在其它实施方案中，中间层20可以定向在镁金属层5与反射层25之间。
中间层20的一个实例是气体扩散阻挡层40。气体扩散阻挡层40可以由多种材料，例如氧化硅、氧化铝、玻璃、陶瓷或其它玻璃质材料制成。
镁金属层5和反应性材料层10可以“夹”在两个支承基底(第一支承基底15和第二支承基底30)之间。其实例显示在图4中。在该图中，横截面将首先横断第一支承基底15，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是第二支承基底30。一个更复杂的实例显示在图5中，其中在镁金属层5与第二支承基底30之间添加反射层25。在该图中，横截面将首先横断第一支承基底15，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是反射层25，然后是第二支承基底30。
光学信息介质还可以包含至少一个外部保护层35。外部保护层35可以面接触支承基底15，定向远离反应性材料层10和镁金属层5。在此类布置中，外部保护层35将形成外覆盖层，由此保护光学信息介质免受外力或材料。横截面将首先横断外部保护层35，然后是支承基底15，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5。本发明的该实施方案显示在图6中。
光学信息介质还可以包含至少一个抗反射层50。抗反射材料广泛用于光致抗蚀剂市场。抗反射层50通过散射光和/或吸收光而非反射光来起作用。抗反射层50的实例是铝铬合金、氮化钛、金属氮化物或金属硅氮化物(如2003年9月2日授权的美国专利6,614,085中所述那样，其通过引用并入本文，到这样的引用不会与本说明书的明确教导不一致的程度)。
光学信息介质的一个实施方案可以包含以下部分、基本由以下部分组成或由以下部分组成：第一支承基底15、气体扩散阻挡层40、反应性材料层10、镁金属层5、反射层25和第二支承基底30。该实施方案显示在图7中。第一支承基底15面接触气体扩散阻挡层40，气体扩散阻挡层40面接触反应性材料层10，反应性材料层10面接触镁金属层5，镁金属层5面接触反射层25，反射层25面接触第二支承基底30。横截面将首先横断第一支承基底15，然后是气体扩散阻挡层40，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是反射层25，然后是第二支承基底30。
光学信息介质的另一个实施方案可以包含以下部分、基本由以下部分组成或由以下部分组成：第一外部保护层35、第一支承基底15、气体扩散阻挡层40、反应性材料层10、镁金属层5、反射层25、第二支承基底30和第二外部保护层45。该实施方案显示在图8中。第一外部保护层35面接触第一支承基底15，第一支承基底15面接触气体扩散阻挡层40，气体扩散阻挡层40面接触反应性材料层10，反应性材料层10面接触镁金属层5，镁金属层5面接触反射层25，反射层25面接触第二支承基底30。横截面将首先横断第一外部保护层35，然后是第一支承基底15，然后是气体扩散阻挡层40，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是反射层25，然后是第二支承基底30，然后是第二外部保护层45。
光学信息介质的又一个实施方案可以包含以下部分、基本由以下部分组成或由以下部分组成：支承基底15、反应性材料层10、镁金属层5和抗反射层50。支承基底15面接触反应性材料层10，反应性材料层10面接触镁金属层5，镁金属层5面接触抗反射层50。这显示在图9中。在该图中，横截面将首先横断支承基底15，然后是反应性材料层10，然后是镁金属层5，然后是抗反射层50。抗反射层50的存在会提高未反应的镁层部分和已经与反应性材料层10(或由反应性材料层10产生的化学物质)反应的镁层部分之间的差别。
本发明的一个替代实施方案涉及包含支承基底15和镁金属层5的光学信息介质，其中支承基底15和镁金属层5彼此面接触。这种布置显示在图10中。在该实施方案中，支承基底15可以既用作支承基底15又用作反应性材料层10。换言之，支承基底15和反应性材料层10是同一个层。在某些实施方案中，支承基底15由可与镁金属层5反应的材料制成。此类材料的实例是有机聚合物如聚碳酸酯，或本文中列举的其它氧化聚合物。
制备方法
本发明另外的实施方案针对制备光学信息介质的方法。
在一个实施方案中，所述方法可以包括：提供支承基底，施加反应性材料层和施加镁金属层。这些层可以施加为使得反应性材料层面接触支承基底，镁金属层面接触反应性材料层。实施该方法可以制造图1中所示的光学信息介质。
