ES2251662T3 - Medio optico de grabacion de informacion y procedimiento de grabacion. - Google Patents
Medio optico de grabacion de informacion y procedimiento de grabacion.Info
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Abstract
Un medio de grabación de información óptica que comprende: un sustrato transparente; una capa de grabación dispuesta sobre el sustrato transparente; y una capa reflectante dispuesta sobre la capa de grabación, siendo capaz el medio de grabación de información óptica de realizar al menos una de las operaciones de grabación, borrado y regrabación de información irradiando y escaneando con luz enfocada para así formar y borrar marcas de grabación sobre la capa de grabación, en el que la capa de grabación comprende al menos uno entre aleaciones y compuestos intermetálicos que comprenden cada uno principalmente Ga, Ge, Sb, y Te en una proporción de composición representada por la fórmula siguiente: GaxGey(SbzTe1 - z)1 - x - y en la que x, y, y z representan cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que 1.
Description
Medio óptico de grabación de información y
procedimiento de grabación.
La presente invención se refiere a medios de
grabación óptica de información por cambio de fase y especialmente a
medios CD-RW de discos compactos regrabables y
procedimientos para grabar información en los mismos.
En los discos compactos (CD) y los discos
versátiles digitales (DVD), la información se reproduce basada en
un cambio en la intensidad de luz reflejada desde un medio. En los
discos ópticos de memoria de sólo lectura (ROM), hay un sustrato
que tiene depresiones y salientes sobre su superficie para causar
una diferencia de fase de la luz reflejada, de este modo se produce
interferencia para inducir el cambio de intensidad.
En los medios grabables están formados
microdominios que tienen diferentes propiedades ópticas en una capa
de grabación dispuesta sobre un sustrato de los medios para inducir
el cambio de intensidad. La capa de grabación comprende
generalmente, por ejemplo, una materia colorante orgánica en discos
CD grabables (CD-R) y DVD grabables (DVD+R), o un
material de grabación por cambio de fase en CD regrabables, o un
material de grabación por cambio de fase en discos CD regrabables
(CD-RW) y DVD regrabables (DVD+RW).
En cualquier caso, la información se graba sobre
los discos por irradiación de luz enfocada a las inmediaciones de
la capa de grabación, que cambia el estado de los microdominios, y
la diferencia en las propiedades ópticas de tales microdominios
cambiados induce diferencia de fase o diferencia de intensidad.
El uso de un material de cambio de fase en la
capa de grabación permite formar y borrar marcas de grabación, ya
que el cambio de fase entre una fase cristalina y una fase amorfa
usado en la grabación es reversible. El cambio de fase entre la
fase cristalina y la fase amorfa puede controlarse basándose en
histéresis térmica, que incluye temple instantáneo (enfriamiento
rápido) y recocido (enfriamiento lento) del material, y la
información puede grabarse y borrarse por modulación de intensidad
de un haz de luz irradiado, y el aparato de grabación que usa el
cambio de fase puede ser producido a bajo coste. Además, la
información grabada puede reproducirse en un aparato de sólo
lectura (reproductor), y los sistemas de grabación por cambio de
fase han sido ampliamente empleados.
Se han realizado demandas crecientes de discos
ópticos que tengan mayor capacidad y que funcionen a velocidad más
alta con una capacidad creciente de información electrónica y con
una velocidad creciente de procesamiento de información. Los medios
de grabación que tienen una densidad mayor son los medios más
efectivos para satisfacer tales demandas. Para aumentar la densidad
de los medios, por ejemplo, un sistema óptico para uso en grabación
y reproducción de información debería cambiarse para tener un una
apertura numérica NA incrementada o una longitud de onda más corta,
o debería cambiarse un sistema de modulación. Tal cambio puede
verse, por ejemplo, en la transición de CD a DVD, cuya capacidad es
mucho más alta que la del CD. Sin embargo, el aparato de
reproducción de CD convencional no puede reproducir o leer
información en tales medios DVD de alta densidad. La
incompatibilidad en la reproducción debe evitarse en medios
distribuidos comercialmente. Si se pone énfasis en la
compatibilidad, aumentar la velocidad de funcionamiento se
convierte en el mayor reto.
Se cree que los medios de grabación de
información óptica regrabables que usan un material de cambio de
fase es difícil que tengan una velocidad de grabación y/o
reproducción más alta comparados con los medios para escribir una
sola vez que usan una materia colorante sobre la que la información
puede grabare sólo una vez. Para formar marcas de grabación sobre
discos ópticos regrabables a mayor velocidad, puede irradiarse un
haz de luz con una potencia de grabación más alta que en los medios
que usan una materia colorante. A alta velocidad, sin embargo, las
marcas de grabación una vez formadas no pueden borrarse en los
medios que usan el material de cambio de fase. Esto es porque el
escaneado a velocidad más alta no puede crear "condiciones de
recocido" necesarias para formar una fase cristalina en la que
se borran las marcas de grabación.
Por consiguiente, el aumento en la velocidad de
escaneado de los discos ópticos regrabables por cambio de fase no
es tanto como en los discos ópticos que usan una materia colorante.
Por ejemplo, los medios CD-R actualmente
disponibles pueden ser grabados a 40 de velocidad (velocidad de
escaneado de 48 m/s, velocidad de transmisión de bits por el canal
de 1,7 Gbps), pero los medios CD-RW pueden ser
grabados a 10 de velocidad (velocidad de escaneado de 12 m/s,
velocidad de transmisión de bits por el canal de 432 Mbps).
Los documentos de patentes que son de
conocimiento público anteriores a la presentación de la presente
solicitud son los siguientes.
La solicitud de patente japonesa abierta a
consulta por el público (JP-A) Nº
2000-313170 describe un medio de grabación de
información óptica que usa, como material para una capa de
grabación,
((Sb_{x}Te_{1-x})_{y}Ge_{1-y})_{z}M_{1-z},
donde x, y y z satisfacen la siguiente condición:
0,7\leqx\leq0,9, 0,8\leqy<1, y 0,88\leqz<1, y M
representa In y/o Ga. Sin embargo, las proporciones de composición
como las especificadas en la publicación están en amplios
intervalos, y los ejemplos descritos en la misma sólo muestran una
capa de grabación donde M es In y no muestran datos para verificar
las ventajas o efectos del uso de Ga como M. La publicación tampoco
describe la necesidad de Ga ni grandes diferencias entre Ga e In, a
diferencia de la presente invención. Además, la publicación nunca
alude a asegurar la fiabilidad de almacenamiento ni a mejorar las
propiedades de sobreescritura directa a mayor velocidad de
escaneado de 20 m/s o superior, la mejora de la cual es un objeto de
la presente invención.
El documento JP-A Nº
2001-56958 describe un medio de grabación de
información óptica que tiene una capa de grabación que comprende
principalmente GeSbTe y que además comprende un elemento metálico
seleccionado de una amplia variedad de elementos metálicos y es
capaz de sobreescribir a alta velocidad. En el Ejemplo 16 de la
exposición se describe un medio de grabación de información óptica
que usa Ga_{0,06}Ge_{0,06}Sb_{0,68}Te_{0,22}. Sin embargo,
el término "alta velocidad" como se usa en la publicación es
como máximo 10 m/s como se especifica, por ejemplo, en su
reivindicación 31. La publicación no enseña la mejora en las
propiedades de sobreescritura a una velocidad de escaneado de 20
m/s o superior como en la presente invención, y la composición de la
aleación descrita en el Ejemplo 16 está fuera de los intervalos
especificados en la presente invención. Además, ni describe ni
indica la efectividad del Ga, a diferencia de la presente
invención.
El documento JP-A Nº
2001-236690 y la patente japonesa
(JP-B) Nº 3255051 (JP-A Nº
10-172179) describen cada uno un medio de grabación
de información óptica que tiene una capa de grabación que comprende
principalmente SbTe y que además comprende un elemento seleccionado
de una amplia variedad de elementos. Sin embargo, carecen de la
descripción concreta sobre aleaciones de GaGeSbTe y no describen ni
indican las propiedades de sobreescritura directa a una velocidad
de escaneado de 20 m/s o superior, la mejora de la cual es uno de
los objetos de la presente invención, y la efectividad del Ga que
está señalada por la presente invención.
El documento JP-B Nº 2629749
(JP-A Nº 01-138634) describe un
medio de grabación de información óptica que tiene una capa de
grabación que comprende principalmente GaGeSbTe. Sin embargo, la
capa de grabación comprende principalmente una aleación de GeTe o
compuesto intermetálico y de ese modo tiene claramente diferentes
intervalos y propiedades de composición procedentes de los
materiales que comprenden principalmente una aleación eutéctica de
Sb-Te y que además comprenden trazas de elementos
metálicos como en la presente invención.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proveer un medio de grabación de información óptica,
especialmente un medio CD-RW, que puede ser sometido
a sobreescritura directa a alta velocidad y proveer un
procedimiento para grabar información sobre el mismo.
