TW200419552A - Optical record carrier for use with UV laser beam - Google Patents

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200419552 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一光學記錄載體利用UV(紫外光）波長範圍中 之光束以記錄資訊，特別具有230-270 nm範圍之波長。 【先前技術】 光學記錄載體在資料容量上以增加目標透鏡之數值孔徑 及降低雷射波長方式已有大量增加。總資料容量已自650百 萬位元組（CD，ΝΑ=0·45，λ=780 nm)至 4.7G 位元組（dvd， ΝΑ=0·65，λ=670 nm)至 25G 位元組之藍光磁碟（BD，NA=0.85， λ=405 nm)。BD資料密度由光學定標自DVD容量獲得。如欲 達到資料容量增加，一可能性為降低雷射波長為UY波長範 圍。適當之UV雷射將可再將來實現。 EP0731454 A1專利揭示利用UV雷射之光學記錄方法，光學 記錄裝置及光學記錄媒體。具有波長自19〇-37〇 及一透鏡 具有數值孔徑〇·4或更小之UV雷射將用以記錄一記錄媒體之 識別資訊於一輔助資訊記錄區，其在音頻，視頻或數字資 訊被記錄之區以外。 【發明内容】 本發明 < 目的為提供一光究錄載體以利用UV光束記錄資 訊俾可達到資訊密度之增加。 ' 本發明之目的經由申請專利範圍第i項之光學記錄載體達 成且含一基板層（S)及一記錄堆疊（R)，包含： -二介電層（II，12)及 _ 一資訊層（P)夾層於該介電層（II，12)之間，該資訊層包含 88275 200419552 記錄材料以構成記號與空間’用以代表uv光束輻照之資訊 ，其中該記錄材料為一含 Ge，Sb，丁e，In，Se，Bi，Ag，Ga, Sn Pb ’ As之一組材料之至少二材料。 八在已知光學記錄載體如CD, DVD及BD中，該光碟通常包 含夾層於聚碳酸脂基板層與塑料蓋層間之記錄堆疊。資料 經由光疊之透明聚碳酸脂基板層或塑料蓋層寫入及讀取。 但=前使用之基板材料及蓋層材料之波長範圍為23〇_27〇 nm 對雷射輻射不透明。根據本發明，較佳利用空氣入射或蓋 入射以記錄或讀取資料，而蓋層由對UV光束透明之材料製 成。在空氣入射之下，資訊層與入射^光束之間不安排蓋 層或基板層。 本發明建議之記錄堆疊主要包含僅二介電層及一夾層於 介電間之資訊層。資訊層使用作為記錄材料之材料為係基 於材料之光及熱特性所選擇，俾其適於利用^雷射光束記 錄。已頭示一摻雜之§b-Te相位混合為一適當材料，因為以 週當選擇之摻雜劑與堆疊設計可達成適當之熱及光學性能。 本發明之較佳實施例限定於附屬申請專利範圍。供資訊 層及介電層之較佳材料限定於申請專利範圍第3及5項。資 訊層及介電層之厚度限定於申請專利範圍第2及4項。 根據另一較佳實施例，额外備有一或多金屬散熱層如申 請專利範圍第6-11項所限定。此種散熱層供在寫入以啟動記 號形成期間所需以迅速移除熱（淬火）。同時，此一金屬散 熱層可作為一反射器以增加資料之讀取及/或增加記錄層吸 收入射之UV光束。此一金屬散熱層可備於二介電層之頂部 88275 200419552 。如金屬散熱層備光束人射之-側時，該層應為半透 明或全透明。 在另—實施例中，如申請專利範圍第12與13項所限定， 由土片層刀隔之額外記錄堆疊及/或額外介電層或迷你層結 構可以預見。 另外，較佳提供一額外蓋層於面對入射^光束之介電層 之頂部，如t請專利範圍第14項所限定，該項提及蓋層: 適田材料與厚度。m蓋層作為保護塗層以保護資訊層不受 括傷。 