專利名稱：光學記錄介質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及相變光學記錄介質(zhì)。
背景技術：
光學記錄介質(zhì)已經(jīng)投入到實際應用中，其包括利用晶相和非晶相之間的可逆相變原理的所謂相變光學記錄介質(zhì)。相變光學記錄介質(zhì)的記錄材料包括AgInSbTe和AgInSbTeGe材料，其中Ag、In、Ge等加入到Sb、Te制成的基體(matrix)中。這些材料可用于CD-RW、DVD-RW、DVD+RW介質(zhì)。每種該相變光學記錄介質(zhì)具有層疊結(jié)構(gòu)，其中第一保護層、記錄層、第二保護層和折射層作為基本層，以層疊結(jié)構(gòu)設置在其上形成有螺旋或同心凹槽的塑料基板上，并執(zhí)行二值信息的記錄和復制。為滿足更高數(shù)目和高容量的記錄，通過將用于DVD的波長650nm到660nm的激光束改變?yōu)榫哂兴{紫區(qū)域405nm波長的激光二極管，或者通過使用大數(shù)值孔徑(NA)0.85的透鏡，在盤的單側(cè)可以得到20GB或更大的記錄容量。
另一方面，為了允許使用DVD記錄和復制的信息，可以考慮設定記錄和復制數(shù)值孔徑為傳統(tǒng)上使用的0.65的方法。但是，由于透鏡數(shù)值孔徑為6.5的DVD的記錄容量小于透鏡數(shù)值孔徑為0.85的DVD的記錄容量，本發(fā)明申請人已經(jīng)給出一種記錄多值信息的方法，其通過在非結(jié)晶狀態(tài)的記錄標記附近的結(jié)晶部分的量的差別來實現(xiàn)(非專利文獻1、專利文獻1和專利文獻2的)20GB或更大的記錄容量。
下面，對非專利文獻1披露的技術給出描述。
圖1是顯示記錄標記量與射頻(Rf)信號之間關系的示意圖。記錄標記基本位于各單元的中心。與此類似的關系顯示在相坑(phase pit)中，其中記錄標記以可重寫相變材料的相狀態(tài)或凹凸或不規(guī)則狀態(tài)記錄在基板上。在記錄標記以凹凸或不規(guī)則形式記錄在基板上的相坑的情況，該相坑的內(nèi)槽的光深度需要設置為λ/4，以使RF信號的信號增益最大化。符號λ代表記錄/復制激光的波長。RF信號值以用于記錄和復制的激光束聚焦在單元的中心時的值被賦值，并且根據(jù)一個單元內(nèi)的記錄標記的量大小而改變。當單元內(nèi)沒有記錄標記存在時RF信號一般最大，而當記錄標記量最大時RF信號最小。
當進行多值記錄時，例如，根據(jù)上述區(qū)域調(diào)制方法記錄標記圖案數(shù)或多值水平數(shù)為6，每個記錄標記的結(jié)果RF信號表現(xiàn)為圖2所示的分布。這些RF信號值分別由歸一化的數(shù)值表示，該歸一化數(shù)值由將最大RF信號值和最小RF信號值的寬度即動態(tài)范圍或DR定義為1來獲得。通過設定每個單元的周長為約0.6um來進行記錄和復制，該長度后面將稱之為單元長度，其在圖1中用12表示，使用λ＝650nm，透鏡數(shù)值孔徑(NA)＝0.65，并且聚焦光束直徑約＝0.8um的光學系統(tǒng)，在圖1中用11表示。圖1中，14代表凹槽，15代表記錄軌道寬度，17代表低反射率的結(jié)晶的非晶態(tài)記錄標記，19代表高反射率的非記錄部分。這種多值記錄標記可以通過調(diào)制比如記錄功率Pw、擦除功率Pe、最低功率Pb的激光功率，和作為圖3所示的記錄方法的參數(shù)的開始時間來形成。在圖3中，11代表復制光束直徑，12代表單元長度，13代表單元，17代表多值記錄標記，19代表結(jié)晶部分，20代表脈沖開始時間。
在上述多值記錄方法中，隨著記錄線形密度的增加，單元長度相對聚焦的激光束直徑逐漸減小，而當目標單元被復制時，聚焦的激光束跑出該單元之外到相鄰單元。因此，即使相鄰單元具有與目標單元相同的標記量，目標單元的復制RF信號值依據(jù)相鄰單元的標記量的組合而受到影響。因此，目標記錄標記和相鄰單元標記之間存在交互信號影響。如圖2所示，由于此影響，各圖案內(nèi)的RF信號值分布具有偏差。因此，為了確定目標單元施加到哪個記錄標記圖案，需要保持各記錄標記的復制RF信號值之間的間隔大于偏差的間隔。如圖2所示，每一圖案數(shù)的記錄的各RF信號值的間隔基本等于該偏差，而且這種狀態(tài)表示了可以勉強執(zhí)行記錄標記圖案確定的極限。
提出突破該極限的技術為使用連續(xù)3數(shù)據(jù)單元(consecutive three-datacells)的多值檢測技術(multivalue-detection technique)，其在非專利文獻1中披露。該技術包括研究多值信號分布，包括例如，當使用8值、83＝512個圖案記錄時，連續(xù)3數(shù)據(jù)單元的組合的圖案，以生成圖案表，并根據(jù)未知數(shù)據(jù)的復制信號的結(jié)果計算連續(xù)3數(shù)據(jù)單元的圖案，進而參照圖案表確定有待多值復制的未知信號。該技術使得在確定多值信號中，甚至在傳統(tǒng)的單元密度下或信號信息復制時發(fā)生交互信號干擾的SDR值條件下，可以減少錯誤率。當多值音調(diào)(multivalue tones)定義為“n”，定義多值RF信號的動態(tài)范圍為“DR”時，SDR值由比率∑σi/(n×DR)表示，即各多值信號“σi”的標準偏差的平均值，并且代表了對應二值記錄中抖動的信號質(zhì)量。通常，當設定多值音調(diào)數(shù)“n”被設定為特定值時，多值信號的標準偏差“σi”越小，動態(tài)范圍“DR”越大，而且SDR值越小。結(jié)果，錯誤率由于多值信號的檢測性能的提高而降低。相反，隨著多值音調(diào)數(shù)的增加，SDR值和錯誤率將分別增加。
當使用多值檢測技術時，例如圖4所示出，多值檢測可以用8值實現(xiàn)，其中多值音調(diào)數(shù)增加到8，而且各RF信號值的分布相互交疊。
上述相變光學記錄材料還可以在多值記錄方法中使用。然而，在可重寫或可一次記錄介質(zhì)中，如DVD-R/RW、DVD+R/R，在通過使用藍激光二極管(blue laser diode)或藍線標準(Blu-ray standard)記錄和復制的相變介質(zhì)和多值相變介質(zhì)中，要求高速記錄和復制。為達到此要求，有必要挑戰(zhàn)實現(xiàn)結(jié)晶速率的提高和記錄標記長期存儲穩(wěn)定性之間的平衡。對于與在其中作為基體的Sb70Te30形成共晶組分的AgInSbTe材料存在限制，該材料到現(xiàn)在一直在使用。實際上，在8X或更高線速度下的記錄中，由于記錄標記的長期存儲穩(wěn)定性問題，它不可能使用DVD。因此探尋通過使用其它含Sb材料，而不是使用含Sb和Te的材料作為基體來實現(xiàn)結(jié)晶速率的提高和記錄標記長期存儲可靠性之間的平衡。其優(yōu)選的材料是GaSb和GeSb。例如，專利文獻3披露了在GeSb中加入In的材料，還披露Sn、Bi、Zn、Ga等作為添加元素以優(yōu)選為10原子％或更少的量被加入GeSb。其優(yōu)選的材料是GaSb和GeSb。此外，優(yōu)選材料的實例包括專利文獻4披露的GeSbSnIn、專利文獻5披露的GeMnSb、專利文獻6披露的向GeSbSn加入Te、In和Ga，但是上述材料卻無法解決本發(fā)明中提出的挑戰(zhàn)性問題。
專利文獻1，日本特開公報(JP-A)2003-218700號專利文獻2，日本特開公報(JP-A)2004-152416號專利文獻3，日本特開公報(JP-A)2001-39301號專利文獻4，日本特開公報(JP-A)2002-11958號專利文獻5，日本特開公報(JP-A)2004-341240號專利文獻6，日本特開公報(JP-A)2004-203011號非專利文獻7，使用圖案識別的數(shù)據(jù)檢測，2001光學存儲國際研討會，技術摘要2001，Pg-27(Data Detection using Pattern Recognition，InternationalSymposium on Optical Memory 2001，Technical Digest 2001，Pg-27)。

