CN1479290A

CN1479290A - 免初始化超解析光碟

Info

Publication number: CN1479290A
Application number: CNA021419477A
Authority: CN
Inventors: 陈炳茂
Original assignee: Laide Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Laide Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-03

Abstract

本发明提供一种免初始化超解析光碟，依序包括：一基板；一第一介电层，邻接于上述基底的表面；一主动层，邻接于上述第一介电层，用来吸收镭射光，形成近场光学效应；一第二介电层，邻接于上述主动层；一免初始化记录层，邻接于上述第二介电层；以及一第三介电层邻接于上述免始初始化记录层，本发明免初始化超解析光碟利用免初始化层(initialization free layer)的取代传统的记录层，可应用于重复读写的光碟，能够有效地提升载噪比，还能够降低碟片制作成本。

Description

免初始化超解析光碟

技术领域

本发明是有关于光学存储媒体(optical storage medium)，特别是有关于一种超解析光碟。

背景技术

目前的光学存储媒体(例如CD、CD-R、CD-RW、DVD等光碟)利用镭射光源经由透镜聚焦后照射于记录层(recording layer)上进行光学的读或写的作用，其能辨识出的记录点大小(mark size)会受到光阻绕射极限(diffraction limit)的限制，亦即0.61λ/NA，其中λ表示镭射光的波长，而NA则表示透镜的数值孔径(numerical aperture)值，因此若要有效地缩小记录点大小以提升光学存储媒体的记录密度，可以使用短波长的光源；或是提升透镜的数值孔径。然而，光碟机的光学头发展至DVR(digital videorecording，λ：405，NA：0.85)之后，镭射光波长将无法有效缩短，透镜的数值孔径再提升亦有限。

为了更进一步地提升光学存储记录媒体的记录密度，有一种近场光学记录(near-field optical recording)的技术被提出，例如近场固态浸入透镜(solid immersion lens，SLL)的方法以及扫描式近场显微镜(scanningnear-field optical microscope，SNOM)的方法。然而上述近场光碟机制作相当困难，且数据读取速度慢以及不便携带，所以并不实用。

有鉴于上述困难点，富永淳二(Junji Tominaga)等人在1998年发表“利用光学近场的光学数据存储用超解析结构”(J.Tominaga，T.Nakano，and N.Atoda，“super-resolution structure for opticaldata storage by near-field optics”proc.SPIE 3467，282(1998))，并且在2000年发表“超解析近场结构的特性以及潜力”(J.Tominaga，H.Fuji A，Sato，T.Takanno，T.Fukaya，N.Atoda，“Thecharacteristics and the potential of super resolution near-fieldstructure”Jpn.J.Appl.Phys.39，957(2000))，这些研究有助于突破上述近场光学记录技术。以下举例以说明富永淳二的研究结果。

请参照图1，其是根据已知技术采用氧化银的超解析光碟片(也可简称为“super-RENS”)的多层结构剖面示意图。此超解析光碟片依序包括预先形成沟槽(pre-grooved)的聚碳酸酯(polycarbonate)构成的基板10；厚度大约130纳米(nanometer；nm)的硫化锌-二氧化硅(ZnS-SiO₂)构成的介电层12；厚度大约15纳米的氧化银(AgO)构成的主动层(active layer)14，此层能够在读取时吸收镭射光，形成近场光学效应，产生表面电浆(surface-plasmon)，也即形成一超解析光学结构；例如一厚度大约40纳米的ZnS-SiO₂构成的介电层16；一厚度大约20纳米的Ge₂Sb₂Te₅合金构成的记录层18，此记录层18为非晶态(amorphous)合金；以及一厚度大约20纳米的ZnS-SiO₂构成的介电层20。

超解析的原理，是利用主动层吸收镭射光，当镭射光透过此主动层时，借着主动层的表面电浆(surface plasmon)作用，使所谓的光学近场强度加强，并能获得甚小的照射光点大小，因而可解析比光学绕涉极限还小的记号。另外亦可使用光学性质的非线性变化的作用，当镭射光聚焦于主动层上时，其能量分布为高斯分布，且转动的基板会造成主动层上不均匀的温度分布。且由于主动层的穿透对温度有非线性变化，因而在不同温度下对入射的镭射光会具有不同的穿透率。所以，在主动层上的光强度分布与感光层上光强度分布不同，利用这种穿透率会随着光强度分布而改变的特性，可缩小感光层的曝光面积，进而达到超解析的光学效果。

