專(zhuān)利名稱(chēng)：光信息記錄媒體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)上記錄、再生、擦除信息的光盤(pán)等光信息記錄媒體及其制造方法。
作為光信息記錄媒體，例如光盤(pán)一般具備記錄層、反射層、光干涉層這樣的多層結(jié)構(gòu)，利用多重干涉效果讀出信號(hào)。作為記錄層的材料，公知的有Te-Ge-Sb，特別是GeTe-Sb2Te3偽二元系組成作為高速結(jié)晶化材料顯示出良好的記錄和擦除性能。作為提高該偽二元系組成的反復(fù)記錄擦除性能的方法，以往如日本專(zhuān)利第2553736號(hào)所揭示的，在GeTe和Sb2Te3的化合物中混合入Sb，再添加氮的方法。根據(jù)前面日本專(zhuān)利第2553736號(hào)所述，通過(guò)使用了氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w的濺射法形成了在GeTe、Sb2Te3和Sb的混合體中包含氮所構(gòu)成的記錄層，該混合比中，將Sb/Sb2Te3的摩爾比記為“b”，將GeTe/Sb2Te3的摩爾比記為“g”，設(shè)定0≤b≤1.0,0.5≤g≤2.3。添加Sb能夠防止局部的偏析，添加氮能夠抑制伴隨記錄·擦除而產(chǎn)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)移，獲得改善反復(fù)記錄擦除性能的效果。
但是，前述日本專(zhuān)利第2553736號(hào)沒(méi)有揭示包含在GeTe、Sb2Te3和Sb的混合體中的氮(N)濃度。通過(guò)對(duì)包含在GeTe、Sb2Te3和Sb的混合體中的N定量化，并對(duì)記錄擦除性能和反復(fù)記錄擦除性能與N濃度的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果是，N量過(guò)少或過(guò)多都不能顯現(xiàn)上述性能，N濃度存在最佳值，必須精確確定。此外還知道，Te、Ge、Sb的組成比對(duì)可靠性也有影響。
本發(fā)明的光信息記錄媒體的基板上具備利用高能量光束的照射而產(chǎn)生可逆相變的記錄層，記錄層中至少包含Te、Ge、Sb和N，而且，對(duì)應(yīng)于全部含量，N的含量濃度約在0.1原子％至10原子％的范圍內(nèi)。
特別理想的是在上述基板上依次形成第1光干涉層、界面層、前述記錄層、第2光干涉層、反射層。前述界面層由氮化物構(gòu)成。
本發(fā)明的光信息記錄媒體的制造方法就是形成通過(guò)能量光束的照射產(chǎn)生可逆相變的記錄層，在包含氬氣和氮?dú)獾臍怏w氛圍中濺射含有Te、Ge和Sb的母材，通過(guò)這樣的工藝形成包含Te、Ge、Sb和N的記錄層。
特別理想的是前述N的含量濃度約在0.1原子％至10原子％的范圍內(nèi)。


圖1表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光信息記錄媒體構(gòu)成的部分剖面圖。
圖2表示本發(fā)明的另一實(shí)施例的光信息記錄媒體構(gòu)成的部分剖面圖。
圖3(a)表示本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的光信息記錄媒體的記錄層中N含量濃度的分布特性圖。
圖3(b)表示本發(fā)明的還有一個(gè)實(shí)施例的光信息記錄媒體的記錄層中N含量濃度的分布特性圖。
對(duì)圖中符號(hào)的說(shuō)明1．基板、2．第1光干涉層、3．記錄層、4．第2光干涉層、5．反射層、6．保護(hù)層、7．界面層本發(fā)明的光信息記錄媒體的特征是，在基板上具備利用高能量光束的照射而產(chǎn)生可逆相變的記錄層，前述記錄層中至少包含Te、Ge、Sb和N，而且，對(duì)應(yīng)于全部含量，N的含量濃度約在0.1原子％至10原子％的范圍內(nèi)。該構(gòu)成具有提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體中，前述記錄層至少包含Te、Ge、Sb和N4種元素，其中Te、Ge、Sb這3種成分的組成滿(mǎn)足式(GeTe)x(Sb2Te3)1Sby(1.6≤x≤2.2,0≤y≤0.8)。而且，對(duì)應(yīng)于全部含量，N的含量濃度在0.5～10原子％的范圍內(nèi)。該構(gòu)成具有提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的再一種光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體中，前述記錄層至少包含Te、Ge、Sb和N4種元素，其中Te、Ge、Sb這3種成分的組成滿(mǎn)足式(GeTe)x(Sb2Te3)1Sby(1.8≤x≤2.2,0≤y≤0.5)。