TWI337743B - Rewritable optical storage medium and use of such medium - Google Patents

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1337743 細簾1續頁: 記’而不需要熔化該記錄層。該等非结晶狀標圮代表該等 資料位元，例如’由一相當低功率的您焦雷射先東經由該 基板項取該等设料位元。有關结晶狀έ己錄層的該等非結 晶狀標記的反射差異所引起的調變雷射光東，後續由一植 測益根據該記錄的資訊轉換成一調变:的光電凉._、 於相變化光學記錄中，該等最重要的需要之一是高資料 速李’意指能夠以至少2 5 Μ b i t s / s的使用者資料速率將資料 寫與重寫於該媒體。於DOW期間，該高t料速率需要該記 細智具有「§7的結晶速度，即，一短的結晶時間。為瑞保先 前記錄的非結晶狀標記於DOW期間能夠帔再結晶，該記錄 層必須有一適當的結晶速度，以匹配相關雷射光束的媒體 速度。於DOW期間，如果該結晶速度不夠快，將不能完全 抹除先前記錄的該等代表舊資料的非結晶狀標記，即，再 結晶。而上述會導致一高雜訊位準。於高密度記錄與高f 料速率光學記錄媒體中特別需要一高結晶速度，例如於圊 盤形 CD-RW 高速度、DVD_RW、dVD + RW、DVD-RAM、 DVR-紅與藍中，上述分別為已知的光碟與新一代高密度數 位多功能或影音光碟+RW與-RAM及數位影音記錄光學儲 存光％ 马’其中_與Ram為該等磁盤的縮寫，而红应 藍為所使用的雷射波長。關於該等新的光碟，$全日: 間(CET)必須低於40-cET係定義於一結晶環境中完成： 已的非結晶狀標記的从a μ + • “ 7…日曰所桌的一抹除脈衝的最小歷昧
°以靜也測試器測量該C F T J 每I 2 0 m m磁盤4
里八上丁。^WtDVD+RVV的記錄密度為 GB ’需要的使用者資枓位元速牟為26 1337743 (·0 _明說明續頁
Mbits/s，而關於DVR-藍的速率為35 Mbits/s，關於高速率 版本的DVD + RW與DVR-藍，則需要較高的f枓速率50 Mlms/s。該音頻/視頻（A/V)應用的資枓速率由/WV資訊流決 定，但電腦資料的應用不受資料速率應用的限制，即·越 大越好。該等資料位元速率的每一個皆可被轉化成一受數 個參數影響的最大C ET，例如，該等記錄堆疊的熱設計與 該等記錄層所使用的材料。 該已知的相變化類型媒體包括一承載一堆疊層的圓盤形 基板，該堆養層包含連續的一第一介電層、一相變化 Ge-Sb-Te合金之記錄層、一第二介電層與一金屬反射層。 該堆疊層可參考一 I P1Μ結構，其中Μ代表一反射金屬層，1 代表一介電層，與Ρ代表一相變化記錄層。該專利案揭露一 種 Ge50xSb40-4〇xTe60-丨 οχ結構，其中準則為 0. 166 $ 0.444
3化學計量G e - S b - T e材料厲於所提到的範圍，如G e 2 S b 2 T e 5 ，可使用作為如DVD-RAM光碟的記錄層。該等化學計量結 構有一種成核主導結晶程序。意指由該標記的成核與後續 的成長發生一已寫的非結晶狀標記的抹除。根據該專利案 ，藉由將該G e - S b - T e層的厚度增加到2 5 n m以減少該C E T， 而接著在進一步增加該層的厚度中，該C ET會趨於一固定 值，大約50-60 ns。為了將該Ge-Sb-Te層使用於高資料速率 記錄，已提出其厚度需介於2 5到3 5 n m範圍的要求。當該記 錄層的厚度變得比25 ns小，該CET值增加到大約80 ns。 該已知的記錄媒體顯示其記錄層的最小CET大約為50-60 n s，而隨著該記錄層厚度變小，該C E T越來越增力π，關於 1337743 (?) 發明観_類頁 多的缺陷：隨著該層厚度的增加，主體形狀的部分材料會 增加，而且超過一定厚度，該材料的性能會受該主體形狀 影響。表面上，該等主體材料具有比該等介面材料更適合 的成長速度3
