KR19980026723A - 상변화형 광디스크 구조 - Google Patents

상변화형 광디스크 구조 Download PDF

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Abstract

상변화형 광디스크 구조에 관한 것으로서, 폴리카보네이트 기판상에 형성된 제1유전체층과 제2유전체층 사이에 형성된 기록층인 AgInSbTe합금에 Cr-Te(크롬-텔루륨)를 첨가하여 덮어쓰기시의 매체 유동을 방지함으로써 반복기록 등의 특성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

상변화형 광디스크 구조
본 발명은 고밀도 상변화형 광디스크에 관한 것으로서, 특히 기록층의 유동을 방지하도록 한 상변화형 광디스크 구조에 관한 것이다.
일반적으로 상변화형 광디스크는 레이저광을 기록층에 집중시켜 그 펄스출력과 펄스폭에 대응하여 기록층의 온도가 융점 이상으로 상승되었을때 급냉시킴으로써 기록층을 비정질 상태로 만들어 이를 기록비트로 이용하고, 소거시에는 다시 기록층위에 상기 기록시와는 달리, 낮은 펄스출력과 펄스폭의 레이저 광을 조사시켜 기록층의 온도를 결정화 온도 근처로 상승시킨후 서냉시킴으로써 결정화 상태를 만든다.
상변화형 기록재료에서는 이러한 결정결과 비정질 상태의 변환이 가역적으로 발생하므로 반복기록(Rewritable) 광디스크 재료로 주목을 받고 있다.
상변화형 광디스크에 있어서 정보재생 방법은 이러한 상(Phase)에서의 반사율의 상이함, 예를 들면 결정상태(소거상태)의 반사율이 비정질 상태(기록상태)의 반사율에 비하여 높은 것을 이용하여 정보를 재생한다.
그리고, 레이저광을 폴리카보네이트 기판측으로부터 조사시켜 기록층을 결정화 상태로 만들 수 있도록 소정파워를 인가하여 초기화시킨 다음, 정보기록시에는 레이저 조사부를 용융시킨후 급냉시켜 비정질 상태의 스폿(Spot)을 만든다.
다시 비정질 상태의 스폿위에 그보다 낮은 세기의 레이저를 조사시켜 결정상태로 되돌리는 과정을 반복하여 덮어쓰기(Overwriting)를 실시한다.
종래의 상변화형 기록매체는 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판(10)에 형성된 제1유전체층(ZnS-SiO2)(20)과, 제1유전체층(20)상에 상변화형 기록물질로 형성된 기록층(AgInSbTe)(30), 기록층(30)상에 순차로 형성된 제2유전체층(ZnS-SiO2)(40), 금속의 반사층(Al합금)(50) 및 자외선 경화 수지(UV resin)로된 보호층(60)으로 구성된다.
이와 같이 기록층(30)의 상, 하부에 제1 및 제2유전체층(20)(30)은 레이저광의 조사에 의하여 기록층(30)을 직접적으로 가열시켜서 손상되는 것을 방지함과 동시에 기록층(30)이 산화 및 가열로 비산하는 것을 방지하고자 하기 때문이다.
특히 제2유전체층(40)은 레이저광을 효율적으로 기록층(30)에 흡수시켜 기록층(30)의 반사율의 변화를 크게 하는 인헨스(Enhance) 효과를 발휘하여 상변화형 광기록매체의 감도를 향상시키는 역할을 하고 있다.
이러한 구조의 상변화형 광기록매체에서 제1 및 제2유전체층(20)(40)으로 사용하고 있는 ZnS-SiO2는 비정질상의 균일한 막을 얻을 수 있고 열팽창 계수가 다른 유전체층 보다 상대적으로 작으며, 특히 광학적으로 높은 굴절율을 갖고 있어 폴로카보네이트 기판(10)과의 기록층(30)의 중간값으로 설계될 수 있기 때문에 입사시키는 레이저 광을 무반사 조건으로 설계할 수가 있다.
따라서, 상변화 광기록매체를 저파워의 레이저로도 소거가능하고 상변화형 기록매체가 받는 열적 스트레스가 작아진다.
