KR20050010809A - 고융점의 기록층을 갖는 기록 매체 및 그 기록 매체의정보 기록 방법, 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는정보 재생 장치 및 정보 재생 방법 - Google Patents

고융점의 기록층을 갖는 기록 매체 및 그 기록 매체의정보 기록 방법, 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는정보 재생 장치 및 정보 재생 방법 Download PDF

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Abstract

마스크층이 없는 간단한 구조로 재생시 열안정성의 문제를 해결할 수 있는 정보 기록 방법 및 정보 재생 방법을 제공한다. 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체의 정보 기록 방법으로서, 상기 기록 매체에 레이저빔을 조사함으로써 상기 기록층과 상기 제1유전체층 및 제2유전체층을 반응확산시켜 정보를 기록하는 기록 매체의 정보 기록 방법 및 이 정보 기록 방법에 의해 기록 매체에 기록된 정보를 재생하는 정보 재생 방법으로서, 상기 기록 매체의 기록층, 및 제1유전체층과 제2유전체층의 결정화 입자를 산란원으로 하여 플라스몬을 발생시켜 초해상도 근접장 구조에서 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생하는 정보 재생 방법을 갖는다.

Description

고융점의 기록층을 갖는 기록 매체 및 그 기록 매체의 정보 기록 방법, 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법{Recording medium having high melting point recording layer, information recording method thereof, and information reproducing apparatus and method therefor}
종래의 기록 매체는 크게 나누어 광자기 기록방식의 기록 매체와 상변화 기록방식의 기록 매체가 있다. 광자기 기록방식의 기록 매체는 MD(Mini Disk)와 같이 자성체에 직선편광을 입사시키면, 정보가 자성체의 자기 크기 및 자기 방향에 따라 그 반사광이 회전하는 현상인 자기의 커(Kerr) 효과를 이용하는 재생을 고려한 기록 매체이다. 상변화 기록방식의 기록 매체는 DVD(digital versatile disk)와 같이 기록 매체의 기록된 영역과 기록되지 않은 영역의 비정질과 결정질의 결정 상태에 따른 광상수(光常數)의 흡수계수의 차에 의해 발생되는 반사율의 차를 이용하는 재생을 고려한 기록 매체이다.
또한 최근에는 상변화 기록방식의 일종으로 미소(微小)마크를 이용하여 기록매체에 정보를 기록하고, 기록 매체에 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생하기 위한 여러가지 방법이 제시되어 있다. 그 중에서 가장 주목받고 있는 초해상도 근접장 구조를 이용하는 기록방식은, “Applied Physics Letters, Vol.73, No.15, Oct.1998" 및 Japanese Journal of Applied Physics, Vol.39, Part I, No.2B, 2000, pp.980- 981" 에 개시되어 있다. 초해상도 근접장 구조는 특수한 마스크층을 사용함으로써 재생시 마스크층에서의 국소 표면 플라스몬(plasmon)을 이용하는 것이다. 초해상도 근접장 구조는 기록 매체로부터 정보를 재생할 때 레이저빔에 의해 마스크층이 투명해지는 안티몬(Sb) 투과형, 은산화물(AgOx)이 은과 산소로 분해되고 분해된 은이 국소 플라스몬을 발생시키는 산란원(散亂源)으로 작용하는 은산화물 분해형 등이 있다.
도 1은 종래의 초해상도 근접장(super resolution near field) 구조를 이용하는 기록방식의 기록 매체와 기록원리를 나타내는 도면이다. 이것은 일반적으로 "1개층의 마스크층을 갖는 초해상도 근접장 구조"라 불리운다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기록 매체는 ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제2유전체층(112-2), GeSbTe 와 같은 기록층(115), 보호층의 역할을 하는 ZnS-SiO2또는 SiN과 같은 유전체의 보호층(114), 안티몬(Sb) 또는 은산화물(AgOx)의 마스크층(113), ZnS-SiO2또는 SiN과 같은 유전체의 제1유전체층(112-1), 투명한 폴리카보네이트층(111)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 여기에서 마스크층(113)이 안티몬(Sb)인 경우에는 보호층(114) 및 제1유전체층(112-1)은 SiN이고, 마스크층(113)이 은산화물(AgOx)일 경우에는 보호층(114) 및 제1유전체층(112-1)은 ZnS-SiO2이다. 여기에서 보호층(114)은 기록층(115)과 마스크층(113)의 반응을 방지하고 정보의 재생시 근접장의 작용 장소가 된다. 또한 마스크층(113)이 안티몬(Sb)인 경우에는 안티몬(Sb)은 투명해지고, 은산화물(AgOx)인 경우에는 은산화물(AgOx)은 은과 산소에 분해되고 분해된 은이 국소 플라스몬을 발생시키는 산란원으로 작용한다.