發(fā)明內(nèi)容
隨著對高速和大容量記錄要求的增加，需要一種相變材料，該相變材料能夠高速記錄，有效控制記錄標記的任意確定長度，并且長期存儲穩(wěn)定性極佳。尤其是，隨著記錄量的增加，對高速記錄和復制的要求更高。記錄，在非結(jié)晶狀態(tài)下保持0.1um左右的標記長度，并且有效地控制標記在0.1um附近，是二值記錄和多值記錄的基礎。特別是，在多值記錄中，最短標記和最長標記的差別小，而且必須細微地控制二者間的標記長度。
另外，在多值記錄中，由于在記錄信息的凹槽中標記區(qū)域會改變，而且從改變的標記區(qū)域復制的反射信號電壓以規(guī)則間隔分開以由此讀取信息，所以增加了復制信號錯誤的數(shù)量，從而在不僅涉及高溫和高濕度的條件下的記錄標記的損失和標記長度的變化，而且涉及含有記錄標記間的結(jié)晶狀態(tài)改變導致的反射率變化時，不允許信息的讀取。另外，對于二值記錄和多值記錄，還要求使用在650nm波長區(qū)域和405nm波長的藍紫區(qū)域內(nèi)非晶態(tài)和晶態(tài)的光學常數(shù)具有很大差別的材料。特別是，在多值記錄中，無信息記錄的零水平的反射率越大，信號水平間的反射信號電壓差別也越大，而例如第八值信號的最大水平和零水平之間的差別越大，所謂的調(diào)制因素越好，因為信息以反射的信號水平讀取。
因此本發(fā)明的目標是提供一種相變光學記錄介質(zhì)，其包括相變光學記錄材料和滿足該要求的合適的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第一方面是光學記錄介質(zhì)，其包括基板、第一保護層、相變記錄層、第二保護層和反射層，其中該相變記錄層是利用與由激光束輻射引發(fā)的在非晶相與晶相之間的可逆相變相關的光學常數(shù)的層，并且該相變記錄層包括Ge、Sb、Sn、Mn和X，其中X代表選自In、Bi、Te、Ag、Al、Zn、Co、Ni和Cu中的至少一種元素，其中當Ge、Sb、Sn、Mn和X的關系由GeαSbβSbγMnδXε表示時，α、β、γ、δ和ε分別滿足下面的數(shù)學表達式5≤α≤25，45≤β≤75，10≤γ≤30，0.5≤δ≤20且0≤ε≤15，其中當α+β+γ+δ+ε＝100時，α、β、γ、δ和ε分別表示原子％，并且其中Ge、Sb、Sn、Mn和X的含量的總合為相變記錄層總量的至少95原子％。
本發(fā)明的第二方面是根據(jù)第一方面的光學記錄介質(zhì)，其中元素α的比例滿足下面的數(shù)學表達式10≤α≤25。
本發(fā)明的第三方面是根據(jù)第一方面或第二方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中元素β的比例滿足下面的數(shù)學表達式50≤β≤70。
本發(fā)明的第四方面是根據(jù)第一方面到第三方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中元素δ的比例滿足下面的數(shù)學表達式1.0≤δ。
本發(fā)明的第五方面是根據(jù)第一方面到第四方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中相變記錄層還包括7原子％或更少量的Ga。
本發(fā)明的第六方面是根據(jù)第一方面到第五方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中相變記錄層還包括選自Tb、Dy、Nd、Gd、Ti、Zr、Cr、Fe和Si中的任意元素。
本發(fā)明的第七方面是根據(jù)第一方面到第六方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中第一保護層、相變記錄層、第二保護層和反射層以層疊結(jié)構(gòu)依次設置在基板上，或者反射層、第二保護層、相變記錄層、第一保護層以層疊結(jié)構(gòu)依次設置在基板上。
本發(fā)明的第八方面是根據(jù)第七方面的光學記錄介質(zhì)，其中光學記錄介質(zhì)還包括粘合劑層和覆蓋基板，并且反射層、第二保護層、相變記錄層、第一保護層、粘合劑層和覆蓋基板層以層疊結(jié)構(gòu)設置在基板上。
本發(fā)明的第九方面是根據(jù)第七方面或第八方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中反射層包括Ag和Ag合金中的任意之一。
本發(fā)明的第十方面是根據(jù)第七方面的光學記錄介質(zhì)，其中第二保護層包括ZnS和SiO2的混合物。
本發(fā)明的第十一方面是根據(jù)第七方面的光學記錄介質(zhì)，其中反射層、第二保護層、相變記錄層和第一保護層以層疊結(jié)構(gòu)依次設置在基板上，第二保護層包括選自于ZrO2、Y2O3和TiO2混合物、SiO2、Nb2O5混合物及SiO2、Ta2O5混合物中的任意一種混合物。
本發(fā)明的第十二方面是根據(jù)第十方面的光學記錄介質(zhì)，其中光學記錄層還包括在反射層和第二保護層之間的抗硫化層。
本發(fā)明的第十三方面是根據(jù)第七方面的光學記錄介質(zhì)，其中第一保護層包括ZnS和SiO2混合物。
本發(fā)明的第十四方面是根據(jù)第七方面到第十三方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄介質(zhì)還包括在第一保護層和相變記錄層之間的界面層，其中該界面層的厚度為1nm到10nm，并且包括ZrO2、Y2O3和TiO2混合物、SiO2和Nb2O5混合物及SiO2和Ta2O5混合物中的任意之一。
本發(fā)明的第十五方面是根據(jù)第七方面到第十四方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄介質(zhì)還包括在相變記錄層和第二保護層之間的界面層。
本發(fā)明的第十六方面是根據(jù)第一方面到第十五方面中的任意一個方面的光學記錄介質(zhì)，其中該第一保護層包括ZnS和SiO2，并且ZnS∶SiO2的成分比為60mol％至85mol％∶40mol％至15mol％，而第二保護層包括ZnS和SiO2，并且ZnS∶SiO2的成分比為30mol％至85mol％∶70mol％至15mol％。


圖1是顯示記錄標記量與射頻(RF)信號之間關系的示意圖。
圖2是顯示了根據(jù)非專利文獻1所披露的區(qū)域調(diào)制方法，當使用記錄標記圖案的數(shù)量即多值水平數(shù)＝6進行多值記錄時，來自每個記錄標記圖案的射頻信號值分布的圖。
圖3顯示了進行圖2中多值記錄的記錄方法的圖。
圖4顯示了通過增加多值音調(diào)數(shù)量到8，每個射頻信號值的分布彼此交疊的實例的圖。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的層疊結(jié)構(gòu)實例的圖。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的層疊結(jié)構(gòu)另一實例的圖。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的層疊結(jié)構(gòu)再一實例的圖。
圖8顯示了激光束輻射脈沖波形的圖。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明實例2的光學記錄介質(zhì)的SDR記錄功率依賴性和動態(tài)范圍(DR)的圖。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明實例2的光學記錄介質(zhì)的重復復制性能的圖。
圖11顯示了在根據(jù)實例36的光學記錄介質(zhì)中數(shù)據(jù)被覆蓋寫入(overwrite)后的SDR的圖。
圖12顯示了根據(jù)實例37的光學記錄介質(zhì)的SDR記錄功率依賴性的圖。
圖13顯示了根據(jù)實例41和比較實例11的光學記錄介質(zhì)的記錄次數(shù)與所得的抖動值之間關系的圖。
