Brevet FR2848014A1 — publié le 20040604

Support d'enregistrement optique irréversible inorganique comportant une couche de dissipation thermique Domaine technique de l'invention L'invention concerne un support d'enregistrement optique irréversible comportant une couche active en matériau inorganique, présentant une face avant, destinée à recevoir un rayonnement optique pendant des opérations 10 d'écriture et de lecture, et une face arrière. Etat de la technique L'enregistrement optique irréversible peut être effectué dans des matériaux à colorant (par exemple dans les applications de type " CD-R: compact disc recordable " et " DVD-R: digital versatile disc recordable "), mais également dans des matériaux inorganiques. Ces derniers peuvent présenter un avantage en termes de cot de production et de performances aux hautes vitesses 20 linéaires. Il y a différentes méthodes pour écrire dans une couche de matériau inorganique. La technique irréversible la plus étudiée dans les années 80 consiste en la formation de marques par ablation laser. La présence de la marque se traduit par une baisse locale de la réflexion d'un faisceau laser à la surface du disque. Cette baisse de la réflexion est lue avec une puissance laser 25 plus faible. Même si la majeure partie des études sur les mécanismes d'ablation a concerné le tellure seul, d'autres matériaux furent envisagés, par exemple des alliages comportant de l'arsenic, de l'antimoine, du sélénium et du soufre, proposés dans l'article " Chalcogenide thin films for laser-beam recordings by thermal creation of holes " de M. Terao etAi. (J. Appl. Phys. 50 (11), November )j 1979). Cependant dans la plupart de ces études, de fortes puissances ont été utilisées, notamment par M. Terao et Al.. Les essais faits à l'époque ne correspondaient donc pas aux spécifications d'écriture actuelles. En effet, les puissances utilisées étaient comprises entre 40 mW et 300 mW et les 5 dimensions des marques de l'ordre de 10 gtm, tandis que les puissances d'écriture utilisées pour écrire un DVD-R doivent être de l'ordre de 10 mW et la dimension d'une marque de l'ordre de 400 nm de diamètre. Par ailleurs, il est souvent nécessaire de déposer une couche protectrice, par exemple en polymère, sur le support d'enregistrement. Cependant, la présence d'une 10 couche protectrice provoque généralement une dégradation de la qualité des signaux et une augmentation de la puissance d'écriture. Beaucoup de matériaux ont été étudiés, mais peu permettent une écriture de bonne qualité, notamment le tellure et ses alliages avec le germanium, le sélénium et l'antimoine. Malheureusement, ces alliages ne permettent pas d'atteindre les densités de 15 stockage requises pour le format DVD. C'est pourquoi, les colorants se sont imposés pour ce standard. Or, les technologies d'enregistrement optique irréversible dans des matériaux à colorant présentent parfois des cots élevés, notamment les prix des colorants et les cots de personnel pour les étapes de manipulation des colorants. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, plus particulièrement, 25 de proposer un support inorganique permettant d'atteindre une résolution des marques et une densité de stockage correspondant aux spécifications du format DVD. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'une couche métallique additionnelle est disposée sur la face arrière de la couche active inorganique, ayant de préférence une épaisseur comprise entre 9 nanomètres et 12 nanomètres. Selon un développement de l'invention, le matériau inorganique de la couche active est un alliage de tellure et de zinc comportant entre 60% et 70% de zinc et entre 30% et 40% de tellure en pourcentage atomique, et de préférence 65% de zinc et 35% de tellure. Selon un autre développement de l'invention, le support comporte une couche semi-réfléchissante disposée sur la face avant de la couche active et ayant une épaisseur comprise entre 4 nanomètres et 10 nanomètres. Selon un mode de réalisation préférentiel, le support d'enregistrement comporte une couche protectrice en matériau polymère sur la face arrière. