TWI483247B - 製備可寫錄光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材 - Google Patents

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製備可寫錄光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材
本發明是關於一種光記錄儲存媒體，且特別是有關於可寫錄資訊記錄媒體的記錄層材料。
光記錄儲存是利用雷射光技術將資料記錄在光記錄媒體中。在目前市面上的可寫錄光碟，大多以有機染料做為記錄層材料，透過一定燒錄功率的雷射進行燒錄，致使記錄層的有機染料產生裂解或變形，造成燒錄區域與未燒錄區域之間反射率差異。利用此反射率的差異，便可以適當功率的雷射將儲存於碟片的資料讀取出。
由於有機染料吸收光波長範圍較窄，造成特定染料僅適用於特定之波長範圍，對於目前藍光光記錄媒體所使用之短波長(405nm)雷射光源，可應用的有機染料種類較少，且製程上因為藍光碟片之基板軌距較小，使用有機染料較難塗佈均勻。所以近年來已有人提出利用金屬或半金屬等無機材料來取代有機染料，作為可寫錄光碟的記錄層材料。
為了克服使用有機染料只能應用在狹窄的雷射光波長範圍，造成特定染料僅適用於特定之波長範圍。本發明提供一種具有高穩定性、在可見光波長範圍具有高的光吸收率，且可藉由各種波長之雷射脈衝加熱使得薄膜界面形態或微結構改變，進而導致反射率產生變化之無機可寫錄光碟記錄層材料。
本發明係利用單一膜層之無機材料作為可寫錄光碟的記錄薄膜，主要是藉著金屬或半金屬薄膜經由雷射光束照射後，在記錄點區域產生介面反應造成微結構變化，進而使得反射率發生改變，達到數位訊號記錄的目的。
本發明提供一種可寫錄光記錄媒體，可利用基板(11)相反側入射之雷射光進行資料讀寫，若配合膜層結構的調整，也可利用於基板側入射之雷射光進行資料讀寫。其鍍著於基板(11)上的膜層之膜層結構如第一圖為一種可寫錄光記錄媒體之結構，其包含反射層(12)、第一緩衝層(13)、記錄層(14)、第二緩衝層(15)、光補償層(16)與光穿透層(17)。其結構為建構於一基板(11)、於基板(11)上之反射層(12)、於反射層(12)上之第一緩衝層(13)、於第一緩衝層(13)上之記錄層(14)、於記錄層(14)上之第二緩衝層(15)、於第二緩衝層(15)上之光補償層(16)以及最上層之光穿透層(17)，此結構之光記錄媒體可由投射於光穿透層(17)側之雷 射光束(18)予以照射，進行資料讀寫。如第一圖所示，此單一膜層之記錄層(14)在受到雷射光束(18)照射後，會吸收雷射光並產生局部的顯微結構變化，由界面元素相互發生擴散形成混合區域。因為薄膜結構不同，受雷射光加熱所造成之混合區域與未受雷射光加熱之未混合區域有明顯的反射率差異，因此能夠藉此反射率差異來達到記錄資料的目的。
本發明揭露使用一單一膜層之記錄層(14)結構之可寫錄光記錄媒體，即可用以達到記錄資料的目的。在實施例中，本發明之可寫錄光記錄媒體，可利用可見光範圍波長之雷射光進行高速且穩定地寫入資料，並可長期保存資料，但此實施例僅為敘述本發明之最佳實施方法，並非用以限制本發明之實施範圍。
本實施方法之可寫錄光記錄媒體結構如第一圖所示，其包含基板(11)、反射層(12)、第一緩衝層(13)、記錄層(14)、第二緩衝層(15)、光補償層(16)與光穿透層(17)。其結構為建構於一基板(11)、於基板(11)上之反射層(12)、於反射層(12)上之第一緩衝層(13)、於第一緩衝層(13)上之記錄層(14)、於記錄層(14)上之第二緩衝層(15)、於第二緩衝層(15)上之光補償層(16)以及最上層之光穿透層(17)，此結構之光記錄媒體可由投射於光穿透層(17)側之雷射光束(18)予以照射，進行資料讀寫。
