CN1214379C - 用于光学储存介质反射层或半反射层的金属合金 - Google Patents

用于光学储存介质反射层或半反射层的金属合金 Download PDF

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Abstract

提供一种银基合金薄膜用于光盘的高反射涂层或半反射涂层。在银中的合金添加剂包括锌、铝、锌+铝、锰、锗和铜+锰。这些合金具有适中到高的反射率和在周围环境中合理的耐腐蚀性。

Description

用于光学储存介质反射层或半反射层的金属合金
此专利申请已要求了美国临时专利申请系列号No.60/219,843的优先权。
技术领域
本发明涉及在用银基合金制造的光学贮存介质中使用的反射层或半反射层。
背景技术
在通常的预记录光盘，如CD唱盘的结构中一般存在着四个层。第一层一般由光学级聚碳酸酯树脂制造。这一层是用公知的技术制造的，这一般从将树脂注塑或压塑成盘开始的。此盘的表面被模制或冲压产生极小的和精确定位的小坑或小突起。这些小坑和小突起有预先确定的尺寸，以及如下面要解释的，最终是在该盘上储存信息的载体。
在冲压以后，在信息坑和突起上面放置一层光反射层。此反射层一般用铝或铝合金制造，其厚度一般为大约40～大约100纳米(nm)。此反射层一般由许多已知的蒸汽淀积技术如阴极喷镀或热蒸发中之一来淀积。《科克·奥斯莫化学技术百科全书》(Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Techno1ogy)第3版，卷10，p.247～283对这些和其它淀积技术如辉光放电、离子电镀和化学蒸汽淀积进行了详细的说明，此说明在此引作参考。
然后在反射层上涂布一层溶剂基或紫外线固化型的树脂，一般在此后就是标签。第三层在搬动时和在周围环境中保护反射层。标签用来识别盘中所储存的具体信息，有时可能包括艺术图象。
存留在聚碳酸酯树脂和反射层之间的信息坑一般采用连续螺旋的形状。螺旋一般在内径开始，而结束在外径。任何两个螺旋之间的距离叫做“轨距”，对于CD唱盘一般为大约1.6。沿轨道方向二个坑或突起的长度为大约0.9～大约3.3μm。所有这些细节对于CD唱盘都是已知的，保留在首先由荷兰的Philips NV公司和日本的Sony公司作为工业标准而提出的一系列规定中。
通过将激光束透过光学级聚碳酸酯基底指到具有足够小分辨率的反射层上，聚焦到信息坑上来阅读此光盘。此坑的深度大约是激光波长的1/4，而此光的波长一般为大约780～820nm。然后随着激光沿着螺旋轨迹行走，在其路径上聚焦到交替的小坑或突起串上而产生激光的相消干涉(暗)和相长干涉(明)。
光强从暗到明，或从明到暗的一开一闭的变化就形成了1和0的数字型数据串。当在固定时间间隔内没有光强变化时，数字信号是“0”，而当有从暗到明或从明到暗的变化时，数字信号就是“1”。得到的1和0的连续流随后用电记录下来，用一种对使用者有意义的格式表示，比如音乐数据或计算机程序数据。
结果，重要的是在光盘上要有一层高反射涂层，把激光从光盘上反射到检测器，以读出存在的强度变化。一般说来，此反射层通常是铝、铜、银或金，它们都具有对波长650～820nm的光大于80％的高光反射率。普通使用铝和铝合金，因为它们的价格比较低、有适当的耐腐蚀性和容易放到聚碳酸酯光盘上。
偶然地和通常出于装饰的原因，使用金或基于铜的合金，给用户提供“金色”光盘。虽然黄金天然地赋予富贵的色彩和满足高反射层在所有功能上的需要，但它比铝要贵得多。因此，有时就用含锌或锡的铜基合金来制造金色层。但不幸的是，这种更换并不真正令人满意，因为一般认为铜合金的耐腐蚀性比铝差，这样就造成这种光盘的寿命比用铝反射层的光盘要短。
为了方便读者，在Strandjord等人的美国专利4,998,239和Dirks等人的美国专利4,709,363中可以找到光可读储存系统制造和操作的其它细节，它们的公开内容都在此引作参考。
在日益流行的CD家族中的另一种光盘是可记录光盘或“CD-R”。这种光盘与前面叙述的CD相似，但有一点点变化。可记录CD以连续的螺旋形凹槽开始，代替连续的螺旋形小坑，并在聚碳酸酯基底和反射层之间具有一层有机染料。随着激光沿螺旋轨迹行进，通过定时地将激光束聚焦到凹槽上来录制光盘。激光将染料加热到高温，这就在凹槽上形成小坑，这些小坑与通过使染料变形和分解而输入的1和0数据串相符。
为了方便读者，在Uchiyama等人的美国专利5,325,351和Arioka等人的美国专利5,391,462、5,415,914和5,419,939和Harigaya等人的美国专利5,620,767中可找到关于这些可记录光盘操作和结构的其它细节，它们的公开内容引入本说明书作为参考。
CD-R光盘的关键部件是有机染料，它由溶剂和一种或几种花青类、酞菁类或偶氮类有机化合物组成。一般是通过将染料旋涂到光盘上并在染料充分干燥以后在该染料上喷镀上反射层而得到光盘。但由于染料可能含有卤素离子或其它能够腐蚀反射层的化学物质，通常使用的反射层材料如铝可能并不适合于给CD-R以合理的寿命。因此，经常必须使用金来制造可记录CD。虽然黄金满足CD-R的所有功能需要，但这可是一种很昂贵的解决方案。
最近，已经开发出了其它类型的可记录光盘。这种光盘使用了相变材料或磁-光材料作为记录介质。用激光改变记录层的相状态或磁状态(微结构改变)，通过将激光束调制聚焦到记录介质上，同时介质转动以在记录层中产生微结构改变。在重放时，通过记录介质反射的光束强度的变化被检测器感受。光强上产生的此调制是由于在记录过程中产生的记录介质微结构的变化。某些相变材料和/或磁-光材料可以很容易地反复从第一种状态转换到第二种状态，并且再次返回而基本不发生降解。这些材料可以用作可重写CD或通常认为是CD-RW的记录介质。
JP 7-6427公开了一种磁光记录介质，其包括磁光记录层和基板上的反射层，其中磁记录层的居里温度为≥220℃，反射层由Ag合金构成，其中还可包含选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Ta和W的金属。该记录层可以在比常规波长低的≤600纳米的波长下获得优异性能，同时可以获得≤600纳米的波长下的高记录密度的磁光记录介质。
为了记录和读取信息，相改变光盘使用了具有能够从第一暗相向第二亮相改变以及再次返回能力的记录层。在这些材料上进行记录就产生了一系列交替的暗斑和亮斑，这些斑点记录了随着录制激光束的调制而引入的输入数字数据。在记录介质上的这些亮斑和暗斑相当于数字数据的0和1。用沿着光盘轨迹聚焦的低功率激光读取数字化数据来播放记录的信息。激光功率低到足可以不进一步改变记录介质的状态，但又强到足以使由记录介质反光率的改变易被检测器区分。此记录介质可以被聚焦到记录介质上的中等功率激光擦洗以用于再记录。这样就把记录介质层返回到其初始状态或被擦洗的状态。在转让给Sony公司、TDK公司和NEC公司(均在日本东京)的美国专利5,741,603、5,498,507和5,719,006中可以找到对光记录介质录制机理的更详细的讨论。所有公开内容在此整体引作参考。
在日益流行的光盘家族中另一类光盘是称为数字式视频光盘的预记录光盘，或者叫DVD。这种光盘有两半，每一半都由注塑模塑或压塑的带有小坑信息的聚碳酸酯树脂制造，然后如前所述喷镀上反射层。然后将这两半用紫外线固化的树脂或热熔粘合剂粘接在一起形成整个光盘。然后可以从两侧播放此光盘，这与CD相反，后者的信息一般只从一侧获取。DVD的尺寸与CD大致相同，但信息密度则高得多。轨距大约0.7μm，小坑和突起的长度为大约0.3～1.4μm。
DVD光盘家族的一个品种是DVD双层光盘。此光盘也具有两个信息层，然而两层都从一侧播放。在这种安排下，高反射层一般和前面叙述的相同。但第二层的反射率只是半反射，在650nm波长下反射率只有18～30％。除了反射光线以外，第二层必须也能通过相当量的光线，使得激光束能够到达下面的高反射层，然后通过半反射层返回到信号检测器。
为了继续试图增加光盘的储存能力，可以如出版物《SPIE会议会议录》(SPIE Conference Proceeding)卷2890，p2～9，1996年11月中所指出的制成多层光盘，这时显示了三层或四层光盘。所有的数据层都从光盘的一侧播放，使用的是650nm波长的激光。双面三层只读光盘总共包括6层，其储存能力是大约26G比特的信息。
最近，波长400nm的发射蓝色激光的二极管已经商品化。此新型的激光能够进行更密的数字视频数据储存。使用650nm红色激光的现行DVD每侧能够储存4.7GB，而新型兰色激光每侧能够储存12GB，足够大约6小时标准解析声象的空间。随着多层光盘的出现，有足够容量供高清晰度数字视频格式的故事片播放。本发明的银合金可以用于多层光盘的任何一层。
