KR100578951B1 - 재기록가능한 광학 정보매체 - Google Patents

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KR100578951B1
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Abstract

2개의 탄화물층(4, 6)과, Si, Ge, Mo 및 W의 물질로 이루어진 광흡수층(7) 사이에 삽입된 상변화 기록층(5)을 구비한 적층체(2)를 갖는 재기록가능한 광 정보매체에 대한 설명이 주어진다. 상기한 광흡수층은 적층체(2)에게 저속의 냉각 특성을 부여한다. 그 결과, 이와 같은 정보매체는 고속의 데이터 전송속도 기록을 위해 사용될 수 있다. 50 Mbits/s의 사용자 데이터 비트 전송속도(UDBR)가 보고되었다.
광 정보매체, 적층체, 탄화물층, 광흡수층, 기록층, 순환성

Description

재기록가능한 광학 정보매체{REWRITABLE OPTICAL INFORMATION MEDIUM}
본 발명은, 제 1 또는 제 2 탄화물층을 포함하는 층의 적층체를 지지하는 기판과, 상기 탄화물층사이에 배치되고 결정상태일 때 비정질 비트를 기록할 수 있는 상 변화재료로 이루어진 기록층과, 상기 기판과 제 1 탄화물층사이에 배치된 제 1 유전체층과, 결정상태의 기록층에 흡수되는 레이저광의 량이 비정질상태일 때 보다도 크고, 상기 제 2 탄화물층과 금속 거울층 및 제 2 유전체층 중 적어도 한 층과의 사이에 배치된 광흡수층을 갖는 레이저광 빔에 의해 재기록 가능한 광학 정보매체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 높은 저장밀도와 높은 데이터 전송속도의 응용분야에 있어서의 이와 같은 광학 정보매체의 사용방법에 관한 것이다.
상변화 원리에 근거한 광학 정보 및 데이터 저장은, 직접 오버라이트(direct overwrite: DOW) 및 높은 저장밀도에 대한 가능성을 판독전용 시스템과의 용이한 호환성과 결합할 수 있기 때문에 매력을 갖는다. 상변화 광학 기록과정은, 초점이 맞추어진 레이저광 빔을 사용하여 얇은 결정막 내부에 서브마이크로미터 크기의 비정질 기록물을 형성하는 과정을 포함한다. 정보를 기록하는 동안, 상기한 기록매체는 기록하려는 정보에 따라 변조된 초점이 맞추어진 레이저광 빔에 대해 움직인다. 이것 때문에, 상변화 기록층 내부에서 급속냉각(quenching)이 발생하여, 노출되지 않은 영역에서 결정상태를 유지하는 기록층의 노출된 영역에 복수의 비정질 정보 비트를 형성하게 된다. 기록된 복수의 비정질 마크의 소거는, 동일한 레이저를 사용한 가열을 통해 재결정화에 의해 실현된다. 이러한 복수의 비정질 마크는 데이터 비트를 나타내며, 이들 데이터 비트는 저출력의 초점이 맞추어진 레이저광 빔에 의해 기판을 통해 재생될 수 있다. 결정성 기록층에 대한 복수의 비정질 마크의 굴절률 차이는 변조된 레이저광 빔을 생성하며, 그 후 이 레이저광 빔은 코딩되고 기록된 디지탈 정보에 따라 검출기에 의해 변조된 광전류로 변환된다.
고속 상변화 광학 기록에 있어서 중요한 문제점으로는, 필요한 큰 수의 오버라이트 사이클(순환성(cyclability)), 즉 반복되는 기록(비정질화) 및 소거(재결정화) 동작의 수와, 적절한 결정화 속도를 들 수 있다. 높은 재결정화 속도는, 디스크 형태의 DVD-RAM, DVD-리라이터블(DVD-ReWritable), DVR(Digital Video Recorder) 및 광학 테이프와 같이, 고밀도 기록 및 높은 데이터 전송속도를 갖는 응용분야에서 특히 필요하며, 이 경우에는 완전 결정화 시간(완전 소거 시간(complete erase time: CET))이 50ns보다 짧아야만 한다. 결정화 속도가 레이저광 빔에 대한 기록매체의 선속도에 부합될 정도로 충분히 높지 않은 경우에는, DOW 과정 동안에 이전 기록물의 오래된 데이터(복수의 비정질 마크)가 완전히 제거(재결정화)될 수 없게 된다. 이것은 높은 노이즈 레벨을 발생한다.