圖14顯示了根據(jù)實例42和比較實例12的光學記錄介質(zhì)的記錄次數(shù)與所得的抖動值之間關系的圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明給出詳細描述。
根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)允許二值記錄和多值記錄，而且在多值記錄中，可以使用非專利文獻1披露的多值記錄方法。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)的實例包括一種結(jié)構(gòu)，其中第一保護層3、相變記錄層5、第二保護層7和反射層9依次設置在透明基板l上，相變記錄層5利用與由激光束輻射引起的非晶相和晶相之間的可逆相變相關的光學常數(shù)。
該透明基板優(yōu)選為至少對于波長在400nm到800nm范圍內(nèi)的激光束透明，而且具有小雙折射和窄分布。在基板形成過程中，該基板相對其每個半徑位置可以具有雙折射分布。材料的雙折射優(yōu)選較窄，所形成的基板也優(yōu)選具有窄的雙折射分布。鑒于其不存在雙折射，優(yōu)選使用玻璃基板，但由于聚碳酸酯比玻璃便宜，故通常使用聚碳酸酯基板。
通常，基板具有槽深20nm到35nm、槽寬0.2um到0.3um、槽節(jié)距0.40um到0.50um的引導槽。
第一保護層實例包括氧化物、氮化物、碳化物及他們的混合物。在400nm波長附近具有高透射率的材料是合適的。具有高吸光性的碳化物如SiC是不適合的，但是可以與由氧化物和氮化物等制成的保護層相結(jié)合，以形成用于提供吸光的幾納米的薄層。其中，優(yōu)選硫化鋅(ZnS)和二氧化硅(SiO2)混合物(ZnSSiO2)，其成分比為ZnS∶SiO2優(yōu)選為30mol％到90mol％∶70mol％到10mol％，而且更優(yōu)選為60mol％到85mol％∶40mol％到15mol％。當?shù)谝槐Ｗo層采用上述材料時，在重復寫入和高溫條件以下，層自身的結(jié)晶可以被限制，而且在重復寫入時保持高記錄靈敏度和減少層的變形。
在形成的第一保護層中，每種組成氧化物成分的氧比例不限于化學計量比組成，而且氧比例允許氧缺乏。例如，SiOx的氧比例為0≤x≤2。以后所述的第二保護層、界面層等也是如此。
第一保護層3可以構(gòu)造成兩層或更多層。在重復記錄時，隨著記錄次數(shù)的增加，介于記錄層5和第一保護層3間構(gòu)成保護層的元素可能擴散到記錄層。因此，如圖6所示，界面層4可以形成在第一保護層3和記錄層5之間。而且，界面層(未示出)可以提供在記錄層5和第二保護層7之間。
另一種結(jié)構(gòu)是在基板上使用由除了ZnSSiO2之外的氧化物、氮化物或其混合物制成的層，而且ZnSSiO2層和記錄層以層疊結(jié)構(gòu)依次設置在基板上。該結(jié)構(gòu)的目的是為了重復記錄時的激光束散熱，即在熱量到達基板之前，使熱量向凹槽的外周部分消散。當設置界面層時，除了提高重復記錄性質(zhì)之外的目的，可以根據(jù)記錄層材料，向該界面層提供結(jié)晶加速輔助層的功能，以提高擦除性能。在此情況下，界面層處在晶態(tài)或多晶形式，并用于輔助記錄層的核形成/生長。界面層的實例包括氧化物、碳化物和氮化物。為了防止界面層在高溫或高濕度條件下被損害其長期存儲能穩(wěn)定性或檔案存儲穩(wěn)定性，該界面層優(yōu)選具有幾納米的厚度。
在本發(fā)明中，界面層主要由于防止各記錄性質(zhì)的降低，并且在ZnSSiO2的厚度處于30nm到100nm的范圍內(nèi)時，特別是使用藍紫激光時使用。通過在第一保護層3和記錄層5之間設置界面層，可以防止記錄當中溫度升高所造成的第一保護層惡化和減小折射率所造成的反射率降低，并且防止記錄性能的下降。
優(yōu)選的界面層材料為透明的，并且對于波長為405nm的光，具有約為2.3的折射率，其等于ZnSSiO2的折射率。原材料實例包括SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、Y2O3、TiO2、AlN和SiN。優(yōu)選高熔點、折射率約為2.3的ZrO2和TiO2混合物，Y2O3還加入上述混合物中的混合物，SiO2和Nb2O5混合物，以及SiO2和Ta2O5混合物。在通過濺射形成界面層中使用該材料作為靶材料時，通過將3原子％到8原子％的Y2O3與ZrO2混合，即使在使用大面積靶時，也可以防止靶材料被破壞。在ZrO2、Y2O3和TiO2的混合物中，當其定義為[(ZrO2)1-x(Y2O3)x]1-y(TiO2)y時，每種氧化物的比例(mol％)優(yōu)選為2≤x≤8和10≤y≤70。就透光性和熱消散性而言，還優(yōu)選In2O3和ZnO的混合物和In2O3和MgO的混合物。
界面層厚度優(yōu)選為1nm到10nm。很難形成厚度為1nm或更薄的層，而當厚度大于10nm時，熱導率將升高，熱量擴散到外周，這造成記錄靈敏度的降低和記錄性能的下降。而且，當厚度為10nm或更大的界面層處于高溫條件下時，記錄的標記可能由于結(jié)晶核的形成/生長而變小，并且可能依據(jù)材料而消失。
對于第二保護層，優(yōu)選地使用與第一保護層相同的材料ZnSSiO2。然而，因為熱導率低于第一保護層的第二保護層的記錄靈敏度被提高，所以ZnS∶SiO2的成分比優(yōu)選為30mol％到85mol％∶70mol％到15mol％。例如，第一保護層優(yōu)選具有ZnS∶SiO2＝70∶30的成分比，而第二保護層優(yōu)選具有ZnS∶SiO2＝80∶20的成分比。
這里，第一保護層是設置在激光輻射側(cè)的保護層，而設置在反射層附近的保護層稱為第二保護層。
對于反射層，使用了Al、Ag、Cu、Pd、Nd、Ni、Ti、Au、Bi、In和其合金。為進行高線速度記錄，適合采用高熱導率材料。其中，優(yōu)選Ag和含Ag量95原子％或更高的合金。在采用Ag合金時，銀合金優(yōu)選混合有與熱導率接近Ag的材料。優(yōu)選使用選自Nd、Cu、Bi和In中的至少一種元素，以2原子％或更少的量加入到Ag中，更優(yōu)選地以1原子％或更少的量加入到Ag中。當使用短激光束波長時，因為反射層表面的凹凸造成反射信號的減少并造成信號噪聲，所以優(yōu)選使用Ag合金。
當ZnSSiO2用于第二保護層，而且在該第二保護層上設置了由Ag或Ag合金制成的反射層時，因為在高溫條件下可能形成Ag和S化合物并記錄性質(zhì)降低，所以需要在該第二保護層和該反射層之間形成由氧化物、氮化物、碳化物制成的抗硫化層。對于該抗硫化層，SiOC、SiC、ZnO、MgO、TiO2、TiO2和TiC的混合物、ZnO2和ZrC的混合物、Ta2O5和TaC的混合物及Nb2O5和SiO2的混合物是合適的材料?；蛘?，可以使用上述界面層的材料。第一保護層的厚度優(yōu)選為40nm到250nm，第二保護層的厚度優(yōu)選為5nm到20nm，抗硫化層的厚度優(yōu)選為1nm到5nm，而反射層的厚度優(yōu)選為100nm到180nm。
根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的相變記錄層包括Ge、Sb、Sn、Mn和X，其中X代表選自In、Bi、Te、Ag、Al、Zn、Co、Ni和Cu中的至少一種元素，而且當Ge、Sb、Sn、Mn和X各成分的關系由GeαSbβSbγMnδXε表示時，其中當α+β+γ+δ+ε＝100時，α、β、γ、δ和ε分別表示原子％，α、β、γ、δ和ε的元素分別滿足下面的數(shù)學表達式5≤α≤25，45≤β≤75，10≤γ≤30，0.5≤δ≤20，0≤ε≤15。Ge、Sb、Sn、Mn和X的總含量為相變記錄層總含量的至少95原子％。
傳統(tǒng)上，記錄層的材料包括Sb和Te。該材料實例中基于接近Sb∶Te＝70∶30(原子％)的共晶組成加入了Ge、Ag、In、Ga、Sn、Zn和稀土元素，該材料包括Ag-In-Sb-Te，Ge-In-Sb-Te，Ge-Sb-Te，Ge-Ag-In-Sb-Te，Ge-Sn-Sb-Te，Ge-Zn-Sb-Te，Ga-Ge-Sb-Te，和Ga-Se-Te。這些材料分別具有60≤Sb≤80(原子％)和10≤Te≤30(原子％)的組成，附加元素量為5原子％到15原子％。