이 기록 매체에 약 10∼15mW 정도의 출력을 갖는 레이저(117)로부터의 레이저빔을 집속렌즈(118)에 집속하고 기록 매체에 조사하여 기록층(115)을 약 600℃ 이상으로 가열시켜 레이저빔이 조사되는 영역을 비정질로 변환함으로써 광상수(n,k)에서의 굴절율(n)의 변화에는 관계없이 흡수계수(k)를 작게 한다. 이 때, 레이저빔이 조사된 안티몬(Sb) 또는 준가역 반응성의 은산화물(AgOx)의 마스크층(113)은 안티몬(Sb) 결정의 변화 또는 준가역 반응성의 은산화물(AgOx)의 분해가 발생되는 것에 의하여 기록층(115)에 대해 프로브의 역할을 한다. 따라서 회절한계 이하의 미소마크의 재생이 가능해진다. 즉 고기록 밀도의 기록 매체로부터 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생할 수 있다.
도 2는 종래의 또다른 초해상도 근접장 구조를 이용하는 기록방식의 기록 매체와 기록원리를 나타내는 도면이다. 이것은 일반적으로 "2개층의 마스크층을 갖는 초해상도 근접장 구조"라 불리우며, 1개층의 마스크층을 갖는 것보다 향상된 성능을 갖는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 기록 매체는 ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제2유전체층(112-2), 안티몬(Sb) 또는 은산화물(AgOx)의 제2마스크층(123-2), 보호층의 역할을 하는 ZnS-SiO2또는 SiN과 같은 유전체의 제2보호층(124-2), GeSbTe와 같은 기록층(125), 보호층의 역할을 하는 ZnS-SiO2또는 SiN과 같은 유전체의 제1보호층(124-1), 안티몬(Sb) 또는 은산화물(AgOx)의 제1마스크층(123-1), ZnS-SiO2또는 SiN과 같은 유전체의 제1유전체층(122-1), 투명한 폴리카보네이트층(121)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 여기에서 제1마스크층(123-1) 및 제2마스크층(123-2)이 안티몬(Sb)인 경우에는 제1보호층(124-1)과 제2보호층(124-2), 및 제1유전체층(122-1)과 제2유전체층(122-2)는 SiN이고, 제1마스크층(123-1) 및 제2마스크층(123-2)이 은산화물(AgOx)인 경우에는 제1보호층(124-1)과 제2보호층(124-2), 및 제1유전체층(122-1)과 제2유전체층(122-2)은 ZnS-SiO2이다. 제2마스크층(123-2)은 레이저빔이 조사되는 반대쪽에도 표면 플라스몬이 발생되도록 하기 위한 것으로서, 제1보호층(124-1) 및 제2보호층(124-2)은 기록층(125)과 제1마스크층(123-1) 및 제2마스크층(123-2)과의 반응을 방지하고, 제1보호층(124-1)은 정보의 재생시 근접장으로 작용한다. 또 제1마스크층(123-1), 제2마스크층(123-2)이 안티몬(Sb)인 경우에는 안티몬(Sb)은 투명하게 되고, 은산화물(AgOx)인 경우에는 은산화물(AgOx)은 은과 산소에 분해되고 분해된 은이 국소 플라스몬을 발생시키는 산란원으로 작용한다.
이 기록 매체에 약 10∼15mW 정도의 출력을 갖는 레이저(117)로부터의 레이저빔을 집속렌즈(118)에 집속하고 기록 매체에 조사하여 기록층(125)을 약 600℃ 이상으로 가열시켜 레이저빔이 조사되는 영역을 비정질로 변환함으로써 광상수(n,k)에서의 굴절율(n)의 변화에 관계없이 흡수계수(k)를 작게 한다. 이 때 레이저빔이 조사된 안티몬(Sb) 또는 준가역 반응성의 은산화물(AgOx)의 제1마스크층(123-1) 및 제2마스크층(123-2)은 안티몬(Sb) 결정의 변화 또는 준가역 반응성의 은산화물(AgOx)의 분해가 발생되는 것에 의해 기록층(125)에 대해 프로브의 역할을 한다. 따라서 회절 한계 이하의 미소마크의 재생이 가능해진다. 즉 고기록 밀도의 기록 매체로부터 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생할 수 있다.
그러나 상기와 같은 초해상도 근접장 구조는 마스크층과 기록층의 천이온도가 유사하기 때문에 기록된 정보 재생시에 열안전성이 중요한 과제가 되고 있다. 이것을 해결하기 위한 방법으로는 마스크층의 천이온도를 낮추는 방법과 기록층의 천이온도를 높이는 방법이 있는데 마스크층과 기록층의 천이온도의 차를 내는 것은 재료의 특성상 용이하지 않다.