Específicamente, la presente invención provee un
medio de grabación de información óptica que incluye un sustrato
transparente, al menos una capa de grabación y una capa reflectante,
siendo capaz el medio de grabación de información óptica de
realizar al menos una de grabación, borrado y regrabación de
información irradiando y escaneando con luz enfocada para así
formar y/o borrar marcas de grabación sobre la capa de grabación, en
el que la capa de grabación contiene al menos uno de aleaciones y
compuestos intermetálicos que contienen cada uno principalmente Ga,
Ge, Sb, y Te en una proporción de composición representada por la
fórmula siguiente:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqy
x+y\leq0,1
La presente invención también provee un blanco de
deposición catódica para uso en la producción de medios de
grabación de información óptica, que contienen al menos uno de
aleaciones y compuestos intermetálicos que contienen cada uno
principalmente Ga, Ge, Sb, y Te en una proporción de composición
representada por la fórmula si-
guiente:
guiente:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqy
x+y\leq0,1
La presente invención provee además un
procedimiento para inicialización de un medio de grabación de
información óptica, que incluye irradiar y escanear el medio de
grabación de información óptica de la presente invención con un haz
de láser que tiene consumo de potencia de 500 mW o más a una
velocidad de escaneado de 1 a 2,5 m/s para inicializar así el medio
de grabación de información óptica. La inicialización es una
operación para convertir áreas de grabación de información de una
capa de grabación de un medio en fase cristalina antes del
uso.
uso.
Además, la presente invención provee un
procedimiento para grabar sobre un medio de grabación de información
óptica, que incluye irradiar y escanear el medio de grabación de
información óptica con un haz de láser, en el que se forman marcas
de grabación irradiando y escaneando el medio de grabación de
información óptica con un impulso que tiene una intensidad de Pw y
un impulso que tiene una intensidad de Pb alternativamente, en el
que un número m de los impulsos que tienen una intensidad de Pw
satisface una de las siguientes condiciones: n=2m cuando n es un
número par, y n=2m+1 cuando n es un número impar, donde m es un
número natural igual a n o menor y n es un número natural, siempre
que una longitud de marca de grabación esté representada por nTw,
en la que Tw es un periodo de reloj de referencia. Las marcas de
grabación se borran irradiando y escaneando el medio de grabación
de información óptica con luz que tiene una intensidad constante de
Pe. También, Pw, Pe y Pb satisfacen la siguiente condición:
Pw>Pe>Pb.
Más objetos, características y ventajas de la
presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente
descripción de las realizaciones preferidas con referencia a los
dibujos adjuntos.
La fig. 1 es una vista en corte esquemática que
muestra un ejemplo de un medio de grabación de información óptica
según la presente invención;
las figs. 2A y 2B son cada una un diagrama
ilustrativo de un ejemplo de una técnica de aplicación de luz con
intensidad modulada, en las que la fig. 2A ilustra esquemáticamente
un ejemplo de una marca amorfa que debe ser marcada, y la fig. 2B
ilustra un ejemplo de un patrón de irradiación (estrategia de
grabación) para uso en la gra-
bación;
bación;
la fig. 3 es un diagrama que muestra un ejemplo
de una estrategia ilustrativa para reducir el número de
impulsos;
la fig. 4 es un diagrama que muestra una
estrategia de grabación usada en evaluación de propiedades de
señalización de grabación de un medio de grabación de información
óptica según el ejemplo 1;
la fig. 5 es un gráfico que muestra propiedades
del medio de grabación de información óptica del Ejemplo 1 medidas
a una velocidad de escaneado de 28,8 m/s;
la fig. 6 es un gráfico que muestra propiedades
del medio de grabación de información óptica del Ejemplo 1 medidas
a una velocidad de escaneado de 9,6 m/s;
la fig. 7 es un gráfico que muestra propiedades
de un medio de grabación de información óptica del Ejemplo 2
medidas a una velocidad de escaneado de 28,8 m/s;
la fig. 8 es un gráfico que muestra propiedades
del medio de grabación de información óptica del Ejemplo 2 medidas
a una velocidad de escaneado de 9,6 m/s.
A continuación se ilustrará detalladamente la
presente invención.
La fig. 1 es una vista en corte esquemática de un
ejemplo de un medio de grabación de información óptica según la
presente invención. El medio de grabación de información óptica debe
tener esencialmente un sustrato transparente 1, al menos una capa
de grabación 3 y una capa reflectante 5 dispuesta en o encima del
sustrato transparente 1. La luz para grabar, borrar y/o reproducir
información entra en el medio de grabación de información óptica
desde el sustrato 1 ilustrado en la parte inferior de la figura. El
sustrato 1 tiene preferentemente una alta transmitancia de
longitudes de onda de la luz para grabar, borrar, y/o reproducir y
tiene alta resistencia. Los materiales para el sustrato 1 incluyen,
por ejemplo, vidrio, cerámicas y resinas. Entre ellos, se prefieren
las resinas por su alta resistencia, bajo coste de producción, y
excelente productividad, de las cuales son más preferidas las
resinas acrílicas y las resinas de policarbonato por su alta
resistencia y baja birrefringencia.
El sustrato 1 puede tener un surco guía para luz
de grabación y reproducción. Las dimensiones como la profundidad y
anchura del surco guía están optimizadas dependiendo, por ejemplo,
de la longitud de onda de la luz para grabar y reproducir, la
apertura numérica (NA) y la aberración de un objetivo para enfocar.
Por ejemplo, en los medios CD-RW que usan un
sistema óptico con una longitud de onda de 780 nm y NA de 0,50, la
anchura de surco y la profundidad de surco son preferentemente de
500 y 650 nm y de 30 a 50 nm, respectivamente, y más
preferentemente de 580 a 610 nm y de 32 a 44 nm, respectivamente. El
surco guía puede oscilar, y la información de dirección
preformateada puede estar codificada en la oscilación. Un sistema de
preformateo de dirección incluye, por ejemplo, un sistema de tiempo
absoluto en el presurco (ATIP) en medios CD-R y
medios CD-RW, en el que se modula la frecuencia de
la oscilación, y un sistema de dirección en presurco (ADIP) en
medios DVD+RW y medios DVD+R, en los que la fase de la oscilación
está modulada.
Un material para la capa de grabación 3 debe ser
una aleación y/o compuesto intermetálico que comprende
principalmente GaGeSbTe. El contenido de la aleación y/o compuesto
intermetálico en la capa de grabación 3 es preferentemente de
porcentaje atómico 90 ó más, y más preferentemente de porcentaje
atómico 96 o más. Cuando la capa de grabación 3 contiene impurezas
o aditivos en una cantidad de porcentaje atómico de 10 ó más, las
áreas de grabación en la capa de grabación 3 pueden no ser
recristalizadas a una velocidad suficientemente alta y la
información grabada puede no ser borrada satisfactoriamente a alta
velocidad de escaneado. Además, la aleación y/o el compuesto
intermetálico deben tener una proporción de composición representada
por la fórmula siguiente:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqy
x+y\leq0,1
Un material base para la capa de grabación es una
composición eutéctica de SbTe, es decir, Sb_{0,7}Te_{0,3}. Las
propiedades básicas del medio de grabación de información óptica
pueden controlarse controlando la proporción z de Sb a Te en el
sistema. Incrementando z, puede incrementarse la rapidez de
recristalización y la capa puede cristalizarse incluso a alta
velocidad de escaneado. Por consiguiente, pueden borrarse marcas
amorfas a alta velocidad, y puede lograrse sobreescritura directa,
es decir sobreescribir sin operación de borrado. Para lograr
sobreescritura directa a una velocidad de 28,8 m/s a 33,6 m/s que
corresponden a la velocidad 24X en el medio CD, la proporción z
debe ser 0,80 ó más, y más preferentemente 0,815 ó más. En
contraste, una z excesivamente alta puede disminuir la estabilidad
de las marcas amorfas, aunque puede mejorar más las propiedades de
sobreescritura a alta velocidad. Esto es sorprendente aunque el
material contenga además los elementos adicionales mencionados más
adelante, y la proporción z no debe exceder 0,86 para garantizar una
duración de almacenamiento de 1000 horas o más a 70ºC. Este
descubrimiento se distingue claramente del descubrimiento de que la
proporción z es óptima desde 0,7 a 0,75 en medios
CD-RW convencionales de velocidad 10X.