在進行低線速度記錄時，使用這些材料可以得到滿意的性能，但是，在進行高線速度記錄時，即使最初的記錄性能極佳，高溫條件下的存儲穩(wěn)定性仍會降低。該現(xiàn)象在DVD以高于14m/s的線速度進行記錄時會出現(xiàn)。其不僅適于DVD，而且適于使用藍激光的記錄介質(zhì)。
另一方面，多值記錄是使用反射的音調(diào)進行信息記錄和復制的方法，其要求低水平反射信號和高水平反射信號之間的差別即動態(tài)范圍大。在使用藍激光進行多值記錄時，由于上述包括Sb和Te的材料在藍波長譜下的動態(tài)范圍要小于紅波長譜下的動態(tài)范圍，需要使動態(tài)范圍更大的材料。因此，要求改善動態(tài)范圍和存儲可靠性?；旧?，為了使動態(tài)范圍更大，在記錄材料中晶相和非晶相之間的光學常數(shù)或折射率的差別越大，就越好。作為一種合適的記錄材料，使用GaSb、GeSb、InSb、SnSb、ZnSb等，其中以Sb為基體。
光學常數(shù)包括折射率“n”和吸收系數(shù)“k”。折射率“n”和吸收系數(shù)“k”在晶態(tài)中分別定義為“nc”和“kc”，而在非晶態(tài)中定義為“na”和“ka”，對于Ga∶Sb＝14∶86的情況，在650nm波長附近的光學常數(shù)分別為nc＝3.41，kc＝4.67，na＝4.36，ka＝2.81。在405nm波長附近該光學常數(shù)分別為nc＝1.38，kc＝3.28，na＝2.63，ka＝3.12。因此，在650nm波長附近Δn＝(na-nc)的值為0.95，在405nm波長附近Δn＝(na-nc)的值為1.25，而且“ka”和“kc”之間的差值小0.16。
當Ga∶Sb＝50∶50時，在650nm波長附近，nc＝3.48，kc＝4.53，na＝4.31，ka＝2.61，而在405nm波長附近，nc＝1.37，kc＝3.29，na＝2.53，ka＝2.98。在650nm波長附近Δn為0.83，而在405nm波長附近Δn為1.16。
因此，當記錄線速度升至最大約35m/s時，GaSb和GeSb為合適的材料。Sb、Ga和Ge的優(yōu)選組成范圍是50≤Sb≤95(原子％)，Ga≤5(原子％)或Ge≤50(原子％)。
當Sb的含量高于80原子％時，在記錄層進行初始化步驟后經(jīng)歷相變而變?yōu)榫B(tài)的過程中，整個介質(zhì)難于均勻地結(jié)晶，即形成介質(zhì)后，相是不均勻的，而且特別是不可能在多值記錄中使用該層。高溫條件下的存儲可靠性受損，而且一次寫入記錄的標記的端部被結(jié)晶并退化。
GaSb材料具有Ga∶Sb＝12∶88的共晶組成。具有該組成的記錄層夾設在第一保護層和第二保護層之間，而且由Ag合金制成的反射層設置在第二保護層上以形成記錄介質(zhì)。當660nm波長的激光束在記錄層的相被改變?yōu)榫嘀笠?5mW的功率照射到盤表面時，該記錄層開始由接近15m/s的線速度部分地形成非晶態(tài)。
當進一步將Ga的量添加到記錄層時，其開始形成非晶態(tài)的線速度顯著降低，這使得初始化更加困能。結(jié)果，僅使用Ga和Sb兩種元素，不可能得到足以在低記錄線速度10m/s下進行記錄的記錄性能。
而Ge和Sb具有Ge∶Sb＝16∶84的組成。非晶態(tài)開始形成的記錄線速度為20m/s。但是，僅使用Ge和Sb兩種元素，也不可能得到足以高達10m/s的速度下進行記錄的記錄性能。
然后，測試了作為第三種添加元素的材料，其能夠被容易地初始化，允許從低水平向高水平調(diào)整記錄線速度，并且在晶相和非晶相下具有高光學常數(shù)。
特別地，測試Sn添加到Ge∶Sb＝16∶84(原子％)和Ga∶Sb＝12∶88(原子％)的情況。
定義(Ge16Sb84)100-xSnx和(Ga12Sb88)100-ySny，并且改變“x”和“y”。在GeSnSb材料中，當“x”和“y”分別變?yōu)?、5、10、15、20和25(原子％)時，在Sn的使用量升至15原子％時，非晶態(tài)開始形成的記錄線速度僅為約2m/s，而在Sn的使用量為20原子％或更高時，速度增加為5m/s更快。而在GeSnSb材料中，通過向GaSb加入僅5原子％的Sn，非晶態(tài)開始形成的記錄線速度變?yōu)?0m/s或更高。
另外，記錄介質(zhì)在高溫條件下(80℃，85％RH(相對濕度))保持200小時以檢驗結(jié)晶后的非記錄部分的反射率的變化。改結(jié)果表明反射率隨Sn量的增加而降低，尤其是GaSnSb材料的反射率明顯降低。當向GaSnSb加入20原子％的Sn時，發(fā)生約5％的反射率減小。對于GeSnSb材料，反射率的降低為2％或更少。
在多值記錄中，由于通過反射率大小區(qū)分信息，反射率的變化導致記錄性能的降低，而且反射率變化優(yōu)選為小的。但是，當GeSnSb材料按原樣使用時，當以低線速度記錄時，除非加入25原子％或更多的Ge，否則將不能獲得優(yōu)選的記錄性能，盡管其適合用于10m/s或更高線速度下的記錄。另一方面，當加入Sn時，晶相和非晶相之間的光學常數(shù)差別大，而且這是優(yōu)選的，因為其增加了二值和多值記錄的動態(tài)范圍。
那么，基于以上發(fā)現(xiàn)，作為對可以在高線速度下記錄并且具有寬的記錄線速度范圍的記錄的方法的檢驗結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過向記錄層材料GeSnSb中加入Mn和調(diào)整其成分比，可以解決該問題，而且該光學記錄介質(zhì)在以高線速度和高可靠性記錄時具有覆蓋寫入性能的優(yōu)點。術語“高線速度”代表10m/s或更高的線速度范圍。
具體而言，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當組成式定義為GeαSbβSnγMnδ時，優(yōu)選的材料由5≤α≤25，45≤β≤75，10≤γ≤30，0.5≤δ≤20(原子％)代表。這樣的材料使光學常數(shù)的差別變大。甚至在加入Mn時，反射率等于或高于未加Mn時的情況。Ge的量越高，結(jié)晶速率越慢。因此，在低線速度記錄的情況中，通過增加Ge含量可以在低速下得到高可靠性的光學記錄介質(zhì)。
另一方面，通過降低Ge的含量并增加Sb和Sn的含量可以得到適于以高線速度記錄的光學記錄介質(zhì)。Sn對增加結(jié)晶速率的影響高于Sn。因此，通過降低Ge的含量并增加Sn的含量可以得到適于以高線速度記錄的光學記錄介質(zhì)，但是其造成可靠性的降低和具有對于高線速度記錄的限制。在可靠性中，已知擱置(Shelf)性能隨Ge含量的減少和Sn含量的增加而降低。擱置性能用于評價光學記錄介質(zhì)被保留在高溫條件下的記錄性能。在此條件下，光學記錄介質(zhì)不適合于以高線速度記錄。因此，通過加入結(jié)晶速率比Sn更快的第四種元素Mn，可以得到在高記錄速度具有出色的重復記錄性能并并確?？煽啃缘墓鈱W記錄層的材料。高溫和高濕下的其反射率降低為1％或更小。
當Ge含量高于25原子％并且重復覆蓋寫入次數(shù)為1000次或更多時，記錄性能下降，盡管提高了數(shù)據(jù)存儲穩(wěn)定性。另外，能夠得到合適的記錄性能的記錄線速度低，而且這不適于高線速度記錄。當Ge以小于5原子％的量被加入時，數(shù)據(jù)存儲可靠性下降，盡管適于高線速度記錄。Ge的加入量優(yōu)選為10原子％或更高。
當加入少于45原子％的Sb時，不適于高速記錄，而且當加入多于75原子％的Sb時，數(shù)據(jù)存儲穩(wěn)定性降低。Sb的加入量優(yōu)選為50原子％到70原子％。
當加入少于10原子％的Sn時，不適于高線速度記錄，晶態(tài)反射率降低，而且晶相和非晶相之間的光學常數(shù)差別變小，其造成復制信號SN比降低。當加入多于30原子％的Sn時，記錄材料的熔點和結(jié)晶溫度被降低，以致存儲可靠性下降。