当前，在DVD领域有采纳CD-RW技术的兴趣以制造可重写的DVD(DVD-RW)。在制造DVD-RW时产生了某些困难，因为DVD格式需要较高的信息密度。比如，反射层的反射率必须比标准DVD反射层的要高，以适应DVD-RW格式读、写和擦洗的要求。还有，反射层的导热率也必须提高以适当地散发写、擦信息和在信息转移过程中发生微结构改变所需较高的功率所产生的热量。现在对此反射层有潜力的选择是纯金、纯银和铝合金。对于在DVD-RW光盘的工作，金看来有足够的反射率、导热率和耐腐蚀性。此外，金比较容易喷镀成厚度均匀的薄层。但金又是比其它金属昂贵，使DVD-RW非常昂贵。纯银具有比金还高的反射率和导热率，但与金相比其耐腐蚀性差。铝合金的反射率和导热率都比金和银低得多，因此对用作DVD-RW或DVD+RW的反射层不是良好的选择。
为了方便读者，在Florczak等人的美国专利5,640,382中可以找到有关DVD光盘的制造和结构的其它细节，其公开内容在此引作参考。
因此，需要的是某些新型合金，它们在用作光储存介质的反射层或半反射层时要具有金的优点，但又不要象金那样昂贵。这些新型合金还比纯银具有更好的耐腐蚀性。本发明满足了这个需求。
发明内容
在本发明的一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银锌合金制造，其中银和锌含量的关系是，在由AgxZny定义时，0.85＜x＜0.9999，而0.0001＜y＜0.15。
在本发明的另一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银铝合金制造，其中银和铝含量的关系是，在由AgxAlz定义时，0.95＜x＜0.9999，而0.0001＜z＜0.05。
在本发明的又一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银锌铝合金制造，其中银、锌和铝含量的关系是，在由AgxZnyAlz定义时，0.80＜x＜0.998，0.001＜y＜0.15而0.001＜z＜0.05。
在本发明的再一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银锰合金制造，其中银锰含量的关系是，在由AgxMnt定义时，0.925＜x＜0.9999而0.0001＜t＜0.075。
在本发明的又一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银锗合金制造，其中银锗含量的关系是，在由AgxGeq定义时，0.97＜x＜0.9999，而0.001＜q＜0.03。
在本发明的又一个方面，是具有第一基底的光储存介质，该基底在至少一个主要表面上具有特征花纹和与此特征花纹相邻的第一反射层。该反射层由银铜锰合金制造，其中银、铜和锰含量的关系是，在由AgxCupMnt定义时，0.825＜x＜0.9998，0.0001＜p＜0.10而0.0001＜t＜0.075。
本发明的目的是提供一种新型的金属合金用来制造膜状反射层，该合金具有与金类似的高反射率和喷镀特性，且是耐腐蚀的，而且不太昂贵。当本发明的层制造得足够薄时，它是半反射的，能够透过激光，可用作DVD的双层。
本发明的另一个目的是在可重新录制的CD中提供一种较低成本的金反射层代用品，它还能满足光盘的其它功能需求，如高反射率和耐腐蚀性。
本发明的又一个目的是提供一种银基合金，该合金具有足够的化学性能、热性能和光学性能，满足DVD-RW或DVD+RW和其它目前或未来几代光盘的功能需求，其中对于低成本、高性能的产品，反射率、耐腐蚀性和容易使用都是重要的需求。
附图说明
图1是按照本发明的一个实施方案的一种光储存系统。
图2是按照本发明的另一个实施方案的一种光储存系统，其中用有机染料作为记录层。
图3是按照本发明的又一个实施方案的一种光储存系统，该系统具有两层信息坑，其中两层的播放都从一侧进行。
图4是按照本发明再一个实施方案的一种光储存系统，该系统具有三层信息坑，其中所有三层的播放都从一侧进行。
图5是按照本发明另外一个实施方案的一种光储存系统，其中该系统包括一个可重写信息层。
图6是按照本发明再一个实施方案的光储存系统，其中该系统含有一个可重写信息层。
具体实施方式
在下面的叙述和实施例中使用规定的语言，以众所周知的方式公开本发明，并将其原理传达给其它人。意图在简单地使用规定的语言的基础上对专利权的宽度不加限制。对这里的叙述也包括了任何的变化和改进，这对本领域技术人员应该是正常的。
正如在本说明书中使用的，术语“原子百分数”或“a/o百分数”指的是特定元素或元素组的原子与规定在特定合金中存在的原子总数之比。比如一种合金，其元素A的原子百分数是15，元素B的原子百分数是85，就指的是用式子A0.15B0.85表示的特定合金。
正如在本说明书中使用的，术语“银的存在量”用来叙述包括在合金中特定添加物的量。按这种方式使用，此术语意味着不考虑添加物时存在的银的量会因添加物的量而减少，而添加物的量则说明添加物存在的比例。比如，如果Ag与元素X的关系是Ag0.85X0.15(分别是85a/o百分数和15a/o百分数)，不考虑添加物的存在，如果存在着添加物B且其含量是“银的存在量”的5原子百分数，那么Ag、X和B的关系就从银的原子百分数中减去了5个原子百分数，或者Ag、X和B之间的关系是Ag0.80X0.15B0.05(分别是80原子百分数的银、15原子百分数的X和5原子百分数的B)。
如在本说明书中使用的，术语“相邻的”指的是空间关系，意味着“靠近”或“不远”。因此，如在本说明书中所使用的，术语“相邻的”不要求规定这些项目彼此接触，它们可以由某些结构分隔开。比如参见图5，层424和层422是“相邻的”或“靠近的”，如同层414和层422是“相邻的”或“靠近的”一样。
本发明包括用作光数据储存介质的多层金属/基底组合物。图1显示了本发明的一个实施方案，其被表示为光数据储存系统10。光储存介质12包括透明的基底14和在第一数据坑花纹19上的高反射率薄膜层或涂层20。如图1所示，光学激光器30向介质12发射光束。检测器32感受到被薄膜层20反射的光束中的光，它感觉的是基于坑或突起存在或不存在而产生光强的调制，特别是在薄膜层上的光斑。此光盘在以下方面是独特的，下面所介绍的合金中的一种被淀积在信息坑和突起上，并用作高反射薄膜20。在一种选择方案中(未显示)此光盘可以改变为背靠背地附着着两层光储存介质12，即每层透明的基底14背面相对。
在图2中显示了表示为光数据储存系统110的本发明另一个实施方案。光储存介质112包括一个透明基底114和一层在第一花纹119上放置的染料层122上面的高反射薄膜层120。如图2所示，光学激光器130发射的光束射向介质112。如在前面所讨论的，通过激光使染料层变形的部分将数据置于光盘之上。随后，以从光束来的光线播放此光盘，此光线被薄膜层120反射，并被检测器132接收。检测器132感受到基于染料层中存在或不存在变形的光强调制。此光盘在以下方面是独特的，即如下面介绍的合金中之一被淀积在染料层122上，并被用作高反射薄膜或涂层120。在一个选择方案(未显示)中，此光盘可以改变为背靠背地附着着两层光储存介质112，即每层透明的基底114背面相对。
在图3中显示为光数据储存系统210的本发明的另一个实施方案。光储存介质212包括一个透明基底214、在第一数据坑花纹215上的部分反射薄膜层或涂层216、一个透明的间隔层218和在第二数据坑花纹219上的高反射薄膜层或涂层220。如图3所示，光学激光器230向介质212发射光束。从光束来的光线被薄膜层216或220反射，被检测器232感受，检测器感受的是基于薄膜层上存在或不存在坑，特别是薄膜层上的斑点时光强的调制。此盘在以下方面是独特的，即下面介绍的合金中之一被淀积在信息坑和突起上，并被用作高反射薄膜220或半反射层216。在一个选择方案(未显示)中，此光盘可以改变为背靠背地附着着两层光储存介质212，即每层透明的基底214背面相对。附着的方法可以是紫外线固化的粘合剂、热熔粘合剂或其它类型的粘合剂。
在图4中显示作为光数据储存系统310的本发明的另一个实施方案。光储存介质312包括一个透明基底314、一个在第一数据坑花纹315上的部分反射薄膜层或涂层316，或称为0层、一层透明间隔层318，在第二数据坑花纹319上的另一个部分反射薄膜层或涂层320，或称为1层，以及在第三数据坑花纹323上的高反射薄膜层或涂层324，或称为2层。如图4所示，光学激光器330向介质312发射光束。从光束来的光线被薄膜层316、320或者324反射，被检测器332检测，检测器感受的是基于薄膜层上存在或不存在坑，特别是薄膜层上的斑点时光强的调制。此盘在这方面是独特的，即下面介绍的合金中任何一种或全部被淀积在信息坑和突起上，并被用作高反射薄膜或涂层324或半反射层或涂层316和320。为了播放在2层上的信息，从激光二极管330发射的光束穿过透明的聚碳酸酯基底，穿过第一半反射0层和第二半反射1层，再由2层发射到检测器332上。在另一个选择方案(未显示)中，此光盘可以改变为背靠背地附着着两层光储存介质312，即每层透明的基底314背面相对。附着的方法可以是紫外线固化粘合剂、热熔粘合剂或其它类型的粘合剂。