Añadiendo elementos adicionales al SbTe, puede
mejorarse la estabilidad de las marcas amorfas. Los materiales
usados en la práctica que comprenden una mezcla eutéctica de SbTe y
que además comprenden elemento(s) adicionales incluyen, por
ejemplo, aleaciones de GeInSbTe que además comprenden Ge e In,
aleaciones de AgInSbTe que además comprenden Ag e In, y aleaciones
de AgGeInSbTe que además comprenden Ag, Ge e In. Sin embargo, estos
materiales para una capa de grabación muestran fiabilidad de
almacenamiento que disminuye notablemente cuando la proporción z se
establece relativamente alta para incrementar la rapidez de
cristalización. Específicamente, estos materiales muestran buenas
propiedades de grabación a una velocidad de 14 m/s o menos pero no
pueden mostrar tales buenas propiedades a velocidad de escaneado
más alta.
En los materiales de AgInSbTe, GeInSbTe, y
AgGeInSbTe, pueden obtenerse simultáneamente una rapidez de
cristalización suficientemente alta y la fiabilidad de
almacenamiento incrementando la cantidad de In. Sin embargo, una
cantidad incrementada de In puede elevar la temperatura de
cristalización, y el medio de grabación de información óptica
resultante no puede inicializarse significativamente usando un haz
de láser de elevada potencia. Un medio que comprende tal material
de grabación que tiene una alta temperatura de cristalización varía
en su coeficiente de reflexión, produce señales de reproducción con
componentes de ruido, prestándose así a fluctuación incrementada
y/o errores. El medio tiene por tanto fiabilidad reducida.
Para solucionar estos problemas, es efectivo el
uso de Ga, un elemento congenérico, en lugar de In. De este modo,
la capa de grabación puede tener una rapidez de cristalización
elevada y puede evitar una temperatura de cristalización
incrementada. La información puede grabarse sobre la misma a alta
velocidad de escaneado de
28,8 m/s, que corresponden a la velocidad de 24X en medios CD o a 33,6 m/s cuando la velocidad lineal básica se establece a 1,4 m/s, la temperatura de cristalización puede contenerse a 200ºC o inferior, y las áreas de grabación en la capa de grabación pueden inicializarse fácilmente.
28,8 m/s, que corresponden a la velocidad de 24X en medios CD o a 33,6 m/s cuando la velocidad lineal básica se establece a 1,4 m/s, la temperatura de cristalización puede contenerse a 200ºC o inferior, y las áreas de grabación en la capa de grabación pueden inicializarse fácilmente.
De este modo, se sospecha que una capa de
grabación de GaSbTe es efectiva para producir simultáneamente
grabación a alta velocidad y fácil inicialización. Sin embargo, la
capa de grabación de GaSbTe todavía tiene baja estabilidad de
marcas grabadas. Específicamente, cuando las marcas amorfas grabadas
se mantienen a 70ºC, se cristalizan y desaparecen a las 1000
horas.
Una solución efectiva a este problema es la
adición de Ge. Añadiendo Ge, puede incrementarse la dependencia de
temperatura de la cristalización. La rapidez de cristalización a
altas temperaturas de 200ºC o superiores puede incrementare y,
simultáneamente, puede reducirse a aproximadamente 70ºC. De este
modo, el medio puede tener excelentes propiedades de borrado a alta
velocidad, es decir, excelentes propiedades de sobreescritura y
tener simultáneamente alta estabilidad de las marcas grabadas.
Las proporciones de composición x e y de Ga y Ge
deben estar dentro de los intervalos especificados anteriormente, y
deben satisfacer la siguiente condición: x+y\leq0,1. Cantidades
excesivas de Ge y Ga causan absorción óptica excesivamente alta de
la capa de grabación, y el medio tiene coeficiente de reflexión
reducido. De este modo, las señales de reproducción tienen amplitud
absoluta insuficiente, deteriorando la fiabilidad del medio.
Las propiedades de sobreescritura directa en la
grabación a alta velocidad pueden mejorarse añadiendo trazas de
elementos a la capa de grabación de GaGeSbTe. La cantidad de tales
elementos es preferentemente de porcentaje atómico menor que 10, y
más preferentemente de porcentaje atómico 4 ó menos en relación con
GaGeSbTe. Añadiendo trazas de Ag, Dy, Mg, Mn, Se, y/o Sn, la
rapidez de cristalización de la capa de grabación puede ajustarse
con precisión. Especialmente, la adición de Mn puede incrementar la
rapidez de cristalización, disminuir la temperatura de
cristalización como en la adición de Ga para mejorar así las
propiedades de sobreescritura directa a alta velocidad y para
facilitar la inicialización (una operación en la que la capa de
grabación se cristaliza después de su formación). La cantidad de Mn
es preferentemente de 1 a 4 de porcentaje atómico (de 0,01 a 0,04 de
proporción atómica), y más preferentemente de 1 a 3 de porcentaje
atómico.
El espesor de la capa de grabación se optimiza
según las propiedades térmicas relacionadas con la sensibilidad de
grabación y las propiedades de sobreescritura, y propiedades ópticas
como el factor de modulación y el coeficiente de reflexión. El
espesor es preferentemente de 10 nm a 25 nm, y más preferentemente
de 12 nm a 18 nm. Un espesor de la capa de grabación dentro de este
intervalo puede proveer buenas propiedades de sobreescritura en la
grabación a alta velocidad de 20 m/s o más.
La capa de grabación puede formarse por cualquier
procedimiento arbitrario, de los cuales se prefiere un procedimiento
de formación de película al vacío (procedimiento en fase gaseosa)
por su contaminación de impurezas minimizada y su aplicabilidad a
sustratos de resina. Ejemplos del procedimiento de formación de
película al vacío son deposición catódica, deposición de vapor,
deposición de vapor químico (CVD), y recubrimiento electrolítico
iónico, de los cuales se prefiere la deposición catódica para mejor
productividad.
En la deposición catódica, la composición de
elementos de un blanco y la de una película delgada formada no se
diferencian tanto entre sí, y puede prepararse una película delgada
que tiene una composición deseada usando un material blanco que
tiene la composición deseada. El blanco puede ser un blanco de
aleación preparado mezclando y disolviendo sustancias puras de
elementos constitutivos a las proporciones de composición deseadas o
un blanco preparado sinterizando partículas finas de aleaciones o
tales sustancias puras de elementos constitutivos. En un blanco
sinterizado, la densidad del blanco es preferentemente el 90% ó más,
ya que puede incrementarse una velocidad de deposición catódica, es
decir, un espesor de película formada por unidad de tiempo, con una
densidad incrementada del blanco.
El blanco de deposición catódica tiene
preferentemente una composición similar a la del material para la
capa de grabación del medio de grabación de información óptica. Más
específicamente, el blanco de deposición catódica comprende
preferentemente sobre todo Ga, Ge, Sb y Te y comprende al menos uno
de aleaciones y compuestos intermetálicos que tiene cada uno una
proporción de composición representada por la fórmula siguiente:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqy
x+y\leq0,1
El contenido del al menos uno de aleaciones y
compuestos intermetálicos que comprende principalmente a, Ge, Sb, y
Te en el blanco de deposición catódica es preferentemente de
porcentaje atómico 90 ó más. El al menos uno de aleaciones y
compuestos intermetálicos comprende además preferentemente Mn en una
proporción atómica
de 0,01 a 0,03.
de 0,01 a 0,03.
El medio de grabación de información óptica de la
presente invención debe tener una capa reflectante en o encima de
la capa de grabación en el lado opuesto al sustrato. La capa
reflectante sirve para reflejar luz de grabación o luz de
reproducción que entra desde el sustrato. Por consiguiente, para la
capa reflectante se usan preferentemente materiales que tienen un
alto coeficiente de reflexión, de los cuales son más preferidos el
Au, Ag, Cu, Al, así como aleaciones y compuestos intermetálicos que
comprenden principalmente cualquiera de estos metales. El material
para la capa reflectante puede comprender además elementos
adicionales como Au, Ag, Cu, Al, Pt, Pd, Ta, Ti, Co, Mn, Mo, Mg,
Cr, Si, Sc, Hf, y otros metales.
La capa reflectante también sirve para disipar el
calor aplicado en las inmediaciones de la capa de grabación en la
grabación y/o borrado, además de desempeñar un papel óptico de
reflejar luz de grabación/reproducción. Para grabar información a
alta velocidad, debe usarse un material que tenga una gran rapidez
de cristalización para la capa de grabación, y el propio medio debe
tener preferentemente una estructura de enfriamiento rápido. Es
decir, usando un material que tenga una alta conductividad térmica
para la capa reflectante, pueden formarse marcas que tengan un
tamaño suficiente aun cuando se use un material que tenga una alta
conductividad térmica para la capa de grabación. Tales materiales
que tienen una alta conductividad térmica incluyen, por ejemplo, Ag
y aleaciones de Ag. En las aleaciones de Ag, el contenido de Ag es
preferentemente el 95% por mol o más, y más preferentemente el 99%
por mol o más. Los metales anteriormente mencionados pueden usarse
como elemento adicional para aleaciones. Debe evitarse una cantidad
excesiva de tal elemento adicional para conductividad térmica
satisfactoria. Si se usa Ag pura, su pureza es preferentemente del
99,99% por mol o más.
