KR100247073B1 - 고밀도 상변화 기록매체 - Google Patents
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Abstract
가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
기록매체에 관한 기술임.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
개량된 고밀도 상변화 기록매체를 제공한다.
다. 그 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 고밀도 상변화 디스크가 원형 기판상에 제1유전체막(ZnS-SiO2), AgGeTeTa조성의 기록막, 제2유전체막(ZnS-SiO2), 및 반사막(Al-Ti)의 순서로 적층되어 있는 구조를 가지도록 한다. 상기 AgGeTeTa조성중 Ta는 Al로 대체가능하다.
라. 발명의 중요한 용도:
4.7GB DVD-RAM용 상변화 디스크로 사용된다.
Description
본 발명은 기록매체에 관한 것으로, 특히 고밀도 상변화 기록매체에 관한 것이다.
요즈음에는 오디오, 비디오의 기록매체로서 각광을 받고 있는 고밀도 광디스크에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고화질 및 고음질의 정보 전달매체의 대명사인 DVD(Digital Video Disc)시스템은 디지털의 영상정보 및 음성정보의 통합을 이룩한 멀티미디어시대의 개념을 탄생시키었다. DVD시스템의 탄생은 영상 및 음성정보의 디지털화라는 기술적 혁신 이외에도 현재의 아날로그 영상방식인 VCR(Video Cassete tape Recorder) 및 LD(Laser Disc)의 대체 수요라는 커다란 상업적 시장의 전망을 포함하고 있다. 따라서 차세대 멀티미디어 시장의 도래에 대응하여 기록용량을 증대시킬 수 있는 고밀도기판 제조방법이 요망되었다.
한편 레이저를 이용하여 디스크 상에 정보를 판독하는 광기록재생기술은, 디스크로부터의 반사광의 변화량으로서 정보를 읽어낸다. 반사광의 변화를 주는 방법 즉, 광디스크 상에 기록하는 방법에는 기존의 CD(Compact Disc)나 DVD(Digital Video Disc)처럼 기판 상에 오목한 피트를 파서 피트와 기준면과의 간섭을 이용하는 방법과, 광자기 디스크처럼 광자기기록 재료의 편광방향을 변화시키는 방법, CD-R(CD-Recordable)처럼 유기색소의 변형에 의한 방법, 및 상변화(phase change) 디스크처럼 기록재료의 상태에 따라 반사광량 차이를 이용하는 방법 등이 있다. 각 방법은 기록가능 및 그 회수에 따라 재생 전용형, 일회 기록형, 반복기록 재생형으로 구분될 수 있다.
반복 기록 재생형인 상변화 디스크내에 정보를 기록하기 위해 존재하는 기록막은 하기와 같은 특성을 가져야 한다. 기록을 위한 레이저빔 조사시 가열된 상태에서 녹아야 하고 그후 비정질 상태가 될 수 있도록 냉각속도가 충분히 커야하며 상온에서는 안정해야 한다. 또한 결정질과 비정질 간의 반사율 차가 커야하고 결정화 속도가 빨라야 한다.
그러나 현재 많이 사용되고 있는 기록막(GeSbTe계: Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4, Ge1Sb4Te7등)은 50㎱이하의 결정화 속도를 갖기가 어렵다. 도 1에서는 기존의 기록막(GeSbTe) 사용 디스크 구조를 보여주고 있는데, 기판 10상에 제1유전체막(ZnS-SiO2) 12, 기록막(GeSbTe) 14, 제2유전체막(ZnS-SiO2) 16, 및 반사막(Al-Ti) 18의 순서로 적층되어 있는 구조로 되어있다. 도 1에 도시된 기존의 기록막 14의 조성인 GeSbTe계열 중 Ge2Sb2Te5는 4.7GB(gigabyte)까지는 어느 정도 안정된 열적, 정적 및 동특성 경향을 보이고 있다.