在图5中显示为光数据储存系统410的本发明的另一个实施方案。光储存介质412包括一个透明基底或透明层414、一个在第一数据坑花纹415上的介电层416、一个由具有能够反复经受激光诱导从第一状态变到第二状态并返回的微结构材料(如相变材料或磁-光材料)制造的记录层418(即可光重新记录或可重写层)、另一个介电材料420、高反射薄膜层422和透明基底或透明层424。如在本说明书中所使用的，介电材料是一种电的绝缘体或者是在该材料中电场能够维持最低耗散功率的材料。光储存介质410的各个层414、416、418、420和422的排列优选取向使得彼此相邻。
普通用于记录层418的相变材料包括锗-锑-碲(Ge-Sb-Te)、银-铟-锑-碲(Ag-In-Sb-Te)、铬-锗-锑-碲(Cr-Ge-Sb-Te)等。普通用于介电层416或420的介电材料包括硫化锌-氧化硅化合物(ZnS·SiO2)、氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)等。普通用作记录层418的磁-光材料包括铽-铁-钴(Tb-Fe-Co)或钆-铽-铁(Gd-Tb-Fe)。如图5所示，光学激光器430向介质412发射光束。在用于相变可记录光介质的记录模式中，从光束中来的光线被按照输入的数字数据调制或者被开关，以适当的目标聚焦在记录层418上，同时介质以适当的速度转动，以影响记录层中的微结构或相改变。在播放模式中，从被薄膜层422反射的光束中来的光线通过介质412被检测器432感受，该检测器感受的是基于记录层中特定斑点上晶体或无定形状态的光强调制。此光盘在这方面是独特的，即将下面介绍的合金中的一种淀积在介质上并用作高反射薄膜422。在另一个选择方案(未显示)中，此光盘可以改变为背靠背地附着着两层光储存介质412，即每层透明的基底或涂层414背面相对。附着的方法可以是紫外线固化粘合剂、热熔粘合剂或其它类型的粘合剂。
如在图5中所示，如果透明基底414的厚度是大约1.2mm，由注塑模塑的聚碳酸酯制造，而且具有连续的螺旋槽和突起，424是紫外线固化的丙烯酸类树脂，厚度3～15μm，作为波长780～820nm的播放激光430的保护层，可重写层418是如Ag-In-Sb-Te型的相变材料，这就是已知作为CD-RW的可重写光盘的结构。为了记录和读取信息，相改变光盘使用了能够从具有低反射率(暗)的无定形相改变为具有高反射率(亮)晶体相的记录层。在记录前，相变层处于晶体状态。在记录的过程中，聚焦在记录层上的高能激光束将相变材料加热到高温，当激光关闭，加热的点很快冷却下来，制造成无定形态。这样就按照聚焦的激光束开和关的输入数据制造出一系列无定形态的暗斑。此开和关相当于数字数据系统的0和1。
在读取时，使用低功率激光在沿着光盘轨迹的暗斑或亮斑聚焦和读取，从而播放出被记录的信息。为了进行擦洗，随着光盘旋转使用中等功率的激光聚焦在沟槽或轨迹上，使聚焦点达到中等的温度。在激光点移到另外位置后，该点冷却到室温，形成高反射率的晶态结构。这就把记录层转变到其初始状态或被擦洗状态。斑点从无定形状态变成晶体状态是可逆的，这就可以进行多次的记录和擦洗的循环，不同的数据可以反复地无困难地记录和读取。
如果透明基底414的厚度是大约0.5～0.6mm，是由注塑模塑的聚碳酸酯制造的，具有连续的螺旋状沟槽和突起，416和420是一般由ZnS·SiO2制造的介电层，而418是由相变材料如Ag-In-Sb-Te或Ge-Sb-Te制造的，422由本发明的银合金制造，以及424是粘接如在图5中所示相同结构的另一半的紫外线固化树脂，而读和写激光430的波长是630～650nm，那么这就是具有可重写能力的数字式万能光盘，一般称作DVD+RW。某些优选的可相变材料包括从下面选择的材料：As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co、Cr-Ge-Sb-Te和Si-Te-Sn，这里As是砷，Te是碲，Ge是锗，Sn是锡，O是氧，Se是硒，Au是金，Sb是锑，In是铟，Tl是铊，Co是钴，而Cr是铬。在此光盘结构中，高反射层422不仅需要在波长650nm处的高反射率和高的导热率，而且也要有对ZnS·SiO2的高度耐腐蚀性。通常的铝合金不具有足够高的反射率，也不具有足够高的导热率。纯银或其它通常的银合金既不具有高的耐腐蚀性，也没有高的反射率和高的导热率。因此，本发明的另一个目的是提供一系列能够满足此应用要求的银合金。
在图6中显示为可重写型光信息储存系统510的本发明的另一个实施方案。透明的覆盖层514厚度大约是0.1mm。介电层516和520优选由ZnS·SiO2制造，用作可重写层或相改变层518的保护层。可重写层518优选由Ag-In-Sb-Te等形成。高反射层522优选由本文中公开的银合金形成。透明基底524的厚度优选为大约1.1mm，具有连续的沟槽和突起的螺旋轨迹，一般由聚碳酸酯树脂构成。激光530的波长优选为大约400nm，具有附加的光学系统将激光束聚焦到记录层518上。反射的激光束被检测器532接收，该检测器优选包括连带的数据处理能力，以读取所记录的信息。此系统510有时称作“数字视频记录系统”或者DVR，用来记录高清晰度电视信号。此光学信息储存系统510的工作原理与CD-RW大致相同，只是记录密度要高得多，一个5英寸直径光盘的储存能力大约是20GB。此层叠光盘的性能还取决于在波长400nm下具有高反射率、高度耐腐蚀性和高导热率的层522。通常的反射层如铝、金或铜都难以满足此要求。因此本发明的另一个目的是提供一种能够满足这些要求的银合金反射层。
正如在本文中使用的，术语“反射率”指的是入射到透明基底14、114、214、314、414或514上的光功率，当聚焦到层20、120、216、220、316、320、324、422或522上的光斑时，原则上能够被光读取装置上的光检测器感知的比例。假设此读取装置包括一个激光、适当设计的光通路和光检测器，或者其功能上的相当物。
本发明基于本发明人的一个发现，即特定的银基合金提供足够的反射率和耐腐蚀性，可以用作光储存介质的反射层或半反射层，而又没有金基合金所固有的成本或硅基材料的加工复杂性。在一个实施方案中，银与比较少量的锌形成合金。在此实施方案中，锌和银量的关系为大约0.01a/o百分数(原子百分数)～大约15a/o百分数的锌和大约85a/o百分数～大约99.99a/o百分数的银。但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约10.0a/o百分数的锌和大约90.0a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。
在另一个实施方案中，银与比较少量的铝形成合金。在此实施方案中，铝和银量的关系为大约0.01a/o百分数(原子百分数)至大约5a/o百分数的铝和大约95a/o百分数至大约99.99a/o百分数的银。但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数的铝和大约97a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基二元合金系统进一步与镉(Cd)、锂(Li)或锰(Mn)形成合金。如果用这些金属中的一种或几种代替合金中的一部分银，得到的薄膜的耐腐蚀性将适当地提高，然而反射率也将下降。可以有利地替换二元合金中一部分银的镉、锂或锰的数量为，对于镉是大约0.01a/o百分数～大约20a/o百分数银的存在量，对于锂是大约0.01a/o百分数～大约10a/o百分数，甚至于大约15a/o百分数存在的银，对于锰是大约0.01a/o百分数～大约7.5a/o百分数存在的银。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基、锌和铝的二元合金系统进一步与贵金属如金(Au)、铑(Rh)、铜(Cu)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钯(Pd)和它们的混合物形成合金。它们可以加入到上述二元合金中优选的贵金属的量是大约0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。除了贵金属以外，上述的合金还可以与下面的金属形成合金：钛(Ti)、镍(Ni)、铟(In)、铬(Cr)、锗(Ge)、锡(Sn)、锑(Sb)、镓(Ga)、硅(Si)、硼(B)、锆(Zr)、钼(Mo)和它们的混合物。相对于在上述的银合金系统中银的存在量，可以优选添加的这些金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
