专利名称：超分辨率信息记录介质、记录/再现设备以及记录/再现方法
技术领域：
本发明的各方面涉及一种记录/再现设备以及一种由所述记录/再现设备 执行的记录/再现方法，所述记录/再现设备用于将数据记录到超分辨率(super-resolution)信息记录介质或从所述信息记录介质再现数据。
背景技术：
作为光学信息记录介质的光盘被广泛地使用于诸如音频数据或视频数据 的各种类型的信息的记录和再现。光盘的示例包括压缩盘、数字视频盘、蓝 光盘、高密度DVD等。数字视频盘、蓝光盘和高密度DVD被巻入到关于下 一代光盘的标准的争论中。在从第一代CD标准至第三代HD-DVD标准的发展过程中，通过轨道间 距从1.60pm到0.74pm再到0.32|im的逐渐减小，以及最小畴(mark)的长度从 0.83(im到0.40jim再到0.149pm的逐渐减小，光学记录介质的存储容量被提 高。也可以通过减小激光束的波长或增大物镜的数值孔径(NA)来提高光学记 录介质的存储容量。然而，当前的技术在产生具有短波长的激光束方面有所 限制，并且具有大NA的物镜是昂贵的。当使用在再现设备中的光源的波长为X，并且其中使用的物镜的数值孔 径为NA时，A74NA为再现分辨率极限。因此，虽然可以形成非常小的记录 畴，但是在传统的光学记录盘中基于所述小的记录畴的再现是不可能的。即， 在传统技术中，从光源照射的光不能识别大小小于X/4NA的记录畴，因此， 虽然能够形成小的记录畴，但是信息再现是不可能的。为了克服传统的光学记录盘中对再现分辨率的限制，近来已经研究出一 种从中获得超分辨率效应的包括金属氧化物膜和相变膜的超分辨率盘。对于 这种超分辨率盘来说，当光源的再现功率变为特定的功率水平或更大时，相 变膜的激光光斑诱导局部高温区熔化。超分辨率效应被认为是由于在相变膜 的熔化部分和未熔化部分的光学特性之间的差异而获得的。通过使用超分辨 率效应，可以从其大小小于通过物镜聚焦到信息记录介质上的激光束的分辨率极限的记录畴再现信息。图1示出了在投射到传统超分辨率信息记录介质上的再现光束的光斑中 超分辨率现象发生的区域。参照图1，沿着传统超分辨信息记录介质的轨100来记录其大小大于分 辨率极限的畴110。因为由在形成在所述介质的超分辨率层上的光斑120的 一部分中的光强的差异导致发生温度分布的改变或光学性质的改变，所以甚 至可以从小于分辨率极限的畴110再现数据。换句话说，温度分布的改变或 光学特性的改变被认为是发生在光斑120的特定区域中的，同时这种改变不 发生在环绕所述特定区域的周边区域140中。如图1中所示，发生这种改变 的特定区域是光斑120的中心区域，或者可以为光斑120的背面区域。发生 这种改变的特定区域构成了超分辨率区域130。在光斑之内的发生的光学特 性改变的这种特殊区域与其它区域间的划分可以为同心圆的或非同心圓。图2是示出了与传统技术一致的超分辨率光盘中的光束的载波噪声比 (C/N)与再现功率的关系的曲线图。例如，当使用人为405nm并且NA为0.85 的光学系统时，再现分辨率极限(X/4NA)为大约119nm。图2示出了在包括金 属氧化物膜和相变膜的传统超分辨率光盘上，当从小于再现分辨率极限的 75nm的畴再现信息时的C/N与再现功率的关系。参照图2,在大约1.2mW 或更大的再现功率条件下，C/N为大约40dB。因此，信号在大约1.2mW或 更大的再现功率条件下被检测到。在这种具有金属氧化物膜和相变膜并具有超分辨率效应的超分辨率盘 中，当再现功率变为预定的功率水平或更高时，相变膜的激光光斑诱导局部 高温区熔化。这时，由于相变膜的熔化部分和未熔化部分的光学特性之间的 差异从而获得超分辨率效应。