專利名稱：含有鎂金屬層的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長期數(shù)字數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，更具體地涉及制造非常穩(wěn)定的數(shù)字數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的材料與制造方法。特別地，公開了含有鎂層和反應(yīng)性層的光盤。相關(guān)技術(shù)的描述數(shù)據(jù)歸檔的主要問題之一是介質(zhì)壽命?，F(xiàn)在使用的數(shù)據(jù)存儲方法不足以實現(xiàn)超過 50年、100年或更長期的數(shù)據(jù)存儲。該壽命難題，從檔案管理者的角度來看，有許多方面并且同樣有許多看似可行但不幸存在缺陷的可能的解決方案。例如，發(fā)現(xiàn)的長期數(shù)據(jù)存儲的一種方法是光學(xué)數(shù)字數(shù)據(jù)存儲盤。光學(xué)數(shù)字數(shù)據(jù)存儲具有多種容量和格式，包括但不限于在每種盤容量中具有許多種格式變化的壓縮盤(CD)、小型盤、數(shù)字視頻盤(DVD)、高清晰度 (HD)和BLU-RAY DISC (BD)的盤容量，最常見的包括例如(僅舉幾例)R、+R、-RW、+RW和 RAM。鑒于這些介質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，它們看上去不受老化的影響并且常常攜帶長壽命預(yù)期的要求物。遺憾的是，關(guān)于這些介質(zhì)類型的預(yù)期壽命的實驗數(shù)據(jù)與由某些制造商提供的寬松的壽命估算相矛盾。(參見例如 Stability Comparison of Recordable Optical Discs—A Study of Error Rates in Harsh Conditions, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 109, 517-524(2004))ο另一種經(jīng)常嘗試的用于解決長期(通常大于5-7年)保留和存儲數(shù)字數(shù)據(jù)的壽命問題的解決方案是將數(shù)據(jù)保存在磁性介質(zhì)如磁帶或硬盤上，然后通過定期將數(shù)據(jù)重新復(fù)制到新的磁帶、硬盤或存儲光盤上以更新所存儲的數(shù)據(jù)。采用不同數(shù)據(jù)密度和格式的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)可以對該方法進行改變。雖然通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光學(xué)格式可以減輕某些搜索性問題，但是不斷重新寫入以前存檔的數(shù)據(jù)并非可行的解決方案。將存檔數(shù)據(jù)從一種不穩(wěn)定格式轉(zhuǎn)換為具有類似或甚至更高磁化率的另一種格式易于出錯，并且本來就存在風(fēng)險。 (參見例如"Storage expert warns of short life span for burned CDs，，，John Blau, Computerworld Magazine,January 10，2006)。成本是問題的另一方面。最初，將由公司或其它實體在任何特定年份產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量存檔并不困難或昂貴，但是因為除了整合任何新的數(shù)據(jù)之外，還將來自前些年的數(shù)據(jù)反復(fù)重新寫入到新的介質(zhì)中，所以存檔成本呈指數(shù)級增加。對壽命問題解決方案的探索已經(jīng)導(dǎo)致產(chǎn)生了集中于提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲記錄速率和數(shù)據(jù)密度的新數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。實例包括取向納米結(jié)構(gòu)(參見美國專利申請 2007/0195672 (2007年8月23日公開))、全息技術(shù)(參見美國專利申請2007/0216981 (2007 年9月20日公開))和多層技術(shù)(參見美國專利申請2007/0M2592(2007年10月18日公開))。在每種情況下，焦點集中于明顯更高的數(shù)據(jù)存儲密度對于取向納米結(jié)構(gòu)每張盤為約150千兆字節(jié)，對于全息技術(shù)每張盤高于250千兆字節(jié)，對于多層介質(zhì)技術(shù)每張盤約一兆兆字節(jié)。此外，如本文中將討論的，擴大的數(shù)據(jù)容量與提高的記錄速度均無法對該問題產(chǎn)生積極影響。上述技術(shù)路線的一個問題在于新介質(zhì)容量和格式也會遭受與老介質(zhì)容量和格式相同的老化劣化影響。上述技術(shù)中所包含的寫入方法以類似手段寫入數(shù)據(jù)，并使用與之前的技術(shù)時代幾乎相同的材料。隨后的每一代的一個顯著變化為更小的形體尺寸，這允許更高的數(shù)據(jù)密度，但是也加劇了老化劣化效果。