專利名稱：記錄存儲(chǔ)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及記錄光學(xué)存儲(chǔ)裝置和相變光學(xué)存儲(chǔ)裝置的多級(jí)記錄。
背景技術(shù)：
相變光學(xué)記錄介質(zhì)采用可以在非晶態(tài)和晶態(tài)之間發(fā)生可逆結(jié)構(gòu)變化的材料。這些狀態(tài)之間的變化受“活性材料”對(duì)不同級(jí)別的聚焦激光能量的曝光控制。一般在商業(yè)上可以購到的具有這種能力的活性材料包括諸如GexSbyTez等合金和改性的SbTe共晶體。這種光學(xué)裝置一般設(shè)計(jì)成在活性材料處于非晶相時(shí)，裝置所測(cè)得的反射率比它處于晶相時(shí)低，例如，非晶的標(biāo)記寫在結(jié)晶的光道上。這種技術(shù)傳統(tǒng)的用法是通過同時(shí)改變標(biāo)記(非晶相區(qū))的頻率和長(zhǎng)度以及改變把標(biāo)記隔開的間隔(結(jié)晶區(qū))的頻率和長(zhǎng)度來記錄數(shù)據(jù)。每當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，例如，光道的非晶區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶區(qū)(或相反)時(shí)，便可以定義轉(zhuǎn)一個(gè)邏輯“1”。若在一個(gè)定時(shí)周期內(nèi)不發(fā)生變化，則可以定義一個(gè)邏輯“0”。采用這一方案，重要的是，標(biāo)記不論長(zhǎng)短，其寬度必須保持恒定。若試圖在寫長(zhǎng)標(biāo)記時(shí)讓介質(zhì)曝光于恒定功率級(jí)別的激光，則寫入過程中積聚的熱能不是引起標(biāo)記的寬度不斷增大，就是使標(biāo)記再結(jié)晶。因此，標(biāo)記的建立可能涉及對(duì)激光功率級(jí)別的調(diào)制，亦即引入“冷卻”次數(shù)調(diào)制。采取一種類似CD-RW的寫入策略時(shí)，激光功率調(diào)制在兩個(gè)電平之間0.5和1.0mW之間的低(L)和8和12mW之間的高(H)。對(duì)于工作在標(biāo)稱轉(zhuǎn)速“2X”(＝2.4m/s)下的光盤，波長(zhǎng)為780nm和數(shù)字孔徑(NA)為0.55，定時(shí)周期(T)為115.5ns。最小的標(biāo)記在時(shí)間跨度3T中寫入，而最長(zhǎng)的標(biāo)記在時(shí)間跨度14T中寫入。一個(gè)NT標(biāo)記利用以下的調(diào)制方法寫入1TH+(N-1)(0.5TL+0.5TH)。在這種情況下，所用的最窄激光脈沖寬度為0.5T，亦即58ns。這種傳統(tǒng)的記錄策略剛好涉及兩個(gè)反射率級(jí)別(結(jié)晶為高，而非晶為低)，于是稱作兩級(jí)記錄。
試圖增大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，使之超過上述傳統(tǒng)的兩級(jí)方法，預(yù)想一種多級(jí)記錄策略。采用這種方法時(shí)，用這樣的方法建立“固定”長(zhǎng)度和寬度的標(biāo)記，使得測(cè)量的反射率具有多個(gè)級(jí)別，亦即在由“純”非晶相定義的可能的最低反射率和由“純”晶相定義的可能的最高反射率之間的任何地方。例如，見1992年9月15日授予Kudo等人的美國專利No.5148335，通過引用將其結(jié)合到本文中。這里公開的是，利用大小恒定和密度變化的標(biāo)記的多級(jí)光學(xué)記錄策略，標(biāo)記放在空隙之間。
盡管Kudo的寫入策略在理論上是可行的，但是其公開中描述的寫入策略被認(rèn)為是不實(shí)際的，因?yàn)樵趯懭肫渲兴镜臉?biāo)記類型時(shí)出現(xiàn)許多問題。例如由于大量的標(biāo)記再結(jié)晶，標(biāo)記的下降沿往往分辨率有限。這在平面XY方向以及截面XZ方向都很明顯。而這個(gè)邊沿的有限分辨率本身又限制了所記錄的信號(hào)的抖動(dòng)。由于這種“軟”邊沿，結(jié)果作為回讀策略的標(biāo)記邊沿檢測(cè)碰到了困難。這種依賴關(guān)系在現(xiàn)實(shí)世界中造成了額外的問題，即即使是原始光道(亦即不含標(biāo)記)的反射率往往由于通常與光盤彎曲相關(guān)的聚焦和尋道問題引起的可變性而圍繞光盤(亦即在其旋轉(zhuǎn)時(shí))往往發(fā)生周期性變化。
有報(bào)告指出一種為克服諸如Kudo等的寫入策略的某些缺陷而設(shè)計(jì)的寫入策略，它是利用大量的能量或高熱負(fù)荷來壓制要寫入標(biāo)記處的局部熱環(huán)境，來形成標(biāo)記。用高的熱預(yù)算來壓制局部熱環(huán)境會(huì)使標(biāo)記的一部分和以前寫入的標(biāo)記的一部分再結(jié)晶。盡管據(jù)報(bào)道這種寫入策略可提供密度較高的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，但通過壓制局部熱環(huán)境標(biāo)記的尺寸可能過分?jǐn)U大，造成不同光道之間的明顯串音。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供一種利用這樣的標(biāo)記，即每個(gè)標(biāo)記都是通過向所述介質(zhì)施加多個(gè)能量脈沖來形成的，把信息記錄在狀態(tài)可變的光學(xué)記錄介質(zhì)上的方法，克服上述和其它缺陷。所述脈沖具有有效的寬度和幅度，允許在標(biāo)記形成過程中有至少50％(最好是至少55％)的容性冷卻。
在本發(fā)明的另一方面，每個(gè)標(biāo)記都可以通過向所述介質(zhì)施加脈沖寬度短的多個(gè)能量脈沖來形成。采用短脈沖時(shí)，適當(dāng)?shù)拿}沖寬度可以由裝置的熱時(shí)間常數(shù)和/或相變材料的再結(jié)晶速率決定。每個(gè)脈沖寬度最好小于14毫微秒。
通過使容性冷卻最大化或通過利用脈沖寬度短的多個(gè)脈沖，有3件事成為可能(1)標(biāo)記形狀可以獨(dú)立控制；(2)不論在平面上還是在厚度方向上晶粒形成都能達(dá)到高度重合；(3)以前寫入的標(biāo)記所受的影響減到最小甚至為零。