또한, 기록재료의 구조변화(결정질-비정질)에 의한 광학 상수의 차이를 반사도 변화로 읽어 내는 것이 상변화 광디스크의 특징으로 현재 많은 물질 개발이 이루어지고 있고 대표적인 기록 재료가 GeTeSb 합금계이다.
이 재료는 이미 오래 전부터 10-20㎧의 고속 환경하에서 컴퓨터 보조 기억장치에 필요한 재료로 꾸준하게 사용되어 왔는데 고속에서 기록 및 소거 가능하기 위해서는 결정화 속도가 빠른 것이 중요한데 이들 재료의 조성중에서 특히 GeTe-Sb2Te3 가상 이원계 선상에 있는 조성의 결정화 속도는 무려 30-100ns에 달하면서도 결정질과 비정질의 가역적인 변화를 만족하여 이미 상품화되어 있는 경우도 많다.
물론 기록 충만이 디스크를 구성하는 핵심 기술은 아닌데 기록 매체가 갖고 있는 고유한 성질도 함께 구성되어 있는 유전체막의 조성이나 성질, 두께 등에 영향을 받기 때문이다.
이것은 기록모드가 상변화형 디스크의 경우에는 열에너지를 이용하여 상의 가역적인 반응을 이용하기 때문에 광학적인 효과와 열적인 효과, 그리고 기계적인 효과를 복합적으로 고려해야 하기 때문이다.
현재 DVD(Digital Video Disc)를 위시한 고밀도 기록 기술은 꾸준한 발전을 거듭하고 있고, 재 기록형은 광자기 디스크의 경우는 복잡한 구성에도 불구하고 뛰어난 데이타 안정성 때문에 그리고 상변화 디스크의 간단한 기록 및 재생 기술이 서로 경합하는 가운데 기판에서의 기록 밀도를 고밀도로 하기 위하여 단파장 광원을 채용하는 등의 방법을 이용하여 밀도 향상에 박차를 가하고 있는 실정이다.
따라서 상변화형 광디스크의 장점을 십분 살리고 단점을 극복하는 지름길은 무엇보다도 안정적인 기록 재생이 가능한 기록 재료를 개발하는 데 있다고 할 것이다.
최근 일본의 Ricoh사 및 Osaka 대학에서는 사원계의 AgInSbTe를 중심으로 CD-E(Compact Disc-Eraseable)응용을 위한 노력을 경주하고 있다.
또한, 상변화형 광디스크는 조직이 미세하고 가역적인 상변화가 잘 이루어지는 재료인 AglnSbTe는 특히 마크의 길이를 변조하고 고 밀도를 이루는 마크 에지 리코딩(Mark Edge Recording)시의 지터(Jitter)가 작고 정확하게 길이를 제어할 수 있는 제반 장점을 지니고 있으며 소거비가 GeSbTe에 비해 월등히 높다는 장점이 있다.
종래 기술에 따른 상변화형 광디스크의 기록층 재료는 기본적으로 혼합상을 만들기가 대단히 어렵고 반복기록 특성이 나쁜 것이 단점으로 파악되고 있다.
또한, CD-E에 필요한 반사도의 차이가 크기 때문에 감도는 뛰어나 정보의 기록에는 유리하나 매체의 광흡수가 높아 덮어쓰기시의 매체 유동이 심하게 일어나 기록된 자료의 반복이용에 단점으로 작용한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 고융점 재료인 Cr-Te을 기록층 내에 첨가하여 덮어쓰기시 매체 유동을 방지하여 반복기록 등의 특성을 향상시킬 수 있도록 한 상변화형 광디스크 구조를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 상변화형 광디스크의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10:폴리카보네이트 기판20:제1유전체층
30:기록층40:제2유전체층
50:반사층60:보호층
본 발명에 따른 상변화형 광디스크 구조의 특징은, 고융점 재료인 Cr-Te을 기록 층에 2wt%~15wt% 정도 첨가하여 기록막의 유동현상을 방지하는데 있다.
이하, 본 발명에 따른 상변화형 광디스크 구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 단면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판(10)을 스퍼터링장치에 장착한 후 제1유전체층(20)으로는 ZnS-SiO2를 약 1000Å~3000Å 두께로 도포한다.