在1964年推出時，可寫入的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備使用激光在可燒蝕的寫入層中記錄模擬波信號，該可燒蝕的寫入層在MYLAR. 基底膠片上，通常由薄的鋁或銠層制成(參見例如美國專利3，314，073)。未寫入部分對讀取激光是反射性的，而寫入部分對讀取激光是吸收性的或透過性的。相同發(fā)明人的在后專利提出了在可燒蝕層中編碼數(shù)字孔(參見例如美國專利3，474，457)，將介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)鼓上(參見例如美國專利3，654，624)并通過增加表面缺陷和錯誤檢查來提高讀寫可靠性(參見例如美國專利3，657，707)。這些高能量數(shù)據(jù)存儲設(shè)計品質(zhì)降低，部分是由于“在用調(diào)制激光能量選擇性燒蝕厚金屬層存儲介質(zhì)時，傾向于燒蝕或毀壞其上覆蓋有膜或金屬層的基底”(參見美國專利3，665，483，第3欄)。這些早期專利所提出的寫入方法的另一個缺點是在寫入光學(xué)裝置上沉積易燒蝕金屬材料，由此嚴重污染寫入系統(tǒng)?，F(xiàn)在，大多數(shù)⑶和DVD-/+R格式包含低可漂白能量染料。當(dāng)寫入激光將染料的內(nèi)能提高至使得發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)-漂白染料(使染料透明)或“燃燒”染料(使染料對讀取激光更不透明)的點時，發(fā)生寫入過程。光盤制造商部分依據(jù)染料在相對低的活化能下容易被漂白或燃燒的能力來選擇染料。這些低可漂白能量染料遭受與上述那些相同或更大的老化劣化動力學(xué)。使用這些染料制得的盤可能會在短至三到五年的時間里變得無法讀取。因此，現(xiàn)有的低能量熔融或漂白寫入過程使得大多數(shù)現(xiàn)代光學(xué)介質(zhì)不適于用作歸檔介質(zhì)。要求低能量以記錄光學(xué)標記的寫入層也需要低能量，以在起始記錄后任何時間通過自然化學(xué)、熱或環(huán)境力來改變未寫入部分。大多數(shù)市售CD、DVD和BD介質(zhì)在它們的數(shù)據(jù)層中使用有機染料。通常，有機染料廣泛可得且價格便宜，但壽命低。染料可隨時間推移而被氧化，失去它們的熒光性質(zhì)。染料還可以在被激光激發(fā)后“漂白”。漂白在化學(xué)上改變?nèi)玖?，使它們不再起作用并且不可檢測。理想地，為了制造適于存檔目的的光學(xué)介質(zhì)盤，材料、寫入方法和制造方法優(yōu)選明顯免受熱和化學(xué)動力學(xué)老化過程的影響。此外，材料優(yōu)選不會遭受最終可能導(dǎo)致化學(xué)或機械損壞的老化劣化影響。寫入過程優(yōu)選需要足夠的能量，使得寫入層的寫入部分永久改變， 而未寫入部分不會并且將來也不會通過經(jīng)老化或其它劣化過程容易地改變。因此，在理想的介質(zhì)中，寫入層永久改變，這是因為寫入部分被完全燒蝕或除去，而未寫入部分除了通過高能寫入過程外不可除去或改變。盡管在光學(xué)信息介質(zhì)方面有許多報道的進展，但是仍需要新的材料與方法。發(fā)明概述公開了含有鎂金屬層和反應(yīng)性材料層的光學(xué)信息介質(zhì)。反應(yīng)性材料層或直接與鎂金屬反應(yīng)，或在向該反應(yīng)性材料層施加能量時產(chǎn)生與鎂金屬反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。


下面的圖構(gòu)成本說明書的一部分，并用于進一步說明本發(fā)明的某些方面。與本文中提出的具體實施方案的詳細描述一起，參考這些圖的一幅或多幅可以更好地理解本發(fā)明。圖1顯示了具有支承基底、反應(yīng)性材料層和鎂金屬層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖2顯示了具有支承基底、一個或多個中間層、反應(yīng)性材料層和鎂金屬層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖3顯示了具有支承基底、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層和反射層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖4顯示了具有第一支承基底、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層和第二支承基底的光學(xué)信息介質(zhì)。圖5顯示了具有第一支承基底、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層、反射層和第二支承基底的光學(xué)信息介質(zhì)。圖6顯示了具有外部保護層、支承基底、反應(yīng)性材料層和鎂金屬層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖7顯示了具有第一支承基底、氣體擴散阻擋層、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層、反射層和第二支承基底的光學(xué)信息介質(zhì)。