KR100689926B1 - 광기록매체 - Google Patents

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KR100689926B1
KR100689926B1 KR1020050107678A KR20050107678A KR100689926B1 KR 100689926 B1 KR100689926 B1 KR 100689926B1 KR 1020050107678 A KR1020050107678 A KR 1020050107678A KR 20050107678 A KR20050107678 A KR 20050107678A KR 100689926 B1 KR100689926 B1 KR 100689926B1
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Abstract

본 발명은 광기록매체에 관한 것이다. 본 발명의 광기록매체는 레이저 빔이 조사되어 정보기록층 내에서 주변 물질과 다른 반사도를 갖는 새로운 물질이 생성되는 메커니즘으로 정보를 기록하는 광기록매체에 있어서, 기판; 및 상기 기판의 상부에 위치하는 정보기록층을 포함하며, 상기 정보기록층은, Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제1기록층; Si, Sn, Sb 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제2기록층; 및 Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 제3기록층을 포함한다. 상기 광기록매체는 정보기록층을 3층의 기록층으로 구성하고, 반사층을 제거하여 두께를 감소시키고, 제조단가를 절감할 수 있다.
광기록매체, 기록층, 추기형

Description

광기록매체{Optical Recording Medium}
도 1은 종래의 광기록매체 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광기록매체의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4의 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광기록매체의 구조를 도시한 단면도이 다.
도 10a 및 도 10b는 5층으로 구성된 광기록매체 구조와 2층으로 구성된 광기록매체의 구조에 따른 기록 전후의 반사도 결과를 도시한 도면들이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10a 및 도 10b의 실험 결과 중 Ge로 구성된 기록층의 기록 후 수평 온도 분포를 도시한 도면들이다.
도 12a 및 도 12b는 도 10a 및 도 10b의 실험 결과 중 Ge로 구성된 기록층의 기록 후 수직 온도 분포를 도시한 도면들이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체에서 제3기록층 및 유전층의 두께 조합에 따른 광기록매체의 반사도를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체의 DC 어닐링 실험에 사용된 평가 기준들을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체의 성능 평가를 위해 상기 광기록매체의 데이터 기록에 사용된 레이저 기록 펄스의 파형을 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 기록 펄스로 기록시 기록시간에 따른 광기록매체의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체에서 유전층 유무에 따른 온도 분포를 도시한 도면이다.
본 발명은 광기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정보기록층이 세 층으로 이루어진 추기형 광기록매체에 관한 것이다.
동화상 및 정지 화상을 포함한 비디오 신호, 오디오 신호 및 컴퓨터 데이터 정보를 종합적으로 다루는 멀티미디어 시대의 도래와 함께 CD 및 DVD를 비롯한 각종 디스크 등의 패키지 미디어가 이미 폭 넓게 보급되고 있다. 최근에는 광기록매체를 모바일 폰(Mobile phone), 디지털 카메라, 방송 및 영화의 기록 매체로 응용하고자 하는 시도가 활발하게 이루어 지고 있다.
이러한 광기록매체에는 재생전용 광기록매체(Read-only memory; ROM)와 정보를 오직 한번 기록할 수 있는 추기형(Recordable) 광기록매체, 반복해서 정보를 쓰고 읽고 지우기가 가능한 반복기록형(Rewritable) 광기록매체가 있다.
이 중 추기형 광기록매체는 데이터 백업(data backup)이나 방송, 영화 등의 소장용으로 활용될 수 있다. 상기 추기형 광기록매체의 기록층 물질은 염료(dye)와 같은 유기물을 이용하거나 무기물을 이용할 수 있다. 다만, 기록층 물질로서 유기물이 사용되는 경우 광기록매체에 기록된 데이터의 장기 보존에 문제점이 발생될 수 있다.
상기 추기형 광기록매체의 기록 메커니즘은 a) 기록물질이 연소(burning)되어 피트(pit)가 생성되거나, b) 기록물질이 변형(decomposition)되면서 부피가 팽창하여 피트(pit)가 생성되거나, c) 기록층이 용융된 다음 고체화 되면서 새로운 상(phase)이 생성되거나, d) 이종 물질의 접촉면에서 반응에 의한 새로운 물질이 생성되는 것(예로 규화물, 게르마늄화물, 안티몬화물) 등이 있다.
또한, 상기한 매커니즘이 복합적으로 발생할 수도 있다. 복합적인 매커니즘에 의해 기록마크가 생성되는 경우로서 레이저 빔이 광기록매체에 조사되면 기록층내의 제1물질과 제2물질이 상태변화를 일으키며 혼합되어 기록층 주위와 광학적 특성이 다른 물질이 생성되는 경우가 있다.
