專利名稱：光記錄媒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相變光記錄媒體。更具體地講，本發(fā)明涉及一種能夠高速直接重寫(direct overwriting)的相變光記錄媒體。
作為采用相變記錄材料的可重寫光盤的一個(gè)實(shí)例，通常所說(shuō)的DVD-RAM成為了商業(yè)化產(chǎn)品，其中已實(shí)現(xiàn)了6m／s的線速度、0．41μm的位長(zhǎng)、0．74μm的記錄道間距、約650nm的激光波長(zhǎng)、11Mbpa的數(shù)據(jù)傳送速率和2．6GB的記錄容量。
為了實(shí)現(xiàn)更大的容量和更高的傳送速率，降低記錄激光的光點(diǎn)尺寸和提高記錄線速度是有效的。作為降低記錄激光的光點(diǎn)尺寸的實(shí)用技術(shù)，已有縮短激光波長(zhǎng)的方法和增大物鏡的數(shù)值孔徑的方法。
尤其是，如果減小激光波長(zhǎng)的方法和增大物鏡的數(shù)值孔徑的方法組合使用，光點(diǎn)尺寸可以比使用一種方法時(shí)形成得更小。例如，如果采用波長(zhǎng)約為400nm的藍(lán)-紫色激光作為光源并且采用具有0．85的數(shù)值孔徑NA的物鏡，理論上講可以實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度。
但是，在相變光盤上以高的速度進(jìn)行直接重寫的條件是更嚴(yán)格的，原因如下通常，在相變光盤中，高功率的激光照射在上面，以通過(guò)使記錄層的溫度升高至其熔化溫度以上而熔化記錄層。隨后記錄層被冷卻，從而寫入記錄標(biāo)記。通過(guò)在處于記錄層的結(jié)晶起始溫度和熔點(diǎn)中間的一個(gè)溫度范圍內(nèi)維持記錄層變成晶態(tài)必需的時(shí)間，記錄標(biāo)記結(jié)晶，即被擦除。
如果采用減小激光波長(zhǎng)的方法或增大物鏡的數(shù)值孔徑的方法，和／或在較高的記錄線速度的條件下，光盤上一個(gè)點(diǎn)處的溫度會(huì)在比通常情況更短的時(shí)間內(nèi)改變。圖24示出了一個(gè)例子，它顯示出光盤上的一個(gè)給定點(diǎn)處的溫度如何隨時(shí)間變化的結(jié)果。正如從圖24中可以看出的，記錄和／或重放波長(zhǎng)越短，溫度保持高于結(jié)晶溫度(例如假設(shè)為400℃)的時(shí)間變得越短。
由此，在具有與常規(guī)速度相同的結(jié)晶速度的記錄材料中，使記錄的非晶標(biāo)記結(jié)晶即將其擦除變得困難。
在這樣的直接重寫(DOW)情況下，即，記錄是在暫時(shí)控制為單一激光功率級(jí)時(shí)進(jìn)行，如果光點(diǎn)尺寸小或者記錄線速度高，結(jié)果將是標(biāo)記形狀的畸變加重，其原因是作為相變記錄的特點(diǎn)的非晶相和晶相之間的物理特性的差異。也就是說(shuō)，在這種條件下，如果一個(gè)標(biāo)記重疊重寫在已經(jīng)寫入的記錄標(biāo)記上，那么記錄標(biāo)記的尺寸將趨于比標(biāo)記新寫在空白的晶態(tài)區(qū)域中時(shí)要大。
這是以下原因造成的在晶相和非晶相之間，對(duì)激光的響應(yīng)(光學(xué)常數(shù))不同，由與激光的反應(yīng)引起的熱傳遞方式(熱導(dǎo)率)不同或者熱的使用方式不同。應(yīng)當(dāng)指出的是，熔化時(shí)的潛熱是無(wú)用的。同時(shí)，如果光點(diǎn)尺寸大以及線速度低，記錄膜的暫時(shí)溫度改變將是緩和的，這樣，熱傳導(dǎo)是在已經(jīng)存在的標(biāo)記接觸激光之前，以致于結(jié)晶溫度保持初始水平。于是，實(shí)現(xiàn)了與標(biāo)記實(shí)際上不存在的(在先結(jié)晶)狀態(tài)等效的狀態(tài)，由此避免了前述的問(wèn)題。
由于這個(gè)問(wèn)題，在通常使用的相變光盤情況下，難以實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度和更高的傳送速率，這里所說(shuō)的通常使用的相變光盤具有四層結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)ZnS-SiO2層、一個(gè)記錄層、一個(gè)ZnS-SiO2層和一個(gè)反射層，其Ac／Aa比率低于0．9，這里Ac是記錄層在晶態(tài)時(shí)的吸收率，Aa是記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率。例如，已經(jīng)試驗(yàn)表明，隨著線速度提高，抖動(dòng)值(jtter value)變差，如圖25中例舉性示出的。
為了解決這個(gè)困難，可以設(shè)想提高記錄層的結(jié)晶溫度。即，如果為提高擦除率而縮短結(jié)晶所需的時(shí)間，使得在先結(jié)晶趨于更容易地產(chǎn)生，這就足夠了。
但是，實(shí)際上不可能找到這樣一種材料并將其應(yīng)用于光盤，即，在這種材料中相變能夠可逆地產(chǎn)生并且其結(jié)晶溫度不低于以前采用的結(jié)晶溫度，為此，在日本公開專利H-1-92937、日本公開專利H-6-195747或日本公開專利H-9-532424中提出了一種技術(shù)，其中不是采用提高記錄材料本身的結(jié)晶速度的方案，而是靠近記錄層設(shè)置能夠有效地提高非晶相的結(jié)晶速度的結(jié)晶促進(jìn)材料，用以提高記錄層的結(jié)晶速度。但是，這種技術(shù)具有這樣的缺點(diǎn)它在通常使用條件下遇到的溫度范圍內(nèi)有降低記錄標(biāo)記的存儲(chǔ)穩(wěn)定性的趨向，并且記錄標(biāo)記會(huì)被用于重放的激光擦除。
另一方面，例如在日本公開專利H-8-124218或日本公開專利H-9-91755中還提出了一種技術(shù)，其中，通過(guò)控制光學(xué)薄膜的分層結(jié)構(gòu)，非晶相中吸收率通常高于晶相中的吸收率的狀態(tài)被顛倒，即，其中結(jié)晶部分的溫升速率和非晶部分的溫升速率彼此相對(duì)平衡，從而校正了標(biāo)記形狀的畸變，也就是說(shuō)，這種技術(shù)是控制吸收率以校正標(biāo)記形狀的畸變的技術(shù)。
但是，這種技術(shù)具有一個(gè)缺點(diǎn)諸如吸收率或反射率之類的光學(xué)設(shè)計(jì)方面的自由度降低了，并且反復(fù)重寫耐久性不高。
另外，在短波長(zhǎng)條件下，溫度維持高于結(jié)晶溫度的時(shí)間變短，這導(dǎo)致基本擦除能力降低，基本擦除能力諸如由dc光實(shí)現(xiàn)的擦除率，dc光是產(chǎn)生控制吸收率的效果的必需條件。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種光記錄媒體，這種媒體能夠適應(yīng)與縮短的波長(zhǎng)相應(yīng)的高記錄密度和高傳送速率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的直接重寫，同時(shí)不降低反復(fù)使用耐久性或記錄信號(hào)的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。
本發(fā)明提出了一種光記錄媒體，它包括至少由相變材料形成的一個(gè)記錄層，并且記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)為380-420nm，其中，比率Ac／Aa不低于0．9，這里Ac是所述記錄層在晶態(tài)時(shí)的吸收率，Aa是所述記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率，并且，一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層與所述記錄層的至少一個(gè)表面接觸，結(jié)晶促進(jìn)層用于促進(jìn)所述相變材料的結(jié)晶。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是組合利用吸收率控制和結(jié)晶促進(jìn)。通過(guò)這種組合，可以有效地補(bǔ)償晶相和非晶相的物理特性之間的差異，從而實(shí)現(xiàn)最佳的直接重寫。
單獨(dú)的技術(shù)即吸收率控制和結(jié)晶促進(jìn)可以如此地被抑制，以致于這些問(wèn)題不明顯，這樣反復(fù)使用耐久性和記錄信號(hào)的存儲(chǔ)穩(wěn)定性就不會(huì)受到損害。