而且，對(duì)應(yīng)于全部含量，N的含量濃度在1～3原子％的范圍內(nèi)。該構(gòu)成具有提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明還有一種光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體的基板上形成光干涉層和反射層中的至少一層和記錄層。該構(gòu)成具有提高能量光束的利用率、記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，前述光信息記錄媒體的前述光干涉層的主成分是ZnS-SiO2。該構(gòu)成具有提高能量光束的利用率、記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，前述光信息記錄媒體的反射層由Al、以Al為主成分的合金，或Au、以Au為主成分的合金中的任一種構(gòu)成。該構(gòu)成具有提高能量光束的利用率、記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體的基板上依次形成第1光干涉層、界面層、記錄層、第2光干涉層和反射層，前述界面層中包含氮化物。該構(gòu)成具有進(jìn)一步提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體的基板上依次形成第1光干涉層、記錄層、第2光干涉層和反射層，將第1光干涉層的厚度記為d1、記錄層的厚度記為d2、第2光干涉層的厚度記為d3、反射層的厚度記為d4，則140≤d1≤200(nm)、20≤d2≤30(nm)、40≤d3≤60(nm)、50≤d4≤150(nm)。該構(gòu)成具有提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，在前述光信息記錄媒體的基板上依次形成第1光干涉層、記錄層、第2光干涉層和反射層，將第1光干涉層的厚度記為d1、記錄層的厚度記為d2、第2光干涉層的厚度記為d3、反射層的厚度記為d4，則100≤d1≤200(nm)、20≤d2≤30(nm)、10≤d3≤30(nm)、5≤d4≤30(nm)。該構(gòu)成具有提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，前述記錄層包含N的含量濃度沿記錄層的厚度方向變化的部分。這樣具有能夠更好地防止光干涉層和記錄層間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移、進(jìn)一步提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
本發(fā)明的另一光信息記錄媒體的特征是，前述記錄層包含N的含量濃度沿記錄層的厚度方向進(jìn)行周期變化的部分。由于該構(gòu)成的記錄層內(nèi)部形成了薄膜狀的類(lèi)似界面層，所以，具有能夠更好地防止光干涉層和記錄層間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移、進(jìn)一步提高記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性的作用。
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施狀態(tài)1圖1表示本發(fā)明的光信息記錄媒體的實(shí)施狀態(tài)1的構(gòu)成的部分剖面圖。圖1中，在基板上依次層疊了第1光干涉層2、記錄層3、第2光干涉層4、反射層5，構(gòu)成涂布了保護(hù)層6的單層板結(jié)構(gòu)。
作為基板1，可使用聚碳酸酯、非晶聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯等合成樹(shù)脂或玻璃等。該基板1為圓盤(pán)狀，如有必要，可形成1μm左右間距的同心圓狀或螺旋狀導(dǎo)向槽。此外，基板1均質(zhì)、透明，具有平滑的表面。
第1光干涉層2和第2光干涉層4是電介質(zhì)薄膜，具有調(diào)節(jié)光距以提高記錄層的光吸收效率、增大記錄前后反射光量的變化和加大信號(hào)振幅的作用。作為第1光干涉層2和第2光干涉層4可使用SiO2、Ta2O5等氧化物，SiN、AlN、TiN、TaN、ZrN、GeN等氮化物，ZnS等硫化物，SiC等碳化物，CaF2等氟化物和作為它們的混合物的ZnS-SiO2等。第1光干涉層2和第2光干涉層4可利用濺射和蒸鍍等方法形成。如果以矩陣法(例如，參考久保田廣著《波動(dòng)光學(xué)》的第3章，巖波新書(shū)，1971年)為基礎(chǔ)對(duì)第1光干涉層2和第2光干涉層4的膜厚進(jìn)行計(jì)算，就能夠根據(jù)與入射光波長(zhǎng)的關(guān)系精確確定膜厚，以同時(shí)滿(mǎn)足記錄層的結(jié)晶狀態(tài)(記錄前)和記錄層的非晶狀態(tài)(記錄后)的反射光量變化更大、記錄層的光吸收率更大這2個(gè)條件。