一般碟片在制作完成之初，为了提升载波噪声比CNR(carrier tonoise ratio)，须进行所谓的初始化过程(initialization process)，利用热能使得记录层18从非结晶态(amorphous state)转变为结晶态(crystalline state)。但是，已知超解析光碟在初始化过程中会产生一些问题，例如200℃的高温有可能破坏超解析近场光碟的主动层14的特性，并且，初始化设备不仅昂贵，进行初始化过程相当耗时。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种免初始化超解析可重复读写(rewritable)的光碟，利用免初始化记录层取代传统的记录层，能够有效地提升信号噪声比，并延长碟片的寿命。

本发明要解决的另一技术问题在于，提供一种免初始化超解析可重复读写的光碟，能够降低碟片制作成本。

根据上述目的，本发明提供一种免初始化超解析光碟，依序包括：一基板；一第一介电层，邻接于上述基底的表面；一主动层，邻接于上述第一介电层，用来吸收镭射光，形成近场光学效应；一第二介电层，邻接于上述主动层；一免初始化记录层，邻接于上述第二介电层；以及一第三介电层，邻接于上述免始初始化记录层。

根据本发明的免初始化超解析光碟，在读取信号时，利用一个纳米级主动层，以吸收镭射光，形成表面电浆、近场光学效应、或是光学的非线性变化，能够达成超高记录密度的可重复读写光碟。再者，使用免初始化记录层可避免已知超解析光碟在初始化过程中所产生的问题，例如高温会破坏超解析近场光碟的主动层的特性，再者也能提升超解析光碟的信号噪声比。

再者，上述免初始化超解析光碟，还可包括一反射层，形成于上述第三介电层的表面，还可包括一紫外线(UV)树脂保护层，形成于上述反射层的表面。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，第一介电层是由厚度介于10-200纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx相等成。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，主动层是由厚度介于1-100纳米(nm)的银(Ag)氧化物、钒(V)氧化物、锌(Zn)氧化物、镓(Ga)氧化物、锗(Ge)氧化物、砷(As)氧化物、硒(Se)氧化物、铟(In)氧化物、碲(Te)氧化物、锑(Sb)氧化物、或锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料构成。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，第二介电层是由厚度介于1-100纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

再者，上述的免初始化超解析光碟之中，免初始化记录层是由厚度介于1-60纳米的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料，并且也可以掺入硒(Se)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钒(V)或是铋(Bi)。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，免初始化记录层的上表面与下表面分别还包括一第一结晶辅助层与一第二结晶辅助层。例如由厚度介于1-60纳米(nm)的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群、或是铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群中的材料。

上述第一、第二结晶辅助层必须具有以下特性：高结晶速度、低结晶温度、与免初始化记录层具有相似的结晶结构、与免初始化记录层具有相似的晶格常数(lattice constant)以及对于免初始化记录层具有高黏合力。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，第三介电层是由厚度2-80纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，第三介电层还包括内嵌一快速热导层，例如由金、银、或碳化硅(SiC)或硅(Si)、氧化铝(AlOx)等所构成。

再者，上述免初始化超解析光碟之中，免初始化记录层是利用溅镀法形成的结晶态合金层。

本发明要解决的又一技术问题是提供一种具有超解析读写光学信息能力的光学信息存储媒体。

根据上述目的，本发明提供一种光学信息存储媒体，包括一免初始化记录层，及一超解析光学结构；该超解析光学结构是位于免初始化记录层上靠近镭射光源的一侧，以使该光学信息存储媒体具有超解析读写信息的能力，同时使该光学信息存储媒体的该记录层为一免初始化的结晶态记录层。

其中，上述的超解析光学结构包括一第一介电层；一主动层，位于上述第一介电层上，一第二介电层，位于上述主动层上；并借由此一超解析光学结构，以形成该光学信息存储媒体的超解析光学效应。

其中，上述的第一介电层是由厚度介于10-200纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

其中，上述的主动层是由厚度介于1-100纳米(nm)的银(Ag)氧化物、钒(V)氧化物、锌(Zn)氧化物、镓(Ga)氧化物、锗(Ge)氧化物、砷(As)氧化物、硒(Se)氧化物、铟(In)氧化物、碲(Te)氧化物、锑(Sb)氧化物、或锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料构成。