相变膜的固态的部分的微观结构变得与相变膜 的熔化并凝固的部分的微观结构不同。可以通过满足作为信息记录介质的基本要求的记录特性和再现特性来广 泛地使用具有这种超分辨率结构的光学记录介质。基本的记录特性和再现特 性中的一个最重要特性是C/N。具体地讲，因为具有超分辨率近场(near-field) 结构的信息记录介质使用具有比在普通的信息记录介质中使用的功率高的功 率的记录光束和再现光束，所以在具有超分辨率近场结构的信息记录介质中 的C/N的改进是重要的。发明内容本发明的各方面包括一种超分辨率信息记录介质， 一种记录/再现设备和 /或一种记录/再现方法，其中，提高了超分辨率信息记录介质的光学特性，从 而提供更优良的记录/再现。根据本发明的一方面，提供了 一种具有超分辨率效应的信息记录介质， 所述介质包括由为从所述信息记录介质再现数据而照射的光束形成在所述介 质的至少一部分中的液体泡。所述介质的部分可以包括由光束熔化的部分。所述信息记录介质可以包括由具有低熔点或低蒸发点的材料形成的至少 一层。具有低熔点或低蒸发点的材料可以包括Zn、 Te、 Bi和Sb中的至少一种。 具有低熔点或低蒸发点的材料可以为AglnSbTe。 所述信息记录介质还可以包括由金属氧化物形成的层。 金属氧化物可以为PtOx。根据本发明的另一方面，提供了一种记录/再现设备，该设备用于将数据 记录到具有超分辨率效应的信息记录介质或从具有超分辨率效应的信息记录 介质再现数据，所述i殳备包括拾取单元，将具有预定功率的光束照射到信控制单元，控制拾取单元将具有预定功率的光束照射到信息记录介质上，并 处理由拾取单元检测到的光学信号。控制单元还控制拾取器将具有足够高的功率的光束照到信息记录介质上 以在信息记录介质中产生液体泡。根据本发明的另 一方面，提供了 一种将数据记录到具有超分辨率效应的 信息记录介质或从具有超分辨率效应的信息记录介质再现数据的记录/再现 方法，所述方法的步骤包括将具有预定功率的光束照射到信息记录介质上； 检测从信息记录介质的通过所述光束产生液体泡的部分反射的光束；处理对 应于检测到的光束的光学信号。根据本发明的各个方面，可以通过增强超分辨率信息记录介质的光学特 性来改进记录/再现，其中，通过蒸汽、气体、液体或它们的任意组合的一个 或多个的液体泡(fluid bubble)来增强超分辨率信息记录介质光学特性。
图1示出了在投射到超分辨率信息记录介质上的再现光束的光斑中超分辨率现象发生的区域；图2是示出了根据传统技术的超分辨率光盘中的载波噪声比(C/N)与再 现功率的关系的曲线图；图3示出了根据本发明的一方面的超分辨率信息记录介质；图4示出了可以用于在与本发明的一方面一致的超分辨率信息记录介质 中形成液体泡的阈值功率的曲线图；图5示出了与本发明的一方面一致的在层的部分中形成液体泡的信息记 录介质的剖视图；图6A示出了当才艮据本发明的一方面的超分辨率信息记录介质刚刚被制 造出来时，所述信息记录介质的层的状态；图6B示出了在被加热之后图6A的信息记录介质的层的状态；图7A至图7C是用于说明图6A和图6B的超分辨率信息记录介质中形 成液体泡的原理的示图；图8是示出了根据本发明的一方面的液体泡层的光学特性和超分辨率层 的熔化部分之间的差异的表；图9示出了根据本发明的一方面的记录/再现设备。
具体实施方式
