專利名稱：包括半反射錫和碲基合金層的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括-無機(jī)材料的有源層，它能夠在寫操作過程中經(jīng)歷局部變形并具有設(shè)計(jì) 為至少在讀操作過程中接收光學(xué)輻射的前面， -以及布置在有源層的前面上的半反射層。
背景技術(shù)：
光學(xué)記錄，例如在CD-R (壓縮盤-可記錄)和DVD-R (^:字多功能盤-可記錄)型介質(zhì)上，大多數(shù)情況通過在塑料基板上沉積的并由反射金屬層覆 蓋的著色劑材料層進(jìn)行。然而，在著色劑中的不可逆的光學(xué)記錄技術(shù)有時(shí)呈 現(xiàn)高的生產(chǎn)成本，特別相對(duì)于著色劑的價(jià)格和著色劑處理步驟的勞動(dòng)力成本而T。在八十年代，在由激光切除在無機(jī)材料中形成標(biāo)記方面進(jìn)行了大量的研 究，標(biāo)記的存在則導(dǎo)致在盤的表面激光束的反射的局部降低。在這段時(shí)間研 究的無機(jī)材料是，例如，碲和含有砷、銻、硒和硫的合金。然而，在大多數(shù) 研咒中，特另ll是在M. Terao等人的文章"Chalcogenide thin films for laser-beam recordings by thermal creation of holes" ( J. Appl. Phys. 50 (11), November 1979)中，使用的功率在40mW和300mW之間和標(biāo)記的尺寸約為10|im。 然而這些功率和標(biāo)記尺寸不再對(duì)應(yīng)當(dāng)前寫入的規(guī)格。在DVD-R上用于記錄 數(shù)據(jù)的寫功率實(shí)際上必須是約10mW和標(biāo)記的直徑必須是約400 nm。而且，用這樣的無機(jī)材料，例如由聚合物制成的保護(hù)層通常必須沉積到 記錄介質(zhì)上。然而，保護(hù)層的存在通常引起信號(hào)的質(zhì)量的損害和寫功率的降 低。這樣，已經(jīng)研究了許多材料，但它們沒有幾個(gè)能夠獲得良好的質(zhì)量。此 外，它們不能獲得DVD-R格式所需的存儲(chǔ)密度。這就是盡管它們的高生產(chǎn) 成本，對(duì)于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，仍必須使用著色劑的原因。目前， 一些人提出通過藍(lán)光激光二極管在包括無機(jī)材料的有源層的介質(zhì) 中進(jìn)行光學(xué)數(shù)據(jù)記錄。聚焦的激光束的狹小實(shí)際上能夠獲得比在光盤(CD-R
和DVD-R)的先前代中更高的功率密度。這就使得可以超出無機(jī)材料的使用極限，即，與有機(jī)盤相比，有相對(duì)不敏感性。使用泡沫形式而不是孔形式 的層的變形的另 一個(gè)寫技術(shù)能夠使用更低的功率。為了獲得包括無機(jī)有源層的記錄介質(zhì)，籍此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于DVD格式 規(guī)格的標(biāo)記的分辨率和存儲(chǔ)密度，在專利申請(qǐng)WO-A-2004/053858中已經(jīng)提 出使用碲和鋅合金的有源層。有源層包括設(shè)計(jì)為接收比如激光的光學(xué)輻射的 前面，以能夠?qū)崿F(xiàn)由例如以孔或泡沫的形式的機(jī)械變形的寫機(jī)制。金屬半反 射層可以布置在有源層的前面上。專利申請(qǐng)WO-A-01/93256指出了當(dāng)半反射層布置在能夠在寫操作中局 部變形的無機(jī)材料的有源層的前面上時(shí)從該半反射層獲得的優(yōu)點(diǎn)。半反射層 由從包括鋁、銀、銅、金、鋅、鈦和它們的合金的組中選擇的金屬形成。其 在有源層的前面上的存在使記錄介質(zhì)的反射系數(shù)的值能夠增加而沒有過分 地增加寫閾值。當(dāng)有源層沒有變形時(shí)，實(shí)際上它通常呈現(xiàn)一定的反射系數(shù)， 但這不足以獲得所述反射系數(shù)與在寫操作之后有源層的變形的區(qū)域的反射 系數(shù)之間大的差異。