KR20100086824A - 정보저장매체 및 그 기록/재생 장치 - Google Patents

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김주호
타오 홍
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삼성전자주식회사
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Abstract

정보저장매체 및 그 기록/ 재생 장치가 개시되어 있다.
개시된 정보저장매체는, 반복적으로 광흡수율을 변경시킬 수 있는 재료로 형성되는 나노로드들을 이용하여 반복 기록이 이루어질 수 있도록 마련된다.

Description

정보저장매체 및 그 기록/재생 장치{Information storage medium and apparatus for recording or reproducing the same}
정보저장매체 및 그 기록/재생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층 기록시 층간 크로스 토크(cross-talk)를 개선할 수 있으며 다차원으로 반복 기록 가능한 정보저장매체 및 그 기록/재생 장치에 관한 것이다.
정보저장매체의 저장 용량을 증가시키기 위하여, 레이저광을 단파장화하고 고개구수의 대물렌즈를 이용하는 초해상 근접장 구조의 정보저장매체나 다층 구조의 정보저장매체에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 결과로, 청자색 레이저 다이오드 및 0.85의 개구수(NA)를 갖는 대물렌즈를 이용하여 각 층마다 약 25GB의 저장 용량을 갖는 다층 구조의 블루레이 디스크(Blu-ray Disc:BD)를 구현한 바 있다. 상기 블루레이 디스크는 약 2시간 분량의 HDTV화질의 프로그램을 저장하거나 표준적인 고화질 TV의 경우 약 13시간 분량의 프로그램을 저장할 수 있다.
블루레이 디스크는 단면에 25GB의 정보를 저장할 수 있으며, 현재에는 2층 50GB의 정보를 저장할 수 있는 듀얼 디스크가 상용화되고 있고, 그 이상의 다층 디 스크로서 100GB 이상의 정보를 저장할 수 있는 고밀도 다층 정보저장매체의 개발이 진행되고 있다.
다층 정보저장매체는 단일층의 정보저장매체에 비하여 거의 N배(N은 기록층의 수)의 저장 용량을 가지게 된다.
다층 정보저장매체 구조를 형성하는데 있어서, 각 간격층(spacer layer)의 두께 및 반사율은 정보저장매체의 신호 특성을 결정하는 중요한 요소이다. 간격층은 인접한 기록층들 사이의 층으로 정의된다. 상기 간격층은 각 기록층 사이의 크로스토크를 방지하기 위하여 충분한 두께를 가져야 하며, 또한 광검출기에서 검출되는 신호가 소정 크기 이상이 되도록 각 기록층의 반사율이 매칭될 필요가 있다.
이러한 다층 정보저장매체에서는 구면 수차(spherical abberation)를 보상하기 위하여, 전체 층의 총 두께가 빔 확장기(beam expander)와 같은 보상 수단의 보상 범위 내의 값이어야 하기 때문에, 전체 기록층의 수를 원하는 만큼 증가시키기가 어렵다.
다층 기록시 층간 크로스 토크(cross-talk)를 개선할 수 있으며, 기록층의 수를 원하는 만큼 늘릴 수 있는 다차원으로 반복 기록 가능한 정보저장매체 및 그 기록 또는 재생 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는, 반복적으로 광흡수율을 변경시킬 수 있는 재료로 형성되는 나노로드들을 이용하여 반복 기록이 이루어질 수 있도록 마련된다.
상기 나노로드는 상변화 재료로 형성되어, 비정질 상태와 결정질 상태의 광흡수율 차이에 의해 정보의 기록이 이루어질 수 있다.
상기 나노로드의 종횡비는 비정질 상태, 결정질 상태인지에 관계없이 일정할 수 있다.
상기 나노로드는 칼코게나이트 재료를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 나노로드들이 배향된 적어도 하나의 나노로드 배향층을 구비할 수 있다.
이때, 상기 적어도 하나의 나노로드 배향층은, 복수의 나노로드 배향층을 구비하며, 상기 복수의 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향이 서로 다르도록 마련되어, 상기 복수의 나노로드 배향층은 서로 다른 편광이면서 그 나노로드 배향층 각각의 나노로드 배향 방향과 나란한 편광 방향을 가지는 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어질 수 있다.
각 나노로드 배향층은, 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 단일 파장의 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어지거나, 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 복수 파장의 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어질 수 있다.
상기 복수의 나노로드 배향층은 대물렌즈에 의해 포커스되는 광빔의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 대물렌즈의 이동없이 입사되는 광의 편광 방향 조정에 의해 상기 복수의 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생하도록 마련될 수 있다.
상기 복수의 나노로드 배향층의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도 의 간격층이 존재하지 않을 수 있다.
상기 복수의 나노로드 배향층이 복수 번 반복 스택되며, 복수의 나노로드 배향층 스택들 사이에는 간격층이 존재할 수 있다.
각 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층은 대물렌즈에 의해 포커스되는 광빔의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에 정보 기록 또는 재생은 대물렌즈의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 이루어지며, 정보를 기록 또는 재생하려는 복수의 나노로드 배향층이 속하는 스택이 달라질 때, 대물렌즈 위치를 조정하여 기록 또는 재생하고자하는 나노로드 배향층이 속하는 스택에 광빔을 포커싱한 상태에서, 해당 스택에 속하는 나노로드 배향층에 정보 기록 또는 재생이 이루어질 수 있다.
상기 간격층은, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 스택간 이격 거리를 확보할 수 있다.
한편, 상기 적어도 하나의 나노로드 배향층은 단일 나노로드 배향층을 구비하며, 상기 나노로드 배향층은 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 단일 파장의 광을 이용하여 정보를 기록 또는 재생하거나, 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어, 각 종횡비에 대응하는 파장의 광을 이용하여 파장 다중으로 정보를 기록 또는 재생할 수 있다.
상기 나노로드 배향층에는 복수의 나노로드 배향 방향으로 나노로드들이 배향되어, 각 나노로드 배향 방향과 나란한 편광 방향을 가지는 광을 이용하여 편광 다중으로 정보를 기록 또는 재생할 수 있다.
상기 나노로드 배향층이 복수 번 반복 스택될 수 있다.
상기 반복 스택된 나노로드 배향층들 사이에는 간격층이 존재하며, 상기 간격층은, 일 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 이격 거리를 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기록/재생 장치는, 상기한 정보저장매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위하여, 상기 정보저장매체에 편광이나 파장을 바꾸어가면서 광을 조사하며 정보저장매체에서 재생된 광을 검출하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 반복적으로 광흡수율을 변경시킬 수 있는 재료 예컨대, 칼코게나이드계(Chalcogenide) 재료와 같은 상변화 재료로 형성되는 나노로드를 이용하여 적어도 1회 이상의 정보 기록 예컨대, 정보의 반복 기록이 가능하도록 마련된다.
예를 들어, 칼코게나이드계(Chalcogenide) 재료와 같은 상변화 재료로 형성되는 나노로드를 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체에 적용하는 경우, 나노로드는 결정질 상태일때의 광 흡수율과 비정질 상태일 때의 광 흡수율에 차이가 있다. 이러한 광 흡수율 차이에 의해 정보를 기록하거나, 기록된 정보의 재생이 가능하다. 또한, 나노로드가 반복적으로 결정질 상태와 비정질 상태로 변화될 수 있으므로, 반복적으로 광흡수율을 변경시킬 수 있어, 반복 기록이 가능하다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체에서의 나노로드는 결정질 상태일 때와 비정질 상태일 때, 그 종횡비에는 실질적으로 변화가 없으므로, 정보 기록시와 동일 파장의 광을 이용하여 정보를 재생할 수 있다.