標(biāo)記形狀可以用幾種方式完成。標(biāo)記的精密成形可以通過調(diào)整每個(gè)脈沖的幅度(功率)和調(diào)整每個(gè)脈沖的長(zhǎng)度(寬度)，每個(gè)標(biāo)記利用兩個(gè)(或多個(gè))脈沖完成。標(biāo)記成形還可以通過調(diào)整脈沖之間的周期來達(dá)到。脈沖調(diào)整的決定可以基于(i)數(shù)據(jù)單元的物理長(zhǎng)度；(ii)光盤運(yùn)行時(shí)的線性光道速度；(iii)每個(gè)標(biāo)記要求的實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)；和(iv)標(biāo)記的最小寬度。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種多級(jí)記錄策略。在多級(jí)記錄策略中，標(biāo)記提供兩個(gè)以上的記錄級(jí)別。在多級(jí)記錄策略中，每個(gè)標(biāo)記可以利用多個(gè)能量脈沖形成。在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖特性選擇得允許至少50％的容性冷卻。在另一個(gè)實(shí)施例中，選擇脈沖、使其具有較短的脈沖寬度(亦即，最好小于約14毫微秒)。在其一個(gè)優(yōu)選方面，多級(jí)記錄裝置具有多個(gè)預(yù)先決定的尺寸均勻的數(shù)據(jù)單元，其中每個(gè)形成的標(biāo)記都完全在相應(yīng)的數(shù)據(jù)單元內(nèi)提供。標(biāo)記可以用避免改變或明顯改變其它數(shù)據(jù)單元的標(biāo)記的方法寫入。在其另一個(gè)優(yōu)選的方面，標(biāo)記記錄級(jí)別可通過標(biāo)記的寬度分辨，而同時(shí)保持標(biāo)記的長(zhǎng)度基本上恒定。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種低熱預(yù)算記錄策略，設(shè)計(jì)來把標(biāo)記的增大、假標(biāo)記的形成、標(biāo)記的再結(jié)晶和反向結(jié)晶減到最小。低熱預(yù)算策略提供一種把形成標(biāo)記所需的過剩能量減到最小，用標(biāo)記完整性不受影響的方法耗散這些過剩的能量。
因而通過利用按照本發(fā)明的記錄策略使容性冷卻的效果和/或低熱預(yù)算策略的好處來改善標(biāo)記的形成，以便減少串音并把抖動(dòng)減到最少。
本發(fā)明提供一種對(duì)光學(xué)相變材料進(jìn)行記錄的方法，所述方法包括以下步驟通過向所述相變材料施加多個(gè)能量脈沖來形成標(biāo)記，每個(gè)所述脈沖具有小于14毫微秒的脈沖寬度。
本發(fā)明還提供一種把信息記錄在包括相變材料的光學(xué)記錄介質(zhì)上的方法，所述方法包括以下步驟向所述相變材料施加具空間分布圖的能量，所述空間分布圖限定了所述能量與所述相變材料的空間重疊區(qū)域，所述能量提供所述空間重疊區(qū)域內(nèi)的溫度分布圖，所述溫度分布圖限定了溫度的空間分布，所述空間分布包括熔化所述空間重疊區(qū)域中所述相變材料的部分的溫度；形成與所述相變材料的所述熔化部分重合的標(biāo)記，所述標(biāo)記包括非晶相，所述非晶相在所述空間重疊區(qū)域冷卻時(shí)形成，所述冷卻釋放超過形成所述非晶相所需能量的過剩能量；向與所述標(biāo)記重合的空間區(qū)域以外的所述相變材料部分耗散所述過剩能量，沒有在所述標(biāo)記以外的所述部分內(nèi)形成非晶相而進(jìn)行所述耗散。
為了更完整地理解本發(fā)明，參考以下的詳細(xì)描述和附圖。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是帶有記錄光道的光相盤的平面視圖和具有多個(gè)按照本發(fā)明的方法形成的標(biāo)記的分解視圖；而圖2是描繪利用按照本發(fā)明的方法加熱和冷卻存儲(chǔ)介質(zhì)的示意圖。
對(duì)推薦實(shí)施例的詳細(xì)描述按照一個(gè)推薦的實(shí)施例，本發(fā)明提供一種通過形成一系列可分辨的標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記均用能有效提供至少50％容性冷卻的多個(gè)能量脈沖形成，把信息記錄在狀態(tài)可變的光學(xué)記錄介質(zhì)上的方法。按照另一個(gè)推薦的實(shí)施例，本發(fā)明提供一種以設(shè)計(jì)得使標(biāo)記增大、假標(biāo)記的形成、再結(jié)晶和反向結(jié)晶減到最小的低熱預(yù)算策略，把信息記錄介質(zhì)在狀態(tài)可變的光學(xué)記錄介質(zhì)上的方法。
狀態(tài)可變的光學(xué)記錄介質(zhì)可以是具有能夠響應(yīng)諸如投射的光束能量、電能或熱能等能量的輸入而從第一狀態(tài)改變?yōu)榈诙顟B(tài)的存儲(chǔ)材料的任何一種裝置。
狀態(tài)可變的光學(xué)記錄介質(zhì)最好是非燒蝕性的相變光盤。相變光盤可以是制成具有若干層，包括例如保護(hù)層、反射層、上絕緣層、活性層或相變層、下絕緣層和光盤基片的類型的光盤。相變光盤也可以用其它方法配置或分層，其中各層起控制反射率、加熱和冷卻以及熱分布的作用。
光學(xué)記錄裝置具有狀態(tài)可變的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)或活性材料。狀態(tài)可變的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)是任何一種能夠按照能量的輸入而改變狀態(tài)的可逆變材料，諸如硫族化物材料或相變合金。狀態(tài)可變數(shù)據(jù)貯存介質(zhì)可以以任何一種適當(dāng)?shù)男问教峁?，包括相變材料的離散的單層、光學(xué)調(diào)制的多層或宜于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何其它形式。數(shù)據(jù)貯存介質(zhì)最好是相變薄膜。相變材料最好包括選自包括Te，Ge，Sb，Se，In和Ag一組的一種元素或幾種元素的組合。推薦的相變材料包括Te和Sb為主要組份的硫族化物GexSbyTez，AgwInxSbyTez等。對(duì)于可以應(yīng)用于本發(fā)明的相變材料的其它示例，參見美國專利No.5912104；4653024；4820394；4737934；4710899；5912104；5128099和5936672。其公開通過引用結(jié)合在本文中。
相變材料(宜用作光盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)材料的)的一般具有結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)。數(shù)據(jù)貯存材料一般在制造過程中淀積成非晶態(tài)，并初始化為結(jié)晶態(tài)，準(zhǔn)備記錄。然后通過形成一系列非晶態(tài)標(biāo)記把數(shù)據(jù)記錄或存儲(chǔ)在相變介質(zhì)上。