作為記錄層3的材料，可使用能夠在結(jié)晶相和非晶相之間產(chǎn)生可逆相變的材料。該記錄層3的材料可使用在包含Te、Ge、Sb的Te-Ge-Sb、Te-Ge-Sb-Pd、Te-Ge-Sb-Se、Te-Ge-Sb-Bi、Te-Ge-Sb-Cr系中添加了N的材料。這些體系中，特別是Te-Ge-Sb中，GeTe-Sb2Te3偽二元系組成作為高速結(jié)晶化材料能夠確保良好的記錄擦除性能。GeTe∶Sb2Te3在2∶1左右時(shí)是相穩(wěn)定性最好、實(shí)用性也很好的組成。以包含Te、Ge、Sb系的材料為母材，在氬氣和氮?dú)夥諊?，利用反?yīng)濺射法可形成這些在包含Te、Ge、Sb的材料中添加了氮的記錄層。改變?yōu)R射條件，能夠控制包含在記錄層中的N含量濃度。例如，通過(guò)增大氮?dú)獾牧髁?、提高氮?dú)獾姆謮夯驕p小濺射功率，可促進(jìn)從母材飛濺出來(lái)的離子與N的反應(yīng)，增加包含在記錄層中的N含量濃度。如果相反地減少氮?dú)饬髁俊⒔档偷獨(dú)獾姆謮夯蛱岣邽R射功率，就難以促進(jìn)與N的反應(yīng)，使包含在記錄層中的N含量濃度減小。這些濺射條件中，改變氮?dú)饬髁康姆椒軌蛟趲缀醪粶p慢濺射速度的前提下控制包含在記錄層中的N含量濃度。此外，所用的濺射裝置為1個(gè)真空室中有1種母材的方式、在1個(gè)真空室中有多個(gè)母材的方式、靜止相對(duì)方式、自公轉(zhuǎn)方式、直列方式中的任意組合方式，可與N進(jìn)行反應(yīng)濺射。
包含在記錄層3中的微量N可通過(guò)2次離子質(zhì)量分析法(SIMS)定量。測(cè)定存在于單位體積中的N原子數(shù)，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于與其他元素組合在一起的全部原子數(shù)的N原子濃度。
通過(guò)控制包含在記錄層3中的N濃度，能夠控制記錄層3的光學(xué)特性和熱特性，改變光信息記錄媒體的記錄性能、擦除性能和重寫(xiě)性能。也就是說(shuō)，使包含在記錄層中的N濃度為最佳值，能夠獲得適合于光信息記錄媒體的使用條件(相對(duì)線(xiàn)速度范圍、激光波長(zhǎng)等)的記錄擦除性能、良好的循環(huán)性能和高可靠性。
此外，Te、Ge、Sb的組成中，如果在GeTe∶Sb2Te3=2∶1(Te5Ge2Sb2)左右混合入Sb，則能夠控制結(jié)晶化速度。N濃度可以根據(jù)記錄層組成的不同而有所不同，最高約為10原子％，較好的是在約1至3原子％。
作為反射層5的材料，可使用Al、以Al為主成分的合金、Au、以Au為主成分的合金。反射層在光學(xué)上具有使記錄層吸收光量增加的作用，在散熱方面具有使記錄層產(chǎn)生的熱快速擴(kuò)散的作用，還兼有保護(hù)多層膜不受環(huán)境影響的作用。上述反射層材料可以是任何一種具備良好耐腐蝕性、且可滿(mǎn)足急冷條件的材料。
保護(hù)層6可使用合成樹(shù)脂，例如，可使用以丙烯酸樹(shù)脂為主成分的材料或以環(huán)氧樹(shù)脂為主成分的材料。例如，將上述材料涂布在反射層5上，利用紫外線(xiàn)照射使其硬化就可形成保護(hù)層6。
實(shí)施狀態(tài)2以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的光信息記錄媒體的實(shí)施狀態(tài)2的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
圖2表示本發(fā)明的光信息記錄媒體的實(shí)施狀態(tài)2的構(gòu)成的部分剖面圖。圖2中，基板1上依次層疊了第1光干涉層2、界面層7、記錄層3、第2光干涉層4和反射層5，然后，涂布合成樹(shù)脂的保護(hù)層6。該層疊體為單層板結(jié)構(gòu)。
界面層7含有氮化物。作為氮化物可使用以SiN、AlN、ZrN、TiN、GeN、TaN等為主成分的材料。而且，還可使用在這些氮化物中添加了Au、Ag、Cu、Pt、Pd、Ni、W、Mo、Cr、Ti、Ta、Nb、Se、Si、Bi等的構(gòu)成。界面層7具有防止反復(fù)記錄擦除而產(chǎn)生的第1光干涉層2和記錄層3之間物質(zhì)轉(zhuǎn)移的功能。通過(guò)設(shè)置該界面層7能夠改善循環(huán)性能。與記錄層3相同，也可在氬氣和氮?dú)夥諊欣梅磻?yīng)濺射法形成這些氮化物。膜較厚時(shí)，由于多層構(gòu)成的反射率和吸收率變化較大，對(duì)于記錄擦除性能有影響，所以一般希望膜厚在約5～30nm的范圍內(nèi)，最好的膜厚約為10nm。
實(shí)施狀態(tài)3以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的光信息記錄媒體的實(shí)施狀態(tài)3的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