이러한 경우는 기록물질의 변화된 광학적 특성에 의해 데이터가 기록되고, 기록 전과 기록 후의 변화된 광학적 특성에 의해 반사율의 변화로서 상기 기록된 데이터가 판독될 수 있다.
도 1은 종래의 광기록매체 구조를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 광기록매체는 기판(60), 반사층(50), 정보기록층(100), 광투과층(10) 및 유전체층(20, 30)을 포함한다.
기판(60)은 광기록매체의 물리적 형상을 지지하는 역할을 한다. 기판(60)은 세라믹이나, 유리, 수지 등이 일반적으로 사용되며, 폴리카보네이트 수지를 재료로 하는 것이 바람직하다.
반사층(50)은 기판(60)의 상부에 위치하고, 광투과층(10)을 통해 광기록매체에 입사된 레이저 빔을 반사하여 다시 이를 광투과층(10) 방향으로 출사시킨다. 따라서 광투과층(10)은 반사도가 높은 물질이나 반사도가 높은 물질을 첨가한 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
정보기록층(100)은 반사층(50)의 상부에 위치하며, 제1기록층(110) 및 제2기록층(120)을 포함한다.
제1기록층(110)과 제2기록층(120)에 포함된 각각의 물질들은 레이저 빔을 조사받으면 서로 혼합되어 새로운 물질을 형성한다. 상기 새로운 물질은 주위의 물질과 전혀 다른 반사율을 갖는다.
제1기록층(110)의 물질과 제2기록층(120)의 물질은 레이저 빔이 조사되면, 제1기록층(110)과 제2기록층(120)의 접촉면에서 서로 반응하여 새로운 물질이 생성되는 매커니즘으로 기록마크를 생성한다.
또한, 정보기록층(100)의 양 접층면 중 어느 하나 이상의 면에 유전체층(20, 30)을 적층한다.
도 2와 도 3을 참조하여 종래의 광기록매체에 레이저 빔을 조사하여 기록을 할 경우 광기록매체에 기록되는 형태를 설명한다.
광기록매체의 정보기록층(100)의 표면은 그루브(groove)와 랜드(land)가 형성되어 있어 상기 광기록매체에 조사된 레이저의 빔의 가이드 역할을 한다.
도 2에 도시된 바와 같이 랜드 기록은 정보기록층(100)의 볼록한 부분에 데이터가 기록되는 것으로 정보기록층(100) 표면 중 레이저 빔이 먼저 닿는 부분에 기록마크(90)가 형성되는 것을 말한다.
도 3에 도시된 바와 같이 그루브 기록은 정보기록층(100)의 오목한 부분에 데이터가 기록되는 것으로서, 정보기록층(100) 표면의 레이저 빔이 나중에 닿는 부분에 기록마크(90)가 형성되는 것이다.
상기와 같이 광기록매체는 랜드 기록과 그루브 기록이 모두 가능하다.
상기 광기록매체는 반사층(50), 정보기록층(100), 광투과층(10) 및 유전체층(20, 30)과 같이 4~5층막 형태로 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 광기록매체는 두께가 두꺼워지고, 제조비용이 증가한다. 특히, AgPdCu 또는 AgNdCu와 같이 고가의 재료로 구성되고, 약 700Å 내지 1000Å 두께를 차지하는 반사층(50)으로 인해 제조비용이 증가하고, 두께도 두꺼워진다.
한편 차세대 광기록매체는 매우 높은 기록밀도와 데이터 전송속도가 요구된다. 광기록매체에 기록되는 기록 밀도를 높이기 위해 광기록매체의 기록마크의 크기는 현재보다 더 작아야한다. 따라서, 광기록매체에 조사되는 레이저 파장은 450nm이하로 짧아져야 하고, 개구수(Numerical aperture)도 0.7이상으로 커야 한다. 또한, 데이터 전송 속도도 현재의 30~35Mbps보다 훨씬 높아야 한다.
차세대 광기록매체 중 하나인 BD(Blu-ray Disc)의 경우 405nm 파장에 기록선속도 5.28m/s ~ 10.56m/s와 레이저 파워 3~7mW 범위내에서 수용할 만한 지터(jitter)의 특성을 얻는 기록물질이 광기록매체에 포함되어야 한다.
특히, 상기의 특성을 갖는 추기형 광기록매체는 ⅰ) 광기록매체 내의 기록마크와 스페이스 사이의 컨트라스트가 커야 하고, ⅱ) 기록민감도가 높아야 하며, ⅲ) 기록마크(90)가 안정성을 가져야 하고, ⅳ) 기록마크(90)의 잡음과 지터를 포함한 기록 특성 등이 BD 시스템에서 만족할 만한 특성을 가지는 기록물질의 조합이 필요하다.
