可重写光学数据存储介质制造技术

描述一种具有以Ｇａ－Ｉｎ－Ｓｂ合金为基础的相变记录层的光学数据存储介质，其成分位于三角形三元组成图中四边形区域ＴＵＶＷ之内。这些合金显示在３０℃时其非晶稳定性达１０年或更长。这种介质适用于例如至少３０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ的高速记录，例如ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、高速ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＲ－红和ＤＶＲ－蓝。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用激光束作高速记录的一种可重写光学数据存储介质，所述介质包括承载堆叠层的衬底，所述堆叠层包括第一介质层、第二介质层和具有包含Ga、In和Sb的合金的相变材料的记录层，所述记录层插入第一和第二介质层之间。本专利技术还涉及这种光学数据存储介质在高数据速率和高数据稳定性应用场合中的使用。欧洲专利EP 0387898 B1公开了本文开篇中提到的这类光学数据存储介质的实施例。基于相变原理的光学数据存储介质很具吸引力，因为它既能直接重写(DOW)又能具有高存储密度，与只读光学数据存储系统易于兼容。相变光学记录涉及用聚焦的相对高功率的激光束在结晶记录层中形成亚微米大小的非晶记录标记。在信息记录时，介质相对于聚焦激光束移动，并且根据待记录的信息调制所述聚焦激光束。当高功率激光束熔化了结晶记录层时，就形成了标记。当激光束断开和/或随后相对于记录层移动时，已熔化标记在记录层中发生淬火，在记录层的曝光区域中留下非晶信息标记，而记录层的未曝光区域仍保持结晶态。用同样的激光以低功率电平加热(不熔化所述记录层)发生再结晶，就可擦除已写的非晶标记。非晶标记代表数据位，可以用较低功率的激光束(例如)通过衬底读出。非晶标记相对于结晶记录层的反射差异产生调制的激光束，所述调制的激光束随后由检测器转换成与记录的信息一致的调制的光电流。相变光学记录中最重要的要求之一是高数据速率，这就是说数据要能以至少30Mbit/s的用户数据速率写入或重写。这样的高数据速率要求记录层在DOW时具有高的结晶速度，即短的结晶时间。为确保以前记录的非晶标记在DOW时能再结晶，记录层必须具有适当的结晶速率，以便与介质相对于激光束的速度相匹配。如果结晶速度不够高，代表老数据的以前记录的非晶标记在DOW时就不能完全被擦除，即再结晶。这就会引起高噪声电平。高结晶速度在高密度记录和高数据速率光学记录介质中特别重要，例如圆盘形CD-RW高速、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、DVR-红和蓝，这些都是新一代高密度数字通用盘+RWDigitalVersatileDisc(RW表示这种盘的可重写性)以及数字视频记录光学存储盘DigitalVideoRecording opticalstorage discs(其中红和蓝指所用激光的波长)的缩写。对于这些盘，完全擦除时间(CET)需低于30ns。CET定义为擦除脉冲在结晶环境中使写入的非晶标记完全结晶的最短持续时间，所述持续时间是静态测量的。对于具有每个120mm盘4.7GB记录密度的DVD+RW，需要26Mbit/s的用户数据位速率，而对于DVD-蓝，所述速率为35Mbit/s。对于高速版的DVD+RW和DVD-蓝，需要50Mbit/s或更高的数据速率。相变光学记录中另一非常重要的要求是高数据稳定性，就是说记录的数据在很长时间内不会发生变化。高数据稳定性要求记录层在低于100℃的温度下具有低的结晶速率，即长的结晶时间。例如可以规定在例如30℃温度时的数据稳定性。在光学数据存储介质作档案库存储时，写入的非晶标记以某一速率再结晶，所述速率由记录层的性质决定。标记再结晶后就不能与其周围的结晶相区别，换句话说就是标记已被擦除。为了实际应用，再结晶时间在室温下，例如30℃，需要至少10年。在欧洲专利EP0387898中，所述相变型的介质包括圆盘形丙烯酸树脂的衬底，其上有100nm厚的SiO2第一介质层、100nm厚的相变合金记录材料层以及100nm厚的第二介质层。这样的堆叠层可以称为是IPI结构，此处I代表介质层，P代表记录层。所述专利公开了一种成分为(InSb)80(GaSb)20的记录层，其结晶时间小于100ns，且结晶温度大于120℃。申请人的模型表明这相当于30℃时结晶时间约为0.6年(见表2的实例J)。