CD-R à dye azoïque

• Indice de réfraction

Comme dans le cas de la phtalocyanine de cuivre, le photovieillissement en SEPAP 12/24 du composé azoïque, décrit dans le chapitre 4, se traduit par une modification importante de ses propriétés optiques. L’étude par ellipsométrie spectroscopique a effectivement révélé une diminution, à 780 nm, d’environ 70 % du coefficient d’extinction k et d’environ 20 % de l’indice de réfraction n après 160 h d’irradiation. De telles évolutions pourraient également conduire à des problèmes de gravure et de lecture.

L’influence de la diminution de l’indice n sur les paramètres de lecture a été étudiée en irradiant un CD-R Verbatim entier en SEPAP 12/24. La Figure 6.5 présente la modification de la réflectivité du disque après 100 h de photovieillissement.

Figure 6.5. Modification de la réflectivité d’un CD-R Verbatim après 100 h de photovieillissement en SEPAP 12/24 (analyseur Clover)

Comme dans le cas du CD-R MPO, l’irradiation du CD-R Verbatim conduit à une diminution quasi-homogène de la réflectivité sur toute la surface du disque. Après 100 h de vieillissement, ce paramètre subit une diminution de l’ordre de 10 %.

Afin de corréler cette réduction de l’indice n à la variation de réflectivité, l’évolution de ces deux grandeurs a été tracée en Figure 6.6.

Figure 6.6. Comparaison entre la variation de la réflectivité d’un CD-R Verbatim et de l’indice de réfraction n du dye azoïque (mesuré à 780 nm) au cours du photovieillissement en SEPAP 12/24

La variation de l’indice n est superposée à l’évolution de la réflectivité. Cette expérience de photovieillissement met de nouveau en évidence une corrélation entre l’indice de réfraction du dye et la réflectivité du disque. Malgré cette bonne corrélation entre ces deux grandeurs, il est important de noter que l’épaisseur du dye intervient également dans la formule de la

réflectivité donnée dans le paragraphe I. 2. Cette remarque implique qu’une variation

d’épaisseur ou une déformation de la couche enregistrable pourrait également participer à modifier la réflectivité. La topographie de la couche enregistrable d’un CD-R a donc été étudiée par AFM après un photovieillissement.

• Déformation des zones enregistrées

Pour étudier l’impact du photovieillissement sur la surface du dye, un CD-R Verbatim gravé a, tout d’abord, été irradié côté polycarbonate pendant 120 h. La couche de dye (sur le polycarbonate) a ensuite été analysée par AFM (mode imagerie), après avoir retiré le vernis et la couche métallique par la méthode du scotch-tape. La Figure 6.7 présente une comparaison entre une image AFM de la surface du dye avant vieillissement (a) et après 120 h de photo-oxydation (b).

Figure 6.7. Images AFM (mode tapping) d’amplitude de la couche enregistrable d’un CD-R Verbatim gravé a) non vieilli et b) photovieilli 120 h en SEPAP 12/24

Comme dans le cas de l’analyse par AFM du polycarbonate seul (voir chapitre 3, I. 1), les images de la Figure 6.7 comportent des « rainures » parallèles correspondant au sillon, et ceci malgré la présence du dye. Cette observation peut être expliquée par le fait que le dye épouse globalement les formes du sillon et que son épaisseur n’excède pas 150 nm. Avant vieillissement (Figure 6.7 a)), le sillon et l’intersillon comportent des déformations localisées qui peuvent être attribuées à la gravure c’est-à-dire à la formation des pits. Après vieillissement (Figure 6.7 b)), les zones gravées paraissent « atténuées » ou « lissées ». Par conséquent, en plus d’une modification de l’indice de réfraction du dye, le photovieillissement conduit également à une évolution topographique de la couche enregistrable se traduisant par une modification des déformations causées par la gravure.

