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Diese
Erfindung betrifft reflektierende Schichten oder halbreflektierende
Schichten, die in optischen Speichermedien verwendet werden, welche
aus Legierungen auf Silberbasis gefertigt sind.
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I. Hintergrund der Erfindung
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Der
Aufbau einer herkömmlichen,
voraufgezeichneten optischen Scheibe weist im Allgemeinen vier Schichten
auf. Eine erste Schicht ist gewöhnlich aus
optisch klarem Polycarbonatharz gefertigt. Diese Schicht wird mittels
wohlbekannter Techniken hergestellt, die mit dem Spritz- oder Druckformen
des Harzes zu einer Scheibe beginnen. Die Oberfläche der Scheibe wird mit äußerst kleinen
und präzise
angeordneten Pits und Lands geformt oder geprägt. Diese Pits und Lands haben
eine vorbestimmte Größe und sind,
wie unten erläutert,
letztendlich die Vehikel zur Speicherung von Informationen auf der
Scheibe.
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Nach
dem Prägen
wird eine optisch reflektierende Schicht über die Informationspits und
-lands gelegt. Die reflektierende Schicht ist üblicherweise aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung gebildet und typischerweise zwischen
etwa 40 bis etwa 100 Nanometer (nm) dick. Die reflektierende Schicht wird
gewöhnlich
mittels einer von vielen wohlbekannten Dampfabscheidungstechniken
aufgebracht, wie etwa Sputtern oder thermische Verdampfung. Kirk-Othmer,
Encyclopedia of Chemical Technology, dritte Edition, Band 10, Seiten
247–283
bietet eine detaillierte Erläuterung
dieser und anderer Abscheidungstechniken wie beispielsweise Glimmentladung, Ionenplattierung
sowie chemische Dampfabscheidung, und diese Spezifikation bezieht
diese Offenbarung hiermit durch Verweis ein.
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Als
nächstes
wird ein lösungsmittelbasiertes oder
ein UV- (Ultraviolett) härtendes
Harz über
der reflektierenden Schicht aufgebracht, auf das üblicherweise
ein Etikett folgt. Die dritte Schicht schützt die reflektierende Schicht
vor der Handhabung und der Umgebung. Das Etikett gibt die bestimmte
Information an, die auf der Scheibe gespeichert ist, und kann gelegentlich
eine künstlerische
Darstellung umfassen.
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Die
zwischen dem Polycarbonatharz und der reflektierenden Schicht liegenden
Informationspits nehmen üblicherweise
die Form einer kontinuierlichen Spirale an. Die Spirale beginnt
typischerweise an einem Innenradius und endet an einem Außenradius.
Der Abstand zwischen zwei Spiralen wird „Spurabstand" genannt und beträgt üblicherweise
1,6 Mikrometer. Die Länge
eines Pits oder Lands in Richtung der Spur beträgt zwischen etwa 0,9 und etwa 3,3
Mikrometer. All diese Details sind bei Audio-Compaktdisks gemeinhin bekannt und sind
in einer Reihe von Spezifikationen niedergelegt, die zunächst von Philips
NV aus Holland und Sony aus Japan als Standards für die Industrie
vorgeschlagen wurden.
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Die
Scheibe wird gelesen, indem ein Laserstrahl durch das optisch klare
Polycarbonat auf die reflektierende Schicht gerichtet wird, und
zwar mit hinreichend kleiner Auflösung, um auf die Informationspits
zu fokussieren. Die Pits haben eine Tiefe von etwa ¼ der Wellenlänge des
Laserlichts, wobei das Licht allgemein eine Wellenlänge im Bereich
von 780 bis 820 Nanometer hat. Es entsteht dann destruktive (dunkle)
oder konstruktive (helle) Interferenz des Laserlichts, wenn sich
der Laser entlang der Spiralspur bewegt und längs seines Wegs auf einen abwechselnden
Strom von Pits und Lands fokussiert.
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Dieser
Ein- und Aus-Wechsel der Lichtintensität von Dunkel auf Hell oder
von Hell auf Dunkel bildet die Basis eines digitalen Datenstroms
von Einsen und Nullen. Wenn in einem festen Zeitintervall kein Wechsel
der Lichtintensität
auftritt, ist das digitale Signal „0", und wenn die Lichtintensität entweder
von Dunkel nach Hell wechselt oder von Hell nach Dunkel, ist das
digitale Signal „1". Der kontinuierliche Strom
von Einsen und Nullen, der resultiert, wird dann elektronisch dekodiert
und in einem Format präsentiert,
das einen Nutzen für
den Anwender hat, etwa als Musik- oder Computerprogrammdaten.
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Als
Resultat ist es wichtig, eine stark reflektierende Beschichtung
auf der Scheibe zu haben, um das Laserlicht von der Scheibe auf
einen Detektor zu reflektieren, damit das Vorhandensein des Intensitätswechsels
gelesen werden kann. Im Allgemeinen ist die reflektierende Schicht
gewöhnlich
aus Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold, die alle ein hohes optisches
Reflektionsvermögen
von mehr als 80 Prozent aufweisen. Aluminium und Aluminiumlegierungen werden
gewöhnlich
verwendet, weil sie vergleichsweise günstiger sind, eine hinreichende
Korrosionsbeständigkeit
haben und leicht auf die Polycarbonatscheibe aufgebracht werden
können.
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Gelegentlich
und üblicherweise
aus kosmetischen Gründen
wird eine gold- oder kupferbasierte Legierung verwendet, um dem
Verbraucher eine „Gold"-gefärbte Scheibe
anzubieten. Wenngleich Gold naturgemäß eine reiche Farbe bietet
und sämtliche
funktionalen Anforderungen an eine hochreflektierende Schicht erfüllt, ist
es vergleichsweise viel teurer als Aluminium. Häufig wird daher eine kupferbasierte
Legierung, die Zink oder Zinn enthält, manchmal verwendet, um
die goldgefärbte
Schicht zu erzeugen. Unglücklicherweise
ist dieser Ersatz jedoch nicht voll zufriedenstellend, weil die
Korrosionsbeständigkeit
der Kupferlegierung im Allgemeinen als schlechter als die von Aluminium
angesehen wird, was zu einer Scheibe führt, die eine geringere Lebensdauer
als eine mit einer reflektierenden Aluminiumschicht hat.
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Der
Leser kann zusätzliche
Details der Herstellung und Funktionsweise eines optisch lesbaren Speichersystems
in den US-Patenten mit den Nummern 4,998,239 auf Strandjord et al.
und 4,709,363 auf Dirks et al. finden, deren Offenbarungen hierdurch
Verweis einbezogen werden.
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Ein
weiterer Scheibentyp ist die Compaktdiskfamilie, die als aufzeichnungsfähige Compaktdisk
oder „CD-R" populär wurde.
Diese Scheibe ist der vorher beschriebenen CD ähnlich, hat jedoch einige Änderungen.