圖8顯示了具有第一外部保護層、第一支承基底、氣體擴散阻擋層、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層、反射層、第二支承基底和第二外部保護層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖9顯示了具有支承基底、反應(yīng)性材料層、鎂金屬層和抗反射層的光學(xué)信息介質(zhì)。圖10顯示了具有直接面接觸的支承基底和鎂金屬層的光學(xué)信息介質(zhì)。發(fā)明詳述雖然用“包含/包括”各種組分或步驟(解釋為是指“包括但不限于”)來描述組合物和方法，但是組合物和方法也可以“基本由”或“由”各種組分與步驟“組成”。術(shù)語“基本由……組成”或“由……組成”被解釋為限定了基本上封閉的成員組。材料本發(fā)明的一個實施方案包含適于存檔目的的光學(xué)信息介質(zhì)。材料和制造方法設(shè)計為非常耐久且在相當(dāng)大程度上不經(jīng)受老化劣化作用。同樣，信息寫入過程意在是永久的并且在相當(dāng)大程度上不經(jīng)受老化劣化作用。如圖1-10中所示，介質(zhì)包含至少一個鎂金屬層5、至少一個反應(yīng)性材料層10和至少一個支承基底15。鎂金屬層5和反應(yīng)性材料層10優(yōu)選彼此面接觸。光學(xué)信息介質(zhì)通?？梢詾槿我庑螤詈统叽?。目前優(yōu)選的形狀是平坦的圓盤。其它形狀包括鼓或線形帶。目前設(shè)想的尺寸為約8厘米直徑、約12厘米直徑(象常規(guī)CD或DVD 一樣)、約13厘米直徑、約20厘米直徑、約10英寸(約25. 4厘米)直徑、約沈厘米直徑和約12英寸(約30. 48厘米)直徑。光學(xué)信息介質(zhì)的橫截面圖可以是對稱的或不對稱的。在許多實施方案中，橫截面是不對稱的。鎂金屬層5包含鎂金屬(Mg)、基本由鎂金屬(Mg)組成或由鎂金屬(Mg)組成。在制造鎂金屬層5的過程中，可能產(chǎn)生少量的氧化鎂或其它鎂材料，但是不會顯著影響該層的性能。少量此類鎂材料可以以單層或幾個單層存在于鎂金屬層5和反應(yīng)性材料層10的界面處。
鎂金屬層5通?？梢詾槿我夂穸取：穸认孪蘅梢詾榧s1納米、約5納米或約10納米。厚度上限可以為約200納米、約250納米或約300納米。厚度的實例為約1納米、約5 納米、約10納米、約20納米、約30納米、約40納米、約50納米、約60納米、約70納米、約 80納米、約90納米、約100納米、約120納米、約140納米、約160納米、約180納米、約200 納米、約250納米、約300納米和這些值中任意兩個之間的范圍。反應(yīng)性材料層10包含以下材料、基本由以下材料組成或由以下材料組成在施加足夠能量時與鎂金屬反應(yīng)的至少一種材料，或在施加能量時產(chǎn)生與鎂金屬反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的至少一種材料。與鎂金屬反應(yīng)的材料的實例包括但不限于氧化的烴、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、(甲基丙烯酸甲酯)-(分散紅1甲基丙烯酸酯)共聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(馬來酸)、聚(DL-丙交酯)、聚(碳酸亞丙酯)、丙烯酸-馬來酸共聚物、糖、 單糖、多糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、D-葡糖醛酸、山梨糖醇、纖維素和硝基纖維素。所產(chǎn)生的可以與鎂金屬反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)包括但不限于二氧化碳、一氧化碳、乙醇、甲醇、乙酸、甲酸、二甲醚和水。產(chǎn)生此類化學(xué)物質(zhì)的材料包括氧化聚合物，例如上面列舉的材料。在一些實施方案中，通過使用激光施加能量。鎂可與多種材料反應(yīng)，以在鎂材料層中產(chǎn)生光學(xué)上可檢測的變化。下面是可以與鎂反應(yīng)的具體化學(xué)物質(zhì)的實例。鎂按照下列化學(xué)方程式與二氧化碳發(fā)生放熱反應(yīng)2Mg+0)2 = >2Mg0+C。該反應(yīng)具有-744. 2千焦/摩爾的AG值。鎂按照下列化學(xué)方程式與甲酸發(fā)生放熱反應(yīng)3Mg+2HC02H=> 2Mg0+C2H2+Mg(OH)2。該反應(yīng)具有-1401千焦/摩爾的AG值。 鎂按照下列化學(xué)方程式與乙酸發(fā)生放熱反應(yīng)3Mg+2CH3C02H => 2Mg0+CH3CCCH3+Mg(OH)20 該反應(yīng)具有-1397千焦/摩爾的AG值。鎂按照下列化學(xué)方程式與二甲醚發(fā)生放熱反應(yīng): Mg+CH30CH3 => MgO+C2H6。該反應(yīng)具有-488. 7千焦/摩爾的AG值。鎂按照下列化學(xué)方程式與甲醇發(fā)生放熱反應(yīng)Mg+CH30H => Mg(0H)2+C2H6。該反應(yīng)具有-699. 1千焦/摩爾的 AG值。反應(yīng)性材料層10通常可以為任意厚度。厚度下限可以為約1納米。厚度上限可以為約50納米或約100納米。厚度的實例為約1納米、約5納米、約10納米、約15納米、 約20納米、約30納米、約40納米、約50納米、約60納米、約70納米、約80納米、約90納米、約100納米和這些值中任意兩個之間的范圍。