또한, 나노로드는 그 배향 방향과 동일한 방향으로 편광된 광에 대한 흡수율이 높은 특성, 그 종횡비에 대응하는 특정 파장 대역의 광에 대한 흡수율이 높은 특성을 가진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 나노로드의 편광 방향에 의존하는 광흡수 특성 및 나노로드의 종횡비(Aspect ratio)에 따른 특정 대역 파장 광의 흡수 특성을 이용하여, 다층 기록이나, 편광 및/또는 파장 다중 기록을 구현할 수 있다.
즉, 나노로드들은 도 1의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 길이 방향(종 방향)과 나란한 편광 방향을 가지는 광에 대해 큰 흡수율을 나타내며, 그 길이 방향에 수직한 편광 방향을 광에 대해서는 거의 흡수가 일어나지 않는다. 또한, 나노로드들은 후술하는 도 3의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 종횡비에 따라 흡수 파장 피크 위치가 달라진다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 나노로드들이 복수 종류의 종횡비를 가져 파장 다중 기록/재생을 하거나, 나노로드들이 복수의 배향 방향으로 배향되어 편광 다중 기록/재생을 하여, 하나의 기록층에서 복수의 기록층에 해당하는 정보 저장용량을 얻도록 마련될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는, 나노로드 배향방향이 서로 다른 복수의 나노로드 배향층을 형성하여, 다층 기록을 하도록 마련될 수도 있다.
도 1은 나노로드의 입사광의 편광 방향에 따른 광흡수 특성을 보인 그래프이다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 나노로드는 그 길이 방향(종 방향)과 나란한 편광 방향을 가지는 광에 대해서는 큰 광흡수율을 나타내는 반면에, 이에 수직인 편광 방향을 가지는 광에 대해서는 광흡수가 거의 일어나지 않는다. 도 1의 그래프는, 굴절율이 1.5인 매트릭스 형태의 PVA(Poly Vinyl Alcohol)에 종횡비가 3.5인 금속(Au) 나노로드를 배향한 조건하에서 얻어진 것이다.
도 2는 나노로드 배향층의 같은 영역에 "A"와 "B" 문자를 각각 수평 편광 및 수직 편광의 광을 이용하여 기록하였을 때, 입사광의 편광에 따른 재생 결과를 보여준다.
도 2의 결과는 파장이 약 850nm이고, E= ~7nJ/pulse의 에너지를 가지는 광을 개구수 약 0.7인 대물렌즈로 집속하여 100kHZ의 반복율(rep. rate)로 기록하였을 때 얻어진 것이다.
도 2에서와 같이, "A" 문자를 기록할 때와 같은 수평 편광의 광을 조사하였을 때는 "A"문자만이 재생되며, "B" 문자를 기록할 때와 같은 수직 편광의 광을 조사하였을 때는 "B" 문자만이 재생된다. 또한, 조사되는 광이 수평 편광에 가까울수록 "A" 문자 형상이 주로 보여지며, 수직 편광에 가까워질수록 "B" 문자 형상이 주로 보여진다.
이로부터 수평 편광방향과 나란하게 배열된 나노로드는 수직 편광의 광에 의해 영향을 받지 않으며, 또한 수직 편광방향과 나란하게 배열된 나노로드는 수평 편광의 광에 의해 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
도 3은 나노로드의 종횡비(길이)에 따른 광 파장 흡수 특성을 보인 그래프이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 나노로드는 그 종횡비(동일한 폭을 가지는 경우에는 그 길이)에 따라 흡수 파장 피크 위치가 달라진다. 나노로드는 그 종횡비에 따라 특정 파장 대역의 광만을 흡수하며, 이를 벗어난 파장 대역의 광은 거의 흡수하지 않는다. 나노로드는 그 길이가 짧을수록 단파장 대역의 광을 흡수하며, 그 길이가 길수록 장파장 대역의 광을 흡수한다. 따라서, 이러한 나노로드의 종횡비(길이)에 따른 파장 선택적 흡수 특성을 이용하면, 예를 들어, 복수의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향된 나노로드 배향층의 동일 영역에 기록/재생 광의 파장을 달리하여 파장 다중 기록 및 이와 같이 기록된 파장 다중 기록 정보를 재생할 수 있다.
도 4는 나노로드 배향층의 같은 영역에 "C"와 "D" 문자를 각각 710nm 파장의 광과 850nm 파장의 광을 이용하여 기록하였을 때, 입사광의 파장에 따른 재생 결과를 보여준다. 도 4의 결과는 나노로드 배향층에 약 710nm 파장 범위에서 흡수 피크를 나타내는 종횡비(길이)를 가지는 나노로드와 약 850nm 파장 범위에서 흡수 피크를 나타내는 종횡비(길이)를 가지는 나노로드가 있으며, 710nm 내지 850nm 파장을 가지며 E= ~7nJ/pulse의 에너지를 가지는 광을 개구수 약 0.7인 대물렌즈로 집속하여 100kHZ의 반복율(rep. rate)로 기록하였을 때 얻어진 것이다.
도 4에서와 같이, "C" 문자를 기록할 때와 같은 710nm 파장의 광을 조사하였을 때는 "C"문자만이 재생되며, "D" 문자를 기록할 때와 같은 850nm 파장의 광을 조사하였을 때는 "D" 문자만이 재생된다. 또한, 조사되는 광의 파장이 710nm에 가까울수록 "C" 문자 형상이 주로 보여지며, 850nm 파장에 가까워질수록 "D" 문자 형상이 주로 보여진다.
이로부터 710nm 파장의 광에 대해 흡수 피크 특성을 나타내는 종횡비를 가지는 나노로드는 850nm 파장의 광에 의해 영향을 받지 않으며, 또한 850nm 파장의 광에 대해 흡수 피크 특성을 나타내는 종횡비를 가지는 나노로드는 710nm 파장의 광에 의해 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
따라서, 나노로드의 길이 방향과 나란한 특정 편광을 가지며, 나노로드의 종횡비(길이)에 대응하는 특정 흡수 파장 대역의 광이 조사될 때, 나노로드가 이 광을 흡수하여 정보의 기록이 이루어질 수 있다.