Die aufzeichnungsfähige
Compaktdisk beginnt mit einer durchgehenden Spiralnut statt mit
einer fortlaufenden Spirale von Pits und weist eine organische Farbstoffschicht
zwischen den Polycarbonatsubstrat und der reflektierenden Schicht auf.
Diese Scheibe wird durch periodisches Fokussieren eines Laserstrahls
auf die Nuten beschrieben, während
der Laser längs
der Spiralspur wandert. Der Laser hitzt den Farbstoff auf eine hohe
Temperatur auf, was durch periodisches Verformen und Zersetzen des
Farbstoffs Pits in der Nut entstehen lässt, die mit einem Eingangsdatenstrom
von Einsen und Nullen übereinstimmen.
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Zusätzliche
Einzelheiten im Hinblick auf die Funktionsweise und den Aufbau dieser
aufzeichnungsfähigen
Scheiben kann der Leser in den US-Patenten mit den Nummern 5,325,351
auf Uchiyama et al. und 5,391,462, 5,415,914 sowie 5,419,939 auf
Arioka et al. und auch 5,620,767 auf Harigaya et al. finden, deren
Offenbarungen hiermit durch Verweis in diese Beschreibung aufgenommen werden.
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Die
Schlüsselkomponente
einer CD-R-Scheibe ist der organische Farbstoff, der aus Lösungsmittel
und einer oder mehreren organischen Verbindungen der Cyanin-Phthalocyanin- oder Azo-Familie
gebildet ist. Die Scheibe wird normalerweise hergestellt, indem
der Farbstoff in einem Schleuderverfahren auf die Scheibe aufgebracht
wird und die reflektierende Schicht durch Sputtern über dem
Farbstoff aufgebracht wird, nachdem der Farbstoff hinreichend trocken
ist. Weil aber der Farbstoff Halogenionen oder ander Chemikalien
enthalten kann, die die reflektierende Schicht korrodieren können, können viele
gewöhnlich
verwendete Materialien für
die reflektierende Schicht, wie etwa Aluminium, nicht geeignet sein,
um der CD-R-Scheibe
eine vernünftige
Lebensdauer zu verleihen. Deshalb muss häufig Gold verwendet werden,
um eine aufzeichnungsfähige
CD herzustellen. Wenngleich Gold frei lich alle funktionalen Anforderungen
an CD-R-Scheiben erfüllt,
ist es eine sehr teure Lösung.
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Noch
ein weiterer populär
gewordener Scheibentyp aus der Familie optimaler Scheiben ist eine
im Voraus aufgezeichnete optische Scheibe, die digitale Videodisk
oder „DVD" genannt wird. Diese Scheibe
besitzt zwei Hälften.
Jede Hälfte
wird aus Polycarbonatharz gefertigt, das mit Pit-Informationen spritz-
oder druckgeformt wird, und dann durch Sputtern mit einer reflektierenden
Schicht überzogen,
wie zuvor beschrieben. Diese beiden Hälften werden dann mittels eines
UV-härtenden
Harzes oder eines Heißschmelzklebers
verbunden oder miteinander verklebt, um die Gesamtscheibe zu bilden.
Die Scheibe kann dann von beiden Seiten abgespielt werden, im Unterschied
zu der Compaktdisk oder CD, bei der Informationen üblicherweise
nur von einer Seite erhalten werden. Die Größe einer DVD ist etwa die gleiche
wie die einer CD, die Informationsdichte ist jedoch beträchtlich
höher.
Der Spurabstand beträgt etwa
0,7 Mikrometer und die Länge
der Pits und Lands ist annähernd
0,3 bis 1,4 Mikrometer.
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Eine
Abwandlung der DVD-Familie von Scheiben ist die DVD-Doppellagenscheibe.
Diese Scheibe weist ebenfalls zwei Informationsebenen auf; allerdings
werden beide von einer Seite her abgespielt. Bei dieser Ausgestaltung
ist die hochreflektierende Schicht üblicherweise die gleiche wie
die zuvor erläuterte.
Die zweite Schicht ist jedoch nur eine halbreflektierende mit einem
Reflektionsvermögen im
Bereich von ungefähr
18 bis 30 Prozent. Zusätzlich
zur Reflektion von Licht muss diese zweite Schicht auch einen beträchtlichen
Anteil von Licht durchlassen, sodass der Laserstrahl die darunterliegende
hochreflektierende Schicht erreichen kann und dann durch die halbreflektierende
Schicht hindurch zu dem Signaldetektor zurückgeworfen werden kann.
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Gegenwärtig ist
die mögliche
Wahl für
die halbreflektierende Schicht entweder Gold oder Silizium in einem
Dickenbereich von 5 bis 70 Nanometer, wie im US-Patent 5,171,392
auf Iida et al. diskutiert, dessen Offenbarung hiermit durch Verweis
einbezogen wird. Wenn es hinreichend dünn ist, ist Gold sowohl reflektierend
als auch durchlässig
für Licht, weist
eine herausragende Korrosionsbeständigkeit auf und kann auch
relativ leicht zu einem Überzug gleichmäßiger Dicke
gesputtert werden. Wiederum jedoch ist es vergleichsweise auch teurer
als andere Metalle. Silizium ist eine vernünftige Alternative zu Gold,
weil es aber ein Halbleiter ist, sind sein Sputterertrag und seine
Sputterrate erheblich niedriger als die von Gold bei Anwendung der
gleichen Leistung. Silizium hat darüber hinaus die Neigung, beim
Sputtern mit Sauerstoff und Stickstoff zu reagieren, was zu einer
ganzen zusätzlichen
Menge von Problemen führt.
Beispielsweise erfordert die Anwendung von Silizium üblicherweise
eine kompliziertere Sputtervorrichtung als eine, die normalerweise
zur Aufbringung anderer reflektierender Metalle benötigt wird. Als
Folge bietet weder Gold noch Silizium eine ideale halbreflektierende
Schicht zur Verwendung bei diesem Scheibentyp.
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Zusätzliche
Details der Herstellung und des Aufbaus von DVD-Scheiben kann der
Leser im US-Patent Nr. 5,640,382 auf Florczak et al. finden, dessen
Offenbarung hiermit durch Verweis einbezogen wird.
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Was
daher benötigt
wird, sind einige neue Legierungen, die die Vorteile von Gold haben,
wenn sie als hochreflektierende Schicht oder als halbreflektierende
Schicht in einem optischen Speichermedium verwendet werden, aber
nicht so teuer wie Gold sind. Diese Erfindung wendet sich diesem
Bedarf zu.
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JP-A-3156753
offenbart eine metallische Reflektionsschicht, die auf einer Ag-Legierung mit 0,5
Atomprozent Gold oder mehr basiert. Die reflektierende Schicht wird
in einem optischen Aufzeichnungsmedium verwendet.