由有源層的和可能地半反射層的局部變形的數(shù)據(jù)記錄實(shí) 際上具有局部降低由有源層和半反射層形成的疊層的反射系數(shù)的作用。然而，盡管用于形成半反射層的金屬或合金是良好的熱傳導(dǎo)體，但它們 不能用作厚層且不引起敏感度的降低，當(dāng)它們用作薄層時(shí)，它們通常失去它 們的金屬性質(zhì)和/或它們更容易被損傷，特別是通過氧化或通過硫化。此外，由形成孔和泡沫在本文的背景中迄今使用的無機(jī)材料具有相對(duì)弱 的反射，通常小于40%。這尤其一方面基于根源于它們的電子結(jié)構(gòu)，另一方 面也基于在它們沉積之后所呈現(xiàn)的非晶結(jié)構(gòu)。同樣的材料， 一旦結(jié)晶，就呈 現(xiàn)更高的反射，但它們需要從非晶狀態(tài)到晶體狀態(tài)的轉(zhuǎn)變步驟，這就需要初 始劑(initializer)的使用。初始劑的使用在可再記錄盤中常見，然而對(duì)于不 可逆記錄介質(zhì)仍然太貴。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目標(biāo)是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和更具體地提出呈現(xiàn)讀光學(xué)輻射 的初始反射和寫光學(xué)輻射的部分吸收的光學(xué)記錄介質(zhì)，對(duì)應(yīng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 格，特別在DVD介質(zhì)的情況。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目標(biāo)由所附的權(quán)利要求獲得。 更具體地，這個(gè)目標(biāo)由半反射層是錫或碲基合金的薄層的事實(shí)來獲得。 該合金可以是錫和碲合金，或它可以是錫、碲和從鋅和銦中選擇的金屬 的合金。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，有源層的無機(jī)材料是碲和鋅合金。 . 根據(jù)具體的實(shí)施例，有源層的無機(jī)材料是碲和鋅合金，有源層和半反射層優(yōu)選地形成具有厚度小于或等于80nm的疊層。更具體地，半反射層和有 源層都具有約20nm的厚度。


其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述中可見，該具體 實(shí)施例僅作為非限制性實(shí)例給出并在附圖中呈現(xiàn)，其中 圖1呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)的具體實(shí)施例。 圖2呈現(xiàn)Sn-Te合金的折射率(n )和吸收系數(shù)(k )相對(duì)于光子能量(eV )的變化。圖3至圖5分別呈現(xiàn)20、 30和40nm的薄層的折射率(n )和吸收系數(shù) (k)的不同的值的反射和吸收的等值線(iso-values )。圖6在單一曲線圖上示意性地示出在圖3至圖5中呈現(xiàn)的不同的區(qū)域l。 圖7呈現(xiàn)根據(jù)圖1的光學(xué)記錄介質(zhì)的替換實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
如圖1中所呈現(xiàn)的，光學(xué)記錄介質(zhì)，優(yōu)選地不可逆的，包括例如由聚碳 酸脂制成的基板1,其上依次沉積半反射層2和有源層3.由有源層3和半反射層2形成的疊層優(yōu)選地具有小于或等于80納米的 厚度并優(yōu)選地小于或等于50nm。更具體地，才艮據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，半反射層2 和有源層3都具有約20nm的厚度。有源層3由無機(jī)材料制成。有源層3優(yōu)選地由鋅和碲合金(Zn-Te)制 成。有源層3呈現(xiàn)與半反射層2接觸的前面4和自由后面5。有源層3在寫 操作過程中能夠經(jīng)歷局部變形，且它的前面4被設(shè)計(jì)為至少在讀操作中接收 光學(xué)輻射6。由有源層經(jīng)歷的局部變形優(yōu)選地是由通過有源層3的前面4接 收的寫光學(xué)輻射的作用引起以泡沫形式的變形。有源層的變形作用也能使半 反射層2變形。寫光學(xué)輻射例如是聚焦的激光束。