서두에서 언급된 것과 같은 형태의 광학 정보매체는, 본 출원인의 미공개된 국제 특허출원 WO 98/28738(PHN 16184)에 기재되어 있다. 이와 같은 상변화 형태를 갖는 기록매체는, 예를 들면 (ZnS)80(SiO2)20의 제 1 유전체층과, 예를 들면 SiC의 2개의 비교적 얇은 탄화물층 사이에 삽입된, 예를 들면 GeSbTe 화합물로 이루어진 상변화 기록층과, 제 2 유전체층과, 반사층을 구비한 복수의 층으로 이루어진 적층체를 지지하는 기판을 구비한다. 이와 같이 복수의 층으로 이루어진 적층체는 I1I+PI+I2M 구조로 칭할 수 있는데, 이때 M은 반사 또는 거울층을 나타내고, I1 및 I2는 각각 제 1 및 제 2 유전체층을 나타내며, I+는 탄화물층을 나타내고, P는 상변화 기록층을 나타낸다. 이와 같은 적층체에 대해, 25 내지 30 ns의 CET 값이 보고되었다. 28 ns의 CET 값은 35 Mbits/s의 사용자 데이터 비트 전송속도(user data bit rate: UDBR), 또는 41 Mbits/s의 데이터 비트 전송속도(data bit rate: DBR)에 해당한다. 이때, UDBR은 오버헤드(overhead), 즉 복수의 코드를 어드레스 지정하고 오류를 정정하기 위해 사용된 데이터에 대해 교정된 DBR이다.
더 높은 UDBR 값은 더 짧은 CET를 필요로 하는데, 예를 들면 50 Mbits/s의 UDBR은 20 ns의 CET를 필요로 한다. 그런, 이와 같은 짧은 CET는 실제로 얻기가 곤란하다.
결국, 본 발명의 목적은, 무엇보다도, CET를 낮출 필요가 없이, 35 Mbits/s보다 큰, 예를 들면 50 Mbits/s의 UDBR를 갖는, DVD-RAM, DVD-리라이터블, DVR 및 광학 테이프와 같은 고속 광학 기록에 적합한 재기록가능한 광학 정보매체를 제공함에 있다. 본 발명에 있어서, 고속 기록이란, 최소한 7.2m/s의 레이저 빔에 대한 기록매체의 선속도, 예를 들면 콤팩 디스크 표준에 따른 속도의 5배에 해당하는 18.3 m/s를 의미한다. 이때, 기록매체의 지터는 낮은 일정한 레벨로 유지되어야 한다. 더구나, 상기한 기록매체는 우수한 순환성을 가져야 한다.