支承基底15通?？梢允沁m合用于光學(xué)信息存儲的任何材料，例如具有希望的光學(xué)與機械性質(zhì)的聚合物或陶瓷材料。支承基底可以包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化鋁、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化硅、玻璃、鋁、不銹鋼或其混合物。如果基底透明度并不是希望的，則金屬基底可用作支承基底。也可使用光學(xué)上透明的塑料或聚合物。支承基底可以選自具有足夠剛性或剛度的材料。剛度通常以楊氏模量以每單位面積的壓力為單位測得，且優(yōu)選為約0. 5GPa至約70GPa。剛度值的具體實例為約0. 5GPa、約lGPa、約5GPa、約 IOGPaJ^] 20GPa、約30GPa、約40GPa、約50GPa、約60GPa、約70GPa和這些值中任意兩個之間的范圍。支承基底可以選自具有約1.45至約1.70的折射率的材料。折射率的具體實例包括約1. 45、約1. 5、約1. 55、約1. 6、約1. 65、約1. 7和這些值中任意兩個之間的范圍。支承基底15優(yōu)選包含不會遭受老化劣化作用的材料。目前優(yōu)選的材料是聚碳酸酯和氧化硅(熔融石英)。支承基底15通常可以為任意厚度?；缀穸瓤梢愿鶕?jù)驅(qū)動器容量來選擇。例如，1. 2毫米厚的基底與CD驅(qū)動器兼容，0. 6毫米厚的基底與DVD驅(qū)動器兼容，0. 1毫米厚的基底與BD驅(qū)動器兼容。如圖4中所示，光學(xué)信息介質(zhì)可包含第一支承基底15和第二支承基底30。第一支承基底15和第二支承基底30可以由相同材料制成，或者可以由不同材料制成。在一些實施方案中，第一支承基底15和第二支承基底30定向為使得它們形成光學(xué)信息介質(zhì)的兩個外層(即以橫截面觀察時為第一層和最后一層)。在DVD型格式中尤其如此。光學(xué)信息介質(zhì)還可以包含至少一個反射層25。反射層25的材料根據(jù)其極高的耐久性和反射性來選擇，并可以包含諸如硅、銀、鈦、鉻、鉬、銠、金、鋁或其合金的材料。反射層 25可以定向為使得其在支承基底15與反應(yīng)性材料層10之間，或遠離支承基底15與鎂金屬層5。在第一種情況下，橫截面將首先橫斷支承基底15，然后是反射層25，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5。在第二種情況下，橫截面將首先橫斷支承基底15，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是反射層25。此類結(jié)構(gòu)的一個實例顯示在圖3中。 在該圖中，反射層25與鎂金屬層5面接觸，但是不與反應(yīng)性材料層10面接觸。反應(yīng)性材料層10可以面接觸支承基底15，且鎂金屬層5可以面接觸反應(yīng)性材料層 10。這種布置顯示在圖1中?；蛘?，如圖2中所示，至少一個中間層20可以定向為在支承基底15與反應(yīng)性材料層10之間。本發(fā)明的光學(xué)信息介質(zhì)還可以包含定向在任意兩個其它層之間的至少一個中間層20。例如，中間層20可以定向在支承基底15與反應(yīng)性材料層10之間。在其它實施方案中，中間層20可以定向在鎂金屬層5與反射層25之間。中間層20的一個實例是氣體擴散阻擋層40。氣體擴散阻擋層40可以由多種材料，例如氧化硅、氧化鋁、玻璃、陶瓷或其它玻璃質(zhì)材料制成。鎂金屬層5和反應(yīng)性材料層10可以“夾”在兩個支承基底(第一支承基底15和第二支承基底30)之間。其實例顯示在圖4中。在該圖中，橫截面將首先橫斷第一支承基底15，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是第二支承基底30。一個更復(fù)雜的實例顯示在圖5中，其中在鎂金屬層5與第二支承基底30之間添加反射層25。在該圖中， 橫截面將首先橫斷第一支承基底15，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是反射層25，然后是第二支承基底30。光學(xué)信息介質(zhì)還可以包含至少一個外部保護層35。外部保護層35可以面接觸支承基底15，定向遠離反應(yīng)性材料層10和鎂金屬層5。在此類布置中，外部保護層35將形成外覆蓋層，由此保護光學(xué)信息介質(zhì)免受外力或材料。橫截面將首先橫斷外部保護層35，然后是支承基底15，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5。本發(fā)明的該實施方案顯示在圖 6中。光學(xué)信息介質(zhì)還可以包含至少一個抗反射層50。抗反射材料廣泛用于光致抗蝕劑市場?？狗瓷鋵?0通過散射光和/或吸收光而非反射光來起作用?？狗瓷鋵?0的實例是鋁鉻合金、氮化鈦、金屬氮化物或金屬硅氮化物(如2003年9月2日授權(quán)的美國專利 6，614，085中所述那樣，其通過引用并入本文，到這樣的引用不會與本說明書的明確教導(dǎo)不一致的程度)。光學(xué)信息介質(zhì)的一個實施方案可以包含以下部分、基本由以下部分組成或由以下部分組成第一支承基底15、氣體擴散阻擋層40、反應(yīng)性材料層10、鎂金屬層5、反射層25和第二支承基底30。該實施方案顯示在圖7中。