KR19980026724A

KR19980026724A - 상변화형 광디스크

Info

Publication number: KR19980026724A
Application number: KR1019960045264A
Authority: KR
Inventors: 문혁
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-07-15

Abstract

본 발명은 저(Low) 선속도에서 마크(Mark)를 기록한 경우와 마크길이가 길어져서 지터특성이 나빠지는 문제점을 해결한 상변화형 광디스크를 제공함을 목적으로 하고 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 해결하기 위한 장치는 폴리카보네이트 기판과, 제1유전체막과 상변화형 기록막과, 제2유전체막과, 반사층과 보호막으로 구성된 상변화형 광디스크에 있어서, 상기 기록막은 GeSbTe 3원계 합금에 Ag를 도핑하여 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

상변화형 광디스크

본 발명은 저선속도 기록용 고밀도 상변화형 광디스크에 관한 것이다.

상변화형 광디스크는 레이저광을 기록막에 집중시켜, 그 펄스출력과 펄스폭에 대응하여 기록막의 온도가 융점 이상으로 상승되었을 때 급랭시키므로써 기록막을 비정질 상태로 만들어 이를 기록 비트로 이용하고, 소거시에는 다시 기록막위에 상기 기록시와는 달리, 낮은 펄스출력과 펄스폭의 레이저광을 조사시켜 기록막의 온도를 결정화 온도근처로 상승시킨후 서냉시키므로써 다결정 상태를 만든다. 상변화 기록재료에서는 이러한 결정질과 비정질 상태의 변환이 가역적으로 발생하므로 반복 기록(Rewritable) 광디스크 재료로 주목을 받고 있다. 정보의 재생방법은 이러한 상(Phase)에서의 반사율의 상이함, 예를 들면 결정상태(소거상태)의 반사율이 비정질 상태(기록상태)의 반사율에 비하여 높은 것을 이용하여 정보를 재생한다. 레이저광을 폴리카보네이트 기판측으로부터 조사시켜 기록층을 결정화 상태로 만들 수 있도록 소정의 파워를 인가하여 초기화시킨 다음, 정보기록시에는 레이저 조사부를 용융시킨후 급랭시켜 비정질 상태의 스포트(spot)를 만든다. 다시 비정질 상태의 스포트위에 그보다 낮은 세기의 레이저를 조사시켜 결정상태로 되돌리는 과정을 반복하여 오버라이팅(Overwriting)을 실시한다.

상변화형 광디스크의 예는 도 1에 도시되어 있다. 즉 종래의 광디스크는 폴리카보네이트 기판(1)과 상기 기판(1)상에 형성된 ZnS-SiO₂의 제1보호막(2)과, 제1보호막(2)상에 형성된 기록층(3)과, 기록층(3)위에 형성된 ZnS-SiO₂의 제2보호막(4)과, 제2보호막(4)위에 형성된 AlTi 합금의 반사막(5)과, 반사막(5)위에 도포된 UV 수지막(6)으로 형성되어 있다.

상기 기록층(3)은 GeSbTe계로 형성되어 있다. 그리고 상기 제1 및 제2보호막(2,4)은 레이저광의 조사에 의하여 기록층(3)을 직접적으로 가열시켜서 손상되는 것을 방지함과 동시에 기록층(3)이 산화 및 가열로 비산되는 것을 방지하기 위한 것이며, 특히 제2보호막(4)을 레이저광을 효율적으로 기록층(3)에 흡수시켜 기록층(3)의 반사율의 변화를 크게 하는 엔항스(Enhance) 효과를 발휘하여 상변화형 광기록매체에 있어서 감도를 향상시키는 역할을 하고 있다. 이러한 구성의 상변화형 광기록매체에 있어서 제1 및 제2의 보호막(2,4)으로 사용되는 ZnS-SiO₂는 비정질상의 균일한 막을 얻을 수 있고 열팽창계수가 다른 유전체막 보다 상대적으로 작으며 특히 광학적으로는 높은 굴절율 값을 갖고 있어 폴리카보네이트 기판(1)과 기록층(3)과의 중간값으로 설계되기 때문에 입사시키는 레이저광을 무반사조건으로 설계할 수 있다. 따라서 상변화 광기록매체는 저파워의 레이저로드 소거가 가능하고 상변화형 기록매체가 받는 열적 스트레스가 작아진다. 그러나 상변화형 광디스크는 가역적인 상의 변화를 이용하므로 이들 박막의 두께, 기록막의 조성, 디스크 구조가 미치는 열적인 성질이 기록 소거, 및 재생에 중요한 영향을 미치게 된다.