Ces évolutions devraient être visibles sur la couche réfléchissante puisque celle-ci est en contact direct avec le dye. C’est pourquoi, pour confirmer le résultat précédent, la couche métallique d’un CD-R Verbatim a été analysée par MEB avant et après vieillissement (Figure 6.8).

a) b)

Sillon Intersillon

Figure 6.8. Image MEB d’une couche réfléchissante d’un CD-R Verbatim gravé a) non vieilli et b) photovieilli 120 h en SEPAP 12/24

L’analyse de la couche métallique permet d’obtenir une image « en négatif » de la couche de

dye. Par conséquent, les déformations observées avant vieillissement (Figure 6.8 a)) peuvent

être attribuées à l’empreinte des pits. Après vieillissement (Figure 6.8 b)), aucune marque de zones enregistrées n’est visible sur l’image MEB. Ce résultat confirme donc l’atténuation voire la disparition des marques de gravure mise en évidence par AFM.

Ces déformations des zones enregistrées peuvent avoir un impact dramatique sur les paramètres analogiques et numériques du disque. La longueur des pits et des lands est, en particulier, caractérisée par un paramètre analogique appelé jitter (voir chapitre 1, II. 1). Cette grandeur est égale à l’écart-type des longueurs des pits et des lands exprimées en durée de lecture (ns). La Figure 6.9 présente l’évolution du jitter moyen d’un CD-R Verbatim au cours d’un photovieillissement en SEPAP 12/24.

Figure 6.9. Variation du jitter d’un CD-R Verbatim au cours du photovieillissement en SEPAP 12/24 (analyseur Clover)

L’irradiation conduit à une augmentation très importante du jitter moyen : après 140 h de vieillissement, ce paramètre est plus de deux fois supérieur à la valeur initiale. L’augmentation du jitter indique une variation de l’écart-type des longueurs des pits et des

lands. Autrement dit, l’évolution du jitter observée lors cette expérience est parfaitement

cohérente avec les déformations des pits et des lands mises en évidence par AFM et par MEB. Les évolutions de réflectivité et du jitter du CD-R devraient se traduire par une augmentation des taux d’erreurs. Le BLock Error Rate (BLER) permet de caractériser le nombre d’erreurs perçues lors de la lecture avant l’application des codes de correction (voir chapitre 1, II. 1). La Figure 6.10 présente la variation du BLER au cours du photovieillissement d’un CD-R

Verbatim en SEPAP 12/24.

Figure 6.10. Variation du BLER d’un CD-R Verbatim au cours du photovieillissement en SEPAP 12/24 (analyseur Clover)

D’après la Figure 6.10, le photovieillissement entraîne une augmentation « exponentielle » du

BLER. En effet, jusqu’à environ 40 h d’irradiation, la variation du taux d’erreurs est très

faible. Ensuite, le BLER augmente de façon plus rapide pour atteindre plus de 90 s-1 après 100 h de vieillissement.

Cette augmentation du taux d’erreurs est cohérente avec les modifications des paramètres analogiques identifiées précédemment. La forme « exponentielle » de la courbe peut être expliquée par un « effet de seuil ». En effet, lors de la lecture du CD-R, l’information numérique binaire (0 ou 1) est obtenue en « comptant » le nombre de transitions du signal optique par rapport à un seuil de décision (voir chapitre 1, I. 1. 1) [2, 6, 14]. Ce seuil de décision

importantes des paramètres analogiques tels que la réflectivité ou le jitter. Après 100 h d’irradiation, le BLER est inférieur à 220 s^-1. Cette valeur est définie dans la norme ISO 18927 comme étant la limite indiquant l’apparition d’erreurs incorrigibles de type E32 ^[76].

Le vieillissement photochimique de disques optiques pressés et enregistrables a permis d’établir des corrélations entre les modifications physico-chimiques de certains constituants (dye et couche optique) et l’évolution des paramètres analogiques des disques. Dans tous les cas étudiés, des augmentations des taux d’erreurs ont été observées.

Comme démontré dans les chapitres précédents, l’application d’une contrainte thermique (60 < T < 120 °C) sur les différents constituants a conduit à certaines modifications de leurs propriétés fonctionnelles. Ces évolutions pourraient également entraîner des variations des paramètres de lecture.

II. Vieillissement thermique

La démarche adoptée dans le cadre des thermo-vieillissements est similaire à celle mise en œuvre précédemment : des contraintes thermiques ont été appliquées sur des disques entiers, pressés et enregistrables.