在進一步增加該相變化層的厚度中，因該材枓的體楨增 加而導致該 CET增力σ <該專利案所提出的Ge-Sb-Te材料的 結晶程序是成長主導。該材料被結晶的體楕變得浪重要。 該結晶的大小通常是I 0 Iim。當該層是薄的，則需要雙維度 的成長，而該成長需要一較短的時間。當該層受得校厚時 ，則需要三維度的成長，該成長自然需要較長的時間。 於根據本發明之光學儲存媒體之一最诖實施例中 '該記 錄層的厚度在8.5到1 3 nm的範圍内。於該範圍内，該C ET 低於3 5 n s，甚至於更高的資料速率。
於根據本發明之光學儲存媒體之另一最佺實矻例中，該 第二介電層的厚度為20到40 η m。該苐二介電層·即，，在該 記錄層與該金屬反射層之間的該層，最理想的厚度介於丨5 到5 0 n m之間，最好介於2 0與4 0 n m之間。當該層太薄時， 對該記錄層與該金屬反射層之間的熱絕緣有不判的影響。 因此，增加該記錄層的冷卻率，會導致緩慢的結晶程序與 差的可覆寫次數。藉由增加該第二介電層的厚度，以減少 該冷卻率，該C E T對該金屬反射層的厚度不敏感：例如該 厚度的範園可從20到200 nm。但當該金屬反射層比60 nm 薄時，因該冷卻率太緩慢，會對該可覆寫次數有不利的影 響。當該金屬反射層為丨60 iim或更厚時，該可復寫次數進 -1()- 1337743 (6) 發明說明續頁 一步下降，而且因增加的熱傳導，該記錄與抹除功率必須 是高的。該金屬反射層的厚度最好介於8 0與1 2 0 n m之間。 於根據本發明之光學儲存媒體還有的另一最诖實施例中 ，該第一介電層的厚度為70到500 nm。當該g —介電層的 厚度低於70 nm時，對該媒體的可覆寫次數有不利的影響。 而厚度大於500 nm時會使該層發生應力與更昂贵的沉積。
於根據本發明之光學儲存媒體之一特別的實施例中，該 堆疊存在另一記錄層，與該（第一）記錄層具有相同的結構 。該另外的記錄層失在一些與該（第一）記錄層的該等介電 層相似的介電層之間。進一步可存在其他的附屬層。於一 所謂的多記錄堆疊媒體中，存在二或更多的記錄層，由一 些中間層以大於該雷射光束的聚焦深度的距離彼此分隔。 有時以 U代表多堆疊設計，其中η表示0或一正整數。該雷 射光束通過進入的第一堆#稱為L ()，而由L ! ... L „代表每一 深層的堆疊。應瞭解深層是以進來的雷射光束的方向而定 。在對該媒體寫與讀的期間，該雷射光束聚焦在該等Ln堆 疊之一的記錄層。例如，於具有L()與L,堆疊的雙堆疊案例 中，為了有充分的寫能量與讀取信號，該“堆疊必須足以 穿透。只有當L()堆疊的記錄層的厚度相當低為25 nm或更薄 時才有可能。L!堆疊是深層堆疊，可具有較厚的記錄層， 因為不需要被光穿透。根據本發明，低的C E T與薄的記錄 層厚度相結合，可使根據本發明的記錄層適用於一多記錄 堆疊媒體。 該第一與第二介電層可由Zn S與S 1 〇2的混合物製成，例如 1337743 ⑺ ______ (ZnS)x„(Si02)2„。替代物為例如 Si〇：、Ti02、ZnS、A1N 與 T a: Ο 5 該介電層最好包括一碳化物·例如S l C、C ' T a C 、Zi+C或TiC。該等材料提供比ZnS- Si〇4l合物更高的結晶 速度與更好的可復寫次數。 