KR100188703B1 - 상변화형 광디스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상변화형 광디스크에 관한 것이다. 기판상에 제1유전체막, 기록막, 제2유전체막, 반사막이 차례로 적층되어 있는 상변화형 광디스크에 있어서, 상기 기록막은 제1, 제2, 제3기록막으로 이루어져 있고, 상기 제1기록막 및 제3기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-x, 단, 1/3fxf1/2이고, 상기 제2기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-xSby, 단, 1/3fxf1/2, 0〈yf1/2 인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크는 정보의 기록/소거 반복성이 저하되지 않으면서 정보의 고속 소거가 가능하다.
Description
본 발명은 상변화형 광디스크에 관한 것으로서, 특히 기록/소거 반복성이 우수한 주(主) 기록막과 결정화가 용이한 결정화촉진 기록막을 함께 사용함으로써 디스크의 기록/소거 반복성을 저하시키지 않으면서 정보의 고속 소거가 가능한 상변화형 광디스크에 관한 것이다.
도 1은 종래의 상변화형 광디스크의 구조를 나타내는 단면도이다. 구체적으로 기판(11) 위에, 제1유전체막(12), 기록막(13), 제2유전체막(14) 및 반사막(15)이 차례로 적층되어 있다.
이중, 상기 기록막의 재료로는 비정질상(amorphous state)과 결정상(crystalline state)의 가역적 변화가 가능한 칼코게나이드계(calcogenide) 화합물인 Ge-Sb-Te를 통상적으로 사용한다.
상변화형 광디스크의 기본 원리는 기록재료의 원자배열의 변화를 이용한 것이다. 즉, 고출력의 레이저광으로 기록재료를 가열한 후 냉각하면 비정질 상태의 기록 부분으로 되고 저출력의 레이저광으로 기록재료를 가열한 후 냉각하면 결정 상태의 소거 부분으로 되어 정보의 기록 및 소거가 이루어지는 것이다. 정보의 재생은 이들 비정질상과 결정상의 반사율 차이에 의하여 이루어진다.
상변화형 광디스크는 광자기 디스크와 비교하여 볼 때 다음과 같은 여러 가지 장점을 가진다.
첫째, 광자기 디스크는 기록된 정보를 재기록하기 위하여 정보를 소거한 후 기록하는 두단계 과정을 거치는 반면, 상변화형 광디스크는 단지 레이저 광의 세기를 조절함으로써 정보를 재기록하는 직접 재기록 (direct over-write) 방식이다.
둘째, 상변화형 광디스크는 외부자계가 필요없으므로 장치의 구성이 간단하다.
셋째, 상변화형 광디스크의 정보의 재생은 결정상과 비정질상의 반사율 차이에 의해 이루어지는데, 일반적으로 반사율 차이가 약 15∼30%로서 광자기 디스크 방식에서의 반사율 차이인 약 2∼3%에 비해 거의 10배 정도 커서 광효율이 광자기 디스크에 비해 우수하다.
최근 상변화형 광디스크의 고속화에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으나 큰 진전이 없었다. 이는 정보의 기록 즉, 기록막의 비정질화는 디스크의 회전 속도가 빨라질수록 냉각 속도가 빨라지므로 쉽게 이루어지지만, 정보의 소거 즉, 기록막의 결정화는 회전 속도가 빨라지면 결정화에 필요한 시간이 부족하게 되어 이루어지기 어렵기 때문이다. 따라서, 상변화형 광디스크의 고속화를 위해서는 소거과정(기록막의 결정화)이 빠르게 이루어지도록 하는 것이 중요하다.
상변화형 광디스크의 고속화에 대응하기 위하여 기록막의 결정화를 촉진시키는 것에 관하여 많은 연구가 이루어졌다. 예를 들어 기록막의 결정화를 촉진시킬 수 있는 유전체막에 대한 연구(엔.오시마(N.Ohshima), 제4회 일본 상변화기록연구회 초록집, p12, 1992)와, 기록막과 유전체막 사이에 얇은 텅스텐층을 삽입하여 기록막의 결정화 속도를 촉진시키는 것(티.고바야시(T.Kobayashi), 제6회 일본 상변화기록연구회 초록집, p93, 1994)이 이루어졌다.