본 발명은 정보 기록 매체에 관한 것으로서, 특히 고융점의 기록층을 갖는 기록 매체 및 정보의 기록 방법, 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 초해상도 근접장 구조를 이용하는 기록방식의 기록 매체와 기록원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 또 다른 초해상도 근접장 구조를 이용하는 기록방식의 기록 매체와 기록원리를 나타내는 도면이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 기록 매체와 기록원리와 도 3a의 기록영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 기록 매체와 기록원리와 도 4a의 기록영역을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 CNR(Carrier to Noise Ratio)특성을 나타낸다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 마스크층이 없고 구조가 간단한 고융점의 기록층을 구비한 기록 매체 및 그 기록 매체의 정보 기록 방법, 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법을 제공한다.
본 발명은 청구항 1에 기재된 바와 같이 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 기록 매체에 의해 달성된다.
본 발명은 청구항 7에 기재된 바와 같이 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체의 정보 기록 방법으로서, 상기 기록 매체에 레이저빔을 조사함으로써 상기 기록층과 상기 제1유전체층 및 제2유전체층을 반응확산시켜 정보를 기록하는 정보 기록 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 청구항 13에 기재된 바와 같이 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치로서, 상기 기록 매체의 기록층, 및 제1유전체층과 제2유전체층의 결정화 입자를 산란원으로 하여 플라스몬을 발생시켜 초해상도 근접장 구조에서, 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생하는 정보 재생 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 청구항 19에 기재된 바와 같이 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 방법으로서, 상기 기록 매체의 기록층, 및 제1유전체층과 제2유전체층의 결정화 입자를 산란원으로 하여 플라스몬을 발생시켜 초해상도 근접장 구조에서, 기록된 정보를 회절한계 이하로 정보를 재생하는 정보 재생 방법에 의해 달성된다.
또 상기 기록 매체 및 그 기록 매체의 정보 기록 방법 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법은, 상기 기록층을 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 화합물(W-x) 또는 탄탈륨화합물(Ta-x)로 함으로써 달성된다.
그리고 상기 기록 매체 및 그 기록 매체의 정보 기록 방법 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법은 상기 제2유전체층 아래에 반사층을 더 구비해도 좋다. 여기에서 반사층으로 사용될 수 있는 금속은 예를 들면 Ag 또는 Al 이다.
상기 목적을 달성하여 종래의 문제점을 제거하기 위한 과제를 실행하는 본 발명의 구성과 그 작용을 첨부 도면에 의해 상세히 설명한다.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명의 일실시예에 의한 기록 매체와 기록원리 및 도 3a에서의 기록영역을 확대 도시한 도면이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 기록 매체는 ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제2유전체층(132-2), 고융점을 갖는 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 화합물(W-x) 또는 탄탈륨 화합물(Ta-x)의 기록층(135), ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제1유전체층(132-1) 및 투명한 폴리카보네이트층(131)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이 기록 매체에 405nm의 파장과 약 11mW 정도의 출력을 갖는 고출력 레이저(117)로부터의 레이저빔을 집속렌즈(118)에 집속하고, 기록 매체에 조사하여 기록층(135)을 약 600℃ 이상으로 가열시켜 레이저빔이 조사되는 영역을 반응 확산시킨다. 기록층(135)의 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 화합물(W-x) 또는 탄탈륨 화합물(Ta-x)은 제1유전체층(132-1) 및 제2유전체층(132-2)의 ZnS-SiO2화합물과 상호 반응 확산되어 결정화된다.
도 3b는 레이저빔이 조사된 기록영역의 기록층(135)의 물리적 변화를 도시한 것으로서 기록층(135) 부근이 부풀어 있는 것을 알 수 있다. 따라서 기록층(135)에서 제1유전체층(132-1) 쪽으로 부풀어 있는 것은 정보재생시 근접장으로 작용하고, 반응 확산에 의한 기록층(135)과 제1유전체층(132-1)의 결정화 입자는 재생시 산란원으로 작용하여, 표면 플라스몬이 형성되기 때문에 회절한계 이하의 미소마크의 재생이 가능해진다. 즉 고기록 밀도의 기록 매체로부터 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생할 수 있다.
