CN103578502A - 记录层用的合金靶材、记录层、光记录媒体及蓝光光碟 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种记录层用的合金靶材、记录层、光记录媒体及蓝光光碟。尤其是提供一种包含(CuaSib)xM1-x合金的合金靶材、记录层、光记录媒体与包含其的蓝光光碟，以解决传统双记录层的相转变温度过高而限制光记录媒体的烧录速度或劣化其记录品质等问题。所述的抗腐蚀性元素(M)可避免铜金属发生氧化作用，并使(CuaSib)xM1-x合金的相转变温度介于150℃至425℃，而发展成一种适合用于光记录媒体的记录层的合金材料。据此，本发明包括(CuaSib)xM1-x合金的蓝光光碟可同时兼具高稳定性与可供高倍速烧录的优点。
Description
技术领域
本发明关于一种记录层用的合金靶材、记录层及光记录媒体，尤指一种含有抗腐蚀性元素的合金靶材、记录层及光记录媒体。此外，本发明亦关于一种包括前述记录层的单次写入型蓝光光碟。
背景技术
蓝光光碟(Blu-ray Disc)因为使用波长为405nm的蓝色激光进行数据读写工作而命名，其为数据储存媒体下一代光碟规格，目前已被广泛地应用于储存高容量的数据或高画质的影音文件。
蓝光光碟中，Cu/Si系统的单次写入型蓝光光碟利用金属诱发晶格化相转变机制(metalinduced crystallization phase change mechanism)，使非晶质硅可在较低的相转变温度下，通过铜金属诱发非晶质硅形成结晶，而提升记录层对蓝色激光的即时反射率(in-situreflectivity)，完成数据记录的工作。
于现有技术的Cu/Si系统单次写入型光记录媒体中，常见层状结构依序包括有基板、反射层、第一介电层、双记录层、第二介电层及保护层。其中，该双记录层是由一铜层及一非晶质硅层所组成。由于现有技术的双记录层的相转变温度过高(约500℃)，必须提高蓝光光碟的写入功率(至少8mW)，使其于双记录层表面产生较高的温度，才能顺利进行相转变，进而完成数据记录的工作，且提高蓝光光碟的写入功率会提高光记录媒体的烧录成本。
为克服前述问题，目前已有许多人试图改良现有技术的光记录媒体中双记录层的材料，利用铜硅合金取代原有的铜层，由于铜硅合金溅射于非晶质硅层上会与非晶质硅层反应而产生Cu3Si的结晶相，因而能够于较低的温度下形成结晶。然而，铜硅合金的相转变温度太低导致铜金属很容易发生自发反应与氧化作用，反而会劣化光记录媒体的记录品质。
发明内容
为克服现有技术所面临的问题，本发明的主要目的在于设计一种适合作为光记录媒体的记录层的合金材料，其可具有适当的相转变温度，藉此提升光记录媒体的烧录速度与记录品质。
为达成前述目的，本发明提供一种记录层用的合金靶材，其是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，a是介于0.65至0.75之间，b是介于0.25至0.35之间，且X是介于0.9至0.99之间。
较佳的，该合金靶材的基底相(base phase)是铜硅合金，且该合金靶材的化合物相(compound phase)是硅镍合金、硅铬合金、硅钼合金或硅钛合金。
较佳的，该合金靶材是使用粉末冶金法或熔炼法所制得。
为达成前述目的，本发明另提供一种光记录媒体用的记录层，其是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，a是介于0.65至0.75之间，b是介于0.25至0.35之间，且X是介于0.9至0.99之间。
于本发明光记录媒体用的记录层中，利用铜硅共晶点的成分(Cu3Si)可提升记录层受激光照射而发生相转变的速率，并且同时降低记录层由非结晶态转变为结晶态的相转变温度。
于此，所述的M是一种抗腐蚀性元素，其可用以防止铜金属发生氧化作用，并使(CuaSib)xM1-x合金的相转变温度介于150℃至425℃，以适合作为高倍速光记录媒体的记录层的合金材料。
较佳的，所述的记录层可由前述合金靶材所溅射而成。
为达成前述目的，本发明又提供一种光记录媒体，包括：一基板；一反射层，其是设置于该基板上；一第一介电层，其是设置于该反射层上；一双记录层，其是设置于该第一介电层上，其中该双记录层包括一非晶质硅层及一合金材料层，且该合金材料层是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，a是介于0.65至0.75之间、b是介于0.25至0.35之间，且X是介于0.9至0.99之间；一第二介电层，其是设置于该双记录层上；以及一保护层，其是设置于该第二介电层上。
于此，所述的双纪录层中的非晶质硅层与合金材料层可上下置换。
于本发明光记录媒体的一实施态样中，该非晶质硅层可设置于该第一介电层上，且该合金材料层可设置于该非晶质硅层与该第二介电层之间。或者，于本发明光记录媒体的另一实施态样中，该合金材料层可设置于该第一介电层上，且该非晶质硅层可设置于该合金材料层与该第二介电层之间。