當加多于20原子％的Mn時，不適于高線速度記錄，而且記錄靈敏度將下降。Mn的加入量優(yōu)選為5原子％或更低。當在高于20m/s的線速度下進行的高線速度記錄中使用Mn時，在Mn的加入量小于5原子％時加載效果不明顯，而且優(yōu)選的Mn加入量為0.5原子％或更高。0.5原子％到1原子％的范圍內(nèi)的Mn加入量對約30m/s的線速度的效果是明顯的，而且對于DVD，該影響在對應8X的28m/s或更高的速度下也很明顯。即使當Mn的原子量變化時，結(jié)晶速率的變化量相對原子量的變化量較小，而且具有成分裕量。Zn相對于1原子％變化具有導致很大的結(jié)晶速率變化，而且具有窄的裕量。Bi也是如此。
光學記錄介質(zhì)大多通過磁控濺射制造，但是當材料包括Mn時，設備所用的靶具有高密度比，即99％或更高的由組成材料計算得到的理論值與實際值之間的密度比。這意味著當通過濺射形成層時具有高密度比的靶在放電穩(wěn)定性上出色，使得能夠制造精細的記錄層并提高記錄信號的質(zhì)量和均勻性。當材料中不包括Mn時，該密度比低于95％。即，包括GeSbSn的材料的密度比約為94％。當材料包括Te而不包括Mn時，該密度比約為89％。
另外，為了提高存儲可靠性和DOW，優(yōu)選加入選自In、Bi、Te、Ag、Al、Zn、Co、Ni和Cu中的至少一種元素，作為元素X。加載ε(原子％)優(yōu)選為0≤ε≤15。
記錄層的優(yōu)選厚度為10nm到20nm。
相變層優(yōu)選僅包括Ge、Sb、Sn、Mn和X的材料，但是還可以包括其他元素。Ge、Sb、Sn、Mn和X的總含量應該占整個相變記錄層總含量的至少95％。
除Ge、Sb、Sn、Mn和X之外，優(yōu)選使用Ga作為添加元素。還優(yōu)選向構(gòu)成組成的材料中加入7原子％或更少的Ga。采用該組成，在進行相變記錄介質(zhì)的制造過程和早期階段記錄和復制的評價前，可以降低結(jié)晶溫度，且容易獲得適于在初始化步驟中記錄的條件，在初始化步驟中，非晶相的記錄層被轉(zhuǎn)變?yōu)榫?。此外，可以加入選自Tb、Dy、Nd、Gd、Ti、Zr、Cr、Fe和Si中的至少一種元素。
根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)的另一結(jié)構(gòu)包括一種結(jié)構(gòu)，其中如圖5和圖6所示的每一層逆序設置，即反射層9、第二保護層7、記錄層5和第一保護層3以層疊結(jié)構(gòu)按照與圖5所示的結(jié)構(gòu)相反的順序設置在其上設置有引導凹槽的基板上，或者包括一種結(jié)構(gòu)，其中反射層9、第二保護層7、記錄層5、界面層4和第一保護層3以層疊結(jié)構(gòu)依次設置在基板上(圖7)。當反射層使用Ag合金時，抗硫化層可以設置在第二保護層7和該反射層9之間。
在此情況中，作為上述界面層材料的ZrO2和TiO2混合物、除了ZrO2和TiO2混合物之外還包括Y2O3的混合物、SiO2和Nb2O5混合物以及SiO2和Ta2O5混合物，可以用于第二保護層。另外，可以使用In2O3和SnO2混合物，In2O3和ZnO混合物以及ZnO和Al2O3混合物。優(yōu)選具有比ZnS·SiO2高的熱導率的混合物。在使用物鏡數(shù)值孔徑為0.85的光學攝像管的光學記錄介質(zhì)中尤其有效。這些混合物與ZnS·SiO2相比分別具有高的熱導率，對提高重結(jié)晶速率起作用，并且改善記錄標記的形成和覆蓋寫入性能。
第二保護層的優(yōu)選厚度為3nm到15nm，而且更優(yōu)選為4nm到10nm。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種光學記錄介質(zhì)，其即使在使用405nm波長的激光時仍可以提供具有較寬動態(tài)范圍并且提高多值記錄性能和存儲可靠性。
通過使用具有特定成分的相變記錄介質(zhì)，還可以提供能夠以極佳控制方式記錄任意長度標記、以高線速度記錄和具有極佳的長期存儲穩(wěn)定性的光學記錄介質(zhì)。特別是，通過加入Ga，可以在不損害高速記錄性能的前提下提高記錄靈敏度。另外，通過在第二保護層材料中使用氧化物并且提供界面層，可以提高高速記錄下的記錄性能。
另外，通過采用界面層可以提供具有改善的重復記錄性能的光學記錄介質(zhì)。
通過采用每層與傳統(tǒng)的光學記錄介質(zhì)(層結(jié)構(gòu)順序)相反順序設置的層結(jié)構(gòu)，可以提供具有提高的記錄性能的光學記錄介質(zhì)。
另外，可以提供具有大存儲容量的光學記錄介質(zhì)，其中可以以二值記錄獲得極佳的記錄性能，并具有高存儲可靠性。
實例在下文，將參照具體實例詳細描述本發(fā)明；然而，本發(fā)明不限于所描述的實例。
(實例1至3)在具有0.6mm的厚度并在其上設置有具有21nm的槽深，0.30μm的槽寬，0.45μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由ZnSSiO2(70∶30mol％)制造且具有41nm的厚度的第一保護層、由表1中的實例1至3列的各組成的材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有6nm的厚度的第二保護層、由Nb2O5∶SiO2＝80∶20(mol％)制成且具有4nm的厚度的抗硫化層、和由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層。
接下來，在反射層上，采用7μm的厚度的可紫外固化樹脂(SD318，由DAINIPPON INK AND CHEMICALS，INC制造)，以通過旋轉(zhuǎn)涂布形成環(huán)境保護層，在環(huán)境保護層上用具有10μm的厚度的可紫外固化樹脂(DVD003，由Nippon Kayaku Co.，Ltd.制造)進一步層疊具有0.6mm的厚度并沒有凹槽的覆蓋基板，以形成根據(jù)實例1至3的記錄介質(zhì)。
每個這些光學記錄介質(zhì)的記錄層通過使用具有大直徑LD的初始化設備進行結(jié)晶，LD波長為800nm，光束直徑即半徑方向×軌道方向為200μm×1μm。采用恒定線速度(CLV-Constant Linear Velocity)法來進行晶化，即通過以3.0m/s的線速度旋轉(zhuǎn)每個這些記錄介質(zhì)而以每轉(zhuǎn)36μm的饋送速率移動初始化設備的饋送點。
此外，為了確定每個這些記錄介質(zhì)的光學常數(shù)，準備一個樣品，其中在記錄層上和下側(cè)上形成由ZnSSiO2制成的保護層，并且通過使用初始化設備以相同的方式進行初始化。實例1中所使用的記錄層在初始化步驟前后的光學常數(shù)為na＝1.09，ka＝3.32，nc＝2.36，kc＝3.19。Δn的值為1.27。
這些光學記錄介質(zhì)的記錄和復制使用LD設備來進行，即在其上裝配有具有405nm的波長且物鏡的數(shù)值孔徑(NA)為0.65的激光二極管，和具有0.54μm的光束直徑的拾取頭。輻射到記錄介質(zhì)的盤表面上的激光束的記錄功率(Pw)設定到最大值10mW，而擦除功率(Pe1、Pe2)設定到記錄功率的40％到60％。最低功率(Pb)設定到0.1mW，其低于0.6mW的信號復制功率。
基本單元長度被確定為0.24μm，且在該單元中進行八值的多值記錄。記錄線速度設定到6m/s。為了形成記錄標記，用下面的方式進行記錄，如圖8所示，當記錄短標記即稱為M1的“水平1”標記和類似的稱為M7的“水平7”標記時，記錄功率的激光束輻射始于從基本單元的前導延遲Tms。標記的面積通過調(diào)節(jié)記錄功率輻射時間(Tmp)和隨后的最低功率輻射時間(Tcl)來控制。每個水平中采用相同的記錄功率輻射時間(Tmp)，但是對每個水平改變最低功率輻射時間(Tcl)。
表2示出了M1至M7的各設定時間。記錄功率(Pw)與擦除功率(Pe)的Pe/Pw比設定到0.62。進行記錄的時鐘頻率設定到25MHz。隨機記錄從M1到M7標記和無標記的M0形成的八值。為了確定每個水平上反射信號的變化波動即SDR，對于39個扇區(qū)裝載了數(shù)據(jù)，其中一個扇區(qū)包括1,221個單元。