圖3(a)和圖3(b)表示記錄層的厚度方向和N濃度的分布特性圖。如圖3(a)和圖3(b)所示，使圖1所示的記錄層3的N濃度沿膜厚方向分布，就能夠使圖2所示的界面層7的功能包含在記錄層3中。在氬氣和氮?dú)夥諊欣梅磻?yīng)濺射形成記錄層3的方法有以下3種。第1種在濺射開(kāi)始后增大N濃度，隨著濺射的進(jìn)行再慢慢降低N濃度；第2種在濺射開(kāi)始后將N濃度增大到一定程度，在濺射進(jìn)行中將N濃度降低到一定程度或慢慢降低；第3種在濺射開(kāi)始后包含N，但在濺射進(jìn)行中不再加入N。這樣就如圖3(a)所示，形成了沿記錄層厚度方向控制了N濃度的記錄層。不論是上述哪一種方法，通過(guò)調(diào)整氮?dú)饬髁?、濺射功率和氮?dú)夥謮憾寄軌蚝苋菀椎乜刂瓢谟涗泴?中的總N濃度。
特別是圖3(b)所示的，通過(guò)周期性地增減氮?dú)饬髁?、周期性地增減濺射功率，能夠使記錄層3內(nèi)的N濃度沿其厚度方向發(fā)生周期性的變化。這樣不增加膜厚或?qū)訑?shù)就能夠進(jìn)一步強(qiáng)化防止第1光干涉層2和記錄層3之間物質(zhì)轉(zhuǎn)移的功能。
如果組合使用上述記錄層3在層疊時(shí)的N濃度分布變化方法來(lái)加以控制就更好了。
此外，以上以形成了保護(hù)層6的單層板結(jié)構(gòu)的光信息記錄媒體為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不僅限于此。例如，用熱熔性粘合劑等將2片形成了保護(hù)層6的光信息記錄媒體的保護(hù)層貼在一起而形成的雙面結(jié)構(gòu)的光信息記錄媒體。
以下，對(duì)于本發(fā)明的具體例子進(jìn)行說(shuō)明。
具體例子1使用具備圓形靶和可真空放電的電源的真空容器的靜止相對(duì)式濺射裝置進(jìn)行試驗(yàn)。首先，為了測(cè)定記錄層的濺射速度，按照以下步驟制作薄膜試樣。使用Te-Ge-Sb靶，濺射功率為500W，設(shè)定氬氣流量，使氮?dú)饬髁吭?～10SCCM的范圍內(nèi)變化，通過(guò)反應(yīng)濺射法在各個(gè)玻璃基板上形成薄膜。用觸針?lè)y(cè)定膜厚，由濺射時(shí)間計(jì)算濺射速度。所得濺射速度為5.2～4.1nm/sec。對(duì)應(yīng)于氮?dú)饬髁康脑黾?，濺射速度降低了20％左右。其結(jié)果如表1所示。
表1
具體例子2為了利用所得濺射速度對(duì)記錄膜中的氮量進(jìn)行定量，制作以下薄膜試樣。在與具體例子1相同的條件下，在硅基板上形成約300nm的薄膜。利用2次離子質(zhì)量分析法(SIMS)對(duì)12種薄膜試樣的單位體積氮原子數(shù)進(jìn)行定量，其結(jié)果如表2所示。
表2
1cm3中存在1019個(gè)至1021個(gè)數(shù)量級(jí)的N原子，由Te、Ge、Sb的組成比計(jì)算單位體積的原子數(shù)，由這些原子數(shù)比計(jì)算出記錄膜中的氮原子濃度。可以證實(shí)，增加N2流量時(shí)，N原子數(shù)也增加，即使進(jìn)行靜止相對(duì)式高速濺射時(shí)，N也能夠進(jìn)入膜中。
具體例子3以矩陣法為基礎(chǔ)，對(duì)在聚碳酸酯基板1上依次層疊了第1光干涉層2、記錄層3、第2光干涉層4和反射層5而形成的多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)計(jì)算。第1光干涉層2和第2光干涉層4為ZnS-SiO2，記錄層3為(GeTe)2(Sb2Te3)1Sb0.3+N，反射層5為AlCr。為了使非晶相和結(jié)晶相的反射率差ΔR和結(jié)晶相的吸收率Ac更大，需精確確定膜厚。計(jì)算波長(zhǎng)為790nm。從計(jì)算結(jié)果確定的膜厚是第1光干涉層2為155nm，記錄層3為23nm，第2光干涉層4為43nm，反射層5為100nm。
具體例子4反射層5使用的是Au，與具體例子3進(jìn)行同樣的試驗(yàn)。從計(jì)算結(jié)果確定的膜厚是第1光干涉層2為130nm，記錄層3為23nm，第2光干涉層4為24nm，反射層5為10nm。
具體例子5制作具體例子3確定了構(gòu)成的光盤(pán)，對(duì)光盤(pán)的記錄性能、擦除性能和循環(huán)性能進(jìn)行評(píng)估。對(duì)其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明如下。通過(guò)濺射法依次在形成了導(dǎo)向槽的直徑為120mm的聚碳酸酯基板1上層疊155nm作為第1光干涉層2的ZnS-SiO2、23nm作為記錄層3的(GeTe)2(Sb2Te3)1Sb0.3+N、43nm作為第2光干涉層4的ZnS-SiO2、100nm作為反射層5的AlCr，然后在其上涂布保護(hù)層6的丙烯樹(shù)脂，利用紫外線(xiàn)使其硬化。
