CN1653533A - 有高熔点记录层的记录媒体、其信息记录法、及复制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种简单－结构的无掩模层记录媒体和信息记录和复制方法，它们解决在复制过程中产生的相关热稳定性问题。记录媒体包括在第一和第二介电层之间的高熔点记录层。在记录媒体上记录信息的方法，包括激光束照射到记录媒体上以在高熔点的记录层和第一和第二介电层中引发反应和扩散。通过上述方法，复制记录在这种超分辨率近场记录媒体上信息的方法，包括利用高熔点记录层和第一和第二介电层的结晶颗粒产生等离子体振子作为散射源，以复制记录在记录层中的信息，不管所使用激光衍射极限。

Description

有高熔点记录层的记录媒体、其信息 记录法、及复制装置和方法
技术领域
本发明涉及一种记录媒体、特别是，涉及一种具有高熔点记录层的记录媒体、其信息记录方法、和由此用于复制信息的装置和方法。
背景技术
常规的记录媒体可分为磁-光记录媒体或相变记录媒体。在诸如小型软磁盘(MDs)的磁-光记录媒体中，通过检测从依靠磁膜的磁力和磁化方向的磁膜所反射的直线偏振光的旋度来阅读信息。反射光的旋度称为“Kerr效应”。在诸如数字多能光盘(DVDs)的相变记录媒体中，信息阅读是基于因在记录媒体的无定形记录区域和晶状非记录区域之间的光学常数的不同吸收系数而导致的反射率差异。
最近，如在相位变化法中，已经提出许多种使用微小标记(凹坑)记录信息和不管衍射极限而从记录媒体复制信息的方法。这些方法中最令人感兴趣的一种是使用超分辨率近场结构的记录方法，它公开于Applied PhysicsLetters(第73卷，第15期1998年10月)和日本的Journal of Applied Physics(第39卷，第I部分，第2B期，2000年，第980-981页)中。超分辨率近场结构利用在其专门掩模层中产生的局部表面等离子体振子(plasmon)以复制信息。超分辨率近场结构分为锑(Sb)传输型或氧化银分解型，锑传输型具有在从记录媒体复制信息时通过激光照射变成透明的锑掩模层，氧化银分解型具有分解成氧气和银的氧化银(AgOX)掩模层，它起引发局部等离子体振子的散射源作用。
图1说明使用常规的超分辨率近场结构的记录媒体结构和其记录原理。如图1所述的这种结构称为“单掩蔽的超分辨率近场结构”。
如图1所示，该记录媒体包括由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第二介电层112-2、由例如GeSbTe制造的记录层115、由介电材料例如ZnS-SiO2或SiN制造的保护层114、由例如Sb或AgOX制造的掩模层113、由介电材料例如ZnS-SiO2或SiN制造的第一介电层112-1和透明的聚碳酸酯层111，这些层彼此顺序叠层。当掩模层113由Sb制造时，SiN用于保护层114和第一介电层112-1。当掩模层113由AgOX制造时，ZnS-SiO2用于保护层114和第一介电层112-1。当复制信息时，保护层114防止在记录层115和掩模层113之间的反应并且成为作用在近场的地点。当复制信息时，掩模层113的锑变成透明，并且掩模层113的AgOX分解成氧气和银，它起引发局部等离子体振子的散射源的作用。
用从激光源118射出的约10-15毫瓦的激光束通过聚焦透镜118照射记录媒体以加热记录层115到600℃以上，以致使该记录层115的激光照射区域成为无定形，并且不管光学常数(n，k)的折射指数n的变化均具有较小吸收系数k。在Sb或AgOX掩模层113的照射区域中，Sb的晶体结构改变或准可逆的AgOX分解，产生作为指向记录层115的区域的近场结构的探头。结果是，有可能作为尺寸比所使用激光的衍射极限更小的微标记来复制记录在记录媒体中的信息。因此，不管所使用激光的衍射极限，均可以使用这种超分辨率近场结构复制记录在高密度记录媒体中的信息。