现在，将对本发明的各方面做出详细的参考，在附图中示出了本发明的 示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。为了说明本发明，下面通过 参照附图来描述本发明的各方面。图3示出了才艮据本发明的一方面的超分辨率信息记录介质300。当光束L 照射到超分辨率信息记录介质300上以从介质300再现信号时，在介质300 的至少一部分中产生液体泡(如图6A至图7C中所示)。因此，改进了超分辨 率信息记录介质300的光学特性。在介质300的形成液体泡的那部分中，可 以同时存在熔化的部分。因此，液体泡可以包含蒸汽、气体、液体或它们的 任意组合。参照图3中的本发明的所述方面，超分辨率信息记录介质300包括基 底310，由聚碳酸酯形成；ZnS-Si02介电层320,形成在聚石炭酸酯基底310上；记录层330，由金属氧化物PtOx形成；ZnS-Si02介电层340;再现辅助层350， 由Ag-In-Sb-Te形成；ZnS-Si02介电层360;覆盖层，在ZnS-Si02介电层360 上由树脂通过旋涂形成。在本发明的非限制性的方面中，光束L为通过覆盖 层照射到超分辨率信息记录介质300中的激光束L,从而执行信息再现。在 本发明的非限制性的方面中，AglnSbTe的比例为大约6:4.4:61:28.6。在本发明的其它方面中，再现辅助层350不是必需由Ag-In-Sb-Te形成。 然而，优选地，但非必需的，再现辅助层350由具有低熔点温度或低蒸发点 温度的材料形成。在本发明的非限制性的方面中，当材料的熔点温度低于记 录温度，或者当材料的蒸发点温度低于材料的熔点温度的三倍时，可以在不 影响记录的信息的情况下从介质300正确地再现记录的信息。在本发明的各 种方面中，具有低熔点温度或低蒸发点温度的材料可以包括Zn、 Te、 Bi、 Sb 或可以是它们的任意组合。在本发明的各方面中，再现辅助层350可以仅包括Ge或Ge和其它材料 的组合。另外，在本发明的各方面中，基底310可以为适合于用作超分辨率 信息记录介质的基底的任意材料。基底310也可以为聚曱基丙烯酸甲酯 (PMMA)、非晶聚烯烃(APO)、玻璃或它们的任意组合。另外，在本发明的各 方面中，介电层320、 340、 360中的任一层也可以为氧化物、氮化物、碳化 物、氟化物、硫化物或它们的任意组合。例如，它们可以为氧化硅(SiCg、氧 化镁(MgOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钛(TiOx)、氧化钒(VOx)、氧化铬(CrOx)、氧 化镍(NiOx)、氧化锆(ZrOJ、氧化锗(GeO》、氧化锌(ZnOx)、氮化硅(SiNJ、氮 化铝(A1NJ、氮化钛(TiNx)、氮化锆(ZrNx)、氮化锗(GeNx)、碳化硅(SiC)、硫 化锌(ZnS)、硫化锌-二氧化硅化合物(ZnS-Si02)和氟化镁(MgF2),或者它们的 任意组合。在本发明的各个方面中，记录层330可以为任意适合的金属氧化物或聚 合物复合(polymer compound)。例如，记录层330也可以为氧化金(AuOx)、氧 化钯(PdOx)、氧化银(AgOx)或它们的任意组合。C32H18N8、 H2PC(酞菁)也可以 被用作记录层330的聚合物复合。图4示出可以用于在与本发明的一方面一致的超分辨率信息记录介质 300中形成液体泡的阈值功率的曲线图。参照图4,可以用于形成图5中所示 的超分辨率信息记录介质中的液体泡的阈值功率为1.5mW。因为实际的再现 功率要比阔值功率高至少20%,所以在再现过程中形成液体泡是显而易见的。图5示出了与本发明的一致的在层的部分中形成液体泡的信息记录介质 的剖视图。参照图5，示出的AglnSbTe层的一部分被液体泡占据。因为液体 泡处于气态，所以与利用熔化现象(即，液态)从超分辨率记录介质再现信息的 传统的技术相比，图5的信息记录介质具有优良的光学特性。