La capa reflectante se prepara preferentemente
por un procedimiento de formación de película por vapor como con la
capa de grabación. El espesor de la misma se establece dependiendo
de las propiedades térmicas y las propiedades ópticas como en la
capa de grabación. Si la capa reflectante es excesivamente delgada,
puede transmitir la luz de grabación/reproducción, no asegurando
así el suficiente coeficiente de reflexión. Si es excesivamente
gruesa, el medio puede tener una capacidad calorífica excesivamente
elevada y puede así tener sensibilidad de grabación reducida.
Preferentemente, el espesor, que debe determinarse por las
propiedades térmicas y las propiedades ópticas, es de 800 nm a 3000
nm, y más preferentemente de 1000 nm a 2200 nm.
Sobre ambos lados de la capa de grabación está
dispuesta preferentemente una capa de protección. Es decir, una
capa de protección inferior 2 está dispuesta entre la capa de
grabación 3 y el sustrato 1, y una capa de protección superior 4
está dispuesta entre la capa de grabación 3 y la capa reflectante 5,
como se muestra en la fig. 1.
La capa de protección inferior 2 sirve para
proteger el sustrato resinoso del calor generado en y en las
inmediaciones de la capa de grabación durante la grabación, borrado
y regrabación (sobreescritura). También sirve para incrementar el
contraste basado en las marcas amorfas grabadas en la capa de
grabación controlando su constante óptica (índice de refracción) y
su espesor.
Un material para la capa de protección inferior 2
tiene preferentemente un alto índice de refracción y un alto punto
de fusión de 1000ºC o superior y es generalmente un dieléctrico.
Ejemplos de tales dieléctricos son óxidos, nitruros, sulfuros,
haluros, y otros compuestos de metales, y sustancias inorgánicas
como Si y Ge. Cada una de estas sustancias puede usarse sola o en
combinación.
Ejemplos de los compuestos son óxidos, sulfuros,
y carburos de Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Ho, Er, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
Zn, Al, Si, Ge o Pb. Ejemplos de los haluros son fluoruros de Mg, Ca
o Li.
Se usa preferentemente una mezcla de ZnS y
SiO_{2} como material para la capa de protección inferior. El
espesor de la capa de protección inferior es preferentemente de 40
nm a 200 nm para reducir el daño térmico al sustrato resinoso y
para evitar el daño mecánico como las grietas causadas por
histéresis térmica o expansión térmica y contracción térmica en la
grabación repetitiva. El espesor se establece preferentemente
alrededor de tal espesor para lograr mínima luz reflejada a una
longitud de onda de reproducción. Por consiguiente, el espesor de
la capa de protección inferior es óptimamente de 50 nm a 90 nm.
La capa de protección inferior puede comprender
una sola capa o múltiples capas. Comprende preferentemente
múltiples capas formadas a partir del mismo material usando
múltiples aparatos de formación de película para acortar el tiempo
de producción y coste de producción del medio reducido. El medio de
grabación de información óptica puede comprender además una capa
adyacente a la capa de grabación para acelerar la cristalización de
la capa de grabación y para asegurar así el margen de inicialización
del medio. Generalmente se usan Bi y GaN para la capa para acelerar
la cristalización. Sin embargo, en la presente invención se usan
preferentemente óxidos. Ejemplos de los óxidos son Al_{2}O_{3},
SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2}, Y_{2}O_{3}, y ZnO. Se supone
que estos óxidos son capaces de acelerar la cristalización debido a
sus constantes de red de fase cristalina relativamente parecidas a
las de los materiales de SbTe. El espesor de la capa de óxido es
preferentemente de 1 nm a 5 nm. Si es menos de 1 nm, no puede
formarse una capa uniforme, induciendo así irregularidad en el
medio. La velocidad de deposición catódica para la capa de óxido es
generalmente un quinto o menos que para los materiales para la capa
de protección como el ZnS. Por consiguiente, el espesor de la capa
de óxido se establece preferentemente al mínimo espesor posible al
que la cristalización es acelerada eficazmente.
Cuando la capa de protección inferior comprende
múltiples capas, el espesor total de las capas de protección está
preferentemente dentro del intervalo especificado anteriormente, y
su proporción puede establecerse dependiendo de propiedades
ópticas, propiedades térmicas y productividad.
La capa de protección superior sirve como una
capa intermedia para impedir la difusión de los materiales para la
capa de grabación y la capa reflectante unos dentro de otros y como
papel para controlar las propiedades térmicas. Los materiales para
la capa de protección superior pueden ser los de la capa de
protección inferior, pero ejemplos preferidos son materiales que
tienen una baja conductividad térmica. Si la capa de protección
superior comprende un material que tiene una alta conductividad
térmica, la capa resultante puede tener una eficiencia térmica
reducida. La aplicación de un haz enfocado no permite así que un
gran volumen del material de la capa de grabación alcance su punto
de fusión o superior. De este modo, el medio puede tener una
sensibilidad reducida, puede formar marcas de grabación reducidas y
puede no asegurar una amplitud suficiente de señales de
reproducción.
El espesor de la capa de protección superior es
preferentemente de 5 nm a 50 nm, y más preferentemente de 10 nm a
23 nm. La capa de protección superior puede comprender múltiples
capas.
Cuando se usa un sulfuro y/o un haluro para la
capa de protección superior y se usa Ag o una aleación que
comprende principalmente Ag para la capa reflectante, la capa
reflectante puede tener tendencia a corroerse, y el medio puede
tener fiabilidad de almacenamiento reducida. Para evitar esto, se
prefiere que la capa de protección superior comprenda múltiples
capas que incluyan una capa de un material que tenga baja corrosión
para la Ag adyacente a la capa reflectante. Ejemplos de tales
materiales son Si, SiO_{2}, SiC, GeN, y GaN. El espesor de la
capa es preferentemente de 2 nm a 10 nm, y más preferentemente de 2
nm a 5 nm para suficiente coeficiente de reflexión del medio. Si es
menos de 2 nm, puede que la capa no sirva para impedir la
corrosión.
Una capa intermedia hecha de un material para
acelerar la cristalización del material de la capa de grabación
puede estar dispuesta adyacente a la capa de grabación, como en la
capa de protección inferior.
El medio de grabación de información óptica puede
comprender además una capa externa 6 como se muestra en la fig. 1
para proteger las múltiples capas sobre el sustrato de daño físico y
químico. La capa externa 6 comprende generalmente una resina y se
prepara preferentemente aplicando y curando, por ejemplo, una resina
curable por luz ultravioleta, una resina curable por haz de
electrones, o una resina termoendurecible. Entre tales materiales
de resina, una resina curable por luz ultravioleta es más preferida
para reducir daños al medio en la formación de la película. La capa
externa puede prepararse, por ejemplo, por inmersión o recubrimiento
por centrifugación, de las que se prefiere el recubrimiento por
centrifugación para mejor uniformidad del espesor. Cuando la capa
reflectante comprende Ag o una aleación que comprende principalmente
Ag, el material para la capa externa preferentemente no debe ser
corrosivo para la Ag.
El medio puede comprender además una película de
capas múltiples sobre la capa externa para proteger más el medio de
daño físico y químico.
Cuando la capa de grabación del medio preparado
es amorfa, la capa de grabación debe ser sometida a inicialización,
en la que las áreas de grabación están cristalizadas. La capa de
grabación puede inicializarse por cualquier procedimiento, como un
procedimiento en el que la capa de grabación es irradiada, escaneada
con un haz de láser de elevada potencia y es cristalizada, y un
procedimiento de flash en el que todo el medio es irradiado con
luz.
Se prefiere el procedimiento que usa un haz de
láser de elevada potencia en el que la energía de irradiación del
haz de láser puede hacerse convergir a las inmediaciones de la capa
de grabación usando un objetivo. Además, el uso de un haz de láser
de elevada potencia puede incrementar el diámetro del haz de
irradiación en las inmediaciones de la capa de grabación y puede
incrementar la velocidad de escaneado. La potencia del haz de láser
de elevada potencia en términos de consumo de potencia es
preferentemente 500 mW o más, y más preferentemente 900 mW o más.