GeTe的x=2.0,Sb的y=0.3時(shí)記錄層3的N濃度為具體例子2測(cè)得的12種，制作各種上述構(gòu)成的光盤(pán)。
使光盤(pán)以每分鐘2000轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，將波長(zhǎng)為790nm的激光調(diào)制為記錄最大功率和擦除偏置功率，進(jìn)行照射，測(cè)定各個(gè)光盤(pán)的最內(nèi)圈和最外圈的CNR和擦除率。這里采用的是光盤(pán)沿半徑方向被切成多個(gè)一定寬度的區(qū)域、使各區(qū)域沿圓周方向的分割扇形區(qū)數(shù)不同的MCAV方式。最內(nèi)圈的線(xiàn)速度為5m/s，最外圈線(xiàn)速度為12m/s。
信號(hào)記錄條件為以凹坑間隔進(jìn)行調(diào)制的PPM的2-7RLL方式。將記錄最大功率和擦除偏置功率的比固定，使記錄最大功率每次變化0.5mW，測(cè)定1.5T信號(hào)的CNR，將1.5T信號(hào)重寫(xiě)為4T信號(hào)，由1.5T信號(hào)的振幅衰減比測(cè)定擦除率。1.5T在最外圈為9MHz，在最內(nèi)圈為4MHz.。從測(cè)定結(jié)果可看出，將比CNR=48dB的記錄最大功率高20％的功率作為測(cè)試功率。此外，求出擦除率≥20dB的擦除偏置功率范圍。利用測(cè)試功率評(píng)估循環(huán)性能。循環(huán)壽命由出錯(cuò)率決定。最外圈的評(píng)估結(jié)果如表3所示，最內(nèi)圈的評(píng)估結(jié)果如表4所示。表中的CNR為飽和值。
表3x=2.0,y=0.3時(shí)最外圈的記錄擦除性能和循環(huán)性能的評(píng)估結(jié)果和判定
標(biāo)準(zhǔn)功率判定◎11.0mW以上13.0mW以下○13.0mW以上14.0mW以下或9.0mW以上11.mW以下△14.0mW以上15.0mW以下或7.0mW以上9.0mW以下×15.0mW以上或7.0mW以下CNR判定◎52.0dB以上，○50.0dB以上52.0dB以下△48.0dB以上50.0dB以下，×48.0dB以下擦除功率余量判定◎±10.0％以上，○±5.0％以上±10.0％以下△±1.0％以上5.0％以下，×±0.0％以上1.0％以下
循環(huán)壽命判定◎50萬(wàn)次以上，○20萬(wàn)次以上50萬(wàn)次以下△10萬(wàn)次以上20萬(wàn)次以下，×10萬(wàn)次以下表4x=2.0，y=0.3時(shí)最內(nèi)圈的記錄擦除性能和循環(huán)性能的評(píng)估結(jié)果和判定
標(biāo)準(zhǔn)功率判定◎8.5mW以上10.5mW以下○10.5mW以上11.5mW以下或6.5mW以上8.5mW以下△11.5mW以上12.5mW以下或4.5mW以上6.5mW以下×12.5mW以上或4.5mW以下CNR判定◎52.0dB以上，○50.0dB以上52.0dB以下△48.0dB以上50.0dB以下，×48.0dB以下擦除功率余量判定◎±10.0％以上，○±5.0％以上±10.0％以下△±1.0％以上5.0％以下，×±0.0％以上1.0％以下
循環(huán)壽命判定◎50萬(wàn)次以上，○20萬(wàn)次以上50萬(wàn)次以下△10萬(wàn)次以上20萬(wàn)次以下，×10萬(wàn)次以下從上述結(jié)果可看出，如果增加包含在記錄層3中的N濃度，則測(cè)試功率變得更小，記錄靈敏度更高。如光盤(pán)11和12那樣N濃度超過(guò)10原子％的光盤(pán)的靈敏度過(guò)高，有可能利用擦除偏置功率進(jìn)行記錄，或可能會(huì)出現(xiàn)再生光引起的信號(hào)劣化，而且，CNR也顯著降低，難以實(shí)際使用。此外，N濃度為0.0原子％時(shí)對(duì)最外圈的擦除功率沒(méi)有余量，N濃度為0.09原子％時(shí)就有余量了。所以，N濃度至少為0.1原子％，如果在0.5原子％以上，則擦除功率余量可確保為±5％。循環(huán)性能對(duì)N濃度的依賴(lài)性也很顯著，在最外圈中，如果N濃度在約1～3原子％范圍內(nèi)，可獲得50萬(wàn)次以上的循環(huán)特性，如果N濃度在約O.1～1O原子％范圍內(nèi)，可獲得10萬(wàn)次以上的循環(huán)特性。
若歸納上述結(jié)果進(jìn)行綜合判定，如果記錄層3的N濃度在0.1～10.1原子％的范圍內(nèi)，則對(duì)內(nèi)外圈都有實(shí)用性，如果在0.5～5.9原子％范圍內(nèi)，則全部項(xiàng)目均可獲得良好性能，特別是在1.0～3.1原子％范圍內(nèi)在內(nèi)外圈都可有足夠的功率余量，在全部項(xiàng)目都可獲得良好性能。因此，記錄層3的N濃度在0.1～10.1原子％的范圍內(nèi)可實(shí)際使用，最好的是N濃度在約1～3原子％范圍內(nèi)。