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II. Abriss der Erfindung
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Um
den zuvor angesprochenen Bedarf zu decken, sieht die vorliegende
Erfindung ein optisches Speichermedium nach Anspruch 1 vor. Das
optische Speichermedium umfasst ein erstes Substrat mit einem ersten
Datenpitmuster in wenigstens einer Hauptfläche. Ferner umfasst das optische
Speichermedium eine dem ersten Datenpitmuster benachbarte erste
reflektierende Schicht. Die erste reflektierende Schicht umfasst
eine Metalllegierung mit Silber, Gold und Kupfer. Die Beziehung
zwischen den Mengen von Silber, Gold und Kupfer ist durch AgxAuyCuz festgelegt,
wobei 0,9 < x < 0,999 ist, 0,001 < y < 0,10 ist und 0,0001 < z < 0,10 ist.
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Eine
Metalllegierung wie vorstehend spezifiziert kann für reflektierende
Dünnfilmschichten
verwendet werden, die ein hohes Reflektionsvermögen besitzen und ähnliche
Streueigenschaften wie Gold aufweisen und korrosionsbeständig und
dennoch preiswert sind. Wird eine reflektierende Schicht, die aus
einer wie vorstehend spezifizierten Metalllegierung gefertigt ist,
dünn genug
gemacht, kann sie halbreflektierend und durchlässig für Laserlicht zur Anwendung
einer DVD-Doppelschicht sein. Die vorliegende Erfindung stellt eine
preiswertere Alternative zu der reflektierenden Goldschicht in einer
aufzeichnungsfähigen
Compaktdisk bereit und genügt dennoch anderen
funktionalen Anforderungen der Scheibe, wie etwa hohem Reflektionsvermögen und Korrosionsbeständigkeit.
Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung geeignet für die halbreflektierende Version
der im Voraus aufgezeichneten Minidisk (MD) und anderer gegenwärtiger oder
zukünftiger Generationen
von optischen Scheiben, bei denen Reflektionsvermögen, Korrosionsbeständigkeit
und leichte Anwendbarkeit sämtlich
wichtige Anforderungen für
ein preiswertes und hochleistungsfähiges Produkt sind.
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III. Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein optisches Speichersystem
nach einer Ausführungsform.
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2 ist ein optisches Speichersystem
nach einer weiteren Ausführungsform,
wobei ein organischer Farbstoff als Aufzeichnungsschicht verwendet wird.
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3 ist ein optisches Speichersystem
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
mit zwei Lagen von Informationspits, wobei beide Lagen von einer Seite
abspielbar sind.
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IV. Beschreibung verschiedener
Ausführungsformen
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In
der folgenden Beschreibung und den Beispielen wird eine bestimmte
Wortwahl verwendet, um die Erfindung publik zu machen und ihre Prinzipien Dritten
mitzuteilen. Es sind keinerlei Beschränkungen der Breite der Patentrechte
allein auf Grundlage der Verwendung dieser bestimmten Wortwahl beabsichtigt.
Eingeschlossen sind auch jegliche Abwandlungen und Modifikationen
der Beschreibungen, die einem Durchschnittsfachmann in dieser Technologie normalerweise
einfallen sollten.
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So,
wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Atomprozent" oder „a/o-Prozent" auf die Menge eines
bestimmten Metalls oder die Menge einer Gruppe von bestimmten Metallen,
die in einer bestimmten Legierung vorhanden ist, basierend auf der
vorhandenen Anzahl der Atome dieses Metalls oder der vorhandenen
Anzahl der Atome dieser Gruppe, was auch immer der Fall sein mag.
Eine Legierung beispielsweise, die 15 Atomprozent Metall „A" und 85 Atomprozent
Metall „B" ist, könnte auch
durch eine Formel für
diese bestimmte Legierung angegeben werden: A0,15B0,85.
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Die
Erfindung umfasst mehrschichtige Metall/Substrat-Zusammensetzungen,
die als optisches Datenspeichermedium verwendet werden. Eine Ausführungsform
dieser Erfindung ist in 1 als
optisches Datenspeichersystem 10 gezeigt. Ein optisches
Datenspeichermedium 12 umfasst ein transparentes Substrat 14 sowie
eine hochreflektierende Dünnfilmschicht 20 auf
einem ersten Datenpitmuster 19. Ein optischer Laser 30 sendet
einen optischen Strahl in Richtung auf das Medium 12 aus,
wie in 1 gezeigt. Licht
von dem optischen Strahl, das von der Dünnfilmschicht 20 reflektiert
wird, wird von einem Detektor 32 erfasst, der Modulationen
der Lichtintensität
erfasst, die auf dem Vorhandensein oder Fehlen eines Pits oder Lands
an einer bestimmten Stelle der Dünnfilmschichten
beruhen. Die Scheibe ist einzigartig darin, dass eine der untenstehend vorgestellten
Legierungen auf die Informationspits und -lands aufgebracht ist
und als der hochreflektierende Dünnfilm 20 verwendet
wird. Bei einer Alternative (nicht gezeigt) kann die Scheibe abgewandelt werden,
indem zwei optische Speichermedien 12 aneinander angebracht
werden, wobei jedes transparente Substrat 14 nach außen weist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist in 2 als
optisches Datenspeichersystem 110 gezeigt. Ein optisches
Speichermedium 112 umfasst ein transparentes Substrat 114 sowie
eine hochreflektierende Dünnfilmschicht 120 über einer
Farbstoffschicht 122, welche über ein erstes Muster 119 gelegt
ist. Ein optischer Laser 130 sendet einen optischen Strahl
in Richtung zu dem Medium 112 aus, wie in 2 gezeigt. Wie zuvor erörtert, werden
Daten in die Scheibe eingebracht, indem Teile der Farbstoffschicht
mit einem Laser deformiert werden. Anschließend wird die Scheibe mit Licht
von dem optischen Strahl abgespielt, welches von der Dünnfilmschicht 120 reflektiert
und von einem Detektor 132 erfasst wird. Der Detektor 132 erfasst
Modulationen der Lichtintensität,
die auf dem Vorhandensein oder Fehlen einer Verformung in der Farbstoffschicht
beruhen. Die Schicht ist einzigartig darin, dass eine der nachstehend
vorgestellten Legierungen über
der Farbstoffschicht 122 aufgebracht ist und als der hochreflektierende
Dünnfilm 120 verwendet
wird. Bei einer Alternative (nicht gezeigt) kann die Scheibe dadurch abgewandelt
werden, dass zwei optische Speichermedien 112 aneinander
angebracht werden, wobei jedes transparente Substrat 114 nach
außen
weist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist in 3 als
optisches Datenspeichersystem 210 gezeigt. Ein optisches
Speichermedium 212 umfasst ein transparentes Substrat 214,
eine teilreflektierende Dünnfilmschicht 216 auf
einem ersten Datenpitmuster 215, eine transparente Abstandsschicht 218 sowie
eine hochreflektierende Dünnfilmschicht 220 auf
einem zweiten Datenpitmuster 219. Ein optischer La ser 230 sendet
einen optischen Strahl in Richtung zu dem Medium 212 aus,
wie in 3 gezeigt. Licht von
dem optischen Strahl, oder von der Dünnfilmschicht 216 oder 220 reflektiert
wird, wird von einem Detektor 232 erfasst, welcher Modulationen
der Lichtintensität
erfasst, die auf dem Vorhandensein oder Fehlen eines Pits an einer
bestimmten Stelle der Dünnfilmschichten
beruhen. Die Scheibe ist darin einzigartig, dass eine der nachstehend
vorgestellten Legierungen auf den Informationspits und -lands aufgebracht
ist und als der hochreflektierende Dünnfilm 220 oder die
semireflektierende Schicht 216 verwendet wird.
