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1 简介
CD-R盘片的最早是在1988年由日本的Taiyo Yuden公司首先利用有机染料研制并发布，1990年 Philips和Sony发表的橘皮书(Orange Book)成为第一份有关于CD-R的规格文件。CD-R光盘的突出优点在于记录介质采用有机染料，生产可以采用旋涂工艺，因而盘片价格相对WORM类写一次型光盘大大降低，每张成本才几元人民币。另外，CD-R光盘可以刻写成各类CD家族光盘，由于有用户手中大量的CD-ROM光盘驱动器作为基础，所以CD-R光盘应用非常广泛。生产CD－R的主要过程是将光吸收材料(染料)及光反射材料（金或银）镀在有预刻槽的空白的盘基上。CD-R的刻录原理是，盘片采用有机染料层作为记录层，在刻录时激光束聚焦到染料层上，染料吸收激光的能量产生热，在基片上烧出坑点。在读取时由于凹坑与原染料层的反射率不同，而达到全面性的信号识别。可见在生产和实际应用中染料都是CD－R盘片的关键。本文将就CD－R染料的机理、性质和类型、配制和回收以及在生产过程中的涂布和洗边进行简要的介绍。
2 CD－R染料的读写机理
CD-R有机染料数字光存储中，写入信息时记录介质产生不可逆的物理化学变化，形成永久性的记录。写入时10mW左右的激光束在记录介质膜层上聚焦成直径约1mm的微光斑，能量密度达106W/cm2, 在不到1ms的时间内把光照微区内的膜层温度升高到数百度，使膜面性质发生改变或完全破坏，形成稳定的记录信息点。只读光盘的巨大成功为写一次型光盘的崛起奠定了坚实的基础。同时，写一次型光盘以用户手中数以千万计的只读光盘机为基础，与只读光盘兼容（能被相应的只读光盘机读出）是其作为商品取得成功的前提。所以，CD－R染料读写机理应与只读类光盘相兼容。
写一次型光盘的记录是光热效应记录，即记录激光束的光能转化为热能对记录介质起作用，形成记录信息符。一般认为，激光诱导型有机光盘染料介质的写入包括以下三个阶段：
1、 染料吸收激光光子，跃迁到各个激发态。
2、 在纳秒的时间内，吸收的光子能量通过辐射（荧光和磷光）转化为光能或通过内转换等非辐射途径转换为热能。由此可见，为使记录层具有较好的写入性能，一般要选择那些具有较高的非辐射跃迁效率以及极低的荧光和磷光量子产率的染料。一些热转换效率接近于1的染料常被用于光盘介质。
3、 吸收的热量使得记录层的温度在短时间内达到数百度（如250℃以上），由此引发了记录层染料的漂白和鼓泡或基片的熔化、流动、变形和烧蚀等过程。
在以上三个阶段之后，有关CD－R盘片变化机理尚没有统一认识。 一种看法是：染料层在激光的作用下迅速熔化、变形、气化、分解，基片和反射层之间形成一个类似于CD的信号坑（约1mm）(如图1所示）。由于信号的读出是根据凹坑处反射率降低来实现的，这种反射率的降低可以认为是由于凹坑处本身的反射率降低引起。另一种解释认为被反射层和基片所密封的染料层中不可能出现具有空隙的凹坑，在激光照射处的染料层发生了流动，使得染料层渗透的PC基片中形成一个深度为80nm左右的凹坑，在金反射层表面也形成约7nm左右的鼓包，同时在该处的染料层被流回的聚碳酸酯所稀释（如图2所示）。如果读出光斑的直径大于凹坑的直径，CD－R的读出原理就同样可用干涉的原理来解释， 假定在780nm处染料的折射率ndye 2.8，基片的折 射率为npc＝1.57，则其光程差：
DOPD=(ndye-npc) 磀凹坑＋2磀鼓包磏dye
=2 (2.8-1.57) 80 +272.8
= 241nm
加上染料被稀释所引起的约100nm的光程差，总的光程差为341nm，与CD的光程差相似。这就解释了两者兼容的原因。
图1 CD-R信号记录部位反射率变化曲线
( 假 定 信 号 的 坑 道 满 足 椭 圆 方 程 ，npc=1.57，nAu = 0.146， kAu ＝4.49，ndye = 2.8， kdye = 0.06, l＝780nm，ddye = 120，凹 坑 内 为 空气) | 