이러한 나노로드의 편광 선택적 및/또는 파장 선택적 광 흡수 특성을 고려하여, 복수의 나노로드 배향층마다 나노로드의 배향 방향을 달리하여 다층 기록, 나노로드 배향층 내에서 복수의 배향 방향을 갖도록 나노로드를 배향하여 편광 선택적 광 흡수 특성을 이용한 편광 다중 기록 및/또는 나노로드의 종횡비에 따른 파장 선택적 광 흡수 특성을 고려하여 파장 다중 기록을 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체가 서로 다른 나노로드 배향 방향을 가지도록 나노로드가 배향된 복수의 나노로드 배향층을 구비하는 경우, 조사되는 광의 편광을 기록하고자 하는 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향과 나란하도록 바꾸면서, 각 나노로드 배향층에 정보를 기록할 수 있다. 이 경우, 나노로드 배향 방향을 달리한 복수의 나노로드 배향층 각각이 기록층이 되므로, 복수 의 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향을 다르게 하여, 기록층의 수를 원하는 만큼 늘릴 수 있다. 이때, 각 나노로드 배향층에는 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드를 배향하여 단일 파장의 광을 이용하여 정보를 기록 또는 재생할 수 있다. 또한, 각 나노로드 배향층에는 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드를 배향하여 각 종횡비에 대응하는 복수 파장의 광을 이용하여 파장 다중으로 정보를 기록 또는 재생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 단일 나노로드 배향층을 구비하면서, 이 나노로드 배향층에 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들을 하나의 배향 방향을 가지도록 배향하여 파장 다중 기록을 하거나, 나노로드 배향층에 복수의 나노로드 배향 방향으로 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드를 배향하여 편광 다중 기록을 하거나, 이 나노로드 배향층에 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들을 복수의 배향 방향으로 배향하여 파장 다중 및 편광 다중 기록을 하도록 마련될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체의 다양한 예들을 보다 구체적으로 설명한다. 예시 및 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체에 칼코게나이드계 재료와 같은 상변화 재료로 된 나노로드가 적용되는 경우를 예를 들어 설명하는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 광흡수율을 반복적으로 변경시킬 수 있는 재료이기만 하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체의 나노로드 재료로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체의 나노로드 배향층에는 상변화 재료 예컨대, 칼코게나이드계 재료로 된 나노로드들이 방향성을 갖도록 배향될 수 있다. 나노로드 배향층에는 나노로드들이 대부분 일 방향으로 배열되도록 배향될 수 있다. 또한, 복수의 나노로드 배향층은 서로 다른 나노로드 배향 방향을 가지도록 나노로드들이 배향되어, 복수의 나노로드 배향층 각각이 기록층을 이룬다. 이에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 다층 기록층을 갖는 다층 정보저장매체가 될 수 있다.
나노로드 배향층에 배향된 나노로드들은 전술한 바와 같이, 그 길이 방향(종 방향)과 나란한 편광 방향을 가지는 광에 대해 큰 흡수율을 나타내며, 그 길이 방향에 수직한 편광 방향을 광에 대해서는 거의 흡수가 일어나지 않는다. 따라서, 서로 다른 나노로드 배향 방향을 가지도록 형성된 복수의 나노로드 배향층에 조사되는 광의 편광을 기록하고자 하는 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향과 나란하도록 바꾸면서, 각 나노로드 배향층에 정보를 기록할 수 있다. 또한, 나노로드 배향 방향을 달리한 복수의 나노로드 배향층 각각이 기록층이 되므로, 복수의 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향을 다르게 하여, 기록층의 수를 원하는 만큼 늘릴 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 나노로드 배향층에 배향된 나노로드들은 그 종횡비에 따라 흡수 파장 피크 위치가 달라진다. 그러므로, 각 나노로드 배향층에 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들을 배향할 수 있으며, 이 경우, 복수 파장의 광을 이용하여 하나의 나노로드 배향층에 정보를 파장 다중으로 기록하거나 파장 다중으로 기록된 정보를 재생할 수 있다. 또한, 각 나노로드 배향층에 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들을 배향할 수 있으며, 이 경우, 단일 파장의 광을 이용하여 복수의 나노로드 배향층에 정보를 기록/재생할 수도 있다. 여기서, 인접하는 나노로드 배향층들에 서로 다른 종횡비를 가지는 나노로드를 배향하여, 인접하는 나노로드 배향층들의 기록 재생에 서로 다른 파장의 광을 이용할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는, 복수의 나노로드 배향층을 서로 다른 나노로드 배향 방향을 가지도록 하면서, 각 나노로드 배향층에 하나의 종횡비 또는 복수 종류의 종횡비를 가지는 상변화 재료로 된 나노로드들을 배향할 수 있다. 이 경우, 정보저장매체가 n개의 나노로드 배향층을 가지며, 각 나노로드 배향층에 배열된 나노로드들의 종횡비 종류가 m가지이면, 정보저장매체는 n*m 개의 기록층에 정보를 기록하는 것에 해당하는 정보 저장용량을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 상변화 재료로 된 나노로드들이 복수의 방향성을 갖도록 배열된 단일 나노로드 배향층을 구비할 수 있다.
예를 들어, 정보저장매체가 상변화 재료료 된 나노로드들이 복수의 배향 방향성을 가지도록 배열됨과 동시에 복수 종류의 종횡비를 가지도록 형성된 단일 나노로드 배향층을 갖는 경우, 이 단일 나노로드 배향층에 대해 정보를 파장 다중 및 편광 다중으로 기록할 수 있다. 배열된 나노로드 종횡비 종류가 m 가지이고, 배향 방향성이 l가지이면, 정보저장매체는 단일 기록층을 가지면서도, l*m개의 기록층에 정보를 기록하는 것에 해당하는 정보 저장용량을 확보할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 상변화 재료료 된 나노로 드들이 단일 배향 방향성을 가지도록 배열됨과 동시에 복수 종류의 종횡비를 가지도록 형성된 단일 나노로드 배향층을 갖는 경우, 이 단일 나노로드 배향층에 대해 정보를 파장 다중으로 기록할 수 있다. 배열된 나노로드 종횡비 종류가 m 가지이면, 정보저장매체는 단일 기록층을 가지면서도, m개의 기록층에 정보를 기록하는 것에 해당하는 정보 저장용량을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 상변화 재료료 된 나노로드들이 복수의 배향 방향성을 가지도록 배열됨과 동시에 단일 종류의 종횡비를 가지도록 형성된 단일 나노로드 배향층을 갖는 경우, 이 단일 나노로드 배향층에 대해 정보를 편광 다중으로 기록할 수 있다. 배향 방향성이 l 가지이면, 정보저장매체는 단일 기록층을 가지면서도, l개의 기록층에 정보를 기록하는 것에 해당하는 정보 저장용량을 확보할 수 있다.
또 다른 예로서, 정보저장매체가 상변화 재료로 된 나노로드들이 복수의 배향 방향성을 갖도록 배열된 복수의 나노로드 배향층을 구비하며, 이 복수의 나노로드 배향층이 서로 다른 종횡비를 갖는 나로로드들로 각각 형성된 경우, 각 나노 로드 배향층에 대해 서로 다른 파장의 광을 이용하여, 정보를 다층 편광 다중으로 기록/재생할 수 있다. 각 나노로드 배향층의 배향 방향성이 l가지이고, n개의 나노로드 배향층을 가질 때, 정보저장매체는 l*n개의 기록층에 정보를 기록하는 것에 해당하는 정보저장용량을 확보할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는 상변화 재료로 된 나노로드를 가지는 나노로드 배향층을 형성함으로써 정보의 반복 기록이 가능하며, 나노로드의 편광 방향에 의존하는 광흡수 특성 및/또는 나노로드의 종횡비(Aspect ratio)에 따른 특정 파장 대역 광의 흡수 특성을 이용하여, 다층 기록, 편광 다중 및/또는 파장 다중 기록을 구현할 수 있다.