상기한 목적은, 본 발명에 따라, 상기 제 2 탄화물층과 금속 거울층 및/또는 제 2 유전체층 사이에 광흡수층이 배치되어, 결정 상태에서 기록층 내부에서 흡수되는 레이저광의 양이 비정질 상태에서보다 높아지도록 구성된, 서두에 기재된 것과 같은 광학 정보매체에 의해 달성된다. IPIM 적층체를 갖는 기록매체와 같은, 종래기술에 기재된 것과 같은 광학 기록매체에 있어서는, 결정상태에 기록층 내부에서 흡수되는 레이저광의 양(Ac)이 비정질 상태에서 흡수되는 양(Aa)보다 낮다. 광흡수층이 적층체에 추가되어, Ac가 Aa보다 높을 때, 더 높은 데이터 전송속도를 얻을 수 있는 것으로 밝혀졌다. Ac>Aa일 때, 기록층이 일정한 펄스 지속기간(휴지시간(dwell time))을 갖는 레이저광으로 조사되는 경우에, 기록층의 결정 부분이 비정질 마크에 비해 더 높은 온도로 가열된다. 비정질 마크를 소거하기 위해서는, 최소한 CET 값이 해당하는 시간 t 동안 온도가 결정화 온도 Tx보다 높게 유지되어야 한다. 결정성 환경은 소거될 비정질 마크의 온도보다 더 높은 온도를 얻기 때문에, 열이 마크로 확산됨으로써, 마크가 더 낮은 속도로 냉각되며(저속 냉각 디스크 구조), 더 긴 시간 동안 Tx보다 높게 유지된다. 저속의 냉각 디스크 구조로 인해, 복수의 비정질 마크가 동일한 휴지시간을 사용하여 CET와 동일하거나 더 긴 시간 t 동안 Tx보다 높은 온도에서 머무를 수 있다. 본 발명에 따른 광흡수층을 갖는 디스크 구조에 따르면, CET를 낮추지 않으면서도 더 높은 데이터 전송속도를 얻을 수 있다. 이에 반해, Ac가 Aa에 비해 낮은 적층체는 급속 냉각 디스크 구조를 발생할 수 있는데, 즉 결정성 환경이 비정질 마크에 비해 더 낮은 온도를 갖는다. 이때, 열은 마크로부터 결정성 환경으로 확산될 것이다. 동일한 휴지시간과 출력에 대해, 마크가 Tx보다 높은 시간 t가 CET보다 짧으므로, 비정질 마크가 완전히 소거되지 않는다.
본 발명에 따른 광학 정보매체는 다음과 같은 구조: I1I+PI+AM(도 2) 또는 I1I+PI+AI2(도 3)를 갖는 적층체를 가질 수 있는데, 이때 A는 광흡수층이고, I1 및 I2, P 및 M은 전술한 의미를 갖는다. 바람직한 구조는 제 2 유전체층 I2 및 M이 모두 존재하는 구조: I1I+PI+I2AM(도 5) 또는 I1I+PI+AI2M(도 1)이다. 후자의 구조에 있어서, 제 2 유전체층 I2는 A와 M 사이에 합금화가 되는 것을 방지한다.
바람직한 적층체는, 제 3 유전체층 I3가 광흡수층과 제 2 탄화물층 사이에 배치된 적층체이다. 이와 같은 제 3 유전체층은, 적층체의 열정 특성을 최적화하고, 제 2 탄화물층과 광흡수층 사이의 합금화를 방지하는데 사용될 수 있다. 이들 적층체는 다음과 같은 구조를 갖는다: I1I+PI+I3AI2M(도 4) 및 I1I+PI+I3AI2(도 6).
바람직한 실시예에 있어서, 광흡수층의 재료는 0.5 내지 20, 바람직하게는 0.6 내지 16의 n/k 비를 갖는데, 이때 n은 굴절률이고 k는 소멸계수(extinction coefficient)이다. 이들 값은 광 흡수와 투과 사이의 적절한 균형을 제공한다. 이들 조건을 만족하는 물질의 예로는, Mo, W, Pd, Pt, Co, Ni, Mn, Ta, Cr, Ti 및 Hf으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속과, PbS, Ge, InP 및 Si로 구성된 그룹으로부터 선택된 반도체 재료를 들 수 있다. 이때, Si 및 Ge이 바람직한데, 이것은 이들 물질이 값이 저렴하고 적용하기가 용이하기 때문이다.
상기한 기록층의 양측에 있는 제 1 및 제 2 탄화물층은, 높은 생성 엔탈피를 갖는 투명한 물질로 제조된다. 높은 생성 엔탈피는 물질을 매우 안정하게 하여, 높은 기록 온도에서 분해되지 않게 한다. 기록매체의 적층체는 열충격, 즉 기록과정 동안 갑작스런 온도의 증가 및 감소를 하는데, 이것은 순환성을 제한한다. 특히, 기록층에 인접한 유전체층의 고온에서의 화학적 분해와 기록층 내부로의 원자의 분산은 기록층에 영향을 미쳐, 기록된 마크의 품질을 악화시킨다. 이와 같은 문제점은, 기록층에 인접한 층이 탄화물일 때 해소된다. 따라서, 탄화물층은 매우 높은 순환성을 제공한다. 더구나, 탄화물층은 기록층의 높은 결정화 속도를 제공하는 한편, 레이저광 빔의 기록 출력을 비교적 높은 레벨로 유지한다. 기록층과 기판 사이에 있는 단일의 탄화물층은 원하는 열적 특성을 실현할 수 없기 때문에, 탄화물층은 다른 물질의 유전체층, 여기에서는 제 1 유전체층과 결합되어야만 한다.