특히 현재까지 보고된 바에 의하면 상변화형 디스크는 기록시에 고온으로 상승된 기록막내에 비대칭적인 열흐름으로 인한 매체의 유동이 가장 문제시 되고 있으며, 고밀도 및 고속회전의 환경하에서는 이런 구조를 수정하지 않으면 안되는 것으로 알려져 있다.

상변화형 디스크의 기록밀도를 증가시키는 방법으로는 마크 엣지 기록(Mark Edge Recording)에 의해 선기록 밀도를 향상시키는 것과 랜드/그루브(Land/Groove) 기록에 의하여 트랙 밀도(Track Density)를 향상시키는 방법이 있다. 이중 마크 엣지 기록방식은 종래의 마크 포지션(Mark Position) 방법에 비하여 1.8배의 기록 밀도의 향상을 달성할 수 있어 향후 기대되는 기술로 알려지고 있다. 그러나 마크 엣지 기록방식은 고밀도를 이루기 위해서는 매체의 유동을 극복해야 하는 최대의 난점을 갖고 있어 이런 유동(Material flow)은 비정질과 결정질 상태간의 광흡수도 차이와 유전체층의 열적 스트레스에 의해 유기된 스트레스가 기록막에 압축 응력(Compressive Stress)로 작용하기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다. 즉 기록과 소거를 행할 때 인접하는 기록마크끼리의 열적상호 작용과 잠열에 의한 효과로 인하여 기록마크의 모양이 왜곡되거나 기록마크내의 기록재료들이 끝부분이나 앞부분으로 이동하는 현상이 나타나며 유동에 의한 반사도값의 변화 등에 의해서도 지터(Jitter)의 증가가 발생한다. 따라서 일부에서는 기록층의 유동을 억제하기 위하여 광학적으로 반투명한 Au를 반사막으로 사용하여 광을 일부 투과시키는 방법에 의해 비정질과 결정질의 광투과도를 조정하는 방법을 사용하거나, 기록막내에 고융점 성분을 첨가하는 방법 등을 적용하고 있다. 또한, 기록막과 유전체막의 경계면에 서로 다른 표면 에너지를 갖는 막(ex:텅스텐)을 삽입하여 기록층이 급랭될 때 유전체막과의 웨팅(Wetting) 현상을 고려하여 광흡수도 제어를 시도한 예도 최근 보도되었다. 또한, 데이터의 전송속도를 결정하는 선속도의 경우에도 저(Low)선속에서 롱 마크(Long Mark)를 기록할 경우에는 기록된 마크 길이가 길어지는 문제점이 있어 왔다. 이는 저 선속도에서의 기록시에는 냉각속도가 저하되므로 기록막내에 축적된 열이 남아 있는 부분이 발생하여 이 부분이 기록막내에서 비정질부를 형성하여 마크길이를 길어지게 하는 것으로 생각되며, 이것이 지터증가의 원인이 된다.

이를 해결하기 위하여 드라이브에서 파형을 조절하는 방법이 시도되었으나 드라이브 마진(Drive Margin)을 좁게 한다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 발명한 것으로 저(Low) 선속도에서 마크(Mark)를 기록한 경우와 마크길이가 길어져서 지터특성이 나빠지는 문제점을 해결한 상변화형 광디스크를 제공함을 목적으로 하고 있다.