于是，數(shù)據(jù)是通過在介質(zhì)上形成一系列標(biāo)記而記錄在相變記錄介質(zhì)上的。一般說來，標(biāo)記可以是在相變記錄介質(zhì)上形成的任何可分辨的標(biāo)記。標(biāo)記最好是非燒蝕性的，并為記錄信息或數(shù)據(jù)提供手段，這些信息和數(shù)據(jù)可以通過檢測(cè)反射率的變化從相變光學(xué)記錄介質(zhì)讀出。在相變介質(zhì)中，標(biāo)記可以形成為相變材料的至少部分地非晶態(tài)區(qū)域，標(biāo)記基本上完全是非晶態(tài)的。
標(biāo)記可以利用任何適當(dāng)?shù)哪茉葱纬?，包括激光、電感加熱元件、電阻加熱元件等。?biāo)記最好利用諸如激光等光能源形成。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)標(biāo)記都可以通過向光學(xué)記錄介質(zhì)施加至少兩個(gè)能量脈沖形成。每個(gè)標(biāo)記的形狀可以通過調(diào)整脈沖參數(shù)加以控制。例如，每個(gè)脈沖的幅度(功率)和/或每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間(寬度)和/或脈沖之間的周期是可以加以調(diào)整以改變標(biāo)記形狀的全部參數(shù)。適當(dāng)調(diào)整這些脈沖參數(shù)，便可以形成寬度均勻或?qū)挾瘸叔F形的標(biāo)記。所選擇的適當(dāng)脈沖參數(shù)可以至少部分地取決于(i)要寫入的標(biāo)記的物理長(zhǎng)度；(ii)光盤運(yùn)行時(shí)的光道線速度；(iii)每個(gè)標(biāo)記要求的實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)；和(iv)標(biāo)記的最小寬度。
盡管不希望受理論的約束，但是人們相信，光學(xué)記錄介質(zhì)的冷卻行為具有幾個(gè)不同的分量。一個(gè)分量是與熱能傳導(dǎo)(亦即阻性)流有關(guān)的相對(duì)較為緩慢的冷卻分量。這個(gè)阻性分量在這里稱作“傳導(dǎo)冷卻”。另一個(gè)分量是與熱能的容性(亦即抗性)貯存有關(guān)的相對(duì)較快的分量。這個(gè)抗性分量在這里稱作“容性冷卻”。光學(xué)介質(zhì)的冷卻行為(亦即傳導(dǎo)冷卻和容性冷卻的相對(duì)數(shù)量)取決于幾個(gè)因素。例如，冷卻行為取決于介質(zhì)的內(nèi)在特性-亦即光學(xué)記錄介質(zhì)本身的特性和結(jié)構(gòu)。材料特性包括導(dǎo)熱率以及光學(xué)記錄介質(zhì)的比熱。冷卻行為還取決于外部因素，亦即如何將光學(xué)能量加到介質(zhì)上。例如，冷卻行為取決于施加于介質(zhì)的能量的參數(shù)。因而，光學(xué)記錄介質(zhì)的容性冷卻對(duì)于傳導(dǎo)冷卻的相對(duì)數(shù)量(因而所述介質(zhì)總的冷卻速率)可以通過調(diào)整為形成標(biāo)記而采用的所施加的能源的參數(shù)加以控制。在一個(gè)推薦的實(shí)施例中，所施加的能源在形成標(biāo)記時(shí)采取施加在所述介質(zhì)上的能量脈沖的形式。
正如上一個(gè)實(shí)施例所指出的，每個(gè)標(biāo)記都是通過施加多個(gè)脈沖形成的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，選擇脈沖的參數(shù)使得活性材料的容性冷卻增大。更具體地說，可以選擇能量脈沖的參數(shù)使得容性冷卻占活性材料總冷卻的至少50％，就是說，至少有50％是容性冷卻。最好容性冷卻與其它冷卻相比占優(yōu)勢(shì)。能量脈沖和光學(xué)存儲(chǔ)裝置的參數(shù)可以配對(duì)，最好使容性冷卻占至少55％，容性冷卻占至少60％較好，容性冷卻占至少70％最好。因而，通過采用設(shè)計(jì)成加強(qiáng)容性冷卻、使之超過傳導(dǎo)冷卻的能量脈沖方案并且通過增大容性冷卻的相對(duì)比例來產(chǎn)生標(biāo)記，從而可以達(dá)到活性材料總的冷卻速率。
如上所述，在光學(xué)介質(zhì)總的冷卻速率中，容性冷卻是比較快速的冷卻分量，而傳導(dǎo)冷卻是比較緩慢的冷卻分量。適當(dāng)選擇寫入光學(xué)介質(zhì)時(shí)用的能量脈沖參數(shù)，便可以增大介質(zhì)總的冷卻速率。圖2表示受10毫微秒激光脈短沖照射的存儲(chǔ)光盤活性材料層中部的溫度分布圖(profile)。曲線A表示從時(shí)刻0至?xí)r刻10毫微秒光學(xué)記錄介質(zhì)的加熱。如曲線B所示，在10毫微秒時(shí)刻，所述介質(zhì)開始冷卻。圖2表示初始冷卻非?？?，隨后是比較緩慢的時(shí)間較長(zhǎng)的冷卻。盡管光盤系統(tǒng)復(fù)雜，但是總的冷卻行為可以用剛好兩個(gè)指數(shù)衰減函數(shù)的線性組合來描述。亦即Tf＝FfastC+Fslow(1-C)式中Ffast＝Taje-(t-t0)/a+Taf(1-e-(t-t0)/a)和Fslow＝Tbje-(t-t0)/b+Tbf(1-e-(t-t0)/b)式中，C是快速的容性冷卻的比例，t0是冷卻期開始的時(shí)間(亦即＝10ns)。分量a和b分別為快速和緩慢的冷卻時(shí)間常數(shù)，Tai和Taf涉及快速分量的指數(shù)衰減中的初始和最終溫度，類似地，Tbi和Tbf表示慢速分量。
初始冷卻具有小于1毫微秒的快速冷卻時(shí)間常數(shù)“a”，主要由容性冷卻控制分量(這取決于包括硫族化物和絕緣層的相對(duì)熱容等因素)。反之，緩慢冷卻分量具有大于約6毫微秒的冷卻時(shí)間常數(shù)“b”，由傳導(dǎo)冷卻控制分量(這取決于硫族化物和絕緣層的導(dǎo)熱率)?？偟睦鋮s中較快的容性冷卻由算出的曲線C表示。比較緩慢的傳導(dǎo)冷卻分量由算出的曲線D表示。因而，通過仔細(xì)調(diào)整把信息寫入光學(xué)介質(zhì)時(shí)用的能量脈沖或所施加的能源的參數(shù)，即可控制介質(zhì)的冷卻速率。