具體例子6GeTe的x=2.0時(shí)，Sb的y=0.0、0.1、0.2、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，在此條件下進(jìn)行與具體例子5相同的試驗(yàn)．其結(jié)果是，y為0.0～0.8時(shí)，獲得了與具體例子5相同的結(jié)果。y為0.9和1.0時(shí)，外圈的擦除率在10dB以下，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。y為0.9時(shí)的判定結(jié)果如表5所示，y為1.O時(shí)的判定結(jié)果如表6所示。
表5x=2.0，y=0.9時(shí)最外圈的記錄擦除性能的評(píng)估結(jié)果和判定
表6x=2.0，y=1.0時(shí)最外圈的記錄擦除性能的評(píng)估結(jié)果和判定
標(biāo)準(zhǔn)功率判定◎11.0mW以上13.0mW以下○13.0mW以上14.0mW以下或9.0mW以上11.0mW以下△14.0mW以上15.0mW以下或7.0mW以上9.0mW以下×15.0mW以上或7.0mW以下CNR判定◎52.0dB以上，○50.0dB以上52.0dB以下△48.0dB以上50.0dB以下，×48.0dB以下擦除功率余量判定◎±10.0％以上，○±5.0％以上±10.0％以下△±1.O％以上5.0％以下，×±O.O％以上1.O％以下具體例子7GeTe的x=1.6、1.8、2.2時(shí)，進(jìn)行與具體例子5和具體例子6相同的試驗(yàn)。其結(jié)果是，x為1.8和2.2時(shí)，獲得了與具體例子5和具體例子6相同的結(jié)果。x為1.6時(shí)，結(jié)晶化速度加快，最內(nèi)圈的CNR值約降低2dB，相反，擦除功率余量變大。所以，x在1.6～2.2的范圍內(nèi)可實(shí)際使用，較好的是x在1.8～2.2的范圍內(nèi)。
具體例子8對(duì)具體例子4確定的反射層為Au的構(gòu)成的光盤(pán)進(jìn)行與具體例子5、6、7相同的試驗(yàn)。其結(jié)果與具體例子5、6、7的結(jié)果相同。
具體例子9為了確定能保證可靠性的記錄層3的y值，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。在GeTe的x=2.0,Sb的y值在0.0～0.8的范圍內(nèi)每次變化0.1的記錄層3中添加2原子％N，試制成具體例子3構(gòu)成的光盤(pán)各5張。比較初期的CNR值和在90℃、80％RH的環(huán)境中放置200小時(shí)后的CNR值，將降低了3dB時(shí)作為壽命。為了同時(shí)判定能夠適應(yīng)于高傳送速率的可能性，使光盤(pán)每分鐘旋轉(zhuǎn)2000、3000、4000轉(zhuǎn)，在光盤(pán)最內(nèi)圈和最外圈評(píng)估記錄保存性(Archival)和重寫(xiě)特性(Shelf)。從最內(nèi)圈到最外圈轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度為5～12m/s，轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度為7.5～18m/s，轉(zhuǎn)4000轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度為10～24m/s。所以，可確定在這些線(xiàn)速度范圍內(nèi)能夠使用的組成比。其結(jié)果如表7所示。表中的“A”表示Archival,“S”表示Shelf，“○”表示在90℃、80％RH的環(huán)境中放置200小時(shí)后CNR降低到初期的3dB以下，“×”表示3dB以上。
表7x=2.0時(shí)可靠性的評(píng)估結(jié)果和判定
◎CNR降低3dB以下×CNR降低3dB以上轉(zhuǎn)4000轉(zhuǎn)時(shí)適用轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)時(shí)適用轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)時(shí)適用上述結(jié)果是，每分鐘轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y為0.2≤y≤0.8，轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y為0.0≤y≤0.5，轉(zhuǎn)4000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y為0.0≤y≤0.2的組成比。所以，Sb的y值為0.0≤y≤0.8時(shí)具有實(shí)用性，能夠適應(yīng)高傳送速率的值是在0.0≤y≤0.5的范圍內(nèi)。
