专利名称：具有贵金属反射层的相变光盘和光数据存储系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够反复读写的相变光盘。尤其涉及高密度相变光盘，通过使用由新材料制成的反射层，其能够增加纹间表面沟纹(land/groove)记录方法中重写的次数及减少串擦(cross-erasing)，步及由此产生的光数据存储系统。
图1所示的普通相变光盘由基片和从激光束入射侧开始依次沉积的多层薄膜构成。多层薄膜包括从基片开始依次沉积的第一介质层、记录层、第二介质层和反射层。在具有和图1所示的相同层结构的相变光盘中，反射层将透过记录层的激光光束反射回记录层。由于反射层的这种反射功能，光盘的反射率和光能量效率提高了。写入期间已经熔化的记录层通过反射层的高热传导性很快地冷却。结果记录层中的痕迹(marks)从晶态变到非晶态，因此信息能够写在相变光盘上。
目前铝(Al)一直用作为相变光盘反射层的材料。当重写大约进行15,000次时，对于由Al做反射层的相变光盘，抖动量(jitter)超过15％。抖动量用于计量重放信号的精确度。使用抖动量超过15％或更大的光盘作为记录媒体是困难的。
另外，当纹间表面沟纹记录方法用在具有由Al做反射层的相变光盘时，重写次数增加愈多，因预先写入数据部分之损失发生的串擦就愈大。
为解决上述问题，本发明的目的就是提供使用新的材料作为反射层的光盘，由此可以比使用Al做反射层的现有光盘更显著地增加重写次数。
本发明另一个目的是提供上述光盘的光数据存储系统。
为达到本发明的上述目的，提供一种光盘，包括基片和涂在基片一侧表面的多层膜。该膜包括涂在基片上的介质层，涂在该介质层上的记录层，涂在该记录层上并且厚度大于100埃小于350埃的介质层，以及涂在该介质层上并由金属制成的反射层。
该反射层最好是由选自铜(Cu)，金(Au)及银(Ag)之一种制成。
对于本发明的另一个目的，提供了包括光盘的光数据存储系统，该光盘具有基片及至少涂在基片一侧表面上的膜，该膜具有涂在基片上的记录层，涂在记录层上且具有厚度大于100埃小于350埃的介质层，以及涂在该介质层上并由金属制成的反射层；以及光盘写入期间使用10-12mW激光功率和从光盘读出期间使用1mW激光功率的光盘驱动装置。
通过参考附图对本发明结构和操作的详细说明，本发明上述目的和其它优点将更清楚。附图中图1是展示普通相变光盘结构的剖面图；图2是展示用于解释本发明实验测试之相变光盘结构的剖面图；图3是展示由Al、Cu、Ag或Au制成反射层之相变光盘中重写次数变化对抖动特性的曲线；图4是展示具有纹间表面沟纹结构基片的相变光盘之邻近的纹间表面或沟纹中抖动变化对重写次数的曲线；图5是展示对于由Al,Cu,Ag或Au制做的单层在红光区域波长-反射率特征的曲线；图6是展示当邻近反射层的第二介质层具有不同的厚度时抖动变化对重写次数的曲线；图7展示Al反射层的相变光盘中串擦对轨距(track pitch)的特征；和图8是根据本发明用于相变光盘和磁光盘的光数据存储系统。
本发明参考附图将做详细说明。
已经知道重写次数和串擦在使用相变光盘实现4.7Gbyte DVD-RAM中是主要的技术内容。本发明注意到这些内容极大地依赖于反射层。还发现使用新的金属反射层制备相变光盘，由此增加重写次数和显著地减少串擦。
根据下述的物理特性，将比较由本发明提出的铜(Cu)，银(Ag)和金(Au)作为反射层材料和现有的铝(Al)作反射层材料。
Al具有大约2.37W/cm/deg/sec(瓦/厘米/度/秒)的热导率，而Cu,Ag及Au分别具有大约4.01W/cm/deg/sec、4.29W/cm/deg/sec和3.17W/cm/deg/sec的热导率。换言之，贵金属例如Cu,Ag和Au具有的热导率要高于Al的热导率33％～69％。Cu、Ag和Au的熔点大约分别为1085℃、961℃和865℃，其高于熔点为660.5℃的Al。因此，可防止重复写入期间反射层的退化，由此可显著地减少因重写次数的增加引起的抖动增加。上述材料的折射率、热导率及熔点总结于下表1。
表1
这里n是折射率数值，K是热导率，Tm是用Kelvin绝对温度(K)表示的熔点。
这样，当从Cu,Ag和Au之一选用为相变光盘的反射层时，具有高热导率的反射层在写入期间突然吸收熔化的记录层的热量。因而记录层突然冷却。结果，在重复写入期间成为增加抖动之主要原因的材料流动、即因记录层热不均匀性引起的熔化材料的移动现象被抑制了。这里，抖动代表重放信号的准确度，它是代表在媒体上写入痕迹位置偏离理想痕迹位置之偏离度的量。因此，在相变光盘中，当写入期间温度升高到650℃或更高，尤其到1000℃时，Cu,Ag和Au用作为反射层要比Al作反射层具有更好的热稳定特性。由于上述特性，选自Cu、Ag和Cu之一做反射层的相变光盘比Al做反射层的相变光盘具有更好地重写和串擦特性。