濾波復制信號，以消除在軌道周圍存在的幾kHz水平的或更小的反射信號的大規(guī)模變化，并且利用從M0至M7的先前記錄的順序數(shù)據(jù)進行AGC處理。進行AGC處理，從而基于從M0至M7水平的振幅消除后續(xù)記錄隨機信號的振幅變化的差別，以將其處理為每個都具有一定水平振幅的信號。
隨后，信號通過波形補償器，以放大類似于M1和M2水平上的標記的振幅特別小的信號。信號被檢索，來確定在各水平上反射勢能的標準偏差，由此確定他們的SDR值。
圖9示出了在通過利用根據(jù)實例2的光學記錄介質(zhì)的記錄層記錄彼此相鄰的三個軌道上的信號和復制在三個軌道的中間軌道上所記錄的信號的情況下，所得的SDR值和動態(tài)范圍(DR)的記錄功率依賴性。
根據(jù)實例1至3的光學記錄介質(zhì)留在80℃高溫和85％RH(相對濕度)200小時，以檢測非記錄部分的反射率和記錄部分的反射率。在測試前后的結(jié)果均顯示1％或更少的反射率上的降低。表1示出了在適合記錄功率(歸檔)下進行記錄和在存儲測試(擱置)后進行記錄的情形，SDR和動態(tài)范圍(DR)的變化，兩種情況均顯示了記錄性能的下降被抑制到最小。
表1

表2

圖10展示了實例2中各光學記錄介質(zhì)的重復記錄性能的檢測結(jié)果，其中即使在記錄信號重復復制100,000次后示出了0.05％或更少的記錄性能的下降。
實例4至19和比較實例1至8在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、由SiC制成且具有2nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有10nm的厚度的第二保護層、由表3中的實例4至19和比較實例1至8的列所示的各種成分的材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(70∶30mol％)制成且具有40nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
通過使用這些光學記錄介質(zhì)，檢測了組成元素的成分和記錄性能之間的關系。
在0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.30mW的復制功率的條件下，采用波長405nm和數(shù)值孔徑0.85的拾取頭，對每個這樣的光學記錄介質(zhì)進行記錄和復制。每個這樣的光學記錄介質(zhì)采用的記錄線速度如表3所示。記錄分別對于9.8m/s、29.5m/s和39.4m/s的線速度，在記錄功率/擦除功率為5.5mW/3.2mW、12mW/3mW和15mW/2.5mW下進行。一個軌道的記錄接連進行11次，隨后繼續(xù)三個軌道的記錄，然后復制第二個記錄的軌道。
在線速度為20m/s或更高的記錄中，在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且按如下對于標記長度nT(n＝2至8)設定記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖之間的組合數(shù)對于2T標記和3T標記為一，對于4T標記和5T標記為二，對于6T標記和7T標記為三，對于8T標記為四，從而進行記錄。
所記錄的信號以4.9m/s的速度復制，來確定抖動值。根據(jù)光學記錄介質(zhì)，在記錄后，還要經(jīng)受80℃高溫和85％HR(相對濕度)200小時的處理，之后被取出以評估復制結(jié)果。作為評估意見，對于初始抖動，8.0％或更小的抖動值被確定為可接受。對于介質(zhì)經(jīng)受高溫處理后的抖動，從初始抖動值所變化的抖動值(Δ抖動)為2％或更小確定為可接受。
表3描述的結(jié)果顯示，本發(fā)明所采用的相變材料GeαSbβSnγMnδXε的α、β和γ需要分別滿足本發(fā)明定義的成分范圍，即α、β和γ分別滿足下面的數(shù)學表達式5≤α≤25，45≤β≤75，10≤γ≤30。
對于δ的元素，當采用0.5原子％至20原子％時，發(fā)現(xiàn)沒有問題。
實例20至24和比較實例9在具有0.6mm的厚度并且其上設置具有27nm槽深、0.25μm的槽寬、0.74μm的槽節(jié)距的引導槽的聚碳酸酯基板上，通過濺射設置由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有58nm的厚度的第一保護層，由表3中實例20至24和比較實例9的列所示的各成分的材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有16nm的厚度的第二保護層、由Nb2O5∶SiO2＝80∶20(mol％)制成且具有4nm的厚度的抗硫化層、由Ag制成且具有140nm的厚度的反射層。在反射層上，使用7μm厚度的可紫外固化樹脂(SD318，由DAINIPPON INK AND CHEMICALS，INC制造)，以通過旋轉(zhuǎn)涂敷形成環(huán)境保護層，具有0.6m的厚度的覆蓋基板還用15μm的厚度的可紫外固化樹脂(DVD003，由Nippon kayaku Co.，Lrd.制造)層壓在環(huán)境保護層上，以生產(chǎn)實根據(jù)例20至24和比較實例9的光學記錄介質(zhì)。接下來，用實例1相同的方式初始化光學記錄介質(zhì)。
在35mW的記錄功率、8.3mW的擦除功率、27.9m/s的記錄線速度的條件下，按如下對于標記長度nT(n＝3至14)來設定記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖之間的組合數(shù)來優(yōu)化每個光學記錄介質(zhì)的脈沖時間對于3T標記為一，對于4T標記和5T標記為二，對于6T標記和7T標記為三，對于8T標記和9T標記為四，對于10T標記和11T標記為五，對于14T標記為七，從而對每個這樣的光學記錄介質(zhì)進行記錄。一個軌道的記錄進行11次，隨后連續(xù)記錄五個軌道，然后在0.7mW的復制功率和3.5m/s的線速度下復制標記。
表3示出了初始抖動值的結(jié)果。從實例20至21和比較實例9的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當采用Mn量為0.5原子％或更大時，抖動值為9％或更小。在進行記錄1,000次后，抖動值為9％或更小。對于Ga，實例22至24顯示，當Ga的含量為7％或更少時，抖動值為9％或更小。
表3


實例25至36在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有160nm的厚度的反射層、由SiC制成且具有3nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有5nm的厚度的第二保護層、由表4中的實例25至36的列所示的各種成分的材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(70∶30mol％)制成且具有40nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
在19.6m/s的記錄線速度、264MHz的時鐘頻率、0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.35mW的復制功率、9mW的記錄功率(Pw)、3mW的擦除功率的條件下，采用405nm波長和0.85nm數(shù)值孔徑(NA)的拾取頭，對每個這樣的光學記錄介質(zhì)進行記錄。在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且按如下對于標記長度nT(n＝2至8)設定記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖之間的組合數(shù)對于2T標記和3T標記為一，對于4T標記和5T標記為二，對于6T標記和7T標記為三，對于8T標記為四。每個軌道的記錄進行11次，隨后連續(xù)記錄三個軌道，然后以4.9m/s復制第二軌道的記錄的標記，以采用Limit EQ(有限均衡)測量初始抖動。