對(duì)于相變材料層而言，吸收率控制和結(jié)晶促進(jìn)代表相反的技術(shù)，于是，如果這些技術(shù)組合在一起，可能會(huì)擔(dān)心兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)彼此抵消。由于這個(gè)原因，在已有技術(shù)中幾乎沒(méi)有嘗試過(guò)將這兩種技術(shù)組合起來(lái)。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了這樣一個(gè)問(wèn)題吸收率控制不能降低抖動(dòng)值，甚至為克服這個(gè)問(wèn)題采取了一些必要的措施，吸收率控制也不能降低抖動(dòng)值本發(fā)明人研究了吸收率控制和結(jié)晶促進(jìn)的組合，并且得到了這樣的信息通過(guò)合適的設(shè)計(jì)，各技術(shù)的缺點(diǎn)幾乎不會(huì)顯露。
即，通過(guò)多層膜結(jié)構(gòu)，吸收率控制降低了記錄膜的吸收，結(jié)果降低了擦除靈敏度，盡管記錄媒體在反復(fù)重放和耐久性方面是優(yōu)異的。
相反，如果通過(guò)設(shè)置結(jié)晶促進(jìn)層使得能夠高速結(jié)晶，反復(fù)重放和耐久性不是最佳的，雖然擦除靈敏度提高了。
如果兩種技術(shù)組合在一起，當(dāng)需要時(shí)記錄標(biāo)記被擦除，由此使得能夠高速重寫。反之，當(dāng)不需要擦除標(biāo)記時(shí)，記錄標(biāo)記就不被擦除。例如，混寫(cross-write)特性改善了，使得存儲(chǔ)穩(wěn)定性達(dá)到最佳，同時(shí)抖動(dòng)值伴隨重放次數(shù)增加而產(chǎn)生的升高只是很小的。
這種發(fā)現(xiàn)過(guò)去沒(méi)有考慮到，并且已由本發(fā)明人首先獲得。
根據(jù)本發(fā)明，作為實(shí)現(xiàn)光盤的高性能的兩個(gè)主要因素，高速或高傳送速率和大容量均可以實(shí)現(xiàn)，而且可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高可靠性，高可靠性與光盤的高速呈折衷的關(guān)系。
也就是說(shuō)，本發(fā)明提供了一種技術(shù)，該技術(shù)以很好的平衡方式實(shí)現(xiàn)了高性能和高可靠性，因此所提供的這種技術(shù)是激光波長(zhǎng)縮短、光盤的多層構(gòu)造、實(shí)現(xiàn)更小的光點(diǎn)尺寸或采用相變記錄媒體實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)(near-field)記錄必需的。


圖1是一個(gè)剖視圖，它示出了體現(xiàn)本發(fā)明的光盤的基本直觀結(jié)構(gòu)的主要部分。
圖2是用于定義多層膜中的反射率、透射率和吸收率的示意圖。
圖3是顯示成核速度和晶體生長(zhǎng)速度與溫度的關(guān)系的曲線圖。
圖4是一個(gè)剖視圖，它示出了具有一個(gè)反射層的光盤的直觀結(jié)構(gòu)。
圖5是一個(gè)剖視圖，它示出了具有一個(gè)光透射保護(hù)層的光盤的直觀結(jié)構(gòu)。
圖6是一個(gè)剖視圖，它示出了具有多層反射和記錄層的光盤的直觀結(jié)構(gòu)。
圖7是一個(gè)剖視圖，它示出了相鄰層間具有介電層的光盤的直觀結(jié)構(gòu)。
圖8是一個(gè)剖視圖，它示出了具有一個(gè)光吸收控制層的光盤的直觀結(jié)構(gòu)。
圖9是一個(gè)曲線圖，它顯示出記錄層的光學(xué)常數(shù)隨記錄和／或重放光波長(zhǎng)的變化。
圖10是采用一個(gè)透射型反射層的示例性光盤的示意圖。
圖11是一個(gè)曲線圖，它顯示出在640nm波長(zhǎng)時(shí)記錄層的Ac、Aa、Rc和Ra的變化。
圖12是一個(gè)曲線圖，它顯示出在407nm波長(zhǎng)時(shí)記錄層的Ac、Aa、Rc和Ra的變化。
圖13是例1的光盤的示意圖。
圖14是一個(gè)曲線圖，它顯示出在407nm波長(zhǎng)時(shí)記錄層的Ac、Aa、Rc和Ra的變化。
圖15是一個(gè)曲線圖，它顯示出在407nm波長(zhǎng)時(shí)Ac和Aa的變化。
圖16是一個(gè)曲線圖，它顯示出抖動(dòng)值隨直接重寫操作次數(shù)的變化。
圖17是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)一個(gè)變換的實(shí)施例制造的示例性光盤的結(jié)構(gòu)。
圖18是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)另一變換的實(shí)施例制造的光盤的結(jié)構(gòu)。
圖19是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)再一變換的實(shí)施例制造的光盤的結(jié)構(gòu)。
圖20是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)又一變換的實(shí)施例制造的光盤的結(jié)構(gòu)。
圖21是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)另外的變換實(shí)施倒制造的光盤的結(jié)構(gòu)。
圖22是一個(gè)剖視圖，它顯示出根據(jù)其它的變換實(shí)施例制造的光盤的結(jié)構(gòu)。
圖23是一個(gè)曲線圖，它顯示出在采用以GaN為基礎(chǔ)的(GaN based)半導(dǎo)體激光器的情況下抖動(dòng)值隨重寫次數(shù)的變化。
圖24是一個(gè)曲線圖，它顯示出結(jié)晶溫度保持時(shí)間隨線速度、數(shù)值孔徑NA和波長(zhǎng)的不同而不同的變化情況。
圖25是一個(gè)曲線圖，它顯示出在常規(guī)的相變光盤中線速度和抖動(dòng)值之間的關(guān)系。
下面將參照附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光記錄媒體(光盤)進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的光盤的基本結(jié)構(gòu)。在厚度不小于0．3mm的透明基片1上，形成有一個(gè)記錄層2。與記錄層2的兩表面接觸，形成有結(jié)晶促進(jìn)層3、4。
在記錄層2的一個(gè)或者另一個(gè)表面上僅可以形成一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層。
在相變光記錄媒體中，比率Ac／Aa通常約為0．8，其中Ac為記錄層2處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的吸收率，Aa為記錄層2處于非晶狀態(tài)時(shí)的吸收率。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)合適的膜層設(shè)計(jì)，比率Ac／Aa被設(shè)定為不低于0．9，其中Ac為記錄層2處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的吸收率，Aa為記錄層2處于非晶狀態(tài)時(shí)的吸收率，并且此比率Ac／Aa是對(duì)于記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)而言的，此比率Ac／Aa在后面將具有相同的含義。尤其是，當(dāng)記錄層處于非晶狀態(tài)時(shí)，吸收率Aa優(yōu)選不低于60％。
通過(guò)將吸收率比率Ac／Aa設(shè)定為不低于0．9，結(jié)晶部分趨于相對(duì)更容易地被加熱，這樣在完全結(jié)晶狀態(tài)的部分中寫入的記錄標(biāo)記的尺寸就可以做得接近在非晶狀態(tài)寫入的記錄標(biāo)記的尺寸。
但是，如果比率Ac／Aa過(guò)分增大，此比率增大的傾向?qū)?duì)反射率設(shè)計(jì)或熱性能設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響從而使光記錄媒體的綜合平衡變差的可能性就高了。
這自然地設(shè)定了前述的吸收率比率的一個(gè)允許范圍即上限。不過(guò)，這個(gè)允許范圍會(huì)隨著記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)不同而不同，這樣對(duì)于380nm-420nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，吸收率比率最好設(shè)定為不大于2．5。
同時(shí)，對(duì)于記錄層的結(jié)晶狀態(tài)，吸收率(系數(shù))Ac是結(jié)晶狀態(tài)的記錄層中的吸收率對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)的比率。相似地，對(duì)于記錄層的非晶狀態(tài)，吸收率(系數(shù))Aa是非晶狀態(tài)的記錄層中的吸收率對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)的比率。
這些值不能直接在多層結(jié)構(gòu)中測(cè)量。必需計(jì)算由多層引起的多路徑干涉造成的記錄層中吸收的光強(qiáng)，并且用入射光強(qiáng)度除以計(jì)算出的光強(qiáng)。