在一个替代实施方案中，所述方法可以包括：提供支承基底，施加至少一个中间层，施加反应性材料层和施加镁金属层。这些层可以施加为使得中间层面接触支承基底，反应性材料层面接触中间层，镁金属层面接触反应性材料层。实施该方法可以制造图2中所示的光学信息介质。
本发明的另一个实施方案针对包括以下步骤的方法：提供支承基底，施加反应性材料层使得支承基底与反应性材料层彼此面接触，施加镁金属层使得反应性材料层和镁金属层彼此面接触，和施加反射层使得镁金属层与反射层彼此面接触。实施该方法可以制造图3中所示的光学信息介质。
又一个实施方案针对包括以下步骤的方法：提供第一支承基底，施加反应性材料层使得第一支承基底与反应性材料层彼此面接触，施加镁金属层使得反应性材料层与镁金属层彼此面接触，和施加第二支承基底使得镁金属层与第二支承基底彼此面接触。实施该方法可以制造图4中所示的光学信息介质。
一个替代实施方案针对包括以下步骤的方法：提供第一支承基底，施加反应性材料层使得第一支承基底与反应性材料层彼此面接触，施加镁金属层使得反应性材料层与镁金属层彼此面接触，施加反射层使得镁金属层与反射层彼此面接触，和施加第二支承基底使得反射层与第二支承基底彼此面接触。实施该方法可以制造图5中所示的光学信息介质。
本发明的另一个实施方案针对包括以下步骤的方法：提供具有第一面和第二面的支承基底，施加外部保护层使得第一面与外部保护层彼此面接触，施加反应性材料层使得第二面与反应性材料层彼此面接触，和施加镁金属层使得反应性材料层与镁金属层彼此面接触。实施该方法可以制造图6中所示的光学信息介质。
一个替代实施方案针对包括以下步骤的方法：提供第一支承基底，施加气体扩散阻挡层使得第一支承基底与气体扩散阻挡层彼此面接触，施加反应性材料层使得气体扩散阻挡层与反应性材料层彼此面接触，施加镁金属层使得反应性材料层与镁金属层彼此面接触，施加反射层使得镁金属层与反射层彼此面接触，和施加第二支承基底使得反射层与第二支承基底彼此面接触。实施该方法可以制造图7中所示的光学信息介质。
本发明许多实施方案中的施加步骤可以包括物理气相沉积(例如靶的溅射、反应性溅射、电子束蒸发和激光烧蚀)或化学气相沉积。
使用方法
任何上述光学信息介质均可用于存储数字数据。本发明的各实施方案涉及包括以下步骤的方法：提供包含至少一个支承基底、至少一个镁金属层和至少一个反应性材料层的光学信息介质，和向该介质中的位点施加能量以引起镁金属层中的可检测的变化。所述方法还可以包括检测镁金属层中的变化。可以使用任何上述光学信息介质。
向金属材料层中的位点施加能量还可以局部产生足以使支承基底中的轨道变形的热。随后可以检测支承基底中的变形位点。
激光器可用于施加能量步骤以及用于检测步骤。激光器的主要类型包括气体激光器、二极管泵浦固态激光器和二极管激光器。
包括下列实施例用于说明本发明的优选实施方案。本领域人员应认识到，下面的实施例中公开的技术代表由发明人发现的在本发明实践中很好地起作用的技术，由此可以认为构成了其实践的优选模式。但是本领域技术人员根据本公开内容应认识到，在不背离本发明范围的情况下，可以在公开的具体实施方案中进行许多变动，并仍获得相同或相似的结果。
实施例
实施例1：材料
聚碳酸酯空白盘可购自许多来源，如Bayer Materialscience AG(Leverkusen，Germany)、General Electric Company(Fairfield，CT)和Teijin Limited(Osaka，Japan)。熔融石英空白盘可购自许多来源，如Corning Incorporated(Corning，NY)、Hoya Corporation(Tokyo，Japan)和Schott AG(Mainz，Germany)。
石墨靶，99.999％，由Kurt J.Lesker Company(Clariton，PA)提供，部件号EJTCXXX503A2，批次号VPU014000/4-7-08。铬靶，99.95％，由Kurt J.Lesker Company(Clariton，PA)提供，部件号EJTCXXX353A2，批次号L5791/D05/601713。镁靶，99.95％，由Plasmaterials，Inc.(Livermore，CA)提供，批次号PLA 18926。
