KR20050024509A

KR20050024509A - 재기록 가능형 광 데이터 저장매체 및 그 매체의 용도

Info

Publication number: KR20050024509A
Application number: KR10-2005-7000016A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 에이치.알. 란크호르스트; 리스베스 반 피터슨; 쉬엔델 마르크 반
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-03-10

Abstract

포커싱된 방사빔(10)에 의해 고속기록을 하기 위한 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20)를 기재하고 있다. 상기 매체(20)는, 복수의 층들로 이루어진 적층체(2)를 갖는 기판(1)을 구비한다. 상기 적층체(2)는, 제 1 유전층(3), 제 2 유전층(5), 및 Sb 및 Te를 포함하는 합금의 상변화 물질의 기록층(4)으로 이루어진다. 상기 기록층(4)은, 제 1 유전층(3)과 제 2 유전층(5) 사이에 삽입된다. 합금은 추가로 Ga의 2-10at.%를 함유하고, 이것에 의해 직접 오버라이트시에 최대 데이터 전송속도를 상당히 향상한다. 상기 합금에 Ge의 0.5-4.0%를 더욱 추가함으로써, 보존수명 안정성은 개선된다.

Description

재기록 가능형 광 데이터 저장매체 및 그 매체의 용도{REWRITABLE OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM AND USE OF SUCH A MEDIUM}

본 발명은, 포커싱된 방사빔을 사용하여 고속기록을 하기 위한 재기록 가능형 광 데이터 저장매체에 관한 것으로, 상기 매체가 제 1 유전층과, 제 2 유전층과, Sb와 Te를 포함한 합금의 상변화 물질을 갖는 기록층으로 이루어진, 적층체를 갖는 기판을 구비하고, 상기 기록층이 상기 제 1 유전층과 제 2 유전층 사이에 삽입된, 재기록 가능형 광 데이터 저장매체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 고속 데이터 전송속도 애플리케이션에서 상기와 같은 광 데이터 저장매체의 용도에 관한 것이다.

미국특허 US 6,108,295에는, 서두에 언급된 형태의 광 데이터 저장매체의 실시예가 공지되어 있다.

상변화 원리에 의거한 광 데이터 저장매체는, 그것이 직접 오버라이트(DOW) 및 고저장밀도와, 판독전용 광 데이터 저장 시스템과의 용이한 호환성을 겸비하기 때문에 구매력이 있다. 상변화 광 기록은, 서브마이크로미터 크기의 비정질 기록마크들을 포커싱된 비교적 고출력의 방사빔, 예를 들면 레이저광 빔을 사용하여 결정질 기록층에 형성하는 것을 포함한다. 정보 기록시에, 기록할 정보에 따라 변조된 포커싱된 레이저광 빔에 대해 상기 매체는 움직인다. 마크들은, 고출력 레이저광 빔으로 결정질 기록층을 용해할 때 형성된다. 그 레이저광 빔의 오프로의 전환 및/또는 그 레이저광 빔의 상기 기록층에 대해 상대적으로 연속적 이동이 행해질 때, 상기 용해된 마크들의 급속냉각은 기록층에서 일어나서, 노출되지 않은 영역에서 결정질 상태로 있는 기록층의 노출된 영역에는 비정질 정보마크가 남는다. 기록된 비정질 마크들의 소거는, 기록층을 용해하지 않고서, 보다 낮은 전력레벨에서 동일한 레이저에 의한 가열을 통한 재결정화에 의해 실현된다. 상기 비정질 마크들은, 예를 들면, 기판을 거쳐 비교적 저전력 포커싱 레이저광 빔에 의해 판독할 수 있는 데이터 비트들을 나타낸다. 결정질 기록층에 대해 비정질 마크들의 반사도 차이에 의해, 검출기에서 상기 기록된 정보에 따라 연속적으로 변조 광전류로 변환한 변조된 레이저광 빔을 일으킨다.