由此，根據(jù)本發(fā)明，吸收率Ac、Aa如下所述在如圖2中所示的多層(m層)膜的情況下，該光盤的反射率R、透射率T和吸收率(系數(shù))、I2層(諸如記錄層)中的吸收率(系數(shù))AI2、Im-1層(諸如記錄層)中的吸收率(系數(shù))AIm-1定義如下光盤的反射率R100×Ir／I(％)光盤的透射率T100×It／I(％)光盤的吸收率(系數(shù))A100×(I-Ir-It)／I(％)I2層(例如記錄層)中的吸收率AI2100×II2／I(％)Im-1層(例如記錄層)中的吸收率AIm-1100×IIm-1／I(％)假設(shè)光入射僅僅發(fā)生在垂直方向上，不考慮斜入射分量；各界面是平面的，不考慮溝紋等的微觀不平整性的效果；僅僅考慮多層膜上的多路徑干涉，基準(zhǔn)入射光強(qiáng)度I為實(shí)際入射光強(qiáng)度Ix減去表面上的反射光的強(qiáng)度Iy。
在上述定義中，Ir為來(lái)自于多層膜的反射光的強(qiáng)度，It為通過(guò)多層膜的透射光強(qiáng)度，II2為由I2層(諸如記錄層)吸收的光強(qiáng)度，IIm-1為由Im-1層(諸如記錄層)吸收的光強(qiáng)度。
吸收率(系數(shù))Ac或Aa為因多路徑干涉而由結(jié)晶或非晶態(tài)的記錄層吸收的光強(qiáng)度除以入射至多層膜的光強(qiáng)度I。
如果激光波長(zhǎng)、各層的膜厚和復(fù)折射率(n-lk)是已知的，可以通過(guò)引入特性矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)多路徑干涉的上述計(jì)算。
有許多出版物涉及到計(jì)算多路徑干涉的方法，例如，由Baifukan出版公司出版的Tatsuo Tsuruta編著的《應(yīng)用光學(xué)I》(1-2-2光強(qiáng)度)、《應(yīng)用光學(xué)II》(4-3-2多層膜)和由Kyoritsu出版公司出版的Shiro Fujiwara編著的光學(xué)技術(shù)系列II《光學(xué)薄膜》(第三章，多層膜和四端子電路)。
正如從這些出版物可以看出的，在第J層邊界上的電磁場(chǎng)的切向分量與第(J-1)層邊界上的電磁場(chǎng)的切向分量之間的關(guān)系是可以知道的。
光能I可以由指向矢量S的絕對(duì)值的平均值<丨S丨>表示，而第J層的吸收AJ和吸收率(系數(shù))可以分別由AJ=IJ-l-IJ和(IJ-1-IJ)／I0表示，這里I0為除去表面反射后的入射光能。
用于這些計(jì)算的算法是公知的，這些計(jì)算可以采用多種算法完成?！爸挥性趩螌又胁胚@樣”的描述是指m=1的情況。
下面描述結(jié)晶促進(jìn)層3、4的工作原理。
通常，非晶相的結(jié)晶是按兩個(gè)階段進(jìn)行的，即成核階段和晶體生長(zhǎng)階段。如果假設(shè)晶核的產(chǎn)生是在非晶相內(nèi)全部格點(diǎn)處隨機(jī)發(fā)生的，則成核速度隨溫度升高而增大，在稍高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的溫度時(shí)達(dá)到最大值，在稍高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度以上時(shí)成核速度急速降低。另一方面，生長(zhǎng)速度U在接近熔點(diǎn)Tm的溫度時(shí)變?yōu)樽畲蟆?br> 在記錄材料層2具有兩個(gè)表面的光盤中，在光盤的非晶標(biāo)記的情況下，則與上述的假設(shè)不同，成核可能發(fā)生在記錄材料層2與其兩側(cè)的各層之間的邊界表面上。在這種情況下，邊界表面的化學(xué)或物理特性會(huì)明顯地影響成核的發(fā)生率。
因此，根據(jù)本發(fā)明，結(jié)晶促進(jìn)層3、4靠近記錄層2設(shè)置，以控制晶核的發(fā)生率。應(yīng)當(dāng)指出的是，只有層3、4之一就足夠了。也就是說(shuō)，通過(guò)靠近記錄層2提供結(jié)晶促進(jìn)層3、4，可以促進(jìn)晶核的生長(zhǎng)，從而提高結(jié)晶速度。即使在高傳送速率的情況下，這也可產(chǎn)生足夠高的重寫擦除率(erasure ratio)，由此保證了令人滿意的抖動(dòng)值。
應(yīng)當(dāng)指出的是，結(jié)晶促進(jìn)層3、4可以是與介電層同時(shí)工作的相同層。例如，ZnS-SiO2(尤其是摩爾比約為4∶1的ZnS-SiO2)可以用作普通的介電層，或者介電材料本身是由結(jié)晶促進(jìn)材料形成的。即，如果由下面例舉的結(jié)晶促進(jìn)材料形成的結(jié)晶促進(jìn)層靠近記錄層2設(shè)置，是否設(shè)置介電層或者何種材料用作介電層都是無(wú)關(guān)緊要的。還已知道，如果結(jié)晶促進(jìn)層靠近記錄層2的至少一個(gè)表面設(shè)置，記錄層2的成核速度要比沒(méi)有結(jié)晶促進(jìn)層時(shí)高。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)指出的是，如果結(jié)晶促進(jìn)層靠近記錄層2的兩個(gè)表面設(shè)置，所達(dá)到的結(jié)晶促進(jìn)效果更高。
作為能夠促進(jìn)結(jié)晶的材料，已經(jīng)知道，到目前為止用作光記錄媒體中的介電材料并且對(duì)于記錄和／或重放激光波長(zhǎng)具有0．3或更低的衰減系數(shù)值k的材料除了硫化物之外均可以令人滿意地使用。結(jié)晶促進(jìn)層可以只由或主要由諸如Al、Si、Ta、Ti、Zr、Nb、Mg、B、Zn、Pb、Ca、La或Ge等金屬或準(zhǔn)金屬的氮化物、氧化物、碳化物、氟化物、氮氧化物(nitro-oxides)、氮碳化物或者氧碳化物形成。尤其是，只由或主要由以下材料形成的層呈現(xiàn)出促進(jìn)結(jié)晶的功能AlNx，其中0．5≤x≤1，特別是AlN，Al2O3-x，其中0≤x≤1，特別是Al2O3，Si3N4-x。其中0≤x≤1，特別是Si3N4，SiOx，其中1≤x≤2，特別是SiO2、SiO，MgO，Y2O3，MgAl2O4，TiOx，其中1≤x≤2，特別是TiO2，BaTiO3，StTiO3，Ta2O5-x，其中0≤x≤1，特別是Ta2O5，GaOx，其中1≤x≤2，SiC，Ga-N，Ga-N-O，Si-N-O，CaF2，LaF，MgF2，NaF，ThF4。另外，由以上材料的混合物形成的層，例如由AlN-SiO2形成的層也相似地呈現(xiàn)出促進(jìn)結(jié)晶的功能。
然而，不能說(shuō)這些材料在結(jié)晶促進(jìn)功能方面就令人滿意了，在嚴(yán)格的條件下還不能實(shí)現(xiàn)最佳的信號(hào)特性。
由此，在具有促進(jìn)結(jié)晶功能的材料中，尤其是下列材料中的一種或多種被優(yōu)選作為結(jié)晶促進(jìn)層Si-C、Si-C-O、Si-C-H、Si-C-H-O、Si-N、Si-N-O、Si-N-H、Si-N-H-O、Si-C-N、Si-C-N-O、Si-C-N-H、Si-N-H-O、Si-O、Si-O-H、Al-N和Al-O。
這些材料的例子包括Si-C、Si3N4、SiO2、AlN、Al2O3以及主要由這些化合物構(gòu)成并且包含氧、氫或氮的材料。
已經(jīng)證實(shí)，這些材料與作為本發(fā)明的特征的吸收率比率控制(Ac／Aa≥0．9)結(jié)合，呈現(xiàn)出非常好的結(jié)晶促進(jìn)效果，從而正如本發(fā)明的例子中所述的，給出了明顯的抖動(dòng)值減小效果和改善的反復(fù)重寫耐久性。在圖示例所展示的結(jié)構(gòu)中，主要由SiC構(gòu)成并且加入O或H的這樣一種材料是很好的。另外，在混寫或標(biāo)記保持穩(wěn)定性方面實(shí)現(xiàn)了最佳特性。另一方面，上述材料作為與記錄層接觸的材料是很好的，因?yàn)檫@些材料不容易在與記錄層的交界面上剝落或合金化并且僅呈現(xiàn)出低的光吸收能力。以上考慮了上述結(jié)晶促進(jìn)材料的優(yōu)選。
雖然結(jié)晶促進(jìn)層的薄膜厚度沒(méi)有特別規(guī)定，但為了形成均勻薄膜，希望薄膜厚度不低于1nm。對(duì)于圖示例所展示的結(jié)構(gòu)，不低于2nm的薄膜厚度顯示出了抖動(dòng)值減小效果。
雖然對(duì)結(jié)晶促進(jìn)層的制造方法沒(méi)有限制，但下面給出了幾個(gè)例子首先，SiC可以采用SiC靶和Ar氣通過(guò)RF濺射方法形成。
Si3N4可以通過(guò)采用N2反應(yīng)濺射Si靶成膜。
SiO2可以通過(guò)采用Ar氣RF濺射SiO2靶淀積形成。
AlN可以通過(guò)采用ArN2反應(yīng)濺射Al靶形成。
Al2O3可以通過(guò)采用例如Al靶反應(yīng)濺射Al靶形成。
Si-C-H-O可以通過(guò)采用包含H2O的Ar氣RF濺射SiC靶成膜，Ar氣中水含量為例如300ppm。