使用PVD 75仪器(Kurt J.Lesker Company；Pittsburgh，PA)进行射频(RF)溅射。该系统配置有一个RF电源，三支可容纳3英寸(7.62厘米)靶的磁控管枪，和用于两种溅射气体的装置。靶布置在溅射构造中。遮挡板覆盖三个靶的每一个。基底安装在可以加热至高达200℃的旋转台板上。旋转台板放置在靶之上。大部分实验用非主动加热台板来实施。采用非主动加热，台板的温度在400瓦下随溅射时间的延长而逐渐提高，直到温度达到约60℃-70℃的最大值。约三小时后达到最高温度。溅射前室中的起始温度通常为约27℃。如下面实施例中所述那样改变时间、靶和溅射源。
实施例2：制备镁和碳层叠盘(65)
将其上无覆盖层，直径为120毫米且厚度为0.6毫米的聚碳酸酯光盘安装在PVD 75仪器中的台板上。为了在该盘上产生第一层，用98％(v/v)Ar和2％(v/v)CO2作为溅射气体，采用保持在3毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将碳石墨靶溅射1小时。Capman压力是仪器参数，Capman压力值接近等离子体室内的压力。所得碳膜为约28纳米厚。
为了在该盘上形成第二层，用100％(v/v)Ar作为溅射气体，采用保持在3毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将镁靶溅射3分钟。所得膜为约125纳米厚。
对于该盘上的第三层和最后一层，用100％(v/v)Ar作为溅射气体，采用保持在4毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将铬靶溅射10分钟。所得膜为约92纳米厚。
所得盘具有聚碳酸酯支承基底、碳和二氧化碳反应性材料层、镁层和铬反射层。
实施例3：制备镁和碳层叠盘(139)
用等离子体清洗(Harrick Plasma，型号PDC-001，Ithaca，NY)其上无覆盖层，直径为120毫米且厚度为0.6毫米的聚碳酸酯光盘，然后将其安装到PVD 75仪器中的台板上。对于该盘上的第一层，用98％(v/v)Ar和2％(v/v)CO2作为溅射气体，采用保持在3毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将碳石墨靶溅射30分钟。Capman压力是仪器参数。Capman压力值接近等离子体室内的压力。所得碳膜为约28纳米厚。
对于该盘上的第二层，用100％(v/v)Ar作为溅射气体，采用保持在3毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将镁靶溅射3分钟。所得膜为约125纳米厚。
对于该光盘上的第三层和最后一层，用100％(v/v)Ar作为溅射气体，采用保持在4毫托下的总Capman压力和设置在400瓦RF下的磁控管功率，将铬靶溅射5分钟。所得膜为约46纳米厚。
所得盘具有聚碳酸酯支承基底、碳和二氧化碳反应性材料层、镁层和铬反射层。
实施例4：向盘写入数据的一般方法
使用具有波长设定为650纳米的二极管激光器的Pulstec ODU1000仪器(Pulstec Industrial Co.，Ltd.；Hamamatsu-City；Japan)在各种盘中进行标记。除非另行说明，否则所有写入在1X速度(3.49米/秒)下进行且所有写入在单个轨道上进行。在所有情形下看到HF信号，并用显微镜确认观察到标记。
实施例5：向盘(65)写入数据
在6毫瓦至60毫瓦的功率水平下尝试向盘65写入，但是并未观察到写入数据的迹象。在75毫瓦的功率水平下观察到微小的写入迹象。在高于75毫瓦的下列功率水平下确认观察到数据的写入：77.5毫瓦、80毫瓦、85毫瓦、90毫瓦和100毫瓦。使用castle和多脉冲方法。下列标记长度在高功率下被成功写入并经显微镜核实：5T(663纳米)、14T(1857纳米)和ECC(所有脉冲长度)。
实施例6：向盘(139)写入数据
在33％负荷下采用多脉冲方法在100毫瓦功率下进行向光盘139的写入。14T(1857纳米)的标记长度被成功写入并经显微镜核实。
实施例7：向盘写入数据的总结
下表总结了各种盘及获得的结果。
  光盘数   凹槽深度   碳层   Mg层   铬层   写入的数据
  65   170   28   125   92   是(在≥77.5毫瓦的功率下)
  139   60   14   125   46   是(在100毫瓦的功率下)
实施例8：写入盘的分析
盘可以通过记录数据所需能量的量、写入数据的品质与物理特征(例如，圆度、侧壁形状、狭道(berm)存在与否)、耐久性和稳定性来表征。
