CN103774100A

CN103774100A - 溅镀靶材及可写录光记录媒体

Info

Publication number: CN103774100A
Application number: CN201210404411.8A
Authority: CN
Inventors: 张汉丰; 郭玉如; 洪永辉; 张夙萱
Original assignee: ZHONGHUAN CO Ltd
Current assignee: ZHONGHUAN CO Ltd
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-05-07
Also published as: JP2014086124A

Abstract

本发明提供一种用于制备可写录光记录媒体的溅镀靶材以及使用该溅镀靶材的可写录光记录媒体，其利用磁控溅镀方式制备无机薄膜材料作为记录层。所述记录层材料选自铜(Cu)、硅(Si)以及铬(Cr)元素作为主成分的混合膜层。所述可写录光记录媒体可透过予以照射激光束后，由该记录层所形成的微结构变化，以达到光信息记录的目的。

Description

溅镀靶材及可写录光记录媒体

技术领域

本发明为一种用于制备光记录媒体的溅镀靶材以及使用溅镀靶材的光记录媒体，特别是指一种可写录光记录媒体。

背景技术

光记录储存技术是利用雷射光技术将数据记录在光记录媒体中。在目前市面上的可写录光盘，大多以有机染料做为记录层材料，透过一定刻录功率的雷射进行刻录，致使记录层的有机染料产生裂解或变形，造成刻录区域与未刻录区域的间的反射率差异，利用此反射率的差异，便可以运用适当功率的雷射将储存于光盘片的数据读取出来。

由于有机染料吸收光波长的范围较窄，造成特定染料仅适用于特定的波长范围，对于目前蓝光光记录媒体所使用的短波长(405纳米)雷射光源，可应用的有机染料种类较少，且制程上因为蓝光光盘片的基板轨距较小，故使用有机染料较难涂布均匀。所以近年来已有人提出利用金属或半金属等无机材料来取代有机染料，作为可写录光盘的记录层材料。

发明内容

针对上述技术的不足之处，本发明为了克服使用有机染料仅能应用在狭窄的雷射光波长范围，造成特定染料仅适用于特定的波长范围的问题，提供了一种具有高稳定性、在可见光波长范围具有高光吸收率，且可通过各种波长的激光脉冲加热使薄膜界面型态或微结构产生变化，进而导致反射率产生改变的无机可写录光记录媒体记录层材料的溅镀靶材以及其对应的可写录光记录媒体。

本发明目的之一是利用无机材料作为可写录光记录媒体记录层材料的溅镀靶材，至少包含有铜(Cu)、硅(Si)以及铬(Cr)，且所述靶材为结晶质型态。所述记录层主要是通过溅镀沉积而成的金属或半金属薄膜经由雷射光照射后，在记录点区域产生接口反应而造成微结构的变化，使得反射率发生改变，进而达到数位讯号记录的目的。

本发明的另一目的是提供一种可写录光记录媒体，可利用基板相反侧入射的激光束进行数据读写，若配合膜层结构的调整，也可利用在基板侧入射的激光束进行数据读写，其沉积于所述基板上的膜层结构为一种可写录光记录媒体的结构，其包含反射层、第一缓冲层、记录层、第二缓冲层、补偿层以及光穿透层。所述结构包括所述基板、在所述基板上的所述反射层、在所述反射层上的所述第一缓冲层、在所述第一缓冲层上的所述记录层、在所述记录层上的所述第二缓冲层、在所述第二缓冲层上的所述补偿层以及最上层的所述光穿透层，所述结构的光记录媒体可透过予以照射激光束于所述光穿透层侧，以进行数据读写。所述单一膜层的记录层在受到激光束照射后，会吸收激光束并产生局部显微结构的变化，并通过界面元素相互扩散进而形成混合区域。由于薄膜的结构不同，因此受激光束加热所形成的混合区域与未受激光束加热的未混合区域有明显的反射率差异，因此能够通过所述反射率差异来达到记录数据的目的。

附图说明

图1为可写录光记录媒体的结构示意图。

图2为可写录光记录媒体写入功率与调变值(modulation)的动态测试结果。

图3为可写录光记录媒体写入功率与抖动值(jitter)的动态测试结果。

图4为不同元素以及不同组成比例的记录层材料的电气特性比较表。

主要组件符号说明

10基板

20反射层

30第一缓冲层

40记录层

50第二缓冲层

60补偿层

70光穿透层

80激光束

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

为充分了解本发明的目的、特征及功效，由下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如下：

本发明提供一种利用无机材料作为可写录光记录媒体记录层材料的溅镀靶材，至少包含有铜(Cu)、硅(Si)以及铬(Cr)，且所述靶材为结晶质型态。其中所述溅镀靶材可以分别为铜(Cu)、硅(Si)及铬(Cr)各别元素压制成单一靶材；另可以分别为铜(Cu)及硅(Si)合金与铬(Cr)元素压制成单一靶材；又可以分别为铜(Cu)元素与硅(Si)及铬(Cr)合金压制成单一靶材；更可以分别为硅(Si)元素与铜(Cu)及铬(Cr)合金压制成单一靶材。