상변화 광 기록에 있어서 가장 중요한 요구사항 중 하나는, 고속데이터 전송속도로, 이는 적어도 30Mbits/s의 사용자 데이터 전송속도로 저장매체에 데이터를 기록 및 재기록할 수 있는 것을 의미한다. 이러한 고속 데이터 전송속도는, DOW시에, 결정화 속도가 높게, 즉 결정화시간이 짧게 하는 기록층을 필요로 한다. 이전에 기록된 비정질 마크들이 DOW시에 확실히 재결정화되도록, 상기 기록층은, 결정화 속도를 적절하게 하여 레이저광 빔과 상기 매체의 속도를 일치시켜야 한다. 상기 결정화 속도가 충분히 높지 않은 경우, 오래된 데이터를 나타내는 이전의 기록으로부터 비정질 마크들은, 완전히 소거될 수 없고, 이것은 DOW시에 재결정화된 것을 의미한다. 이것에 의해 잡음 레벨이 높게 된다. 특히, 고속 결정화속도는, 고밀도 기록 및 고속 데이터 전송속도에 있어서, 디스크형 고속 CD-RW에서, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, DVR-레드 및 블루 등의 광 기록매체를 필요로 하고, 여기서의 약칭한 것은, 신세대 고밀도 디지털 다기능 디스크(Digital Versatile Disk)+RW가 있고, 이때 RW는 상기 디스크들의 재기록 능력을 말하고, 디지털 비디오 레코딩(Digital Video Recording) 광 저장 디스크가 있고, 상기 레드 및 블루는 사용된 레이저 파장을 말한다. 상기 블루 버전을 블루 레이 디스크(BD)라고도 부른다. 이들 디스크들의 경우, 완전소거시간(CET)은 30ns보다 낮아야 한다. CET는 통계학적으로 측정된 결정질 환경에서 기록된 비정질 마크의 완전 결정화를 위한 소거 펄스의 최소 지속기간으로서 정의된다. 120mm 디스크당 4.7GB 기록밀도를 갖는 DVD+RW의 경우, 사용자 데이터 비트율은 26Mbits/s를 필요로 하고, DVR 블루의 경우에는 35Mbits/s를 필요로 한다. DVD+RW 및 DVR-블루의 고속버전의 경우에는, 데이터 전송속도가 50Mbits/s 및 그 이상을 필요로 한다. 비정질 마크의 완전 소거를 위해서, 2가지 공정들, 즉 핵형성에 의한 결정화 및 그레인 미소결정성장에 의한 결정화가 공지되어 있다. 미소결정의 핵형성은, 미소결정의 핵을 비정질 물질에 자발적 및 랜덤하게 형성하는 공정이다. 따라서, 핵형성의 가능성은, 기록물질층의 크기, 예를 들면, 두께에 의존한다. 미소결정이 이미, 예를 들면 비정질 마크 또는 핵형성에 의해 형성된 미소결정의 결정질 주변에 존재할 때 그레인 성장 결정화가 일어나기도 한다. 그레인 성장은, 상기 이미 존재하는 미소 결정에 인접한 비정질 재료의 결정화에 의해 미소 결정들의 성장을 포함한다. 실제로, 양 메카니즘은, 병렬로 일어나기도 하지만, 일반적으로 하나의 메카니즘이 효율 또는 속도면에서 나머지 메카니즘을 지배하기도 한다.

상기 상변화 광 기록에서의 또 다른 매우 중요한 요구사항은, 높은 데이터 안정성으로, 이것은 기록된 데이터가 오랜 기간동안 손상되지 않은 채로 있는 것을 의미한다. 높은 데이터 안정성은, 결정화속도가 낮게, 즉 100℃이하의 온도에서 결정화 시간이 오래되게 하는 기록층을 필요로 한다. 데이터 안정성은, 예를 들면, 50℃ 또는 30℃의 온도에서 특정되어도 된다. 광 데이터 저장매체의 보존 저장시에, 기록된 비정질 마크들은 특정 속도로 재결정화하고, 이 특정 속도는 기록층의 특성에 의해 결정된다. 마크들을 재결정화할 때, 그 마크들은 결정질 주변과 더 이상 구별될 수 없다, 즉 마크는 소거된다. 실용 목적상, 룸 온도, 즉 30℃에서 적어도 20년의 재결정화 시간을 필요로 한다.

