KR900002797B1 - 광학 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명에 따르는 4원계재료의 조성도.
제 2 도는 본 발명 광학 기록매체의 도식적 구조도.
본 발명은 광학 기록매체에 관한 것으로, 특히 비결정-결정간의 가역적인 상변이가 발생되는 기록박막층의 성능중 가장 문제시되어지는 화학적, 물리적 불안정성을 개선하고, 레이저광선의 효과적인 흡수에 의해 열손실을 줄이기 위하여 Te-TeO₂-Se-Bi의 4원계로 박막을 제작하여 광디스크 및 광카드로의 실제적 응용이 용이하게한 광학기록매체에 관한 것이다.
종래에 알려지고 있는 광학 기록매체는 광자기 기록매체와 상변이형 광정보 기록매체로 대별된다.
광자기 기록매체는 광기술 및 자기기술의 집적체로서 1960년대 초에 MnBi기록재료에 의해 시작되었으며 1970년 대에 들어서면서 레이저의 실용화가 반도체 레이저에 의해서 다방면에서 이룩됨에 따라 광자기 기술은 많은 발전이 있었다.
광자기 기록매체는 제조시에 제조원가가 높고, 광자기 시스템의 특히 광학계 및 해드가 복잡하여 시스템 등의 조립이 상당히 힘들지만 이러한 기록매체는 기록의 보존성이 뛰어나므로 향후 광디스크등으로의 응용이 기대된다.
상변이(phase change)형 광학 기록매체는 거의 대부분이 Te(텔루늄)을 베이스로 하여 사용하는데 TeO₂를 첨가하지 않는 경우의 광기록 재료는 정보기록을 한 번밖에 할 수 없는 WORM(Write Once Read Many)형이고, Te-TeO₂베이스의 경우에는 이미 기록된 정보를 지우고 새로운 정보를 저장할 수 있는 소거가능형 매체이다.
최근에는 Te-TeO₂베이스의 소거가능형 테이프를 위한 광기록재료의 연구가 대부분이고 Te-TeO₂에 새로운 원소(X)를 첨가하여 Te-TeO₂-X, 3원계를 이루는 연구가 진행중에 있으나 실제 적용할만한 기술이 알려지지 않고 있다.
상기한 광자기 기록매체 및 상변이형 광정보 기록매체는 기재(substrate)가 모두다 PMMA(Poly Metyl Methacrylate)또는 PC(poly Carbonate)또는 유리(Glass)를 사용할 수 있다. 그들의 제조방법을 살펴보면, 먼저 광자기 기록매체는 Tb-Co, Gd-Co, Fe-Co, Gd-Co-Tb, Fe-Tb-Co 등의 재료를 타게트 형태로 하여 통상 스퍼터링에 의해 제조된다. 즉, 이온빔으로 타게트합금을 충격(bombarding)하여 기재에 코팅한다.
또한 상변이형 기록매체는 주로 증착(evaporation)을 이용하여 Te,TeO₂ 및 합금원소를 기재에 코팅하는 것으로, 디포지션(deposition)시에는 열원을 2-3개 사용하는 멀티소스(Multi-Source)방식을 채택한다.
상기한 두가지의 상이한 광기록재료의 제조시 계기되는 문제점은 다음과 같다.
즉 전술한 광자기 기록매체는 통상 스퍼터링으로 행하여지므로 쓰이는 재료가 타게트 형태의 괘상이어야 가능하나, 타게트 제조시 제조원가가 높아 경제성이 저하되고, 수직자화되도록 디포지션시키기가 힘들다.
또한 상변이형 기록매체는 제조원가가 상당히 낮아 경제적이나, 제조된 재료의 보존성이 상당히 낮아서 정보 기록에 어려움이 있었다.
본 발명은 종래 광학 기록매체에 따르는 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 열원으로 사용되는 레이저광선의 조사에 의해 비정질과 결정간의 상변이를 유발시키는 광학정보 기록매체재료중에서 Te ; 45-49mole%, TeO₂; 39-49mole%, Se ; 1-15mole% ; Bi는 고정적으로 1mole%가 되는 Te-TeO₂-Se-Bi, 4원계의 재료로서 광학기록막을 형성하여 기록막의 화학, 물리적 안정성이 향상되고 레이저광선의 효과적인 흡수성이 향상되어 열손실이 감소되는 광학 기록매체를 제공하기 위한 것이다.
앞에서 언급한 바와같이 최근까지는 Te-TeO₂, 2원계만을 주로하여 연구하여 왔으나 본 발명은 Te-TeO₂-Se-Bi의 4원계 조성합금으로 정보기록막을 형성하는 것을 특징으로 하고, Se-Bi의 첨가에 의해 현격히 기록보존성 및 정보기록강도가 상승되었다.
이하, 이러한 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
광학 기록매체서 이용되는 Te의 고유한 성질은 상변이가 발견된다는 것이며 비정형과 결정형간의 천이 온도는 Te의 순도 99.99%를 기준으로 할 때 실온(25℃)±1℃정도이다.
그런데 Te+TeO₂의 경우에는 기계적으로 Te와 TeO₂로의 혼합이 이루어져서 전체적인 조성은 TeOx(0〈×〈2)이되며 x값이 2에 가까워짐에 따라서 실온부근의 상변이 온도는 200℃이상으로 급격히 증가하게 되므로 약 50℃정도에서도 비정형상태로 존재할 수 있다.