本发明更提供一使用单一膜层的记录层结构的可写录光记录媒体，即可用以达到记录数据的目的。参考图1，为本发明的可写录光记录媒体的结构示意图，包含基板10、反射层20、第一缓冲层30、记录层40、第二缓冲层50、补偿层60与光穿透层70。所述结构包括一基板10、在所述基板10上的所述反射层20、在所述反射层20上的所述第一缓冲层30、在所述第一缓冲层30上的所述记录层40、在所述记录层40上的所述第二缓冲层50、在所述第二缓冲层50上的所述补偿层60以及最上层的所述光穿透层70，所述结构的光记录媒体可透过予以照射激光束80在所述光穿透层70侧，以进行数据读写。

其中，所述基板10选用具光学透明的材料，并能提供记录媒体适当的机械强度，材质包括聚碳酸脂树脂(polycarbonate resin)、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate)、聚苯乙烯树脂(polystyrene resin)、聚乙烯树脂(polyethylene resin)、聚丙烯树脂(polypropylene resin)等，所述基板10上预先刻有凹槽(groove)以及平地(land)，当数据被记录或读取时，所述凹槽(groove)以及所述平地(land)可作为激光束80导轨与数据记录位置被使用。

所述反射层20的材料选自包含金(Au)、银(Ag)、钼(Mo)、铝(Al)、钛(Ti)、钽(Ta)、钕(Nd)、铋(Bi)的元素。与上述元素为主成分的合金者，其厚度较佳为5纳米(nm)到300纳米(nm)之间。

所述第一缓冲层30以及所述第二缓冲层50的材料选自硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO₂)、氮化硅(SiN)、氮化锗(GeN)、碳化硅(SiC)等介电材料，个别的厚度较佳为1纳米(nm)到300纳米(nm)之间，并可为上述材料中单一层或一层以上所组成。

所述记录层40至少包含有铜(Cu)、硅(Si)以及铬(Cr)作为主要组份，且其厚度较佳为3纳米(nm)到50纳米(nm)之间。

参考图4，是不同元素以及不同组成比例的记录层材料的电气特性比较表，由所述优化电性测试结果可以确认当所述铜(Cu)的重量百分比范围为55%~80%、所述硅(Si)的重量百分比范围为15%~40%以及所述铬(Cr)的重量百分比范围为1%~10%时，可以获得正常写录与正常回播的效果。

所述补偿层60的材料选自氮氧化硅(SiON)、硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO₂)、氮化硅(SiN)、氮化锗(GeN)以及碳化硅(SiC)的其中一种或两种以上材料叠加而成的补偿层，其厚度较佳为3纳米(nm)到50纳米(nm)之间。

所述光穿透层70为光硬化树脂，用来保护所述光记录媒体的膜层稳定性，避免膜层材料遭受磨损、受潮变质或暴露于空气中氧化。

本发明之一实施例是准备一刻有凹槽(groove)以及平地(land)的蓝光可写录光盘(Blue-ray Disc)基板10，其轨距为74微米(μm)、厚度为1.1厘米(mm)。利用磁控溅镀的方式在所述基板10上镀制一层厚120纳米(nm)的银(Ag)反射层20；接着在所述反射层20上镀制厚20纳米(nm)的硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO₂)的第一缓冲层30；之后再于所述第一缓冲层30上形成厚14纳米(nm)的记录层40铜(Cu)、硅(Si)及铬(Cr)混合层；在所述记录层40上镀制厚20纳米(nm)的硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO₂)的第二缓冲层50；之后在于所述第二缓冲层50上形成一15纳米(nm)的光补偿层60氮氧化硅(SiON)；最后，在所述光补偿层60上贴上一层厚0.1厘米(cm)的光穿透膜，作为所述光透射层70，完成实验范例的盘片，其完整膜层结构如图1所示。溅镀的薄膜厚度是用原子力显微镜(AFM)与E-taOptik观察；盘片的动态分析则是使用Pulstec ODU-1000动态测试仪来测量盘片的动态性质。测量的写入功率为3mW到14mW之间，雷射波长λ=405纳米(nm)、数值孔镜NA=0.85，写入线速度分别有4.92m/s、9.84m/s、19.68m/s与29.52m/s，符合蓝光可写录光盘1倍速、2倍速、4倍速与6倍速记录速度的规格。