通過(guò)設(shè)置結(jié)晶促進(jìn)層3、4，促進(jìn)了晶核的產(chǎn)生，從而提高了結(jié)晶速度。這在直接重寫時(shí)是極其有益的。
但是，如果結(jié)晶速度過(guò)高，形成的記錄標(biāo)記(非晶標(biāo)記)的保持穩(wěn)定性趨于變差。相反，如果結(jié)晶速度過(guò)低，則不能期望呈現(xiàn)結(jié)晶促進(jìn)層3、4的獨(dú)特效果?；谶@種考慮，結(jié)晶速度需要控制在適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
上述的結(jié)構(gòu)是體現(xiàn)本發(fā)明的光盤的基本結(jié)構(gòu)。不過(guò)，層結(jié)構(gòu)可以按需要的方式加以修改。
圖4示出了形成反射層5的一個(gè)例子。在這種情況下，反射層5和記錄層依次形成在基片1上。
由此，為了記錄和／或重放，記錄和／或重放激光從記錄層2側(cè)照射。在這種情況下，最好在記錄層2上形成一個(gè)光透射保護(hù)層(light transmissionprotective layer)6。
圖5示出了形成光透射保護(hù)層的一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，反射層5、記錄層2和光透射保護(hù)層6順序形成，并且結(jié)晶促進(jìn)層毗鄰記錄層2的兩側(cè)形成。
由此，在該光盤中，為了記錄層2的記錄和／或重放，記錄和／或重放光從光透射保護(hù)層6側(cè)照射。
光盤的結(jié)構(gòu)不局限于上述的結(jié)構(gòu)。例如，記錄層2和反射層5可以順序形成在基片1上，這樣記錄和／或重放將從透明基片1側(cè)進(jìn)行。不過(guò)，如果記錄和／或重放從光透射保護(hù)層6側(cè)進(jìn)行，物鏡的數(shù)值孔徑可以增大，以在維持變形極限的情況下實(shí)現(xiàn)高記錄密度，由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明獨(dú)有的顯著效果。其原因在于，通過(guò)減小記錄光點(diǎn)的尺寸，光盤的一個(gè)給定點(diǎn)上的溫度在短的時(shí)間內(nèi)改變，這樣基于與線速度增大時(shí)相同的方式直接重寫變得更困難。
另一種方案是。記錄層可以由第一記錄層2A和第二記錄層2B構(gòu)成，如圖6中所示。另外，反射層可以是由第一反射層5A和第二反射層5B構(gòu)成的雙層膜。通過(guò)構(gòu)成諸如雙層結(jié)構(gòu)之類的多層結(jié)構(gòu)的反射層，光學(xué)設(shè)計(jì)方面的自由度提高了。如果反射層由兩個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成，這兩個(gè)或多個(gè)層在材料、組分或復(fù)折射率方面是不同的，那么一個(gè)或多個(gè)介電層可以插入反射層之間的任意位置。所插入的介電層的層數(shù)也是任意的。
此外，在光透射保護(hù)層6和記錄層2之間、在記錄層2和反射層5之間以及在反射層5和透明基片1之間可以設(shè)置介電層7。按這種方式，介電層至少設(shè)置在一個(gè)位置處。圖7示出了一種示例性結(jié)構(gòu)，其中介電層7(7C、7B、7A)設(shè)置在全部這三個(gè)位置處。
通過(guò)設(shè)置這些介電層7和調(diào)整它們的膜厚度，可以控制光學(xué)特性，從而控制上述的吸收率比率。
介電層7可以各自形成為多層薄膜，例如兩層薄膜。還可以設(shè)置一個(gè)光吸收控制層8，設(shè)置位置要比記錄層2更靠近記錄和／或重放光照射側(cè)，以控制吸收率比率，如圖8中所示。在這種情況下，可以相似地設(shè)置介電層7(7D、7C、7B、7A)，設(shè)置位置為任意位置，包括光吸收控制層8和光透射保護(hù)層6之間或者光吸收控制層8和記錄層2之間的位置。
光吸收控制層8可以相似地由兩個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成，這兩個(gè)或多個(gè)層在材料類型、組分或復(fù)折射率方面是不同的。在這種情況下，一個(gè)或多個(gè)介電層可以插入反射層之間的任意位置。所插入的介電層的層數(shù)也是任意的。
在上述的多種結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是這樣一種結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)反射層、第一介電層、第一結(jié)晶促進(jìn)層、一個(gè)記錄層、第二結(jié)晶促進(jìn)層、第二介電層和一個(gè)光透射保護(hù)層，這些層順序設(shè)置在一個(gè)基片上。
在這種情況下，將基片、反射層、第一介電層、第一結(jié)晶促進(jìn)層、記錄層、第二結(jié)晶促進(jìn)層和光透射保護(hù)層的厚度優(yōu)選設(shè)定為1．0-1．2mm、5-200nm、5-70nm、1-20nm、5-25nm、1-20nm和0．5-0．15nm，其中第二介電層為單層或者至少包括厚度為5-100nm的一個(gè)介電層的多層膜。
在上述結(jié)構(gòu)的光盤中，從成本角度考慮，用于透明基片的材料優(yōu)選塑料，諸如聚碳酸酯或丙烯酸類樹脂。不過(guò)，也可以采用玻璃。對(duì)于制造方法而言，可以采用注模方法或光聚合物(2P)方法，其中使用一種UV光可固化樹脂。不過(guò)，可以采用任何其它合適的方法，這里所說(shuō)的其它合適的方法可以給出需要的光盤形狀和從光學(xué)上講足夠的基片表面平整度，需要的光盤形狀例如厚度為1．1mm和直徑為120mm的光盤形狀。
雖然對(duì)基片厚度沒(méi)有特別限制，但厚度不小于0．3mm和不大于1．3mm是特別優(yōu)選的。如果基片厚度小于0．3mm，盤的強(qiáng)度趨于降低。相反，如果基片厚度大于1．2mm，那么盤厚度要比CD或DVD的1．2mm厚度大，這樣有可能導(dǎo)致相同的盤架不能用在適應(yīng)全部這些盤的商品驅(qū)動(dòng)裝置中。
如果記錄和／或重放用的激光照射在光透射保護(hù)層上，基片材料可以是不透明的材料，諸如金屬。相反，如果激光照射在基片上，就要采用對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)(380-420nm)幾乎不呈現(xiàn)吸收能力的材料?？傊?，基片類型可以是任意的。
同時(shí)，如果記錄和／或重放光照射在基片上，基片和光透射保護(hù)層之間設(shè)置的各層的形成順序則與記錄和／或重放光照射在光透射保護(hù)層上時(shí)的順序相反。
帶有多層記錄膜的光盤的表面可以形成有被充填的溝紋式記錄道(inundated grooved tracks)。光束可以采用溝紋作為引導(dǎo)移動(dòng)至光盤上的任意位置。溝紋形狀可以是螺旋形的或同心的，或者可以呈凹點(diǎn)串的形式。
光透射保護(hù)層優(yōu)選由對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)(380-420nm)不具有吸收能力的材料形成。尤其是，光透射保護(hù)層由透射率不低于80％的材料形成。光透射保護(hù)層的厚度優(yōu)選為不大于0．3mm。特別是，通過(guò)將3-177μm的厚度與諸如0．85的高數(shù)值孔徑NA結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)至今未有的高記錄密度。
為了防止光透射保護(hù)層表面上的灰塵淀積或擦刮，可以形成一個(gè)保護(hù)層，此保護(hù)層由有機(jī)或無(wú)機(jī)材料形成，它最好對(duì)于記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)具有可忽略的吸收能力。
用于從光透射保護(hù)層側(cè)進(jìn)行記錄和／或重放的光盤的制造方法可大致分為以下兩種方法第一種方法是，在形成有導(dǎo)引溝紋的基片上布設(shè)多層膜并且最后形成一個(gè)光滑的光透射保護(hù)層。另一方面，第二種方法是，在形成有導(dǎo)引溝紋的光透射保護(hù)層上布設(shè)多層膜并且最后形成一個(gè)光滑的基片。
由于在光透射保護(hù)層上形成滿充填(inundsations)的工藝步驟或形成多層膜的工藝步驟不一定是簡(jiǎn)單的，因此，從批量生產(chǎn)的角度講，第一種方法更為優(yōu)選。
如果采用第一種方法，可以采用這樣的方法，其中一張0．3mm厚的從光學(xué)上講足夠光滑的薄片在UV光照射時(shí)被粘附，所說(shuō)的薄片由諸如聚碳酸酯或丙烯酸樹脂之類的塑料形成，并且所說(shuō)粘附是采用UV光可固化樹脂作為粘合劑。還可以采用這樣一種方法，其中，通過(guò)例如旋涂裝置將UV光可固化樹脂涂敷至不大于0．3mm的所需厚度，隨后由UV光照射。
光透射保護(hù)層可以是任何合適的結(jié)構(gòu)，或者可以由任何合適的方法形成，只要它具有不低于90％的透射率和不大于0．3mm的厚度。光透射保護(hù)層還可以形成有被充填的溝紋記錄道。被充填的溝紋記錄道還可以通過(guò)例如注模方法、光聚合物(2P)方法或以通過(guò)壓接或加壓轉(zhuǎn)換充填的方法形成在光透射保護(hù)層中。