另外，較加提供一硬塗層層於面對入射之_^光束之介電 層《頂邙’或位於盍層之頂部如申請專利範圍第15項所限 =、，其中限定蓋層之適當之材料及厚度。該蓋層作為喔保 護塗層以保護資訊層不受括傷。 目前常用之（_)及第三代之_相位改變光學記錄載體 吸收太多23議·波長之w記錄之t射光。故對熱及 光學性能有不良後果。例如ZnS佩，—種常用之光學堆疊 材料在此波長有—大吸收係數。圖j顯示zns_si〇,層在厚 度266 rnn波長以空氣為㈣之層（η=2·655，k=〇 527)之傳傳。 在傳統IPIM記錄堆疊巾，其巾j代表城初2製之介電層，p 為相位改變資訊層，Μ為金屬吸熱層，二介電層之顯曰著吸 收導致較光學標定條件所預測之更寬廣溫度分布。因寬廣 溫度分布將導致較寬記號及串寫戲象，所達成之資料容量 與第三代BD記錄載體之波幅相同。 88275 200419552 此點在圖2, 3a與3b說明。其中，因連續加雷射（圖2)加熱 結果之 CD，DVD，BD，UV > 你 a、四 ώ> UV<么向溫度分布，代表資料之擦 拭，脈波加熱（圖3a，3b)代表資料寫入。圖2，北中，徑向座 標為光點之半徑。圖3at，資料以徑向座標為函㈣出。 如假定UV條件記錄時介電層無吸收，溫度分布與総標定 ’如其他三系統（CD，DVD’BD)之清況。如有吸收時，為 ZnS-Si〇2之情況，可見相位改變層之溫度分布因鄰近介電層

之吸收而變寬。如圖3顯示’其中之BD輪廊與⑽輪廊重合 ’如使用ZnS-Si02介電層。 如考慮短脈波之溫度響應，與熱擴散無關，熱響應與光 響應相似。但經常需要擦拭位準以導引超寫人及資料擦拭 。即使考慮擦拭資料4單獨擦拔週自，相鄰磁道之資料亦 被擦拭，因為溫度分布較磁道節距根據之標定為寬。

記錄堆疊之敏感性亦與介電層中之吸收有關。所有在其 ，層較在相位改變資訊層被吸收之光能均認為已消失。事 男上，熱電阻將增加因此較少熱通過絕緣介電層，但此為 附屬效應。為達成與寫入功率之最佳敏感度，雷射光應在 貝訊層冗全被吸收。 碩取資料需要一相當低之功率完成。如介電曾之吸收太 局，讀取信號之信號雜訊比則太低。 此說明非ZnS-Si〇2介電材料作光記錄載體而與w光共用。 包括沉積與光學分析之一項調查已獲得可能之材料。本發 明發現下列各組材料可用為光學記錄載體中為介電層材 料· Al2〇3 ’ Si02，c，Naa，ZrO，Si3N4，LiF，κα。此等材料可 88275 200419552 予以摻雜以進一步改進光，熱及機械特性。圖4顯示266 nm 波長為厚度函數之介電材料之傳輸。 適當之用於資訊曾合金之相位改變記錄材料包含二金屬 Ge，SI?，Te，In，Se，Bi，Ag，Ga，Sn，Pb，As 已被發現。 除介電層外，相位改變層金屬吸熱層可以製備以在寫入 期間形成記號時迅速散熱（淬火）。此種金屬層亦可為反射 器以改進資料讀取，及/或由記錄層吸收入射光。以下材料 或其合金可用於UV波長光學記錄之記錄堆疊：Al，Ag，Cu， Ag，Ir，Mo，Rh，Pt，Ni，Os，W。圖5中，此等材料之反射為 266 nm波長之層厚度函數。 本發明光學記錄載體之不同實施例如圖6之剖面圖所示。 圖6a顯示該記錄載體之第一個布局，包含一 M/I2/P/I1記錄堆 疊R，其中Μ為反射器/吸熱層，P為相位改變資訊層，II與 12為保護/干擾層（介電層）或堆層結構。記錄堆疊可為低至 高信號極性，記錄裝態之反射較未記露狀態為高，或高至 低信號極性，其未記錄裝態之反射較記錄狀態為高。 金屬吸熱層Μ之厚度可大於10 nm，特別大於15 nm。相位 改變資訊層P厚度在3-50 nm，5-25 nm範圍。第二介電層12厚 度為2-50 nm，特別為3-25 nm範圍。