도 1에 도시된 기존의 기록막(GeSbTe) 14는 레이저 파장 680㎚에서 결정화 속도가 10㎱에서 50㎱ 정도이며, C/N(Carrier/Noise)비는 약 50dB를 조금 넘고 있으나 지터(jitter)가 레이저 파장이 낮아질수록 줄어들지 않아 문제로 대두된다. 따라서 4.7GB(gigabyte) 이상의 용량을 지닌 기록 및 재생 DVD-RAM(Digital Video Disc - Ramdon Access Memory)용 기록막 개발에서는 새로운 조성의 기록막이 요구된다.
본 발명의 목적은 개량된 상변화 기록매체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 635nm 레이저 파장 이하에서도 기록 및 재생할 수 있는 DVD-RAM 및 HDTV(High Definition TeleVision) 화질급의 고화질 및 대용량을 담을 때 요구되는 상변화 기록막을 구비한 상변화 광디스크를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 결정화 속도가 매우 빠르고 낮은 파워에서도 정보 기록 및 재생이 가능한 기록매체를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저 파장이 작은 단파장에서도 열적으로 안정된 고밀도 상변화 기록매체를 제공하는데 있다.
도 1은 기존의 기록막(Ge2Sb2Te5) 사용 디스크 구조도,
도 2는 본 발명의 따른 기록막(AgGeTeCr) 사용 디스크 구조도,
도 3은 기록파워에 따른 C/N비 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 오버라이트 수에 따른 지터정도를 나타내는 그래프.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 실험장비의 품명, 레이저 파장 등 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 제공되어 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기록막 사용 디스크 구조도로서, 기판 20상에 제1유전체막(ZnS-SiO2) 22, 기록막(AgGeTeCr) 24, 제2유전체막(ZnS-SiO2) 26, 및 반사막(Al-Ti) 28의 순서로 적층되어 있는 구조로 되어있다. 이러한 도 2의 디스크 구조는 기록막(Sb2Se3-B2Se3) 24를 제외하고는 도 1의 구성과 동일하다. 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 기록막 24는 도 1에서 도시한 기존의 기록막 14의 성분인 GeSbTe와는 다른 성분인 AgGeTeCr을 가지고 있다. 상기 AgGeTeCr조성의 기록막 24는 본 발명의 실시예에 따라 두께가 100Å∼500Å정도이다.
AgGeTeCr조성의 개량 기록막 24는 은 Ag의 첨가로 인해 반사율이 높게 향상되며 C/N비가 기존 기록막 14보다 우수하다. 또한 AgGe금속간 화합물(intermetallic compound)의 화합 융점(congruent melting point)이 960℃이고 TeCr 금속간 화합물의 화합 융점이 740℃인 점을 감안할 때 두 금속간 화합물간의 융점차가 224℃으므로 융점차가 낮을수록 기록막 사용에 있어서의 유리한 점을 충족시킨다. 기존 기록막 14의 조성중 GeTe의 융점이 724℃이고 Sb2Te3의 융점이 617.7℃이므로 두 조성 간의 융점차가 106.3℃이다. 그에 따른 기존 기록막 14의 결정화 온도가 150℃인데, 본 발명의 실시예에 따른 개량 기록막 24는 AgGeTeCr조성에서 볼수 있듯이 Cr원소의 첨가로 핵생성을 촉진시켜 주어 결정화 온도가 130℃이하로 내려간다. 