图6A示出了当根据本发明的一方面的超分辨率信息记录介质刚刚被制 造出来时，所述信息记录介质的层的状态。参照图6A，氩(Ar)气被混入(entrap) 在两层ZnS-Si02介电层(对应于图3的层340和3 60)之间的处于固态的再现辅 助层(对应于图3的层350)中。这是因为再现辅助层是在Ar气的环境气体中 形成的。图6B示出了在被光源加热之后图6A的信息记录介质的状态。参照图 6B,当用于信号再现的热被施加到图6A的信息记录介质时，固态的再现辅 助层熔化并变为液体。这时， 一些Ar气分子逸出并部分地聚集以形成Ar气 泡的核(necleus)。图7A至图7C是用于说明图6A和图6B的超分辨率信息记录介质中形 成的一个或多个液体泡的原理的示图。参照图7A，当光束开始加热超分辨率 信息记录介质并达到足以导致超分辨率效应的阈值功率时，介电层之间的固 态的再现辅助层熔化变成液体。在液体中产生蒸汽从而形成蒸汽泡。在本发 明的其它方面中，蒸汽也可以通过升华从固态的再现辅助层直接产生。在本 发明的非限制性的方面中，蒸汽泡可以主要为由液态物质薄膜包围的气态物 质。在本发明的各个方面，固态的再现辅助层为固相(第一相)的相变材料。当 照射光束以从信息记录介质再现信号时，固相的部分变为液体(第二相)和/或 气体(第三相)。因此，形成至少两个不同的相的穴(pocket)。参照图7B的本发明的所述方面，Te易于蒸发，因为它的蒸发温度为大 约980。C。 一旦由蒸发形成精细(fme)的Te蒸汽，则Te蒸汽趋向于生成蒸汽 泡。当精细的Te蒸汽突然地生成蒸汽泡时，生成液体和蒸汽之间的界面。因 为蒸汽的导热率非常低，所以出现液体和蒸汽之间的界面的温度增加到非常 高的水平的过热现象，从而由于液体的蒸发导致更多蒸汽的产生。 一旦产生 更多的蒸汽，则生成多个蒸汽泡。参照图7C，混入再现辅助层中的气体可以为用于该层的形成的Ar气。 Ar气泡的生长过程与图7B中示出的相同。在本发明的各个方面中，蒸汽泡 的形成和生长以及气体泡的生成会同时发生，并且蒸汽泡和气体泡会聚合(coalesce)成包括混合的蒸汽和气体的液体泡。因此，在本发明的非限制性的 方面中，液体泡为Te蒸汽、Ar气体或Te蒸汽和Ar气体的混合物。在本发 明的其它方面中，泡的蒸汽组分将对应于再现辅助层的基本成分，泡的气体 组分将对应于在再现辅助层的形成中使用的气体。在本发明的非限制性的方 面中，液体泡可以主要为由液态物质的薄膜包围的气态物质。图8示出了根据本发明的一方面的超分辨率层的液体泡部分的光学特之间的差异的表。参照图8，与传统超分辨率层的情况相同，基于由熔化形 成用于再现的有效光束光斑的方法，超分辨率层表现出从超分辨率层的固态 部分和液态部分的光学特性中的差异产生的超分辨率效应。然而，图8的表中还示出，在本发明的一方面中，由液体泡(蒸汽、气体 和/或液体)或液体泡和熔化部分(液态)的混合物形成用于再现的有效光束光 斑。因此，从固体和液体泡、或固体和泡与液体的混合物的光学特性的差异 产生的超分辨率效应大于从固体和液体的光学效应中的差异产生的超分辨率 效应。因此，获得更好的光学信号。参照图8，极大地改变了根据本发明的 超分辨率层的液体泡部分的光学性质，即，实现了为1的折射率(n)和为0的 消光(extinction)系凄史(k)。图9示出了根据本发明的一方面的记录/再现设备900。参照图9，记录/ 再现设备900包括拾取单元910，将激光束照射到超分辨率信息记录介质 300上，并检测从超分辨率信息记录介质300反射的激光束；控制单元920， 控制拾取单元910。