또한, 광기록매체에 레이저가 조사되어 광기록매체 내에 기록마크(90)가 만 들어질 경우 상기 기록마크(90)를 만드는 데 필요한 레이저 파워가 지나치게 높지 않도록 하는 기록물질의 조합이 요구된다.
본 발명의 목적은 정보기록층을 3층의 기록층으로 구성하고, 반사층을 제거하여 두께를 감소시키고, 제조단가를 절감할 수 있는 광기록매체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 BD 특성을 만족하면서도 기록마크와 스페이스 사이의 컨트라스트가 크고, 기록민감도가 높은 광기록매체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 BD 특성을 만족하면서도 광기록매체의 기록마크의 안정성과 지터 등의 기록특성이 우수한 광기록매체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 기록마크를 만드는 데 필요한 레이저 파워가 낮은 광기록매체를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광기록매체는 레이저 빔이 조사되어 정보기록층 내에서 주변 물질과 다른 반사도를 갖는 새로운 물질이 생성되는 메커니즘으로 정보를 기록하는 광기록매체에 있어서, 기판; 및 상기 기판의 상부에 위치하는 정보기록층을 포함하며, 상기 정보기록층은, Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제1기록층; Si, Sn, Sb 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제2기록층; 및 Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 제3 기록층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 광기록매체는 레이저 빔이 조사되어 정보기록층 내에서 주변 물질과 다른 반사도를 갖는 새로운 물질이 생성되는 메커니즘으로 정보를 기록하는 광기록매체에 있어서, 기판; 상기 기판의 상부에 위치하는 2 이상의 정보기록층; 및 상기 정보기록층 사이에 형성된 분리층을 포함하며, 상기 각 정보기록층은, Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제1기록층; Si, Sn, Sb 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제2기록층; 및 Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 제3기록층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광기록매체는 정보기록층을 3층의 기록층으로 구성하고, 반사층을 제거하여 두께를 감소시키고, 제조단가를 절감할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광기록매체의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광기록매체의 구조를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4의 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광기록매체는 기판(200), 정보기록층(210) 및 광투과층(220)을 포함한다.
기판(200)은 광기록매체의 물리적 형상을 지지하는 역할을 한다. 기판(200)은 세라믹이나, 유리, 수지 등이 일반적으로 사용되며, 폴리카보네이트 수지를 재료로 하는 것이 바람직하다.
광투과층(220)은 반사도가 높은 물질이나 반사도가 높은 물질을 첨가한 합금으로 이루어진다. 광투과층(220)을 통해 레이저 빔이 광기록매체에 입사하고, 정보기록층에서 반사된 빔은 다시 광투과층(220) 방향으로 출사된다.
정보기록층(210)은 기판의 상부에 위치하며, 제1기록층(212), 제2기록층(214) 및 제3기록층(216)을 포함한다.
제1기록층(212), 제2기록층(214) 및 제3기록층(216)에 포함된 각각의 물질들은 레이저 빔을 조사받으면 서로 혼합되어 새로운 물질을 형성한다. 상기 새로운 물질은 주위의 물질과 전혀 다른 반사율을 갖는다.
도 4의 정보기록층(210)내에 위치한 제1기록층(212), 제2기록층(214) 및 제3기록층(216)의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 반드시 제1기록층(212), 제2기록층(214) 및 제3기록층(216)이 기판(200) 위에 순차적으로 위치하는 구조로 한정하는 것은 아니다.
제1기록층(212)은 Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함한다. 또한, AW(SbZTe1 -Z)1-W(0≤W≤0.2, 0.5≤Z≤0.9)의 형태로 구성된 화합물로서, A는 Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, V, Bi, Zr, Ti, Mn 및 Mo로 이루어진 군에서 선택된 하나의 이상의 원소로 이루어지는 것도 바람직하다.
제2기록층(214)은 Si, Sn, Ge 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 Si, Sn, Ge 및 Sb로 이루어진 군에서 선택된 하나의 원소를 주원소로서 50 원자 퍼센트(atomic %) 이상 포함하는 것도 바람직하다.
제3기록층(216)은 Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, Ge, Sb, Te 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 첨가원소로서 더 포함하는 것도 바람직하다.
제1기록층(212)의 물질, 제2기록층(214)의 물질 및 제3기록층(216)의 물질은 레이저 빔이 조사되면, 제1기록층(212), 제2기록층(214) 및 제3기록층(216)이 서로 반응하여 새로운 물질이 생성되는 매커니즘으로 기록마크를 생성한다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광기록매체에 레이저 빔을 조사하여 기록을 할 경우 광기록매체에 기록되는 형태를 설명한다.