이어, AgInSbTe에 Cr-Te(크롬-텔루륨)를 첨가한 기록층(30)을 약 100Å~300Å의 두께로 도포한다.
이때, 기록층(30)에 첨가하는 Cr-Te의 양은 2wt%~15wt%이다.
만약, 기록층(30)에 첨가되는 Cr-Te의 양이 2% 이하이면 매체 유동의 억제 효과를 발휘하기 어렵고, 15% 이상이면 기록층 자체의 열화가 생겨 기록층의 감도가 떨어지게 된다.
여기서, 기록층(30)의 재료는 AgInSbTe의 미세조직을 제어하기 위한 B, C, N(붕소, 탄소, 질소)과 결정화 속도를 제어하기 위한 Ti, V(티타늄, 바나듐) 등을 첨가한다.
따라서, 이런 재료를 사용한 디스크는 특히 고밀도 펄스폭 기록법과 복합 펄스를 사용한 마크의 길이를 제어하는 등의 기록기술에 적절히 조합하여 고속, 고밀도 기록시에 적합한 디스크를 제조할 수 있다.
이어, 제1유전체층(20)과 동일한 ZnS-SiO2를 약 100Å~300Å의 두께로 제2유전층(40)을 도포한다.
이어, 반사층(50)으로 Al-Ti 금속층을 약 500Å~1000Å 두께로 도포한다.
마지막으로 기판의 보호를 위하여 자외선 경화수지(UV resin)로 된 보호층(60)으로 구성된다.
본 발명에 의한 Cr-Te이 첨가된 기록층(30)의 경우 Cr-Te의 융점이 AgInSbTe보다는 훨씬 높고 입자의 크기가 AgInSbTe가 대단히 미세하므로 쉽게 믹싱이 가능하여 기록시 감도의 저하를 방지할 수 있으며, 반복되는 열 싸이클의 경우에도 매체의 유동이 일어나지 않는 장점을 지니게 된다.
또한, 순수하게 AgInSbTe만으로 이루어진 기록층(30)의 재료는 기록이 이루어질때 연속적으로 반복되는 열 싸이클에 의해 용융되었더가 다시 냉각되는 연속적인 과정을 되풀이 한다.
이와 같은 열 싸이클을 받게 되면 기록층(30)의 재료가 용융된 상태에서 한쪽으로 이동하는 유동현상이 일어난다.
그러나 Cr-Te이 첨가된 기록층(30)의 경우는 이런 유동현상을 방지할 수 있다.
또한, Cr-Te의 경우는 융점이 약 1200℃ 정도이나 AgInSbTe의 경우는 약 600℃이다.
즉, 정보의 기록을 위하여 기록층이 용융되는 경우 600℃ 이상이 되면 AgInSbTe는 완전히 용융이 이루어지나 Cr-Te의 경우는 융점이 약 1200℃ 정도이므로 녹지 않고 고체의 상태로 남아 있게 된다.
따라서, 이들이 여러번의 기록과 소거과정을 거치는 동안에도 고체 상태로 남아 있게 됨으로서 AgInSbTe가 녹아 유동이 발생하려고 하는 경우에 이들의 이동을 방해하여 유동을 억제하는 효과를 일으켜 결과적으로 디스크의 반복기록 특성의 향상을 가져온다.
본 발명에 상변화형 광디스크 구조는 고융점 재료인 Cr-Te을 기록층 내에 첨가하여 덮어쓰기시의 매체 유동을 방지함으로써 반복기록 등의 특성을 향상시는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 폴리카보네이트 기판을 구비한 상변화형 광디스크에 있어서,
    폴리카보네이트 기판상에 형성된 제1유전체층과;
    상기 제1유전체층상에 고융점재료인 Cr-Te를 첨가한 물질로 형성된 기록층과;
    상기 기록층상에 형성된 제2유전체층과;
    상기 제2유전체층에 형성된 반사층과;
    상기 반사층에 형성된 자외선 경화수지층층으로 구성됨을 특징으로 하는 상변화형 광디스크 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기록층에 첨가한 Cr-Te 물질의 융점이 1200℃임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기록층에 첨가한 Cr-Te 물질의 양이 2~15wt%임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크 구조.
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