按现行标准，所述结晶时间要作为稳定介质的记录层用是远远不够的。要完全擦除非晶标记，已知有两个过程通过成核的结晶和通过晶粒生长的结晶。晶粒的成核是晶核在非晶材料中同时而随机形成的过程。因此成核的概率取决于记录层的容量，例如厚度。晶粒生长结晶发生在已存在有晶粒，例如非晶标记的结晶环境或因成核已形成晶粒的情况下。晶粒生长涉及到在已有晶粒附近因非晶材料结晶而产生的晶粒的生长。实际上这两种机制会同时发生，但一般来说，在效率或速度上总会有一种机制超过另一种机制。定义结晶时间最常用的一个术语就是完全擦除时间。完全擦除时间(CET)定义为擦除脉冲在结晶环境中使写入的非晶标记完全结晶的最短持续时间，所述持续时间是静态测量的。在所述专利中提到的时间就是CET。所述专利提出(InSb)80(GaSb)20的组成具有的CET小于100ns。而本申请人的实验表明所述化合物的CET值为25ns。所述成分在附图说明图1的Ga-In-Sb三元组成图中以J代表。本专利技术的一个目的就是提供一种如开头段落中所述的光学数据存储介质，它适合于诸如DVR-蓝等高数据速率光学记录，在30℃的温度下环境数据稳定性可达10年或更长。达到此目的的途径是在以原子百分比表示的Ga-In-Sb三元组成图中用一个区域来表示合金中Ga、In和Sb的比例，所述区域是具有以下T，U，V和W顶点的四边形Ga36In10Sb54(T)Ga10In36Sb54(U)Ga26In36Sb38(V)Ga52In10Sb38(W)令人惊奇的是，如果合金成分在三角形Ga-In-Sb三元组成图中四边形区域TUVW(见图1)之内，其档案库稳定性比合金成分在区域TUVW之外要好得多。数次实验表明位于连接顶点V和W的直线右边和连接顶点U和V的直线上边的这些合金组成的稳定性值比这些线其他侧的稳定性值要差很多。还发现位于连接顶点T和U的直虚线左边的合金组成非常稳定，但其CET为50ns或更大，从光学数据存储介质可达到的DOW数据速率的观点来看这是不理想的。连接顶点T和W的直线下方的这些合金组成表明对激光功率比较不敏感。这就意味着，要在光学数据存储介质中成功写入或重写数据，就需要比较大的激光功率，特别是在相对于激光束需要较大的介质速度的高数据速率时。在写入或重写速度较高时，需要更多的激光功率。大多数情况下，使用半导体激光器来产生激光束。特别是在较短的激光波长时，例如低于700nm，这些激光器的最大功率有限，为高记录功率设置了障碍。在以原子百分比表示的Ga-In-Sb三元组成图中用以下区域来代表合金中Ga、In和Sb的比例的一些合金特别有用，所述区域是具有以下T，X，Y和Z顶点的四边形Ga36In10Sb54(T)Ga14In32Sb54(X)Ga25In32Sb43(Y)Ga47In10Sb43(Z)这些合金还有另一优点，即当最大CET仍低于25ns时其稳定性甚至更好。所述区域中的组成在30℃时至少50年内是稳定的。在进一步改进的本专利技术的介质中，第一介质层包括化合物SiHy，邻近记录层，式中y满足0≤y≤0.5。用这种材料作第一介质层的优点是记录层的光学对比度增强。光学对比度M0定义为|Rc-Ra|/Rh，式中Rc和Ra分别为记录层材料在结晶态和非结晶态的反射，Rh为Rc和Ra的最大者。光学对比度对于可靠的读出是个很重要的参数，因为它可增强读出信号的信号强度，从而也增强了信噪比。这种改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用激光束（１０）作高速记录的可重写光学数据存储介质（２０），所述介质（２０）具有衬底（１）和其上的堆叠层（２），所述堆叠层（２）包括第一介质层（３）、第二介质层（５）和具有包含Ｇａ、Ｉｎ和Ｓｂ合金的相变材料的记录层（４），所述记录层（４）夹在所述第一介质层（３）和所述第二介质层（５）之间，其特征在于：所述合金中Ｇａ、Ｉｎ和Ｓｂ的比例在以原子百分比表示的Ｇａ－Ｉｎ－Ｓｂ三元组成图（３０）中用一个区域来代表，所述区域是具有以下Ｔ，Ｕ，Ｖ和Ｗ顶点的四边形：Ｇａ↓［３６］Ｉｎ↓［１０］Ｓｂ↓［５４］（Ｔ）Ｇａ↓［１０］Ｉｎ↓［３６］Ｓｂ↓［５４］（Ｕ）Ｇａ↓［２６］Ｉｎ↓［３６］Ｓｂ↓［３８］（Ｖ）Ｇａ↓［５２］Ｉｎ↓［１０］Ｓｂ↓［３８］（Ｗ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MHR兰克霍斯特，JCN里佩斯，HJ博尔格，JHJ鲁斯，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]