在另一个实施方案中，银与比较少量的锌和铝形成合金。在此实施方案中，锌、铝和银的数量关系是大约0.1a/o百分数～大约15a/o百分数的锌、大约0.1a/o百分数～大约5a/o百分数的铝和大约80a/o百分数～大约99.8a/o百分数的银。但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约5a/o百分数的锌、大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数的铝和大约92.0a/o百分数～大约99.8a/o百分数的银。
在本发明又一个另外的实施方案中，上述的银基锌铝三元合金进一步与第四种金属形成合金。此第四种金属可以包括锰或镍。如果这些金属中的一种或者混合物代替合金中的一部分银，得到的薄膜的耐腐蚀性将适当地提高，然而反射率将适当地下降。有利于取代上述三元合金中一部分银的锰或镍的量，对于锰是大约0.01a/o百分数～大约7.5a/o百分数银的存在量，优选是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量；而对于镍是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量，优选是大约0.01a/o百分数～大约3.0a/o百分数银的存在量。
在本发明另外的一个实施方案中，如上所述的银基锌-铝三元合金系统进一步与一种贵金属如金、铑、铜、钌、锇、铱、铂、钯和它们的混合物形成合金，可以加入到上述三元合金中优选贵金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。除了贵金属以外，上述的合金还可以与如钛、镍、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、锆、钼和它们的混合物形成合金。相对于在上述银合金系统中存在的银的量，优选加入的这些金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
在另一个实施方案中，银与比较少量的锰形成合金。在此实施方案中，锰和银之间的数量关系为大约0.01a/o百分数～大约7.5a/o百分数的锰和大约92.5a/o百分数～大约99.99a/o百分数的银，但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约5a/o百分数的锰和大约95a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基二元锰合金系统进一步与第三种金属形成合金。此第三种金属包括镉、镍、锂和它们的混合物。如果用这些金属中的一种或混合物代替合金中的一部分银，得到的薄膜的耐腐蚀性将适当提高，而反射率将相应降低。相对于上述二元合金系统中存在的银的量，镉的量可以是大约0.01a/o百分数～大约20a/o百分数的合金中银的存在量，镍的量可以是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量，锂的量可以是大约0.01a/o百分数～大约10.0a/o百分数银的存在量。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基锰合金系统进一步与一种贵金属如金、铑、铜、钌、锇、铱、铂、钯和它们的混合物形成合金，可以加入到上述二元合金中优选贵金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。除了贵金属以外，上述的合金还可以与金属如钛、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、锆、钼和它们的混合物形成合金。相对于在上述银合金系统中存在的银的量，优选加入的这些金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
在另一个实施方案中，银与比较少量的锗形成合金。在此实施方案中，锗和银量的关系是大约0.01a/o百分数～大约3.0a/o百分数的锗和大约97.0a/o百分数～大约99.99a/o百分数的银，但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约1.5a/o百分数的锗和大约98.5a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基锗合金进一步与第三种金属形成合金。此第三种金属包括锰或铝。如果用这些金属中的一种或混合物代替合金中的一部分银，得到的薄膜的耐腐蚀性将适当提高，而反射率将适当降低。相对于上述二元合金系统中存在的银的量，锰的量可以是大约0.01a/o百分数～大约7.5a/o百分数银的存在量，铝的量可以是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
在本发明的另一个实施方案中，如上所述的银基锗合金进一步与贵金属如金、钌、铜、铑、锇、铱、铂、钯和它们的混合物形成合金。此加入到上述二元合金中优选贵金属的范围是大约0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。除了贵金属以外，上述的合金还可以与金属如锌、镉、锂、镍、钛、锆、铟、铬、锡、锑、镓、硅、硼、钼和它们的混合物形成合金。相对于在上述银合金系统中存在的银的量，优选加入的这些金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
在另一个实施方案中，银与比较少量的铜和锰形成合金。在此实施方案中，铜、锰和银量的关系是大约0.01a/o百分数～大约10a/o百分数的铜、大约0.01a/o百分数～大约7.5a/o百分数的锰和大约82.5a/o百分数～大约99.98a/o百分数的银，但优选对于每种金属，此合金具有大约0.1a/o百分数～大约5.0a/o百分数的铜、大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数的锰和大约92.0a/o百分数～大约99.8a/o百分数的银。
在本发明又一个另外的实施方案中，上述的银基铜-锰合金系统进一步与第四种金属形成合金。此第四种金属可以包括铝、钛、锆、镍、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、钼和它们的混合物。相对于在上述银合金系统中存在银的量，可以优选加入的第四种金属的量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
用于DVD-9双层光盘半反射层的厚度8～12nm薄膜的这些银合金的光学性能显示在下面表I中。如在转让给松下电器公司的美国专利5,464,619和转让给Sony公司的美国专利5,726,970中所述，如在图3和表1中所述双层光盘结构中，图3中的0层或216的反射率为R0，在图3中从光盘外面测量的1层或220的反射率是R1’，而0层的透射率是T0，它们之间的关系是R0＝R1T0 2，这里R1是1层自己的反射率。当0层的厚度被优化以平衡信号和反射率时，1层就是在50～60nm的通常的铝合金，在表I中显示各种银合金的平衡反射率，其中如果用作DVD-9的1层或高反射层，或者其它任何光信息储存介质的高反射率的应用，R是薄膜在60nm或更厚时在波长650nm时可达到的反射率。表中所有的组成都是以原子百分数表示。
            表I：对于各种银合金0层和典型铝合金1层，
              DVD-9双层光盘的0层和1层反射率的平衡
 组成     T0     R0     R1     R
 Ag-13.0％Zn     0.47     0.185     0.183     0.80
 Ag-6.0％Zn     0.52     0.22     0.224     0.92
 Ag-4.0％Zn     0.53     0.23     0.233     0.93
 Ag-10.3％Cd     0.51     0.22     0.216     0.91
 Ag-14.5％Li     0.53     0.23     0.232     0.93