광기록매체의 정보기록층(210)의 표면은 그루브(groove)와 랜드(land)가 형성되어 있어 상기 광기록매체에 조사된 레이저의 빔의 가이드 역할을 한다.
도 5에 도시된 바와 같이 랜드 기록은 정보기록층(210)의 볼록한 부분에 데이터가 기록되는 것으로 정보기록층(210) 표면 중 레이저 빔이 먼저 닿는 부분에 기록마크(250)가 형성되는 것을 말한다.
도 6에 도시된 바와 같이 그루브 기록은 정보기록층(210)의 오목한 부분에 데이터가 기록되는 것으로서, 정보기록층(210) 표면의 레이저 빔이 나중에 닿는 부분에 기록마크(250)가 형성되는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 광기록매체는 랜드 기록과 그루브 기록이 모두 가능하다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광기록매체에 랜드 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광기록매체에 그루브 기록을 할 경우 기록마크가 생성된 일 형태를 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광기록매체는 정보기록층(210)의 주위 또는 내부에 유전층(260)을 적층할 수 있다.
유전층(260)이 없을 경우, 동일한 기록 파워에서 온도가 낮게 올라갈 수 있다. 레이저 빔 조사시 투과성분이 많아 흡수량이 적기 때문이다.
유전층(260)은 AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 물질로 적층하는 것이 바람직하다.
유전층(260)에 첨가될 수 있는 상기의 물질은 흡수성이 좋아 상기 광기록매체에 레이저 빔을 조사시 레이저 빔의 투과량을 감소시킨다. 따라서, 유전층(260)이 적층될 경우 기록마크(250) 생성시 필요한 레이저 파워를 낮출 수 있다.
또한, 유전층(260)은 정보기록층(210)에 레이저 빔이 조사될 경우 정보기록층(210)에서 발생한 열이 적절한 속도로 외부로 방출되도록 하여 정보기록층(210)의 온도 분포가 조절되도록 한다.
유전층(260)은 정보기록층(210)의 어느 한 면 또는 정보기록층(210)의 내부 에 위치하는 것이 가능하다.
그 밖의 다른 구성은 제 1 실시예에 따른 광기록매체와 동일하다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광기록매체의 구조를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광기록매체는 기판(200), 2 이상의 정보기록층(210,230)과 각 기록층(210, 230) 사이에 위치하는 분리층(240) 및 광투과층(220)을 포함한다.
2 이상의 정보기록층(210,230)에는 도 5 내지 도 8에서 설명한 구조와 형태로 기록마크(250)가 형성될 수 있다.
2 이상의 정보기록층(210,230)은 모두 똑같은 구조를 가질 필요는 없다. 따라서 2 이상의 정보기록층(210,230) 중 어느 하나의 정보기록층(예를 들어,210)에만 유전층(260)을 더 포함되도록 하는 것도 가능하다.
이하에서는 5층으로 구성된 광기록매체(이하 '5층막 광기록매체'이라 함) 및 2층으로 구성된 광기록매체(이하 '2층막 광기록매체'이라 함)의 반사도 구조 및 열 분포를 비교하여, 본 발명에 따른 광기록매체의 적용가능성을 검토한다.
도 10a 및 도 10b는 5층으로 구성된 광기록매체 구조와 2층으로 구성된 광기록매체의 구조에 따른 기록 전후의 반사도 결과를 도시한 도면들이고, 도 11a 및 도 11b는 도 10a 및 도 10b의 실험 결과 중 Ge로 구성된 기록층의 기록 후 수평 온도 분포를 도시한 도면들이고, 도 12a 및 도 12b는 도 10a 및 도 10b의 실험 결과 중 Ge로 구성된 기록층의 기록 후 수직 온도 분포를 도시한 도면들이다.
상기 5층막 광기록매체는 종래의 광기록매체와 같이, 2층의 기록층(110, 120) 외에 반사층(50) 및 상하부 유전체층(20, 30)을 더 포함한다.
상기 2층막 광기록매체는 2층의 정보기록층으로 구성된다.
상기 5층막 광기록매체 및 2층막 광기록매체는 Ge 및 Au로 구성된 정보기록층을 갖는다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 2층막 광기록매체는 상기 5층막 광기록매체와 마찬가지로, 기록 전후의 반사도 차이 특성에서 만족할만한 특성이 나타난다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, Ge로 구성된 기록층의 수평 온도 분포는 상기 2층막 광기록매체의 경우, 레이저 중앙에 온도가 집속되고, 상기 5층막 광기록매체의 경우, 전후와 좌우 모두로 열의 확산이 비교적 크게 일어남을 확인할 수 있다. 상기 5층막 광기록매체의 경우, 기록 마크들 간에 열적인 간섭을 일으킬 가능성이 있어, 마크 제어의 관점에서는 상기 2층막 광기록매체가 우수하다.