其中，上述的第二介电层是由厚度介于1-100纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

其中，上述的免初始化记录层还包括一结晶辅助层，借由该结晶辅助层，以形成一具结晶态的该免初始化记录层。

其中，上述的免初始化记录层是由厚度介于1-60纳米的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料。

其中，上述的合金还可以掺入硒(Se)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、铋(Bi)、或是钒(V)。

其中，上述的结晶辅助层是由厚度介于1-60纳米(nm)的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群、或是铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群中的材料。

其中，上述的免初始化记录层是利用溅镀法形成。

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据已知技术采用氧化银的超解析光碟片的多层结构剖面示意图；

图2是根据本发明实施例的免初始化超解析光碟片的多层结构剖面示意图；

图3是根据本发明实施例的免初始化超解析光碟片的读写架构示意图；

图4是根据本发明实施例的免初始化记录层的结构剖面图。

具体实施方式

以下利用图2所示的免初始化超解析光碟片的多层结构剖面示意图；图3所示的免初始化超解析光碟片的读写架构示意图；以及图4所示的初始化记录层的结构剖面图，以更详细地说明本发明。

首先，请参照图2与图3，本实施例的超解析光碟片依序包括基板100、厚度介于10-200纳米的第一介电层(dielectric layer)102、厚度介于1-100纳米(nm)的主动层104、厚度介于1-100纳米(nm)的第二介电层106、厚度介于1-60纳米的免初始化记录层108、厚度介于2-80纳米的第三介电层110、金或铝钛等构成的反射层112、以及树脂保护层114。图3的符号120表示透镜(lens)，而符号130表示波长为200-850纳米的镭射光束(laser beam)。

上述基板100是由预先形成沟槽(pre-grooved)的透明(transparent)聚碳酸酯(polycarbonate)材料所构成。第一介电层102被形成于上述基板100的表面，其例如由SiNx、ZnS-giO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。上述主动层104被形成于上述第一介电层102表面，其可由银(Ag)氧化物、钒(V)氧化物、锌(Zn)氧化物、镓(Ga)氧化物、锗(Ge)氧化物、砷(As)氧化物、硒(Se)氧化物、铟(In)氧化物、碲(Te)氧化物、锑(Sb)氧化物、或锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料所构成。而能够在写入(读取)时吸收镭射光，近场光学效应及/或是光学性质的非线性变化，产生表面电浆(surface-plasmons)，也即产生超解析近场光学效应。再者，第二介电层106被形成于上述主动层104的下方表面，其可以采用与第一介电层102相同的材料。

再者，免初始化记录层108可由结晶态的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料，其是利用溅镀方式，在上述第二介电层106的表面形成结晶态合金，亦即，此免初始化记录层108不需要额外施以热能进行初始化。

请参照图4，其是根据本发明实施例的免初始化记录层的结构剖面图。为了提升免初始化效果，也可以在上述初始化记录层108的上表面与下表面分别形成结晶辅助层(crystalline assisted layer)107、109，其可由厚度介于1-60纳米(nm)的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群、或是铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群中的材料。具体的例子为Sb₂Te₃，其结晶速度非常快，并且结晶温度低，在溅镀过程的高能量离子表面轰击步骤，能够成功地得到结晶化的免初始化记录层。

接下来，第三介电层110被形成于上述免初始化记录108的表面，可采用与第一介电层102同样的材料构成。另外，为了提升碟片热稳定性的效果，也可以利用溅镀的方式在各介电层110的中央或上、下表面内嵌一层快速热导层，例如由金或银金属或导热效果良好的碳化硅或硅氧化铝(AlOx)等所构成。

再者，反射层122是用来吸热及热扩散(heat sink)及提供较佳的碟片反射率，而紫外线树脂保护层114，是用来保护免初始化超解析光碟多层结构，以避免外来的损害。

请参照图3，本发明实施例的免初始化超解析光碟片的工作机制，例如为当镭射光束130经过透镜集中，然后穿透第一介电层102及主动层104后，聚焦于记录层108上时，记录层108被镭射光130照射的区域的温度会升高，主动层104吸收镭射光产生表面电浆近场效应或是光学非线性效应，并且免初始化记录层108写入(或读取)小于绕射极限的记录点。