如上所述，通過加強(qiáng)容性冷卻，即可改善對(duì)標(biāo)記形狀的控制。還可以在把對(duì)以前寫入的標(biāo)記的影響減到最小的情況下寫入標(biāo)記。另外，不論在光學(xué)介質(zhì)的平面方向還是在厚度方向上在晶粒形成的均勻性方面可以達(dá)到高水平。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過把脈沖寬度相對(duì)較短的能量脈沖施加在傳統(tǒng)的光學(xué)存儲(chǔ)裝置和其它上，便可以達(dá)到適當(dāng)?shù)睦鋮s行為。短的脈沖寬度可以根據(jù)裝置的熱時(shí)間常數(shù)和/或相變材料的的再結(jié)晶速率決定。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)標(biāo)記都用多個(gè)能量脈沖形成，每個(gè)脈沖具有宜小于14毫微秒的脈沖寬度，小于10毫微秒較好，而小于7毫微秒最好。另外，脈沖寬度可以小于2毫微秒，小于1毫微秒較好，小于500微微秒最好。
正如上面及以下討論的，標(biāo)記形成的熱管理(和標(biāo)記的最終形狀)還可以受光學(xué)記錄介質(zhì)內(nèi)在特性，包括材料特性以及介質(zhì)結(jié)構(gòu)影響。這些特性可以加以調(diào)整并包括以下一個(gè)或幾個(gè)(1)熱容低的活性相變層(元素)。這便于進(jìn)行快速加熱和快速冷卻。
(2)非常薄的活性相變層。非常薄的活性相變層有助于對(duì)降低冷卻元件的熱阻，因?yàn)榱蜃寤锊牧系膶?dǎo)熱率趨于低。另外，較小的厚度提供最后必須帶走的總熱量。
(3)與活性元件相鄰的非活性元件具有高的熱容。與活性元件相鄰的高熱容對(duì)快速冷卻分量有貢獻(xiàn)。
(4)存儲(chǔ)材料和反射層(D2層)之間的絕緣材料的厚度不應(yīng)僅僅在熱學(xué)的考慮上調(diào)整，而是還應(yīng)該從光學(xué)耦合的目的調(diào)整。盡管較薄的D2層確實(shí)可以導(dǎo)致緩慢冷卻分量的較低的時(shí)間常數(shù)。
(5)采用較短的能量脈沖的記錄策略可以用來充分利用容性冷卻的快速冷卻分量。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種多級(jí)記錄策略，它利用提供兩級(jí)以上的記錄級(jí)別的標(biāo)記，例如，在論及“0狀態(tài)”或空白時(shí)該標(biāo)記具備2比特信息。每個(gè)標(biāo)記可以用本發(fā)明的上述方法形成。
多級(jí)記錄策略最好包括尺寸均勻的數(shù)據(jù)單元的利用。標(biāo)記信息最好完全在相應(yīng)數(shù)據(jù)單元的邊界或尺寸內(nèi)提供。所述標(biāo)記可以用避免改變或明顯改變其它數(shù)據(jù)單元的標(biāo)記的方法寫入。在多級(jí)記錄策略的一個(gè)推薦的方面，記錄級(jí)別可以用標(biāo)記的寬度區(qū)分，而標(biāo)記的長(zhǎng)度基本上保持不變。通過利用本發(fā)明的方法形成可檢測(cè)的多級(jí)標(biāo)記，容性冷卻的作用可以利用來改善標(biāo)記的形成，以便減少串音并把抖動(dòng)減到最少。
參見圖1，其中整體地用10來標(biāo)記的是光盤的平面視圖，分解視圖14取自12處的部分記錄了的光道34。光道34分成多個(gè)尺寸均勻的預(yù)定的數(shù)據(jù)單元(如點(diǎn)線所示，僅為舉例說明而畫出)16，18，20，22，24，26。光道34記錄了多個(gè)標(biāo)記28、30、32，這些為多級(jí)記錄形成的標(biāo)記具有多個(gè)記錄級(jí)別、以允許多于兩比特的信息。標(biāo)記是利用本發(fā)明上述和后述詳細(xì)說明的方法形成的。每個(gè)標(biāo)記的記錄級(jí)別可以通過每個(gè)數(shù)據(jù)單元結(jié)晶態(tài)/非晶態(tài)的面積或體積的比例加以區(qū)分。標(biāo)記28，30，32是非晶態(tài)，提供3個(gè)不同的反射率級(jí)別。如圖所示，記錄級(jí)別由標(biāo)記寬度W決定，而標(biāo)記之間的標(biāo)記長(zhǎng)度保持不變。于是，具有較窄寬度的標(biāo)記單元，諸如標(biāo)記32，其反射率的數(shù)值比具有較寬寬度的標(biāo)記的數(shù)據(jù)單元20，諸如數(shù)據(jù)單元28的高。
利用本發(fā)明的方法成形的標(biāo)記還可能用來限制標(biāo)記本身再結(jié)晶的數(shù)量。這個(gè)標(biāo)記本身的再結(jié)晶可能在標(biāo)記周圍的局部區(qū)域被過分加熱到傳導(dǎo)冷卻主導(dǎo)標(biāo)記冷卻的程度(亦即＞50％)時(shí)出現(xiàn)。過熱的結(jié)果是冷卻時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。延長(zhǎng)的冷卻時(shí)間使形成為非晶態(tài)的標(biāo)記明顯地再結(jié)晶。本身的再結(jié)晶可能導(dǎo)致標(biāo)記尺寸的明顯收縮。在某些情況下，標(biāo)記尺寸可能縮小1％或更多，但可能高達(dá)10％，50％，或者甚至高達(dá)100％。利用按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)方面形成標(biāo)記，標(biāo)記就不僅可以在寫入時(shí)不出現(xiàn)明顯的本身再結(jié)晶，而且寫入時(shí)不會(huì)改變其它標(biāo)記，諸如相鄰數(shù)據(jù)單元的標(biāo)記，還可以利用來顯著地改善標(biāo)記的邊沿檢測(cè)。此外，通過避免顯著的本身再結(jié)晶，標(biāo)記可以以連續(xù)的方式沿著數(shù)據(jù)單元寫入，例如，完全填充相應(yīng)數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度的標(biāo)記。
從外源向相變材料施加能量，提供向相變材料淀積和加入能量的方法。淀積的能量的數(shù)量取決于所施加的能量的數(shù)量和傳遞給相變材料的所施加的能量比例。在一個(gè)推薦的實(shí)施例中，能量從外源向相變材料能量傳遞是通過吸收發(fā)生的。較強(qiáng)的吸收導(dǎo)致向相變材料加入更多的能量。
加到相變材料的能量引起其溫度上升。相變材料的溫度隨著所施加的能量上升而上升。足夠長(zhǎng)地曝露于外部能源時(shí)，相變材料的溫度飽和到最大值。移去外部能源時(shí)，相變材料的溫度降低。施加激光脈沖期間溫度上升，而激光脈沖源移去時(shí)溫度下降的示例，示于這里的圖2。
溫度上升的幅度，可以達(dá)到的最高溫度、相變材料的加熱速率和冷卻速率取決于諸如淀積的能量、所施加的能量的空間分布圖、相變層的厚度、施加能量的區(qū)域的面積和體積、相變材料的導(dǎo)熱率和熱容以及相變材料存在的堆疊或結(jié)構(gòu)中存在的其它層的存在、厚度、化學(xué)成分、熱特性等的因素。