半反射層2由錫和碲基合金組成。例如它由碲化錫(Sn-Te)制成，其 也稱作錫和碲合金或錫和碲化合物。優(yōu)選地，在Sn-Te合金中，錫的原子百 分比比例在40 %和60 %之間，和更具體地在45 %和55 %之間。在所述合金 中碲的原子百分比比例與錫的原子百分比是互補(bǔ)的，碲的原子百分比比例在 60 %和40 %之間和更具體地在55 %和45 %之間。這樣，該Sn-Te合金的優(yōu) 選的成分按原子百分比為錫50%和碲50% 。錫和碲基合金的半反射層的存在能夠使記錄介質(zhì)的反射系數(shù)得到改善。 確實(shí)，當(dāng)記錄介質(zhì)僅包括無機(jī)材料的有源層時(shí)，例如ZnTe，記錄介質(zhì)的反 射約是20 %到30 % 。然而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)需要DVD-R型介質(zhì)具有至少45 %的初 始反射率。該反射率依賴于基板的幾何形狀，其是造成沉積在這個(gè)基板上的 材料的衍射和光學(xué)性質(zhì)的損失的原因。此外，因?yàn)閿?shù)據(jù)寫入與沉積在基板上 的層之一的光學(xué)輻射的部分吸收和尤其與有源層的吸收相關(guān)，介質(zhì)的吸收必 須至少大于30。/0。為了有效率，必須布置在有源層的前面上的半反射層實(shí)際上必須具有滿 足下列規(guī)格的折射率n和吸收系數(shù)k: -(n-4)2 + k2> 12.25 -(n-8)2 + (k+l)2> 12.25 -(n-7)2 + k2 < 42.25 -n和k必須為正 -n必須小于8。圖2呈現(xiàn)了結(jié)晶形式的Sn-Te合金的折射率n和吸收系數(shù)k相對(duì)于光子 能量的理論的變化?？梢园l(fā)現(xiàn)在2 eV的能量值，大致對(duì)應(yīng)于以已知方式用 于DVD-R型介質(zhì)中的寫和讀操作的波長(zhǎng)的能量值，Sn-Te合金呈現(xiàn)約4的很 高的折射率，和約5.5的最大的吸收系數(shù)。因此，Sn-Te合金的折射率n和 吸收系數(shù)k核實(shí)了上述的規(guī)格。因此上述合金可以用于形成布置在記錄介質(zhì) 的有源層的前面上的半反射層。此外，圖3至圖5呈現(xiàn)分別具有20、 30和40nm厚度的薄層的折射率n 和吸收系數(shù)k的不同值的反射率和吸收率的等值線。在圖3到圖5中，呈現(xiàn) 的不同的區(qū)域1對(duì)應(yīng)其中吸收率大于30%和反射率至少45%的折射率n和 吸收系數(shù)k的區(qū)域。在圖3中，區(qū)域2到區(qū)域5也為指示目的而呈現(xiàn)。在區(qū) 域2中，反射率至少是45%，但吸收率在20%和30%之間；而在區(qū)域3中 反射率在35%和45%之間，但吸收率大于35%。在區(qū)域4中，反射率在35 %和45%之間，和吸收率在20%和35%之間；而在區(qū)域5中，發(fā)射率和吸 收率很低。因此，區(qū)域1代表DVD型記錄介質(zhì)必須置于其中以滿足國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)的需要的理想?yún)^(qū)域。然而，圖3到圖5示出反射率和吸收率的等值線根據(jù)薄層的厚度變化。 這樣，圖6在單一曲線圖上分別對(duì)于20、 30和40nm的厚度的層呈現(xiàn)了在圖 3到圖5中呈現(xiàn)的不同的區(qū)域1。由此，曲線A代表才艮據(jù)圖3的區(qū)域1，而 曲線B和C分別代表根據(jù)圖4和圖5的區(qū)域1。