 Ag-4.3％Al     0.47     0.18     0.183     0.80
 Ag-1.5％Al     0.53     0.23     0.234     0.93
 Ag-2.0％Ni     0.54     0.241     0.241     0.94
 Ag-1.0％Ni     0.545     0.247     0.246     0.95
 Ag-3.1％Mn     0.51     0.216     0.214     0.91
 Ag-1.5％Mn     0.54     0.243     0.242     0.94
 Ag-0.4％Ti     0.49     0.198     0.197     0.88
 Ag-1.0％Zr     0.52     0.229     0.224     0.93
在本发明还有的另一个实施方案中，在光信息储存介质上的喷镀靶和薄膜是含有比较少量添加的铝作为合金元素的银合金。在此实施方案中，银和铝的数量关系是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数的铝和大约95.0a/o百分数～大约99.99a/o百分数的银。但优选是大约0.1a/o百分数～3.0a/o百分数的铝和大约97.0a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。此银-铝二元合金能够进一步与锌、镉、锂、锰、镍、钛和锆或这些金属的混合物形成合金。与上述银-铝二元合金中存在的银的数量相比，可以优选加入的上面所述金属的数量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。
为使读者方便，下面是某些银合金的结合，这里用优选可以与银形成合金的合金元素在周期表中的符号表示该元素：Ag+Zn、或Ag+Cd、或Ag+Li、或Ag+Al、或Ag+Ni、或Ag+Mn、或Ag+Ti、或Ag+Zr、或Ag+Pd+Zn、或Ag+Pt+Zn、或Ag+Pd+Mn、或Ag+Pt+Mn、或Ag+Zn+Li、或Ag+Pt+Li、或Ag+Li+Mn、或Ag+Li+Al、或Ag+Ti+Zn、或Ag+Zr+Ni、或Ag+Al+Ti、或Ag+Pd+Ti、或Ag+Pt+Ti、或Ag+Ni+Al、或Ag+Mn+Ti、或Ag+Zn+Zr、或Ag+Li+Zn、或Ag+Mn+Zn、或Ag+Mn+Cu、或Ag+Pd+Pt+Zn、或Ag+Pd+Zn+Mn、或Ag+Zn+Mn+Li、或Ag+Cd+Mn+Li、或Ag+Pt+Zn+Li、或Ag+Al+Ni+Zn、或Ag+Al+Ni+Ti、或Ag+Zr+Ti+Cd、或Ag+Zr+Ni+Li、或Ag+Zr+Ni+Al、或Ag+Pt+Al+Ni、或Ag+Pd+Zn+Al、或Ag+Zr+Zn+Ti、或Ag+Ti+Ni+Al。
在本发明的另一个实施方案中，银可以进一步与铟、铬、镍、锗、锡、锑、镓、硅、硼、锆、钼或这些元素的混合物形成合金。相对于在合金中存在的银的数量，上面规定的可以添加的元素的数量为大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量。但添加合金元素的含量更优选为大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数。对于如图3表示的光信息储存介质，这进一步在表II中说明。在表II中所有光学性能符号都与表I相同。
                表II：对于各种银合金0层和典型铝合金1层，
                  DVD-9双层光盘的0层和1层反射率的平衡
 组成     T0     R0     R1     R
 Ag-2.5％In     0.500     0.212     0.208     0.91
 Ag-1.2％Cr     0.535     0.243     0.238     0.94
 Ag-0.7％Ge     0.515     0.220     0.220     0.92
 Ag-1.0％Sn     0.504     0.216     0.211     0.92
 Ag-0.5％Sb     0.520     0.224     0.224     0.93
 Ag-3.0％Ga     0.475     0.195     0.187     0.86
 Ag-1.5％Si     0.490     0.202     0.199     0.90
 Ag-1.2％B     0.513     0.247     0.218     0.92
 Ag-0.8％Mo     0.515     0.220     0.218     0.92
应该理解在表I或表II中列举的组成也可以在预记录双层光盘结构如DVD-9、DVD-14或DVD-18中，或者在如图4的三层光盘结构中，或在可重新记录光盘如DVD-R或可重写光盘如DVD-RAM或DVD-RW中，或者如图5中说明的用作高反射层或1层。
为使读者方便，下面是某些银合金的结合，这里用优选可以与银形成合金的合金元素在周期表中的符号表示该元素：Ag+In、或Ag+Cr、或Ag+Ge、或Ag+Sn、或Ag+Sb、或Ag+Ga、或Ag+Si、或Ag+B、或Ag+Mo、或Ag+In+Cr、或Ag+Cr+Ge、或Ag+Cr+Sn、或Ag+Cr+Sb、或Ag+Cr+Si、或Ag+Si+In、或Ag+Si+Sb、或Ag+Si+B、或Ag+Si+Mo、或Ag+Mo+In、或Ag+Mo+Sn、或Ag+Mo+B、或Ag+Mo+Sb、或Ag+Ge+B、或Ag+In+Cr+Ge、或Ag+Cr+Sn+Sb、或Ag+Ga+Si+Mo、或Ag+Cr+Si+Mo、或Ag+B+Mo+Cr、或Ag+In+Sb+B、或Ag+Cr+Si+B、或Ag+Ga+Ge+Cr、或Ag+Si+Ge+Mo、或Ag+Sb+Si+B、或Ag+Cr+Si+In、或Ag+Si+Cr+Sn。
在表III中进一步说明了一些本发明四元银合金的光学性能，其中显示的是在DVD-9双层光盘结构中厚度大约8～12nm的0层薄膜的反射率和透射率。每个符号的意义与表I相同。
       表III：对于各种四元银合金0层和典型铝合金1层，
           DVD-9双层光盘的0层和1层反射率的平衡
 组成  T0  R0  R1  R
 Ag-1.2％Pd-1.4％Zn  0.54  0.245  0.242  0.95
 Ag-0.8％Cu-1.5％Mn  0.535  0.240  0.238  0.94
 Ag-1.5％Al-1.0％Mn  0.50  0.213  0.208  0.91
 Ag-1.0％Cu-0.3％Ti  0.50  0.210  0.207  0.90
 Ag-1.2％Al-1.3％Zn  0.53  0.224  0.233  0.93
 Ag-1.0％Ge-0.7％Al  0.49  0.203  0.201  0.89
 Ag-1.2％Sb-0.3％Li  0.47  0.187  0.183  0.83
在本发明的又一个实施方案中，在光信息储存介质上的喷镀靶和薄膜是含有比较少量添加的铜作为合金元素同时含有选自下面的合金元素的银合金：铝、镍、锰、钛、锆、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、钼和它们的混合物。在此实施方案中，银和铜含量之间的关系是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数的铜和大约95.0a/o百分数～大约99.99a/o百分数的银。但优选是大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数的铜和大约97.0a/o百分数～大约99.9a/o百分数的银。相对于在合金系统中存在的银的量，可以添加的上面规定的元素的量是大约0.01a/o百分数～大约5.0a/o百分数银的存在量，但更优选加入到银中的合金元素的量为大约0.1a/o百分数～大约3.0a/o百分数。正如表I、II和III的数据所指出的，如果加入到银中个别的合金高于5.0a/o百分数，在DVD-9双层光盘结构中0层和1层的平衡反射率适当地低于DVD规范的18％，因此不是可以使用的组合物。
已经介绍了用于薄膜材料的上述组合物，重要的是要认识到在薄膜上喷镀靶物质和淀积靶物质这两种制造方法在决定薄膜的最终性能上都起着重要的作用。为此，下面将叙述制造喷镀靶物质的优选方法。一般说来，真空熔融和浇铸合金，或者在保护性气氛下熔融和浇铸都优选用来尽可能减少加入其它不希望的杂质。