미국특허 US 6,108,295에서, 상변화형의 매체는, 디스크형 기판 위에 제 1 유전층, 상변화형의 기록층, 제 2 유전층 및 반사층을 갖는 디스크형 기판을 구비한다. 이와 같은 복수의 층들로 이루어진 적층체를 IPIM 구조라고 할 수 있고, 이때 I는 유전층, P는 상변화 기록층 및 M은 금속반사층을 나타낸다. 상기 특허에는 조성물 M_y(Sb_xTe_1-x)_1-y의 기록층이 개시되어 있고, 여기서, 식 M은 원소들로 이루어진 대그룹 및 0≤y≤0.3 및 0.5<x<0.9으로부터 선택된 적어도 한 개의 요소이다. 예로 든 특정 요소는, Ge, In, Ag, Zn이다. 6배속 CD속도, 즉 8.4m/s까지의 비교적 낮은 기록속도는 언급하지 않았지만 본 특허의 주 목적은 직접 오버라이트 내구성, 즉 신호품질의 열화가 없는 대다수의 DOW 사이클을 향상시킨다. 이러한 속도는 100ns보다 낮은 CET를 필요로 한다.

본 발명의 목적은, 16m/s보다 큰 선형속도에서 직접 오버라이트를 사용하여 고속 데이터 전송속도의 광 기록을 하는데 적합한 서두에 기재된 종류의 광 데이터 저장매체를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 서두에 기재된 종류의 광 데이터 저장매체는, 합금이 추가로 Ga의 2-10at.%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 출원인은, Ga 도핑, 즉 Sb-Te 조성물에 Ga의 첨가는, In,Ge 및 Ag와 같은 다른 원소보다 상당히 빠른 결정화속도를 달성한다는 것을 관측하였다. Ag, Ge 및 In은, US 특허 6,108,295로부터 공융 또는 준-공융(quasi-eutectic) Sb-Te상태 조성물에 첨가제로서 공지되어 있다. Ga의 첨가는, 특별히 예로 들지도 않고 특별한 이점도 언급되어 있지 않다. 또한, 본 출원인은, Ge 도핑된 샘플과 비교하면, Ga 도핑된 조성물에 의해 동일한 기록속도, 예를 들면 24m/s에서 디스크 잡음을 줄이게 된다. 상기 합금이 Ga의 3-7at.%를 포함하는 경우, 보존 수명 안정성 및 매체 잡음이 개선된다는 점에서 추가의 이점을 얻는다. 이 잡음은, 결정질 상태에서의 반사도의 변동으로 생기므로, 매체 잡음의 표시는 실험형 마찰 대전압 측정기를 사용하여 디스크의 초기화된 부분의 다중 광학 반사도 측정(R)의 표준 편차(dR)로부터 얻어져도 된다. 그 변동을 dR/R로서 표현할 수 있다.

일 실시예에서, 합금은 0.5-4.0at.%를 더 포함하고, 바람직하게는 Ge의 0.5-2.5at.%를 포함한다. 보존 수명 안정성을 개선하기 위해서는, 상기 Ga 도핑된 Sb-Te 물질은 Ge과 같은 강력한 결합을 이루는 이온으로 복합 첨가되어도 된다. 너무 많은 이러한 복합첨가도 결정화 속도 및 잡음에 악영향을 끼치므로, 일부의 퍼센트, 즉 0.5-2.5%만 필요하다.

다른 실시예에서, 원자 Sb/Te 비는 3 내지 10 사이이다. 그 Sb/Te비(3-10)는 상기 결정화 속도를 조정하는데 사용될 수 있다. 그 원자 Sb/Te비는 3 내지 6 사이인 것이 바람직하다. 이들 Sb/Te비에서의 도핑된 조성물은, 매체의 잡음이 보다 적은 것을 나타내고, 이거은 고속기록을 하는데 이롭다. 상기 Sb/Te비를 증가시켜 결정화 속도를 증가시키는 것에 의해 매체 잡음이 보다 커지게 된다. 이 때문에, Ga과 같은 "급속"이온으로 비교적 낮은 Sb/Te비의 Sb-Te 조성물을 도핑하는데 이롭다. 이러한 구성으로, 고속기록속도 또는 데이터 전송속도는, 낮은 매체 잡음 레벨에서 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서, 금속 반사층은, 제 1 유전층으로부터 먼측에 있는 제 2 유전층에 인접하게 존재한다. 상기 금속 반사층은, 적층체의 전체 반사도 및/또는 광학 콘트라스트를 증가시키는 역할을 하기도 한다. 더욱이, 그 금속 반사층은 비정질 마크 형성시에 재결정화를 방해하는 비정질 마크들의 형성시에 기록층의 냉각속도를 증가시키기 위해서 히트 싱크로서의 역할을 한다. 금속 반사층은, Al, Ti, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Cr, Mo, W 및 Ta로 이루어진 군으로부터 선택된 금속들 중 적어도 한 개로 이루어지고, 이들 금속들의 합금으로 이루어져도 된다. 추가층은 상기 금속 반사층이 제 2 유전층의 화학적인 영향을 받지 않도록 상기 금속 반사층과 상기 제 2 유전층 사이에 삽입되게 존재하는 것이 바람직하다. 특히, Ag가 상기 반사층에서 사용되는 경우, 예를 들면 유전층의 S 원자는 상기 Ag와 반응하지 않게 해야 한다. 차단을 위한 적절한 추가층은, 예를 들면 Si₃N₄로 이루어진다.