상기한 탄화물층의 탄화물은, 뛰어난 순환성과 짧은 결정화 시간을 겸비하는 SiC, ZrC, TaC, TiC, WC의 그룹의 구성원인 것이 바람직하다. SiC는 그것의 광학적, 기계적 및 열적 특성이 우수하고, 더구나 그것의 값이 비교적 저렴하기 때문에 바람직한 물질이다.
제 1, 제 2 및 제 3 유전체층은, ZnS 및 SiO2의 혼합물, 예를 들면 (ZnS)80(SiO2)20으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 층은 SiO2, TiO2, ZnS, Si3N4, AlN 및 Ta2O5로 제조될 수 있다.
금속 거울층에 대해서는, Al, Ti, Au, Ni, Cu, Ag, Rh, Pt, Pd, Ni, Co, Mn 및 Cr과 같은 금속과 이들 금속의 합금이 사용될 수 있다. 적합한 합금의 예로는 AlTi, AlCr 및 AlTa을 들 수 있다.
상기한 기록층은 GeSbTe 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 본 출원인의 국제 특허출원 WO 97/50084(PHN 15881)에 기재된 화합물이 유용하다. 이들 화합물은 다음 식에 의한 원자 백분율로 정의된 조성을 갖는다: Ge50xSb40-40xTe60-10x, 이때 0.166≤x≤0.444이다. 이들 조성물은 삼각형 Ge-Sb-Te 조성도에 있어서 화합물 GeTe 및 Sb2Te3를 연결하는 직선 상에 놓이며, 화학양론적 화합물 Ge2Sb2Te5(x=0.445), GeSb2Te4(x=0.286) 및 GeSb 4Te7(x=0.166)을 포함한다. 이들 화합물은 낮은 CET 값을 갖는다.
바람직한 화합물은 본 출원인에 의해 출원된 미공개된 국제 특허출원 WO99/24975(PHN 16586)에 기재되어 있다. 이들 화합물은, 3상 조성도 Ge-Sb-Te 내부에 있는 영역에 의해 원자 백분율로 규정된 조성물을 갖고, 상기한 영역은 다음과 같은 꼭지점을 갖는 5각형 형태를 지닌다:
Ge14.2Sb25.8Te60.0 (P)
Ge12.7Sb27.3Te60.0 (Q)
Ge13.4Sb29.2Te57.4 (R)
Ge15.1Sb27.8Te57.1 (S)
Ge13.2Sb26.4Te60.4 (T).
이들 화합물을 사용하면, 50ns 미만의 CET 값을 얻을 수 있다.
특히 유용한 화합물은 다음과 같은 조성을 갖는다:
(GbSb2Te4)1-xTex
이때, 몰 분율 x는 다음을 만족한다: 0.01 ≤ x ≤ 0.37. 이들 조성물은 3상 조성도에서 GeSb2Te4와 Te를 연결하는 연결선(tie-line) 상에, 그리고 5각형 영역 PQRST 내부에 놓인다. 이들 화합물을 사용하면, 45ns 미만의 CET 값을 얻을 수 있다.
3.5 at.%에 이르는 산소를 전술한 Ge-Sb-Te 화합물에 첨가하면, 더 낮은 CET 값이 얻어진다.