本發(fā)明的一個(gè)目的是形成非晶態(tài)標(biāo)記。為了形成標(biāo)記，必須施加足夠的能量，使相變材料的溫度上升到高得足以使非晶態(tài)標(biāo)記形成。非晶態(tài)標(biāo)記的形狀受所施加的能量的空間分布圖、施加能量的時(shí)間長(zhǎng)短和相變材料內(nèi)能量的最終效果以及周圍相鄰層的影響。
所施加能量的空間分布圖是指由外部能源提供的能量的空間分布。空間分布圖限定了所施加能量的邊界和這些邊界內(nèi)的強(qiáng)度、功率或能量強(qiáng)度的其它量度。所施加能量的邊界限定了由外部能源提供的能量的空間區(qū)域。邊界內(nèi)的區(qū)域直接從外部能源接收能量，邊界以外的區(qū)域則不是如此?；蛘撸茉吹倪吔缈梢钥醋魇悄茉磦鞑ゼ蕴峁┠芰康目臻g區(qū)域或其它介質(zhì)。光能源的邊界表示，例如，從非零光強(qiáng)度到零光強(qiáng)度的轉(zhuǎn)變。被照亮的空間區(qū)域接收非零光強(qiáng)度，并在所施加的光能源邊界內(nèi)，而不被照亮的空間區(qū)域在所述邊界之外。當(dāng)向相變材料或其它介質(zhì)施加時(shí)，外部能源的邊界限定了能源與相變材料空間重疊的區(qū)域。當(dāng)外部光源，例如施加在相變材料上時(shí)，空間重疊區(qū)域相當(dāng)于光能通過材料傳播時(shí)照亮的相變材料部分。入射時(shí)或在所施加的能量的傳播途徑上所施加的能量直接作用在空間重疊區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)上?？臻g重疊包括相變材料的表面上和體積內(nèi)這樣限定的點(diǎn)。
所施加的能量的空間分布圖可以是均勻的或不均勻的。在均勻的空間分布圖內(nèi)，能量的強(qiáng)度在所施加的能量的邊界內(nèi)基本上是一樣的。被加熱得使表面溫度在所有的點(diǎn)上基本上相同的熱表面，例如，可以用作均勻的熱能源。在非均勻的空間分布圖內(nèi)，能量的強(qiáng)度在能源的邊界內(nèi)是空間變化的。許多外部光能源具有非均勻的空間分布。在典型的激光束中，例如，光強(qiáng)度在光束邊界內(nèi)是按照這樣的強(qiáng)度分布在空間上變化的，即光束中心強(qiáng)度最高，在光束邊界內(nèi)在離開光束中心的位置上強(qiáng)度按照高斯函數(shù)降低。
空間分布決定了所施加的能量與相變材料的空間重疊，以及空間重疊區(qū)域內(nèi)具體位置上外部能源與相變材料的相互作用的強(qiáng)度。具有均勻空間分布圖的外部能源對(duì)其與相變材料的空間重疊區(qū)域內(nèi)所有的點(diǎn)都將具有基本上相似的作用。具有非均勻空間分布圖的外部能源對(duì)空間重疊區(qū)域內(nèi)不同的點(diǎn)具有可變的效果?？勺兊男Ч前凑諒?qiáng)度分布或其邊界內(nèi)能源的強(qiáng)度出現(xiàn)的。作為一個(gè)例子，考慮具有高斯強(qiáng)度分布圖的激光束通過相變材料的傳播。若所述光束直接垂直于相變材料表面，則空間重疊的區(qū)域預(yù)期將基本上是圓柱形，同時(shí)所述光束沿著圓柱形的縱軸產(chǎn)生最大的效果，因?yàn)楦咚辜す馐膹?qiáng)度在中心最高。按照激光束的高斯強(qiáng)度分布圖，空間重疊區(qū)域的其它點(diǎn)將在較小的程度上受到影響。圓柱形以外的點(diǎn)是在空間重疊區(qū)域之外并且在高斯光束通過相變材料傳播時(shí)不直接受高斯光束的影響。
所施加的能量的空間分布圖通過限定接觸區(qū)或所施加的能量與相變材料的空間重疊區(qū)來影響非晶態(tài)標(biāo)記的形狀。在不存在諸如此后將要描述的互補(bǔ)效應(yīng)的情況下，非晶態(tài)標(biāo)記只可以在空間重疊區(qū)域內(nèi)形成，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域代表了相變材料加上能量的部分。若加上足夠的能量，把溫度提升到形成非晶相所需的溫度或更高，則會(huì)形成標(biāo)記。因此，標(biāo)記的形狀和尺寸決定于所施加能量的空間分布圖。若所施加的能量的邊界內(nèi)的強(qiáng)度分布是這樣的使得空間重疊區(qū)域內(nèi)所有的點(diǎn)都被加熱到足以形成非晶相的溫度，則標(biāo)記將與空間重疊區(qū)域的整體重合。若只有空間重疊區(qū)域內(nèi)選定的點(diǎn)被加熱到足以形成非晶相的溫度，則標(biāo)記將只與這些點(diǎn)重合。于是，標(biāo)記可能整個(gè)地或部分地與所施加的能量與相變材料空間重疊的區(qū)域重合。
因此，有可能通過控制所施加的能量的空間分布圖來控制標(biāo)記的形狀，因?yàn)樗隹臻g分布圖在相變材料內(nèi)建立了溫度分布圖，而這個(gè)溫度分布圖對(duì)標(biāo)記的可否形成是決定性的。溫度分布圖描述了作為所施加的能量的結(jié)果在相變材料內(nèi)的一些位置上達(dá)到的溫度空間分布。在初始入射時(shí)，在所施加的能量與相變材料空間重疊的區(qū)域內(nèi)建立溫度分布圖，因?yàn)檎沁@個(gè)區(qū)域是直接受所施加的能量影響的?？臻g重疊區(qū)域內(nèi)每個(gè)位置上的初始溫度是在所述位置上所施加的能量的強(qiáng)度所特有的。在初始入射之后的時(shí)間里，每一個(gè)位置上的溫度發(fā)生變化。若初始入射之后相變材料連續(xù)曝露在所施加的能量之下，則由于額外的能量傳遞到相變材料，導(dǎo)致一個(gè)位置上的溫度可能上升。因?yàn)樵谙嘧儾牧蟽?nèi)能量的耗散或其它能量傳播方式，一個(gè)位置上的溫度還可能以低于僅靠所加能量來預(yù)測(cè)的低的速率降低(或升高)。能量傳播的效果將在下面更詳細(xì)地描述。
除了所施加的能量的空間分布圖以外，所施加的能量的施加時(shí)間或時(shí)間長(zhǎng)短是影響標(biāo)記形狀的另一個(gè)因素。在剛剛施加能量時(shí)相變材料上某處的溫度低于形成非晶相所要求的溫度，則在所述位置上最初不形成標(biāo)記。但若延長(zhǎng)的曝光所提供的額外能量足以把所述位置上的溫度提升到形成非晶相所要求的溫度以上，則繼續(xù)施加能量會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記形成。