图2说明使用另一个超分辨率近场结构的记录媒体结构和其记录原理。如图2说明的这种具有两个掩模层的结构被称为“双重掩蔽的超分辨率近场结构”，并且与单一掩蔽的超分辨率近场结构相比具有改善的性能。
如图2所示，该记录媒体包括由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第二介电层112-2，由例如Sb或AgOX制造的第二掩模层123-2，由介电材料例如ZnS-SiO2或SiN制造的第二保护层124-2，由例如GeSbTe制造的记录层125，由介电材料ZnS-SiO2或SiN制造的第一保护层124-1，由Sb或AgOX制造的第一掩模层123-1，由介电材料例如ZnS-SiO2或SiN制造的第一介电层122-1和透明的聚碳酸酯层121，这些层彼此顺序叠层。当第一和第二掩模层123-1和123-2由Sb制造时，SiN用于第一和第二保护层124-1和124-2和第一和第二介电层122-1和122-2。当第一和第二掩模层123-1和123-2由AgOX制造时，ZnS-SiO2用于第一和第二保护层124-1和124-2和第一和第二介电层122-1和122-2。第二掩模层123-2是用于在与激光照射侧面相对的记录媒体侧面上产生表面等离子体振子。第一和第二保护层124-1和124-2防止记录层125和相关的第一和第二掩模层123-1和123-2之间的反应。特别是，当复制信息时，第一保护层124-1起近场的作用。当复制信息时，第一和第二掩模层123-1和123-2的Sb成为透明，并且第一和第二掩模层123-1和123-2的AgOX分解成氧和银，它起引发局部等离子体振子的散射源的作用。
用从激光源117射出的约10-15毫瓦的激光束通过聚焦透镜118照射记录媒体以加热记录层125到600℃以上，以致使该记录层125的激光照射区域成为无定形并且不管光学常数(n，k)的折射指数n的变化均具有较小吸收系数k。在由Sb或AgOX制成的第一和第二掩模层123-1和123-2的照射区域中，Sb的晶体结构改变或准可逆的AgOX分解，产生作为指向记录层125的区域的近场结构的探头。结果是，有可能作为尺寸比所使用的激光衍射极限更小的微标记来复制记录在记录媒体中的信息。因此，不管所使用的激光衍射极限，均可使用这种超分辨率近场结构复制记录在高密度记录媒体中的信息。
然而，在具有这类超分辨率近场结构的记录媒体中，由于它们的掩模层和记录层具有相似的转变温度，在信息复制过程中，认为确保掩模层和记录层二者的热稳定性是重要的。这些问题的可能解决方案包括降低掩模层的转变温度并且升高记录层的转变温度。然而，由于构成这两层的材料的性能，不易于在掩模层和记录层之间的转变温度中引发较大差异。
发明内容
本发明提供一种简单结构的无掩模层的记录媒体、该记录媒体具有高熔点记录层、其信息记录方法和由该记录媒体制的用于复制信息的装置和方法。
根据本发明的一个目的，如在权利要求1中所引用的，提供一种包含在第一和第二介电层之间具有高熔点记录层的记录媒体。
根据本发明的另一个目的，如权利要求7所引用的，提供一种在第一和第二介电层之间具有高熔点记录层的记录媒体上记录信息的方法，该方法包括激光束照射到记录媒体上以在高熔点的记录层和第一和第二介电层中引发反应和扩散。
根据本发明的另一个目的，如权利要求13所引用的，提供一种从在第一和第二介电层之间的具有高熔点记录层的记录媒体上复制信息的装置，该装置利用高熔点记录层和第一和第二介电层的结晶颗粒产生等离子体振子作为散射源，以利用超分辨率近场结构复制记录在记录层中的信息，不管所使用的激光衍射极限。
根据本发明的另一个目的，如权利要求19所引用的，提供一种从在第一和第二介电层之间的具有高熔点记录层的记录媒体上复制信息的方法，该方法包括利用高熔点记录层和第一和第二介电层的结晶颗粒产生等离子体振子作为散射源，以利用超分辨率近场结构复制记录在记录层中的信息，不管所使用的激光衍射极限。
根据上述记录媒体、信息记录方法和信息复制装置和方法的具体实施方案，高熔点的记录层可由钨(W)、钽(Ta)、钨化合物(W-x)或钽化合物(Ta-x)形成。可在第二介电层下面例如利用银(Ag)或铝(Al)形成另外的反射层。