第一支承基底15面接觸氣體擴散阻擋層 40，氣體擴散阻擋層40面接觸反應(yīng)性材料層10，反應(yīng)性材料層10面接觸鎂金屬層5，鎂金屬層5面接觸反射層25，反射層25面接觸第二支承基底30。橫截面將首先橫斷第一支承基底15，然后是氣體擴散阻擋層40，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是反射層25，然后是第二支承基底30。光學(xué)信息介質(zhì)的另一個實施方案可以包含以下部分、基本由以下部分組成或由以下部分組成第一外部保護層35、第一支承基底15、氣體擴散阻擋層40、反應(yīng)性材料層10、 鎂金屬層5、反射層25、第二支承基底30和第二外部保護層45。該實施方案顯示在圖8中。 第一外部保護層35面接觸第一支承基底15，第一支承基底15面接觸氣體擴散阻擋層40， 氣體擴散阻擋層40面接觸反應(yīng)性材料層10，反應(yīng)性材料層10面接觸鎂金屬層5，鎂金屬層 5面接觸反射層25，反射層25面接觸第二支承基底30。橫截面將首先橫斷第一外部保護層 35，然后是第一支承基底15，然后是氣體擴散阻擋層40，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是反射層25，然后是第二支承基底30，然后是第二外部保護層45。光學(xué)信息介質(zhì)的又一個實施方案可以包含以下部分、基本由以下部分組成或由以下部分組成支承基底15、反應(yīng)性材料層10、鎂金屬層5和抗反射層50。支承基底15面接觸反應(yīng)性材料層10，反應(yīng)性材料層10面接觸鎂金屬層5，鎂金屬層5面接觸抗反射層50。 這顯示在圖9中。在該圖中，橫截面將首先橫斷支承基底15，然后是反應(yīng)性材料層10，然后是鎂金屬層5，然后是抗反射層50?？狗瓷鋵?0的存在會提高未反應(yīng)的鎂層部分和已經(jīng)與反應(yīng)性材料層10(或由反應(yīng)性材料層10產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì))反應(yīng)的鎂層部分之間的差別。本發(fā)明的一個替代實施方案涉及包含支承基底15和鎂金屬層5的光學(xué)信息介質(zhì)， 其中支承基底15和鎂金屬層5彼此面接觸。這種布置顯示在圖10中。在該實施方案中， 支承基底15可以既用作支承基底15又用作反應(yīng)性材料層10。換言之，支承基底15和反應(yīng)性材料層10是同一個層。在某些實施方案中，支承基底15由可與鎂金屬層5反應(yīng)的材料制成。此類材料的實例是有機聚合物如聚碳酸酯，或本文中列舉的其它氧化聚合物。制備方法本發(fā)明另外的實施方案針對制備光學(xué)信息介質(zhì)的方法。在一個實施方案中，所述方法可以包括提供支承基底，施加反應(yīng)性材料層和施加鎂金屬層。這些層可以施加為使得反應(yīng)性材料層面接觸支承基底，鎂金屬層面接觸反應(yīng)性材料層。實施該方法可以制造圖1中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。在一個替代實施方案中，所述方法可以包括提供支承基底，施加至少一個中間層，施加反應(yīng)性材料層和施加鎂金屬層。這些層可以施加為使得中間層面接觸支承基底，反應(yīng)性材料層面接觸中間層，鎂金屬層面接觸反應(yīng)性材料層。實施該方法可以制造圖2中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。本發(fā)明的另一個實施方案針對包括以下步驟的方法提供支承基底，施加反應(yīng)性材料層使得支承基底與反應(yīng)性材料層彼此面接觸，施加鎂金屬層使得反應(yīng)性材料層和鎂金屬層彼此面接觸，和施加反射層使得鎂金屬層與反射層彼此面接觸。實施該方法可以制造圖3中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。又一個實施方案針對包括以下步驟的方法提供第一支承基底，施加反應(yīng)性材料層使得第一支承基底與反應(yīng)性材料層彼此面接觸，施加鎂金屬層使得反應(yīng)性材料層與鎂金屬層彼此面接觸，和施加第二支承基底使得鎂金屬層與第二支承基底彼此面接觸。實施該方法可以制造圖4中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。一個替代實施方案針對包括以下步驟的方法提供第一支承基底，施加反應(yīng)性材料層使得第一支承基底與反應(yīng)性材料層彼此面接觸，施加鎂金屬層使得反應(yīng)性材料層與鎂金屬層彼此面接觸，施加反射層使得鎂金屬層與反射層彼此面接觸，和施加第二支承基底使得反射層與第二支承基底彼此面接觸。實施該方法可以制造圖5中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。本發(fā)明的另一個實施方案針對包括以下步驟的方法提供具有第一面和第二面的支承基底，施加外部保護層使得第一面與外部保護層彼此面接觸，施加反應(yīng)性材料層使得第二面與反應(yīng)性材料層彼此面接觸，和施加鎂金屬層使得反應(yīng)性材料層與鎂金屬層彼此面接觸。實施該方法可以制造圖6中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。