第一介電層II厚度為大於 5 nm，可大於10 nm 〇 例如，建議以Si3N4為介電層II，12，A1為金屬吸熱層Μ，及 In摻雜之Sb-Te合金為相位改變層Ρ之記錄堆疊。堆疊設計為 M/I2/P/I1，如圖6a所示，其中Μ為沉積在碟基板S上之第一層 ，UV雷射光束L較佳為波長266nm，自II層射進堆疊。 88275 -10- 200419552 圖7中，顯示該光學記錄載體之光學特性。晶體（未記錄 狀態）反射Rc，光學對比C及反射差dR以II層厚度為函數計 算。此等計算為100 nm厚之M-層，18 nm厚之Π層及10 nm厚 之P-層之堆疊而作。如II層選為14 nm，則磁碟上之光學堆 疊有10.3%之反射於未記錄狀態，90%之光學對比及9.3%之 反射差於未記錄狀態與已記錄狀帶之間。 本發明之另一實施例如圖6b顯示，其中無金屬吸熱層。I-層可為多層結構，包含具有高導熱率之介電材料。為保護 籲 記錄堆疊，即所謂之IPI堆疊，一額外蓋層C可備於II層之頂 部。該蓋層較佳材料為聚二甲氧基氧化矽（Sylganl 184矽合 成橡膠），及具有5-300 μιη厚度。 一光學記錄載體包含二金屬吸熱層Ml及M2如圖6c所示。 以此實施例中可改進光對比。第一吸熱層Ml雷射光束入射 其上，必須為透明或半透明，第二吸熱層M2亦須為透明。 包含一蓋層C及硬塗層層HC之光學記錄載體如圖6d所示 。以硬塗層層可改進記錄載體之機械電阻。該硬塗層層較 ^ 佳為含Si-，C-，及含S-之材料所製，其厚度大於5 nm。 圖8中，顯示光學記錄載體（無硬塗層層）之光學特性。晶 體（未記錄狀態）反射（Rc)，光學對比（C)及反射差（dR)以II層 為函數計算。此等計算係為具有100 nm厚之Μ層，30 nm厚之 12層，及8 nm厚之P層計算。如II層厚度選擇為50 nm，光學 堆疊在為記錄狀態時，有6.8%之反射，92%之光學對比及 6.3%之反射差於磁碟之未記錄狀態與已記錄狀態之間。 圖6e顯示一包含多記錄堆疊之多層光學記錄載體。如說 88275 -11 - 200419552 明，該載體有二記錄堆疊IU，R2由墊片層sp分隔。該載體 較具有一堆疊之記錄載體據有較高（約二倍）之容量。該記 錄載體中之所有$己錄堆璺由一記錄載體之同侧之υγ雷射光 束L入射而存取。 圖6f顯示一包含於基板之每側之記錄堆疊R1，幻之光記錄 載體。如圖过明’冗錄載體在基板S之每侧有一記錄堆疊R1 ，R2。此兒錄載體具有較僅含一記錄堆疊之記錄載體有較 高之容量（此例為二倍）。在此種記錄載體中，幻，幻位於基 板S之每一側，由基板S之側邊之uv光束L入射而存取。雙 側多層媒體可以預見。 利用一具有2 ns寫入脈波之脈波計劃以研究建議之記錄載 體之記號之形成。溝道位元長度採取為44㈣。圖9顯示一 典型模擬。施加一具有4 ns之冷卻間隙之6寫入脈波之脈波 串。兄錄速度為1〇 m/s。實線表示溶化邊緣。陰影部分為記 錄之記號。因次一寫入脈波，非晶材料之再結晶化甚為明 頒，並與BD條件記號形成之知識符合。如冷卻間隙降低， 將發生更多之再結晶化。 供記錄用時，BD載體之相似裝置可使用。 根據本發明，建議一可再寫入之光學記錄載體與UV光束 共用以作記綠，較佳為230_270 之波長範圍。與數值孔徑 ΝΑ 0·85起（向斯分布之1/e)，一久=266 nm系統之有效光點 半徑為R〇=99 _。如考慮有效光點面積，可預見一 60-65G位 元組之資料容量可由該記錄載體提供。尚可預見所得之資 料容量對較低之數值孔徑太低（如ΝΑ=0·65)，需要一數值孔 88275 -12- 200419552 徑為 NA=0.85。 