本发明借由结合超解析与免初始化多层结构，可应用于可重复读写的光碟，也即利用免初始化记录层取代传统的记录层，能够有效地提升载噪比。再者，能够降低碟片制作成本。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些等同更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书为准。

Claims

1.一种免初始化超解析光碟，其特征在于，它依序包括：

一基板；

一第一介电层，接于上述基板；

一主动层，接于上述第一介电层；

一第二介电层，接于上述主动层；

一免初始化记录层，接于上述第二介电层；以及

一第三介电层，接于上述免初始化记录层。

2.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于，还包括一反射层，形成于上述第三介电层的表面。

3.如权利要求2所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的反射层是由银(Ag)、金(Au)或是铝钛(AlTi)合金构成。

4.如权利要求2所述的免初始化超解析光碟，其特征在于，还包括一树脂保护层，形成于上述反射层的表面。

5.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的第一介电层是由厚度介于10-200纳米的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

6.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的主动层是由厚度介于1-100纳米的银(Ag)氧化物、钒(V)氧化物、锌(Zn)氧化物、镓(Ga)氧化物、锗(Ge)氧化物、砷(As)氧化物、硒(Se)氧化物、铟(In)氧化物、碲(Te)氧化物、锑(Sb)氧化物、或锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料构成。

7.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的第二介电层是由厚度介于1-100纳米的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

8.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的免初始化记录层是由厚度介于1-60纳米的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群，或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料构成。

9.如权利要求8所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的合金还包以掺入硒(Se)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、铋(Bi)、或是钒(V)。

10.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的免初始化记录层的上表面与下表面分别还包括一第一结晶辅助层与一第二结晶辅助层。

11.如权利要求10所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的第一与第二结晶辅助层是由厚度介于1-60纳米的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群、或是铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群中的材料。

12.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的第三介电层是由厚度2-80纳米的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

13.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的第二介电层或第三介电层还内嵌一快速热导层。

14.如权利要求13所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的快速热导层是金或银或碳化硅或硅或氧化铝(AlOx)所构成。

15.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的免初始化记录层是利用溅镀法形成。

16.如权利要求1所述的免初始化超解析光碟，其特征在于所述的免初始化记录层是结晶态记录层。

17.一种光学信息存储媒体，其特征在于包括一免初始化记录层及一超解析光学结构；该超解析光学结构位于免初始化记录层上靠近镭射光源的一侧，以使该光学信息存储媒体具有超解析读写光碟信息的能力，同时使该光学信息存储媒体的该记录层为一免初始化的结晶态记录层。

18.如权利要求17所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的超解析光学结构包括：

一第一介电层；

一主动层，位于上述第一介电层上；

一第二介电层，位于上述主动层上；并借由此一超解析光学结构，以形成该光学信息存储媒体的超解析光学效应。

19.如权利要求18所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的第一介电层是由厚度介于10-200纳米的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

20.如权利要求18所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的主动层是由厚度介于1-100纳米的银(Ag)氧化物、钒(V)氧化物、锌(Zn)氧化物、镓(Ga)氧化物、锗(Ge)氧化物、砷(As)氧化物、硒(Se)氧化物、铟(In)氧化物、碲(Te)氧化物、锑(Sb)氧化物、或锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料构成。

21.如权利要求18所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的第二介电层是由厚度介于1-100纳米(nm)的SiNx、ZnS-SiO₂、AlNx、SiC、GeNx、TiNx、TaOx、AlOx或是YOx构成。

22.如权利要求17所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的免初始化记录层还包括一结晶辅助层；

借由该结晶辅助层，以形成一具结晶态的该免初始化记录层。

23.如权利要求17所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的免初始化记录层是由厚度介于1-60纳米的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群、或是锗(Ge)、铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)所组成的族群中的材料。

24.如权利要求23所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的合金还可以掺入硒(Se)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、铋(Bi)、或是钒(V)。

25.如权利要求22所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的结晶辅助层是由厚度介于1-60纳米(nm)的锗(Ge)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群、或是铟(In)、银(Ag)、碲(Te)、锑(Sb)、铋(Bi)所组成的族群中的材料。

26.如权利要求17所述的光学信息存储媒体，其特征在于所述的免初始化记录层是利用溅镀法形成。