后面，刚刚浇铸好的银锭应该经受冷加工以破坏偏析和不均匀的铸造微结构。一种优选的方法是尺寸减小高于50％的冷锻或者叫单轴冷轧，然后是退火使变形的材料重结晶为具有优选<1，1，0>取向的结构的细等轴颗粒结构。这种结构促进在喷镀设备中的定向喷镀，使得更多的原子从喷镀靶淀积到光盘基底上，以更有效地利用靶材料。
另外，也可以应用尺寸缩小大于50％的多方向冷轧方法，然后是退火以促进靶物质中微结构随机取向，最后经机加工成为最终形状和适合于给定喷镀设备的尺寸。此具有随机晶体取向的靶将导致在喷镀过程中更随机地从靶上射出原子，在光盘基底上厚度分布更加均匀。
根据不同光盘对光学和其它系统要求的不同，在靶制造工艺中将可以使用冷锻，也可以使用多方向冷轧的方法，以优化对于给定应用对光学和其它性能的要求。
本发明的合金能够以前面叙述的已知方式进行淀积，这就是喷镀、热蒸发或物理蒸汽淀积，还有可能的电解或无电电镀等方法。根据使用的方法不同，合金薄膜的反射率可能不同。任何在光盘薄膜层加入杂质或改变其表面形态的应用方法能够令人信服地降低层的反射率。但对第一阶近似，光盘薄膜层的反射率首先用喷镀靶的原料、蒸发源材料或电解和非电电镀化学品的纯度和组成决定。
应该理解，本发明的反射层可以用于未来各代的光盘，用于波长更短的读取激光，比如比650nm更短的读取激光。
还应该理解，如果该反射膜的厚度减少到大约5～20nm，本发明的合金对于DVD双层应用具有足够的光透射率，可用来形成半反射薄膜层。
V.实施例
实施例1
一种具有大约1.2原子百分数铬和大约1.0原子百分数锌的银合金组合物，厚度为大约60～100nm时，在800nm的波长将具有大约94～95％的反射率，在650nm的波长将具有大约93～949％的反射率，在400nm的波长将具有大约86～88％的反射率。
实施例2
含有1.5a/o百分数的锰、0.8a/o百分数的铜的富银合金，在650nm的波长下将具有大约94～95％的反射率。如果薄膜的厚度减少到8～12nm的范围，对于可在DVD-9的半反射层应用的反射率将降低到18～30％。加入少量的脱氧化合物如锂，可以进一步简化薄膜原料的制造方法。由于银在固态具有溶解一些氧的倾向，以降低合金的反射率，加入锂将与氧发生反应，降低氧对反射率的影响程度。希望的锂的范围是大约0.01～5.0原子百分数，优选为大约0.1～1.0a/o原子百分数。
实施例3
含有大约0.5a/o原子百分数的镍和大约0.5a/o原子百分数锌的银基合金在厚度为60～70nm时，在大约650nm的波长下具有大约95％的反射率，适合于任何光信息储存系统中的高反射率的应用。
实施例4
另一种银基合金喷镀靶的组成是大约1.0a/o百分数的锰、0.3a/o百分数的钛，其它是银，用下列程序将其制造成DVD-9双层光盘的半反射层：在磁控管喷镀机中，使用上述组合物的喷镀靶，在厚度为大约0.6mm，直径12cm，具有用适当的压模机注塑模塑的信息坑的透明聚碳酸酯半光盘上淀积或涂布厚度大约10～11nm的银基合金半反射薄膜，即0层。在另一个喷镀机中，用适当的铝喷镀靶在厚度大约0.6mm具有用另一适当的压模机注塑模塑的信息坑的另外透明聚碳酸酯半光盘上淀积厚度大约55nm的铝基合金的高反射薄膜，即1层。然后将这两个半光盘分别用适当的液体有机树脂旋涂，将0层和1层面对面粘在一起，用紫外线使树脂固化。在该光盘内，0层和1层之间的距离保持在55±5μm。从光盘的同一侧测量两个信息层的反射率，发现在波长650nm的激光下都大约相同是21％。测量电子信号如晃动和PI误差，发现都在公布的DVD规范之内。随后，在80℃和85％的相对湿度下对光盘进行了4天的加速老化实验。以后，再次测定反射率和电子信号，与老化实验前同样的测量值相比，没有观察到明显的变化。
实施例5
使用组成为大约0.2原子百分数的锂、1.0原子百分数的锰、0.3原子百分数的锗，其余是银的银合金喷镀靶制造DVD-9双层光盘的半反射层。用来制造光盘的程序与上面实施例4相同。从光盘的同一侧测量最终光盘两个信息层的反射率，发现在波长650nm的激光下大致都是22.5％。测量电子信号如晃动和PI误差，发现都在公布的DVD规范之内。随后，在70℃和50％的相对湿度下对光盘进行了96小时的加速老化实验。以后，再次测定反射率和电子信号，与老化实验前同样的测量值相比，没有观察到明显的变化。
应该理解，在厚度大约30～大约200nm范围的光盘上淀积的本实施例的相同银合金薄膜能够用于高反射层的目的，比如DVD-9中的1层或如图4所示的三层光盘中的0层，或者其一般结构如图5所示，在650nm波长下工作的可重写光盘如DVD-RW、DVD-RAM中的其它高反射率应用，或者在大约400nm波长下播放的其它未来光信息储存介质。
实施例6
使用含有大约1.3a/o百分数的锰、0.7a/o百分数的铝，其余都是银的银基合金喷镀靶，按照如下的程序，制造DVD-R光盘，如图2的另一类可重新记录光盘的反射层：在厚度大约0.6mm，直径12cm，用适当的冲压机注塑模塑适合于DVD-R预制沟槽的透明聚碳酸酯半光盘上，在基底上旋涂花青基的记录染料，然后干燥，再在磁控管喷镀机中用上述组成的喷镀靶在记录染料上淀积或涂布上厚度大约60nm的银基合金反射层。以后，用紫外线固化树脂将此半光盘粘在另一个厚度0.6mm的半光盘上。在DVD-R录制机中在此光盘上记录信息，并测试电子信号的质量。然后在80℃和85％的相对湿度下对光盘进行了96小时加速老化实验。以后，再次测定反射率和电子信号，与老化实验前同样的测量值相比，没有观察到明显的变化。
实施例7
下面将叙述制造具有如实施例6中所指出组成的喷镀靶的方法。在一个适当真空感应电炉的坩埚中加入适当量的银、锰和铝。真空炉被抽真空到大约1毫torr的真空压力，然后使用感应加热使原料加热。当原料已经被加热，脱气已经结束时，用氩气回充电炉，使压力达到大约0.2～0.4大气压。可以在物料的熔点以上大约高10％的温度进行熔融液体的浇铸。装载熔体的石墨坩埚在坩埚底部能够装有石墨塞子。将熔融的金属倒入单个的模具中，每打开和关闭一次石墨塞子就制成一个喷镀靶，开闭石墨塞子的动作与机械将每个模具放到熔料坩埚正下方的动作刚好同步，使得借重力把适当量的熔体倒入并在每个靶模具中铸造。以后，再向真空炉中引入氩气流将铸锭冷却和急冷到较低温度。随后，可以使用厚度减小大于50％的多方向冷轧或热轧以破坏任何不均匀的铸造微结构。然后在550～600℃下，在保护性气氛中进行最终退火15～30min。在机加工靶块成为适当的形状和尺寸后，在洗涤剂中清洗并适当干燥，最终的喷镀靶被准备好放入磁控管喷镀设备中去涂布光盘。为制造如在实施例9中叙述的在波长400nm激光下播放的超高密度光盘半反射层的近似喷镀参数是，喷镀功率1kw，在1～3毫torr的氩气分压下的喷镀时间是1sec，此时的淀积速度是10nm/sec，靶-光盘距离为大约4～6cm。用与半反射层大约相同的喷镀参数能够制造高反射层，只是喷镀功率要增加到4～5kw，以使用相同的喷镀靶和喷镀设备淀积高反射层。比如用这种方式能够制造直径5英寸的超高密度只读光盘，其用户储存能力为每面大约12～15GB。如图3所示结构的双层光盘能够储存大约24～30GB的信息，足够高清晰度电视格式的充分长的电影图象。
实施例8
使用具有原子百分数为Pd：1.2、Zn：1.4其余是银的银合金喷镀靶制造如图3所示的双层光信息储存介质。用磁控管喷镀机在适当的聚碳酸酯基底上淀积厚度为10nm的此银合金的薄膜。对在波长400nm的激光下播放的双层超高密度只读光盘的反射层和半反射层上使用相同银合金薄膜的可行性进行了研究。如在图3所指出，透明基底214、半反射层216、间隔层218和高反射层的折光指数n分别为1.605、0.035、1.52和0.035。高反射层和半反射层的消光系数是2.0。计算表明，厚度24nm的半反射层在波长400nm下的光盘中反射率R0是0.242，而透射率T0是0.600。对于厚度55nm的高反射层，反射率R1将是0.685。通过半反射层从光盘外侧测量的高反射层的反射率将是R0＝R1T0 2或0.247。换句话说，对于光盘外侧的检测器，从半反射层和从高反射层的反射率将近似相同。这就满足了双层光信息储存介质的重要要求之一，即这两个信息层的反射率应该近似相等，而且这两层的光学性能之间的关系是R0＝R1T0 2。
实施例9
也可以使用与实施例8中相同的合金作为如图4所给出的在400nm波长的激光下播放的三层光信息储存介质的高反射层和两个半反射层。计算表明，在图4中对于厚度为16nm的第一个半反射层316、厚度为24nm的第二个半反射层320和厚度为50nm的高反射层324，分别从这三层到检测器332测量的反射率为0.132、0.137和0.131。能够实现从这三层大致相同的反射率。因此使用相同的银合金可以做到了从三个信息层反射率的平衡，能够使用一个喷镀机和一个银合金喷镀靶在制造环境制造在400nm波长的激光下播放的超高密度三层光信息储存介质的全部三层。很明显铝合金也可以用作此三层介质的高反射层。