本實施例之結構中，基板(11)選用具光學透明的材料，並能提供記錄媒體適當的機械強度，材質包括聚碳酸脂樹脂(polycarbonate resin)、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethyl methacrylate)、聚苯乙烯樹脂(polystyrene resin)、聚乙烯樹脂(polyethylene resin)、聚丙烯樹脂(polypropylene resin)等，基板(11)上預先刻有凹槽(groove)與平地(land)，當資料被記錄或讀取時，這些凹槽(groove)與平地(land)可作為雷射光束導軌與資料記錄位置之用。
本實施例之結構中，反射層(12)材料選自包含金(Au)、銀(Ag)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、釹(Nd)、鉍(Bi)之元素與上述元素為主成分之合金者，厚度介於5nm到300nm之間。本實施例之結構中，第一緩衝層(13)與第二緩衝層(15)材料選自硫化鋅-氧化矽(ZnS-SiO2 )、氮化矽(SiN)、氮化鍺(GeN)、碳化矽(SiC)等介電材料，個別之厚度介於1nm到300nm之間。並可為上述材料中單一層或一層以上所組成。本實施例之結構中，記錄層(14)材料選自包含銅(Cu)、矽(Si)及鉻(Cr)之成份，製成之單一靶材，厚度介於3nm到50nm之間。
本實施例之結構中，光補償層(16)材料選自氮氧化矽(SiON)，厚度介於3nm到50nm之間。本實施例之結構中，光穿透層(17)為光硬化樹脂，用來保護光記錄媒體之膜層穩定性，避免膜層材料遭受磨損、受潮變質或暴露於空氣中氧化。
本發明之實施範例如下：準備一刻有凹槽(groove)與平地(land)之藍光可寫錄光碟(Blue-ray Disc)基板(11)，其軌距為74μm、厚度為1.1mm。利用磁控濺鍍的方式在基板(11)上鍍製一層厚20nm之銀(Ag)反射層(12)；接著在反射層(12)上鍍製厚20nm之硫化鋅-氧化矽(ZnS-SiO2 )第一緩衝層(13)；之後再於第一緩衝層(13)上形成厚14nm之記錄層(14)銅(Cu)、矽(Si)及鉻(Cr)混合層；再於記錄層(14)上鍍製厚20nm之硫化鋅-氧化矽(ZnS-SiO2 )第二緩衝層(15)；之後再於第二緩衝層(15)後形成一15nm之光補償層(16)氮氧化矽(SiON)；最後，在光補償層(16)上貼上一層厚0.1mm之光穿透膜，作為光透射層，完成實驗範例之碟片，其完整膜層結構如第一圖所示。
濺鍍之薄膜厚度是用原子力顯微鏡(AFM)與E-ta Optik觀察；碟片之動態分析則是使用Pulstec ODU-1000動態測試儀，量測碟片之動態性質。量測之寫入功率為3mW到14mW之間，雷射波長λ=405nm、數值孔鏡NA=0.85，寫入線速度分別有4.92m/s、9.84m/s、19.68m/s與29.52m/s，符合藍光可寫錄光碟1倍速、2倍速、4倍速與6倍速記錄速度之規格。
如第二圖所示，係為此實施例製作之碟片寫入功率和碟片調變值(modulation)之動態測試結果，由第二圖結果可看出，藍光可寫錄光碟在1倍速、2倍速、4倍速與6倍速的記錄速度下，調變值隨著寫入功率 的增加而增加，且在不同的寫入速度與寫入功率，調變值大都可以在0.6以上，符合藍光可寫錄光碟之規格(規格要求需0.4以上)。
藍光可寫錄光碟之記錄速度為1倍速時，寫入功率需大於3.1mW才能量測到抖動值(jitter)，抖動值隨著寫入功率增加而降低，當寫入功率為5.0mW時，可得較低的抖動值約5.1%。隨著寫入功率持續提高，抖動值也隨寫入功率增加而上升。若使用2倍速之寫入速度進行測試，也有著相同的趨勢，寫入功率需大於3.45mW才能量測到抖動值(jitter)，抖動值隨著寫入功率增加而降低，當寫入功率為5.55mW時，可得較低的抖動值約5.4%，隨著寫入功率持續提高，抖動值也隨寫入功率增加而上升。