關於該金屬反射層可使用的金屬是例如A1、TI、A u、N1 、C Li、A g、C r、Μ ο、W與T a，及該等金屬的合金： 該資枓儲存媒體的基板至少可被該雷射波長穿透，而且 由例如塑勝，壓克力樹脂（Ρ Μ Μ A)，非結晶狀聚鏈烯烴或玻 璃製成。該基板的穿透性僅當該雷射光束經由該基板的進 入表面進入時才需要。於典型的範例中，該基板為一直徑 1 20 mni且厚度0.丨、0.6或I .2 niin的圓盤形。當該雷射光束 經由該基板邊的對面邊進入該堆疊時，該基板可以是不透 光的。於最近的案例中，該堆疊的金屬反射層與該基板相 姐!：連。上述也屬於一反向堆#。一反向堆疊例如可使用於 該D V R光碟。 該圓盤形基板在該記錄堆疊邊的表面，最好具有可被光 學掃瞄的伺服磁轨。該伺服磁執往往由一螺旋槽構形成， 並且於注射模或模壓期間，以模子形成於該基板。此外， 可於該間隔層的合成樹脂摺疊程序中形成該等溝槽，例如 ，一 UV光固化壓克力。 另一選擇，藉由使用一如U V光固化聚（甲基）丙烯酸的保 護層遮蔽該堆疊的最外層。當該雷射光經由該保護層進入 該記錄層時，該保護層必須有好的光品質，即，幾乎完全 不受光學像差的影響，且厚度幾乎完全一致。於該案例中 1337743 ⑻ 發明說明續頁 ，泫保砹層對該雷射光而言是可穿透的，並可稱為復蓋層 。對於DVR光碟，該覆蓋層的厚度為〇丨mni。 藉由使用如660 nm或更短（红到藍）的短波長雷射可完成 對沒等έ己錄堆疊的記錄層的記錄與抹除資料。 該金屬反射層與該介電層兩者皆可由蒸發或濺鍍提供。 該相k化記錄層能藉由真空沉積復蓋在該基板上。已知 的真空沉積處理有蒸發（電子束蒸鍍，熔化鍋的抗加熱蒸鍍） 、政鍵、低壓力化學氣相沈積、離子鍍、離子東輔助蒸發 '電裝化學氣相沈積。由於有太高的反應溫度，所以不能 使用 的熱C V D處理。以此方式沉積的該層是非結晶狀 且玉現低反射。為了構成一種合適且具有高反射的記錄層 ’钱層首先必須完成結晶，通常稱為初始化。為了該目的 ’該層於熔爐中被加熱到超過該金的結晶溫度 ’例如1 8(TC。此外，能夠以一種具有足夠功率的特殊雷射 光加熱合成樹脂基板’例如合成塑勝。上述可實現於一特 殊的記錄體’於該案例中，該特殊的雷射光束掃描該移動 的记錄層。接著區域加熱該非結晶層達到結晶該層所需的 溫度’ 4基板不党不利的加熱負載影響。 籍由使用一種短波長雷射’例如具有6 6 〇 ^ ηι的波長咬更 短（紅到藍）’以實現高密度的記錄與抹除。 實施方式 圖丨顯示一種根據本發明之可抹除高速記錄之可重芎光 學儲存媒體丨0的部分刟面圖。最好由雷射光東6的構件記錄 與筇取° 4媒體丨0具有一由直徑丨20 m m與厚度〇 6 m⑴的 -13 - 1337743 (9) 發明說钥續頁 所製成的基板丨。在該基板上有一丨P丨Μ堆疊層，其包括一厚 度d 2 = 7 Ο η ηι的（Z n S ) X 〇 ( S i 0 2) 2 〇的第一介電層2，一分子結構 為G e 7 S b 7 6. .1T e ! 6.，厚度d的相變化材料記錄層3，及一厚度 d_i = 20 nm 的（ZnS)x〇(Si02)2〇 的第二介電層 4與一厚度 delOO n m的A丨金屬反射層5。該記錄層3的厚度d 在4與3 0 n m間變 化。該變化影響的結果顯示於圖2。
藉由一合適的目標蒸汽沉積或濺鍍將該相變化記錄層3 塗佈在該基板上。於如早先所描述的特定記錄體中，以此 方式將該層3沉積成非結晶形並初始化，即，結晶。也以濺 鍍提供該等層2、4與5。