实施例10
使用组成为Au：2.6％(原子百分数)；Pd：1.1％；Pt：0.3％；Cu：0.4％；其余是银的银合金喷镀靶制造如图5所示的可重写相变光盘结构或DVD+RW中的高反射层。在从适当的冲压机上经注塑模塑制造的具有连续螺旋沟槽和突起轨迹的、厚度0.6mm的聚碳酸酯基底上，涂布适当厚度的相继的ZnO·SiO2、Ag-In-Sb-Te和ZnO·SiO2三层。之后，在磁控管喷镀设备中使用上述组成的喷镀靶在ZnO·SiO2膜上淀积大约150nm厚的银合金薄膜。然后用适当的粘合剂将半光盘与另外一个具有与如上所述同样结构的0.6mm厚半光盘粘接形成一个完整的光盘。在适当的DVD+RW装置上进行重复的记录和擦洗循环。此光盘满足对记录介质提出的性能要求。此光盘进一步经受在80℃和85％的相对湿度下10天的加速环境实验。以后再次检测光盘性能，与环境测试前相比没有观察到光盘性能有明显的变化。
实施例11
使用组成为Cu：1.0％(原子百分数)；Ag：99.0％的银合金喷镀靶制造如图6所示的可重写相变光盘结构或DVR中的高反射层，只是在介电层520和高反射层522之间有一个SiC界面层(未显示)。与实施例10相比较，此实施例的各层是以反向的次序淀积的。透明的基底524是由聚碳酸酯在适当的冲压机中经注塑模塑制造的，然后在磁控管喷镀设备中用上述的喷镀靶在透明基底上淀积银合金反射层。然后依次真空涂布介电层520(优选ZnO·SiO2)、记录层518(优选Ag-In-Sb-Te)、另一个介电层(优选ZnO·SiO2)和界面层(优选SiC)。最后此光盘被涂布上10～15m厚的紫外线固化树脂覆盖层514。用具有在400nm波长的激光下记录和播放系统的DVR型录放机对光盘的性能进行检验。满意地进行了重复的录制和擦洗循环。之后让光盘在80℃和85％的相对湿度条件下进一步经受4天的加速环境测试。再次检验和测试光盘性能。没有观察到光盘性能有明显劣化。
VI.权利要求
虽然详细地叙述了本发明，应该认为这是说明性的而不是对专利权利的限制。读者应该理解，只是介绍了优选的实施方案，如果是被下面的权利要求和这些权利要求的法律等效物描述过的，那么任何变化和改进都应该进入本发明精神的范围之内。

Claims (79)

1.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一反射或半反射涂层，此第一反射或半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银和锌；而且其中银和锌数量之间关系定义为AgxZny时，0.85＜x＜0.9999，而0.0001＜y＜0.15。
2.如权利要求1的介质，而且其中0.001≤y≤0.10。
3.如权利要求1的介质，其中所述第一反射或半反射涂层直接接触所述第一金属合金。
4.如权利要求1的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
5.如权利要求1的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
6.如权利要求5的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
7.如权利要求6的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
8.如权利要求5的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
9.如权利要求8的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
10.如权利要求1的介质，其中第一金属合金包括镉，其含量是0.01a/o百分数～20.0a/o百分数银的存在量。
11.如权利要求1的介质，其中第一金属合金包括锂，其含量是0.01a/o百分数～10.0a/o百分数银的存在量。
12.如权利要求1的介质，其中第一金属合金包括锰，其含量是0.01a/o百分数～7.5a/o百分数银的存在量。
13.如权利要求1的介质，其中第一金属合金包括选自金、铑、铜、钌、锇、铱、铂和钯以及它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
14.如权利要求1的介质，其中第一金属合金包括选自钛、镍、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、锆、钼和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
15.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一反射或半反射涂层，此第一反射或半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银和铝；而且其中银和铝数量之间关系定义为AgxAlz时，0.95＜x＜0.9999，而0.0001＜z＜0.05。
16.如权利要求15的介质，而且其中0.001≤z≤0.03。
17.如权利要求15的介质，其中所述第一反射或半反射涂层直接接触所述第一金属合金。
18.如权利要求15的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
19.如权利要求15的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
20.如权利要求19的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
21.如权利要求20的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
22.如权利要求19的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
23.如权利要求22的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
24.如权利要求15的介质，其中第一金属合金包括锰，其含量是0.01a/o百分数～7.5a/o百分数银的存在量。
25.如权利要求15的介质，其中第一金属合金包括镉，其含量是0.01a/o百分数～20.0a/o百分数银的存在量。
26.如权利要求15的介质，其中第一金属合金包括选自锂、锌和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.1a/o百分数～15.0a/o百分数银的存在量。
27.如权利要求15的介质，其中第一金属合金包括选自金、铑、铜、钌、锇、铱、铂和钯和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
28.如权利要求15的介质，其中第一金属合金包括选自钛、镍、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、锆、钼和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
29.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一反射或半反射涂层，此第一反射或半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银、锌和铝；而且其中银、锌和铝数量之间关系定义为AgxZnyAlz时，0.80＜x＜0.998，0.001＜y＜0.15，和0.001＜z＜0.05。
30.如权利要求29的介质，而且其中0.001≤y≤0.05和0.001≤z≤0.03。
31.如权利要求29的介质，其中所述第一反射或半反射涂层直接接触所述第一金属合金。
32.如权利要求29的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
33.如权利要求29的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
34.如权利要求33的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
35.如权利要求34的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