그래서 AgGeTeCr조성의 개량 기록막 24를 가지는 상변화 디스크는 낮은 레이저 파워에서도 기록,재생이 가능한 우수한 디스크가 된다. 또한 상기 Cr원소의 첨가로 내산화성도 우수한 성질의 디스크가 된다. 한편 개량 기록막 24의 조성인 AgGeTeCr에서 Cr를 대신해서 Ta, Ti, Al원소를 첨가할 수 있다. Cr를 대신에 Ta원소를 첨가할 경우, Ta원소 자체가 열전도도가 낮음으로 인해 좀더 낮은 파워에서도 기록, 재생, 소거가 가능할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 상변화 디스크를 제조하는 공정은 하기와 같다. 먼저 스퍼터링(sputtering)기계를 사용하여 0.6mm 두께의 폴리카본네이트 기판 20위에 제1유전체막(ZnS-SiO2) 22, 기록막(AgGeTeCr) 24, 제2유전체막(ZnS-SiO2) 26, 및 반사막(Al-Ti, 1.5wt%) 28을 차례로 진공증착시킨다. 이때 기록막 24의 증착파워가 40W이며 작동 진공도는 6.8×10-3이다. 증착후에는 초기화장치(initializer)를 가지고 초기화한다. 이때 초기화 조건은 830nm의 레이저 파장 400mW로 레이저 빔을 오버랩(over lap)하면서 조사하고 선속도 7m/sec를 유지한다. 그후 실험을 위한 기록막으로의 정보 기록 및 소거는 레이저 파장 635nm인 레이저를 이용한다. 이때 기록파워는 8mW로, 소거파워는 4mW로 실험하였다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 실시예에 따른 상변화 디스크와 기존의 상변화 디스크를 비교하기 위해 각종 시험장비를 사용하여 몇가지 테스트를 수행한 결과는 하기와 같다. 하기에서 C/N비 및 지터 측정을 할 때에는 Pulstec사의 DDU-1000을 사용하였고, 결정화 온도를 측정할 때는 Neo-Ark사의 Kerr Ellipsometer를 사용하였으며, 결정화 속도를 측정할 때는 Static tester를 사용하였다.
레이저 파장 635nm의 경우 기록 파워(mW)에 따른 C/N(dB)비 변화에 관해 개량 기록막 24와 기존 기록막 14를 비교해 보면 하기 표 1과 같으며, 이에 대한 그래프는 도 3에 도시되어 있다.
| C/N비(dB) | 7.0mW | 8.0mW | 9.0mW | 10.0mW |
| 개량 기록막 (AgGeTeCr) | 50 | 53 | 55 | 54 |
| 기존 기록막 (GeSbTe) | 47 | 50 | 53 | 52 |
표 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 예컨대, 기존 기록막(GeSbTe) 14의 기록파워(mW) Pw에 따른 C/N(dB)비의 변화는 Pw=8mW에서 53dB였으나, 개량 기록막(AgGeTeCr) 24의 경우는 50dB까지 가능하였다. 즉, 표 1 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 레이저 파장 635nm에서 개량 기록막(AgGeTeCr) 사용시 기존 기록막(GeSbTe)보다 높은 C/N비를 갖음을 알 수 있다.
다음으로 오버 라이트 횟수에 따른 지터(σ/Tw(%)) 변화에 관해 개량 기록막 24와 기존 기록막 14를 비교해 보면 하기 표 2와 같으며, 이에 대한 그래프는 도 4와 같다.
| 지터(σ/Tw(%)) | 1 | 10 | 102 | 103 | 104 | 105 |
| 개량 기록막 (AgGeTeCr) | 3.1 | 5.0 | 5.3 | 3.5 | 3.7 | 3.4 |
| 기존 기록막 (GeSbTe) | 6.4 | 7.5 | 7.7 | 6.5 | 5.5 | 5.0 |
표 2 및 도 4에서 볼 수 있듯이 오버 라이트 횟수에 따른 지터(σ/Tw(%)) 변화는 기존 기록막(GeSbTe) 사용시 보다 개량 기록막(AgGeTeCr) 사용시 전체적으로 더 낮다.