도 4a와 도 4b는 각각 본 발명의 또다른 실시예에 의한 기록 매체와 기록원리 및 도 4a에서의 기록영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 기록 매체는 반사층의 역할을 하는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)의 반사층(146), ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제2유전체층(142-2), 고융점을 갖는 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 화합물(W-x) 또는 탄탈륨 화합물(Ta-x)의 기록층(145), ZnS-SiO2와 같은 유전체의 제1유전체층(142-1) 및 투명한 폴리카보네이트층(141)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이 기록 매체에 405nm의 파장과 약 11mW 정도의 출력을 갖는 고출력 레이저(117)로부터의 레이저빔을 집속렌즈(118)에 집속하고, 기록 매체에 조사하여, 기록층(135)을 약 600℃ 이상으로 가열시켜 레이저빔이 조사되는 영역을 반응 확산시킨다. 기록층(145)의 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 텅스텐 화합물(W-x) 또는 탄탈륨 화합물(Ta-x)은 제1유전체층(142-1) 및 제1유전체층(142-2)의 ZnS-SiO2화합물과 상호 반응 확산하여 결정화된다. 반사층의 역할을 하는 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)의 반사층(146)은 레이저빔이 조사되는 반대쪽의 기록층(145) 및 제2유전체층(142-2)에도 레이저빔이 조사되는 쪽의 기록층(145) 및 제1유전체층(142-1)과 같은 정도의 반응 확산을 얻기 위한 것으로서 레이저빔이 조사되는 쪽의 반응확산을 보다 명확하게 하기 위한 것이다.
도 4b는 레이저빔이 조사된 기록영역의 기록층(145)의 물리적 변화를 도시한 것으로서 기록층(145) 근처가 부풀어 있는 것을 알 수 있다. 따라서 기록층(145)에서 제1유전체층(142-1) 쪽으로 부풀어 있는 것은 정보재생시 근접장으로 작용하고, 반응확산에 의한 기록층(145), 및 제1유전체층(142-1)과 제2유전체층(142-2)의 결정화 입자는 재생시 산란원으로 작용하여, 표면 플라스몬이 형성되기 때문에 회절한계 이하의 미소마크의 재생이 가능해진다. 즉 고기록 밀도의 기록 매체로부터 기록된 정보를 회절한계 이하로 재생할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 CNR(Carrier to Noise Ratio) 특성을 도시한다. 여기에서 본 발명에 의한 기록층은 텅스텐(W)을 사용하고 기록영역에서의 반응 확산시 파장 405nm, 개구율 0.65 및 출력 11mW를 갖는 레이저빔에 의해 기록했다. 또 파장 405nm, 개구율 0 .65 및 출력 4mW를 갖는 레이저빔에 의해 재생했다. 종래의 초해상도 근접장 구조의 기록 매체와 일반적인 상변화 기록 매체에 있어서, 기록시에는 본 발명에 사용된 것과 동일한 레이저를 사용했다. 재생시에도 본 발명에 사용된 것과 동일한 조건으로 했다.
도 5에 도시한 바와 같이, 일반적인 상변화 기록 매체, 종래의 초해상도 근접장 구조의 기록 매체인 도 1에 의한 구조의 기록 매체, 종래의 초해상도 근접장 구조의 기록 매체인 도 2에 의한 구조의 기록 매체, 본 발명의 도 3에 의한 구조의 기록 매체, 본 발명의 도 4에 의한 구조의 기록 매체의 순서로 마크길이에 따른 CNR이 우수하다는 것을 알 수 있다. 특히 본 발명의 도 4에 의한 구조의 기록 매체는 170nm의 기록 마크길이에서도 약 45dB 정도를 나타내기 때문에 고밀도의 기록이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이상의 설명과 같이 고융점의 기록층을 갖는 기록 매체 및 그 기록 매체의 정보 기록 방법 및 그 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치 및 정보 재생 방법은, 마스크층이 없기 때문에 종래의 초해상도 근접장 구조의 기록 매체에서 문제가 되었던 정보 재생시의 열안전성을 해결할 뿐 아니라 종래의 초해상도 근접장 구조의 기록 매체에 비해 간단한 구조로 저비용으로 생산할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (24)

  1. 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐 화합물인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨 화합물인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2유전체층의 아래에 반사층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  7. 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체의 정보 기록 방법으로서,
    상기 기록 매체에 레이저빔을 조사함으로써 상기 기록층과 상기 제1유전체층 및 제2유전체층을 반응확산시켜 정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐인 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨인 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2유전체층의 아래에 반사층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정보 기록 방법.
  13. 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 장치로서,
    상기 기록 매체의 기록층, 및 제1유전체층과 제2유전체층의 결정화 입자를 산란원으로 하여 플라스몬을 발생시켜 초해상도 근접장 구조에서 기록된 정보를 회절한계 이하로 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐인 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨인 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2유전체층의 아래에 반사층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정보 재생 장치.
  19. 제1유전체층과 제2유전체층의 사이에 고융점의 기록층이 개재되어 있는 구조의 기록 매체로부터 정보를 재생하는 정보 재생 방법으로서,
    상기 기록 매체의 기록층, 및 제1유전체층과 제2유전체층의 결정화 입자를 산란원으로 하여 플라스몬을 발생시켜 초해상도 근접장 구조에서 기록된 정보를 회절한계 이하로 정보를 재생하는 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐인 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨인 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 기록층이 텅스텐 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 기록층이 탄탈륨 화합물인 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2유전체층의 아래에 반사층이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정보 재생 방법.
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