이들 연구의 촛점은 기록막의 결정화에 필요한 활성화 에너지를 낮출수 있는 결정화 촉진막을 기록막의 적어도 한쪽면에 형성하는 것이다. 이는 결정화 촉진막과 기록막 사이의 계면 특성을 이용하는 것으로, 활성화 에너지가 낮아진 계면에서 우선적으로 결정화가 일어나고 이것이 기록막 전체 결정화의 씨(seed)로 작용하도록 하는 것이다.
그러나, 이러한 시도들은 아직 광범위하게 검증되지 못하였는데, 이는 기록막과 결정화 촉진막 또는 결정화 촉진막과 유전체막 사이의 계면 안정성, 디스크 전체의 열적 안정성 등의 확인이 필요하기 때문이다. 이들 안정성이 떨어질 경우 광디스크의 기록/소거 반복성이 떨어지는 문제가 발생한다.
따라서, 고속 회전에 따른 기록막의 소거 특성을 개선하면서 디스크 전체의 기록/소거 반복성을 확보하기 위해서는 보다 안정적인 결정화 촉진막의 사용이 요구된다.
한편, 티.마쯔시다(T.Matsushita) 등은 현재 기록막으로서 보편적으로 사용되고 있는 Ge2Sb2Te5에 Sb를 첨가하여 그 영향에 대하여 고찰하였다(Phys.Stat. Sol.(a),133,395,1992). 그 결과 결정화 온도는 더 높아지고, 결정화에 필요한 활성 에너지는 더 커져서 결정화의 속도 면에서는 불리하나 기록/소거 반복성의 면에서는 유리한 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하여 정보의 고속 소거가 가능하면서도 디스크의 기록/소거 반복성이 뛰어난 상변화형 광디스크를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 상변화형 광디스크를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상변화형 광디스크를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 디스크 회전 속도에 따른 소거비 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 기록 회수에 따른 CNR 변화를 나타내는 그래프이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11. 기판 12. 제1 유전체막
13. 기록막 14. 제2 유전체막
15. 반사막 21. 기판
22. 제1유전체막 23. 제1기록막
24. 제2기록막 25. 제3기록막
26. 제2유전체막 27. 반사막
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 기판상에 제1유전체막, 기록막, 제2유전체막, 반사막이 차례로 적층되어 있는 상변화형 광디스크에 있어서, 상기 기록막은 제1, 제2, 제3기록막으로 이루어져 있고, 상기 제1기록막 및 제3기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-x, 단, 1/3fxf1/2이고, 상기 제2기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-xSby, 단, 1/3fxf1/2, 0〈yf1/2 인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제3기록막의 두께가 1 내지 5㎚이고 제2기록막의 두께가 10 내지 25㎚인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 기록막을 2층의 결정화촉진막과 그 사이에 형성된 주기록막의 3층 구조로 하여 정보의 고속 소거 및 기록/소거 반복성을 높였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 상변화형 광디스크의 구조를 나타내는 개략적인 단면도이다. 구체적으로는, 투명 기판(21)위에 ZnS-SiO2로 이루어진 제1유전체막(22), Ge2Sb2Te5결정화촉진 기록막(23), (Ge2Sb2Te5)Sb0.5주기록막(24), Ge2Sb2Te5결정화촉진 기록막(25), ZnS-SiO2로 이루어진 제2유전체막(26), Al 합금으로 이루어진 반사막(27)이 차례로 적층되어 있다.
이하, 본 발명의 작동 원리를 설명하고자 한다.
본 발명의 기록막은 3층의 구조로 이루어져 있다. 이들의 재료를 살펴보면, 기록/소거 반복성이 우수한 (Ge2Sb2Te5)Sb0.5를 주 기록막으로 사용하고 결정화가 용이한 Ge2Sb2Te5를 주기록막의 양면에 형성하게 되면, 결정화시 Ge2Sb2Te5가 먼저 결정화되고, 이것이 주 기록막 결정화의 씨(seed)로 작용하여 전체 기록막의 결정화가 보다 쉽게 일어날 수 있다.
또한 전체 기록막에서 주기록막이 거의 대부분을 차지하므로 전체 기록막의 기록/소거 반복성의 저하도 방지할 수 있다.