同时，第二介质层比反射层具有相对更低的热导率，并用于适当调节反射层的反射率。当选用Cu、Ag和Au之一用作为反射层时，置于反射层和记录层之间的第二介质层最好具有大于100埃小于350埃的厚度。因此，重写次数能够进一步提高，串擦能够进一步减少。
涉及选自Cu、Ag和Au之一做反射层的相变光盘与现有Al做反射层的相变光盘之间的重写次数和串擦的特征将通过下面的实验测试进行说明。
实验测试利用射频直流(RF/DC)溅射，使用聚碳酸酯做基片并且轨距为0.58μm制备出4张相变光盘，分别用Al,Au、Ag和Cu做反射层，以便能够采用纹间表面沟纹记录方法。图2是展示为本发明实验制备的相变光盘具有的层结构的剖面图。图2中，反射层厚度约为1000埃，其由Al、Au、Ag和Cu之一制成。基片厚度约为0.6mm。第一和第二介质层由ZnS(占80％)-SiO2(占20％)构成。第一介质层厚度约为1200埃，第二介质层厚度约为200埃。记录层是由Ge2Sb2Te5(化学成分)构成，厚度为250埃。
为了测试分别由Al、Au、Ag和Cu做反射层的这四个相变光盘，分别采用写入功率为13.3、13.0、14.5和15.2mW，擦除功率5.0,5.2,6.5和6.2mW。已经确定这些功率值以便在重写100次之后仍可获得最小的抖动值。
对重写次数达到105的抖动已进行了测量。通过在一个相邻纹间表面或沟纹处增加重写次数的同时，通过测量抖动和包迹(envelop)大小评估了串擦。这些测量是在PULSTEC公司制造的DDU-100型动态测试仪上进行的，其波长为680nm，使用8比14调制信号，信号周期T为34.27纳秒，相变光盘的线速度为6.1m/秒。
图3展示通过熔化和结晶起始的相变光盘中抖动变化对重写次数的关系。
当以熔化和结晶开始时，由Cu或Au做反射层的相变光盘的抖动值小于12％，直到重写达到6×104次为止，如图3所示，在重写为105次之后其抖动值约为15％。然而由Al做反射层的相变光盘在重写15,000次时的抖动值约为15％，而在重写为105次之后抖动值约26％。因此，根据本发明选自Cu,Ag和Au之一做反射层的相变光盘和现有的用Al做反射层的光盘相比具有优良的重写能力。
图4展示了在增加相邻纹间表面或沟纹处重写次数的同时测得的抖动变化，尤其展示了在使用轨距为0.54μm之基片的情况下抖动的变化。与由Al做反射层的相变光盘相比，由选自Cu、Ag和Au之一做反射层的相变光盘保持了极小的抖动值。在图4所示的整个重写范围内，该抖动值维持在小于12％。因此，与由Al做反射层的相变光盘相比，由选自Cu、Ag和Au之一做反射层的相变光盘使得在写入期间可降低相邻信道上的数据损失。
图5展示了关于分别由Al、Cu、Ag和Au做单层时在红光区域的反射率。
从图5能够看出，Cu,Ag和Au分别具有比Al高的反射率。因此，与由Al做反射层的相变光盘相比，由选自Cu、Ag和Au之一做反射层的相变光盘在记录层吸收更多的光能，而在反射层则吸收更少的光能。
图6展示了当接触反射层的第二介质层具有不同的厚度时抖动变化对重写次数的关系。图6尤其展示了测量关于由Cu做反射层相变光盘所得的抖动变化。
图7展示了由Al做反射层的相变光盘中串擦对轨距的特性。图7所示的图在Matsushita公司的一篇论文中公开，该论文在1996年由ISOM(光存储国际讨论会)和ODS(光数据存储)收录的公司研讨会论文集的第33页。图7展示了当轨距小于0.7μm时产生等于或大于15％的抖动。
关于在相邻信道的写入，当图4所示的特性图与图7相比较时，由Al做反射层的图2所示的相变光盘类似于图7的相变光盘，并且具有增加了5％的抖动值。但是，具有贵金属反射的相变光盘能显著地减小抖动增加量，并且具有增加约2％抖动的量。
从实验测试可见，综合性能和可靠性两方面，在Cu,Ag和Au中，最佳材料是Au。
在上述实验测试中，已经说明了具有由第一介质层，记录层、第二介质层和反射层组成的单薄膜的相变光盘。但是，对本领域技术人员，本发明能够用在具有多薄膜的相变光盘中，这是显而易见的。
同时，上述贵金属反射层能够用在磁光盘中。在磁光盘情况下，通过聚焦激光束增加处于环境温度下的具有高矫顽磁力的磁光层的温度。结果，在激光束聚焦的部分，矫顽磁力下降，因而信息就被写在磁光层的该部分上。因此，根据本发明的贵金属反射层用作为磁光盘的反射层，该磁光盘包括基片，介质层，磁光层和反射层。