在上述每一結(jié)構(gòu)的光盤中，記錄層2是由相變材料形成的，即，這種材料在光束照射時(shí)經(jīng)歷可逆的相變。尤其是可以采用這樣一種材料，它在光束照射時(shí)經(jīng)歷可逆的相變?？梢圆捎萌魏我环N已知的合適相變材料作為專用的材料，諸如硫族元素化合物或硫族元素。
這些材料的例子包括這樣一些材料，它們包含Te、Se、Ge-Sb-Te、Ge-Te、Sb-Te、In-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te、Au-In-Sb-Te、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Se、In-Sb-Se、Bi-Te、Bi-Se、Sb-Se、Sb-Te、Ge-Sb-Te-Bi、Ge-Sb-Te-Co或Ge-Sb-Te-Au，其中具有或沒(méi)有諸如氮或氧之類的氣體添加劑。在這些材料中，主要由Ge-Sb-Te構(gòu)成的材料是最優(yōu)選的。上述材料還可以添加諸如Sb或Pd之類的任意元素或者諸如氯或氧之類的氣體元素。
如果采用Ge-Sb-Te材料，具有GexSbyTez組成的材料能給出最佳特性，其中x、y、z表示組成中元素本身的原子比率，它們的取值范圍是17≤x≤25、17≤y≤26和45≤z≤65。
這些記錄層可以制成根據(jù)光束的強(qiáng)度大小經(jīng)歷非晶態(tài)和晶態(tài)之間的可逆相變。利用由狀態(tài)變化引起的諸如反射率的變化之類的光學(xué)性能變化，可以實(shí)現(xiàn)記錄、重放、擦除、重寫等操作。一般情況下，在膜形成之后進(jìn)行通常被稱為初始化的結(jié)晶，而后進(jìn)行記錄和／或重放。
同時(shí)，記錄層可以由兩個(gè)或兩個(gè)以上的連續(xù)的層構(gòu)成，這些層在材料類型、組成或復(fù)折射率中的一個(gè)方面或多個(gè)方面是不同的。
反射層優(yōu)選由金屬、準(zhǔn)金屬、半導(dǎo)體或其化合物或混合物形成，它對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)呈現(xiàn)反射能力和具有0．0004J／cm·K·δ-4．5J／cm·K·δ的熱導(dǎo)率。大體上講，可以采用常規(guī)光盤中使用的任何合適的反射層。
反射層的材料的例子包括Al、Ag、Au、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Te、W、Mo、Ge，這些材料可單獨(dú)使用或以主要由這些材料組成的合金使用。其中，從實(shí)際效用看，以Al、Ag、Au、Si、Ge為基礎(chǔ)的(-based)材料是優(yōu)選的。可以例舉的合金為例如Al-Ti、Al-Cr、Al-Co、Al-Mg-Si、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti和Si-B。這些材料是從光學(xué)和熱特性的角度選擇的。一般情況下，如果材料的膜厚度被設(shè)定為一個(gè)足夠大的值，諸如50nm或更大，以致于不允許光透過(guò)，那么反射率會(huì)增大，同時(shí)熱容易散失。尤其是，以Al、Ag為基礎(chǔ)的材料是優(yōu)選的，這些材料在諸如λ=400nm的短波長(zhǎng)范圍內(nèi)呈現(xiàn)出不低于80％的高反射率。一些合金材料也是優(yōu)選的，諸如Al-Ti、Al-Cr、Al-Co、Al-Mg-Si、Ag-Pd-Cu和Ag-Pd-Ti。
如果采用Ag，恐怕會(huì)發(fā)生諸如ZnS-SiO2和S的反應(yīng)之類的硫化反應(yīng)，這樣使Ag形成合金或者引入一種無(wú)S介電材料作為中間層是更優(yōu)選的。
在本說(shuō)明書中，采用了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，通過(guò)例如實(shí)現(xiàn)吸收率比率控制(Ac／Aa≥0．9)，從光透射保護(hù)層入射的光束的一部分透過(guò)反射層。在這種情況下所使用的反射層被特別稱為透射型反射層。作為另一個(gè)例子，采用了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，在光透射保護(hù)層和記錄層的鄰近光透射保護(hù)層的結(jié)晶促進(jìn)層之間的任意位置設(shè)置有一個(gè)層，此層被稱為吸收控制層，正如下面將描述的。
在采用透射型反射層的前一種結(jié)構(gòu)中，用于反射層的材料類型和結(jié)構(gòu)被限制在較窄的范圍內(nèi)。在采用光吸收控制層的后一種結(jié)構(gòu)中以及諸如具有多層介電層的結(jié)構(gòu)之類的其它結(jié)構(gòu)中，可以采用任何可選的反射層，只要它滿足前述的條件即可，這種條件為反射層由由金屬、準(zhǔn)金屬、半導(dǎo)體、化合物或它們的混合物形成，它對(duì)380-420nm的記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)呈現(xiàn)反射能力和具有0．004J／cm·K·δ-4．5J／cm·K·δ的熱導(dǎo)率。透射型反射層優(yōu)選這樣的材料，即，它不僅滿足對(duì)反射層的以下規(guī)定反射層由由金屬、準(zhǔn)金屬、半導(dǎo)體、化合物或它們的混合物形成，它對(duì)380-420nm的記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)呈現(xiàn)反射能力和具有0．004J／cm·K·δ-4．5J／cm·K·δ的熱導(dǎo)率，而且反射層本身的透射率不低于l0％或者采用這個(gè)反射層的光盤的透射率不低于1％。如果透射率低于這個(gè)值，就不能實(shí)現(xiàn)顯著的吸收率比率控制效果。作為一個(gè)例子，可以采用Si、Au或Ge，或者以它們作為主要成分的化合物或混合物。
不過(guò)，應(yīng)當(dāng)指出的是，可以采用Al、Ag、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Ta、W或Mo，只要層厚度不大于10nm。透射型反射層還可以由上述的金屬(諸如Au)或準(zhǔn)金屬和介電材料的混合物形成。
不過(guò)，雖然采用透射型反射層的結(jié)構(gòu)對(duì)于波長(zhǎng)約為640nm的激光是特別希望的，但對(duì)于具有380-420nm波長(zhǎng)的短波長(zhǎng)激光而言，不一定獲得高的Ac／Aa值。
由此，對(duì)于380-420nm波長(zhǎng)的短波長(zhǎng)激光，具有高反射率的以Al或Ag為基礎(chǔ)的材料是特別優(yōu)選的。
同時(shí)，反射層可以由兩個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成，這些層在材料類型、組成或復(fù)折射率中的至少一個(gè)方面是不同的。這些層可以連續(xù)地設(shè)置，或者(這些層間)插入一個(gè)或多個(gè)介電層。
用于介電層7的材料優(yōu)選對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)沒(méi)有吸收能力的材料。具體地講，優(yōu)選衰減系數(shù)k的值不大于0．3的材料。這種材料可以是例如ZnS-SiO2混合物，特別是具有約4∶1的摩爾比的ZnS-SiO2混合物。此外，還可以采用到目前為止用于光記錄媒體的除了ZnS-SiO2混合物之外的材料作為介電層。
例如，可以采用由諸如Al、Si、Ta、Ti、Zr、Nb、Mg、B、Zn、Pb、Ca、La或Ge等金屬和準(zhǔn)金屬的氮化物、氧化物、碳化物、氟化物、硫化物、氮氧化物、氮碳化物或者氧碳化物構(gòu)成的層，或者主要由這些化合物構(gòu)成的層。具體的例子包括AlNx(0．5≤x≤1)，特別是AlN，Al2O3-x，其中0≤x≤1，特別是Al2O3，Si3N4-x，其中0≤x≤1，特別是Si3N4，SiOx，其中1≤x≤2，特別是SiO2、SiO，MgO，Y2O3，MgAl2O4，TiOx，其中1≤x≤2，特別是TiO2，BaTiO3，StTiO3，Ta2O6-x，其中0≤x≤1，特別是Ta2O5，G6Ox，其中1≤x≤2，SiC，ZnS，PbS，Ge-N，Ge-N-O，Si-N-O，CaF2，LaF，MgF2，NaF，ThF4。另外，可以采用這些材料的混合物作為介電層，例如由AlN-SiO2形成的層。
同時(shí)，介電層可以由兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)的層構(gòu)成，這些層至少在材料類型、組成或復(fù)折射率方面是不同的。