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un mode de réalisation particulier d'un support d'enregistrement optique irréversible selon l'invention. La figure 2 représente un mode de réalisation particulier d'un support selon l'invention comportant une couche semi-réfléchissante. La figure 3 représente un mode de réalisation particulier d'un support selon l'invention comportant une couche protectrice. Description de modes particuliers de réalisation. Sur la figure 1, un support d'enregistrement optique irréversible comporte un substrat 1 et une couche active 2 en matériau inorganique, présentant une face avant 3, destinée à recevoir un rayonnement optique 4 pendant des opérations 10 d'écriture et de lecture, et une face arrière 5. Le substrat 1 est disposé sur la face avant 3 de la couche active 2. Typiquement, la couche active 2 est déposée sur un substrat en plastique, par exemple en polycarbonate. Le support d'enregistrement comporte une couche métallique 6 additionnelle disposée sur la face arrière 5 de la couche active 2. La couche métallique 15 additionnelle 6 permet d'augmenter la dissipation de chaleur dans la couche active 2 lors des opérations d'écriture. Ainsi, la couche active 2 est refroidie plus rapidement, en particulier sur la face arrière. Ceci limite la déformation subie par le matériau fondu pendant la création d'une marque et donc la taille finale des marques. Dans un mode de réalisation préféré, la couche métallique 6 additionnelle a une épaisseur comprise entre 9 nanomètres et 12 manomètres. L'épaisseur préférée de la couche métallique 6 additionnelle est 10 nanomètres. La propriété essentielle de la couche métallique 6 additionnelle est la conductivité thermique. 25 Le matériau de la couche métallique 6 additionnelle est, de préférence, pris dans le groupe comprenant l'aluminium, l'or, l'argent, le cuivre et leurs alliages. En effet, ces métaux sont des bons conducteurs thermiques parmi les matériaux standard des technologies des couches minces. Le support, comportant la couche active 2 et la couche métallique additionnelle 6, permet d'effectuer des opérations d'écriture avec une puissance compatible avec les puissances requises par les normes d'écriture. Ainsi, la dimension des marques ne dépasse pas la dimension requise par les spécifications d'écriture. 5 En appliquant des puissances d'écriture plus élevées, la taille des marques augmente et dépasse la dimension tolérée. La présence de la couche métallique additionnelle 6 de faible épaisseur peut avoir pour conséquence la réduction de la réflexion de l'ensemble du support, 10 contrairement à une couche métallique plus épaisse (environ 100 nanomètres), qui est parfois disposée, pour augmenter la réflexion, à la face arrière de la couche active organique dans les technologies à base de colorants organiques. L'interface entre une couche métallique et une couche organique présente en effet des propriétés de réflexion différentes de l'interface entre la couche active 15 2 en matériau inorganique et la couche métallique additionnelle 6, parce que la couche organique est transparente, tandis que la couche active 2 inorganique en alliage est opaque. Dans un mode de réalisation préféré, le matériau inorganique de la couche 20 active 2 est un alliage de tellure et de zinc comportant entre 60% et 70% de zinc et entre 30% et 40% de tellure en pourcentage atomique. Cet alliage présente des propriétés avantageuses pour la formation des marques par laser, par exemple la déformation de la couche, la formation d'une bulle et la formation d'un trou. Dans un mode de réalisation préféré, l'alliage comporte 65% de zinc 25 et 35% de tellure. La couche active a de préférence une épaisseur comprise entre 15 nanomètres et 50 manomètres. L'épaisseur doit être ajustée pour permettre de conserver une puissance d'écriture raisonnable avec une réflexion suffisante. En effet, les marques, par exemple des trous ou des cavités, doivent être suffisamment grandes pour créer le contraste de réflexion requis mais pas trop grandes afin de limiter le bruit de lecture. Or, la taille des marques augmente avec l'épaisseur de la couche. Dans un mode préféré, l'épaisseur de la couche active 2 est comprise entre 20 nanomètres et 25 nanomètres, permettant d'obtenir un coefficient de réflexion compris entre 15% et 20%. Dans 5 un autre mode préférentiel, l'épaisseur de la couche active 2 est de 40 nanomètres, permettant d'obtenir un coefficient de réflexion compris entre 25% et 35%. Comme représenté à la figure 2, le support d'enregistrement optique irréversible 10 peut comporter une couche semi-réfléchissante 7 disposée sur la face avant 3 de la couche active 2. Il est souhaitable que cette couche absorbe peu la lumière. La couche semi-réfléchissante 7 étant traversée par le rayonnement optique devant atteindre la couche active 2, son épaisseur doit être ajustée au mieux pour augmenter la réflexion sans augmenter excessivement le seuil 15 d'écriture. La couche semiréfléchissante 7 a une épaisseur comprise entre 4 manomètres et 10 nanomètres. Ainsi, le coefficient de réflexion de l'ensemble de la couche active 2 et de la couche semi-réfléchissante 7 peut être adapté au dispositif de