所施加的能量的時(shí)間長(zhǎng)短也會(huì)影響標(biāo)記形成，即使加上足夠的能量把相變材料的溫度提升到形成非晶相所要求的溫度或更高，因?yàn)闉榱俗寴?biāo)記形成，相變材料必須在形成非晶相所需的溫度或更高的溫度下存在一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間。這種現(xiàn)象的一個(gè)例子是過熱，即盡管材料溫度已經(jīng)上升到可以產(chǎn)生非晶相的溫度以上，但是材料的晶相仍舊保持。過熱出現(xiàn)在溫度已經(jīng)高得足以形成非晶相的時(shí)間長(zhǎng)度太短時(shí)。于是，控制施加能量的時(shí)間長(zhǎng)度至少有兩種途徑可以對(duì)標(biāo)記的形狀提供控制。
除了空間分布圖和所施加能量的時(shí)間外，影響標(biāo)記形狀的第三個(gè)因素是能源加在相變材料上的能量的最終效果。直接加在相變材料特定部位或區(qū)域的能量并非不確定地停留在那個(gè)位置或那些區(qū)域內(nèi)，而是可能傳輸?shù)较嘧儾牧系钠湮恢没騾^(qū)域。傳導(dǎo)冷卻和容性冷卻過程便是能量從相變材料的一個(gè)位置傳輸?shù)搅硪粋€(gè)位置，或者從相變材料傳輸?shù)较噜徎蛑車牟牧系囊恍├印Ｄ芰總鬏數(shù)膬粜Ч悄芰繌母吣軈^(qū)域重新分布到低能量區(qū)域。例如，熱能從高溫區(qū)域流動(dòng)到低溫區(qū)域。
能量的傳輸通過影響相變材料的溫度分布圖來影響標(biāo)記的形成。相變材料的溫度分布圖取決于向材料中特定位置添加能量的速率以及各位置之間能量的再分布。如前所述，標(biāo)記形成要求把相變材料加熱到足夠高的溫度，并保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。能量傳輸可能起到這樣的作用防止在相變材料中特定位置上達(dá)到形成非晶相所要求的溫度，或防止相變材料特定的點(diǎn)在足以形成非晶相的長(zhǎng)時(shí)間周期里保持足夠高的溫度的作用。
能量傳輸還通過提供所施加的能量與相變材料空間重疊區(qū)域以外的相變材料部分間接接收能量的機(jī)制來影響標(biāo)記形成。如前所述，所施加的能量初始入射相變材料提供了直接把能量加在空間重疊區(qū)域的機(jī)制。這個(gè)區(qū)域決定于所施加的能量的邊界及其通過相變材料傳播的方向。盡管空間重疊區(qū)域以外相變材料部分不直接接受能量，但是它們會(huì)通過能量的傳輸間接地接受能量。淀積在空間重疊區(qū)域的能量可能傳輸?shù)娇臻g重疊區(qū)域以外的區(qū)域。這種能量傳輸代表一種間接將能量淀積到不與所加能量直接相互作用的相變材料部分的機(jī)制。間接能量傳輸機(jī)制可能導(dǎo)致空間重疊區(qū)以外的相變材料的溫度上升。因而能量傳輸影響相變材料的溫度分布圖。
從標(biāo)記形成的觀點(diǎn)看，能量傳輸可能通過間接提供能量導(dǎo)致空間重疊區(qū)域以外形成標(biāo)記。這種效果可能在空間重疊區(qū)域以外間接提供的能量總量足以使相變材料空間重疊區(qū)域以外的部分的溫度上升到形成非晶相所要求的溫度或更高的溫度時(shí)出現(xiàn)。其后果是，標(biāo)記形成可能發(fā)生在空間重疊區(qū)域以外。這種效果可能是不希望的，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致不希望出現(xiàn)的標(biāo)記形成、標(biāo)記增大的趨勢(shì)或存儲(chǔ)密度的降低。標(biāo)記增大可能導(dǎo)致標(biāo)記邊界模糊，還可能導(dǎo)致標(biāo)記之間的串音。
為了控制標(biāo)記的形狀，重要的是控制相變材料的溫度分布圖。影響給定時(shí)間的溫度分布圖的因素包括向相變材料施加能量的速率、所施加的能量的時(shí)間長(zhǎng)短、相變材料內(nèi)所施加的能量的空間分布圖和相變材料內(nèi)能量的再分布或傳輸速率。相變材料的加熱和冷卻速率以及相變材料內(nèi)特定點(diǎn)受到這些因素影響。所施加的淀積入相變材料的能量總量在下文中稱作標(biāo)記形成可用的能量預(yù)算。在本發(fā)明一個(gè)推薦的實(shí)施例中，相變材料內(nèi)可用于標(biāo)記形成的能量是熱能，而能量預(yù)算是熱能預(yù)算，后者可以稱作熱預(yù)算。熱預(yù)算可以以所施加的熱能的形式或通過從所施加的能量轉(zhuǎn)化為淀積的相變材料上的熱能接收。
熱預(yù)算的管理是控制標(biāo)記形成和形狀的一個(gè)重要因素。通過熱預(yù)算的管理，溫度分布圖可以得到控制，而標(biāo)記的形成可以選擇性地出現(xiàn)在相變材料與預(yù)期形狀對(duì)應(yīng)的區(qū)域。管理熱預(yù)算的一種策略是選擇性地施加或使熱預(yù)算指向要求形成標(biāo)記的相變材料區(qū)域。隨著標(biāo)記形成的進(jìn)展和標(biāo)記增大，熱預(yù)算減少，直至剩余的能量不足以使標(biāo)記進(jìn)一步增大。標(biāo)記形成的停止可能在可用的熱預(yù)算不足以使相變材料的部分的溫度上升到足以允許非晶相形成時(shí)出現(xiàn)。
可以通過適當(dāng)?shù)毓芾頍犷A(yù)算完成標(biāo)記的形成。形成給定形狀的標(biāo)記所要求的熱預(yù)算由必須將溫度提高到足以允許非晶相形成的標(biāo)記形狀相關(guān)的相變材料的體積決定。標(biāo)記形狀的橫向和垂直方向的尺寸定義了與標(biāo)記相關(guān)的相變材料的體積。對(duì)于給定的標(biāo)記尺寸，可以算出最小熱預(yù)算，它相當(dāng)于把與標(biāo)記相關(guān)的相變材料體積的所有點(diǎn)的溫度提升到足以允許非晶相形成的最低溫度所需的最小熱量。
原則上，淀積與特定的標(biāo)記形狀相關(guān)的最小熱預(yù)算應(yīng)該足以形成標(biāo)記。但實(shí)際上，最小熱預(yù)算策略有幾方面的復(fù)雜性。為了有效，最小熱預(yù)算策略要求在要求的標(biāo)記形狀的邊界內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)上淀積足夠的能量，以便把溫度升高到能夠允許非晶相形成的最低溫度。與最小熱預(yù)算策略相關(guān)的一個(gè)復(fù)雜性是有必要知道允許要求的標(biāo)記形狀邊界內(nèi)所有的點(diǎn)形成非晶相所要求的最小能量。這要求詳細(xì)了解諸如所要求的標(biāo)記整個(gè)區(qū)域的局部成分和允許從每一個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生非晶相的最低溫度等這樣一些因素。若相變材料是同質(zhì)的，則可以假定要求的標(biāo)記的邊界內(nèi)所有的點(diǎn)都要求相同的最小施加能量。但許多材料是異質(zhì)的，并在短的長(zhǎng)度范圍內(nèi)表現(xiàn)出異質(zhì)成分。在逐點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)這樣的材料計(jì)算形成非晶相所要求能量的最小量是困難的。即使逐點(diǎn)的能量已知，最小熱預(yù)算還要求可以獲得匹配的或者可以調(diào)整得在預(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)提供逐點(diǎn)最小能量的外部能源。即使所施加的均勻的最小能量是整個(gè)預(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)要求的，這或許也是不可能的。所施加的能量只有一部分淀積的相變材料內(nèi)而且這個(gè)部分可能無法得知這樣一個(gè)事實(shí)也令逐點(diǎn)施加最小能量變得復(fù)雜。