图8展示了根据本发明的光盘驱动器。图8所示的光盘驱动器包括光学头10和伺服及信号处理器20。光学头10包括光源110，分束器120，物镜130和光探测器140。图8盘驱动器写和/或读所载盘30上的信息。所载盘30是轨距小于或等于约0.6μm的相变光盘或者磁光盘。伺服和信号处理器20给光源110提供适于写或读的电压。响应伺服和信号处理器20所供电压，光源110产生波长小于或等于690nm的激光束。当写时，光源110产生的激光束强于读时的激光束。因此，在相变光盘上写信息时盘上的激光功率范围为10～12mW，在相变光盘读数据时具有大约1mW的激光功率。从光源110发出的激光束形成的光通路对本领域技术人员是显而易见的，因而省略了对光学头的这种解释。
正如上述，根据本发明的相变或磁光盘具有由贵金属例如Cu,Ag和Au制成的代替Al的反射层。与反射层接触的介质层具有大于100埃小于350埃的厚度。结果，根据本发明的相变光盘对重写次数等于或大于105时抖动值不超过15％。即使在使用纹间表面/沟纹记录方法时，与由Al做反射层的光盘相比，本发明可提供更加优良的串擦特性。因此，当根据本发明的相变光盘用作为4.7Gbyte DVD-RAM时，与由Al做反射层的现有相变光盘相比，本发明作为记录媒体能够保持更高的可靠性。
权利要求
1．一种光盘，包括基片；和至少涂在基片一侧表面上的膜，且该膜包括，涂在基片上的记录层；涂在记录层上且具有大于100埃小于350埃之厚度的介质层；以及涂在介质层上且由金属制成的反射层。
2．根据权利要求1所述的光盘，其中反射层是由选自铜(Cu)，金(Au)和银(Ag)之一种制成。
3．根据权利要求1所述的光盘，其中反射层是由Au制成。
4．根据权利要求1所述的光盘，其中光盘是相变光盘。
5．根据权利要求1所述的光盘，其中介质层是由ZnS(80原子％)-SiO2(20原子％)制成，记录层是由Ge2Sb2Te5制成。
6．根据权利要求1所述的光盘，其中相变光盘中的轨距小于或等于约0.6μm。
7．根据权利要求1所述的光盘，其中波长小于或等于约690nm的光束用于在相变光盘上写、擦除或读出信息。
8．一种相变光盘，包括基片；和至少涂在基片一侧表面上的膜，且该膜包括，涂在基片上的第一介质层；涂在第一介质层上的记录层；涂在记录层上且具有大于100埃小于350埃之厚度的第二介质层；以及涂在介质层上且由金属制成的反射层。
9．根据权利要求8所述的相变光盘，其中反射层是由选自铜(Cu)，金(Au)和银(Ag)之一种制成。
10．根据权利要求8所述的相变光盘，其中相变光盘的轨距小于或等于约0.6μm。
11．根据权利要求8所述的相变光盘，其中波长为690nm的光束用于在相变光盘上写、擦除或读出信息。
12．一种光数据存储系统，包括光盘，其包括基片及至少涂在基片一侧表面上的膜，该膜具有涂在基片上的记录层，涂在记录层上且具有大于100埃小于350埃之厚度的介质层，以及涂在介质层上且由金属制成的反射层；和光盘驱动器，其在光盘写入期间采用10～12mW的激光功率，在从光盘读出期间采用约1mW的激光功率。
13．根据权利要求12所述的光数据存储系统，其中反射层是由选自铜(Cu)，金(Au)和银(Ag)之一种制成。
14．根据权利要求13所述的光数据存储系统，其中光数据存储系统是相变光盘。
15．根据权利要求14所述的光数据存储系统，其中介质层是由ZnS(80原子％)-SiO2(含20原子％)制成，记录层是由Ge2Sb2Te5制成。
16．根据权利要求15所述的光数据存储系统，其中相变光盘的轨距小于或等于约0.6μm。
17．根据权利要求13所述的光数据存储系统，其中波长小于或等于约690nm的光束用于在相变光盘上写、擦除或读出信息。
18．根据权利要求12所述的光数据存储系统，其中光盘是磁光盘。
全文摘要
一种用作DVD－RAM的高密度相变光盘,包括由贵金属做成的反射层,贵金属例如为铜(Cu)、银(Ag)或金(Au),其具有高热导率,高反射率和高熔化温度的特性。因此,根据本发明的相变光盘与由铝(Al)做反射层的相变光盘相比,极大地提高了重写次数。另外,当在目标信道写入信息时与目标信道相邻之信道记录的信息被删除的串擦现象可显著地减少。
文档编号G11B7/125GK1220455SQ9812658
公开日1999年6月23日 申请日期1998年11月25日 优先权日1997年11月25日
发明者金成洙 申请人:三星电子株式会社