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So,
wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Reflektionsvermögen" auf den Bruchteil der
auf das transparente Substrat 14, 114 oder 214 einfallenden
optischen Energie, der – wenn
auf eine Stelle in einem flachen Bereich der Schicht 20, 120, 216 oder 220 fokussiert – prinzipiell
mittels eines Fotodetektors in einer optischen Lesevorrichtung erfasst
werden könnte.
Angenommen wird, dass die Lesevorrichtung einen Laser, einen geeignet
ausgestalteten optischen Weg sowie einen Fotodetektor umfasst.
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Silberbasierte
Legierungen können
hinreichendes Reflektionsvermögen
und Korrosionsbeständigkeit
bieten, um in einem optischen Speichermedium als reflektierende
oder halbreflektierende Schicht ohne die inhärenten Kosten einer goldbasierten
Legierung verwendet zu werden. Bei einer Ausführungsform wird Silber mit
einer vergleichsweise geringen Menge Gold legiert. Bei dieser Ausführungsform
reicht der Zusammenhang zwischen den Mengen an Gold und Silber von
etwa 0,1 a/o-Prozent (Atomprozent) bis etwa 10 a/o-Prozent Gold
und von etwa 90 a/o-Prozent bis etwa 99,9 a/o-Prozent Silber. Für jedes
Metall bevorzugt hat die Legierung jedoch etwa 5 a/o-Prozent bis
etwa 9,5 a/o-Prozent Gold und etwa 91,5 a/o-Prozent bis etwa 95
a/o-Prozent Silber.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist das Silber mit einer vergleichsweise kleinen Menge Palladium
legiert. Bei dieser Ausführungsform
reicht der Zusammenhang zwischen den Mengen Palladium und Silber
von etwa 0,1 a/o-Prozent (Atomprozent) bis etwa 15 a/o-Prozent Palladium
und von etwa 85 a/o-Prozent bis etwa 99,9 a/o-Prozent Silber. Für jedes Metall bevorzugt hat
die Legierung jedoch etwa 4 a/o-Prozent
bis etwa 11 a/o-Prozent Palladium und etwa 89 a/o-Prozent bis etwa
96 a/o-Prozent Silber.
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Bei
noch einer weiteren Ausführungsform
ist das Silber mit einer vergleichsweise kleinen Menge sowohl von
Gold als auch Palladium legiert. Bei dieser Ausführungs form reicht der Zusammenhang
zwischen den Mengen an Gold, Palladium und Silber von etwa 0,1 a/o-Prozent
bis etwa 10 a/o-Prozent Gold, von etwa 0,1 a/o-Prozent bis etwa
15 a/o-Prozent Palladium und von etwa 75 a/o-Prozent bis etwa 99,8
a/o-Prozent Silber.
Für jedes
Metall bevorzugt hat die Legierung jedoch etwa 5 a/o-Prozent bis etwa 9,5
a/o-Prozent Gold, etwa 5 a/o-Prozent bis etwa 10 a/o-Prozent Palladium
und etwa 80,5 a/o-Prozent bis etwa 90 a/o-Prozent Silber.
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Das
Reflektionsvermögen
der vorstehend beschriebenen binären
oder ternären
Legierungssysteme kann durch Ändern
der Konzentration jedes Elements justiert werden. Weil dieses ternäre Legierungssystem
isomorph ist, gibt es keine metallurgischen Schwierigkeiten beim
Mischen der Metalle in jeglicher Kombination von Konzentrationen,
um alle Lösungsprodukte
in einer einphasigen festen Lösung zu
halten. Eine einphasige Legierung beseitigt nicht nur die Möglichkeit,
dass während
des SputterVorgangs Partikel einer zweiten Phase ausgestoßen werden,
sondern minimiert auch potenzielle bevorzugte Korrosionsstellen
in dem auf die optische Scheibe aufgebrachten Dünnfilm.
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Die
zuvor beschriebenen binären
oder ternären
Legierungssysteme können
ferner dadurch modifiziert werden, dass ein weiteres Element wie
Kupfer, das ein Eigenreflektionsvermögen von mehr als 90 Prozent
besitzt, oder Rhodium hinzugegeben wird, das ein Eigenreflektionsvermögen von
etwa 80 Prozent besitzt. Kupfer ist isomorph mit Gold und Palladium,
seine Löslichkeit
in Silber ist jedoch etwas begrenzt. Rhodium ist isomorph mit Palladium,
hat freilich eine sehr beschränkte
Löslichkeit
in Silber und Gold. Wenn daher eine einphasige feste Lösungsmikrostruktur
im Sputtertarget erwünscht
ist, ist die Zugabe von Kupfer oder Rhodium zu den obigen silberbasierten
binären
oder ternären
Legierungssystemen auf die Grenzen von deren jeweiliger Löslichkeit beschränkt, was
etwa 5 a/o-Prozent oder weniger ist. Diese Grenze von 5 a/o-Prozent
kann jedoch überschritten
werden, wenn eine schnelle Kühlrate
sowohl für
die Herstellung des Sputtertargets als auch die Aufbringung des
Targets als reflektierender Film angewendet wird. Insgesamt kann
so die bevorzugte Konzentration von Kupfer oder Rhodium als Zusatz zu
den oben beschriebenen silberbasierten binären oder ternären Legierungssystemen
5 a/o-Prozent übersteigen
und beträgt
etwa 0,01 a/o-Prozent bis etwa 10,0 a/o-Prozent.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
sind die silberbasierten binären
und ternären
Legierungssysteme zudem mit Ruthenium, Osmium, Iridium, Platin, Beryllium
oder Mischungen dieser Edelmetalle legiert. Wenn eines oder eine
Mischung dieser Edelmetalle einen Teil des Silbers in der Legierung
ersetzt, erhöht
sich die Korrosionsbe ständigkeit
des resultierenden Dünnfilms;
freilich sinkt auch das Reflektionsvermögen. Im Vergleich zur Menge
an Silber, die in den obigen binären
oder ternären
Legierungssystemen vorhanden ist, reicht die Menge des Edelmetalls,
das vorzugsweise zugegeben werden kann, von etwa 0,01 a/o-Prozent
bis etwa 5,0 a/o-Prozent des Silbergehalts.