如果介電層由兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)的層構(gòu)成，從光學(xué)設(shè)計(jì)角度講，更希望兩個(gè)相鄰的介電層的折射率n之差具有較大的幅度。應(yīng)當(dāng)指出的是，光學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)包括使Ac／Aa比率相對(duì)容易地提高，并且對(duì)于記錄和／或重放激光的復(fù)折射率為n-1k。尤其是，折射率差最好不低于0．2。如果采用通常使用的(例如)具有4∶1的摩爾比的ZnS-SiO2，吸收率比率Ac／Aa可以通過(guò)以相互鄰近關(guān)系設(shè)置諸如SiO2、光干涉膜MgF2、CaF2、NaF、ZnS或TiO2之類的材料而容易地提高。對(duì)于由三個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的層構(gòu)成的介電層，這三個(gè)層可以在材料類型、組成或復(fù)折射率中的至少一個(gè)方面全不相同?；蛘?，相同層可以插入兩次或多次，正如在ZnS-SiO2／SiO2／ZnS-SiO2情況中?？傊瑢訑?shù)可以是任意的，只要相鄰層是由不同材料形成的，所說(shuō)的不同材料是在材料類型、組成或復(fù)折射率中的至少一個(gè)方面不相同。層數(shù)越多，光學(xué)設(shè)計(jì)方面的自由度越高，并且因此提高Ac/Aa比率變得越容易。雖然多層介電層的位置可以是所示的任何位置，但如果多層介電層設(shè)在光透射保護(hù)層和反射層之間，光學(xué)效果是最大的。
正如結(jié)合反射層所描述的，在本說(shuō)明書中，被稱為光吸收控制層的層可被設(shè)在光透射保護(hù)層和具有結(jié)晶促進(jìn)層的記錄層之間的任意位置。光吸收控制層由對(duì)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)呈現(xiàn)吸收能力的金屬元素、準(zhǔn)金屬元素或半導(dǎo)體或者它們的化合物或混合物構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)指出的是，光吸收控制層本身的透射率不低于3％。尤其是，如果光吸收控制層本身的吸收率不低于3％并且光吸收控制層本身的透射率不低于20％，吸收率控制效果會(huì)變得較高。如果此單層的吸收率低于3％，記錄和擦除靈敏度會(huì)降低。對(duì)于光吸收控制層，可以采用Al、Ag、Au、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo或Ge，或者主要由這些元素構(gòu)成的合金。這些材料中，從實(shí)際效用角度講，Au、Al、Ag、Si或Ge、主要由這些元素構(gòu)成的化合物或合金是優(yōu)選的。如果采用Au、Al或Ag，從光學(xué)方面考慮，膜厚度最好設(shè)定為3-30nm。
可以采用其它材料，諸如Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Ta、W或Mo，只要膜厚度設(shè)定為例如不大于15nm。如果采用例如上述金屬或準(zhǔn)金屬與介電材料的混合物，透射率要比采用Au本身時(shí)高，由此使得設(shè)計(jì)能夠增大膜厚度和增大膜厚度設(shè)定的自由度。在這種情況下，混合比例可以根據(jù)作為設(shè)計(jì)參數(shù)的光學(xué)常數(shù)和熱導(dǎo)率適當(dāng)調(diào)整。所使用的介電材料可以任意選擇。
例如，光吸收控制層可以由主要由Au、Al、Ag、Si或Ge構(gòu)成的一種材料和ZnS-SiO2煤混合物組成的混合物構(gòu)成，混合物的兩種成分的摩爾比約為4∶1。
同時(shí)，光吸收控制層可以由兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)層構(gòu)成，這些層在材料類型、組成或復(fù)折射率中的至少一個(gè)方面是不同的。這些層可以是相互間連續(xù)布置的，或者在其間插入一個(gè)或多個(gè)介電層。為了對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的光記錄媒體進(jìn)行記錄和／或重放，采用短波長(zhǎng)激光作為記錄和／或重放激光，這種短波長(zhǎng)激光具有380-420nm的波長(zhǎng)或者是通常所說(shuō)的藍(lán)色激光或藍(lán)紫色激光。用于產(chǎn)生這種記錄和／或重放激光的光源可以是任何合適的光源，只要它能夠發(fā)射所說(shuō)波長(zhǎng)的激光即可。光源的例子包括半導(dǎo)體激光器和氣體激光器?；蛘?，也可采用使用二次諧波產(chǎn)生元件的所謂SHG激光器。
因此，如果采用適于640nm的波長(zhǎng)的膜結(jié)構(gòu)，如圖10中所示，結(jié)果對(duì)于407nm的波長(zhǎng)不一定是最佳的。這里，介電材料的厚度根據(jù)波長(zhǎng)的不同進(jìn)行調(diào)整，即，對(duì)于640nm和407nm的波長(zhǎng)，厚度設(shè)定為60nm和30nm，以使結(jié)晶時(shí)的反射率Rc相等。
圖11示出了對(duì)應(yīng)于640nm的波長(zhǎng)Si膜厚度與Ac、Aa之間的關(guān)系。對(duì)于這個(gè)波長(zhǎng)，在Si膜厚度為40nm時(shí)實(shí)現(xiàn)了Ac／Aa比率=1．24。
不過(guò)，采用這種類型的光盤結(jié)構(gòu)，對(duì)于407nm的波長(zhǎng)，Ac和Aa的關(guān)系發(fā)生了顛倒，以致于即使對(duì)于此Si膜厚度Ac／Aa比率約為0．93而不低于0．8，但對(duì)于407nm波長(zhǎng)，采用這種結(jié)構(gòu)仍然難以實(shí)現(xiàn)Ac／Aa比率不低于1．2。
對(duì)于380-420nm的短波長(zhǎng)范圍，光點(diǎn)直徑最小，正如參照?qǐng)D22所描述的，這樣即使采用相同的線速度，溫度維持在不低于結(jié)晶溫度值的時(shí)間也會(huì)變短，使得結(jié)晶困難。如果可能的話，希望實(shí)現(xiàn)不低于1．2的Ac／Aa比率。因此，這種結(jié)構(gòu)不一定是理想的。
由此，現(xiàn)在已決定采用圖13中所示的膜結(jié)構(gòu)。這樣做，Ac和Aa的差異變大，使得Ac／Aa比率能夠設(shè)定為不小于1．5，這里為1．53。
同時(shí)，對(duì)應(yīng)于λ=407nm的波長(zhǎng)，各種材料的用于計(jì)算的復(fù)折射率(n-ik)的值如下(其中n為折射率，k為衰減系數(shù))聚碳酸酯基片n=1．75聚碳酸酯薄片n=1．75ZnS-SiO2n=2．35SiO2n=1．5SiC-H-On=1．9Sin=5．2，k=1．7Ga2Sb2Te6(晶態(tài))n=2．05，k=3．00Ga2Sb2Te6(非晶態(tài))n=3．05，k=1．90Al合金n=0．5，k=4．2Aun=2．1，k=2．6(用于其它實(shí)施例)Agn=0．16，k=2．05(用于其它實(shí)施例)ZnSn=2．4(用于其它實(shí)施例)另一方面，對(duì)應(yīng)于λ=640nm的波長(zhǎng)，各種材料的用于計(jì)算的復(fù)折射率(n-ik)的值如下(其中n為折射率，k為衰減系數(shù))
聚碳酸酯基片n=1．58聚碳酸酯薄片n=1．58ZnS-SiO2n=2．13SiC-H-On=1．9Sin=3．86，k=0．34Ga2Sb2Te6(晶態(tài))n=3．72，k=3．52Ga2Sb2Te6(非晶態(tài))n=3．70，k=1．73對(duì)于這個(gè)樣品，進(jìn)行了記錄和／或重放特性測(cè)試。測(cè)試了以下項(xiàng)目評(píng)價(jià)項(xiàng)目(1)抖動(dòng)值隨直接重寫(DOW)次數(shù)的變化上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目的測(cè)試條件如下·激光波長(zhǎng)407nm(氪氣體激光器)·物鏡(兩組式透鏡)的數(shù)值孔徑NA0．85·(1，7)解調(diào)·信道時(shí)鐘50MHz，55MHz·線密度0．135μm／位·記錄道間距0．33μm(紋間表面溝紋記錄)·紋間表面／溝紋定義相對(duì)于記錄和／或重放光的凹陷和凸起側(cè)分別稱為紋間表面和溝紋(除非特別規(guī)定，數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于溝紋)圖16示出了評(píng)價(jià)結(jié)果。即使在1000次DOW之后，抖動(dòng)值也不會(huì)高于10％。
相反，采用如圖10中所示的Si反射膜型結(jié)構(gòu)，在1000次DOW之后，抖動(dòng)值超過(guò)了10％。其它實(shí)施例反射層22Al合金(165nm厚)記錄層25Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層30UV光可固化樹脂(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層24、26SiC-H-O(4nm厚)第一介電層23ZnS-SiO2(35nm厚)第二介電層27ZnS-SiO2(13nm厚)第三介電層28SiO2(65nm厚)第四介電層29ZnS-SiO2(60nm厚)在這種結(jié)構(gòu)中，僅僅是光透射保護(hù)層由實(shí)施例1中的聚碳酸酯薄片變?yōu)閁V光可固化樹脂。