전술한 GeSbTe 화합물의 결정화 속도, 즉 CET 값은 기록층의 층 두께에 의존한다. 완전 소거 시간 CET는 결정 환경에서 기록된 비정질 마크의 완전한 결정화를 위한 소거 레이저 펄스의 최소 지속시간으로 정의된다. 이 층의 두께가 10nm까지 증가하면 CET는 급격히 감소한다. 기록층이 25nm보다 더 두꺼우면, CET는 기본적으로 두께에 무관하게 된다. 35nm보다 크면 기록매체의 순환성이 악영향을 받는다. 이 기록매체의 순환성은, 다수의, 예를 들면 105의 DOW 사이클 이후에 광학 콘스라스트의 상대적인 변화에 의해 측정된다. 매 사이클마다, 기록된 복수의 비정질 비트는, 새로운 복수의 비정질 마크가 기록되는 동안 레이저광 빔을 사용한 가열에 의해 재결정화함으로써 소거된다. 이상적인 경우에는, 광학 콘트라스트가 순환과정을 거친 후에 변하지 않은 상태로 유지된다. 실제로 35nm의 기록층의 층 두께까지 순환성이 일정하다. CET와 순환성에 관한 이와 같은 복합적인 요구조건의 결과로써, 기록층의 두께는 10 내지 35nm의 범위를 가져야 하며, 바람직하게는 20 내지 35nm의 범위를 갖고, 더욱 바람직하게는 25 내지 35nm의 범위를 갖는다. 25 내지 35nm의 두께를 갖는 기록층을 지닌 기록매체는, 최초의 105 DOW 사이클 중에 일정한 낮은 지터를 갖는다. 기록층의 양측에 탄화물층이 존재하면, CET의 두께 의존성을 더 얇은 두께를 갖는 층으로 전이시킨다. 이때, CET의 포화값은 25 내지 30 ns로 전이된다.
상기한 기판과 기록층 사이의 거리는 70 내지 [70+λ/(2n)] nm인 것이 바람직한데, 이때 λ는 레이저광 빔의 파장이고, n은 기판과 기록층 사이에 있는 층의 등가 굴절률이다. 등가 굴절률은 복수의 유전체층이 서로 다른 굴절률을 갖는 경우에 사용된다. 이때, 상기한 거리는 기판과 기록층 사이의 유전체층의 전체 두께와 동일하며, 제 1 유전체층 및 제 1 탄화물층의 두께를 포함한다. 거리가 70 nm보다 작으면, 순환성이 상당히 줄어든다. 70+λ/(2n)보다 큰 거리는 순환성을 더 이상 증가시키지 않으며, 광학 콘트라스트에 악영향을 미치고 제조하기에 더 비용이 많이 든다. 예를 들어, 파장이 630 nm이고 굴절률이 1.5 이면, 두께 범위는 70 nm로부터 280 nm로 확장된다.
기록층과 금속 거울층 사이의 거리는 최소한 20 nm이다. 이 거리는 기록층과 금속 거울층 사이에 있는 유전체층의 전체 두께와 동일하며, 제 2 탄화물층, 제 2 유전체층, (만일 존재하는 경우에는) 제 3 유전체층과 광흡수층의 두께를 포함한다. 이 거리가 너무 짧으면, 기록층과 금속 거울층 사이의 단열이 악영향을 받는다. 그 결과, 기록층의 냉각 속도가 증가하고, 그 결과, 기록 출력의 원치않는 증가가 발생한다. 이와 같은 거리를 증가시킴으로써 냉각 속도가 줄어든다.
광흡수층의 두께는, 광 흡수와 투과 사이에서 적절한 균형을 얻기 위해 5 내지 100 nm의 값을 가지며, 선택된 물질의 n/k 비에 의존한다. 예를 들면, Si에 대해 두께는 약 65 nm인 반면에, W 및 Mo에 대해 두께는 약 40 nm이다.
상기한 제 1 및 제 2 탄화물층의 두께는 2 내지 8 nm인 것이 바람직하다. 이 두께가 작을 때, 탄화물의 비교적 높은 열전도도가 적층체에 대해 아주 적은 영향을 미침으로써, 적층체의 열적 설계를 용이하게 한다. 순환성에 대한 탄화물층의 바람직한 효과는 이 두께 범위 내에서 유지된다.