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Auch
eine kupferbasierte Legierung kann hinreichendes Reflektionsvermögen und
Korrosionsbeständigkeit
bieten, um als reflektierende Schicht oder halbreflektierende Schicht
in einem optischen Speichermedium ohne die inhärenten Kosten einer goldbasierten
Legierung verwendet zu werden.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise kleinen Menge Silber legiert. Bei
dieser Ausführungsform
reicht der Zusammenhang zwischen den Mengen von Silber und Kupfer von
etwa 0,01 a/o-Prozent (Atomprozent) bis etwa 5 a/o-Prozent Silber
und von etwa 95 a/o-Prozent bis etwa 99,99 a/o-Prozent Kupfer.
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Beim
Herstellungsprozess des Sputtertargets ist eine schnelle Kühlrate notwendig,
um die flüssige
Schmelze zu Festkörpern
abzuschrecken und zu verhindern, dass das Silber in der Kupfermatrix
ausfällt.
In dieser Hinsicht ist es dann bevorzugt, dass die Silberkonzentration
in Bezug auf das Kupfer bei etwa 1,0 a/o-Prozent bis etwa 4,0 a/o-Prozent
gehalten wird. Dies umfasst alle handelsüblichen Legierungen sauerstofffreien
silberhaltigen Kupfers mit der Bezeichnung C10400, C10500, C10600
und C10700 im vereinigten Nummernsystem mit einem minimalen Silbergehalt
von 0,027, 0,034, 0,054 und 0,085 Gewichtsprozent, alle handelsüblichen
silberhaltigen Zähkupfer
mit der UNS-Nr. C113000, C11400, C11500 und C11600 sowie alle handelsüblichen
Legierungen feuerraffinierten silberhaltigen Zähkupfers mit der UNS-Nr. 12700,
C12800, C12900 und C13000.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise kleinen Menge Cadmium legiert,
das ein Oxidbildner und Sauerstoffaufnehmer ist und die Oxidationsbeständigkeit
des Kupfers verbessert, während
es geringen Einfluss auf das Reflektionsvermögen hat. Bei dieser Ausführungsform
reicht der Zusammenhang zwischen der Menge von Cadmium und Kupfer
von etwa 0,01 a/o-Prozent (Atomprozent) bis etwa 15 a/o-Prozent Cadmium
und von etwa 85 a/o-Prozent bis etwa 99,99 a/o-Prozent Kupfer.
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Die
Grenzen der Löslichkeit
von Cadmium in Kupfer bei 500°C
und 300°C
liegen bei etwa 1,40 bzw. 0,50 a/o-Prozent. Bei der eutektischen
Temperatur von Kupfer und Cadmium liegt die maximale Löslichkeit
von Cadmium in Kupfer zudem bei ungefähr 2,14 a/o-Prozent. Aus den
gleichen Gründen
wie bei den Kupfer-Silber-Legierungen ist es somit wiederum wünschenswert,
das Cadmium in einer festen Kupferlösung zur Verwendung als Sputtertarget
zu halten. Als Resultat ist es eine weitere Ausführungsform, dass Cadmium vorzugsweise
im Bereich von 0,1 a/o-Prozent bis 5,0 a/o-Prozent dem Kupfer zugesetzt wird. Dieser
Bereich umfasst die handelsüblichen
Legierungen des sogenannten glühbeständigen elektrolytischen
Kupfers UNS C11100 mit etwa 0,01 Gewichtsprozent Cadmium und etwa
0,04 Gewichtsprozent Sauerstoff. Außerdem umfasst es die handelsüblichen
Legierungen von Cadmium und Kupfer mit den UNS-Nr. C14300 und C14310
mit Cadmiumkonzentrationen im Bereich von 0,05 Gewichtsprozent bis
0,15 Gewichtsprozent bei C14300 und 0,10 bis 0,31 Gewichtsprozent
Cadmium bei C14310. Diese umfassen des Weiteren die handelsüblichen
Cadmium- und Kupferlegierungen C16200 mit 0,7 Gewichtsprozent bis
1,20 Gewichtsprozent Cadmium.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise geringen Menge Gold legiert.
Gold ist ein Edelmetall und erhöht
die Korrosionsbeständigkeit
des Kupfers. Gold ist isomorph mit Kupfer und kann dem Kupfer in
einem beliebigen Anteil zugegeben werden und dennoch die Kupfer-Gold-Legierung
einphasig halten. Der Goldzusatz zu Kupfer als Legierungselement
ist somit theoretisch unbegrenzt und in der Praxis lediglich durch die
letztendlichen Kosten der Legierung beschränkt. Der Zusammenhang zwischen
der Menge von Gold und Kupfer reicht bei dieser Ausführungsform
von etwa 0,01 a/o-Prozent (Atomprozent) zu bis etwa 30 a/o-Prozent
Gold und von etwa 70 a/o-Prozent bis etwa 99,99 a/o-Prozent Kupfer.
Bevorzugt für
jedes Metall hat diese Legierung jedoch etwa 0,1 a/o-Prozent bis
etwa 5,0 a/o-Prozent Gold und 95 a/o-Prozent bis etwa 99,9 a/o-Prozent
Kupfer.
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Bei
einer vierten Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise kleinen Menge Magnesium
legiert. Bei dieser Ausführungsform
reicht der Zusammenhang zwischen der Menge von Magnesium und Kupfer
von etwa 0,01 a/o-Prozent (Atomprozent) bis etwa 10 a/o-Prozent
Magnesium und von etwa 90 a/o-Prozent bis etwa 99,99 a/o-Prozent
Kupfer. Bevorzugt für
jedes Metall hat diese Legierung jedoch etwa 0,10 a/o-Prozent bis
etwa 5,0 a/o-Prozent Magnesium und etwa 95 a/o-Prozent bis etwa
99,1 a/o-Prozent Kupfer. Ähnlich
wie Cadmium ist auch Magnesium ein starker Oxidbildner und Sauerstoffaufnehmbar
und ist daher in der Lage, mit Restsauerstoff im Kupfer zu reagieren,
um Magnesiumoxid zu bilden.