여기서, 나노로드에서의 편광 선택적 광흡수는 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance)을 이용한다. 나노로드 길이 방향과 나란한 편광 성분을 가지는 종횡비에 따른 흡수 파장 대역의 광을 나노로드 배향층에 조사하면, 표면 플라즈몬 공명에 의해 광의 흡수가 크게 일어난다. 이와 같이 기록은 표면 플라즈몬 공명 흡수에 의해 이루어지며, 이러한 기록은 편광 방향 및 광의 파장 대역에 크게 의존한다.
한편, 상변화 재료로 된 나노로드의 경우, 비정질 상태일 때는 에너지 밴드 갭이 커서 광 흡수율이 낮으며, 결정질 상태일 때는 에너지 밴드갭이 상대적으로 작아져 광 흡수율이 높다. 이는 결정질 상태의 나노로드는 에너지 밴드갭이 작아 표면에 자유전자가 많이 모이게 되고, 이에 의해 표면 플라즈몬 공명이 크게 일어날 수 있기 때문이다. 이때, 상변화 재료로 된 나노로드의 종횡비는 비정질 상태에서 결정질 상태로 변화될 때 실질적으로 달라지지 않는다.
도 5는 상태 변화가 전혀 이루어지지 않은 경우(original), 기록 상태, 초기화했을 때의 나노로드의 광흡수율을 비교하여 보여주는 그래프이고, 도 6a 내지 도 6c는 상변화 재료로 된 나노로드의 상변화 기록 과정을 보여준다.
도 5를 참조하면, 기록 상태의 나노로드의 광흡수율은 상태 변화가 전혀 이루어지지 않은 경우("최초")에 비해서는 낮을 수 있지만, 초기화 상태보다는 훨씬 크다. 최초 상태와 기록 상태에서의 나노로드는 결정질 상태이며, 초기화 상태에서의 나노로드는 비정질 상태이다.
도 6a를 참조하면, 나노로드를 초기화(비정질화)하기 위해, 광을 조사하여, 융점 부근까지 온도를 올린 다음 급냉하면, 나노로드는 비정질 상태가 되어 넓은 밴드갭을 가지게 된다. 비정질 상태의 나노로드에 재생광을 조사하는 경우, 넓은 밴드갭에 의해 속박전자가 자유전자로 되는 비율이 낮고, 이에 의해 표면 플라즈몬 공명이 덜 일어나므로, 비정질 상태의 나노로드는 광 흡수율이 낮게 된다.
도 6b를 참조하면, 비정질 상태의 나노로드에 광을 조사하여, 결정화 온도 부근까지 온도를 올리면, 서서히 냉각되면서 나노로드는 결정질 상태가 된다. 결정질 상태의 나노로드에 재생광을 조사하는 경우, 좁은 밴드갭에 의해 속박전자가 자유전자로 되는 비율이 높고, 이에 의해 표면 플라즈몬 공명이 잘 일어나므로, 결정질 상태의 나노로드는 광 흡수율이 높게 된다.
따라서, 나노로드가 존재하는 나노로드 배향층에 재생광을 조사하여, 광흡수율 변화에 의해 정보를 재생할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 결정질 상태의 나노로드에 광을 조사하여 유점 부근까지 온도를 상승시킨후 급냉시키면, 나노로드를 비정질화하여 초기화시키거나 정보 소거 상태로 만들 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 정보저장매체를 개략적으로 보여준다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(10)는 광빔이 입사하는 면에서부터 커버층(11), 나노로드 배향층(20) 및 기판(15)의 순으로 구성될 수 있다. 여기서, 커버층(11), 나노로드 배향층(20) 및 기판(15)은 반대 순서로 배열될 수도 있다. 즉, 광빔이 기판(15)을 통하여 입사되도록 구성될 수도 있다. 도 7a는 재생시 투과광을 검출하도록 된 경우를 보여주며, 도 7b는 도 7a에 비해 광을 반사시키는 반사층(13)을 더 구비하여, 재생시 반사광을 검출하도록 된 경우를 보여준다. 도 7b에서는 반사층(13)이 기판(15)과 나노로드 배향층(20) 사이에 위치하는 경우를 보여주는데, 반사층(13)은 기판(15) 외측에 마련될 수도 있다. 또한, 광빔이 기판(15)을 통하여 입사되는 구조인 경우, 반사층(13)은 나노로드 배향층(20)과 커버층(11) 사이 또는 커버층(11) 외측에 마련될 수 있다.
도 7a 내지 도 7b에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(10)가 커버층(11), 나노로드 배향층(20) 및 기판(15)을 구비하거나 커버층(11), 나노로드 배향층(20), 반사층(13) 및 기판(15)을 구비하는 것으로 도시하고 있는데, 이는 예시적으로 도시한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(10)는 필요에 따라 추가적인 다른 층을 더 구비할 수도 있다.
상기 나노로드 배향층(20)에는 반복적으로 광흡수율을 변화시킬 수 있는 재료 예컨대, 칼코게나이드계 재료와 같은 상변화 재료로 된 나노로드들이 배향되어 있다. 이때, 나노로드 배향층에 배향되는 나노로드들은 GeSbyTez, SbxTey, AgxInySbzTea 중 어느 하나의 재료를 포함하도록 형성될 수 있다.
이 나노로드 배향층(20)에는 나노로드 배향 방향이 서로 다른 복수의 나노로 드 배향층이 형성되어 각각이 기록층을 이룬다. 이에 의해 복수의 나노로드 배향층은 다층 기록층을 구성하게 된다. 복수의 나노로드 배향층에서는 서로 다른 편광의 광을 이용하여 정보의 기록/재생이 이루어진다.
상기 나노로드 배향층(20)은 나노로드 배향 방향이 서로 달라 서로 다른 편광의 광을 이용하여 정보의 기록/재생이 이루어지는 복수의 나노로드 배향층을 구비할 수 있는데, 이때, 복수의 나노로드 배향층 각각은 동일 또는 유사한 종횡비를 가자는 나노로드들이 배향되거나, 복수의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향될 수 있다. 전술한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 나노로드 배향층에 복수의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되는 경우, 종횡비 종류가 예를 들어 p가지라면, 파장 다중 기록에 의해 각 나노로드 배향층은 p개의 기록층의 정보 저장용량에 해당하는 정보를 저장할 수 있다. 즉, 나노로드 배향층이 q개 있는 경우, 정보저장매체는 p*q개의 유효 기록층을 가지는 것이 된다. 각 나노로드 배향층에 단일 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되는 경우, 나노로드 배향층이 q개 있는 경우, 정보저장매체는 q개의 유효 기록층을 가지는 것이 된다.
상기 나노로드 배향층(20)은 후술하는 도 8에서와 같이, 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)이 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 대물렌즈(50)의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3) 각각에 정보를 기록 또는 재생하도록 형성될 수 있다. 이때, 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)의 층간 나노로드 배향 방향은 예컨대, 등간격으로 달라질 수 있으며, 일정하지 않은 간격으로 달라질 수도 있다. 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하는 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 불필요하다. 여기서, 광빔(LB)은 빔 웨이스트를 가지는 형태로 포커싱되므로, 광강도가 어느 정도 일정하여 대물렌즈(50)의 초점이동 없이도 기록이 가능한 정도의 광강도를 나타내는 범위가 존재하며, 이 범위가 유효 초점 깊이에 해당한다.