一個替代實施方案針對包括以下步驟的方法提供第一支承基底，施加氣體擴散阻擋層使得第一支承基底與氣體擴散阻擋層彼此面接觸，施加反應(yīng)性材料層使得氣體擴散阻擋層與反應(yīng)性材料層彼此面接觸，施加鎂金屬層使得反應(yīng)性材料層與鎂金屬層彼此面接觸，施加反射層使得鎂金屬層與反射層彼此面接觸，和施加第二支承基底使得反射層與第二支承基底彼此面接觸。實施該方法可以制造圖7中所示的光學(xué)信息介質(zhì)。本發(fā)明許多實施方案中的施加步驟可以包括物理氣相沉積(例如靶的濺射、反應(yīng)性濺射、電子束蒸發(fā)和激光燒蝕)或化學(xué)氣相沉積。使用方法任何上述光學(xué)信息介質(zhì)均可用于存儲數(shù)字數(shù)據(jù)。本發(fā)明的各實施方案涉及包括以下步驟的方法提供包含至少一個支承基底、至少一個鎂金屬層和至少一個反應(yīng)性材料層的光學(xué)信息介質(zhì)，和向該介質(zhì)中的位點施加能量以引起鎂金屬層中的可檢測的變化。所述方法還可以包括檢測鎂金屬層中的變化?？梢允褂萌魏紊鲜龉鈱W(xué)信息介質(zhì)。向金屬材料層中的位點施加能量還可以局部產(chǎn)生足以使支承基底中的軌道變形的熱。隨后可以檢測支承基底中的變形位點。激光器可用于施加能量步驟以及用于檢測步驟。激光器的主要類型包括氣體激光器、二極管泵浦固態(tài)激光器和二極管激光器。包括下列實施例用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。本領(lǐng)域人員應(yīng)認識到，下面的實施例中公開的技術(shù)代表由發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的在本發(fā)明實踐中很好地起作用的技術(shù)，由此可以認為構(gòu)成了其實踐的優(yōu)選模式。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi)容應(yīng)認識到，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以在公開的具體實施方案中進行許多變動，并仍獲得相同或相似的結(jié)果。
實施例實施例1 材料聚碳酸酯空白盤可購自許多來源，如Bayer Materialscience AG(Leverkusen, Germany)、General Electric Company (Fairfield, CT)禾口 Teijin Limited(Osaka, Japan)。熔融石英空白盤可購自許多來源，如Corning Incorporated (Corning, NY)、Hoya Corporation (Tokyo, Japan)禾口 Schott AG (Mainz, Germany) 0
10
石墨靴，99.999 %,由 Kurt J. Lesker Company(Clariton, PA)提供，部件號 EJTCXXX503A2，批次號 VPUO14000/4-7-08。鉻靶，99. 95 %,由 Kurt J. Lesker Company (Clariton, PA)提供，部件號 EJTCXXX353A2，批次號 L5791/D05/601713。鎂革巴， 99. 95%, ^ Plasmaterials, Inc. (Livermore, CA) Wti^, Wik^ PLA 18926。使用PVD 75 儀器(Kurt J. Lesker Company ；Pittsburgh, PA)進行射頻(RF)濺射。該系統(tǒng)配置有一個RF電源，三支可容納3英寸(7. 62厘米)靶的磁控管槍，和用于兩種濺射氣體的裝置。靶布置在濺射構(gòu)造中。遮擋板覆蓋三個靶的每一個?；装惭b在可以加熱至高達200°C的旋轉(zhuǎn)臺板上。旋轉(zhuǎn)臺板放置在靶之上。大部分實驗用非主動加熱臺板來實施。采用非主動加熱，臺板的溫度在400瓦下隨濺射時間的延長而逐漸提高，直到溫度達到約60°C-70°C的最大值。約三小時后達到最高溫度。濺射前室中的起始溫度通常為約 270C。如下面實施例中所述那樣改變時間、靶和濺射源。實施例2 制備鎂和碳層疊盤(65)將其上無覆蓋層，直徑為120毫米且厚度為0. 6毫米的聚碳酸酯光盤安裝在PVD 75儀器中的臺板上。為了在該盤上產(chǎn)生第一層，用98% (V/V)Ar和2%卜八)0)2作為濺射氣體，采用保持在3毫托下的總Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將碳石墨靶濺射1小時。Capman壓力是儀器參數(shù)，Capman壓力值接近等離子體室內(nèi)的壓力。所得碳膜為約觀納米厚。為了在該盤上形成第二層，用100% (v/v)Ar作為濺射氣體，采用保持在3毫托下的總Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將鎂靶濺射3分鐘。所得膜為約125 納米厚。對于該盤上的第三層和最后一層，用100% (v/v)Ar作為濺射氣體，采用保持在4 毫托下的總Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將鉻靶濺射10分鐘。所得膜為約92納米厚。所得盤具有聚碳酸酯支承基底、碳和二氧化碳反應(yīng)性材料層、鎂層和鉻反射層。實施例3 制備鎂和碳層疊盤(139)用等離子體清洗(Harrick Plasma，型號PDC-001，Ithaca, NY)其上無覆蓋層，直徑為120毫米且厚度為0.6毫米的聚碳酸酯光盤，然后將其安裝到PVD 75儀器中的臺板上。