El haz de láser tiene preferentemente una forma oblonga, más larga
en una dirección perpendicular a la dirección de escaneado para un
área incrementada de una región que puede inicializarse en un
escaneado. El haz de láser tiene preferentemente una longitud en la
dirección de escaneado de 0,5 \mum a 2,0 \mum, y una anchura en
una dirección perpendicular a la dirección de escaneado de 50 \mum
a 300 \mum. La velocidad de escaneado del haz varía dependiendo
de la anchura y potencia del haz de láser. La velocidad de escaneado
puede incrementarse con una energía incrementada del haz por unidad
de área, es decir, con un diámetro decreciente y una potencia
creciente del haz. Es preferentemente de 1,0 a 12,0 m/s. Cuando se
usa un haz de láser con potencia de 900 mW, es óptimamente de 1,0 a
2,5 m/s.
La información se graba, borra, reproduce y/o
regraba en el medio de grabación de información óptica irradiando y
escaneando las inmediaciones de la capa de grabación del medio de
grabación de información óptica con luz enfocada. Se usa un haz de
láser para grabar y reproducir. La longitud de onda del haz de láser
puede establecerse dependiendo, por ejemplo, de la densidad de
grabación. Por ejemplo, la longitud de onda puede ser 780 nm en
medios CD y 650 nm ó 660 nm en medios DVD. La apertura numérica NA
del objetivo para enfocar el haz se selecciona dependiendo de la
longitud de onda del haz de láser y la densidad de grabación. Por
ejemplo, NA puede ser 0,50 en medios CD-R/RW, 0,55
en medios CD-RW de doble densidad (DD), y 0,65 en
medios DVD+R/RW.
La información que debe grabarse en el medio de
grabación de información óptica es modulada por un procedimiento de
modulación de intervalo de marcas y longitud de marcas que es una
aplicación de modulación de anchura de impulsos (PWM) a medios de
discos ópticos, y después se graba en el medio. Ejemplos del
procedimiento de modulación son la modulación ocho a catorce (EFM)
usada en discos compactos y EFM+, que es una modulación ocho a
dieciséis, usada en medios DVD.
La información se graba en el medio de grabación
de información óptica aplicando luz que tiene intensidad modulada.
La intensidad puede modularse, por ejemplo, por una técnica expuesta
en el documento JP-A Nº 09-219021 ó
una técnica descrita en las especificaciones sobre
CD-RW "Orange Book Part III". En la última
técnica, la potencia de irradiación se modula en tres valores. Un
ejemplo de esta técnica se muestra en las figs. 2A y 2B. La fig.
2A, es un diagrama esquemático de una marca amorfa que debe
grabarse. Entre las partes cristalinas 11 está formada una marca
amorfa 12. La fig. 2A se ilustra tomando modulación ocho a catorce
(EFM) como ejemplo, y la longitud de marca en relación con el
periodo de reloj de referencia Tw es 3Tw, 4Tw, ...11Tw. Cuando la
longitud de marca está definida como nTw en donde n es 3, 4, ...11,
el patrón de irradiación para uso en la grabación (denominado en lo
sucesivo "estrategia de grabación") está ilustrado en la Fig.
2B. En relación con la fig. 2B, la potencia de irradiación está
modulada en tres valores, Pw>Pe>Pb, y el número de impulsos
con una potencia de Pw es n-1.
Los parámetros de este procedimiento de grabación
están representados por Ttop, dTtop, Tmp, y dTera.
En este procedimiento de grabación, existe el
caso donde el tiempo de respuesta del haz de láser no alcanza el
intervalo, es decir, la anchura de impulso en grabación a alta
velocidad en la que el periodo de reloj de referencia se hace
corto. A una velocidad que corresponde a velocidad 24X en medios CD,
el periodo de reloj de referencia es 9,6 ns, y la frecuencia de
reloj es 104 MHz. En este caso, los tiempos de ascenso y bajada de
emisión del haz de láser deben ser de 1 ns o menos.
Para grabar información a alta velocidad usando
un haz de láser que tiene tiempos de ascenso y bajada largos, la
patente de EE.UU. Nº 5.732.062 expone una técnica en la que se
reduce el número de impulsos. Específicamente, cuando se usan m
impulsos para la formación de nTw marcas, n y m satisfacen las
siguientes condiciones: n=2m cuando n es un número par, y n=2m+1
cuando n es un número impar. Usando esta estrategia de grabación,
puede grabarse información a una velocidad que corresponde a la
velocidad 24X aun cuando un haz de láser tenga tiempos de ascenso y
bajada de hasta 2 ns.
Un ejemplo de la estrategia se muestra en la fig.
3, que está en la modulación ocho a catorce (EFM) como en las figs.
2A y 2B.
La información se graba sobre el medio de
grabación de información óptica a una velocidad de escaneado
de
9,6 m/s a 33,6 m/s y un periodo de reloj de referencia de 9,6 ns a 29,0 ns. La información de la velocidad de escaneado durante la grabación está preformateada preferentemente en el medio de grabación de información óptica. Es decir, la información sobre la velocidad de escaneado a la que puede realizarse la grabación se añade preferentemente al medio de grabación de información óptica antes de que la información objetivo se grabe sobre el
mismo.
9,6 m/s a 33,6 m/s y un periodo de reloj de referencia de 9,6 ns a 29,0 ns. La información de la velocidad de escaneado durante la grabación está preformateada preferentemente en el medio de grabación de información óptica. Es decir, la información sobre la velocidad de escaneado a la que puede realizarse la grabación se añade preferentemente al medio de grabación de información óptica antes de que la información objetivo se grabe sobre el
mismo.
La información de velocidad de escaneado puede
ser preformateada por cualquier procedimiento, como un procedimiento
en que la información es preformateada sobre el propio sustrato, y
un procedimiento en que la información se graba en una parte del
medio usando un aparato de grabación. Es preformateada sobre el
sustrato, por ejemplo, por una técnica de formación de pits
estampados sobre el sustrato o una técnica de introducir la
información en oscilación del surco sobre el sustrato. Entre estos
procedimientos, se prefiere el procedimiento de preformatear la
información sobre el sustrato para mejor producción del medio. En la
técnica de formación de pits estampados, los pits estampados y el
surco tienen diferentes profundidades óptimas, provocando problemas
en el procesamiento del sustrato o la estampación para la formación
del sustrato. Por consiguiente, la técnica de preformatear la
información en la oscilación del surco es la más preferida.
Por ejemplo, en lugar de la información de
dirección según el procedimiento de ATIP o ADIP, es preformateada
información sobre la velocidad de escaneado o condiciones de
grabación apropiadas. Ejemplos de información preformateada sobre
velocidad de escaneado en ATIP son la velocidad de prueba más alta
(HTS) y la velocidad de prueba más baja (LTS) en medios
CD-R y CD-RW. Ejemplos de
información preformateada usando ADIP son la velocidad de grabación
máxima y la velocidad de grabación de referencia en medios DVD+R. Un
aparato de grabación lee la información sobre la velocidad de
escaneado desde el medio de grabación de información óptica para
establecer así una velocidad de escaneado de grabación
apropiada.
La información sobre la velocidad de escaneado
puede escribirse en el medio en un formato que determina únicamente
la información. En ATIP se preformatea un múltiplo de la velocidad
de escanead principal en los medios CD-R y
CD-RW. En este caso, la velocidad de escaneado puede
determinarse basándose en la información preformateada, ya que la
velocidad de escaneado principal en medios CD está definida de 1,2
m/s a 1,4 m/s. Por ejemplo, la velocidad de escaneado es de 28,8
m/s a 33,6 m/s cuando el múltiplo preformateado de la velocidad de
escaneado
es 24X.
es 24X.
El intervalo de velocidad anteriormente
mencionado debe incluir un intervalo en el que puede realizarse la
grabación según tanto la estrategia de grabación donde
m=n-1 como la estrategia donde n=2m o
n=2m-1. La grabación según la estrategia de
grabación donde m=n-1, es decir, n=m+1, es
preformateada preferentemente a una velocidad de grabación
relativamente baja, y es preformateada más preferentemente a una
velocidad que corresponde a la velocidad 16X o menos en medios CD,
es decir a una velocidad de escaneado de 22,4 m/s o menos y un
periodo de reloj de referencia Tw de 14,4 ns o más.
La presente invención se ilustrará más
detalladamente en relación con varios ejemplos y ejemplos
comparativos expuestos a continuación, que en ningún caso están
pensados para limitar el alcance de la presente invención.
Se preparó un disco formando de manera secuencial
una capa de protección inferior, una capa de grabación, una capa de
protección superior, una capa reflectante, y una capa externa sobre
un sustrato transparente de policarbonato que tiene un surco
continuo espiral transferido de la siguiente manera.