具體例子10GeTe的x=1.6、1.8、2.2時(shí)進(jìn)行與具體例子9同樣的試驗(yàn)。其結(jié)果是，x為1.8和2.2時(shí)獲得了與具體例子9同樣的結(jié)果。x為1.6時(shí)，結(jié)晶化速度加快，獲得了表8的結(jié)果。
表8x=1.6時(shí)可靠性的評(píng)估結(jié)果和判定
x=1.6時(shí)，每分鐘轉(zhuǎn)2000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y值是0.4≤y≤0.8，轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y值是0.2≤y≤0.7，轉(zhuǎn)4000轉(zhuǎn)時(shí)適用的y值是0.0≤y≤0.4。x=1.6時(shí)，對(duì)應(yīng)于各轉(zhuǎn)數(shù)的y值與x為1.8～2.2的情況不同，實(shí)用范圍是0.0≤y≤0.8。其結(jié)果與具體例子9一致。x值的實(shí)用范圍為1.6≤x≤2.2，最好是1.8≤x≤2.2。
具體例子11對(duì)具體例子4確定的反射層為Au的構(gòu)成的光盤(pán)進(jìn)行與具體例子9和10相同的試驗(yàn)，獲得了與具體例子9和10相同的結(jié)果。
具體例子12在具體例子3的構(gòu)成中，使用了界面層7為10nm GeN的構(gòu)成的記錄媒體。對(duì)記錄層3的N濃度為1.0～3.1原子％的4種光盤(pán)的循環(huán)性能進(jìn)行評(píng)估，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。循環(huán)性能的評(píng)估條件以具體例子5為基礎(chǔ)。其結(jié)果如表9所示。
表9<
從上述結(jié)果可看出，與具體例子5的沒(méi)有界面層的情況相比，循環(huán)性能在最外圈約增加了20萬(wàn)次，在最內(nèi)圈增加了約10萬(wàn)次。通過(guò)使記錄層3的N濃度為最佳值和界面層的設(shè)置能夠突破性地改善循環(huán)性能。
此外，上述具體例子以光盤(pán)為例進(jìn)行了說(shuō)明，當(dāng)然，如果是運(yùn)用同樣原理的記錄媒體的光卡和光帶等本發(fā)明也是同樣有效的。
如上所述，本發(fā)明使記錄層中Te-Ge-Sb的組成比和添加的N濃度為最佳值，而且通過(guò)設(shè)置界面層提高了記錄擦除性能、反復(fù)重寫(xiě)性能和可靠性。
權(quán)利要求
1．一種光信息記錄媒體，是基板上具備利用能量光束的照射而產(chǎn)生可逆相變的記錄層的光信息記錄媒體，前述記錄層包含Te、Ge、Sb和N，前述N的含量濃度在約0.1原子％至約10原子％的范圍內(nèi)。
2．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述記錄層中前述Te、Ge和Sb三種成分的組成由式(GeTe)x(Sb2Te3)1Sby表示，滿(mǎn)足1.6≤x≤2.2,0≤y≤0.8的比例，前述N的含量濃度在約0.5原子％至約10原子％的范圍內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述記錄層中前述Te、Ge和Sb三種成分的組成由式(GeTe)x(Sb2Te3)1Sby表示，滿(mǎn)足1.8≤x≤2.2,0≤y≤0.5的比例，前述N的含量濃度在約1原子％至約3原子％的范圍內(nèi)。
4．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上還具備光干涉層。
5．如權(quán)利要求4所述的光信息記錄媒體，其特征還在于，前述光干涉層以ZnS-SiO2為主成分。
6．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上還具備反射層。
7．如權(quán)利要求4所述的光信息記錄媒體，前述反射層由選自Al、以Al為主成分的合金、Au和以Au為主成分的合金的至少一種材料構(gòu)成。
8．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上依次設(shè)置了第1光干涉層、前述記錄層、第2光干涉層和反射層。
9．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上依次設(shè)置了第1光干涉層、界面層、前述記錄層、第2光干涉層和反射層。
10．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上依次形成了第1光干涉層、界面層、前述記錄層、第2光干涉層和反射層，前述界面層中含有氮化物。