상기한 반사 거울층, 탄화물층과 유전체층은 증착 또는 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.
상기한 정보매체의 기판은 적어도 레이저광 파장에 대해 투명하며, 예를 들면, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴산(PMMA), 비정질 폴리올레핀 또는 유리로 제조된다. 전형적인 예에 있어서, 상기한 기판은 디스크 형태를 갖고 120mm의 직경과 0.1, 0.6 또는 1.2mm의 두께를 갖는다. 0.6 또는 1.2 mm의 기판이 사용될 때, 제 1 유전체층, 제 1 탄화물층, 기록층 등에서 시작하여 이 기판 상에 복수의 층이 형성될 수 있다. 레이점 빔은 기판의 입사면을 통해 적층체에 입사한다. 이때, 기판 상의 적층체의 복수의 층은, 반대 순서로, 즉 금속 거울층에서 시작하여 형성될 수도 있다. 이때, 마지막의 유전체층은, 0.1 mm의 두께를 갖는 전술한 기판 물질 중 하나로 이루어진 투명층을 구비한다. 레이저광 빔은 이와 같은 투명층의 입사면을 통해 적층체에 입사된다.
이와 달리, 상기한 기판은, 예를 들면 폴리에스터 필름으로 제조된 합성수지 가요성 테이프의 형태를 가질 수 있다. 이에 따르면, 예를 들면 고속 스피닝 다각형(fast spinning polygon)에 근거한 광학 테이프 레코더에서 사용되는 광학 테이프가 얻어진다. 이와 같은 장치에 있어서, 반사된 레이저광 빔은 테이프 표면을 가로지르는 횡단 주사를 하게 된다.
상기한 기록층의 일면에 있는 디스크 형태의 기판의 표면에는, 광학적으로 주사가능한 서보트랙을 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 서보트랙은 보통 나선형 홈으로 구성되며, 주입성형 또는 프레싱 공정 중에 몰드를 사용하여 기판 내부에 형성된다. 이와 달리, 이러한 홈은 기판 상에 별도로 설치되는 합성수지층, 예를 들면 아크릴산으로 이루어진 UV 광 경화층 내부에 복제 공정으로 형성될 수도 있다. 고밀도 기록에 있어서, 이와 같은 홈은 예를 들면 0.5∼0.8㎛의 피치와 피치의 대략 절반의 폭을 갖는다.
선택적으로, 상기한 적층체의 최외층은, 예를 들면 UV 광경화된 폴리아크릴산(메타크릴산)으로 이루어진 보호층을 사용하여 외부 환경으로부터 차단된다.
예를 들면, 675nm 또는 그 보다 짧은 파장(적색 내지 청색)을 갖는 단파장 레이저를 사용하여 고밀도 기록 및 소거가 달성될 수 있다.
상기한 상변화 기록층은, 진공 증착, 전자빔 진공 증착, 화학기상증착, 이온 도금 또는 스퍼터링에 의해 기판에 가해질 수 있다. 이와 같이 적층된 층은 비정질로서 낮은 반사도를 나타낸다. 높은 반사도를 갖는 적절한 기록매체를 구성하기 위해, 이 층을 먼저 완전히 결정화해야 하는데, 이러한 과정을 보통 초기화라 칭한다. 이를 위해, 상기한 기록층을 GeSbTe 화합물의 결정화 온도보다 높은 온도, 예를 들면 180℃로 가열로에서 가열할 수 있다. 이와 달리, 충분한 출력을 갖는 레이저광 빔에 의해 폴리카보네이트와 같은 합성수지 기판을 가열할 수 있다. 이러한 과정은 예를 들어 레코더 내부에서 구현될 수 있는데, 이 경우에는 레이저광 빔이 움직이는 기록층을 주사한다. 그후, 기판이 바람직하지 않은 열 부하를 겪지 않게, 상기한 비정질층을 층을 결정화시키는데 필요한 온도까지 국부적으로 가열시킨다.