36.如权利要求33的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
37.如权利要求36的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
38.如权利要求29的介质，其中第一金属合金包括锰，其含量是0.01a/o百分数～7.5a/o百分数银的存在量。
39.如权利要求3 8的介质，其中锰的含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
40.如权利要求29的介质，其中第一金属合金包括镍，其含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
41.如权利要求40的介质，其中镍的含量是0.01a/o百分数～3.0a/o百分数银的存在量。
42.如权利要求29的介质，其中第一金属合金包括选自钌、铜、铑、锇、铱、金、钯和铂和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.1a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
43.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一半反射涂层，所述第一半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银和锰；而且其中银和锰数量之间关系定义为AgxMnt时，0.925＜x＜0.9999，0.0001＜t＜0.075。
44.如权利要求43的介质，其中0.001≤t≤0.05。
45.如权利要求43的介质，其中所述第一半反射涂层与所述第一金属合金直接接触。
46.如权利要求43的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
47.如权利要求43的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
48.如权利要求47的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
49.如权利要求48的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
50.如权利要求47的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
51.如权利要求50的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
52.如权利要求43的介质，其中第一金属合金包括镉，其含量是0.01a/o百分数～20.0a/o百分数银的存在量。
53.如权利要求43的介质，其中第一金属合金包括锂，其含量是0.01a/o百分数～10.0a/o百分数银的存在量。
54.如权利要求43的介质，其中第一金属合金包括镍，其含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
55.如权利要求43的介质，其中第一金属合金还包括选自钌、铜、铑、锇、铱、金、钯和铂和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
56.如权利要求43的介质，其中第一金属合金还包括选自钛、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、锆、硼、钼和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
57.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一反射或半反射涂层，此第一反射或半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银和锗；而且其中银和锗数量之间关系定义为AgxGeq时，0.97＜x＜0.9999，0.0001＜q＜0.03。
58.如权利要求57的介质，其中0.001≤q≤0.015。
59.如权利要求57的介质，其中所述第一反射或半反射涂层与所述第一金属合金直接接触。
60.如权利要求57的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
61.如权利要求57的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
62.如权利要求61的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
63.如权利要求62的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
64.如权利要求61的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
65.如权利要求64的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
66.如权利要求57的介质，其中第一金属合金还包括锰，其含量是0.01a/o百分数～7.5a/o百分数银的存在量。
67.如权利要求57的介质，其中第一金属合金还包括铝，其含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
68.如权利要求57的介质，其中第一金属合金还包括选自钌、铜、铑、锇、铱、金、钯和铂和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
69.如权利要求57的介质，其中第一金属合金还包括选自锌、镉、锂、镍、钛、锆、铟、铬、锡、锑、镓、硅、硼、钼和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
70.一种光储存介质，该介质包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第一层；和
与第一层相邻的第一反射或半反射涂层，此第一反射或半反射涂层包括第一金属合金；其中第一金属合金包括银、铜和锰；而且其中银、铜和锰数量之间关系定义为AgxCupMnt时，0.825＜x＜0.9998，0.0001＜p＜0.10，和0.0001＜t＜0.075。
71.如权利要求70的介质，而且其中0.001≤p≤0.05和0.001≤t≤0.03。
72.如权利要求70的介质，其中所述第一反射或半反射涂层直接接触所述第一金属合金。
73.如权利要求70的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层；和
与第二层相邻的第二涂层。
74.如权利要求70的介质，该介质进一步包括：
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第二层，此第二层包括一种介电材料；
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第三层，此第三层包括一种光学可重新记录材料；和
在至少一个主要表面上具有特征花纹的第四层，此第四层包括一种介电材料。
75.如权利要求74的介质，其中光学可重新记录材料是一种可相变材料。
76.如权利要求75的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自下面的可相变材料：Ge-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Cr-Ge-Sb-Te、As-Te-Ge、Te-Ge-Sn、Te-Ge-Sn-O、Te-Se、Sn-Te-Se、Te-Ge-Sn-Au、Ge-Sb-Te、Sb-Te-Se、In-Se-Tl、In-Sb、In-Sb-Se、In-Se-Tl-Co和Si-Te-Sn。
77.如权利要求74的介质，其中光学可重新记录材料是一种磁-光材料。
78.如权利要求74的介质，其中光学可重新记录材料进一步包括选自Tb-Fe-Co和Gd-Tb-Fe的磁-光材料。
79.如权利要求70的介质，其中第一金属合金包括选自铝、钛、锆、镍、铟、铬、锗、锡、锑、镓、硅、硼、钼和它们的混合物的金属，其中此金属含量是0.01a/o百分数～5.0a/o百分数银的存在量。
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