則可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于2eV的能量值，Sn-Te合金的折射率n和吸收系數(shù)k 總是位于區(qū)域l,無論Sn-Te合金的薄層的厚度如何。由此，不像通常用在 記錄介質(zhì)中的無機(jī)材料，Sn-Te合金的光學(xué)性質(zhì)在要滿足的反射率和吸收率 方面能實(shí)現(xiàn)DVD-R的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，無論所述薄層的厚度如何。而且，為了找到位于圖3到圖5中呈現(xiàn)的區(qū)域1的材料，通常尋找呈現(xiàn) 異常光學(xué)性質(zhì)，接近吸收帶的材料，和可能的途徑之一是選擇呈現(xiàn)接近工作 波長(zhǎng)，即對(duì)應(yīng)于2eV的波長(zhǎng)的帶隙的材料。然而，從圖2中可以發(fā)現(xiàn)Sn-Te 合金的吸收系數(shù)k在帶隙能量之上進(jìn)展相對(duì)慢，和Sn-Te材料的關(guān)注點(diǎn)落在 接近工作波長(zhǎng)的臨界點(diǎn)E2,其導(dǎo)致4艮小的帶隙。因此錫和碲合金的半反射層能夠獲得呈現(xiàn)讀光學(xué)輻射的初始反射和寫 光學(xué)輻射的部分吸收的記錄介質(zhì)，對(duì)應(yīng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，特別在DVD介質(zhì) 的情況。另外，它沒有呈現(xiàn)文檔WO-A-01/93256中描述的半反射金屬薄層 的在夾點(diǎn)。在文檔WO-A-01/93256中，例如由鋁、金、銀、銅、鋅、鈦、鎳或一 種它們的合金制成的半反射金屬層的厚度實(shí)際上被調(diào)整至最優(yōu)以提高記錄 介質(zhì)的反射而不過分地增加寫閾值。由此其厚度約為4nm到10nm以至于限低。與文檔WO-A-01/93256不同，錫和碲基合金和更具體地Sn-Te合金的使 用以形成半反射層2顯著地使半反射層2的厚度能充分地增加，更具體地增 加到約20nm的厚度。這能夠使記錄介質(zhì)的反射得到改善。然而，半反射層 2保持中等的熱傳導(dǎo)率，其能夠獲得記錄介質(zhì)的可接受的敏感度。此外，錫和碲基合金也呈現(xiàn)具有結(jié)晶溫度低于0。C的優(yōu)點(diǎn)。由此，當(dāng)進(jìn) 行沉積操作時(shí)，錫和碲基合金的薄層已經(jīng)是晶體形式，其也能夠獲得高反射。 另外，由于錫和碲基合金非常穩(wěn)定，它不經(jīng)歷任何化學(xué)退化。最后，與用在 現(xiàn)有技術(shù)中的材料不同，錫和碲基合金在寫操作中增強(qiáng)以泡沫形式的局部變 形。用在現(xiàn)有技術(shù)中的半反射金屬層的性能實(shí)際上，與泡沫的形成相比，更 機(jī)械地有利于孔的形成。然而，由泡沫形成的記錄是優(yōu)先的，因?yàn)樗軌蚴?比由孔的形成獲得的記錄具有更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度。最后，用于形成文檔WO-A-01/93256中描述的薄半反射金屬層的某種 金屬通常呈現(xiàn)對(duì)氧化和/或硫化敏感的缺點(diǎn)。另一方面，錫和碲基合金的半反 射層存在穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明不限制于上述實(shí)施例。由此，記錄介質(zhì)的薄層能夠以不同的次序 布置在介質(zhì)內(nèi)以能使光學(xué)輻射6到達(dá)基板1的相對(duì)的側(cè)上的有源層3。這樣， 在圖7中，聚碳酸脂基板1依次由有源層3、半反射層2、膠粘劑層7和例 如由聚碳酸脂制成的保護(hù)支撐8覆蓋。然后有源層3的前面4和后面5分別 與半反射層2和基板1接觸，以這種方式以使得來自保護(hù)支撐8的自由面的 光學(xué)輻射6總是經(jīng)由有源層的前面4到達(dá)有源層。膠粘劑層7優(yōu)選地是能夠 變形的膠粘劑層。這樣它伴隨由于來自保護(hù)支撐8的自由面的寫光學(xué)輻射6 的作用引起的層的變形，所述層分別為有源層3和半反射層2。