이하, 본 발명을 다음의 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다:
도 1은 I1I+PI+AI2M 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이고,
도 2는 I1I+PI+AM 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이며,
도 3은 I1I+PI+AI2 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이고,
도 4는 I1I+PI+I3AI2M 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이며,
도 5는 I1I+PI+I2AM 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이고,
도 6은 I1I+PI+I3AI2 구조를 갖는 본 발명에 따른 광학 정보매체의 개략적인 단면도이다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 광학 정보매체의 단면도의 일부를 개략적으로 나타낸 것이다. 도면부호 1은 120 mm의 직경과 0.6 mm의 두께를 갖는 폴리카보네이트 재질의 디스크 형태의 기판을 나타낸다. 기판(1)에는 다음 구조를 갖는 I1I+PI+AI2M 적층체(2)가 설치된다:
- 225 nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 제 1 유전체층(3)(I1).
- 5 nm의 두께를 갖는 제 1 실리콘 카바이드층(4)(I+),
- 27 nm의 두께를 갖는 GeSbTe 합금의 기록층(5)(P),
- 5 nm의 두께를 갖는 제 2 탄화물층(6)(I+),
- 65 nm의 두께를 갖는 실리콘(Si)의 광흡수층(7)(A),
- 20 nm의 두께를 갖는 (ZnS)80(SiO2)20의 제 2 유전체층(8)(I2),
- 100 nm의 두께를 갖는 금속 거울층(9)(M).
모든 층들은 스퍼터링에 의해 형성된다. 상기한 기록층(5)의 조성은 원자 배분율로 Ge13.75Sb27.40Te58.85이다.
상기한 기록층(5)의 초기 결정상태는 레코더 내부에서 초점이 맞추어진 레이저광 빔을 사용하여 적층된 비정질 합금을 가열하여 얻어진다.
정보를 기록하고, 재생하며 소거하는 레이저광 빔은 기판(1)을 통해 기록층(2)으로 들어간다. 이 빔을 화살표 10으로 개략적으로 나타내었다. 상기한 비정질 마크는, 출력 Pw = 1.25Pm(Pm = 용융 임계출력)와 100ns의 지속기간을 갖는 단일의 레이저광 빔을 사용하여 기록된다. 이때, 소거 출력은 Pw/2이다.
적층체(2) 내부의 기록층(5)의 CET 값은 약 28 ns인데, 이것은 광흡수층(7)이 없는 적층체와 동일하다. 사용자 데이터 비트 전송속도(UDBR)는 50 Mbits/s(데이터 비트 전송속도 DBR은 61 Mbits/s이다)인 반면에, 광흡수층(7)이 없는 적층체의 UDBR은 35 Mbits/s이다(DBR은 41 Mbits/s). 적층체의 저속 냉각 구조를 발생하는 광흡수층(7)의 추가는 더 높은 데이터 비트 전송속도를 허용하는 반면에, CET는 변하지 않은 상태로 유지된다.
기록매체의 열화가 감지되기 이전의 오버라이트 사이클의 수(즉, 순환성)는 1.2x105이다. 이때, 순환성은, 지터가 클록 시간 Tc의 12%, 즉 CD 속도에서 28 ns(1.2 m/s; 클록 시간 230 ns)까지 증가할 때의 재기록 사이클의 수로 측정된다. 지터는 정보신호 내부의 상승 및 하강부와 정보신호로부터 복원된 데이터 클록 사이의 차이의 표준 편차에 해당한다.
61 Mbits/s의 DBR(UDBR 50 Mbits/s)과 0.3 ㎛의 채널 비트 길이에 대해, 18.3 m/s, 즉 1.2 m/s의 CD 속도의 15배에 해당하는 레이저광 빔과 기록매체 사이의 상대 선속도를 얻을 수 있다.
실시예 2 내지 6
본 발명에 따른 기록매체의 또 다른 실시예는 도 2 내지 도 6에 도시되어 있다. 이들 도면에 있어서, 도면부호는 실시예 1의 도 1에 도시된 것과 동일한 의미를 갖는다.