對于該盤上的第一層，用98% (V/V)Ar和2% (v/v)CO2作為濺射氣體，采用保持在3毫托下的總Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將碳石墨靶濺射30分鐘。Capman 壓力是儀器參數(shù)。Capman壓力值接近等離子體室內(nèi)的壓力。所得碳膜為約觀納米厚。對于該盤上的第二層，用100% (v/v)Ar作為濺射氣體，采用保持在3毫托下的總 Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將鎂靶濺射3分鐘。所得膜為約125納米厚。對于該光盤上的第三層和最后一層，用100% (v/v)Ar作為濺射氣體，采用保持在 4毫托下的總Capman壓力和設(shè)置在400瓦RF下的磁控管功率，將鉻靶濺射5分鐘。所得膜為約46納米厚。所得盤具有聚碳酸酯支承基底、碳和二氧化碳反應(yīng)性材料層、鎂層和鉻反射層。實施例4 向盤寫入數(shù)據(jù)的一般方法使用具有波長設(shè)定為650納米的二極管激光器的Pulstec 0DU1000儀器(PulstecIndustrial Co.，Ltd. ；Hamamatsu-City Japan)在各種盤中進行標記。除非另行說明，否則所有寫入在IX速度(3. 49米/秒)下進行且所有寫入在單個軌道上進行。在所有情形下看到HF信號，并用顯微鏡確認觀察到標記。實施例5 向盤(65)寫入數(shù)據(jù)在6毫瓦至60毫瓦的功率水平下嘗試向盤65寫入，但是并未觀察到寫入數(shù)據(jù)的跡象。在75毫瓦的功率水平下觀察到微小的寫入跡象。在高于75毫瓦的下列功率水平下確認觀察到數(shù)據(jù)的寫入77. 5毫瓦、80毫瓦、85毫瓦、90毫瓦和100毫瓦。使用castle和多脈沖方法。下列標記長度在高功率下被成功寫入并經(jīng)顯微鏡核實5T(663納米)、14T(1857 納米)和ECC (所有脈沖長度)。實施例6 向盤(139)寫入數(shù)據(jù)在33%負荷下采用多脈沖方法在100毫瓦功率下進行向光盤139的寫入。 14Τ(1857納米)的標記長度被成功寫入并經(jīng)顯微鏡核實。實施例7 向盤寫入數(shù)據(jù)的總結(jié)下表總結(jié)了各種盤及獲得的結(jié)果。
光盤數(shù)凹槽深度碳層Mg層鉻層寫入的數(shù)據(jù)651702812592是(在5毫瓦的功率下)139601412546是(在100毫瓦的功率下)實施例8 寫入盤的分析盤可以通過記錄數(shù)據(jù)所需能量的量、寫入數(shù)據(jù)的品質(zhì)與物理特征(例如，圓度、側(cè)壁形狀、狹道(berm)存在與否)、耐久性和穩(wěn)定性來表征。本文中公開和要求保護的所有組合物和/或方法和/或工藝和/或裝置可以根據(jù)本公開內(nèi)容制造和實施，而無需過多的實驗。雖然已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明的組合物和方法，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，在不背離本發(fā)明構(gòu)思和范圍的情況下，可以對組合物和/或裝置和/或工藝和/或在本文中描述的方法的步驟方面或在步驟的順序方面進行改變。更具體而言，明顯的是，某些在化學(xué)上和物理上相關(guān)的試劑可以替代本文中描述的試劑，同時實現(xiàn)相同或相似的結(jié)果。所有此類對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的相似替代和改變被認為在本發(fā)明的范圍和構(gòu)思內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)信息介質(zhì)，包含 至少一個支承基底；至少一個鎂金屬層；和至少一個反應(yīng)性材料層。
2.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述鎂金屬層由鎂金屬(Mg)組成。
3.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述反應(yīng)性材料層在施加足夠能量時與鎂金屬反應(yīng)。
4.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述反應(yīng)性材料層包含氧化的烴、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、(甲基丙烯酸甲酯)_(分散紅1甲基丙烯酸酯)共聚物、聚 (丙烯酸甲酯)、聚(馬來酸)、聚(DL-丙交酯)、聚(碳酸亞丙酯)、丙烯酸-馬來酸共聚物、糖、單糖、多糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、D-葡糖醛酸、山梨糖醇、纖維素或硝基纖維素。
5.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述反應(yīng)性材料層在施加足夠能量時產(chǎn)生與鎂金屬反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。