그 다음으로 결정화 속도 및 결정화 온도를 개량 기록막 24와 기존 기록막 14와 비교해 보면 하기 표 3과 같다.
| C/N비(dB) | 결정화 속도 | 결정화 온도 |
| 개량 기록막 (AgGeTeCr) | 28ns | 130℃ |
| 기존 기록막 (GeSbTe) | 50㎱ | 150℃ |
기존 기록막(GeSbTe계: Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4, Ge1Sb4Te7)중에서 가장 결정화 속도가 빠른 것은 Ge1Sb4Te7으로 33㎱를 가지나 본 발명의 실시예에 따른 개량 기록막 AgGeTeCr은 상기 Ge1Sb4Te7보다 더 빠른 28ns를 가진다.
전기에 나타나 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 개량된 기록막 24는, 단면이 4.7GB 이상의 대용량을 지닌 DVD-RAM용에서 기록,재생 특성 및 결정화 속도가 빠르고 결정화 온도도 낮아 레이저 파장이 작은 단파장에서도 열적으로 안정된 특성을 가지고 있다. 그에 따라 AgGeTeCr으로 조성된 기록막을 가지는 본 발명의 상변화 디스크의 기억용량은 단면당 4.7GB 이상으로서 양면 기록재생시 대용량을 이루게 되어, HDTV 고화질의 동화상 및 CD음질 이상을 2시간 정도 재현 가능하다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 AgGeTeCr로 조성된 기록막을 가지는 상변화 디스크를 구비함으로써, 635nm 레이저 파장 이하에서도 기록 및 재생할 수 있는 DVD-RAM 및 HDTV(High Definition TeleVision) 화질급의 고화질 및 대용량을 담을 수 있다. AgGeTeCr로 조성된 기록막은 결정화 속도가 매우 빠르고 낮은 파워에서도 정보 기록 및 재생이 가능하며, 레이저 파장이 작은 단파장에서도 열적으로 안정된다.
Claims (7)
- 원형 기판상에 제1유전체막(ZnS-SiO2), 기록막, 제2유전체막(ZnS-SiO2), 및 반사막(Al-Ti)의 순서로 적층되어 있는 구조를 가지는 고밀도 상변화 기록매체에 있어서,상기 기록막이 AgGeTeTa조성으로 구성됨을 특징으로 하는 기록매체.
- 원형 기판상에 제1유전체막(ZnS-SiO2), 기록막, 제2유전체막(ZnS-SiO2), 및 반사막(Al-Ti)의 순서로 적층되어 있는 구조를 가지는 고밀도 상변화 기록매체에 있어서,상기 기록막이 AgGeTeAl조성으로 구성됨을 특징으로 하는 기록매체.
- 635nm 레이저 파장 이하에서도 기록 및 재생할 수 있는 DVD-RAM(Digital Video Disc - Ramdon Access Memory) 및 HDTV(High Definition TeleVision)급의 고화질 및 대용량을 담을 있는 고밀도 상변화 기록매체에 있어서,원형 기판상에 제1유전체막(ZnS-SiO2),기록막,제2유전체막(ZnS-SiO2), 및 반사막(Al-Ti)의 순서로 적층되어 있는 구조를 가지고,상기 기록막의 조성이 일반식 AgGeTeK로 표시되고, K는 Ta,Al중의 하나로 구성됨을 특징으로 하는고밀도 상변화 기록매체.
- 제1항에 있어서, 상기 AgGeTeTa조성의 기록막 두께가 100Å 내지 500Å임을 특징으로 하는 기록매체.
- 제1항에 있어서, 상기 AgGeTeTa조성의 기록막은 증착파워가 40W이며 작동 진공도는 6.8×10-3로 진공증착됨을 특징으로 하는 기록매체.
- 제2항에 있어서, 상기 AgGeTeAl조성의 기록막 두께가 100Å 내지 500Å임을 특징으로 하는 기록매체.
- 제2항에 있어서, 상기 AgGeTeAl조성의 기록막은 증착파워가 40W이며 작동 진공도는 6.8×10-3로 진공증착됨을 특징으로 하는 기록매체.
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