El sustrato usado fue un sustrato para
CD-RW con un diámetro exterior de 120 mm y un
espesor de 1,2 mm. Había sido preparado mediante moldeo por
inyección y tenía un surco continuo espiral transferido usando un
troquel. El surco transferido sobre el sustrato fue observado en un
microscopio de fuerza atómica (AFM) y se halló que tenía una
anchura de surco de 620 nm y una profundidad de surco de 40 nm. El
surco fue hecho oscilar para que la frecuencia media fuera 22,05
kHz al escanear a una velocidad lineal de 1,2 m/s. La información de
dirección fue preformateada en la oscilación mediante modulación de
frecuencia. El procedimiento de modulación y la información de
dirección estaban de acuerdo con las especificaciones estándar
internacionales sobre CD-RW, "Orange Book"
Sistemas de discos compactos grabables Parte III, Volumen 2, Ver.
1.1.
Para asegurar la fiabilidad de grabación y
reproducción del medio resultante, la birrefringencia del sustrato
fue controlada para que fuera 40 nm o menos a una longitud de onda
de grabación/reproducción de 780 nm, controlando la velocidad de
inyección de un material de resina y la temperatura de un molde en
moldeo por inyección.
El sustrato fue recocido a 60ºC durante 12 horas
antes de la formación de otras capas mencionadas más adelante para
eliminar así suficientemente del sustrato la humedad adsorbida o
absorbida.
A continuación, sobre el sustrato transparente se
formó la capa de protección inferior que comprende una mezcla de
ZnS y SiO_{2}. La proporción molar de ZnS a SiO_{2} fue 80:20.
La capa de protección inferior se preparó mediante deposición
catódica por magnetrón RF, una clase de procedimiento de formación
de película al vacío, usando gas Ar inerte como gas de deposición
catódica a una potencia de 4kW de una fuente de alimentación de
alto voltaje y un caudal afluente de gas Ar de 15 sccm (centímetros
cúbicos estándar por minuto). La capa de protección inferior
formada tenía un espesor de 75 nm.
Sobre la capa de protección inferior se formó la
capa de grabación que comprende un material representado por la
siguiente fórmula de composición usando un blanco de deposición
catódica representado por la siguiente fórmula de composición:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z son
proporciones atómicas mostradas a
continuación.
x=0,038
y=0,030
z=0,815
La capa de grabación se formó mediante deposición
catódica por magnetrón DC usando el blanco de aleación de GaGeSbTe
con gas Ar como gas de deposición catódica a un caudal afluente de
20 sccm y una potencia de deposición catódica de 400 W. La capa de
grabación formada tenía un espesor de 16 nm.
Sobre la capa de grabación se formó la capa de
protección superior usando el mismo material que en la capa de
protección inferior. La capa de protección superior de 18 nm de
espesor se formó mediante deposición catódica por magnetrón RF
usando gas Ar a una potencia de deposición catódica de 1,5 kW.
Sobre la capa de protección superior se formó una
película de Si con un espesor de 4 nm para impedir sulfuración de
Ag. El material Si tenía una pureza del 99,99%. La película de Si se
formó mediante deposición catódica por magnetrón DC como en la capa
de grabación a una potencia de deposición catódica de 0,5 kW.
Sobre la capa de Si se formó una capa reflectante
de Ag hasta un espesor de 140 nm mediante deposición catódica por
magnetrón DC usando un blanco que tiene una pureza del 99,99% o más.
La deposición catódica por magnetrón DC se realizó a un caudal
afluente de gas Ar en la cámara de deposición catódica de 20 sccm y
una potencia de deposición catódica de 3kW.
Los valores del espesor de las cinco películas
delgadas anteriormente preparadas fueron medidos ópticamente usando
un elipsómetro espectroscópico. Las películas delgadas se formaron
usando un aparato de deposición catódica de alimentación de hojas.
El aparato fue configurado para que las películas delgadas no
estuvieran expuestas al aire durante su formación para impedir
reacciones químicas como oxidación de la capa de grabación o
adsorción de gas.
Sobre la capa reflectante se formó la capa
externa usando un material de recubrimiento comercializado para
discos ópticos (una resina curable por UV SD 318, comercializada por
Dainippon Ink and Chemicals, Inc., Japón). Se aplicó una película
del material de recubrimiento mediante recubrimiento por
centrifugación y fue curada por irradiación con una lámpara de UV.
La capa externa formada tenía un espesor de 8 \mum en una
circunferencia interior del medio y de 14 \mum en una
circunferencia exterior del mismo.
La capa de grabación del medio de grabación de
información óptica anteriormente preparado (disco óptico) estuvo en
condición de enfriamiento rápido después de la deposición catódica y
en una fase totalmente amorfa. La capa de grabación fue
inicializada, por lo tanto, irradiando y escaneando con un haz de
láser de elevada potencia a una potencia de 900 mW. El objetivo del
aparato láser se ajustó para que el haz de láser estuviera enfocado
en las inmediaciones de la capa de grabación del medio de grabación
de información óptica para que fuera elíptico. El haz enfocado
elípticamente tenía un eje menor concordante con la dirección de
escaneado, es decir, la dirección circunferencial del disco. El haz
tenía un eje menor de 1 \mum y un eje mayor de 90 \mum cuando el
borde del haz estaba definido como una posición donde el haz tenía
una intensidad de hasta 1/e^{2} veces la intensidad máxima, en la
que e es la base de los logaritmos naturales. Todo el medio de
grabación de información óptica fue inicializado escaneando en
espiral con el haz de láser a una velocidad de escaneado de 2 m/s.
El paso de la espiral, es decir, el desplazamiento en una dirección
radial por rotación, se estableció en 45 \mum para que un área
fuera escaneada dos veces con el haz de láser.
El disco óptico inicializado fue un medio
CD-RW sin grabar que satisfacía las propiedades
mecánicas y las propiedades de señalización sin grabar
especificadas en el Orange Book Part III.
Se grabó y sobreescribió información sobre el
disco óptico anteriormente preparado, y se evaluaron sus propiedades
de señalización de grabación usando un aparato de pruebas de discos
ópticos DDU-1000 (nombre comercial, comercializado
por Pulstec Industrial Co., Ltd., Japón). El captador óptico del
aparato de pruebas tenía una NA de 0,50, \lambda de 789 nm, y una
potencia de emisión máxima de 35 mW. En el aparato, el número de
revoluciones de un disco óptico probado puede ser hasta 6000 rpm,
que corresponden a la velocidad de 30X en medios de discos
compactos.
Se usó una estrategia de grabación mostrada en la
fig. 4, en la que el periodo de emisión de impulsos se estableció en
nT/m en la que m es el número de impulsos; y nT es el periodo de
reloj de referencia de una marca que ha de ser grabada. Los
parámetros de la estrategia de grabación fueron los siguientes. El
símbolo "T" en la figura tiene el mismo significado que Tw.
Tmp=1,0T
Tmp'=1,6T
Td1=0,5T
Td2=0T
\delta=0,125T
Velocidad de escaneado: 28,8 m/s
(que corresponden a la velocidad 24X en medios
CD)
Periodo de reloj de referencia
T=9,64
ns
Las potencias de grabación Pw, Pe y Pb se
establecieron de la siguiente manera.
Pw=33
mW
Pe=11
mW
Pb=0,5
mW
Como información se grabó un patrón según la
regla EFM.
El procedimiento de grabación por sobreecritura
directa se repitió hasta un total de 1000 veces. Durante este
procedimiento, la señal de grabación del disco óptico se evaluó
sobre factor de modulación 11T, fluctuación de marca 3T, y
fluctuación de espacio 3T usando el mismo aparato a una velocidad de
escaneado de 1,2 m/s, que corresponde a la velocidad 1X en medios
CD. Estos parámetros están especificados en la especificación
estándar de Cd-RW de la manera siguiente:
Factor de modulación 11T: 0,55 a
0,70
Fluctuación: 35 ns o
menos
Los resultados se muestran en la fig. 5, que
indican que el disco óptico produce buenos resultados que satisfacen
la especificación estándar desde 1 a 1000 ciclos de grabación
repetitivos.
Se grabó el patrón y se determinaron las
propiedades de señalización del mismo disco óptico sometido a
evaluación mediante el procedimiento anterior, pero los parámetros
de la estrategia de grabación y las potencias de grabación Pw, Pe,
y Pb fueron cambiados de la siguiente manera.
Tmp=0,5T
Tmp'=0,8T
Td1=0,5T
Td2=0T
\delta=0,125T
Velocidad de escaneado: 9,6 m/s
(que corresponden a la velocidad 8X en medios
CD)
Periodo de reloj de referencia T:
28,9
ns
Pw=30
mW
Pe=10
mW
Pb=0,5
mW
Los resultados se muestran en la fig. 6, que
indican que el disco óptico produce buenos resultados que satisfacen
la especificación estándar desde 1 hasta 1000 ciclos de grabación
repetitivos.