기록층의 두께는 20nm보다 작은 것이 바람직하다. 이것은, 다중 적층체 광학 매체일 경우에 이로운 상기 기록층의 광 투과도가 비교적 높아도 된다는 이점이 있다. 다중 적층체 광학 매체에서는, 수개의 기록층들이 존재한다. 보통, 기록/판독 레이저빔은, "상위레벨" 기록층을 통해 진행하여 "하위레벨" 기록층에/으로부터 기록/판독하고, 그 경우에 상기 상위레벨의 기록층은, 상기 "하위레벨"의 기록층을 지나도록 상기 레이저빔에 대해 적어도 부분적으로 투과적이어야 한다.

상기 매체의 순환능력은, 상기 기록층이 2 내지 8nm 두께의 적어도 한 개의 추가 탄화물층과 접촉하는 경우 더욱 증가되기도 한다. 순환능력은, 매체가 기록된 마크들의 지터 레벨의 특정 증가에 이르기 전의 DOW 사이클의 수이다. 지터는 예를 들면 접선방향으로 마크들의 에지의 위치지정 정밀도에 대한 측정값이다. 지터가 높을수록 위치지정 정밀도는 떨어진다. 상기 물질은 적층체 II⁺PI⁺I 또는 II⁺PI에 사용되고, 이때 I⁺는 탄화물이다. 이와는 달리, 질화물 또는 산화물을 사용하여도 된다. II⁺PI⁺I 적층체에서는, 기록층 P를 제 1 탄화물층과 제 2 탄화물층 I⁺사이에 삽입한다. 상기 제 1 및 제 2 탄화물층의 탄화물은, 우수한 순환능력과 짧은 CET를 겸비한 그룹 SiC, ZrC, TaC, TiC 및 WC의 요소가 바람직하다. SiC는, 그것의 광학적, 기계적 및 열적 특성, 아울러 그것의 가격이 비교적 낮기 때문에 바람직한 물질이다. 상기 추가 탄화물층의 두께는 2 내지 8nm인 것이 바람직하다. 상기 탄화물의 비교적 높은 열전도성은, 이러한 두께가 작을 때 상기 적층체에 작은 영향을 끼쳐야만 하므로, 상기 적층체의 열적설계가 용이해진다. 제 1 유전층과 기록층 사이의 탄화물층은, 두께가 비교적 낮기 때문에 광학 콘트라스트에 영향을 미치지 않거나 거의 영향을 미치지 않는다.

제 1 유전층, 즉 상기 금속반사층과 상변화 기록층 사이의 층은, 상기 기록층을 예를 들면, 상기 금속 반사층 및/또는 또 다른 층들에 직접적인 영향으로부터 보호하고, 광학 콘트라스트 및 열작용을 최적화한다. 최적의 광학 콘트라스트 및 열작용을 위해, 제 2 유전층의 두께는 10-30nm의 범위가 바람직하다. 광학 콘트라스트를 고려하여, 이러한 층의 두께는 교대로 λ/(2n)nm 두께가 되도록 선택되어도 되고, 이때의 λ는 레이저광 빔의 파장[nm]이고, n은 제 2 유전층의 굴절률이다. 그러나, 두께를 보다 두껍게 선택할수록 상기 기록층의 금속반사층 또는 그 이상의 층들의 냉각작용을 감소시킬 것이다.

제 1 유전층, 즉 방사빔, 예를 들면 레이저광빔이 먼저 입사하는 층에 대한 최적의 두께 범위는, 레이저광 빔 파장 λ에 의해 결정된다. λ=670nm인 경우, 약 90nm가 최적값이라는 것을 알았다.