這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．53。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于10％。
各層的材料和厚度如下透明基片21帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．1mm厚)反射層22Al合金(165nm厚)記錄層25Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層30UV光可固化樹脂(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層24、26SiC-H-O(4nm厚)第一介電層23ZnS-SiO2(45nm厚)第二介電層27ZnS-SiO2(20nm厚)第三介電層28SiO2(10nm厚)第四介電層29ZnS-SiO2(60nm厚)這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．47。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于14％。
各層的材料和厚度如下透明基片21帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．1mm厚)反射層22Al合金(165nm厚)記錄層25Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層30UV光可固化樹脂(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層24、26SiC-H-O(4nm厚)第一介電層23ZnS-SiO2(25nm厚)第二介電層27ZnS-SiO2(13nm厚)第三介電層28SiO2(65nm厚)第四介電層29ZnS-SiO2(60nm厚)這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．56。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于11％。
各層的材料和厚度如下透明基片41帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．2mm厚)反射層42Al合金(165nm厚)記錄層45Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層48聚碳酸酯薄片(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層44、46SiC-H-O(4nm厚)第一介電層43ZnS-SiO2(40nm厚)第二介電層47ZnS-SiO2(90nm厚)應(yīng)當(dāng)指出的是，在這種結(jié)構(gòu)中，介電層不是象前面的例子中那樣的多層，于是Ac／Aa比率較低，但Ac／Aa比率仍然不低于1．2。對(duì)于這種簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)Ac/Aa比率保持高的原因是第一介電層43具有40nm的較大厚度。
這個(gè)光盤的Ac/Aa比率的計(jì)算值為1．31。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
各層的材料和厚度如下透明基片41帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．2mm厚)反射層42Al合金(165nm厚)記錄層45Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層48聚碳酸酯薄片(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層44、46SiC-H-O(4nm厚)第一介電層43ZnS-SiO2(35nm厚)第二介電層47SiO2(90nm厚)這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．25。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。實(shí)施例10在這個(gè)實(shí)施例中，制備了如圖21中所示結(jié)構(gòu)的光盤。這個(gè)光盤包括一個(gè)透明基片71，在基片上淀積有一個(gè)反射層72、第一介電層73、一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層74、一個(gè)記錄層75、一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層76、第二介電層77、一個(gè)光吸收控制層78、第三介電層79和一個(gè)光透射保護(hù)層80。各層的材料和厚度如下透明基片71帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．1mm厚)反射層72Al合金(165nm厚)記錄層75Ge2Sb2Te5(14nm厚)光吸收控制層78Au(10nm厚)光透射保護(hù)層80聚碳酸酯薄片(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層74、76SiC-H-O(4nm厚)第一介電層73ZnS-SiO2(35nm厚)第二介電層77ZnS-SiO2(50nm厚)第三介電層79ZnS-SiO2(10nm厚)這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．27。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
各層的材料和厚度如下透明基片81帶溝紋的聚碳酸酯基片(1．1mm厚)反射層82Al合金(165nm厚)記錄層87Ge2Sb2Te5(14nm厚)光透射保護(hù)層90聚碳酸酯薄片(0．1mm厚)結(jié)晶促進(jìn)層86、88SiC-H-O(4nm厚)第一介電層83ZnS-SiO2(5nm厚)第二介電層84ZnS-SiO2(5nm厚)
第三介電層85ZnS-SiO2(40nm厚)第四介電層89ZnS-SiO2(60nm厚)這個(gè)光盤的Ac／Aa比率的計(jì)算值為1．45。
對(duì)這個(gè)光盤做了相似的評(píng)價(jià)。發(fā)現(xiàn)1000次DOW之后的抖動(dòng)值不大于15％。
權(quán)利要求
1．一種光記錄媒體，包括一個(gè)記錄層，所述記錄層至少由一種相變材料形成，(使用的)記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)為380-420nm，其中比率Ac／Aa不低于0．9，這里Ac是所述記錄層在晶態(tài)時(shí)的吸收率，Aa是所述記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率，并且其中一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層與所述記錄層的至少一個(gè)表面接觸，所述結(jié)晶促進(jìn)層用于促進(jìn)所述相變材料的結(jié)晶。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄層形成在一個(gè)基片上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，還包括一個(gè)反射層。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，還包括一個(gè)介電層。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中一個(gè)記錄層形成在所述基片上，所述記錄層具有一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層；一個(gè)光透射保護(hù)層形成在具有所述結(jié)晶促進(jìn)層的所述記錄層上，所述光透射保護(hù)層具有不大于0．3mm的厚度；并且其中記錄和／或重放光從所述光透射保護(hù)層側(cè)照射。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的光記錄媒體，其中所述光透射保護(hù)層具有3-177μm的厚度。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的光記錄媒體，其中所述光透射保護(hù)層是由聚碳酸酯或UV光可固化樹脂形成的。