若使用4倍速之寫入速度進行測試，也有著相同的趨勢，寫入功率需大於5.7mW才能量測到抖動值(jitter)，抖動值隨著寫入功率增加而降低，當寫入功率為8.9mW時，可得較低的抖動值約6.1%，隨著寫入功率持續提高，抖動值也隨寫入功率增加而上升。若使用6倍速之寫入速度進行測試，也有著相同的趨勢，寫入功率需大於7.8mW才能量測到抖動值(jitter)，抖動值隨著寫入功率增加而降低，當寫入功率為11.2mW時，可得較低的抖動值約6.5%，隨著寫入功率持續提高，抖動值也隨寫入功率增加而上升。當雷射寫入訊號時，記錄層受到雷射光脈衝加熱而溫度上升，當寫入功率過小時，此時記錄層溫度太低，無法使薄膜產生反射率變化，故無法量測出抖變值與調變值；反之，當 寫入功率太大時，抖動值(jitter)反而隨著寫入功率增加而上升，可能是因為過高的雷射功率，使得記錄層溫度太高，造成碟片膜層結構產生變形，使得抖動值(jitter)上升，因此一般光碟片的寫入功率有一適當範圍。在本實驗例中，藍光可寫錄光碟之記錄速度為1倍速~4倍速下寫入資料，寫入功率為3~11.5mW，且以適當的寫入功率寫入之資料，抖動值(jitter)均可以維持在6.5%以下，甚至記錄速度高達6倍速時，抖動值(jitter)亦可達到6.5%以下，符合可寫錄藍光光碟之記錄要求，證實此光記錄媒體具有實用性。
11‧‧‧基板
12‧‧‧反射層
13‧‧‧第一緩衝層
14‧‧‧記錄層
15‧‧‧第二緩衝層
16‧‧‧光補償層
17‧‧‧光穿透層
18‧‧‧雷射光束
第一圖 為一種可寫錄光記錄媒體之結構。
第二圖 為實施例之測試可寫錄光記錄媒體寫入功率與調變值(modulation)之動態測試結果。
第三圖 為實施例之測試可寫錄光記錄媒體寫入功率與抖動值(jitter)之動態測試結果。
11‧‧‧基板
12‧‧‧反射層
13‧‧‧第一緩衝層
14‧‧‧記錄層
15‧‧‧第二緩衝層
16‧‧‧光補償層
17‧‧‧光穿透層
18‧‧‧雷射光束

Claims (6)

  1. 一種用於製備可寫錄光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，其包含有銅(Cu)、矽(Si)以及鉻(Cr)，且該靶材係結晶質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於製備可寫錄光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，係可以分別為銅(Cu)、矽(Si)及鉻(Cr)各別元素壓製成單一靶材。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於製備可錄式光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，係可以分別為銅(Cu)及矽(Si)合金與鉻(Cr)元素壓製成單一靶材。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於製備可錄式光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，係可以分別為銅(Cu)元素與矽(Si)及鉻(Cr)合金壓製成單一靶材。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於製備可錄式光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，係可以分別為矽(Si)元素與銅(Cu)及鉻(Cr)合金壓製成單一靶材。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於製備可錄式光記錄媒體記錄層之濺鍍靶材，其中，該記錄層之厚度係較佳地為3奈米(nm)到50奈米(nm)之間者。
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