제 1 및 제 2 유전층은, ZnS 및 SiO₂의 혼합물, 예를 들면 (ZnS)₈₀(SiO₂) ₂₀로 이루어져 된다. 또 다른 것은, 예를 들면, SiO₂, TiO₂, ZnS, AlN, Si₃N ₄ 및 Ta₂O₅가 있다. 탄화물은, SiC, WC, TaC, ZrC 또는 TiC와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 물질은, ZnS-SiO₂ 혼합물보다 결정화속도가 보다 높고 순환능력이 보다 좋다.

상기 반사층과 상기 유전층 모두는 증착법이나 스퍼터링법으로 설치되어도 된다.

광 데이터 저장매체의 기판은, 예를 들면, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 비정질 폴리올레핀 또는 유리로 이루어진다. 일반적인 예에서, 상기 기판는, 형상이 디스크이고, 직경이 120mm이며 두께가 예를 들어 0.6 또는 1.2mm이다. 0.6 또는 1.2mm의 기판이 사용되면, 제 1 유전층에서 시작하는 이 기판 위에 상기 층들을 형성할 수 있다. 상기 레이저광이 그 기판을 통해 적층체에 입사하면, 상기 기판은 상기 레이저광 파장에 대해 적어도 투과적이어야 한다. 또한, 상기 기판 상의 적층체의 층들은, 역순으로, 즉 상기 제 2 유전층 또는 금속 반사층에서 시작하여 형성되어도 되고, 그 경우에 상기 레이저광 빔은 상기 기판을 통해 적층체에 입사하지 않을 것이다. 선택적으로, 최외각의 투명층은, 커버층으로서 상기 적층체 상에 존재하여 그 하지층들을 환경으로부터 보호한다. 이러한 층은, 상술한 기판 물질 중 하나로 이루어지거나 또는, 예를 들면 100㎛의 두께를 갖는 UV 광 경화 폴리(메타)크릴레이트와 같은 투명수지로 이루어져도 된다. 상기와 같은 비교적 얇은 커버층은, 예를 들면 NA=0.85와 같은 포커싱된 레이저광 빔의 개구수(NA)를 높일 수 있고 광학 품질이 비교적 양호하고 균일해야 한다. 얇은 100㎛의 커버층은, 예를 들면 DVR이나 BD 디스크에 사용된다. 레이저광 빔이 이 투명층의 입사면을 거쳐 상기 적층체에 입사하는 경우, 상기 기판은 불투명하여도 된다.

상기 기록층 측에 광 데이터 저장매체의 기판의 표면에는, 레이저광 빔에 의해 광학적으로 주사되는 서보트랙이 구비되는 것이 바람직하다. 이 서보트랙은, 종종 나선형 그루브로 구성되고 상기 기판 내에 몰딩 주입 또는 프레싱시에 몰드를 사용하여 형성된다. 이와는 달리, 이러한 그루브는, 복제공정에서, 예를 들면, 기판 위에 따로따로 설치된 아크릴레이트로 이루어진 UV 광 경화층으로 이루어진 합성수지층에 형성되어도 된다. 고밀도 기록시에, 상기와 같은 그루브의 피치는, 예를 들면, 0.5-0.8㎛이고 폭은 상기 피치의 절반정도이다.

고밀도 기록 및 소거는, 단파장 레이저를 사용하여, 예를 들면 670nm 이하(레드 내지 블루)의 파장으로 이루어진다.

상변화 기록층은, 증착법 또는 적절한 타깃에 의한 스퍼터링법으로 상기 기판에 도포될 수 있다. 이와 같이 증착된 층은, 비정질이다. 적합한 기록층을 구성하려면, 이러한 층을 먼저 완전히 결정화하여야 하고, 이를 보통 초기화라고 한다. 이를 위해, 상기 기록층은, 퍼니스(furnace)에서 Ga 도핑된 Sb-Te 합금의 결정화온도, 예를 들면 180℃보다 높은 온도까지 가열될 수 있다. 이와는 달리, 폴리카보네이트 등의 합성수지 기판은, 충분한 전력을 갖는 레이저광 빔으로 가열될 수 있다. 이는, 예를 들면 전용 레코더에서 실현될 수 있고, 그 경우에 레이저광 빔은 상기 이동하는 기록층을 주사한다. 이러한 레코더를 초기화기(initializer)라고도 한다. 그래서, 상기 비정질층은, 상기 층을 결정화하는데 필요한 온도까지 국부적으로 가열되는 한편, 이롭지 못한 열부하를 상기 기판이 받는 것을 방지한다.

