Seit längerem kann man selbst beschreibbare und sogar wiederbeschreibbare DVD-Rohlinge kaufen und große Datenmengen, üblicherwiese 4,7 GB, schnell und leicht transportabel speichern. Auf welchem Prinzip beruht diese Technologie?
Allen optischen Speichermedien gemeinsam ist die Übersetzung der digitalen Information in Bereiche unterschiedlichen Reflektions- oder Transmissionsverhaltens auf der Scheibe, die dann mit einem Laser ausgelesen werden können. Bei kommerziellen DVD-ROMs sind das richtige pits (Gruben) im Polycarbonatmaterial, bei selbst beschreibbaren DVDs durch den Laser „gebrannte“ oder besser gebleichte Löcher in einer Schicht aus organischen Farbstoffen. Für wiederbeschreibbare Medien mussder Schreibvorgang jedoch reversibel sein, man bedient sich dafür eines Effekts, der 1968 zuerst von S. R. Ovshinsky für die Datenspeicherung entdeckt wurde, dem order-disorder phase-change memory effect oder kürzer Ovonic memory.
Bestimmte Materialien zeigen einen durch Erwärmung auslösbaren Phasenübergang, den phase change, zwischen einem geordneten kristallinen Zustand und einem ungeordneten amorphen Zustand, die sich in ihren optischen Eigenschaften drastisch unterscheiden. Da dieser Phasenübergang reversibel ist, kann man beliebig zwischen beiden Zuständen hin- und herwechseln, wenn man mit Hilfe des Lasers im optischen Laufwerk die richtigen Temperaturen erzeugt.
Die rechts gezeigte Abbildung (zur Vergrößerung anklicken) erläutert die bisherigen Vorstellungen zu den Schreib- und Löschvorgängen, die aus der klassischen Theorie der Gläser stammen. Zunächst liegt die gesamte Schicht kristallin vor. Beim Beschreiben werden mit Hilfe eines kurzen, kräftigen Laserpulses (rote Linie) Temperaturen (grüne Kurve) erzielt, die über dem Schmelzpunkt des phase change Materials liegen (500 –700 °C).
Nach der raschen Abkühlung ist die Schicht an diesen Stellen amorph und weniger reflektierend als das kristalline Material, diese Orte entsprechen den pits bei der klassischen DVD. Die gespeicherte Information kann gelöscht werden, indem mit einem schwächeren, längeren Löschpuls des Lasers zwar die Kristallisationstemperatur (gelbe gestrichelte Linie), nicht aber die Schmelztemperatur (blaue gestrichelte Linie) überschritten wird, das amorphe Material rekristallisiert bei Temperaturen zwischen 200 und 500 °C.
Bildnachweis:
CD-Rohling: Wikimeda Commons, Public Domain
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