단, 상기 2층막 광기록매체는 같은 기록 파워일 때 온도가 낮게 올라간다. 레이저 조사시 두꺼운 막이 없어 투과성분이 많고 흡수성분이 적기 때문이다. 이점은 유전층(260)을 입혀 보완할 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, Ge로 구성된 기록층의 수직 온도 분포는 상기 2층막 광기록매체의 경우, 레이저 중앙에 온도가 집속되고, 좌우로 열의 손실이 적어 마크 제어에 효과적이다. 상기 5층막 광기록매체의 경우, 두꺼운 반사층(50)의 열전도도가 크기 때문에 수직방향 및 좌우방향으로 빠져나가는 열이 많아 기판(60) 의 열변형을 줄일 수 있다. 한편 상기 2층막 광기록매체는 온도가 집속되므로, 기판의 열변형을 야기할 우려가 있다. 이점은 유전층(260)을 입혀 보완할 수 있다.
상기한 바와 같이, 반사층(50)이나 상하부 유전체층(20, 30) 없이 2층의 정보기록층만으로 구성된 광기록매체는 반사도 구조 및 열 특성에 있어 만족할 만한 결과를 얻을 수 있다.
이하에서는 상기 설명한 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 광기록매체의 대한 실험 결과를 설명한다.
먼저, 테스트 샘플을 만들기 전에 반사도 특성, 레이저 빔에 따른 열적 특성 등을 상기 광기록매체에 맞게 설계하기 위하여 모의 실험을 수행한 결과를 상술한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체에서 제3기록층 및 유전층의 두께 조합에 따른 광기록매체의 반사도를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 도 13의 가로축은 Al을 주성분으로 하고 Ti가 3%의 비율로 첨가된 물질로 형성된 제3기록층(216)의 두께를 Å단위로 표시한 것이고, 세로축은 유전층(260)의 두께를 Å단위로 표시한 것이며, 도 13에 나타난 값은 제3기록층(216) 및 유전층(260)의 두께에 따른 반사도를 표시한 것이다.
상기 모의 실험에 사용된 광기록매체는, 기록 전의 반사도가 12% 내지 24%의 범위를 가져야만 만족할 만한 기록 특성을 얻을 수 있다. 이는 마크와 스페이스가 형성되지 않은 평판의 광기록매체에서의 반사도가 20% 내지 35%의 범위 내에 해당하는지의 여부를 통해 간접적으로 확인할 수 있다.
상기 모의 실험은 평판의 광기록매체의 반사도 분포를 측정한 것으로, 도 13에 표시된 설계영역의 범위에서 제3기록층(216) 및 유전층(260) 두께의 조합을 선택할 경우, 12% 내지 24% 범위의 기록 전 반사도를 갖는다. 바람직하게는, 제3기록층(216)이 100Å, 유전층(260)이 200Å 두께로 적층된 경우이다.
다음으로, 실제의 기록 펄스 파형으로 광기록매체에 기록 실험을 하기에 앞서, 다수의 정보기록층(210) 물질 조합 및 두께 비율 등을 다르게 설계하여 실험함으로써 광기록매체 특성의 효과적인 판단 기준으로 이용할 수 있는 DC 어닐링(annealing) 실험을 수행한다.
우선 DC 어닐링 실험에 사용된 광기록매체의 구조와 기록물질을 설명한다.
상기 실험에 사용된 광기록매체는 내경 15mm, 외경 120mm, 두께 1.1mm의 도우넛 형태를 기판(200)을 포함하고, 기판(200)에는 랜드와 그루브를 갖는 0.32㎛의 트랙 피치가 형성되도록 하였다.
기판(200)은 폴리카보네이트를 재료로 하고, 기판(200)상에 제3기록층(216), ZnS-SiO2로 이루어진 유전층(260), 제2기록층(214), 제1기록층(212)순으로 다층 박막을 적층하였다.
또한, 광투과층(220)으로 제1기록층(212) 위에 20㎛의 PSA 접착제가 붙은 80㎛의 폴리카보네이트 커버 시트를 접합시켰다. 유전층(260)의 두께는 200Å, 제3기록층(216)의 두께는 100Å, 제2기록층(214)의 두께는 30Å, 제1기록층(212)의 두께는 90Å로 각각 적층하였다.
본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 광기록매체에 대한 상기 실험의 조건은 다음과 같다.