本文中公开和要求保护的所有组合物和/或方法和/或工艺和/或装置可以根据本公开内容制造和实施，而无需过多的实验。虽然已经根据优选实施方案描述了本发明的组合物和方法，但是对于本领域技术人员来说明显的是，在不背离本发明构思和范围的情况下，可以对组合物和/或装置和/或工艺和/或在本文中描述的方法的步骤方面或在步骤的顺序方面进行改变。更具体而言，明显的是，某些在化学上和物理上相关的试剂可以替代本文中描述的试剂，同时实现相同或相似的结果。所有此类对于本领域技术人员来说明显的相似替代和改变被认为在本发明的范围和构思内。

Claims (26)

1.一种光学信息介质，包含：
至少一个支承基底；
至少一个镁金属层；和
至少一个反应性材料层。
2.权利要求1的光学信息介质，其中所述镁金属层由镁金属(Mg)组成。
3.权利要求1的光学信息介质，其中所述反应性材料层在施加足够能量时与镁金属反应。
4.权利要求1的光学信息介质，其中所述反应性材料层包含氧化的烃、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、(甲基丙烯酸甲酯)-(分散红1甲基丙烯酸酯)共聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(马来酸)、聚(DL-丙交酯)、聚(碳酸亚丙酯)、丙烯酸-马来酸共聚物、糖、单糖、多糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、D-葡糖醛酸、山梨糖醇、纤维素或硝基纤维素。
5.权利要求1的光学信息介质，其中所述反应性材料层在施加足够能量时产生与镁金属反应的化学物质。
6.权利要求1的光学信息介质，其中：
所述反应性材料层在施加足够能量时产生与镁金属反应的化学物质；并且
产生的化学物质是二氧化碳、一氧化碳、乙醇、甲醇、乙酸、甲酸、二甲醚或水。
7.权利要求1的光学信息介质，其中所述镁金属层面接触所述反应性材料层。
8.权利要求1的光学信息介质，其中所述支承基底面接触所述反应性材料层。
9.权利要求1的光学信息介质，其中：
所述支承基底面接触所述反应性材料层；和
所述反应性材料层面接触所述镁金属层。
10.权利要求1的光学信息介质，在所述支承基底与所述反应性材料层之间还包含至少一个中间层。
11.权利要求1的光学信息介质，其中所述支承基底包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化铝、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化硅、玻璃、熔融石英或其混合物。
12.权利要求1的光学信息介质，其中所述支承基底包含聚碳酸酯。
13.权利要求1的光学信息介质，还包含至少一个反射层。
14.权利要求1的光学信息介质，还包含至少一个气体扩散阻挡层。
15.权利要求1的光学信息介质，还包含至少一个外部保护层。
16.权利要求1的光学信息介质，包含第一支承基底和第二支承基底。
17.权利要求1的光学信息介质，其中所述支承基底与所述反应性材料层是同一层。
18.一种光学信息介质，包含：
包含聚碳酸酯的支承基底；
面接触所述支承基底的反应性材料层；和
面接触所述反应性材料层的镁金属层。
19.一种光学信息介质，包含：
包含聚碳酸酯的第一支承基底；
面接触所述第一支承基底的气体扩散阻挡层；
面接触所述气体扩散阻挡层的反应性材料层；
面接触所述反应性材料层的镁金属层；
面接触所述镁金属层的反射层；和
面接触所述反射层的第二支承基底。
20.一种制备光学信息介质的方法，所述方法包括：
提供支承基底；
施加反应性材料层；和
施加镁金属层，使得所述反应性材料层面接触所述镁金属层。
21.权利要求20的方法，其中所述施加镁金属层的步骤包括靶的溅射、反应性溅射、电子束蒸发、激光烧蚀或化学气相沉积。
22.权利要求20的方法，其中施加反应性材料层的步骤包括靶的溅射、反应性溅射、电子束蒸发、激光烧蚀或化学气相沉积。
23.权利要求20的方法，还包括施加至少一个中间层，使得所述中间层面接触所述支承基底与所述反应性材料层二者。
24.一种制备光学信息介质的方法，所述方法包括：
提供第一支承基底；
施加反应性材料层；
施加镁金属层，使得所述镁金属层面接触所述反应性材料层；和
施加第二支承基底。
25.一种储存数字数据的方法，所述方法包括：
提供光学信息介质，其包含：至少一个支承基底、至少一个反应性材料层和至少一个镁金属层；和
向所述镁金属层中的位点施加能量以引起镁金属层中的可检测变化。
26.权利要求25的方法，还包括检测所述镁金属层中的变化。
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