특히, Ge2Sb2Te5를 결정화 촉진막으로 사용할 경우, 결정화 촉진막과 주 기록막은 성분 원소의 차이가 없기 때문에 그 계면의 안정성이 문제가 되지 않으며, 또한, 결정화 촉진막과 유전체막의 계면 안정성도 이미 많은 연구에 의해 확인되었기 때문에 새로운 재료를 결정화 촉진막으로 사용하는 것보다 유리하다고 할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예에 의거하여 본 발명을 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
도 2와 같은 구조의 상변화형 광디스크를 제조하였다. 즉, PC 기판, ZnS-SiO2제1유전체막, Ge2Sb2Te5결정화 촉진막, (Ge2Sb2Te5)Sb0.5주기록막, Ge2Sb2Te5결정화 촉진막, ZnS-SiO2제2유전체막 및 Al 합금 반사막의 순으로 광디스크를 제조하였다. 이 때, 결정화 촉진막의 두께는 2㎚로 하고, 주기로막의 두께는 20㎚로 하였다. 제조된 상변화형 광디스크에 대하여 각종 물성을 측정하여 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
이때 디스크의 평가는 PPM(Pulse Position Modulation)/ZCAV(Zone Constant Angular Velocity) 기록방식을 사용하였고, RLL 변조 방식을 사용하였다. 기판에 있어서 트랙 피치는 0.9㎛, 두께는 0.6㎜로 하였고, 사용하는 레이저 광의 파장은 680㎚, N.A.(Numerical Aperture)는 0.6으로 하였다. 사용된 레이저 파워는 기록시 12mW, 소거시 6mW, 재생시 1mW로 하였으며, 2.12MHz, 8.47MHz 두가지 신호에 의해 직접 재기록을 하였다.
비교예 1
도 1에 도시된 바와 같은 상변화형 광디스크를 제조하였다. 즉, PC 기판상에 ZnS-SiO2제1유전체막, (Ge2Sb2Te5)Sb0.5기록막, ZnS-SiO2제2유전체막 및 Al 합금 반사막의 순으로 형성하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크의 각종 물성을 측정한 후 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
비교예 2
도 1에 도시된 바와 같은 상변화형 광디스크를 제조하였다. 즉, PC 기판상에 ZnS-SiO2제1유전체막, Ge2Sb2Te5기록막, ZnS-SiO2제2유전체막 및 Al 합금 반사막의 순으로 형성하여 광디스크를 제조하였다. 제조된 광디스크의 각종 물성을 측정한 후 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 3은 비교예와 실시예에 있어서, 디스크 회전 속도에 따른 소거비 변화를 나타내는 것이다. 고속 회전시 소거비 값이 크다는 것은 그만큼 소거가 용이하다는 것을 의미하며, 이는 결국 결정화 속도가 빠르다는 것을 의미한다. 기록/소거 반복성은 우수하나 고속 결정화가 어려운 조성으로 되어 있는 (Ge2Sb2Te5)Sb0.5기록막을 사용한 비교예1의 경우 디스크 회전속도가 빨라짐에 따라 소거비값이 점차로 감소하는 것을 알 수 있는데, 이로부터 고속 기록/소거에는 적합치 않음을 알 수 있다. 반면에, 기록/소거 반복성은 떨어지지만, 고속 결정화가 용이하다고 알려진 조성으로 되어 있는 Ge2Sb2Te5기록막을 사용한 비교예2의 경우와 이를 결정화 촉진막으로 채용한 실시예의 경우 약 21m/s까지의 고속 회전에 있어서도 소거비값이 거의 변하지 않는 것을 알 수 있다.
도 4는 비교예와 실시예에 있어서, 반복 기록 회수에 따른 CNR의 변화를 나타낸 그래프이다. 비교예2의 경우는 기록/소거 반복성이 나쁜 반면, 실시예와 비교예1의 경우는 좋았다.
도 3 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 광디스크는 비교예의 광디스크의 장점만을 살린 것으로서 정보의 고속 소거가 가능하면서 기록/소거 반복성을 저하시키지 않는다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 상변화형 광디스크는 디스크의 기록/소거 반복성을 저하시키지 않으면서 정보의 고속 소거가 가능하다.
Claims (3)
- 기판상에 제1유전체막, 기록막, 제2유전체막, 반사막이 차례로 적층되어 있는 상변화형 광디스크에 있어서,상기 기록막은 제1, 제2, 제3기록막으로 이루어져 있고, 상기 제1기록막 및 제3기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-x, 단, 1/3fxf1/2이고, 상기 제2기록막의 재질이 (GeTe)x(Sb2Te3)1-xSby, 단, 1/3fxf1/2, 0〈yf1/2 인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제3기록막의 두께가 1 내지 5㎚인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
- 제1항에 있어서, 상기 제2기록막의 두께가 10 내지 25㎚인 것을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
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