또한, 상기 나노로드 배향층(20)은 후술하는 도 9에서와 같이, 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)이 복수 번 반복 스택되며, 복수의 나노로드 배향층 스택들(20') 사이에는 그 스택들(20') 사이에서의 크로스토크를 방지하도록 간격층(25)이 더 구비될 수 있다.
상기 간격층(25)은, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 스택간 이격 거리를 확보하기 위한 것이다.
각 스택(20')에 속하는 복수의 나노로드 배향층(n,n+1,n+2,n+3)은 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생은 대물렌즈(50)의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 이루어질 수 있다. 그리고, 정보를 기록 또는 재생하려는 복수의 나노로드 배향층이 속하는 스택이 달라질 때, 예컨대, 대물렌즈(50) 위치를 포커스 방향으로 조정하여 기록 또는 재생하고자하는 나노로드 배향층이 속하는 스택에 광빔을 포커싱한 상태에서 해당 스택에 속하는 나노로드 배향층에 정보의 기록 또는 재생이 이루어질 수 있다. 이때, 복수의 나노로드 배향층의 층간 나노로드 배향 방향은 예컨대, 등간격으로 달라질 수 있으며, 일정하지 않은 간격으로 달라질 수도 있다. 또한, 각 스택을 이루는 복수의 나노로드 배향층의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 존재하지 않을 수 있다.
도 8은 도 7a 및 도 7b의 나노로드 배향층의 일 실시예를 개략적으로 보여준다. 도 8에서는 나노로드의 배향 방향이 각각 0ㅀ, 45ㅀ, 90ㅀ, 135ㅀ인 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)이 형성된 4층 구조의 나노로드 배향층을 예시적으로 보여준다.
도 8에서와 같이, 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)을 포함하도록 나노로드 배향층을 형성하는 경우, 일 나노로드 배향층에 예컨대, 약 25GB의 정보를 기록하는 경우, 100GB의 정보를 저장할 수 있는 고용량 정보저장매체를 실현할 수 있다.
상기 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)은 대물렌즈(50)의 이동없이 광의 편광 방향 조정에 의해 정보를 기록 또는 재생하도록 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)의 층간 나노로드 배향 방향은 도 8에 나타낸 바와 같이 등간격으로 달라질 수 있으며, 일정하지 않은 간격으로 달라질 수도 있다. 상기 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 불필요하다.
도 9는 도 8의 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)이 복수 번 반복 스택된 실시예를 개략적으로 보여준다.
이때, 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3) 그룹은 복수 번 반복 스택되며, 복수의 나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3) 그룹의 스택들(20') 사이에는 그 스택들(20') 사이에서의 크로스토크를 방지하도록 간격층(25)이 존재할 수 있다. 이때, 각 스택에 속하는 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)은 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 일 스택에 속하는 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)에서의 정보의 기록 또는 재생은 대물렌즈(50)의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 이루어질 수 있다. 그리고, 정보를 기록 또는 재생하려는 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)이 속하는 스택이 달라질 때, 예컨대, 대물렌즈(50) 위치를 포커스 방향으로 조정하여 기록 또는 재생하고자하는 나노로드 배향층이 속하는 스택에 광빔을 포커싱한 상태에서 해당 스택에 속하는 나노로드 배향층에 정보의 기록 또는 재생을 수행할 수 있다. 이때, 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)의 층간 나노로드 배향 방향은 도 9에 나타낸 바와 같이 등간격으로 달라질 수 있으며, 일정하지 않은 간격으로 달라질 수도 있다. 각 스택을 이루는 제1 내지 제4나노로드 배향층(n, n+1, n+2, n+3)의 서로 다른 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 불필요하다.
도 7 내지 도 9를 참조로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체는, 정보의 기록/재생은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
상변화 재료로 된 나노로드들이 방향성을 갖도록 각각 배향되며 그 나노로드 배향 방향이 서로 다르도록 각각 배향되어 각각이 기록층을 이루는 복수의 나노로드 배향층(20)을 구비하는 정보저장매체(20)에 광을 입사시킨다. 그리고, 이 입사광의 편광 방향을 변경시키면서, 복수의 나노로드 배향층(20) 각각 또는 적어도 일부에 대해 정보를 기록/재생할 수 있다. 선형 편광을 가지는 광이 입사될 때, 입사광의 편광 방향과 나란한 나노로드 배향 방향을 갖는 나노로드 배향층에 대해 정보를 기록/재생하게 된다.
입사되는 광의 편광과 나란한 나노로드 배향 방향을 갖는 나노로드 배향층의 존재하는 나노로드가 입사되는 광을 흡수한다. 나노로드가 상변화 재료로 된 경우, 기록 메카니즘은 나노로드의 상변화에 의한 광흡수율을 변화시키는 것이다.
즉, 나노로드에 상변화를 발생시켜 나노로드를 비정질 상태와는 다른 광흡수율을 가지는 결정질 상태로 만듬에 의해 정보의 기록이 이루어진다. 나노로드의 상변화 기록 과정은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광 조사에 의해 나노로드를 융점 예컨대, 약 600℃까지 온도를 올려 나노로드를 비정질화시켜 초기 상태 또는 소거 상태로 만든다. 그리고, 이러한 비정질 상태의 나노로드를 결정화 온도 예컨대, 약 200℃까지 온도를 올려 결정화시킨다. 나노로드를 결정화시킨 상태가 기록 상태에 해당한다. 다시 기록된 정보를 소거하거나 나노로드를 초기 상태로 바꾸기 위해서는, 광 조사에 의해 융점까지 온도를 올려 나노로드를 비정질화시키면 된다.
이때, 전술한 바와 같이, 조사되는 광을 흡수하여 융점까지 온도가 올라가거나 결정화 온도까지 온도가 올라가는 나노로드는 입사되는 광의 편광과 나란한 나노로드 배향 방향을 가지며, 입사되는 광의 파장에 대응하는 종횡비를 갖는 나노로드이다. 따라서, 조사되는 특정 파장을 가지는 광의 편광을 정보를 기록하고자 하는 나노로드 배향층의 나노로드 배향과 나란하도록 조정하면, 원하는 나노로드 배향층에 배열된 원하는 배향 방향을 가지며 조사 광의 파장에 대응하는 종횡비를 가지는 나노로드만이 조사되는 광을 흡수하게 되고, 이에 의해 정보의 기록이 이루어질 수 있다.
한편, 정보 기록 또는 소거 등을 위해, 나노로드가 결정질화 상태로 변하거나 비정질화 상태로 변할 때, 이 나노로드는 종횡비에는 변화 없이 원래 가지고 있던 종횡비를 그대로 유지하므로, 특정 종횡비 및 나노로드 배향 방향에 대응하는 파장 및 편광을 가지는 광에 대해서만 반응하여 다중 파장 및/또는 편광 기록/재생을 할 수 있다.
또한, 이와 같이 나노로드의 종횡비에 변화가 없으므로, 파장 다중 기록시, 기록후의 나노로드의 종횡비와 다른 파장에 대응하는 다른 종횡비를 가지는 나노로드와의 간섭을 줄일 수 있다.