附图简述
图1说明使用超分辨率近场结构的常规记录媒体的结构及其记录原理。
图2说明使用超分辨率近场结构的另一个常规记录媒体的结构及其记录原理。
图3A和3B说明本发明实施方案的记录媒体及其记录原理，特别是，图3B是图3A的记录区域的放大图；
图4A和4B说明本发明另一个实施方案的记录媒体及其记录原理，特别是，图4B是图4A的记录区域的放大图；和
图5是本发明记录媒体和常规记录媒体中载波噪声比(CNR)对标记长度的对比曲线图。
实现本发明的最佳模式
下面，将参考附图详细说明本发明用于解决常规问题的结构和运行。
在图3A和3B说明本发明一个实施方案的记录媒体及记录原理。特别是，图3B是图3A的记录区域的放大图。
参考图3A，本发明一个实施方案的记录媒体包括由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第二介电层132-2、由例如钨(W)、钽(Ta)、钨化合物(W-x)或钽化合物(Ta-X)制造的高熔点的记录层135、由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第一介电层132-1和透明的聚碳酸酯层131，这些层彼此顺序叠层。
用约从高功率激光源117射出的11毫瓦和405纳米波长的激光束通过聚焦透镜118照射记录媒体以使记录层135加热到等于或高于600℃，以在激光照射区域中引发反应和扩散。在记录层135中的W、Ta、W-x或Ta-x扩散到第一和第二介电层132-1和132-2，与构成这两层的ZnS-SiO2相互作用，并且结晶。
图3B说明在记录层135的激光照射区域中的物理变化。如图3B所示，该记录层135在激光照射区域中膨胀。当复制信息时，记录层135的膨胀部分进入第一介电层132-1的方向有助于产生近场。此外，当复制信息时，由通过激光照射反应和扩散形成的记录层135和第一介电层132-1的结晶颗粒起产生表面等离子体振子的散射源的作用。结果是，有可能作为尺寸小于所使用的激光衍射极限的微标记复制记录在记录媒体中的信息。因此，不管所使用的激光衍射极限，均有可能使用这种超分辨率近场结构复制记录在高密度记录媒体中的信息。
图4A和4B说明本发明另一个实施方案的记录媒体的结构及其记录原理，特别是，图4B是图4A记录区域的放大图；
参考图4A，本发明另一个实施方案的记录媒体包括由例如银(Ag)或铝(Al)制造的反射层146、由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第二介电层142-2、由例如钨(W)、钽(Ta)、钨化合物(W-x)或钽化合物(Ta-X)制造的高熔点的记录层145、由介电材料例如ZnS-SiO2制造的第一介电层142-1和透明的聚碳酸酯层141，这些层彼此顺序叠层。
用从高功率激光源117射出的约11毫瓦和405纳米波长的激光束通过聚焦透镜118照射记录媒体以使记录层145加热到等于或高于600℃，以在激光照射区域中引发反应和扩散。在记录层145中的W、Ta、W-x或Ta-x扩散到第一和第二介电层142-1和142-2，与构成这两层的ZnS-SiO2相互作用，并且结晶。由银Ag或Al制造的反射层146是用于在与激光照射一侧和第二介电层142-2相对面的记录层145一侧中引发反应和扩散，直到达到如在记录层145的主要一侧和被激光束直接照射的第一介电层142-1中的相似程度，并用于增强在直接激光-照射一侧中反应和扩散的效果。
图4B说明在记录层145的激光照射区域中的物理变化。如图4B所示，在激光照射区域中，该记录层145膨胀。当复制信息时，记录层145的膨胀部分进入第一介电层142-1的方向有助于产生近场。此外，当复制信息时，由通过激光照射而反应和扩散所形成的记录层145、第一介电层242-1和第二介电层142-2的结晶颗粒起产生表面等离子体振子的散射源的作用。结果是，有可能作为尺寸小于所使用的激光衍射极限的微标记来复制记录在记录媒体中的信息。因此，不管所使用的激光衍射极限，均有可能使用这种超分辨率近场结构复制记录在高密度记录媒体中的信息。