例如，在圖7中呈現(xiàn)的模型具體實(shí)施例中，有源層3由65%的鋅原子百 分比和35 %的碲原子百分比的鋅和碲合金制成，而半反射層2由錫和碲基合 金制成。有源層3和半反射層2例如都具有20nm的厚度，而基板1具有0.6mm 的厚度，且膠粘劑層7的厚度約為數(shù)十微米。由有源層的前面接收以在有源層內(nèi)形成局部變形的寫光學(xué)輻射，例如聚 焦的激光束，也能夠被比如加熱手段的任何其它類型的手段替換。例如，可 以通過由樣吏尖(microtip)或由焦耳效應(yīng)引起的加熱引起局部變形?；阱a和碲的二元合金可以被由錫、碲和選自鋅和銦的金屬形成的三元 合金有利地替換。錫、碲和鋅合金和錫、碲和銦合金分別表示為(SnTeXZn^ 和(SnTe)xIn,—x。參數(shù)x的值優(yōu)選地大于或等于90 % 。在這種情況，在三元合 金中選自鋅和銦的金屬的原子比例小于或等千10 % 。
權(quán)利要求
1.光學(xué)記錄介質(zhì)，包括無機(jī)材料的有源層(3)，其在寫操作中能夠經(jīng)歷局部變形并呈現(xiàn)設(shè)計(jì)為至少在讀操作中接收光學(xué)輻射(6)的前面(4)，和半反射層(2)，布置在所述有源層(3)的前面上，介質(zhì)特征在于半反射層(2)是錫和碲基合金薄層。
2. 如權(quán)利要求l所述的介質(zhì)，特征在于所述合金是錫和碲合金。
3. 如權(quán)利要求2所述的介質(zhì)，特征在于所述錫和碲合金中錫原子百分比 的比例在40 %和60 %之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)，特征在于所述錫和碲合金中錫原子百分比 的比例在45 %和55 %之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，特征在于所述合金是錫、碲和選自鋅和銦 的金屬的合金。
6. 如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)，特征在于所述合金中的選自鋅和銦的所述 金屬的原子百分比的比例小于或等于10%。
7. 如權(quán)利要求1至6中的任何一個(gè)所述的介質(zhì)，特征在于所述有源層(3 ) 的無機(jī)材料是碲和鋅合金。
8. 如權(quán)利要求1至7中的任何一個(gè)所述的介質(zhì)，特征在于所述有源層(3 ) 和所述半反射層(2)形成具有小于或等于80nm的厚度的疊層。
9. 如權(quán)利要求8所述的介質(zhì)，特征在于所述疊層具有小于或等于50nm 的厚度。
10. 如權(quán)利要求8和9中的一個(gè)所述的介質(zhì)，特征在于所述半反射層(2 ) 和所述有源層(3 )都具有約20nm的厚度。
11. 如權(quán)利要求1至10中的任何一個(gè)所述的介質(zhì)，特征在于所述有源層 (3)能夠經(jīng)歷由加熱方法引起的局部變形。
12. 如權(quán)利要求1至11中的任何一個(gè)所述的介質(zhì)，特征在于所述有源層 (3)能夠經(jīng)歷由所述有源層(3)的所述前面(4)接收的寫光學(xué)輻射的作用引起的局部變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，其至少包括一個(gè)無機(jī)材料的有源層(3)，其在寫操作中能夠經(jīng)歷局部變形。根據(jù)本發(fā)明，有源層(3)包括至少在讀操作中旨在接收光學(xué)輻射(6)的前面(4)。本發(fā)明的介質(zhì)也包括錫和碲基合金薄層，其形成布置在有源層(3)的前面(4)上的半反射層。
文檔編號(hào)G11B7/257GK101133452SQ200680007004
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者盧多維克·波皮內(nèi)特, 皮埃爾·德斯里, 貝蘭加爾·海奧特 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì);Mpo國(guó)際公司