상기 실험에서 광기록매체의 선속도(Constant Linear Velocity)는 4.92m/s로 하고, 광기록매체에 대한 측정위치는 내주에서 30mm지점으로 하였다. 광기록매체에 데이터의 기록은 그루브 기록이 되도록 하였으며 사용된 레이저 빔의 파장은 408nm이고, 재생 파워는 0.35mW로 설정하였다. 또한, 평가장비로는 펄스텍(Pulstec) 社의 ODU-1000을 사용하였다.
표 1을 참조하여 상기와 같이 구성된 광기록매체에서 정보기록층(210) 및 유전층(260) 물질의 조합과 그에 따른 실험 결과를 설명하면 다음과 같다.
실험 NO. 제3 기록층 유전층 DC파워 변조도 (%) 판단 DC 어닐링 시작 파워 (mW) 판단 포화 파워 범위 (△mW) 판단 마크 안정성 (△R) 판단
1 Cu 55 ○ 3.1 × 3.0 △ 0 ○
2 Cu+Al ZnS-SiO2 49 ○ 2.3 ○ 2.4 ○ 0 ○
3 Cu+GeSbTe ZnS-SiO2 48 ○ 1.7 ○ 1.5 ○ 1 △
4 Cu+Ti 50 ○ 2.5 △ 2.0 ○ 0 ○
5 Cu+Sb 50→48 △ 2.0 ○ 1.7 ○ 1.5 △
6 Al 52 ○ 3.3 × 3.0 △ 0 ○
7 Al+Cu ZnS-SiO2 47 ○ 2.8 △ 2.5 ○ 0 ○
8 Al+GeSbTe ZnS-SiO2 42 △ 2.5 ○ 1.6 ○ 1.5 △
9 Al+Ti 49 ○ 2.9 △ 2.1 ○ 0 ○
10 Al+Sb 48→44 △ 2.5 ○ 1.9 ○ 2 △
실험1 내지 실험10은 모두 제1기록층(212)은 GeSbTe, 제2기록층(214)은 Si를 주성분으로 한다.
실험1의 제3기록층(216)은 Cu를 주성분으로 하고, 실험2의 제3기록층(216)은 Cu+Al을 주성분으로 하고, 실험3의 제3기록층(216)은 Cu+GeSbTe를 주성분으로 하고, 실험4의 제3기록층(216)은 Cu+Ti를 주성분으로 하고, 실험5의 제3기록층(216)은 Cu+Sb를 주성분으로 하고, 실험6의 제3기록층(216)은 Al을 주성분으로 하고, 실험7의 제3기록층(216)은 Al+Cu를 주성분으로 하고, 실험8의 제3기록층(216)은 Al+GeSbTe를 주성분으로 하고, 실험9의 제3기록층(216)은 Al+Ti를 주성분으로 하고, 실험10의 제3기록층(216)은 Al+Sb를 주성분으로 하도록 구성되었다.
실험2, 실험3, 실험7 및 실험8은 ZnS-SiO2를 주성분으로 하는 유전층(260)이 형성되었다.
각 실험 조합에 대한 평가 기준은 DC파워 변조도, DC 어닐링 시작 파워, 포화 파워 범위 및 마크 안정성으로 하였다. 표 1의 각각의 판단기준에 따른 결과는 양호한 결과를 보인 실험 조합 순으로 각 평가기준의 우측 칸에 '○' , '△' 또는 '×'으로 표시하였다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체의 DC 어닐링 실험에 사용된 평가 기준들을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, DC 파워 변조도(Modulation)는 광기록매체의 스페이스와 마크 사이의 반사도 차이를 나타낸다.
즉, 레이저 빔의 8T 모듈레이션 펄스에 대해 스페이스의 반사도와 마크의 만사도 차이를 스페이스의 반사도로 나눈 것으로 이를 퍼센트(%) 값으로 표시하였다. DC 파워 변조도 실험에서 상기 반사도의 차이는 광기록매체에 있어서 가장 우선적인 판단기준으로서, 상기 반사도 차이가 커야 광기록매체로서 적합하다.
본 발명에 따른 광기록매체에 대한 실험에서 스페이스와 마크 사이의 반사도 차이는 실험1이 55%로 가장 좋은 값을 나타내었다. 또한, 실험5 및 실험10과 같이 제3기록층에 Sb 원소가 첨가되었을 경우 변조도 값이 변화되어 다소 불안정한 경향을 나타내었다.
DC 어닐링 시작 파워는 최적화된 구조를 가진 광기록매체가 규정된 기록파워(Pw)로 기록될 수 있는 것인가를 간접적으로 확인할 수 있는 판단기준이다.