【圖式簡單說明】 本發明將參考圖式予以詳細說明，其中 圖1顯示以厚度為函數之ZnS:Si02 (80:20)之傳輸， 圖2顯示CD，DVD，BD及UV條件因連續雷射加熱結果之徑 向溫度輪廊’ 圖3a-b顯示CD，DVD，BD及UV條件因雷射脈波加熱結果之 徑向溫度輪廓， 圖4顯示介電材料為函數之傳輸， 圖5顯示金屬為函數之反射， 圖6a-f顯示本發明記錄載體之不同實施例， 圖7顯示圖6a中之光學記錄載體之光學特性， 圖8顯示圖6d中之光學記錄載體之光學特性，及 圖9顯示本發明記號形成模擬之結果。 【圖式代表符號說明】 S 基板層 R 記錄堆疊 II，12 介電層 P 資訊層 Μ 吸熱層 L UV雷射光束 88275 - 13 -

Claims (1)

1. 200419552 拾、申請專利範圍·· 1· 一種利用uv波長範圍之光束以記錄資訊之光學記錄載體 ，尤其具有230_270 nm範圍之波長，其包含一基板及一記 錄堆疊，包含： -二介電層，及 -一資訊層，夾層於該介電層之間；該資訊層包含記 錄材料，以UV光束輻照以形成記號，及代表資訊之空間 $己錄，其中藏記錄材料為合金，包含鍺（&)、銻（％)、碲 (Te)、錮（In)、石西（Se)、叙yBi)、銀（Ag)、鎵⑼）、錫（如）、 錯（Pb)、砷（As)材料組中至少二材料。 2·如申請專利範圍第1項之光學記錄載體，其中該資料層厚 度於3-50nm範圍中，尤其g5-25nm 〇 3·如申請專利範圍第丨項之光學記錄載體，其中該記錄材料 係錮摻雜之綈-碲（Sb-Te)合金材料。 4. 如申請專利範圍第丨項之光學記錄載體，其中面對^光 束< 介電層厚度大於10 nm，另一介電層12之厚度係自2至 5〇nm之範圍，尤其係自3至25nm。 5. 如申請專利範圍第！項之光學記錄載體，其中該介電層係 由含三氧化二銘㈤2〇3)、氧化石夕（如2)、碳（〇、氯化納 (NaCl)、氧化锆（Zr0)、氮化矽（sw '氟化鍾⑽）、氯化 鉀（KC1)金屬組中一材料製成。 6·如申請專利範圍第丨項之光學記錄載體，進一步包含一金 屬吸熱層，位於基板層與介電層之間，該介電層不面對 入射UV光束。 88275 200419552 .如申請專利範圍第ό項之光學記錄載體，其中該金屬吸熱 層之厚度大於5nm，尤其大於1511111。 8’如申凊專利範圍第1項之光學記錄載體，進一步包含一金 屬吸熱層，位於面對入射之UY光束之介電層之上，該金 屬吸熱層係半透明。 9·如申請專利範圍第8項之光學記錄載體，其中該金屬吸熱 層之厚度係3-50 nm，尤其係5_15 。 1〇·如申請專利範圍第6或8項之光學記錄載體，其中該金屬 吸熱層係根據含金屬鋁（A1)、銀（Ag)、銅（Cu)、銀（Ag)、 錶（Ir)、细（Mo)、鍺（Rh)、鉑（pt)、鎳（Ni)、鐵（〇s)，鎢（w) 之一組材料之材料或合金製成。 11.如申清專利範圍第6或8項之光學記錄載體，其中該金屬 吸熱層係半透明或透明。 12·如申清專利範圍第i項之光學記錄載體，其中該記錄堆疊 尚包含頟外介電層或多層結構，位於其一側或二側。 13·如申請專利範圍第！項之光學記錄載體，進一步包含至少 頜外堆®層及至少一透明墊片層，以隔開記錄堆疊， 居土片層特別由聚二甲基氧化珍（办184石夕合成橡膠） 且具有1_100 μηι範圍之厚度。 14. 如申請專利範圍第工項之光學記錄載體，進一步包含透明 蓋層，位於面對入射UV光束記錄載體之侧邊之頂部，該 盍層特力由聚二甲氧基氧化石夕（s处ard 184石夕合成橡膠）且 厚度為5-300 μιη範圍。 15. 如申請專利範圍第i項之光學記錄載體，進一步包含透明 88275 200419552 或半透明硬塗層，位於面對入射uv光束之該記錄載體之 侧邊頂部，且具有範圍5-300 μιη之厚度。 88275