El mismo disco óptico que el anterior se mantuvo
a 80ºC y una humedad relativa del 85% durante 300 horas, y se
determinó la fluctuación 3T en la grabación y se halló que era de 35
ns o menos, que indica que el disco óptico tiene suficiente
fiabilidad de almacenamiento.
De este modo, el disco CD-RW
preparado es capaz de sobreescribir directamente a velocidad 8X a
24X y tiene suficiente fiabilidad de almacenamiento.
Ejemplo comparativo
1
Se preparó un disco óptico y se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero un material para la capa de
grabación tenía las siguientes proporciones atómicas.
x=0,029
y=0,039
z=0,820
Sin embargo, el disco óptico se prestaba a ruido
en las señales de reproducción antes de la grabación. Se grabó un
patrón sobre el disco óptico por el procedimiento del Ejemplo 1 a
una velocidad de escaneado de 28,8 m/s y se evaluaron sus
propiedades. La fluctuación en el primer ciclo de grabación excedió
de 35 ns, que estaba fuera de la especificación. Esto es
probablemente porque la cantidad de Ge excede de la de Ga (x<y),
y la capa de grabación tiene una temperatura de cristalización
excesivamente alta como para no formar así una fase cristalina
uni-
forme.
forme.
\newpage
Ejemplo comparativo
2
Se preparó un disco óptico y se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero un material para la capa de
grabación tenía las siguientes proporciones atómicas.
x=0,016
y=0,049
z=0,793
El disco óptico preparado se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero la velocidad de escaneado se
estableció en 4,0 m/s.
Se grabó un patrón sobre el disco óptico, y se
determinaron sus propiedades de señalización por el procedimiento
del Ejemplo 1, pero los parámetros de la estrategia de grabación y
las potencias de grabación Pw, Pe, y Pb fueron cambiados de la
siguiente manera.
Tmp=1,0T
Tmp'=1,6T
Td1=0,5T
Td2=0T
\delta=0,125T
Velocidad de escaneado: 28,8 m/s
(que corresponden a la velocidad 24X en medios
CD)
Periodo de reloj de referencia T:
9,64
ns
Pw=30
mW
Pe=10
mW
Pb=0,5
mW
En el primer ciclo de grabación, el disco óptico
mostró buenos resultados de una fluctuación de espacio 3T de 20 ns
y una fluctuación de marca 3T de 19 ns. Sin embargo, en la segunda
grabación (sobreescritura), el disco óptico mostró una fluctuación
de espacio y una fluctuación de marca de aproximadamente 42 ns, y
por lo tanto se confirmó que no puede sobreescribirse información
sobre el disco óptico a una velocidad que corresponde a la
velocidad 24X en medios CD.
Se preparó un disco óptico por el procedimiento
del Ejemplo 1, pero para la formación de la capa de gra-
bación se usó un material que tiene la siguiente fórmula de composición para el blanco de deposición cató-
dica.
bación se usó un material que tiene la siguiente fórmula de composición para el blanco de deposición cató-
dica.
[Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}]_{1-w}Mn_{w}
En la que
x=0,038
y=0,030
z=0,815
w=0,02
El disco óptico preparado se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero la velocidad de escaneado se
estableció en 2,5 m/s.
Se grabó un patrón sobre el disco óptico
inicializado, y se determinaron sus propiedades de señalización por
el procedimiento del Ejemplo 1. Las figs. 7 y 8 muestran los
resultados a una velocidad de escaneado de 28,8 m/s y a una
velocidad de escaneado de 9,6 m/s, respectivamente. Como se muestra
en las figuras, el disco óptico tuvo buenos resultados a las dos
velocidades, lo que indica que la adición de Mn a la capa de
grabación asegura buenas propiedades al grabar a velocidad de
escaneado superior.
Se preparó un disco óptico por el procedimiento
del Ejemplo 1, pero entre la capa de protección inferior y la capa
de grabación se formó una capa de óxido que comprende ZrO_{2} (77%
por mol), TiO_{2} (20% por mol), y Y_{2}O_{3} (3% por mol).
La capa de óxido se formó mediante deposición catódica por magnetrón
RF como en la capa de protección inferior.
El disco óptico preparado se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero la velocidad de escaneado se
estableció en 2,5 m/s. Se determinó el ruido en las señales de
reproducción del disco óptico antes de la grabación y se halló que
era sustancialmente igual al del disco óptico según el Ejemplo 1. Se
grabó un patrón sobre el disco óptico por el procedimiento del
Ejemplo 1 a una velocidad de escaneado de 28,8 m/s, y se
determinaron sus propiedades de señalización. El disco óptico tuvo
una fluctuación reducida en la primera grabación de 23 ns.
Los resultados verifican que el disco óptico
puede inicializarse a velocidad de escaneado superior formando una
capa de óxido adyacente a la capa de grabación.
Ejemplo comparativo
3
Se preparó un disco óptico por el procedimiento
del Ejemplo 1, pero el material para la capa de grabación tenía las
siguientes proporciones atómicas.
x=0,072
y=0,029
z=0,790
(x+y=0,101)
El disco óptico preparado se inicializó por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero la velocidad de escaneado se
estableció en 2,0 m/s.
El disco óptico inicializado tenía un bajo
coeficiente de reflexión de 0,14 antes de la grabación y no
satisfacía la especificación estándar de 0,15 a 0,25.
Se grabó un patrón sobre el disco óptico por el
procedimiento del Ejemplo 1 a una velocidad de escaneado de
28,8 m/s y se evaluaron las propiedades. La fluctuación en el segundo ciclo de grabación excedió de 50 ns, que muestra que el disco óptico no puede tener propiedades satisfactorias.
28,8 m/s y se evaluaron las propiedades. La fluctuación en el segundo ciclo de grabación excedió de 50 ns, que muestra que el disco óptico no puede tener propiedades satisfactorias.
Esto es probablemente porque el total de x e y
(x+y) excedió de 0,1, y la capa de grabación tiene así un
coeficiente de absorción excesivamente alto y tiene un coeficiente
de reflexión reducido, y el disco óptico no puede tener fluctuación
de sobreescritura satisfactoria.
Ejemplo comparativo
4
Se preparó y se inicializó un disco óptico por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero un material para la capa de
grabación tenía las siguientes proporciones atómicas.
x=0,048
y=0,031
z=0,863
Se grabó un patrón sobre el disco óptico por el
procedimiento del Ejemplo 1 a una velocidad de escaneado de
28,8 m/s y se evaluaron sus propiedades. Como resultado, el disco óptico tuvo un factor de modulación 11T de 0,42, que muestra que el disco óptico no puede tener una amplitud de señal de reproducción suficiente.
28,8 m/s y se evaluaron sus propiedades. Como resultado, el disco óptico tuvo un factor de modulación 11T de 0,42, que muestra que el disco óptico no puede tener una amplitud de señal de reproducción suficiente.
Se preparó y se inicializó un disco óptico por el
procedimiento del Ejemplo 1, pero la inicialización se realizó bajo
las siguientes condiciones.
Potencia de inicialización: 900
mW
Velocidad de escaneado: 3,0
m/s
Desplazamiento en dirección radial
por una rotación: 20
\mum
Se grabó un patrón sobre el disco óptico y por el
procedimiento del Ejemplo 1 a una velocidad de escaneado de 28,8
m/s y se determinaron las propiedades de señalización del disco
óptico. La fluctuación después de diez ciclos de sobreescritura fue
prácticamente 30 ns. En contraste, las señales de reproducción antes
de la grabación mostraron ruido causado por la estructura fina de
cristales, y la fluctuación del disco óptico en el primer ciclo de
grabación fue 32 ns, superior a la de los discos ópticos según los
Ejemplos 1 a 3.
Ejemplo comparativo
5
Se preparó un disco óptico por el procedimiento
del Ejemplo 1, pero se usó InGeSbTe que tiene la siguiente fórmula
de composición como el material para la capa de grabación, es decir,
el Ga en el material del Ejemplo 1 se sustituyó con In.
In_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
En la que x, y, y z son las proporciones atómicas
siguientes.
x=0,035
y=0,02
z=0,802
Se grabó un patrón una vez sobre el disco óptico
anteriormente preparado por el procedimiento del Ejemplo 1, y el
disco óptico grabado se mantuvo a una temperatura de 80ºC y una
humedad relativa del 85% durante 300 horas. El disco óptico mostró
una fluctuación de 23 ns antes de la prueba ambiental pero una
fluctuación marcadamente empeorada de 42 ns después de la
prueba.
El mismo disco óptico fue sometido a dos ciclos
de grabación, es decir, un procedimiento de sobreescritura, por el
procedimiento del Ejemplo 1 a una velocidad de escaneado de 28,8 m/s
ymostró una fluctuación de 45 ns, que estaba significativamente
fuera de la especificación.