较佳的，所述的基板可为PC基板。
较佳的，所述的反射层可为纯银金属、银合金、纯金金属、金合金、铝合金或铜合金。
较佳的，所述的第一介电层及第二介电层可为硫化锌(ZnS)、硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化锗(Ge3N4)、氮化钛(Ti3N4)或氧化钇(Y2O3)。
较佳的，该保护层可为二氧化铈-三氧化二铝(CeO2-Al2O3)、锗铬合金(GeCr)、二氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)。
较佳的，所述的双记录层的厚度可介于5nm至30nm。
较佳的，该合金材料层的厚度可介于2nm至30nm之间。
较佳的，该反射层的厚度是80nm至120nm之间。
较佳的，该反射层、第一介电层、双记录层、第二介电层及保护层的厚度总合是介于10mm至200mm之间。
为达成前述目的，本发明再提供一种蓝光光碟，其是包括如前述的光记录媒体用的记录层。
较佳的，所述的蓝光光碟可具有如同前述光记录媒体的层状结构。
较佳的，所述的蓝光光碟是一种单次写入型蓝光光碟。
较佳的，所述的蓝光光碟的烧录速度可达6X(216Mbit/s)以上。
综上所述，本发明设计一种相转变温度介于150℃至425℃的(CuaSib)xM1-x合金材料，以此(CuaSib)xM1-x合金材料作为光记录媒体的记录层的材料可使光记录媒体不会在低温下发生发生自发反应与氧化作用，又可于高倍烧录速度(短接触时间)下经由蓝色激光快速发生相转变，成为一种具高稳定性又可供高倍速烧录的光记录媒体的记录层材料。
附图说明
图1是本发明实施例2的(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金靶材的金相图。
图2是本发明实施例6的(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金靶材的金相图。
图3是本发明一实施态样的光记录媒体的层状结构示意图。
图4是本发明另一实施态样的光记录媒体的层状结构示意图。
图5是实施例2、4、6及比较例2的光记录媒体于不同温度下的即时反射率结果图。
附图标号：
1 基板
2 反射层
3 第一介电层
4 双记录层
41 合金材料层
42 非晶质硅层
5 第二介电层
6 保护层
具体实施方式
以下，将通过具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与功效，并且于不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。
首先，说明本发明的制作步骤：
1.制作记录层用的合金靶材
a.实施例1：(Cu0.65Si0.35)0.95Ni0.05合金靶材
将848.5g的铜粉、201.9g的硅粉与63.5g的镍粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.65Si0.35)0.95Ni0.05合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.65Si0.35)0.95Ni0.05合金的61.75at%，硅含量是占整体整体(Cu0.65Si0.35)0.95Ni0.05合金的33.25at%，且镍含量是占整体(Cu0.65Si0.35)0.95Ni0.05合金的5at%。
b.实施例2：(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金靶材
将939.2g的铜粉、177.9g的硅粉与65.2g的镍粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金的66.5at%，硅含量是占整体整体(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金的28.5at%，且镍含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.95Ni0.05合金的5at%。
如图1所示，该灰色相是合金靶材的基底相，其是主要由铜硅合金所组成；且该黑色相是合金靶材的化合物相，其是主要由硅镍合金所组成。
c.实施例3：(Cu0.75Si0.25)0.95Ni0.05合金靶材
将1035g的铜粉、152.5g的硅粉与67.1g的镍粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.75Si0.25)0.95Ni0.05合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.75Si0.25)0.95Ni0.05合金的71.25at%，硅含量是占整体(Cu0.75Si0.25)0.95Ni0.05合金的23.75at%，且镍含量是占整体(Cu0.75Si0.25)0.95Ni0.05合金的5at%。