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Bei
einer fünften
Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise geringen Menge Aluminium
legiert. Aluminium verbessert die Korrosionsbeständigkeit von Kupfer und verzögert die
Rate der Oxidbildung. Der Zusammenhang zwischen der Menge von Aluminium
und Kupfer reicht bei dieser Ausführungsform von etwa 0,01 a/o-Prozent
(Atomprozent) bis etwa 20 a/o-Prozent Aluminium und von etwa 80
a/o-Prozent bis
etwa 99,99 a/o-Prozent Kupfer. Bevorzugt für jedes Metall hat diese Legierung aber
etwa 0,1 a/o-Prozent bis etwa 10 a/o-Prozent Aluminium und 90 a/o-Prozent bis 99,1
a/o-Prozent Kupfer. Dieser Bereicht umfasst die handelsüblichen Legierungen
C60800 und C61000, die gemeinhin als fünfprozentige und achtprozentige
Aluminiumbronze mit einer Aluminiumkonzentration von etwa 5 Gewichtsprozent
und 8 Gewichtsprozent bekannt sind.
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Bei
einer sechsten Ausführungsform
ist das Kupfer mit einer vergleichsweise geringen Menge Nickel legiert,
das die Korrosionsbeständigkeit
des Kupfers verbessert. Der Zusammenhang zwischen den Mengen an
Nickel und Kupfer reicht bei dieser Ausführungsform von etwa 0,01 a/o-Prozent
(Atomprozent) bis etwa 13 a/o-Prozent Nickel und von etwa 87 a/o-Prozent
bis etwa 99,99 a/o-Prozent Kupfer. Dies umfasst die handelsübliche Legierung
C70600, die gemeinhin als 90–10
Cupronickel bekannt ist.
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Zusätzlich zu
all den vorstehend beschriebenen binären Legierungen kann Kupfer
auch mit zwei oder mehr der vorstehenden Metalle legiert werden. Beispielsweise
kann auch Nickel in Kombination mit der zuvor beschriebenen Kupfer-Aluminium-Legierung enthalten
sein, wie etwa die handelsübliche
Legierung C61500, bei nominalen Grenzen der Zusammensetzung für Aluminium
von ungefähr
7,7 Gewichtsprozent bis ungefähr
8,3 Gewichtsprozent und Nickel von ungefähr 1,8 Gewichtsprozent bis
ungefähr
2,2 Gewichtsprozent.
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Zur
Vereinfachung für
den Leser sind das Folgende einige Kombinationen von Metallen, die vorzugsweise
mit Kupfer legiert werden können,
wobei die Metalle mit ihren Symbolen in der periodischen Tabelle
angegeben sind:
Ag + Cd oder Ag + Mg oder Cd + Mg; oder Ag
+ Cd + Mg oder Ag + Cd + Ni oder Ag + Cd + Al oder Ag + Mg + Ni
oder Ag + Mg + Al oder Ag + Ni + Al oder Cd + Mg + Ni oder Cd +
Mg + Al oder Cd + Ni + Al oder Mg + Ni + Al; oder Ag + Cd + Mg +
Ni oder Ag + Cd + Mg + Al oder Ag + Cd + Ni + Al oder Ag + Mg +
Ni + Al; oder Ag + Mg + Ni + Al.
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Im
Allgemeinen können
Silber, Cadmium, Gold, Magnesium, Aluminium, Beryllium und/oder
Nickel mit Kupfer als Kombination von zwei, drei, vier oder fünf Metallen
von etwa 0,01 a/o-Prozent bis etwa 15 a/o (Atomprozent) bezogen
auf die vorhandene Kupfermenge legiert werden. Mit anderen Worten
kann die Gesamtmenge dieser Metalle von 0,01 a/o-Prozent bis etwa
15 a/o reichen und Kupfer kann von etwa 85 a/o-Prozent bis etwa
99,99 a/o-Prozent reichen. Vorzugsweise reichen diese Metalle aber von
etwa 0,1 a/o-Prozent bis etwa 6 a/o-Prozent und Kupfer reicht von
etwa 94 a/o-Prozent bis etwa 99,9 a/o-Prozent.
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Ein
Beispiel eines Kupferlegierungssystems, das die meisten der vorstehend
erwähnten
Elementzugaben bei wesentlich verbesserter Korrosionsbeständigkeit
gegenüber
reinem Kupfer und hohem Reflektionsvermögen und vernünftig niedrigen
Kosten umfasst, hat die folgende Zusammensetzung in Atomprozent:
Silber 0,2 Prozent, Cadmium 0,3 Prozent, Magnesium 1,0 Prozent,
Aluminium 1,2 Prozent und Nickel 0,8 Prozent, wobei alle anderen
Verunreinigungen weniger als 0,1 Prozent betragen und der Rest Kupfer
ist. Diese Legierung besitzt ein Reflektionsvermögen von ungefähr 72 Prozent
bis 82 Prozent abhängig
von dem Herstellungsverfahren der Legierung und den Umständen ihrer
Anwendung auf der optischen Scheibe oder anderen Dünnfilmvorrichtungen.
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Nachdem
die vorstehenden Zusammensetzungen für die Ausgangsmaterialien vorgestellt
wurden, ist es wichtig zu verstehen, dass sowohl der Herstellungsprozess
für das
Sputtertarget als auch der Prozess zur Aufbringung des Targets in
einem Dünnfilm
wichtige Rollen bei der Bestimmung der endgültigen Eigenschaften des Films
spielen.
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Hierzu
wird nun ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des Sputtertargets
beschrieben. Im Allgemeinen wird das Vakuumschmelzen und -gießen der
Legierungen oder das Schmelzen und Gießen unter einer Schutzatmosphäre bevorzugt,
um die Einbringung anderer unerwünschter
Verunreinigungen zu minimieren.
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Der
gegossene Rohling sollte anschließend einen Kaltbearbeitungsvorgang
durchlaufen, um die Segregation und die ungleichmäßige Gieß-Mikrostruktur
aufzubrechen. Eine bevorzugte Methode ist das Kaltschmieden oder
eine kalte uniaxiale Kompression mit einer Größenverringerung von mehr als 50
Prozent, gefolgt von einer Vergütung,
um das verformte Material zu einer feinen gleichachsigen Kornstruktur
mit einer bevorzugten Textur mit <1,
1, 0>-Orientierung
zu rekristallisieren. Diese Textur fordert das gerichtete Sputtern
in einer Sputtervorrichtung, sodass für eine effi zientere Nutzung
des Target-Materials mehr der Atome des Sputter-Targets auf den
Scheibensubstraten abgeschieden werden.
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Alternativ
kann ein kalter multidirektionaler Walzvorgang mit einer mehr als
50-prozentigen Größenverringerung
eingesetzt werden, gefolgt von einer Vergütung, um eine zufällig orientierte
Mikrostruktur im Target zu fördern,
und schließlich
einer mechanischen Bearbeitung in die endgültige Form und Größe, die
für eine
gegebene Sputtervorrichtung geeignet sind. Dieses Target mit zufälliger Kristallorientierung
führt zu
einem zufälligerem
Ausstoß von Atomen
vom Target beim Sputtern und einer gleichmäßigeren Verteilung der Dicke
im Scheibensubstrat.