6.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述反應(yīng)性材料層在施加足夠能量時產(chǎn)生與鎂金屬反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)；并且產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)是二氧化碳、一氧化碳、乙醇、甲醇、乙酸、甲酸、二甲醚或水。
7.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述鎂金屬層面接觸所述反應(yīng)性材料層。
8.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述支承基底面接觸所述反應(yīng)性材料層。
9.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中 所述支承基底面接觸所述反應(yīng)性材料層；和所述反應(yīng)性材料層面接觸所述鎂金屬層。
10.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，在所述支承基底與所述反應(yīng)性材料層之間還包含至少一個中間層。
11.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述支承基底包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化鋁、 聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化硅、玻璃、熔融石英或其混合物。
12.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述支承基底包含聚碳酸酯。
13.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，還包含至少一個反射層。
14.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，還包含至少一個氣體擴散阻擋層。
15.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，還包含至少一個外部保護層。
16.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，包含第一支承基底和第二支承基底。
17.權(quán)利要求1的光學(xué)信息介質(zhì)，其中所述支承基底與所述反應(yīng)性材料層是同一層。
18.一種光學(xué)信息介質(zhì)，包含 包含聚碳酸酯的支承基底；面接觸所述支承基底的反應(yīng)性材料層；和面接觸所述反應(yīng)性材料層的鎂金屬層。
19.一種光學(xué)信息介質(zhì)，包含 包含聚碳酸酯的第一支承基底；面接觸所述第一支承基底的氣體擴散阻擋層； 面接觸所述氣體擴散阻擋層的反應(yīng)性材料層；面接觸所述反應(yīng)性材料層的鎂金屬層； 面接觸所述鎂金屬層的反射層；和面接觸所述反射層的第二支承基底。
20.一種制備光學(xué)信息介質(zhì)的方法，所述方法包括 提供支承基底；施加反應(yīng)性材料層；和施加鎂金屬層，使得所述反應(yīng)性材料層面接觸所述鎂金屬層。
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述施加鎂金屬層的步驟包括靶的濺射、反應(yīng)性濺射、電子束蒸發(fā)、激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積。
22.權(quán)利要求20的方法，其中施加反應(yīng)性材料層的步驟包括靶的濺射、反應(yīng)性濺射、電子束蒸發(fā)、激光燒蝕或化學(xué)氣相沉積。
23.權(quán)利要求20的方法，還包括施加至少一個中間層，使得所述中間層面接觸所述支承基底與所述反應(yīng)性材料層二者。
24.一種制備光學(xué)信息介質(zhì)的方法，所述方法包括 提供第一支承基底；施加反應(yīng)性材料層；施加鎂金屬層，使得所述鎂金屬層面接觸所述反應(yīng)性材料層；和施加第二支承基底。
25.一種儲存數(shù)字數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括提供光學(xué)信息介質(zhì)，其包含至少一個支承基底、至少一個反應(yīng)性材料層和至少一個鎂金屬層；和向所述鎂金屬層中的位點施加能量以引起鎂金屬層中的可檢測變化。
26.權(quán)利要求25的方法，還包括檢測所述鎂金屬層中的變化。全文摘要
公開了含有鎂金屬層和反應(yīng)性材料層的光學(xué)信息介質(zhì)。鎂金屬可以與反應(yīng)性材料層直接反應(yīng)，或與在由諸如激光器的來源施加能量后從反應(yīng)性材料層中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)。
文檔編號G11B7/241GK102265341SQ200980148725
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者道格拉斯·P·漢森, 馬修·R·林福德 申請人:布萊阿姆青年大學(xué)