d.实施例4：(Cu0.7Si0.3)0.98Ni0.02合金靶材
将962.1g的铜粉、182.2g的硅粉与25.9g的镍粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.98Ni0.02合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ni0.02合金的68.6at%，硅含量是占整体整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ni0.02合金的29.4at%，且镍含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ni0.02合金的2at%。
e.实施例5：(Cu0.65Si0.35)0.95Cr0.05合金靶材
将845.4g的铜粉、201.2g的硅粉与56g的铬粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.65Si0.35)0.95Cr0.05合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.65Si0.35)0.95Cr0.05合金的61.75at%，硅含量是占整体整体(Cu0.65Si0.35)0.95Cr0.05合金的33.25at%，且铬含量是占整体(Cu0.65Si0.35)0.95Cr0.05合金的5at%。
f.实施例6：(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金靶材
将960.6g的铜粉、182g的硅粉与22.9g的铬粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金的68.6at%，硅含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金的29.4at%，且铬含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Cr0.02合金的2at%。
如图2所示，该浅灰色相是合金靶材的基底相，其是主要由铜硅合金所组成；且该深灰色相是合金靶材的化合物相，其是主要由硅铬合金所组成。
g.实施例7：(Cu0.75Si0.25)0.95Cr0.05合金靶材
将1031g的铜粉、151.9g的硅粉与59.2g的铬粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.75Si0.25)0.95Cr0.05合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.75Si0.25)0.95Cr0.05合金的71.25at%，硅含量是占整体整体(Cu0.75Si0.25)0.95Cr0.05合金的23.75at%，且镍含量是占整体(Cu0.75Si0.25)0.95Cr0.05合金的5at%。
h.实施例8：(Cu0.7Si0.3)0.98Mo0.02合金靶材
将955.8g的铜粉、181g的硅粉与42.1g的钼粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.98Mo0.02合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Mo0.02合金的68.6at%，硅含量是占整体整体(Cu0.7Si0.3)0.98Mo0.02合金的29.4at%，且钼含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Mo0.02合金的2at%。
i.实施例9：(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金靶材
将953.1g的铜粉、180.5g的硅粉与20.9g的钛粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金的68.6at%，硅含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金的29.4at%，且钛含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金的2at%。
j.比较例1：(Cu0.7Si0.3)0.89Ni0.11合金靶材
将892.4g的铜粉、169.0g的硅粉与145.6g的镍粉均匀混合，于温度介于600-800℃且压力约500bar的条件下，持续热压3小时，制得(Cu0.7Si0.3)0.98Ti0.02合金靶材。