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Abhängig von
den optischen und anderen Systemanforderungen verschiedener Scheiben
kann entweder ein Kaltschmiede- oder ein kalter multidirektionaler
Walzvorgang im Prozess der Targetherstellung angewendet werden,
um die optischen und anderen Leistungsanforderungen an den Dünnfilm für eine gegebene
Anwendung zu optimieren.
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Die
Legierungen können
auf die zuvor beschriebenen, wohlbekannten Arten aufgebracht werden.
Diese sind Sputtern, thermisches Verdampfen oder physikalisches
Aufdampfen und möglicherweise elektrolytische
oder stromlose Plattierungsverfahren. Abhängig von der Aufbringungsmethode
kann das Reflektionsvermögen
des Legierungsdünnfilms
variieren. Eine Aufbringungsmethode, die der Dünnfilmschicht auf der Scheibe
Verunreinigungen beifügt oder
deren Oberflächenmorphologie
verändert, könnte das
Reflektionsvermögen
der Schicht vermutlich herabsetzen. In einer Näherung erster Ordnung bestimmt
sich das Reflektionsvermögen
der Dünnfilmschicht
auf der optischen Scheibe jedoch primär durch das Ausgangsmaterial
des Sputtertargets, das Verdampfungsquellmaterial oder die Reinheit
und Zusammensetzung der elektrolytischen und stromlosen Plattierungschemikalien.
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Es
ist zu verstehen, dass die reflektierende Schicht dieser Erfindung
für zukünftige Generationen optischer
Scheiben verwendet werden kann, die einen Leselaser kürzerer Wellenlänge benutzen,
beispielsweise wenn die Wellenlänge
des Leselasers kürzer
als 650 Nanometer ist.
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Außerdem ist
zu verstehen, dass bei Verringerung der Dicke des reflektierenden
Films auf ungefähr
50 bis 20 Nanometer aus den Legierungen dieser Erfindung eine semireflektierende
Filmschicht gebildet werden kann, die ausreichende Lichtdurchlässigkeit
zur Verwendung in DVD-Doppelschichtanwendungen hat.
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V. Beispiele
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BEISPIEL 1
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Eine
Legierungszusammensetzung von Silber mit ungefähr 8 bis 10 Atomprozent Palladium
besitzt ein Reflektionsvermögen
von ungefähr
89 bis 91 Prozent bei einer Wellenlänge von 800 Nanometern und
ein Reflektionsvermögen
von ungefähr
83 bis 85 Prozent bei einer Wellenlänge von 650 Nanometern sowie
ein Reflektionsvermögen
von ungefähr
78 bis 80 Prozent bei einer Wellenlänge von 500 Nanometern bei
einer Filmdicke von etwa 50 bis 100 Nanometern.
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BEISPIEL 2
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Eine
silberreiche Legierung mit 9,0 bis 9,5 a/o-Prozent Gold besitzt
ein Reflektionsvermögen von
ungefähr
94 bis 95 Prozent bei einer Wellenlänge von 650 Nanometern. Wenn
ein Reflektionsvermögen
erwünscht
ist, das besser als Gold ist, kann die Goldkonzentration im Silber
kontinuierlich zur reinen Silberseite des binären Phasendiagramms hin verringert
werden, ohne Herstellungsschwierigkeiten für das Quellmaterial zum Sputtern
oder zur thermischen Verdampfung zu begegnen.
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Wenn
die Dicke des Dünnfilms
in den Bereich von 10 bis 20 Nanometern verringert wird, verringert
sich das Reflektionsvermögen
auf den für
eine semireflektierende DVD-9-Schicht anwendbaren Bereich von 18
bis 30 Prozent. Die Zugabe einer geringen Konzentration eines Oxidbildners
wie etwa Cadmium kann die Korrosionsbeständigkeit der Legierung weiter
verbessern. Da Silber die Neigung hat, geringe Sauerstoffmengen
im festen Zustand zu lösen,
was dazu neigt, das Reflektionsvermögen der Legierung zu senken.
Das zugegebene Cadmium reagiert mit dem Sauerstoff unter Bildung
von Cadmiumoxid und setzt den Grad des Einflusses des Sauerstoffs
auf das Reflektionsvermögen
herab. Der wünschenswerte
Bereich von Cadmium liegt im ungefähren Bereich von 0,01 Prozent
bis 5,0 Atomprozent, wobei der bevorzugte Bereich etwa 0,1 bis 1,0 a/o-Prozent
beträgt.
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BEISPIEL 3
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Eine
silberbasierte Legierung mit etwa 5 a/o-Prozent Gold und etwa 5
a/o-Prozent Palladium besitzt ein Reflektionsvermögen von
ungefähr
76 bis 80 Prozent bei einer Wellenlänge von etwa 650 Nanometern.
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BEISPIEL 4
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Ein
Sputtertarget aus einer silberbasierten Legierung mit der Zusammensetzung
von etwa 8,9 a/o-Prozent Gold, 3,8 a/o-Prozent Palladium und dem
Rest Silber wurde zur Herstellung von CD-R-Scheiben mit der folgenden
Prozedur verwendet: Ein flüssiger
phothalozyaninbasierter Aufzeichnungsfarbstoff wurde in einem Schleuderverfahren auf
ein transparentes Polycarbonatsubstrat von 1,2 mm Dicke und einem
Durchmesser von 12 cm mit mittels eines Stempels spritzgeformten
Vorrillen aufgetragen und getrocknet. Anschließend wurde ein hochreflektierender
Dünnfilm
aus einer silberbasierten Legierung in einer Dicke von ungefähr 60 Nanometern
mit Hilfe eines Sputtertargets der zuvor erwähnten Zusammensetzung in einer
Magnetron-Sputtermaschine
auf den Aufzeichnungsfarbstoff aufgebracht. Danach wurde ein flüssiges organisches
Harz in einem Schleuderverfahren auf den Dünnfilm aus silberbasierter
Legierung aufgetragen und mittels ultravioletten Lichts gehärtet. Das
Reflektionsvermögen
der CD-R-Scheibe bei einer Wellenlänge von 780 Nanometern wurde
gemessen und als sehr ähnlich
zu Scheiben gefunden, die reines Gold als hochreflektierende Schicht
bei ähnlicher
Dicke verwenden. Die elektronischen Signale und die Blockfehlerrate
der Scheibe wurden gemessen und als akzeptabel und in der CD-R-Spezifikation
liegend gefunden. Indem die Scheiben 21 durchgehende Tage
lang 80°C
und einer relativen Feuchte von 85 Prozent ausgesetzt wurden, wurde
ein beschleunigter Alterungstest durchgeführt. Nach dem Alterungstest
wurden die elektronischen Signale und die Blockfehlerrate der Scheiben
nochmals gemessen, und es wurde keine signifikante Verschlechterung
bedingt durch den Alterungstest beobachtet.