另外，最小熱預(yù)算策略要求淀積的任何能量都必須保留在淀積的點(diǎn)上或者至少在預(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)。傳輸給預(yù)期的標(biāo)記邊界以外的區(qū)域的能量都代表損失的能量，它們內(nèi)在地使最小熱預(yù)算策略失效。很可能無法防止能量的傳輸，因?yàn)樵陬A(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)能量的淀積提高了這些邊界內(nèi)的溫度，并相對(duì)于標(biāo)記預(yù)期邊界以外的相變材料建立起溫度梯度。這樣的溫度梯度為能量的傳輸提供了驅(qū)動(dòng)力。若能在比與能量傳輸相關(guān)的時(shí)間刻度相比短得多的時(shí)間刻度上，在形成非晶相的過程中消耗所淀積的能量，或許可以防止或至少抑止這種能量傳輸。但是，這種條件可能是難以滿足的，因?yàn)橄嘧儾牧媳仨毻Ａ粼诨蚋哂谧阋栽试S非晶相形成的溫度上足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間，以便形成標(biāo)記。為形成非晶相所達(dá)到的溫度變得越低，所要求的足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期就變得越長(zhǎng)。因?yàn)樽钚犷A(yù)算策略意味著在預(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)逐點(diǎn)建立能夠產(chǎn)生非晶相的最低溫度，所以最小熱預(yù)算策略所起的作用是，延長(zhǎng)預(yù)期的標(biāo)記邊界內(nèi)相變材料保持在一個(gè)升高了的溫度下的時(shí)間長(zhǎng)度。相對(duì)于預(yù)期的標(biāo)記邊界以外的相變材料部分的溫度梯度存在的時(shí)間隨能量傳輸?shù)目赡苄约哟蠖黾印?br> 因?yàn)榇嬖谂c最小熱預(yù)算策略相關(guān)的困難，故可以有利地利用標(biāo)記形成時(shí)超過最小熱預(yù)算的能量。這些過剩的能量可以用來緩解與最小熱預(yù)算策略相關(guān)的困難，并且可以補(bǔ)償能量傳輸和其它過程所損失的能量。但是過剩能量的存在可能帶來其它復(fù)雜性，因?yàn)樽罱K須要耗散或分散超過形成具有期望的邊界的標(biāo)記所要求的任何能量。因此，盡管過剩的能量可以加速標(biāo)記形成，但必須以這樣的方式加以處理或分配，即，不得妨礙形成具有預(yù)期的大小或形狀的標(biāo)記這個(gè)目的。
作為一個(gè)示例，考慮用過剩熱預(yù)算來把標(biāo)記預(yù)期邊界內(nèi)的溫度提高到高于形成非晶相所要求的溫度。這種溫度上升可能會(huì)縮短形成非晶相所需的時(shí)間，因此方便了標(biāo)記形成。但是標(biāo)記一旦形成，它便存在于一個(gè)高于可能有必要采用最小熱預(yù)算策略的溫度之下。過熱的標(biāo)記肯定須要冷卻到其平衡溫度，而且在冷卻過程中釋放出來的能量很可能耗散到標(biāo)記邊界以外的相變材料部分。這個(gè)耗散的能量導(dǎo)致在應(yīng)該形成的標(biāo)記邊界以外形成非晶相，這又造成諸如標(biāo)記增大或形成假標(biāo)記等破壞性效果。若耗散的能量持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間或其幅值使標(biāo)記預(yù)期邊界以外的相變材料部分的溫度升高到足以形成非晶相的溫度，則就可能出現(xiàn)這些效果。
若標(biāo)記形成后過剩能量存在在標(biāo)記邊界內(nèi)一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，則另一個(gè)復(fù)雜性就可能出現(xiàn)。若非晶相被加熱，或者形成后仍被加熱一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，則非晶相再結(jié)晶可能出現(xiàn)。在低于形成非晶相所要求的溫度下可能出現(xiàn)再結(jié)晶，因而在新形成的非晶相冷卻過程中，若冷卻太慢，則可能出現(xiàn)再結(jié)晶。再結(jié)晶是由非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榫嗟倪^程。從非晶相形成晶相的條件可以用先有技術(shù)眾所周知的TTT圖(時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變)描述。TTT圖總結(jié)了非晶相必須停留在特定溫度以便形成晶相的時(shí)間。再結(jié)晶可以出現(xiàn)在由最低溫度與最高溫度限定的溫度范圍內(nèi)，其中最低和最高溫度取決于相變材料的化學(xué)成分。為了在再結(jié)晶所要求的最低溫度下認(rèn)再結(jié)晶在相變材料內(nèi)出現(xiàn)，材料必須在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持該溫度。隨著溫度上升到超過所述最低溫度，在能夠產(chǎn)生晶相的最低溫度和最高溫度之間的某個(gè)溫度下，再結(jié)晶需要的時(shí)間縮短，直至達(dá)到再結(jié)晶所需的最短時(shí)間。在高于能夠產(chǎn)生晶相的最高溫度的溫度下，進(jìn)一步提高溫度會(huì)導(dǎo)致再結(jié)晶所需的時(shí)間延長(zhǎng)到不再可能結(jié)晶為止。這個(gè)最高溫度一般低于相變材料的熔化溫度。