11．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上依次形成了第1光干涉層、前述記錄層、第2光干涉層和反射層，將前述第1光干涉層的厚度記為d1、前述記錄層的厚度記為d2、前述第2光干涉層的厚度記為d3、前述反射層的厚度記為d4,140≤d1≤200(nm)、20≤d2≤30(nm)、40≤d3≤60(nm)、50≤d4≤150(nm)。
12．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述基板上依次形成了第1光干涉層、前述記錄層、第2光干涉層和反射層，將前述第1光干涉層的厚度記為d1、前述記錄層的厚度記為d2、前述第2光干涉層的厚度記為d3、前述反射層的厚度記為d4,100≤d1≤200(nm)、20≤d2≤30(nm)、10≤d3≤30(nm)、5≤d4≤30(nm)。
13．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，其特征還在于，前述記錄層具有前述N含量濃度沿前述記錄層厚度方向變化的部分。
14．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，其特征還在于，前述記錄層具有前述N含量濃度沿前述記錄層厚度方向進(jìn)行周期變化的部分。
15．如權(quán)利要求1所述的光信息記錄媒體，前述記錄層具備多個(gè)記錄層。
16．光信息記錄媒體的制作方法，其特征在于，是具備利用能量光束的照射而產(chǎn)生可逆相變的記錄層的光信息記錄媒體的制作方法，在包含氬氣和氮?dú)獾臍怏w氛圍中，濺射含有Te、Ge和Sb的母材，形成了含有Te、Ge、Sb和N的前述記錄層。
17．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，包含在前述記錄層中的前述N濃度在約0.1原子％至約10原子％的范圍內(nèi)。
18．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，形成前述記錄層的工序至少為以下之一(a)濺射開(kāi)始后，導(dǎo)入具有規(guī)定濃度的前述氮，然后伴隨著濺射，導(dǎo)入控制前述氮含量的前述氣體，(b)濺射開(kāi)始后，導(dǎo)入不含前述氮的前述氣體，然后導(dǎo)入控制前述氮含量的前述氣體，通過(guò)前述工序，在厚度方向形成具有規(guī)定濃度的前述記錄層。
19．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，形成前述記錄層的工序至少為以下之一(a)濺射中，使前述氮的濃度發(fā)生周期性變化，(b)濺射中，使濺射功率發(fā)生周期性變化，通過(guò)前述工序，在厚度方向形成了具有規(guī)定N濃度的前述記錄層。
20．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，具備(a)在基板上形成光干涉層的工序，(b)在前述光干涉層上形成前述記錄層的工序。
21．如權(quán)利要求20所述的制作方法，其特征還在于，還具備(c)在前述記錄層上形成反射層的工序。
22．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，具備以下4個(gè)工序(a)在基板上形成第1光干涉層，(b)在前述第1光干涉層上形成前述記錄層，(c)在前述記錄層上形成第2光干涉層，(d)在前述第2光干涉層上形成反射層。
23．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，具備以下5個(gè)工序(a)在基板上形成第1光干涉層，(b)在前述第1光干涉層上形成界面層，(c)在前述界面層上形成前述記錄層，(d)在前述記錄層上形成第2光干涉層，(e)在前述第2光干涉層上形成反射層。
24．如權(quán)利要求16所述的制作方法，其特征還在于，具備以下3個(gè)工序(a)在基板上形成光干涉層，(b)在前述光干涉層上形成界面層，(c)在前述界面層上形成前述記錄層；前述界面層包含氮化物，前述氮化物通過(guò)在包含氬氣和氮?dú)獾臍怏w氛圍中對(duì)靶進(jìn)行濺射而形成。
全文摘要
本發(fā)明是基板上具備利用能量光束的照射而產(chǎn)生可逆相變的記錄層的光信息記錄媒體。前述記錄層包含Te、Ge、Sb和N,前述N的含量濃度在約0.1原子%至約10原子%的范圍內(nèi)。通過(guò)該構(gòu)成獲得了良好的反復(fù)記錄擦除性能。
文檔編號(hào)G11B7/26GK1209624SQ9811603
公開(kāi)日1999年3月3日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者兒島理惠, 寶來(lái)慶一郎, 原俊昭, 山田升 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社