表4示出了結(jié)果，所得的初始抖動值都為8.0％或更小。
表4

實例37實例37的光學記錄介質(zhì)用與實例2相同的方式進行制備，只要由[(ZrO2)97(Y2O3)3]80(TiO2)20(mol％)制成且具有3nm的厚度的界面層形成在記錄層和第一保護層之間，并且隨后以與實例2相同的方式進行了初始化步驟。然后，采用與實例2所用的相同的記錄和復制設備，以6m/s的記錄線速度、8mW的記錄功率、5mW的擦除功率覆蓋寫入記錄標記。SDR的測量結(jié)果如圖11所示。
實例38在具有0.6mm的厚度并且在其上設置有具有21nm的槽深度、0.30μm的槽寬、0.45μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、由Nb2O5∶SiO2(80∶20mol％)制成且具有3nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有12nm的厚度的第二保護層、由實例2中所用的相同材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由Nb2O5∶SiO2(80∶20mol％)制成且具有3nm的厚度的界面層、和由ZnSSiO2(70∶30mol％)制成且具有40nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有15μm的厚度的可紫外固化樹脂(DVD003，由NipponKayaku Co.，Ltd.制造)層壓沒有槽的相同基板或具有0.6mm的厚度的覆蓋基板，以生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)。接下來，如在實例1中，初始化光學記錄介質(zhì)，以在6m/s的記錄線速度進行多值記錄，并且進行SDR評估。圖12示出了SDR的記錄功率依賴性。
實例39在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、由SiC制成且具有2nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有10nm的厚度的第二保護層、由與實例1中所用相同的材料制成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(70∶30mol％)制成且具有40nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
在4.9m/s的記錄線速度、66MHz的時鐘頻率、0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.35mW的復制功率、4.5mW的記錄功率(Pw)、3.2mW的擦除功率(Pe)的條件下，采用405nm波長和0.85的數(shù)值孔徑的拾取頭，對光學記錄介質(zhì)進行記錄。在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且對于標記長度nT(n＝2至8)將記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖的組合數(shù)設定為(n-1)，從而進行記錄。
復制記錄的信號，且使用Limit EQ作為均衡方法測量所得的抖動值，第二記錄軌道在連續(xù)記錄三個軌道后具有4.5％的抖動值、0.60的調(diào)制度和17％的反射率。抖動值在記錄的標記覆蓋寫入1,000次后增加5.0％。
實例40在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、由SiC制成且具有2nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有10nm的厚度的第二保護層、具有Ge∶Sb∶Sn∶Mn∶Te＝8∶63∶22∶5∶2的組成且具有14nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(70∶30mol％)制成且具有40nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
在19.6m/s的記錄線速度、264MHz的時鐘頻率、0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.35mW的復制功率、9mW的記錄功率(Pw)、5mW的擦除功率(Pe)的條件下，采用405nm波長和0.85數(shù)值孔徑的拾取頭，對光學記錄介質(zhì)進行一次記錄。在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且對于標記長度nT(n＝2至8)將記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖的組合數(shù)設定為(n-1)，從而進行記錄。
以4.9m/s復制信號，且使用Limit EQ作為均衡方法測量所得的抖動值。第二記錄軌道在連續(xù)記錄三個軌道后具有6.0％的抖動值、0.61的調(diào)制度和20％的反射率。抖動值在記錄的標記覆蓋寫入1,000次后增加1.5％。。
實例41在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、使用TiO∶TiC＝50∶50(mol％)的靶且具有4nm的厚度的抗硫化層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有4nm的厚度的第二保護層、具有Ge∶Sb∶Sn∶Mn＝11∶64.5∶18∶6.5的組成且具有12nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有33nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
在19.6m/s的記錄線速度、264MHz的時鐘頻率、0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.35mW的復制功率、9mW的記錄功率(Pw)、3mW的擦除功率(Pe)的條件下，采用405nm波長和0.85的數(shù)值孔徑的拾取頭，對光學記錄介質(zhì)進行記錄。
在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且對于標記長度nT(n＝2至8)將記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖的組合數(shù)設定為對于2T和3T標記為1，對于4T和5T標記為2，對于6T和7T標記為3，對于8T標記為4，從而進行記錄。信號在每三個軌道上記錄11次，連續(xù)記錄的三個軌道的第二記錄軌道上的信號以4.9m/s被復制，抖動值用Limit EQ測量。當以10.5mW的記錄功率、3.3mW的擦除功率進行記錄后，檢測抖動的記錄次數(shù)相關性，即直接覆蓋寫入特性。圖13示出了結(jié)果。
比較實例11用與實例41相同的方式制備光學記錄介質(zhì)，只要記錄層的成分被改變?yōu)镚e∶Sb∶Sn＝14.5∶65.5∶20(原子％)。
用與實例41同樣的方式對光學記錄介質(zhì)進行記錄和復制，其中在9.0mW的記錄功率、3.0mW的擦除功率下進行記錄。圖13示出了結(jié)果。
實例42在具有1.1mm的厚度并且在其上設置有具有22nm的槽深度、0.20μm的槽寬、0.32μm的槽節(jié)距的引導槽的雙折射聚碳酸酯基板(ST3000，由TEIJIN-Bayer Polytec Ltd.制造)上，通過濺射依次設置由Ag99.5Bi0.5(原子％)制成且具有140nm的厚度的反射層、使用TiO∶TiC＝50∶50(mol％)的靶且具有4nm的厚度的抗硫化層、由ZrO2∶TiO2∶Y2O3(77.6∶20∶2.4mol％)制成且具有8nm的厚度的第二保護層、具有Ge∶Sb∶Sn∶Mn＝11∶64.5∶18∶6.5的組成且具有12nm的厚度的記錄層、由ZnSSiO2(80∶20mol％)制成且具有33nm的厚度的第一保護層。在第一保護層上，使用具有25μm的厚度的可紫外固化樹脂層壓了具有75μm的厚度的壓感粘接片，以制備具有0.1mm的厚度的光透射層，由此生產(chǎn)出光學記錄介質(zhì)。然后，該光學記錄介質(zhì)以與實例1相同的方式經(jīng)歷初始化。