도 10은 나노로드 배향층에 한 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 한 방향으로 배향된 예를 보여주며, 도 11은 나노로드 배향층에 두 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 한 방향으로 배향된 예를 보여준다.
도 7 내지 도 9를 참조로 설명한 복수의 나노로드 배향층을 가지는 정보저장 매체의 각 나노로드 배향층에는 전술한 바와 같이, 도 10이나 도 11에서와 같이 나노로드들이 배향될 수 있다. 또한, 이 나노로드들은 나노로드 배향층마다 그 배향 방향이 달라질 수 있다. 도 10의 경우에는 각 나노로드 배향층에 단일 파장의 광을 이용하여 정보를 기록할 수 있으므로, 하나의 나노로드 배향층은 하나의 기록층에 해당한다. 도 11의 경우에는 각 나노로드 배향층에 두 종류의 파장이 서로 다른 광을 이용하여 정보를 기록할 수 있으므로, 하나의 나노로드 배향층은 두 개의 기록층에 해당하는 정보를 기록할 수 있다.
각 나노로드 배향층에 배향되는 나노로드의 종횡비 종류를 셋 이상으로 하면, 하나의 나노로드 배향층에 셋 이상의 기록층에 해당하는 정보를 기록할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(20)에, 재생모드시에 입사되는 광은 그 입사되는 광의 편광과 나란하지 않는 나노로드 배향 방향을 갖는 나노로드 배향층은 그대로 통과하며, 입사되는 광의 편광과 나란한 나노로드 배향 방향을 갖는 나노로드 배향층에 대해서만 흡수가 이루어진다. 이에 따라 해당 나노로드 배향층을 통과하는 광량이 기록된 정보에 따라 변화한다. 따라서, 이러한 광량 변화를 검출하면, 기록된 정보를 재생할 수 있다. 도 7a에서와 같이 반사층을 구비하는 않는 경우에는, 정보저장매체를 투과한 광을 재생광으로 검출한다. 도 7b에서와 같이 반사층(13)을 구비하는 경우에는, 해당 나노로드 배향층은 투과한 광이 반사층(13)에 의해 반사되어 대물렌즈(50)쪽으로 다시 되돌아오므로(즉, 정보저장매체로 입사되는 광과 반대 방향으로 진행하므로), 정보저장매체에서 반사된 광을 재생광으로 검출할 수 있다.
따라서, 입사광의 편광 방향을 각 나노로드 배향층의 배향 방향과 나란하도록 바꾸면서, 복수의 나노로드 배향층 각각 또는 적어도 일부에 대해 정보를 기록/재생할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(20)는 간격층없이 각 기록층 별로 나노로드 배향을 달리하여 다층 기록층을 구성할 수 있다. 또한, 각각이 기록층을 구성하는 복수의 나노로드 배향층 그룹을 반복하여 스택하면, 기록층의 개수를 원하는 만큼 늘릴 수 있다. 복수의 나노로드 배향층을 n층 ~ n+l층(여기서 l은 음의 정수 또는 양의 정수)이라 할 때, 예컨대, n층 기록시 n+1(또는 n-1)층 ~ n+l층까지는 나노로드 배향 방향이 달라 n층 기록을 위한 특정 편광의 광에 반응하지 않기 때문에 기록 크로스토크를 제거할 수 있다. 재생의 경우에도, 재생광의 편광 방향에 따라 해당 나노로드 배향층에 대해서만 투과 또는 반사 광량변화를 검출하므로, 재생 크로스토크를 제거할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 정보저장매체를 개략적으로 보여준다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(100)는 광빔이 입사하는 면에서부터 커버층(110), 나노로드 배향층(120) 및 기판(115)의 순으로 구성될 수 있다. 여기서, 커버층(110), 나노로드 배향층(120) 및 기판(115)은 반대 순서로 배열될 수도 있다. 즉, 광빔이 기판(115)을 통하여 입사되도록 구성될 수도 있다. 도 12a는 재생시 투과광을 검출하도록 된 경우를 보여주 며, 도 12b는 도 12a에 비해 광을 반사시키는 반사층(113)을 더 구비하여, 재생시 반사광을 검출하도록 된 경우를 보여준다. 도 12b에서는 반사층(113)이 기판(115)과 나노로드 배향층(120) 사이에 위치하는 경우를 보여주는데, 반사층(113)은 기판(115) 외측에 마련될 수도 있다. 또한, 광빔이 기판(115)을 통하여 입사되는 구조인 경우, 반사층(113)은 나노로드 배향층(120)과 커버층(110) 사이 또는 커버층(110) 외측에 마련될 수 있다.
도 12a 내지 도 12b에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장매체(100)가 커버층(110), 나노로드 배향층(120) 및 기판(115)을 구비하거나 커버층(110), 나노로드 배향층(120), 반사층(113) 및 기판(115)을 구비하는 것으로 도시하고 있는데, 이는 예시적으로 도시한 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 정보저장매체(100)는 필요에 따라 추가적인 다른 층을 더 구비할 수도 있다.
상기 나노로드 배향층(120)에는 반복적으로 광흡수율을 변화시킬 수 있는 재료 예컨대, 상변화 재료로 된 나노로드들이 배향되어 있다. 이때, 나노로드 배향층에 배향되는 나노로드들은 GeSbyTez, SbxTey, AgxInySbzTea 중 어느 하나의 재료를 포함하도록 형성될 수 있다.
이 나노로드 배향층(120)은 단일층으로서, 나노로드들이 단일의 나노로드 배향 방향으로 배향되거나 복수의 나노로드 배향 방향으로 배향될 수 있다. 또한, 나노로드 배향층(120)에 배향된 나노로드들은 한 종류 또는 복수 종류의 종횡비를 가질 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12a 및 도 12b에 도시된 정보저장매체(100)의 나노로드 배향층에 배향되는 나노로드의 다양한 실시예를 보여준다.
도 13a를 참조하면, 나노로드 배향층(120)에 나노로드들이 단일의 나노로드 배향 방향으로 배향되고, 이 나노로드들은 복수 종류의 종횡비를 가질 수 있다. 이 경우, 나노로드 배향층(120)에 파장 다중 기록을 할 수 있어, 이 단일의 나노로드 배향층은 종횡비 종류만큼의 기록층에 해당하는 정보를 기록할 수 있다. 도 13a에서는 예시로서, 두 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 나노로드 배향층(120)에 배향된 예를 보여준다.
도 13b를 참조하면, 나노로드 배향층(120)에는 나노로드들이 복수의 나노로드 배향 방향으로 배향되고, 이 배향된 나노로드들은 한 종류의 종횡비를 가질 수 있다. 이 경우, 이 단일의 나노로드 배향층(120)에는 나노로드 배향 방향의 가지수만큼의 기록층에 해당하는 정보를 편광 다중에 의해 기록할 수 있다. 도 13b에서는 예시로서, 나노로드가 두 방향으로 배향된 예를 보여준다.
도 13c를 참조하면, 나노로드 배향층(120)에는 나노로드들이 복수의 나노로드 배향 방향으로 배향되고, 이 배향된 나노로드들은 복수 종류의 종횡비를 가질 수 있다. 이 경우, 이 단일의 나노로드 배향층(120)에는 나노로드 배향 방향의 가지수와 종횡비의 종류의 곱만큼의 기록층에 해당하는 정보를 편광 다중 및 파장 다중에 의해 기록할 수 있다. 도 13c에서는 예시로서, 두 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 두 방향으로 배향된 예를 보여준다.
