一种蓝光磁光盘

摘要

本发明公开了一种蓝光磁光盘，包括衬底层、第一SiN介电层、TbFeCo记录层、第二SiN介电层和Al反射层，其特征是：所述TbFeCo记录层和所述第二SiN介电层之间置有一个Al膜层作为热控制层。本发明在紧贴记录层处镀一层金属层作为热传导层，这样可以控制记录层温度的过分增高，从而提高磁光盘在蓝光下的读出阈值功率，提高信噪比。

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息存储的光盘，更具体地说是涉及一种提高磁光盘在蓝光下的读出阈值功率、提高信噪比的蓝光磁光盘。

背景技术

随着磁光存储容量的不断增大，用短波长激光(蓝光)作为记录和读出光源已成为下一代磁光盘发展的必然趋势，因此要求存储介质在蓝光处有较大的克尔效应。MnBi、Pt-Co、石榴石氧化物等材料在短波长时有较大的克尔转角，是新一代磁光存储介质的候选材料，但这几种介质的实用化还有很多问题难以解决。稀土过渡族金属(TbFeCo)薄膜是目前实用化的磁光存储介质，非晶态薄膜可以产生一个低噪声的界面，可在很大范围内通过成分调节对其磁和磁光性能任意剪裁，因此在磁光存储特别是多层耦合膜磁光存储中有不可替代的作用。但是，TbFeCo合金薄膜克尔角随着读出波长的降低而减小，当读出激光移向蓝光时，磁光盘的载噪比将下降，如果仍然用TbFeCo作为蓝光磁光盘存储的介质，就必须对传统磁光盘结构的改进和优化设计，获得到较高的载噪比。蓝光下读出克尔角的减小同时使信号水平和噪声水平降低，当散射噪声大于光盘噪声时，读出载噪比就会下降；而增大读出激光功率可以使载噪比维持在原来的水平。但是读出激光功率的增加会引起聚焦光斑内温度过高，使克尔效应进一步减小，如何使记录层温度在较大功率的聚焦蓝光作用下不升的过高是TbFeCo蓝光磁光盘优化设计的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改善蓝光磁光盘的结构，提高磁光盘在蓝光下的读出阈值功率，从而提高蓝光磁光盘的信噪比。

本发明采用的技术方案：一种蓝光磁光盘，包括衬底层、第一SiN介电层、TbFeCo记录层、第二SiN介电层和Al反射层，，其特征是：所述TbFeCo记录层和所述第二SiN介电层之间置有一个Al膜层作为热控制层。

所述第一、第二SiN介电层的厚度根据光学特征矩阵法匹配最佳值，使膜系反射率＞20％。

所述Al膜热控制层的厚度＞0nm，＜10nm。

所述TbFeCo记录层是以稀土金属为主的合金薄膜，其补偿温度大于室温。

所述各功能层的薄膜均采用磁控溅射法制备而成。

本发明的有益效果：本发明在紧贴记录层处镀一层金属层作为热传导层，这样可以控制记录层温度的过分增高，从而提高磁光盘在蓝光下的读出阈值功率，提高信噪比。Al薄膜具有良好的热传导性，可以满足迅速传导TbFeCo层热量的要求，同时，Al薄膜又是传统磁光盘的反射层材料，在溅射制备时可以和反射层薄膜用同一个靶材，节省成本。因此，本发明以Al薄膜作为蓝光磁光盘的热控制层材料，改善了蓝光磁光盘的结构，提高磁光盘在蓝光下的读出阈值功率，从而提高蓝光磁光盘的信噪比。

附图说明

图1a是传统的磁光盘膜层结构示意图；

图1b是本专利蓝光磁光盘的膜层结构示意图；

图2是不同读出激光功率时传统磁光盘和本发明磁光盘中记录层的最高温度比较图；

图3是激光功率为2.5mW时记录层膜体温度的径向分布曲线图；

图4是激光功率为2mW时不同热控制层厚度时膜体温度随时间的分布曲线图；

图5是聚焦光斑克尔回线测试装置示意图；

图6是激光功率为3mW时所测得的传统四层薄膜结构和本发明五增加热控制层的五层薄膜结构的极向克尔回线图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明进一步详细描述，一种蓝光磁光盘，包括衬底层、第一SiN介电层、TbFeCo记录层、第二SiN介电层和Al反射层，其特征是：所述TbFeCo记录层和所述第二SiN介电层之间置有一个Al膜层作为热控制层。所述第一、第二SiN介电层的厚度根据光学特征矩阵法匹配最佳值，使膜系反射率＞20％，从而使整个膜系品质因子有最大值。所述Al膜热控制层的厚度＞0nm，＜10nm。所述TbFeCo记录层是以稀土金属为主的合金薄膜，其补偿温度大于室温。所述各功能层的薄膜均采用磁控溅射法制备而成。