détection. Dans un mode de réalisation préféré, la couche semi-réfléchissante 7 est en métal pris dans le groupe comprenant l'aluminium, l'or, l'argent, le cuivre, le zinc, le titane, le nickel et leurs alliages. Ces métaux font partie des matériaux standard des technologies des couches minces, pouvant présenter des coefficients de réflexion et de transmission suffisamment élevés dans la plage 25 des longueurs d'onde typiquement utilisées pour les opérations de lecture. L'aluminium semble être un métal particulièrement approprié, étant donné qu'il présente une forte réflexion dans tout le spectre optique. Sur la figure 3, le support d'enregistrement optique irréversible comporte, de plus, une couche protectrice 8 en matériau polymère sur la face arrière 5 permettant de protéger le disque des modifications physicochimiques des matériaux, par exemple de l'oxydation, et mécaniques, par exemple des 5 rayures. La couche protectrice 8 est, de préférence, à base de polydiméthylsiloxane et a, de préférence, une épaisseur comprise entre 10 micromètres et 100 micromètres. L'assemblage de la couche protectrice 8 et d'un support comportant une couche active 2 en alliage de zinc et de tellure avec les pourcentages selon l'invention est facile à mettre en oeuvre et la 10 présence d'une couche en polymère ne provoque pas de dégradation du signal de lecture. La couche 8 peut être remplacée par une couche de collage de 20 à 100 micromètres d'épaisseur, sur laquelle est disposée une couche en plastique, par exemple une couche de polycarbonate de 0,6mm d'épaisseur. Des supports d'enregistrement optique irréversible selon l'invention ont été testés dans des conditions correspondant à la norme DVD-R. Ainsi, des marques d'une longueur minimale de 400 nm et d'une longueur maximale de 1866 nm ont été gravées par des impulsions de rayonnement optique de durées correspondantes, notamment d'une durée minimale de 3T et d'une durée 20 maximale de 14T, o T est le temps de pulsation de l'horloge du générateur du signal optique. La longueur des marques étant plus petite que la longueur d'onde du rayonnement optique utilisé, il n'est pas possible de mesurer la longueur des marques par observation par microscope. Cependant la longueur des marques peut être déduite, de manière connue, de la quantité de 25 rayonnement réfléchie par une séquence de marques scrutée par un rayonnement optique. Ainsi, un histogramme des longueurs des marques mesurées peut être établi. L'écart type de chaque histogramme (", jitter ") des marques minimale (3T) et maximale (14T) est inférieur à 8. Revendications 1. Support d'enregistrement optique irréversible comportant une couche active 5 (2) en matériau inorganique, présentant une face avant (3), destinée à recevoir un rayonnement optique (4) pendant des opérations d'écriture et de lecture, et une face arrière (5), support caractérisé en ce qu'il comporte une couche métallique additionnelle (6) disposée sur la face arrière (5) de la couche active (2). 2. Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche métallique additionnelle (6) a une épaisseur comprise entre 9 nanomètres et 12 nanomètres. 3. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de la couche additionnelle métallique (6) est pris dans le groupe comprenant l'aluminium, l'or, l'argent et le cuivre. 4. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 20 caractérisé en ce que le matériau inorganique de la couche active (2) est un alliage de tellure et de zinc comportant entre 60% et 70% de zinc et entre 30% et 40% de tellure en pourcentage atomique. 5. Support d'enregistrement selon la revendication 4, caractérisé en ce que 25 l'alliage comporte 65% de zinc et 35% de tellure. 6. Support d'enregistrement selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la couche active (2) a une épaisseur comprise entre 15 nanomètres et 50 nanomètres. 7. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une couche semi-réfléchissante (7) disposée sur la face avant (3) de la couche active (2) et ayant une épaisseur comprise entre 4 nanomètres et 10 nanomètres. 8. Support d'enregistrement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche semi-réfléchissante (7) est en métal pris dans le groupe comprenant l'aluminium, l'or, l'argent, le cuivre, le zinc, le titane, le nickel et leurs alliages. 10 9. Support d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une couche protectrice (8) en matériau polymère sur la face arrière (5). 10. Support d'enregistrement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche protectrice (8) est à base de polydiméthylsiloxane et a une épaisseur comprise entre 10 micromètres et 100 micromètres.