8．根據(jù)權(quán)利要求5的光記錄媒體，其中一個(gè)反射層形成在所述基片上，并且具有一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層的一個(gè)記錄層層疊在上面。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中比率Ac／Aa不低于1．2，這里Ac是所述記錄層在晶態(tài)時(shí)的吸收率，Aa是所述記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率Aa不高于50％。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，結(jié)晶促進(jìn)材料是從下列材料中選擇的至少一種Si-C、Si-C-O、Si-C-H、Si-C-H-O、Si-N、Si-N-O、Si-N-H、Si-N-H-O、Si-C、Si-C-N、Si-C-N-O、Si-C-N-H、Si-N-H-O、Si-O、Si-O-H、Al-N和Al-O。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄層包含以Ge-Sb-Te為基礎(chǔ)的材料作為記錄材料。
13．根據(jù)權(quán)利要求8的光記錄媒體，其中，所述記錄層包含作為記錄材料的GexSbyTez，其中x、y和z表示各元素的原子比例，17≤x≤25，17≤y≤25，45≤z≤65。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄層包含氮和／或氧。
15．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，所述反射層在所述記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有反射能力，并且具有0．0004J／cm·K·δ-4．5J／cm·K·δ的熱導(dǎo)率。
16．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，所述反射層是從由下列材料組成的材料組中選擇的至少一種材料金屬、準(zhǔn)金屬、半導(dǎo)體、它們的化合物或混合物。
17．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，對(duì)于記錄和／或重放激光，所述反射層在單層狀態(tài)時(shí)具有不低于10％的透射率，并且整個(gè)光記錄媒體的透射率不低于1％。
18．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，所述反射層由Al、Ag、Au、Si或Ge本身、包含作為主要成分的Al、Ag、Au、Si或Ge的化合物或混合物構(gòu)成。
19．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，所述反射層是從由下列材料組成的材料組中選擇的至少一種材料和介電材料的混合物金屬、準(zhǔn)金屬和化合物或混合物。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的光記錄媒體，其中，所述介電材料為ZnS-SiO2混合物。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的光記錄媒體，其中，在所述ZnS-SiO2混合物中SiO2的含量為15-35摩爾％。
22．根據(jù)權(quán)利要求3的光記錄媒體，其中，所述反射層是由不同材料的多個(gè)層層疊在一起形成的。
23．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄層是由不同材料的多個(gè)層層疊在一起形成的。
24．根據(jù)權(quán)利要求5的光記錄媒體，其中，一個(gè)介電層設(shè)置在光透射保護(hù)層和記錄層之間、記錄層和反射層之間或反射層和基片之間。
25．根據(jù)權(quán)利要求4的光記錄媒體，其中，所述介電層是由介電材料形成的，所述介電材料在所述記錄和／或重放激光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有不大于0．3的衰減系數(shù)k。
26．根據(jù)權(quán)利要求4的光記錄媒體，其中，所述介電層是由多個(gè)連續(xù)的層形成的，并且至少一個(gè)層是由不同于其它層的材料形成的。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的光記錄媒體，其中，介電層的兩個(gè)相鄰層之間的折射率n之差不小于0．2。
28．根據(jù)權(quán)利要求27的光記錄媒體，其中，所述的多個(gè)層包括由ZnS-SiO2混合物和SiOx形成的層，其中1≤x≤2。
29．根據(jù)權(quán)利要求8的光記錄媒體，其中，所述記錄層包括以Ge-Sb-Te為基礎(chǔ)的材料作為記錄材料，所述反射層是由以Al或Ag為基礎(chǔ)的材料形成的，所述結(jié)晶促進(jìn)材料包括以Si-C為基礎(chǔ)的材料，所述介電層是由ZnS-SiO2混合物形成的。
30．根據(jù)權(quán)利要求29的光記錄媒體，其中，反射層、第一介電層、第一結(jié)晶促進(jìn)層、記錄層、第二結(jié)晶促進(jìn)層、第二介電層和光透射保護(hù)層順序形成在所述基片上。
31．根據(jù)權(quán)利要求30的光記錄媒體，其中，基片厚度、反射層厚度、第一介電層厚度、第一結(jié)晶促進(jìn)層厚度、記錄層厚度、第二結(jié)晶促進(jìn)層厚度和光透射保護(hù)層厚度為1．0-1．2mm、5-200nm、5-70nm、1-20nm、5-25nm、1-20nm和0．05-0．15nm，并且第二介電層為單層膜或多層膜，所述多層膜包含一個(gè)厚度至少為5-100nm的介電層。
32．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，一個(gè)光吸收控制層設(shè)置在具有結(jié)晶促進(jìn)層的記錄層的記錄和／或重放激光入射側(cè)。
33．根據(jù)權(quán)利要求5的光記錄媒體，其中，一個(gè)光吸收控制層設(shè)置在光透射保護(hù)層和結(jié)晶促進(jìn)層之間。
34．根據(jù)權(quán)利要求32的光記錄媒體，其中，對(duì)記錄和／或重放激光，所述光吸收控制層在單層狀態(tài)時(shí)具有不低于3％的吸收率和不低于3％的透射率。
35．根據(jù)權(quán)利要求34的光記錄媒體，其中，所述光吸收控制層是由金屬、準(zhǔn)金屬及其化合物或混合物中的至少一種形成的。
36．根據(jù)權(quán)利要求34的光記錄媒體，其中，所述光吸收控制層是由以Au為基礎(chǔ)的材料、以Al為基礎(chǔ)的材料和以Ag為基礎(chǔ)的材料中的至少一種形成的，并且具有厚度d，3nm＜d＜30nm。
37．根據(jù)權(quán)利要求34的光記錄媒體，其中，所述光吸收控制層是由金屬、準(zhǔn)金屬及其化合物或混合物中的至少一種和介電材料的混合物形成的。
38．根據(jù)權(quán)利要求37的光記錄媒體，其中，所述介電材料為ZnS-SiO2混合物。
39．根據(jù)權(quán)利要求38的光記錄媒體，其中，在所述ZnS-SiO2混合物中SiO2的含量為15-35摩爾％。
40．根據(jù)權(quán)利要求32的光記錄媒體，其中，所述光吸收控制層是由多個(gè)不同材料的層連續(xù)地層疊形成的。
41．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄媒體，其中，所述記錄和／或重放激光的光源為半導(dǎo)體激光器或氣體激光器。
全文摘要
一種相變光記錄媒體,它使得即使在高速、高密度條件下也能實(shí)現(xiàn)最佳的直接重寫,而不降低重復(fù)耐久性或記錄信號(hào)的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。為此,該相變光記錄媒體具有至少由相變材料形成的一個(gè)記錄層,并且由波長(zhǎng)范圍在380－420nm之間的激光束進(jìn)行記錄和/或重放。比率Ac/Aa不低于0.9,這里Ac是所述記錄層在晶態(tài)時(shí)的吸收率,Aa是所述記錄層在非晶態(tài)時(shí)的吸收率,并且一個(gè)結(jié)晶促進(jìn)層與記錄層的至少一個(gè)表面接觸,結(jié)晶促進(jìn)層用于促進(jìn)相變材料的結(jié)晶。通過(guò)組合利用吸收率控制和結(jié)晶促進(jìn),可以有效地補(bǔ)償晶相和非晶相的物理特性之間的差異,從而實(shí)現(xiàn)最佳的直接重寫。
文檔編號(hào)G11B7/125GK1279473SQ00105309
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期2000年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者笠見(jiàn)裕, 川久保伸, 瀬尾勝弘 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社