그러나, TeOx는 열역학적으로 불안하여 자발적으로 TeO₂로의 산화가 일어나거나 기계적 혼합구조로부터 Te가 분리(segregation)되어지는데 Bi를 첨가함으로써 이러한 현상을 막을 수 있다. 또한, 기록시에는 TeOx천이온도 직상으로 반도체 레이저 광선으로 소둔(annealing)을 행하게 되며 이와같은 소둔은 비정형에서 결정형으로의 상변이를 유발시키지만 열에너지에 의해 원자들의 재배열이 이루어져야 하므로 상당한 시간이 요구된다.
이와같이 요구되는 시간은 광디스크 또는 광카드로의 실제 응용시 기록과정에 사용되는 시간을 지연시키는데 Se(셀루륨)을 첨가함으로서 이 문제점은 해결가능하게 된다. 그 이유는 Se을 첨가하면 비정형이 결정형으로의 천이시에 결정화의 활동에너지 장벽을 높여주기 때문이다.
따라서 본 발명의 조성은 광디스크 또는 광카드로의 실제적 응용이 용이하게 된다.
이러한 본 발명에 사용되는 재료는 Te, TeO2, Se, Bi로서 재료 제조원은 레어메탈릭컴퍼니(Rare Metallic Co.)이고 이 재료의 순도는 표 1과 같다.
[표 1] 순도
이러한 4가지 재료는 모두 분말상태이며 분말입자의 크기는 표 2와 같다.
[표 2] 입도
* a : 공정치수(nominal size)
상기와 같은 본 발명의 기록재료는 그래스 기재상에 증착에 의하여 박막으로 입혀졌으며, 시료준비는 다음과 같이 행하여 졌다. 상기 재료는 분말이므로 유지상에서 미량천친(micro balance)를 가지고 측정하였다. 이때 미량천칭의 측정상한치는 200g이고 하한치는 10-4g이다. 그리고, 유리기재는 50×25×0.9mm의 규격으로 형성하였으며, 시료가 담기는 W보우트(boat)는 두께 0.3mm의 판재를 보우트 형태로 만들었다.
열증착할때에 4개의 보우트에 가하는 통전량 및 통전조건은 표 3에 제시하였으며, 이때 가속전압은 5KV로 고정하였다.
[표 3] 발열체의 통전량
상기 표 3에 따라 4개의 W보우트에 가하는 통전량을 조절하여 4원계 조성의 몰비를 조절하였으며 4개재료의 조성몰%는 Te 경우에는 45mole%-49mole%, TeO₂는 39-49mole%, Se의 경우에는 1-15mole%, Bi는 고정적으로 1mole%가 되도록 하였다.
상기 조성비에서 Se의 경우에는 15%가 한계인데 만일 15%가 초과하게 되면 기록시 필요한 에너지가 오히려 상승하여 레이저광선의 효율적 이용이 이루어지지 않는다. Bi의 경우에는 감성저항(Degradation Resistance)은 1%만 첨가하여도 효과적이다.
결과적으로, Te-TeO₂-Se-Bi의 4원계에서 광정보기록에 가장 최적의 조성범위가 형성되어지고, Bi+Se의 량을 한조성비 축으로 묶어서 3원계 조성도로서 최적범위를 정하였고, 이와같은 범위는 직선적으로 표시되고 결과는 제 1 도에 제시하였다.
제 1 도에서 C는 본 발명에 따르는 4원계 재료의 조성영역을 표시한 선이다.
또한, 4원계 증착박막 두께는 780mm파장의 반도체레이저를 사용할 것을 기준으로 3λ /4n의 반사방지(anti-Reflection)코팅을 행하였으며, 이때 기록막 두께는 2800Å정도이다. 제 2 도는 이러한 박막의 도식적 구조를 도시한 것으로 1은 유리기판이고, 2는 그 유리기판(1)에 형성된 Te-TeO₂-Se-Bi, 4원계 광정보기록막을 보인 것이며 본 발명에서 보호막을 코팅하지 않았다. 도면에서 유리기판(1)과 기록막(2)의 두께는 일에로들어서, 각각 9×10" Å, 2800Å일 수 있으나, 이에 치수가 한정되는 것은 물론아니다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 Te-TeO2, 2원계에 Se, Bi원소를 첨가하여 Te-TeO2-Se-Bi의 4원계로서 광정보 기록막을 형성함으로써, 기존기록재료인 TeOX(0〈x〈2)인 혼합물이 TeO2또는 Te로 분리되는 현상을 배제할 수 있으며, 이러한 자발적 산화 등에 의한 감성 방지효과는 Bi에 의하여 부여되고, 또한 Se첨가에 의하여 레이저빔의 효과적인 흡수(absorption)이 부여되어 광정보기록이 효율적으로 이루어질 수 있다. 결과적으로 본 발명 기록재료를 실제로 광디스크 또는 광카드로 응용시에 보관성 및 기록정보 보존성이 월등히 증대되어 광학 기록매체의 특성이 향상되는 이점이 있다.
Claims (1)
- 기재의 위에 Te-TeO₂로 된 정보기록막이 코팅된 것에 있어서, Te-TeO2에 Se, Bi를 첨가하여서되는 Te-TeO2-Se-Bi, 4원계 혼합물로 정보기록막을 형성하며, Te; 45-49mole%, TeO₂; 39-49mole%, Se ; 1-15mole%, Bi고정적으로 1mole%인 조성범위로 형성한 것을 특징으로 하는 광학 기록매체.
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