이하, 본 발명을 예시적인 실시예들을 사용하고 다음의 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하겠다:

도 1은 본 발명에 따른 광 데이터 저장매체의 개략적인 단면도를 나타내고,

도 2는 Sb/Te비가 변화하는 동안 Sb-Te합금의 서로 도펀트에 대한 최대 선형기록속도 V_Lmax의 그래픽 표현을 나타내고,

도 3은 도핑된 Sb-Te 상변화 물질에 대한 마크 변조의 함수로서 완전소거시간(CET)을 나타내고,

도 4는 DVD+RW 레코더에 관해 측정된 Ge 도핑 Sb-Te 조성물에 대한 잡음 스펙트럼을 나타낸다.

도 1에서, 포커싱된 방사빔(10)에 의해 고속기록을 하기 위한 재기록 가능형 강 데이터 저장매체(20), 예를 들면 DVR-레드 디스크는, 기판(1)과 이 위에 설치된 층들로 이루어진 적층체(2)를 갖는다. 상기 적층체(2)는, 두께 90nm의 (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀으로 만들어진 제 1 유전층(3)과, 두께 22nm의 (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀으로 만들어진 제 2 유전층(5)과, 표 1 또는 표 2의 예들 A1,A2,B 및 C에 나타낸 것과 같은 조성물을 갖는 합금의 상변화 물질로 만들어진 기록층(4)을 갖는다. 상기 기록층(4)의 두께는 14nm이고 이 층은 상기 제 1 유전층(3)과 제 2 유전층(5) 사이에 삽입된다. 두께 120nm의 Ag로 만들어진 금속 반사층(6)은, 상기 제 1 유전층(3)과 먼측에 제 2 유전층(5)에 인접하게 존재한다. 추가층(8)은, 상기 금속반사층(6)과, 그 금속 반사층(6)을 제 2 유전층의 화학적인 영향으로부터 차단하는 제 2 유전층(5) 사이에 삽입되게 설치된다. 이러한 추가층은 Si₃N₄로 이루어지고 그 두께는 3nm이다.

표 1 또는 표 2에 도펀트의 양이 나타내어져 있다. 또한, 표 1은 측정된 실험 데이터 CET, dR/R의 값을 포함한다. 그 중에서 특히, 표 2는 보존수명 안정성에 관한 데이터를 포함한다. CET는, 변화하는 전력레벨 및 시간 지속기간을 갖는 670nm 파장의 레이저 펄스로 16 x 16 비정질 마크들로 이루어진 행렬을 소거하여 측정된다. 하나의 마크를 소거하는데 필요한 최소의 시간은, CET이다. 매체 잡음의 표시는, 상술한 것처럼 dR/R로부터 얻어진다. 상기 보존수명은, 외삽법에 의해 추정된다. 상기 외삽법 곡선은, 결정화 시간이 역수의 절대온도(K)에 지수적으로 의존한다는 일반적으로 허용된 가정에 의거한다. 상기 결정화 작용은, 기록된 마크들에서 측정된다. 보통, 안정성은, 상기 증착된 비정질 상태에 의거하지만, 이것은 일반적으로 그 안정성의 값이 너무 커지게 된다. 이것은, 상기 기록된 비정질 마크들이, 특히, 미소결정 성장이 일어나는 결정성 마크 에지들에서 상기 증착된 비정질 상태층보다 많은 핵형성 위치를 포함하고, 이것으로 결정화 속도를 증가시키기 때문이다. 기록된 마크 결정화 작용 측정에 대해, 예를 들면 CET에 대해, 다음의 과정을 사용하였다. 적층체들은, 유리 기판 상에서 스퍼터링되었고 디스크들의 평평한 부분은 레이저로 초기화되었다. DVD 밀도 매체는, 초기화된 부분에 나선방식으로 연속적으로 기록되었다. 디스크로부터 절단된 단편들은, 퍼니스에 놓이고나서 비정질 마크들은 큰 레이저 스폿(λ=670nm)을 갖는 반사도를 조정하면서 특정 온도에서 결정화되었다.