한편, 상기와 같은 나노로드 배향층(120)은 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내의 두께를 가져, 대물렌즈(50)의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정 및/또는 파장 조정에 의해 특정 파장 및 특정 편광의 광에 대응하는 나노로드에 정보를 기록 또는 재생하도록 형성될 수 있다. 여기서, 광빔(LB)은 빔 웨이스트를 가지는 형태로 포커싱되므로, 광강도가 어느 정도 일정하여 대물렌즈(50)의 초점이동 없이도 기록이 가능한 정도의 광강도를 나타내는 범위가 존재하며, 이 범위가 유효 초점 깊이에 해당한다.
또한, 도 13a 내지 도 13c를 참조로 설명한 다양한 실시예의 나노로드가 배향된 나노로드 배향층(120)은 도 14에서와 같이, 나노로드 배향층들(120')이 복수 번 반복 스택되며, 복수의 나노로드 배향층들(120') 사이에는 그들 사이에서의 크로스토크를 방지하도록 간격층(125)이 더 구비될 수 있다.
상기 간격층(125)은, 일 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 나노로드 배향층(120 )간 이격 거리를 확보하기 위한 것이다.
각 나노로드 배향층(120')은 대물렌즈(50)에 의해 포커스되는 광빔(LB)의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 일 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생은 대물렌즈(50)의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 이루어질 수 있다. 그리고, 정보를 기록 또는 재생하려는 나노로드 배향층이 이 달라질 때, 예컨대, 대물렌즈(50) 위치를 포커스 방향으로 조정하여 기록 또는 재생하고자하는 나노로드 배향층에 광빔을 포커싱한 상태에서 해당 나노로드 배향층에 정보의 기록 또는 재생이 이루어질 수 있다. 또한, 각 나노로드 배향층의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 존재하지 않을 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체를 기록 및/또는 재생할 수 있는 기록/재생장치의 일 예를 개략적으로 보여준다. 도 16 내지 도 17은 도 15에 적용가능한 광픽업(100)의 주요 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 15를 참조하면, 기록/재생장치는, 정보저장매체(10 또는 100)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(312)와, 상기 정보저장매체(10 또는 100)의 반경 방향으로 이동 가능하게 설치되어 정보저장매체(10 또는 100)에 기록된 정보를 재생 및/또는 정보를 기록하는 광픽업(300)과, 스핀들 모터(312)와 광픽업(300)을 구동하기 위한 구동부(307)와, 광픽업(300)의 포커스, 트랙 서보 등을 제어하기 위한 제어부(309)를 포함한다. 여기서, 참조번호 352는 턴테이블, 353은 정보저장매체(10 또는 100)를 척킹하기 위한 클램프를 나타낸다.
광픽업(300)은 정보저장매체(10 또는 100)에 편광의 바꾸어가면서 광을 조사하며 정보저장매체(10)에서 재생된 광을 검출하도록 마련된다.
도 16을 참조하면, 상기 광픽업(300)은 광원(310)과, 입사광을 정보저장매체(10 또는 100)에 포커싱하기 위한 대물렌즈(350)와, 정보저장매체(10 또는 100)에서 재생된 광신호를 검출하는 광검출기(390)와, 정보저장매체(10 또는 100)에 조사되는 광의 편광 방향을 조절하기 위한 편광 조절기(340)를 포함할 수 있다.
도 16은 정보저장매체(10 또는 100)가 도 7a 및 도 12a의 구조를 가지는 경우에 적합한 것으로, 재생시 정보저장매체(10 또는 100)를 투과한 광을 검출하도록 광검출기(390)가 대물렌즈(350)와 반대쪽에 배치된다.
도 17을 참조하면, 상기 광픽업(300)은 광원(310)과, 입사광의 진행 경로를 변환하기 위한 광로변환기(330)와, 입사광을 정보저장매체(10 또는 100)에 포커싱하기 위한 대물렌즈(350)와, 정보저장매체(10 또는 100)에서 재생된 광신호를 검출하는 광검출기(390)와, 정보저장매체(10 또는 100)에 조사되는 광의 편광 방향을 조절하기 위한 편광 조절기(340)를 포함할 수 있다.
도 17은 정보저장매체(10 또는 100)가 도 7b 및 도 12b의 구조를 가지는 경우에 적합한 것으로, 재생시 정보저장매체(10 또는 100)의 반사층(130)에서 반사된 광을 검출하도록 광검출기(390)가 배치된다. 정보저장매체(10 또는 100)가 도 7b 및 도 12b에 도시된 구조인 경우, 광원(310)에서 출사된 광은 정보저장매체(10 또는 100)로 향하도록 하고, 정보저장매체(10 또는 100)에서 반사된 광은 광검출기(390)로 향하도록 하기 위해 광로변환기(330)가 필요하다.
도 16 및 도 17은 도 7a 및 도 7b, 도 12a 및 도 12b를 참고로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체(10 또는 100)를 기록 또는 재생하기 위한 가장 기본적인 광학계 구성을 보인 것으로, 전체적인 광학계 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
상기 광원(310)은 레이저광을 출사하기 위한 것으로, 단일 종횡비를 갖는 나노로드에 의해 흡수될 수 있는 특정 파장의 레이저광을 출사하는 반도체 레이저일 수 있다.
또한, 상기 광원(310)은 복수 종류의 종횡비를 갖는 나노로드에 의해 흡수될 수 있는 복수 파장의 레이저 광을 출사할 수 있는 반도체 레이저일 수도 있다. 예 를 들어, 상기 광원(310)은 서로 다른 파장의 레이저 광을 출사하는 복수의 반도체 레이저 소자가 결합된 구조이거나, 다중 파장의 레이저광을 각각 독립적으로 출사할 수 있도록 복수 파장 발광형 반도체 레이저일 수 있다. 여기서, 하나의 패키지로 된 상기 광원(310) 대신에 복수 종류의 종횡비를 갖는 나노로드에 의해 흡수될 수 있는 복수 파장의 레이저 광을 각각 출사할 수 있는 복수의 반도체 레이저가 분리 배치되도록 광학계가 구성될 수도 있다.
광원(310)과 대물렌즈(350) 사이의 광로 상에는 광원(310)에서 발산광 형태로 출사된 광을 콜리메이팅하기 위한 콜리메이팅 렌즈(320)를 더 구비하여, 무한 광학계 구조로 형성할 수 있다. 광검출기(390) 앞에는 정보저장매체(10 또는 100)를 투과하거나 정보저장매체(10 또는 100)에서 반사되어 광검출기(390)로 진행하는 광을 적정 크기로 수광하도록 집속하는 검출 렌즈(370)를 더 구비할 수 있다.
상기 편광 조절기(340)는, 정보저장매체(10 또는 100)에 조사되는 광의 편광을 기록 또는 재생하고자 하는 단일의 나노로드 배향 방향을 가지는 나노로드 배향층 또는 단일 나노로드 배향층 내의 복수의 나노로드 배향 방향 중 어느 하나에 적합하도록 바꾸어주기 위한 것으로, 예를 들어, 반파장판(half wave plate)를 구비할 수 있으며, 이 반파장판으로 된 편광 조절기(340)를 회전 구동시키는 구동기(360)를 더 구비할 수 있다. 반파장판의 회전 각도를 조절하면, 반파장판을 통과하는 광이 원하는 선편광 방향을 가지도록 할 수 있다.