在19.6m/s的記錄線速度、264MHz的時鐘頻率、0.149μm的最短標記長度、調(diào)制模式(1-7)RLL、0.35mW的復制功率、9mW的記錄功率(Pw)、3mW的擦除功率(Pe)的條件下，采用405nm波長和0.85的數(shù)值孔徑的拾取頭，對光學記錄介質(zhì)進行記錄。
在優(yōu)化記錄功率和最低功率的激光束輻射時間后，并且對于標記長度nT(n＝2至8)將記錄功率輻射脈沖和最低功率輻射脈沖的組合數(shù)設定為對于2T和3T標記為1，對于4T和5T標記為2，對于6T和7T標記為3，對于8T標記為4，從而進行記錄。信號在每三個軌道上記錄11次，連續(xù)記錄的三個軌道的第二記錄軌道上的信號以4.9m/s被復制，抖動值用Limit EQ測量。當以10.5mW的記錄功率、3.3mW的擦除功率進行記錄后，檢測抖動的記錄次數(shù)相關性，即直接覆蓋寫入特性。圖14示出了結(jié)果。
光學記錄介質(zhì)經(jīng)受80℃下的高溫高濕度條件和85％HR(相對濕度)200小時。所得的反射率與試驗之前的比較。反射率的變化為0.5％或更小。
比較實例12用與實例42相同的方式制備光學記錄介質(zhì)，只要記錄層的成分被改變成Ge∶Sb∶Sn＝14.5∶65.5∶20(原子％)。
用與實例42相同的方式對光學記錄介質(zhì)進行記錄和復制，只要以9.5mW的記錄功率、2.6mW的擦除功率下進行記錄。圖14示出了結(jié)果。
實例41至42和比較實例11和12顯示，通過加入Mn覆蓋寫入特性得以改善，并且反射率相對于環(huán)境溫度的變化變小。
實例43用與實例42相同的方式制備光學記錄介質(zhì)，只要記錄層的成分改變成Ge∶Sb∶Sn∶Mn∶Ga＝11∶64.5∶18∶3.5∶3(原子％)。
用與實例42相同的方式對光學記錄介質(zhì)進行記錄和復制，只要以8.5mW的記錄功率或比實例42低1mW進行記錄。通過添加Ga到記錄層的材料中提高了在高速記錄下的記錄敏感性。
權(quán)利要求
1.一種光學記錄介質(zhì)，包括基板，第一保護層，相變記錄層，第二保護層，和反射層，其中該相變記錄層是利用與由激光束輻射引起的非晶相和晶相之間的可逆相變相關的光學常數(shù)的層，并且包括Ge、Sb、Sn、Mn和X，其中X代表選自In、Bi、Te、Ag、Al、Zn、Co、Ni和Cu中的至少一種元素，其中，當所述Ge、Sb、Sn、Mn和X的各自含量的關系由GeαSbβSnγMnδXε表示時，α、β、γ、δ和ε的元素分別滿足下面的數(shù)學表達式5≤α≤25，45≤β≤75，10≤γ≤30，0.5≤δ≤20和0≤ε≤15，其中，當α+β+γ+δ+ε＝100時，α、β、γ、δ和ε分別代表原子％，以及，其中，Ge、Sb、Sn、Mn和X的含量總和為該相變記錄層總量的至少95原子％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學記錄介質(zhì)，其中該元素α的含量滿足下面的數(shù)學表達式10≤α≤25。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該元素β的含量滿足下面的數(shù)學表達式50≤β≤70。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該元素δ的含量滿足下面的數(shù)學表達式1.0≤δ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該相變材料層還包括7原子％或更少的量的Ga。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該相變記錄層還包括選自Tb、Dy、Nd、Gd、Ti、Zr、Cr、Fe和Si中的任何元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該第一保護層、該相變材料層、該第二保護層和該反射層以該次序在基板上形成為層疊結(jié)構(gòu)，或者該反射層、該第二保護層、該相變記錄層、該第一保護層以該次序在基板上形成為層疊結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄介質(zhì)還包括粘合劑層和覆蓋基板層，并且該反射層、該第二保護層、該相變記錄層、該第一保護層、該粘合劑層和該覆蓋基板層以該次序在基板上形成為層疊結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7至8任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該反射層包括Ag和Ag合金的任何之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的光學記錄介質(zhì)，其中該第二保護層包括ZnS和SiO2混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的光學記錄介質(zhì)，其中該反射層、該第二保護層、該相變記錄層和該第一保護層以該次序在基板上形成為層疊結(jié)構(gòu)，該第二保護層包括選自ZrO2、Y2O3和TiO2混合物、SiO2和Nb2O5混合物及SiO2和Ta2O5混合物中的任何一種混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄層還包括在該反射層和該第二保護層之間的抗硫化層。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的光學記錄介質(zhì)，其中該第一保護層包括ZnS和SiO2的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄介質(zhì)還包括在該第一保護層和該相變記錄層之間的界面層，其中該界面層的厚度為1nm至10nm，并且包括ZrO2、Y2O3和TiO2混合物、SiO2和Nb2O5混合物及SiO2和Ta2O5混合物中的任何一種混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該光學記錄層還包括在該相變記錄層和該第二保護層之間的界面層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15任意之一的光學記錄介質(zhì)，其中該第一保護層包括ZnS和SiO2，且ZnS∶SiO2成分比為60mol％至85mol％∶40mol％至15mol％，并且該第二保護層包括ZnS和SiO2，且ZnS∶SiO2成分比為30mol％至85mol％∶70mol％至15mol％。
全文摘要
一種光學記錄介質(zhì)，其包括利用與由激光束輻射引起的非晶相和晶相之間的可逆相變相關的光學常數(shù)的層。該相變記錄層包括Ge、Sb、Sn、Mn和X。X代表選自于In、Bi、Te、Ag、Al、Zn、Co、Ni和Cu中的至少一種元素。當其各個含量的關系由GeαSbβSnγMnδXε表示且α、β、γ、δ和ε的元素分別滿足下面的數(shù)學表達式α+β+γ+δ+ε＝100時，5≤α≤25，45≤β≤75，1 0≤γ≤30，0.5≤δ≤20和0≤ε≤15(原子％)，并且Ge、Sb、Sn、Mn和X的總含量為該相變記錄層總量的至少95原子％。
文檔編號G11B7/24GK101018672SQ20058003066
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者讓原肇, 花岡克成, 柴田清人, 金子裕治郎, 巖佐博之 申請人:株式會社理光