도 1은 종래의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 3은 종래의 상변화형 광디스크 및 본 발명의 상변화형 광디스크의 기록파워 변화에 따른 지터특성 변화를 나타낸 그래프,

도 4는 종래의 상변화형 광디스크와 본 발명의 상변화형 광디스크의 반복기록 테스트에 따른 지터특성 변화를 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1,10:기판2,11:제1보호층

3,12:기록층4,13:제2보호층

5,14:반사막6,15:UV 수지 보호막

이하, 첨부도면에 근거하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 상변화형 광디스크는 0.6m/m 또는 1.2m/m 두께의 폴리카보네이트 기판(10)과, 상기 기판(10)상에 마그네트론 스파터링법을 이용하여 ZnS-SiO₂로 피복된 제1유전체막(11)과, 상기 제1유전체막(11)상에 동일방법으로 상변화형 기록층 재료인 GeSbTe계의 재료에 도핑재료로써 Ag가 3% 이하의 조성비로 첨가된 재료로 형성되는 기록층(12)과, 상기 기록층(12)상에 ZnS-SiO₂로 피복되어 형성된 제2유전체막(13)과, 상기 제2유전체막(13)상에 AlTi계 재료로 형성된 반사막(14)과, 그위에 다시 자외선 경화수지계의 유기물을 적층하여 형성한 UV 수지 보호층(15)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면 일반적으로 광학적, 물리적 특성이 우수한 GeSbTe계 재료에 열전도 특성이 우수한 Ag 재료를 소량(3% 이하) 첨가하여 기록층(12)을 형성함으로써, 레이저광에 의한 기록층에서의 열변환이 빠르게 진행되므로 저 선속도에서 기록막의 온도가 상승된 경우에 기존의 GeSbTe계의 재료로 형성되는 기록층은 열에 의한 상변환이 늦어져서 고온에서의 기록시 마크길이가 길어진다는 문제점을 해결할 수가 있다. 이때 Ag의 첨가량은 3% 이상으로 하면 기록막의 광학특성이 떨어지고 반복기록 특성도 나빠진다.

도 3은 종래의 상변화형 광디스크와 본 발명의 상변화형 광디스크의 기록파워 변화에 따른 지터특성 변화(이때 기록조건:2배속, 소거파워:6mW)을 나타낸 것으로, 본 발명의 상변화형 광디스크는 종래의 상변화형 광디스크에 비하여 2배속에서 기록마크를 기록할 경우 지터특성이 현저히 우수함을 알 수 있다.

이는 본 발명의 기록층은 GeSbTe계 기록층에 Ag를 3at% 이하로 첨가함으로써 기록층이 레이저 조사에 의해 고온으로된 상태에서 빠르게 기록층내의 열을 외부로 방출시켜줌으로 기록막내의 잔여열에 의한 마크길이 변형을 억제할 수 있기 때문인 것으로 추정된다.

또한 도 4는 종래의 상변화여 광디스크와 본 발명의 상변화형 광디스크의 반복기록 테스트에 따른 지터특성 변화(기록조건:기록/소거 파워:12mW/6mW, 2배속)를 나타낸 것으로 본 발명의 상변화형 광디스크는 지터증가 요인을 억제하여 반복기록에 따른 열화특성도 크게 개선됨을 보이고 있다.

이상과 같이 본 발명의 상변화형 광디스크는 GeSbTe계로 형성되는 기록층에 Ag를 소량(3at% 이하) 첨가함으로써, 저 선속도에서 마크길이가 길어져 마크의 변형으로 인한 지터의 증가를 방지할 수 있고 기록층내에 열을 외부로 빠르게 방출할 수 있어 기록막내의 열의 축적으로 인한 기록막의 열화촉진을 방지함으로써 광디스크의 수명을 길게 한다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims

폴리카보네이트 기판, 제1유전체막, 상변화형 기록층, 제2유전체막, 반사층 및 UV 수지 보호층으로 구성된 상변화형 광디스크에 있어서,

상기 상변화형 기록층은 GeSbTe 3원계 합금에 Ag를 도핑하여 형성함을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
제1항에 있어서,

상기 Ag의 도핑량은 3% 이하임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.