정보저장매체(10 또는 100)로부터 투과 또는 반사된 광은 광픽업(300)에 마련된 광검출기(390)를 통해 검출되고 광전변환되어 전기적 신호로 바뀌고, 신호 검 출 회로(미도시)에서 연산된다. 신호 검출 회로에서 얻어진 신호는 구동부(307)를 통해 제어부(309)에 입력된다. 상기 구동부(307)는 스핀들 모터(312)의 회전 속도를 제어하며, 입력된 신호를 증폭시키고, 광픽업(300)을 구동한다. 상기 제어부(309)는 구동부(307)로부터 입력된 신호를 바탕으로 조절된 포커스 서보, 트랙킹 서보 명령 등을 다시 구동부(307)로 보내, 광픽업(300)의 포커싱, 트랙킹 동작이 구현되도록 한다.
도 1은 나노로드의 입사광의 편광 방향에 따른 광흡수 특성을 보인 그래프이다.
도 2는 나노로드 배향층의 같은 영역에 "A"와 "B" 문자를 각각 수평 편광 및 수직 편광의 광을 이용하여 기록하였을 때, 입사광의 편광에 따른 재생 결과를 보여준다.
도 3은 나노로드의 종횡비(길이)에 따른 광 파장 흡수 특성을 보인 그래프이다.
도 4는 나노로드 배향층의 같은 영역에 "C"와 "D" 문자를 각각 710nm 파장의 광과 850nm 파장의 광을 이용하여 기록하였을 때, 입사광의 파장에 따른 재생 결과를 보여준다.
도 5는 상태 변화가 전혀 이루어지지 않은 경우(original), 기록 상태, 초기화했을 때의 나노로드의 광흡수율을 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 상변화 재료로 된 나노로드의 상변화 기록 과정을 보여준다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예들에 따른 정보저장매체를 개략적으로 보여준다.
도 8은 도 7a 및 도 7b의 나노로드 배향층의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 9는 도 8의 제1 내지 제4나노로드 배향층이 복수 번 반복 스택된 실시예 를 개략적으로 보여준다.
도 10은 나노로드 배향층에 한 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 한 방향으로 배향된 경우를 보여준다.
도 11은 나노로드 배향층에 두 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 한 방향으로 배향된 경우를 보여준다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 정보저장매체를 개략적으로 보여준다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12a 및 도 12b에 도시된 정보저장매체의 나노로드 배향층에 배향되는 나노로드의 다양한 실시예를 보여준다.
도 14는 도 12a 및 도 12b의 단일 나노로드 배향층이 복수번 반복 스택된 실시예를 개략적으로 보여준다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 정보저장매체를 기록 및/또는 재생할 수 있는 기록/재생장치의 일 예를 개략적으로 보여준다.
도 16 내지 도 17은 도 15에 적용가능한 광픽업의 주요 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.

Claims (17)

  1. 반복적으로 광흡수율을 변경시킬 수 있는 재료로 형성되는 나노로드들을 이용하여 반복 기록이 이루어지는 정보저장매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 상변화 재료로 형성되어, 비정질 상태와 결정질 상태의 광흡수율 차이에 의해 정보의 기록이 이루어지는 정보저장매체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 나노로드의 종횡비는 비정질 상태, 결정질 상태인지에 관계없이 일정한 정보저장매체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 나노로드는 칼코게나이트 재료를 포함하는 물질로 형성되는 정보저장매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 나노로드들이 배향된 적어도 하나의 나노로드 배향층을 구비하는 정보저장매체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 나노로드 배향층은, 복수의 나노로드 배향층을 구비하며,
    상기 복수의 나노로드 배향층의 나노로드 배향 방향이 서로 다르도록 마련되 어, 상기 복수의 나노로드 배향층은 서로 다른 편광이면서 그 나노로드 배향층 각각의 나노로드 배향 방향과 나란한 편광 방향을 가지는 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어지는 정보저장매체.
  7. 제6항에 있어서, 각 나노로드 배향층은, 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 단일 파장의 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어지거나, 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 복수 파장의 광을 이용하여 정보의 기록 또는 재생이 이루어지도록 된 정보저장매체.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 나노로드 배향층은 대물렌즈에 의해 포커스되는 광빔의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 대물렌즈의 이동없이 입사되는 광의 편광 방향 조정에 의해 상기 복수의 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생하도록 된 정보저장매체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 나노로드 배향층의 서로 인접한 나노로드 배향층 사이에는 별도의 간격층이 존재하지 않는 정보저장매체.
  10. 제8항에 있어서, 상기 복수의 나노로드 배향층이 복수 번 반복 스택되며,
    복수의 나노로드 배향층 스택들 사이에는 간격층이 존재하는 정보저장매체.
  11. 제10항에 있어서, 각 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층은 대물렌즈에 의해 포커스되는 광빔의 유효 초점 깊이 내에 존재하여, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에 정보 기록 또는 재생은 대물렌즈의 이동없이 입사광의 편광 방향 조정에 의해 이루어지며,
    정보를 기록 또는 재생하려는 복수의 나노로드 배향층이 속하는 스택이 달라질 때, 대물렌즈 위치를 조정하여 기록 또는 재생하고자하는 나노로드 배향층이 속하는 스택에 광빔을 포커싱한 상태에서, 해당 스택에 속하는 나노로드 배향층에 정보 기록 또는 재생이 이루어지는 정보저장매체.
  12. 제10항에 있어서, 상기 간격층은, 일 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 스택에 속하는 복수의 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 스택간 이격 거리를 확보하는 정보저장매체.
  13. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 나노로드 배향층은 단일 나노로드 배향층을 구비하며,
    상기 나노로드 배향층은 단일 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어 단일 파장의 광을 이용하여 정보를 기록 또는 재생하거나, 복수 종류의 종횡비를 가지는 나노로드들이 배향되어, 각 종횡비에 대응하는 파장의 광을 이용하여 파장 다중으로 정보를 기록 또는 재생하는 정보저장매체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 나노로드 배향층에는 복수의 나노로드 배향 방향으로 나노로드들이 배향되어, 각 나노로드 배향 방향과 나란한 편광 방향을 가지는 광을 이용하여 편광 다중으로 정보를 기록 또는 재생하는 정보저장매체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 나노로드 배향층이 복수 번 반복 스택되는 정보저장매체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 반복 스택된 나노로드 배향층들 사이에는 간격층이 존재하며,
    상기 간격층은, 일 나노로드 배향층에 정보를 기록 또는 재생할 때, 인접 나노로드 배향층에서의 정보의 기록 또는 재생을 방지하도록 이격 거리를 확보하는 정보저장매체.
  17. 청구항 1항 내지 16항 중 어느 한 항의 정보저장매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위하여, 상기 정보저장매체에 편광이나 파장을 바꾸어가면서 광을 조사하며 정보저장매체에서 재생된 광을 검출하도록 마련된 광픽업을 구비하는 기록/재생장치.
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