BD는 광기록매체의 속도 1X, 2X에 대해서 3~6mW 내의 범위의 레이저 기록파워에서 기록마크가 생성되어야 한다. 이를 간접적으로 확인하기 위해 정보기록층(210)의 변화가 생기기 시작하는 파워를 측정하여 상기 측정된 파워가 1.5~3mW 이내이면 광기록매체가 규정된 레이저 파워에 대해 적절한 기록민감도를 갖는 것을 판단하였다.
평가기준으로서 스타트 DC 테스트 파워 측정의 구체적인 실험방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 스페이스 파워(Ps(mW))의 레이저 빔을 광기록매체에 조사한다. 상기 레이저 빔의 펄스는 멀티 펄스 타입이 아니고 단일 펄스 타입이다. 그리고 레이저 빔이 조사되었을 경우, 광기록매체가 가지는 본래 반사도의 크기가 오실로스코프상에서 변화시키기 시작하는 레이저 파워로 측정된다.상기 측정된 레이저 파워의 크기가 DC 어닐링 시작 파워의 값이다.
상기 실험에서는 DC 어닐링 시작 파워가 3mW보다 작은 파워이면 최적화된 광기록매체로 평가하였다. 상기 실험에서 스타트 DC 테스트 파워의 값은 실험3이 가장 좋은 결과를 나타내었다. 한편, 실험1 및 실험6과 같이 제3기록층(216)을 Cu 또는 Al과 같은 단일원소로만 형성하였을 때 기록 민감도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
포화 파워 범위(Saturated Power Range)는 정보기록층(210)이 반응하기 시작하는 온도에서 정보기록층(210) 전체 두께가 반응했을 때까지의 온도 범위를 간접적으로 확인하는 것이다.
포화 파워 범위의 값이 크면 최적화된 기록 특성을 얻기 위한 파워 범위를 벗어날 수 있으며, 중간 온도 범위에서 광기록매체의 반사도 특성이 심하게 변하여 기록 특성을 제어하기 어렵다는 것을 의미한다. 포화 파워 범위의 값이 작으면 실제 기록마크를 기록할 때 마크와 스페이스 경계의 반사도 차이가 커지므로 지터(timming error)의 값이 작아질 확률이 높아진다.
상기 실험에서는 포화 파워 범위가 2.5mW 이내이면 최적화된 광기록매체로 평가하였다. 상기 실험에서는, 실험1 및 실험6이 특성 범위를 벋어나는 것을 확인할 수 있다.
상기 실험의 판단기준으로서 마크 안정성은 기록마크가 시간에 따라 변화하지 않고 오래동안 유지될 수 있는 가를 판단하는 항목이다. 광기록매체에 8T 모듈레이션의 레이저 펄스로 기록마크가 형성되었을 때 상기 기록마크의 크기는 재생파워의 레이저 빔의 영향이나 실내 온도 하에서 시간에 따라 커지거나 줄어들지 않고 유지되어야 한다.
상기 실험에서는 광기록매체의 트랙 전체가 스페이스 상태에서 0.4mW의 DC 재생 파워로 10시간 동안 가하여 반사도가 변화하는 량을 측정하였다.
본 발명에 따른 광기록매체에 대한 실험에서는 실험3, 실험5, 실험8 및 실험10에 기록된 기록마크가 조금 변화할 수 있음이 발견되었다. 따라서, 상기 기록층(212, 214, 216) 물질에 대해서는 광기록매체의 기록물질 비율이나 광기록매체의 구조 등으로 이를 개선할 여지도 있다고 판단된다.
상기 실험 결과에 의하면, 제3기록층(216)으로 Cu 및 Al 중 적어도 하나 이상의 원소와 Al, Ge, Sb, Te 및 Ti 중 적어도 하나 이상의 원소의 조합이 광기록매체의 가장 좋은 정보기록층(210) 선택 재료로 평가될 수 있다. 하지만, 상기 대다수 물질의 조합이 DC 어닐링 시작 파워의 크기가 다소 크기 때문에 기록 레이저 파워를 조금 더 낮출 수 있는 방법을 찾는다면 더욱 바람직한 정보기록층(210) 물질이 될 수 있다.
이하 상기 실험을 통해 적합한 재료로 선택된 물질들로 정보기록층(210)을 구성한 광기록매체의 특성을 실험한 결과를 상술한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체의 성능 평가를 위해 상기 광기록매체의 데이터 기록에 사용된 레이저 기록 펄스의 파형을 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 광기록매체의 기록에 사용한 레이저 펄스의 기록파워(Pw)는 5.7mW, 스페이스 파워(Ps)는 1.5mW, 기저 파워(Pb)는 0.1mW의 크기를 가진다. 상기 레이저 기록 펄스는 2T ~ 6T까지의 랜덤 멀티 펄스를 가지며, 각 기록 펄스에 대해 N-1개의 분할 펄스가 되도록 펄스를 변조하여 기록을 수행하였다.