实施例1

针对图1b中所示的本发明蓝光磁光盘结构，首先要确定各个膜层的厚度。根据光学特征矩阵对膜系的进行优化设计，得到一组膜层厚度如下：第一介电层30nm，记录层25nm，热控制层10nm，第二介电层50nm，反射层100nm。此时膜系的克尔角为0.7255度，反射率为20.29％。优化设计时激光波长取410nm，即蓝光的波长。除热控制层外，图1a所示传统磁光盘和本发明蓝光磁光盘具有相同的薄膜厚度参数，此时比较这两种磁光盘结构的热学性能。图2为不同读出激光功率时记录层的最高温度，最高温度即激光光斑中心处的温度。可以发现，当读出激光功率为2mW时，新结构磁光盘中记录层的温度比传统结构的要低80℃；当激光功率为5mW时，低202℃。当读出激光功率为2.5mW时，磁光层的最高温度就达到212℃，而TbFeCo薄膜的居里温度为190℃，也即对传统的四层结构，当读出激光功率为2.5mW时，记录信息即被擦除。而对加了一热控制层(10nm)的五层结构(b)，当读出功率为4mW时，磁光层的最高温度仅为170℃，所以读出功率可以增大到4mW。通过调整热传导层的厚度，还可以使读出阈值功率提高更多。图3为激光功率为2.5mW时记录层膜体温度的径向分布曲线。由图3可见，随着半径r的增大，膜体温度均匀降低，光斑中心处薄膜的温度最高，沿径向方向，随着远离激光光斑，记录层膜体温度均匀下降。我们计算了传统四层结构磁光盘在不同反射层厚度时的径向温度分布，发现当反射层厚度从100nm增加到200nm时，膜体中心温度只降低了40℃。而对于加了一10nm热控制层的五层结构，在反射层厚度为100nm和同样的激光功率下，光斑中心温度降低了100℃，说明热控制层对于聚焦光斑内介质温度的升高有很好的控制作用。图4为激光功率为2mW时不同热控制层厚度时膜体温度随时间的分布曲线，其中激光脉宽60ns，上升沿和下降沿均为12ns。可见，记录层最高温度在激光功率下降处(t＝48ns)时开始下降。在脉冲激光作用下，热控制层厚度为10nm时，膜体中心最高温度比没有热控制层时低80℃；随热控制层厚度增加，温度降低幅度也增大，当热控制层厚度为20nm时，温度降低90℃。按分子场理论，读出克尔角应越大，从而读出品质因子越大，应该有更高的信噪比。比较传统四层和改进的五层结构的温度时间分布曲线可见，五层结构磁光盘温度上升和下降的速度要比四层结构快得多，五层结构磁光盘在激光作用12ns时即达到最高温度，而传统的四层结构当激光作用时间为21ns时才逐渐达到最高平衡温度，这反映了五层结构具有更好的热响应特性，写入灵敏度要高。

实施例2

四层和五层结构的薄膜样品用SPF-430H磁控溅射系统制备。各膜层的薄膜厚度同实施例1。溅射系统极限真空度可达7×10^-5Pa，用Ar气作为溅射气体，N₂作为SiN反应溅射气体，溅射功率为400kV，溅射气压为2Pa。衬底材料用玻璃，其尺寸为Φ2cm.对于溅射制备四层和五层结构的薄膜样品用聚焦光斑克尔效应测试装置，如图5所示考察了其温度效应，测量时激光从衬底层入射。由于Tb₂₂(Fe₈₅Co₁₅)₇₈薄膜的补偿温度小于室温，因此，当激光照射时，薄膜的温度升高，其矫顽力会降低。当接近居里温度时，矫顽力接近0。图6为激光功率为3mW时传统四层结构薄膜和新型五层结构薄膜的极向克尔回线。如图6a所示，在激光功率为3mW时，传统四层结构薄膜的极克尔回线接近一条直线，矫顽力和剩磁均为0，说明此时薄膜温度已经达到TbFeCo薄膜的居里温度，也即记录信息已被擦除。而对于带10nmAl热控制层的新型五层薄膜结构，图6b其极克尔回线仍是呈矩形，矫顽力为2*10⁵A/m，说明此时薄膜的读出性能仍然很好。该回线是根据X-Y记录仪所测结果重新绘制，坐标为自由单位。克尔回线倾斜一个角度是因为没有扣除玻璃的剩磁。这个实验很好地证明了热控制层对于记录层温度的调节作用。本发明光学、热学计算所依据的参数列表。

表1

    材料折射率(n)热容C(J/(cm³·deg))热导率K(W/(cm·deg·s))    衬底 1.58    1.512    0.0019    SiN 2.0    1.924    0.015    TbFeCo 2.10-2.95i    3.12    0.12    Al 0.45-3.61i    2.7    2.4

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。