因此，隨著溫度從結(jié)晶所要求的最低溫度提高到能夠形成晶相的最高溫度，結(jié)晶所需的時(shí)間一直減小直至達(dá)到最短時(shí)間，然后再增加。結(jié)晶所需的時(shí)間的這種變化反映了導(dǎo)致光致晶相結(jié)晶的各種競(jìng)爭(zhēng)性效應(yīng)之間的平衡。這些因素包括非晶相原子重新排列成可能發(fā)生結(jié)晶的之間結(jié)構(gòu)以及相變材料在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持這種中間結(jié)構(gòu)以便發(fā)生結(jié)晶的能力。在較低的溫度下，存在的熱量太低，不允許非晶相原子表面移動(dòng)和重組。反之移動(dòng)是緩動(dòng)的，而結(jié)晶所要求的時(shí)間會(huì)相應(yīng)地長(zhǎng)。在較高的溫度下，存在的熱量足以使非晶相原子表面移動(dòng)和重組。但是，移動(dòng)發(fā)生于表面，以致于有助于結(jié)晶的原子中間結(jié)構(gòu)的存在時(shí)間不允許最佳結(jié)晶。反之，熱能在結(jié)晶完成之前破壞了這個(gè)結(jié)構(gòu)。
相關(guān)的結(jié)晶效應(yīng)在標(biāo)記預(yù)期邊界以外存在的能量傳輸(或再傳輸)到標(biāo)記預(yù)期邊界之內(nèi)時(shí)出現(xiàn)。能量可能存在于標(biāo)記預(yù)期邊界之外，因?yàn)樗侵苯佑伤┘拥哪茉?例如，若所施加的能量的空間分布圖擴(kuò)展到標(biāo)記預(yù)期邊界之外時(shí)就可能出現(xiàn))或者它代表已經(jīng)傳輸?shù)闹苯邮┘釉跇?biāo)記預(yù)期邊界內(nèi)的能量。存在于標(biāo)記邊界之外的能量回到標(biāo)記邊界之內(nèi)是可能的。這樣能量可以誘發(fā)標(biāo)記部分結(jié)晶，使標(biāo)記質(zhì)量受影響。這種作用可以稱作反向結(jié)晶。
因此，一種光學(xué)記錄和標(biāo)記形成所用的有效的過剩熱預(yù)算管理策略不僅加速預(yù)期邊界內(nèi)標(biāo)記的形成，而且便于進(jìn)行無害的過熱預(yù)算處理。諸如標(biāo)記增大、假標(biāo)記形成、標(biāo)記邊界擴(kuò)散、隔開的標(biāo)記合并、再結(jié)晶和反向結(jié)晶都需受到控制。
本發(fā)明提供一種通過形成具有預(yù)期形狀的標(biāo)記來記錄信息的策略。所述策略允許施加超過最小熱預(yù)算策略中所要求的數(shù)量的能量，但是力求使過剩最小化，因而可以稱作低熱預(yù)算策略。所述策略進(jìn)一步尋求以無害的方式耗散過剩的熱預(yù)算。在本發(fā)明中，熱預(yù)算管理是通過以短的能量脈沖的形式施加能量來解決的。已經(jīng)舉例說明，短的能量脈沖提高了冷卻速率，便于使能量從預(yù)期的標(biāo)記邊界耗散出去。按照本發(fā)明，通過更好地利用形成標(biāo)記的能量，和促進(jìn)過剩熱預(yù)算耗散的無害機(jī)制，為能量脈沖對(duì)熱預(yù)算提供更有效的控制。
本發(fā)明的一個(gè)方面是短脈沖通過使容性冷卻機(jī)制超過傳導(dǎo)冷卻的機(jī)制來提高能量的耗散。容性冷卻比傳導(dǎo)冷卻提供更快冷卻的速率。從形成預(yù)期形狀的標(biāo)記的觀點(diǎn)看，強(qiáng)調(diào)容性冷卻是有利的，因?yàn)檩^快的能量耗散會(huì)把標(biāo)記預(yù)期邊界以外形成標(biāo)記的可能性減到最小。當(dāng)過剩熱預(yù)算快速傳輸時(shí)，它傳到標(biāo)記預(yù)期邊界以外，而不會(huì)在標(biāo)記預(yù)期邊界以外相變材料任何特定部分停留一段足以形成非晶相的時(shí)間。因而，標(biāo)記的邊界界線比較清晰。能量的快速傳輸還抑制再結(jié)晶，因?yàn)槎堂}沖所施加的能量一旦撤走，提高了的標(biāo)記溫度隨著它的形成而迅速降低。溫度的迅速降低使標(biāo)記在能夠產(chǎn)生晶相的溫度下保持足以形成晶相的時(shí)間長(zhǎng)度的可能性最小。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)光學(xué)相變材料進(jìn)行記錄的方法，所述方法包括以下步驟通過向所述相變材料施加多個(gè)能量脈沖來形成標(biāo)記，每個(gè)所述脈沖具有小于14毫微秒的脈沖寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于每個(gè)脈沖寬度小于10毫微秒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于每個(gè)脈沖寬度小于7毫微秒。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述標(biāo)記具有恒定的寬度或呈錐形的寬度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述標(biāo)記包括非晶態(tài)材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述活性材料包括硫族化物。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述標(biāo)記提供兩個(gè)以上的記錄級(jí)別。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于形成多個(gè)所述標(biāo)記，而活性材料具有多個(gè)尺寸均勻的預(yù)定的數(shù)據(jù)單元，每個(gè)標(biāo)記都完全在數(shù)據(jù)單元內(nèi)形成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于不同記錄級(jí)別的標(biāo)記由標(biāo)記寬度區(qū)分。
全文摘要
一種把信息寫入光學(xué)存儲(chǔ)裝置的方法。所述方法包括通過用所施加的能源照射活性材料，把標(biāo)記寫在光學(xué)存儲(chǔ)裝置的活性材料上。在一個(gè)實(shí)施例中，所施加的能源提供多個(gè)能量脈沖。在另一個(gè)實(shí)施例中，超過形成標(biāo)記所需的能量的過剩能量以把標(biāo)記增大、假標(biāo)記形成、再結(jié)晶和反向結(jié)晶減到最小的方式釋放或耗散。所述方法通過增大容性冷卻的貢獻(xiàn)來提供較好的冷卻特性。
文檔編號(hào)G11B7/013GK1831960SQ20051013706
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者D·朱 申請(qǐng)人:能源變換設(shè)備有限公司