도 16은 도 15의 기록 펄스로 기록시 기록시간에 따른 광기록매체의 온도 분포를 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광기록매체에서 유전층 유무에 따른 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 1번, 2번, 3번의 도면은 각각 도 15의 각 1번, 2번, 3번 시간대에서 상기 광기록매체의 트랙 중앙의 수직 단면에서의 온도 분포를 나타낸다.
도 16의 1번 내지 3번 도면의 온도 분포를 살펴보면, 본 발명의 광기록매체는 상술한 2층막 광기록매체 및 5층막 광기록매체의 온도 분포의 중간 형태를 형성한다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 광기록매체와 같이 반사층 및 상하부 유전체층이 없는 경우도 만족할 만한 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
도 17을 참조하면, 유전층(260)의 존재 유무에 관계없이 도 15에 도시된 2T의 앞단과 뒷단의 온도 분포가 유사한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광기록매체에 반드시 유전층(260)을 적층하여야 할 필요는 없다.
본 발명에 따른 광기록매체의 성능의 우수함은 정보기록층(210)이 하나인 경우일 때를 보였으나, 이는 2 이상의 정보기록층(210, 230)을 포함할 때도 마찬가지이다. 2 이상의 정보기록층(210, 230)중 하나 이상의 정보기록층은 상기와 같은 구성물질과 두께 비율, 두께 합 등으로 조합될 수 있음은 물론이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광기록매체는 정보기록층을 3층의 기록층으로 구성하고, 반사층을 제거하여 두께를 감소시키고, 제조단가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 광기록매체는 데이터가 고밀도로 기록되어도 기록마크와와 스페이스 사이의 컨트라스트가 크고, 기록민감도가 높다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 광기록매체는 기록마크의 안정성과 기록특성이 우수하면서도, 기록마크를 만드는 데 필요한 레이저 파워가 높지 않은 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 레이저 빔이 조사되어 정보기록층 내에서 주변 물질과 다른 반사도를 갖는 새로운 물질이 생성되는 메커니즘으로 정보를 기록하는 광기록매체에 있어서,
    기판; 및
    상기 기판의 상부에 위치하는 정보기록층을 포함하며,
    상기 정보기록층은, Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제1기록층;
    Si, Sn, Sb 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제2기록층; 및
    Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 제3기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1기록층은, AW(SbZTe1 -Z)1-W(0≤W≤0.2, 0.5≤Z≤0.9)의 형태로 구성된 화합물로서, A는 Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, V, Bi, Zr, Ti, Mn 및 Mo로 이루어진 군에서 선택된 하나의 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 기록층은, Ge, Sb, Te 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2기록층은, 상기 제3기록층의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1기록층은, 상기 제2기록층 또는 제3기록층의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 유전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유전층은, 상기 정보기록층의 어느 한 면에 적층되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 유전층은, 상기 정보기록층 내에 적층되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  9. 레이저 빔이 조사되어 정보기록층 내에서 주변 물질과 다른 반사도를 갖는 새로운 물질이 생성되는 메커니즘으로 정보를 기록하는 광기록매체에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상부에 위치하는 2 이상의 정보기록층; 및
    상기 정보기록층 사이에 형성된 분리층을 포함하며,
    상기 각 정보기록층은, Ag, In, Ge, Sb 및 Te로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제1기록층;
    Si, Sn, Sb 및 Ge로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 제2기록층; 및
    Al 및 Cu 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 제3기록층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1기록층은, AW(SbZTe1 -Z)1-W(0≤W≤0.2, 0.5≤Z≤0.9)의 형태로 구성된 화합물로서, A는 Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, V, Bi, Zr, Ti, Mn 및 Mo로 이루어 진 군에서 선택된 하나의 이상의 원소로 이루어진 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3기록층은, Ge, Sb, Te 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 2 이상의 정보기록층 중 어느 하나의 정보기록층에 있어서 상기 제2기록층은, 상기 제3기록층의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 2 이상의 정보기록층 중 어느 하나의 정보기록층에 있어서 상기 제1기록층은, 상기 제2기록층 또는 제3기록층의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  14. 제 9 항에 있어서,
    AlN, GeN, SiN, Al2O3, ZnS-SiO2, TiO 및 SiO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 유전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유전층은, 상기 2 이상의 정보기록층 중 어느 하나의 정보기록층의 어느 한 면에 적층되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 유전층은, 상기 2 이상의 정보기록층 중 어느 하나의 정보기록층 내에 적층되는 것을 특징으로 하는 광기록매체.
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