예를 들면, 두께가 100㎛인 레이저광 투과 UV경화성 수지로 만들어진 보호층(7)은, 제 1 유전층(3)에 인접하게 존재한다. 스핀코팅 후 UV 경화로 층(7)을 형성하여도 된다.

스퍼터링으로 상기 층들(3,4,5,6,8)을 형성한다. 기록층(4)의 초기 결정질 상태는, 초기화기에서 상기 결정화 온도까지 연속적인 레이저광 빔을 사용하여 상기 증착된 비정질 기록층(4)을 가열하여 얻어진다.

표 1은 예들의 결과를 정리한 것으로, 여기서 Sb-Te 합금의 도핑 레벨이 단일 도펀트를 사용하여 변화되었다. Al은 본 발명에 따른 도펀트 Ga에 의한 예이고, D, E 및 F는 공지된 도펀트 In, Ge 및 Ag에 의한 예들이다. 이때, A1의 CET는 예 D, E 및 F의 CET보다 매우 낮다.

표 1: 예 A1, D, E 및 F.

표 2: 예 A2, B 및 C.

또한 표 2의 예들 B 및 C에서, Ga을 도핑한 Sb-Te 합금이 Ge의 1 또는 2at.%를 함유하는 경우)(도펀트 2)의 결과를 나타낸다. 이에 따라 Ga의 양은 감소된다. 30℃에서 외삽법에 의해 추정된 보존수명은 Ge를 첨가함으로써 상당히 향상된다는 것을 알았다. 2.5%보다 많은 Ge를 첨가하는 것에 의해 CET(표에는 미도시됨)가 증가하게 될 것이다.

도 2는 DVD+RW 포맷(1X=11Mbit/s)에 대한 예상된 최대 데이터 전송속도와, Ga, In 및 Ge-도핑 Sb-Te 조성물에 대한 최대 선형 디스크 속도를 나타낸다. Sb/Te비를 파라미터로서 사용하여 (Ge-도핑 조성물에 대해 도시된) 상기 CET에 반비례하는 제 1 근사값에 있는 최대 선형 매체속도를 제어할 수 있다. 그 선형 매체속도(왼쪽 수직축)는, 직접 데이터 전송속도(오른쪽 수직축)로 변환될 수 있다. 약 3.5의 Sb/Te비에서, Ga 도핑은 최고의 데이터 전송속도를 나타낸다. 아주 최고의 속도 또는 데이터 전송속도, 즉 32m/s의 V_Lmax는, Ga 도핑으로 5.2의 Sb/Te비에서 달성된다.

도 3은 마크 변조의 함수로서 서로 다른 조성물에 대한 CET 측정을 나타낸다. 마크 변조는, 비정질 마크의 마크 사이즈에 대한 측정값이다. 변조가 크면 클수록 마크 직경은 커진다. 성장 조정 결정화 공정에 대해, CET는 마크 직경에 직접 비례한다. 이것은, 비정질 마크 재결정화가 에지에서 시작하기 때문에 이해될 수 있으므로, 마크 직경이 작으면 작을수록 빠르고 그것은 완전히 재결정화된다. 포인트 31,32 및 33은, 각각 Ag, Ge 및 In이 도핑된 "공융" Sb-Te에 대한 CET 결과를 나타낸다. "공융"이란 공융 조성물 Sb₆₉Te₃₁에서의 조성물과 이 공융 조성물 Sb₆₉Te₃₁에 비교적 근접한 조성물을 말한다. 포인트 34 및 35는, 3.6 및 5.1의 각 Sb/Te비에 대한 Ga 도핑 Sb-Te의 결과를 나타낸다. 후자는 매우 빠른 결정화를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이러한 매우 빠른 결정화 특성에 의해, 기록시에 마크의 재결정화로 인해 마크들이 작아지게 할 수도 있다. 예를 들면 기록층에 인접한 반사 금속층과 같은 히트 싱크를 적용하면 이러한 재결정화를 방해할 수 있다.