参考图2以及图3，为本发明的一实施例测试可写录光记录媒体写入功率与调变值(modulation)的动态测试结果以及本发明的一实施例测试可写录光记录媒体写入功率与抖动值(jitter)的动态测试结果。由图2的结果可看出，蓝光可写录光盘在1倍速、2倍速、4倍速与6倍速的记录速度下，调变值(modulation)随着写入功率的增加而增加，且在不同的写入速度与写入功率，调变值(modulation)大都可以在0.6以上，符合蓝光可写录光盘的规格(规格要求需0.4以上)。由图3的结果可看出，蓝光可写录光盘的记录速度为1倍速时，写入功率需大于3.1mW才能测量到抖动值(jitter)，抖动值(jitter)随着写入功率增加而降低，当写入功率为5.0mW时，可得较低的抖动值(jitter)约5.1%。随着写入功率持续提高，抖动值(jitter)也随写入功率增加而上升。若使用2倍速的写入速度进行测试，也有着相同的趋势，写入功率需大于3.45mW才能测量到抖动值(jitter)，抖动值(jitter)随着写入功率增加而降低，当写入功率为5.55mW时，可得较低的抖动值(jitter)约5.4%，随着写入功率持续提高，抖动值(jitter)也随写入功率增加而上升。若使用4倍速的写入速度进行测试，也有着相同的趋势，写入功率需大于5.7mW才能测量到抖动值(jitter)，抖动值(jitter)随着写入功率增加而降低，当写入功率为8.9mW时，可得较低的抖动值(jitter)约6.1%，随着写入功率持续提高，抖动值也随写入功率增加而上升。若使用6倍速的写入速度进行测试，也有着相同的趋势，写入功率需大于7.8mW才能测量到抖动值(jitter)，抖动值(jitter)随着写入功率增加而降低，当写入功率为11.2mW时，可得较低的抖动值(jitter)约6.5%，随着写入功率持续提高，抖动值也随写入功率增加而上升。当激光束80写入讯号时，所述记录层40受到激光束80脉冲加热而温度上升，当写入功率过小时，此时所述记录层40的温度太低，无法使薄膜产生反射率变化，故无法测量出抖动值(jitter)与调变值(modulation)；反之，当写入功率太大时，抖动值(jitter)反而随着写入功率增加而上升，可能是因为过高的雷射功率，使得记录层温度太高，造成盘片膜层结构产生变形，使得抖动值(jitter)上升，因此一般光盘片的写入功率有一适当范围。在本实验例中，蓝光可写录光盘的记录速度为1倍速到4倍速下写入资料，写入功率为3mW~11.5mW，且以适当的写入功率写入的数据则抖动值(jitter)均可以维持在6.5%以下，甚至记录速度高达6倍速时，抖动值(jitter)也可达到6.5%以下，符合可写录蓝光光盘的记录要求，证实此光记录媒体具有实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于制备可写录光记录媒体记录层的溅镀靶材，其特征在于，包含有铜Cu、硅Si以及铬Cr，且所述靶材是结晶质。

2.如权利要求1所述的一种用于制备可写录光记录媒体记录层的溅镀靶材，其特征在于，分别为铜Cu及硅Si及铬Cr各元素压制成单一靶材。

3.如权利要求1所述的一种用于制备可录式光记录媒体记录层的溅镀靶材，其特征在于，分别为铜Cu及硅Si合金与铬Cr元素压制成单一靶材。

4.如权利要求1所述的一种用于制备可录式光记录媒体记录层的溅镀靶材，其特征在于，分别为铜Cu与硅Si及铬Cr合金压制成单一靶材。

5.如权利要求1所述的一种用于制备可录式光记录媒体记录层的溅镀靶材，其特征在于，分别为硅Si与铜Cu及铬Cr合金压制成单一靶材。

6.一种可写录光记录媒体，其特征在于，包含一基板，基板上的膜层包含反射层、第一缓冲层、记录层、第二缓冲层、补偿层及光穿透层；所述反射层在所述基板上；所述第一缓冲层以及所述第二缓冲层在所述反射层及所述记录层上；所述记录层在所述第一缓冲层及所述第二缓冲层之间；所述补偿层在所述第二缓冲层之上；所述光穿透层为所述光记录媒体制程上最后制作的膜层。

7.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述纪录层至少包含有铜Cu、硅Si以及铬Cr作为主要组份。

8.如权利要求7所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述铜Cu元素的重量百分比为55%~80%、所述硅Si元素的重量百分比为15%~40%，以及所述铬Cr元素的重量百分比为1%~10%。

9.如权利要求7所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述纪录层的厚度为3纳米到50纳米之间。

10.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述基板选用具光学透明的材料，并能提供该记录媒体适当的机械强度，材质包括聚碳酸脂树脂polycarbonate resin、聚甲基丙烯酸甲脂polymethylmethacrylate、聚苯乙烯树脂polystyrene resin、聚乙烯树脂polyethyleneresin、聚丙烯树脂polypropylene resin，所述基板上预先刻有凹槽groove以及平地land，当数据被记录或读取时，所述凹槽以及所述平地作为激光束导轨与数据记录的位置。

11.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述反射层包含金Au、银Ag、钼Mo、铝Al、钛Ti、钽Ta、钕Nd以及铋Bi的元素与上述元素为主成分的合金。

12.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述第一缓冲层以及所述第二缓冲层的材料为硫化锌-二氧化硅ZnS-SiO₂、氮化硅SiN、氮化锗GeN以及碳化硅SiC中的一个或两种以上材料层叠加而成，厚度为1纳米到300纳米之间。

13.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述补偿层包含氮氧化硅SiON、硫化锌-二氧化硅ZnS-SiO₂、氮化硅SiN、氮化锗GeN以及碳化硅SiC中的其中一种或两种以上材料层叠加而成的补偿层。

14.如权利要求6所述的一种可写录光记录媒体，其特征在于，所述光穿透层为光硬化树脂。