其中，铜含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.89Ni0.11合金的62.3at%，硅含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.89Ni0.11合金的26.7at%，且钛含量是占整体(Cu0.7Si0.3)0.89Ni0.11合金的11at%。
2.制作光记录媒体
请参阅图3所示，首先，提供一PC基板1。接着，于该PC基板1上依序形成纯银的反射层2与ZnS-SiO2的第一介电层3。于此，PC基板1的厚度约为1.1mm，该反射层2的厚度是100nm，且该第一介电层3的厚度是15-50nm。
接着，使用如前述制作方法所获得的(CuaSib)xM1-x合金靶材，于压力为3m torr的真空腔体中，于该第一介电层3上溅射形成厚度约为2-30nm的(CuaSib)xM1-x的合金材料层41。之后，再于(CuaSib)xM1-x的合金材料层41上沉积一非晶质硅层42，使双记录层4的厚度约为5-50nm。
然后，于双记录层4上依序形成ZnS-SiO2的第二介电层5、CeO2-Al2O3的保护层6，即完成光记录媒体的制作。其中，第二介电层5的厚度约为15-50nm，保护层6的厚度约为2-10nm。
此外，于本发明另一实施态样的光记录媒体中，该非晶质硅层42亦可设置于第一介电层3上，再于该非晶质硅层42上形成(CuaSib)xM1-x合金材料层41。详细的光记录媒体的层状结构是如图4所示。
其次，各个实施例及比较例中光记录媒体用的记录层的相转变温度是如下表所示：
请参阅上表所示，比较例1的双记录层的相转变温度为243℃及441℃，当使用此种合金材料作为光记录媒体的双记录层材料时，由于光记录媒体于高倍速记录下需于较短的时间内发生相转变，过高的相转变温度将无法发生完全的结晶反应，导致光记录媒体的记录工作不完全，而影响电器信号。因此，使用比较例1的合金溅射靶材形成的合金材料层，并不适用于制作高倍速记录的单次写入型蓝光光碟。
比较例2的双记录层的第一相转变温度低于150℃，使得铜金属容易发生自发反应与氧化作用，使其光记录媒体的即时反射率强度较低，显示比较例2的记录层材料并不适合作为高倍速光记录媒体的记录层材料。
请参阅上表所示，比较例3的双记录层的相转变温度过高，其记录层无法快速由非结晶态转变为结晶态，因而不适合作为高倍速光记录媒体的记录层材料。
此外，请一并参阅上表及图5所示，实施例2、实施例4及实施例6的双记录层，由于其第一相转变温度及第二相转变温度皆介于150℃至425℃之间，而可作为具高稳定性又可供高倍速烧录的光记录媒体的记录层的材料。如图5所示，相较于比较例2的即时反射率强度，实施例2、实施例4及实施例6的双记录层于300℃至425℃之间能具备较强的即时反射率强度。实验结果证实本发明的(CuaSib)xM1-x合金确实可作为光记录媒体的双记录层的材料，并且大幅提升光记录媒体(如：蓝光光碟)的烧录速度。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (9)
1.一种记录层用的合金靶材，其特征在于，其是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，X是介于0.9至0.99之间，a是介于0.65至0.75之间，b是介于0.25至0.35之间。
2.一种光记录媒体用的记录层，其特征在于，其是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，X是介于0.9至0.99之间，a是介于0.65至0.75之间，b是介于0.25至0.35之间。
3.如权利要求2所述的光记录媒体用的记录层，其特征在于，所述记录层是由如权利要求1所述的合金靶材所溅射而成。
4.一种光记录媒体，其特征在于，所述光记录媒体包括：
一基板；
一反射层，其是设置于所述基板上；
一第一介电层，其是设置于所述反射层上；
一双记录层，其是设置于所述第一介电层上，其中所述双记录层包括一非晶质硅层及一合金材料层，且所述合金材料层是由(CuaSib)xM1-x合金所组成，其中M是镍、铬、钼或钛，X是介于0.9至0.99之间，a是介于0.65至0.75之间、b是介于0.25至0.35之间；
一第二介电层，其是设置于所述双记录层上；
一保护层，其是设置于所述第二介电层上。
5.如权利要求4所述的光记录媒体，其特征在于，所述非晶质硅层是设置于所述反射层上，且所述合金材料层是设置于所述非晶质硅层与所述第二介电层之间。
6.如权利要求4所述的光记录媒体，其特征在于，所述合金材料层是设置于所述反射层上，且所述非晶质硅层是设置于所述合金材料层与所述第二介电层之间。
7.如权利要求4所述的光记录媒体，其特征在于，所述双记录层的厚度是介于5nm至30nm。
8.一种蓝光光碟，其特征在于，其是包括如权利要求2或3所述的光记录媒体用的记录层。
9.如权利要求8所述的蓝光光碟，其特征在于，其是单次写入型蓝光光碟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161221 Termination date: 20170731 |