도 4는 서로 다른 Sb/Te비에서 Ge 도핑 Sb-Te 합금에 대한 3개의 매체 잡음 스펙트럼을 나타낸다. 선형 매체 속도는 7m/s이고, 반사에 의한 검출기 DC 레벨은 750mV이고, 측정하는 밴드폭은 30kHz이다. Sb/Te비가 증가하면 결정화속도는 보다 커진다. 그러나, 도 4로부터 매체 잡음이 Sb/Te비에 따라 증가한다는 것을 관찰할 수 있다. 그래프 43은 3.5의 Sb/Te비를 갖는 Ge 도핑 Sb-Te 합금을 나타내고 낮은 매체 잡음을 나타낸다. 그러나, 이러한 합금의 CET는 비교적 높거나 데이터 전송속도/속도가 낮다. 그러므로, Ga와 같은 "급속" 도펀트를 사용하는데 이로워서, 표 1에 나타낸 것처럼, 보다 작은 Sb/Te비는 선택될 수 있고 낮은 매체 잡음이 얻어질 수 있다. 4.6의 Sb/Te비(그래프 42)와 7.2의 Sb/Te비(그래프 41)를 갖는 Ge 도핑된 조성물로 제조된 적층체는, 아주 많이 매체 잡음을 가지므로 덜 적합하다.

이때, 상술한 실시예들은 본 발명을 한정하기보다는 설명하기 위한 것이고, 당업자는 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않고서 여러 가지 대체 실시예들을 설계할 수 있을 것이다. 청구범위에서, 괄호 사이에 놓인 임의의 참조부호는 청구항을 한정하는 것으로서 해석해서는 안 될 것이다. "포함하는"이란 단어는, 청구항에 열거된 것들 이외의 소자 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 하나의 소자 앞에 있는 단어 "a" 또는 "an"은 복수의 상기와 같은 소자의 존재를 배제하지 않는다. 서로 다른 종속항들에서 특정 방법을 인용한다는 단순한 사실은, 이들 방법의 조합을 이롭게 하는데 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

본 발명에서는, 포커싱된 방사빔에 의해 고속기록을 하기 위한 재기록 가능형 광 데이터 저장매체를 기재하고 있다. 상기 매체는, 복수의 층들로 이루어진 적층체를 갖는 기판을 구비한다. 상기 적층체는, 제 1 유전층, 제 2 유전층, 및 Sb 및 Te를 포함하는 합금의 상변화 물질의 기록층으로 이루어진다. 상기 기록층은, 제 1 유전층과 제 2 유전층 사이에 삽입된다. 합금은 추가로 Ga의 2-10at.%를 함유하고, 이것에 의해 직접 오버라이트시에 최대 데이터 전송속도를 상당히 향상한다. 상기 합금에 Ge의 0.5-4.0%를 더욱 추가함으로써, 보존수명 안정성은 개선된다.

Claims

포커싱된 방사빔(10)을 사용하여 고속기록을 하고,

제 1 유전층(3)과, 제 2 유전층(5)과, Sb와 Te를 포함한 합금의 상변화 물질을 갖는 기록층(4)으로 이루어진, 적층체(2)를 갖는 기판(1)을 구비하고, 상기 기록층(4)이 상기 제 1 유전층(3)과 제 2 유전층(5) 사이에 삽입된 재기록 가능형 광 데이터 저장매체에 있어서,

상기 합금은 추가로 Ga의 2-10 at.%를 함유한 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 1 항에 있어서,

상기 합금은 Ga의 3-7 at.%를 함유한 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 합금 Ge의 0.5-4.0 at.%, 바람직하게는 Ge의 0.5-2.5 at.%를 더 함유한 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 원자 Sb/Te비는 3∼10인 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 4 항에 있어서,

상기 원자 Sb/Te비는 3∼6인 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 1 항에 있어서,

상기 금속 반사층(6)은, 제 1 유전층(3)으로부터 먼쪽에 상기 제 2 유전층(5)에 인접하게 존재하는 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 6 항에 있어서,

추가층(8)은, 금속 반사층(6)과 제 2 유전층(5) 사이에 삽입되게 존재하여 상기 금속 반사층(6)을 상기 제 2 유전층(5)의 화학적인 영향으로부터 차단하는 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 7 항에 있어서,

상기 추가층(8)은, Si₃N₄로 이루어진 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
제 1 항에 있어서,

상기 기록층(4)의 두께는 20nm보다 작은 것을 특징으로 하는 재기록 가능형 광 데이터 저장매체(20).
적어도 16 m/s의 기록속도로 높은 데이터 전송속도로 기록하기 위한 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 광 데이터 저장매체(20)의 용도.