用以記錄的雷射光束6經由基板丨複製與抹除登錄該記錄 層3的資訊。以一單一雷射脈衝功率1.25 Pm(Pm =熔化的 臨界功率）與歷時丨〇〇 ns寫入該等非結晶形的標記。該抹除 功率為Pu/2。注意該替代實施例中，基板1可毗連該金屬反 射層5，而該雷射光束6仍然通過層2進入該記錄層3。於該 案例中，可有一如〇.丨m m的非必須的光學可穿透遮蓋，與 該介電層2相毗連。 於圖2中顯示以n s為單位的C E T與以n m為單位的化合物 G e 7 S b 7 6.4 T e ! 66相變化記錄層3的厚度d 的關係。由圖2的曲 線丨1瞭解，藉由增加該d;到大約1 0 nm而迅速降低該CET， 而且在d;進一步的增加中，該C E T慢慢增加且飽和達到大 約4 7 η s的低值。 請注意上面所提到的實施例是為了說明，而不是限制本 發明，而且熟悉此項技藝之人士不需違背該附加的申請專 -14 - 1337743 (10) 麵議:明:續聂
利範圍的領域 '即可設計許多替代的贫砲例。’於該申請專 利範圍中，括號内的任何參考符號不應被解釋為限制該申 請專利範团。該字”包括”不排除存在未列舉於該申請專利 範圍内的元件或步驟。元件前面的字”一"不徘除該等元件 有複數個存在。只不過事實上某種方法詳述於彼此不同所 屬的申請專利範圍，並不表示使用該等方法的結合是無益 的。 根據本發明提供一毪可抹除光學儲存媒體，適闬於直接 複寫與高資料速率記錄，且具有一相當薄的相變化類型記 錄層與一可能至少25 Mb/s的資料速率，例如DVD + RW與可 重寫的D V R。 圖示簡單說明 以示範實施例及該等相關的附加圖示更加詳細地說明本 發明，其中 圖丨顯示根據本發明的一光學儲存媒體的概要剖面圖，及
圖2顯示C E T (以n s為單位）與該G e 7 S b 7 6.4 T e丨“材料記錄層 的厚度d(以n m為單位）間的關係。 圖式代表符號說明 10 可重寫光學儲存媒體 6 雷射光束 1 基板 2 第一介電層 3 5己紅層 4 第二介電層 5 金屬反射層 -15 -

Claims (1)

1337743 第092102190號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(99年9月）拾、申請專利範圍 Μ年([月V"曰修 正木 1. -種使用-聚焦雷射光束的可抹除高速資料記錄之可重寫 光學儲存媒體，該媒體包括： 一基板：及 一在遠基板上的堆疊層；該堆疊包括： 一第一介電層； L括由Ge 與Te所組成之合金的相變材料記錄層； 一第二介電層；及 金屬反射層’其中該合金的結構由該分子式GexSbyTez 按原子百分比定義，其中〇<χ<15，5〇<y<8〇，]〇<z<3〇且 x+y+z-100，且特徵為該記錄層的厚度在了到範圍内。 !.如^請專利範圍第1項之光學儲存媒體，其特徵為該記錄層 的厚度在8.5到13 nm範圍内。 .如申請專利範圍第1或2項中任一項之光學儲存媒想，其特徵 為該合金的結構由分子式GexSbyTez按原子百分比定義，盆中 6<x<8，70<y<80 , 15<z<2(^x+y+z=l〇〇。 其特徵為該第二介 其特徵為該第一介 其特徵為一另外的 如申請專利範圍第1項之光學儲存媒體 電層的厚度為2〇到40 nm。 如申請專利範圍第丨項之光學儲存媒體 電層的厚度為70到500 ητπ。 6. 7. 如申請專利範圍第丨項之光學儲存媒體 . 記錄層存在該堆叠中’具有與該記錄層相同的分 -種如申請專利範圍第1至6項中任一項之光。 :用’其用以具有一資料速率高於2一高心= 83382-990928.doc
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