图5是本发明记录媒体和常规记录媒体的载波信号比(CNR)对标记长度的对比曲线图。在使用在功率为11毫瓦下405纳米、的激光通过数值孔径为0.65的聚焦透镜照射由钨制造的记录层中，通过引发反应和扩散在本发明的记录媒体上进行记录。利用功率为4毫瓦的405纳米激光和数值孔径为0.65的聚焦透镜进行复制。对于图1和2所示常规的超分辨率近场记录媒体和普通相变记录媒体，按本发明的记录媒体的相同的条件下利用相同的激光进行记录和复制。
从图5清晰可见，本发明图4的超分辨率近场记录媒体，相对于变化标记长度的CNR是最大，并且根据本发明的图3的超分辨率近场记录媒体、图2的常规超分辨率近场记录媒体、图1的常规超分辨率近场记录媒体和普通的相变记录媒体的CNR依次下降。这些结果显示，特别是用本发明图4的超分辨率近场结构可获得高密度记录，标记长度为170纳米时，CNR高达约45dB。
如上所述，根据本发明具有高熔点记录层并且无掩模层的记录媒体适合于高密度记录和复制，当从常规的超分辨率近场记录媒体复制信息时，利用本发明的记录和复制方法和装置，没有引起相关热稳定性问题的上升。由于其简单结构，本发明的记录媒体成本低。

Claims (24)

1.一种记录媒体，包括在第一和第二介电层之间的高熔点记录层。
2.如权利要求1中的记录媒体，其中该高熔点的记录层由钨形成。
3.如权利要求1中的记录媒体，其中该高熔点的记录层由钽形成。
4.如权利要求1中的记录媒体，其中该高熔点的记录层由钨化合物形成。
5.如权利要求1中的记录媒体，其中该高熔点的记录层由钽化合物形成。
6.如权利要求1到5中的任一个记录媒体，进一步包括在第二介电层下面的反射层。
7.一种在第一和第二介电层之间具有高熔点记录层的记录媒体上记录信息的方法，该方法包括激光束照射到记录媒体上，以在高熔点的记录层和第一和第二介电层中引发反应和扩散。
8.如权利要求7中的方法，其中该高熔点的记录层由钨形成。
9.如权利要求7中的方法，其中该高熔点的记录层由钽形成。
10.如权利要求7中的方法，其中该高熔点的记录层由钨化合物形成。
11.如权利要求7中的方法，其中该高熔点的记录层由钽化合物形成。
12.如权利要求7到11中的任一个方法，其中记录媒体进一步包括在第二介电层下面的反射层。
13.一种从在第一和第二介电层之间具有高熔点记录层的记录媒体上复制信息的装置，该装置利用高熔点记录层和第一和第二介电层的结晶颗粒产生等离子体振子作为散射源，以利用超分辨率近场结构复制记录在记录层中的信息，不管所使用的激光衍射极限。
14.如权利要求13中的装置，其中该高熔点的记录层由钨形成。
15.如权利要求13中的装置，其中该高熔点的记录层由钽形成。
16.如权利要求13中的装置，其中该高熔点的记录层由钨化合物形成。
17.如权利要求7中的装置，其中该高熔点的记录层由钽化合物形成。
18.如权利要求13到17中的任一个装置，其中该记录媒体进一步包括在第二介电层下面的反射层。
19.一种从在第一和第二介电层之间具有高熔点记录层的记录媒体上复制信息的方法，该方法包括利用高熔点记录层和第一和第二介电层的结晶颗粒产生等离子体振子作为散射源，以利用超分辨率近场结构复制记录在记录层中的信息，不管所使用的激光衍射极限。
20.如权利要求19中的方法，其中该高熔点的记录层由钨形成。
21.如权利要求19中的方法，其中该高熔点的记录层由钽形成。
22.如权利要求19中的方法，其中该高熔点的记录层由钨化合物形成。
23.如权利要求19中的方法，其中该高熔点的记录层由钽化合物形成。
24.如权利要求19到23中的任一个方法，其中该记录媒体进一步包括在第二介电层下面的反射层。
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