도 2는 구조 I1I+PI+AM을 갖는 적층체를 지닌 기록매체를 나타낸 것으로, 즉 이것은 제 2 유전체층(8)(I2)가 생략되었다는 점에서 도 1에 도시된 것과 다르다. 이와 같은 적층체는, 광흡수층(7)의 물질이 Mo 및 W과 같이 높은 융점을 갖는 경우에 사용될 수 있다.
도 3은 I1I+PI+AI2 구조를 갖는 적층체를 지닌 기록매체를 나타낸 것으로, 즉 이것은 금속 거울층(9)(M)이 생략되었다는 점에서 도 1에 도시된 것과 다르다. 이와 같은 적층체는, 광흡수층(7)(A)의 물질이 낮은 k 값을 갖는 경우에 사용될 수 있다.
도 4는 I1I+PI+I3AI2M 구조를 갖는 적층체를 지닌 기록매체를 나타낸 것으로, 즉 이것은 제 3 유전체층(11)(I3)이 제 2 탄화물층(6)(I+)과 광흡수층(7)(A) 사이에 배치되었다는 점에서 도 1에 도시된 것과 다르다.
도 5는 I1I+PI+I2AM 구조를 갖는 적층체를 지닌 기록매체를 나타낸 것으로, 즉 이것은 광흡수층(7)(A)과 제 2 유전체층(8)(I2)의 순서가 역전되었다는 점에서 도 1에 도시된 것과 차이가 난다.
도 6은 I1I+PI+I3AI2 구조를 갖는 적층체를 지닌 기록매체를 나타낸 것으로, 즉 이것은 금속 거울층(9)(M)이 생략되었다는 점에서 도 4에 도시된 것과 다르다.
본 발명에 따르면, 직접 오버라이트 및 고속 기록에 적합하며, 7.2 m/s 또는 그 이상의 선속도에서 우수한 순환성과 낮은 지터를 갖는, DVD-RAM, DVR 또는 광학 테이프와 같은 재기록가능한 상변화 광학 기록매체가 제공된다. 이때, 50 Mbits/s의 사용자 데이터 비트 전송속도가 얻어진다.

Claims (12)

  1. 제 1 또는 제 2 탄화물층을 포함하는 층의 적층체를 갖는 기판과,
    상기 탄화물층사이에 배치되고 결정상태일 때 비정질 비트를 기록할 수 있는 상 변화재료로 이루어진 기록층과,
    상기 기판과 제 1 탄화물층사이에 배치된 제 1 유전체층과,
    결정상태의 기록층에 흡수되는 레이저광의 량이 비정질상태일 때 보다도 크고, 상기 제 2 탄화물층과 금속 거울층 및 제 2 유전체층 중 적어도 한 층과의 사이에 배치된 광흡수층을 갖는 레이저광 빔에 의해 재기록 가능한 광학 정보매체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 유전체층이 금속 거울층과 광흡수층 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    제 3 유전체층이 상기 광흡수층과 제 2 탄화물층 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광흡수층은 Mo, W, Pd, Pt, Co, Ni, Mn, Ta, Cr, Ti 및 Hf으로 구성된 그룹으로부터 선택된 한가지 금속, 또는 PbS, Ge, InP 및 Si로 구성된 그룹으로부터 선택된 한가지 반도체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광흡수층은 5 내지 100 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탄화물층의 탄화물은 SiC, ZrC, TaC, TiC 및 WC로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기록층은 GeSbTe 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기록층은 10 내지 35 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 기록층 사이의 거리는 70 내지 [70+λ/(2n)] nm이고, 이때 λ는 레이저광 빔의 파장이고, n은 기판과 기록층 사이에 있는 층의 등가 굴절률인 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 기록층과 금속 거울층 사이의 거리는 적어도 20 nm인 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
  11. 청구항 제1항 또는 제2항 또는 청구항 4 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 광학 정보매체를 사용하는 방법에 있어서, 고속기록을 위해 레이저광 빔과 기록매체 사이의 상대 속도를 적어도 7.2m/s로 하는 광학 정보매체의 사용방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 기록층은 25 내지 35 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 정보매체.
KR1019997011934A 1998-04-20 1999-04-08 재기록가능한 광학 정보매체 KR100578951B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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