具体地讲，控制单元920控制拾取单元910将具有足够 高的功率的光束照射到超分辨率信息记录介质300上，以在超分辨率信息记 录介质300中形成液体泡。拾取单元910包括光源911;光束分束器912，改变传播激光束的路径； 物镜913，将对朝向超分辨率信息记录介质300传播的激光束进行聚焦；光 电检测器914。光源911发射具有预定功率的激光束。光电检测器914接收 从超分辨率信息记录介质300反射的激光束，并将所述激光束传输到控制单 元920。控制单元920基于由光电检测器914检测到的光学信号来执行聚焦控制 和寻轨(tracking)控制。控制单元920包括前置放大器921 、伺服控制器922、 信号处理器923和系统控制器924。前置放大器921根据由光电检测器914检测到的光学信号来产生聚焦信 号和寻轨信号，并将聚焦信号和寻轨信号提供到伺服控制器922。前置放大 器921将用户数据提供到信号处理器923。伺服控制器922使用来自前置放大器921的聚焦信号和寻轨信号来执行 拾取单元910的伺服控制。具体地讲，伺服控制器922包括用于控制根据本 发明的光源911的功率的功率控制器925。优选地，功率控制器925控制光 源911以将具有足够高的功率的激光束照射到超分辨率信息记录介质300上， 从而在其中形成液体泡。信号处理器923接收来自前置放大器921的数据，处理所述数据，并将 处理的结果提供到记录/再现设备900的外部或将处理的结果提供到系统控制 器924。系统控制器924控制记录/再现设备900的各个组件。虽然以记录/再现设备的形式进行了描述，但是理解到的是，本发明的各 方面包括记录、再现或它们的任意组合的设备，换句话i兌，本发明的方面包 括记录和/或再现设备。虽然已经示出并描述了本发明的 一些方面，但是本领域技术人员应该理 解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在本发明的方面中做 出改变，其中，本发明的范围被限定在权利要求及其等同物中。
权利要求
1、一种具有超分辨率效应的信息记录介质，所述信息记录介质包括通过为从所述信息记录介质再现信号而照射的光束在所述信息记录介质的至少一部分中形成的液体泡。
2、 如权利要求1所述的信息记录介质，其中，所述信息记录介质的所述 部分包括;陂所述光束熔化的部分。
3、 如权利要求1所述的信息记录介质，包括由具有低熔点或低蒸发点的 材料形成的至少一层。
4、 如权利要求3所述的信息记录介质，其中，所述具有低熔点或低蒸发 点的材^F包括Zn、 Te、 Bi和Sb中的至少一种。
5、 如权利要求3所述的信息记录介质，其中，所述具有低熔点或低蒸发 点的材料为AglnSbTe。
6、 如权利要求1所述的信息记录介质，还包括由金属氧化物形成的层。
7、 如权利要求6所述的信息记录介质，其中，所述金属氧化物为PtOx。
8、 一种记录/再现设备，用于将数据记录到具有超分辨率效应的信息记 录介质或从具有超分辨率效应的信息记录介质再现数据，所述设备包括拾取单元，将具有预定功率的光束照射到所述信息记录介质上，并检测 从通过所述光束产生液体泡的信息记录介质的预定部分反射的光束；控制单元，控制所述拾取单元将所述具有预定功率的光束照射到所述信 息记录介质上，并处理由所述拾取单元检测到的光学信号。
9、 如权利要求8所述的记录/再现设备，其中，所述控制单元还控制所 述拾取器将具有足够高的功率的光束照到所述信息记录介质上以在信息记录 介质中产生液体泡。
10、 如权利要求8所述的记录/再现设备，其中，所述拾取单元应用所述 信息记录介质的所述预定部分来检测光束，在所述预定部分中，由发射的光 束产生的熔化的部分和液体泡共存。