Estos resultados muestran que el uso de In en
lugar de Ga no asegura fiabilidad de almacenamiento ni propiedades
de sobreescritura satisfactorias.
La presente invención puede aportar las
siguientes ventajas. Puede grabarse información por sobreescritura
directa con buenas propiedades a una velocidad de escaneado que va
de 9,6 a 33,6 m/s, que corresponden a 8X a 24X de velocidad en
medios CD-RW, y la información grabada puede tener
una duración de almacenamiento satisfactoria. La temperatura de
cristalización de la capa de grabación puede reducirse, y la capa de
grabación puede cristalizarse por irradiación con un haz de láser de
elevada potencia. De este modo, pueden obtenerse señales de
reproducción con bajo ruido, alta relación señal a ruido y
coeficiente de reflexión uniforme. Puede grabarse, borrarse y/o
regrabarse información a una velocidad de escaneado apropiada. La
capa de grabación puede enfriarse rápidamente con facilidad al
grabar y/o regrabar información, debido a una conductividad térmica
incrementada de la capa reflectante. La capa de grabación puede así
ser convertida en una fase amorfa aun cuando no se aplique
suficiente energía al medio al grabar a alta velocidad de escaneado
de 20 m/s o más. De este modo, el medio de grabación de información
óptica puede tener una buena sensibilidad de grabación incluso en
grabación a alta velocidad. Disponiendo una capa de película de
óxido adyacente a la capa de grabación, puede acelerarse más la
cristalización de la capa de grabación. Se optimiza la velocidad de
escaneado de un haz de láser de elevada potencia en un
procedimiento de inicialización del medio de grabación de
información óptica, y puede aplicarse suficiente energía al
material para hacer más uniforme la capa de grabación con menos
anisotropía óptica y para reducir el ruido en las señales de
reproducción. Además, la presente invención provee un blanco de
deposición catódica para la formación de la capa de grabación del
medio de grabación de información óptica y provee un procedimiento
apropiado para grabar información sobre el medio de grabación de
información óptica de la presente invención.
Aunque la presente invención se ha descrito en
relación con lo que actualmente se considera que son las
realizaciones preferidas, debe entenderse que la invención no está
limitada a las realizaciones expuestas. Por el contrario, la
invención está pensada para cubrir diversas modificaciones y
disposiciones equivalentes incluidas dentro del espíritu y alcance
de las reivindicaciones adjuntas. El alcance de las siguientes
reivindicaciones debe estar de acuerdo con la interpretación más
amplia para englobar todas esas modificaciones y estructuras y
funciones equivalentes.
Claims (19)
1. Un medio de grabación de información óptica
que comprende:
- un sustrato transparente;
- una capa de grabación dispuesta sobre el sustrato transparente; y
- una capa reflectante dispuesta sobre la capa de grabación,
siendo capaz el medio de grabación de información
óptica de realizar al menos una de las operaciones de grabación,
borrado y regrabación de información irradiando y escaneando con luz
enfocada para así formar y borrar marcas de grabación sobre la capa
de grabación,
en el que la capa de grabación comprende al menos
uno entre aleaciones y compuestos intermetálicos que comprenden
cada uno principalmente Ga, Ge, Sb, y Te en una proporción de
composición representada por la fórmula siguiente:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqyx+y\leq0,1
2. Un medio de grabación de información óptica
según la reivindicación 1, en el que la proporción atómica z
satisface la condición siguiente:
0,815\leqz\leq0,86
3. Un medio de grabación de información óptica
según una de las reivindicaciones 1 y 2, en el que el contenido de
al menos uno entre las aleaciones y los compuestos intermetálicos,
que comprende cada uno principalmente Ga, Ge, Sb, y Te en la capa
de grabación, es de porcentaje atómico 90 ó más.
4. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que al
menos uno entre las aleaciones y los compuestos intermetálicos, que
comprenden cada uno principalmente Ga, Ge, Sb, y Te, comprende
además al menos uno seleccionado del grupo que está compuesto de Ag,
Dy, Mg, Mn, Se, y Sn en una proporción atómica de 0,01 a 0,04.
5. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al
menos uno entre las aleaciones y los compuestos intermetálicos, que
comprenden cada uno principalmente Ga, Ge, Sb, y Te, comprende
además Mn en una proporción atómica de 0,01 a 0,04.
6. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la
capa de grabación tiene un espesor de 10 nm a 25 nm.
7. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que tiene una
velocidad de escaneado preformateada de al menos una de las
operaciones de grabación, borrado y regrabación, y en el que la
velocidad de escaneado preformateada es de 9,6 m/s a 33,6 m/s.
8. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la
capa reflectante comprende al menos una entre Ag y una aleación que
comprende el 95% por mol o más de Ag.
9. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la
capa reflectante tiene un espesor de 800 nm a 3000 nm.
10. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que además
comprende una capa de óxido adyacente a al menos un lado de la capa
de grabación, comprendiendo la capa de óxido principalmente al
menos un óxido y teniendo un espesor de 1 nm a 5 nm.
\newpage
11. Un medio de grabación de información óptica
según la reivindicación 10, en el que la capa de óxido comprende
principalmente al menos un compuesto seleccionado del grupo
constituido por Al_{2}O_{3}, SiO_{2}, TiO_{2}, ZrO_{2},
Y_{2}O_{3},
y ZnO.
y ZnO.
12. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado
porque además comprende al menos una capa de protección que tiene un
espesor de 5 nm a 50 nm.
13. Un medio de grabación de información óptica
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que puede ser
sometido a inicialización irradiando y escaneando con un haz de
láser, que tiene un consumo de potencia de
500 mW o más, a una velocidad de escaneado de 1 m/s a 2,5 m/s.
500 mW o más, a una velocidad de escaneado de 1 m/s a 2,5 m/s.
14. Un blanco de deposición catódica para la
producción de medios de grabación de información óptica, que
comprende al menos uno entre las aleaciones y los compuestos
intermetálicos, que comprenden cada uno
principalmente Ga, Ge, Sb, y Te, en una proporción de composición representada por la fórmula siguien-
te:
principalmente Ga, Ge, Sb, y Te, en una proporción de composición representada por la fórmula siguien-
te:
Ga_{x}Ge_{y}(Sb_{z}Te_{1-z})_{1-x-y}
en la que x, y, y z representan
cada una una proporción atómica de un número real positivo menor que
1 y satisfacen las condiciones
siguientes:
0,02\leqx\leq0,06
0,01\leqy\leq0,06
0,80\leqz\leq0,86
x\geqy
x+y\leq0,1
15. Un blanco de deposición catódica según la
reivindicación 14, en el que el contenido de al menos uno entre las
aleaciones y los compuestos intermetálicos, que comprenden cada uno
principalmente Ga, Ge, Sb, y Te, es de porcentaje atómico 90 o
más.
16. Un blanco de deposición catódica según una
de las reivindicaciones 14 y 15, en el que almenos uno entre las
aleaciones y los compuestos intermetálicos, que comprenden cada uno
principalmente Ga, Ge,Sb, y Te, comprende además Mn en una
proporción atómica de 0,01 a 0,03.
17. Un procedimiento para inicializar un medio de
grabación de información óptica según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, que comprende irradiar y escanear el medio
de grabación de información óptica con un haz de láser que tiene un
consumo de potencia de 500 mW o más a una velocidad de escaneado de
1 m/s a 2,5 m/s para inicializar así el medio de grabación de
información óptica.
18. Un procedimiento para inicializar según la
reivindicación 17, en el que el haz de láser tiene un consumo de
potencia de 900 mW o más.
19. Un procedimiento para grabar sobre un medio
de grabación de información óptica según una de las reivindicaciones
1 a 13, que comprende irradiar y escanear el medio de grabación de
información óptica con un haz de láser,
en el que las marcas de grabación se forman
irradiando y escaneando el medio de grabación de información óptica
con un impulso que tiene una intensidad de Pw y un impulso que tiene
una intensidad de Pb alternativa-
mente,
mente,
en el que el número m de los impulsos que tienen
una intensidad de Pw satisface una de las siguientes condi-
ciones:
ciones:
n=2m cuando n es un número par;
n=2m+1 cuando n es un número impar;
n=m+1 cuando la velocidad de escaneado es 22,4
m/s o menos y Tw es 14,4 ns o más;
donde m es un número natural menor que n y n es
un número natural, siempre que una longitud de marca de grabación
esté representada por nTw, en la que Tw es un periodo de reloj de
referencia,
\newpage
en el que las marcas de grabación se borran
irradiando y escaneando el medio de grabación de información óptica
con luz que tiene una intensidad constante de Pe, y
en el que Pw, Pe, y Pb satisfacen la siguiente
condición:
Pw>Pe>Pb.
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