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BEISPIEL 5
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Ein
anderes Sputtertarget aus einer silberbasierten Legierung mit der
Zusammensetzung von etwa 8,7 a/o-Prozent Gold, 8,5 a/o-Prozent Palladium
und dem Rest Silber wurde verwendet, um die semireflektierende Schicht
der DVD-9-Doppelschichtscheibe
mit der folgenden Prozedur herzustellen: Auf eine transparente Polycarbonat-Halbscheibe
einer Dicke von ungefähr
0,6 mm und einem Durchmesser von 12 cm mit mittels eines geeigneten
Stempels spritzgeformten Informationspits wurde ein Schicht „Null" genannter semireflektierender
Dünnfilm
aus einer silberbasierten Legierung in einer Dicke von ungefähr 10 Nanometern
mit Hilfe des Sputtertargets der vorstehend erläuterten Zusammensetzung in
einer Magnetron-Sputtermaschine
aufgebracht. Auf eine weitere transparente Polycarbonat- Halbscheibe einer
Dicke von ungefähr
0,6 mm mit mittels eines weiteren geeigneten Stempels spritzgeformten
Informationspits wurde ein Schicht „Eins" genannter hochreflektierender Dünnfilm aus
einer aluminiumbasierten Legierung in einer Dicke von ungefähr 60 Nanometern
mit Hilfe eines Sputtertargets aus einer geeigneten Aluminiumlegierung
in einer weiteren Sputtermaschine aufgebracht. Diese beiden Halbscheiben
wurden dann getrennt mit flüssigen
organischen Harzen in einem Schleuderverfahren beschichtet, mit einander
zugewandter Schicht „Null" und Schicht „Eins" miteinander verbunden
und mit ultraviolettem Licht gehärtet.
Der Abstand zwischen der Schicht „Null" und der Schicht „Eins" wurde bei ungefähr 55 +/– 5 Mikrometern in der Scheibe
gehalten. Das Reflektionsvermögen
der beiden Informationsschichten wurde von derselben Seite der Scheibe
gemessen und als etwa gleich bei 19 Prozent für Laserlicht der Wellenlänge 650
Nanometer gefunden. Elektronische Signale wie Jitter und PI-Fehler
wurden gemessen und als ebenfalls innerhalb der veröffentlichten DVD-Spezifikation
liegend gefunden. Daraufhin wurde an diesen Scheiben ein beschleunigter
Alterungstest bei 80°C
und 85 Prozent relativer Luftfeuchte für 10 Tage vorgenommen. Danach
wurden das Reflektionsvermögen
und die elektronischen Signale erneut gemessen, und es wurden im
Vergleich zu den gleichen Messungen vor dem Alterungstest keine
signifikanten Änderungen
beobachtet.
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BEISPIEL 6
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Zur
Herstellung der semireflektierenden Schicht der DVD-9-Doppelschichtscheibe
wurde ein Sputtertarget aus einer silberbasierten Legierung mit der
Zusammensetzung in a/o von ungefähr
2,4 Prozent Gold, 1,3 Prozent Palladium, 0,2 Prozent Platin, 0,7
Prozent Kupfer und dem Rest Silber verwendet. Die zur Herstellung
der Scheiben angewendete Prozedur ist die gleiche wie im obigen
Beispiel 5. Das Reflektionsvermögen
der beiden Informationsschichten in der fertigen Scheibe wurde von
derselben Seite der Scheibe gemessen und als etwa gleich bei 25,5 Prozent
für Laserlicht
der Wellenlänge
650 Nanometer gefunden. Elektronische Signale wie Jitter und PI-Fehler wurden ebenfalls
gemessen und als innerhalb der veröffentlichten DVD-Spezifikation liegend gefunden.
Anschließend
wurde ein beschleunigter Alterungstest an diesen Scheiben bei 80°C und 85 Prozent
relativer Luftfeuchte für
96 Stunden vorgenommen. Danach wurden das Reflektionsvermögen und
die elektronischen Signale erneut gemessen, und es wurden im Vergleich
zu den gleichen Messungen vor dem Alterungstest keine signifikanten Änderungen
beobachtet.
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BEISPIEL 7
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Ein
Sputtertarget aus einer kupferbasierten Legierung mit der Zusammensetzung
in a/o von ungefähr
0,8 Prozent Beryllium, 0,1 Prozent Silber, 0,6 Prozent Magnesium,
1,4 Prozent Zink und dem Rest Kupfer wurde verwendet, um die hochreflektierende Schicht
der Superaudio-Compaktdisk (SACD), einem weiteren Typ einer voraufgezeichneten
optischen Doppelschichtscheibe, mit der folgenden Prozedur herzustellen:
Auf eine transparente Polycarbonat-Halbscheibe einer Dicke von etwa
0,6 mm und einem Durchmesser von 12 cm mit mittels eines geeigneten
Stempels spritzgeformten Informationspits vom CD-Typ wurde eine
hochreflektierende Schicht aus einem ungefähr 85 Nanometer dicken Dünnfilm aus
einer kupferbasierten Legierung mit Hilfe des Sputtertargets der
vorstehend erwähnten
Zusammensetzung in einer Magnetron-Sputtermaschine aufgebracht.
Auf eine weitere transparente Polycarbonathalbscheibe einer Dicke
von etwa 0,6 mm und einem Durchmesser von 12 cm mit mittels eines
weiteren geeigneten Stempels spritzgeformten Informationspits vom
Typ Superaudio wurde ein semitransparenter und semireflektierender
Dünnfilm
mittels reaktiven Magnetron-Sputterns aufgebracht. Die beiden Halbscheiben
wurden dann mittels UV-härtenden
Harzes zusammengefügt,
sodass der Abstand der herkömmlichen
CD-Schicht und der hochdichten SACD-Schicht ungefähr 0,6 mm
betrug. Danach wurde ein weiteres geeignetes organisches Harz in
einem Schleuderverfahren auf den Dünnfilm aus der Kupferlegierung
aufgetragen und mit ultraviolettem Licht gehärtet. In der fertigen Scheibe
spielt ein 650 nm Laserstrahl die hochdichte SACD-Schicht durch etwa
0,6 mm dickes klares Substrat hindurch ab und ein 780 nm Laserstrahl
spielt die herkömmliche CD-Schicht
durch etwa 1,2 mm klares Substrat hindurch ab. Das Reflektionsvermögen der
CD-Schicht mit dem Dünnfilm
aus der Kupferlegierung wurde zu ungefähr 79 Prozent gemessen. Andere
elektronische Signale wie Jitter und C1-Fehler wurden ebenfalls
gemessen und als akzeptabel gefunden. Daraufhin wurde 7 Tage lang
ein beschleunigter Alterungstest an diesen Scheiben bei 80°C und 85%
RF durchgeführt.
Das Reflektionsvermögen
und die elektronischen Signale wurden danach erneut gemessen, und es
wurden im Vergleich zu den gleichen Messungen vor dem Alterungstest
keine signifikanten Änderungen
beobachtet.