11、 如权利要求8所述的记录/再现设备，其中，所述拾取单元检测应用 由具有低熔点或低蒸发点的材料形成并包括在所述信息记录介质中的层来检 测光束。
12、 如权利要求11所述的记录/再现设备，其中，所述具有低熔点或低蒸发点的材料包4舌Zn、 Te、 Bi和Sb中的至少一种。
13、 如权利要求11所述的记录/再现设备，其中，所述拾取单元还通过 应用由具有金属氧化物的材料形成并被包括在所述信息记录介质中的层来检 测光束。
14、 一种将lt据记录到具有超分辨率效应的信息记录介质或从具有超分 辨率效应的信息记录介质再现数据的记录/再现方法，所述方法的步骤包括将具有预定功率的光束照射到所述信息记录介质上； 检测从通过所述光束产生液体泡的所述信息记录介质的 一部分反射的光束；处理对应于检测到的光束的光学信号。
15、 如权利要求14所述的记录/再现方法，其中，在所述光束的照射的 步骤中，具有足够高功率的光束被照射到所述信息记录介质上以在所述信息 记录介质中产生液体泡。
16、 如权利要求14所述的记录/再现方法，其中，在所述光束的检测步 骤中，应用所述信息记录介质的一部分来检测光束，在所述信息记录介质的 这部分中，由发射的光束产生的熔化的部分和液体泡共存。
17、 如权利要求14所述的记录/再现方法，其中，在所述光束的检测步 骤中，应用由具有低熔点或低蒸发点的材料形成并被包括在所述信息记录介 质中的层来检测光束。
18、 如权利要求17所述的记录/再现方法，其中，所述具有低熔点或低 蒸发点的材料包括Zn、 Te、 Bi和Sb中的至少一种。
19、 如权利要求17所述的记录/再现方法，其中，在所述光束的检测步 骤中，还通过应用由具有金属氧化物的材料形成并被包括在所述信息记录介 质中的层来^f企测光束。
20、 如权利要求1所述的信息记录介质，其中，所述液体泡包含蒸汽、 气体和液体中的至少 一种。
21、 如权利要求1所述的信息记录介质，其中，所述AglnSbTe的比例 为大约6:4.4:61:28.6。
22、 如权利要求20所述信息记录介质，其中，所述蒸汽为Te蒸汽，所 述气体为Ar气体。
23、 如权利要求1所述的信息记录介质，其中，所述液体泡为包括蒸汽和气体中的至少一种的液体薄层。
24、 一种具有超分辨率的信息记录介质，所述信息记录介质包括 一对介电层；第一相的相变材料，置于所述一对介电层之间，其中，第二相和第三相 的至少一个的穴通过为从所述信息记录介质再现数据而照射的光束形成在所 述相变材料的至少一部分中。
25、 如权利要求24所述的信息记录介质，其中，所述第一相为固相，所 述第二相为液相，所述第三相为气相。
26、 如权利要求24所述的信息存储介质，其中，所述相变材料包括Zn、 Te、 Bi和Sb中的至少一个。
27、 如权利要求24所述的信息存储介质，其中，所述相变材料为 AglnSbTe。
全文摘要
本发明提供了一种超分辨率信息记录介质，一种记录/再现设备和一种使用提供了由液体泡引起的超分辨率效应的信息记录介质的记录/再现方法。液体泡通过为从所述信息记录介质再现数据而照射的光束形成在所述介质的至少一部分中。因此，所述超分辨率信息记录介质具有改善了的光学特性，使得记录/再现可以更加优良。
文档编号G11B7/24GK101238514SQ200680028911
公开日2008年8月6日 申请日期2006年8月8日 优先权日2005年8月8日
发明者中野隆志, 富永淳二, 小林龙弘, 岛隆之, 福泽成敏, 菊川隆, 金朱镐, 黄仁吾 申请人:三星电子株式会社;独立行政法人产业技术总合研究所