CN1256780A - 光记录介质 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有由相变材料构成的记录层的光记录介质。在该光记录介质结构中,Ac/Aa的比值为0.9或更高,其中Ac为所述记录层处于晶态时的吸收率,Aa为所述记录层处于非晶态时的吸收率。而且,用于促进这种相变材料结晶过程的结晶促进层与上述记录层中的至少一个表面相接触地生成。由于光吸收控制和结晶促进同时进行,晶体和非晶体之间的物理特性差异能够得到可靠补偿。因此,即使在高速传输和高记录密度情况下进行直接写操作,效果也很好。

Description

光记录介质
技术领域
本发明涉及一种相变型光记录介质，特别地，涉及可高速直接重写的相变型光记录介质。
技术背景
由相变型记录材料制造的可重写光盘的实例如所述的DVD-RAM已经推向市场。已经出现线性速度为6米/秒，位长度为0.41微米/秒，轨道间距为0.74微米，激光波长为大约650纳米，数据传输速度为11Mbps及记录容量为2.6GB的光盘。
为了使得容量更大、传输速率更高，减小记录激光束光点的大小对于提高线性记录速度是非常有效的。以缩短激光束波长和增大物镜数值孔值作为减小记录激光束光点大小的两种特定方法。
与只采用这两种方法中的一种相比，同时采用缩短激光束波长和增大物镜数值孔径方法可以进一步减小激光束光点大小。当采用波长为400纳米的紫色激光束作为光源、物镜数值孔径NA为0.85时，可以得到更高的记录密度。
另一方面，可高速直接重写的相变光盘要求的条件更加苛刻，这是由以下原因造成的。
由于通常用大功率激光束照射相变光盘，记录层温度会升高到记录层熔点以上。从而记录层被融化，然后迅速将温度降低。即完成写操作。记录层在记录层结晶开始温度和熔点温度之间保持一定时间使记录层成为晶体，从而记录标志被结晶化，也就是被擦除。
当采用前述缩短激光束波长和增大物镜数值孔径方法时，在高线性记录速度下，光盘上某处温度变化时间比常规结构所需要的时间短。图1是光盘上某一点的温度随时间改变的计算结果。从图1中可以知道，当线性速度增加、物镜数值孔径NA增大时，可以缩短在高于结晶温度(如假设温度为400摄氏度)的温度下的保持时间。
因此，如果记录材料具有与常规材料相同的结晶速度，它在非晶体标志结晶时，即擦除非晶体标志时，会遇到困难。
所述直接重写(DOW)要考虑根据记录操作时间来控制激光束的功率大小。如果激光束光点尺寸太小或线性记录速度太高，由于相变记录材料中存在特殊问题即非晶体结构和晶体物理特性差异，标志的变形会加大。这就是说，在上述情况下，与在没有记录数据的晶体部分上记录新数据时相比，在已有记录标志上重写另一个标志时记录标志的尺寸会增大。
上述事实是由以下晶体相的差别引起的：非晶体对激光束的响应(光学常数)；与激光束反应所产生的热量的传导过程；利用所产生热量(分解时无需潜热)的方法。当激光束光点尺寸大而线性速度低时，记录膜的温度随时间改变比较适中。在激光束引起已有标志的发生运动之前热量进行传导。因此，标志首先保持在结晶温度，从而出现类似于没有标志存在时的状态(以前的结晶)。因此前述问题不会再发生。
前述问题实际上使具有四层结构即ZnS-SiO2层、记录层、ZnS-SiO2层和反射层的一般相变光盘不能具有高密度和高传输速率。例如，实验结果已经说明，随线性速率增加信号不稳定值也增加，如图2所示。
解决前述问题的方式之一是提高记录层结晶速度，这可以考虑作为可行的方法。即，缩短完成结晶所需的时间，从而提高擦除速率和促进以前的结晶化过程。
然而，结晶速度比常规材料快并且可用于制作光盘的可逆相变型材料实际上不能得到。
提高记录材料结晶速度的另一种方法是，添加一种促进结晶的材料以提高结晶速度，这种技术对于提高非晶体的结晶速度是很有效的，例如该材料与记录层相接触，这种材料已经出现。前述技术在日本专利特开平1-92937、6-195747和9-532424中已经介绍。
然而，前述方法在日常使用温度范围条件下存在记录标志的保存稳定性变坏的问题。另外一个问题是，即使在激光束重放数据时也会出现不必要的记录标志擦除。
作为从前述结晶促进方法中单独构造出的方法，通过控制光薄膜的叠层结构来改变非晶态部分的吸收率(通常比晶态的高)的方法(晶态部分和非晶态部分的升温速度得到平衡)已经出现。上述方法就是日本特开平8-124218和9-91755中公开的所述吸收率控制法。
然而，前述方法存在的问题是光学设计自由度(吸收率、反射系数等)减少。另外，其反复重写的持久性不能令人满意。
更糟糕的是，在激光束光点直径减小和线性速度高时，基本的擦除性能比较差，而吸收率控制就是要达到这种性能。
本发明的目的之一是提供一种光记录介质，从而通过减小激光束光点尺寸和提高线性记录速度以提高记录密度和传输速率，在直接重写时能保证记录信号的稳定性并且不会降低反复使用时的持久性。
为了实现上述目标，本发明提供了一种光记录介质，它包括至少含有相变材料的记录层和至少与记录层一面接触的用于促进相变材料结晶过程的结晶促进材料，其中，Ac/Aa比值大于或等于0.9，Ac为相对于记录/重放激光波长记录层处于晶体状态时记录层的吸收率，Aa为记录层为非晶体时记录层吸收率。
本发明的基本思想是同时采用吸收控制和结晶促进的方法。这两种方法互相结合使得晶体和非晶体之间物理性能差距得到可靠的补偿。因此，可以很好的进行直接重写。
这两种方法，即吸收控制和结晶促进方法，都可以把前述问题限制在所允许的水平。从而可以防止反复使用时持久性和记录信号可靠保存性能的降低。
吸收控制和结晶促进是相互矛盾的两种技术。如果这两种技术互相结合，会出现不期望的抵消。因此，前述两种技术的结合基本上没有进行过尝试。
本发明的发明人已经发现，需要一些对策来解决这个问题，即在高线性速度条件下进行吸收控制时不能减小信号不稳定值。因此本发明人进行了各种研究。
在上述研究中，对吸收控制和结晶促进方法的结合进行了研究。结果发现，如果设计合理，那么可以得到最多的优点而基本克服每一种方法中存在的问题。
这就是，采用吸收控制方法使膜的迭片结构可以防止记录层在非晶体状态下的吸收过程。结果，尽管对于反复重放的持久性提高，但是擦除灵敏度却变差了。
当利用结晶促进层获得高结晶速度时，擦除灵敏度提高。然而，反复重放的持久性变坏。
当上述两种技术互相结合时，记录标志可满足擦除需要。即，可以进行高速重写。当不需要擦除记录标志时，擦除操作被禁止。例如，提高了交叉写操作性能，同时稳定保存性能也得到提高。而且可以防止重放次数增加造成的信号不稳定值的增大。
上述目前还没有出现的事实是本发明人所发现的。
图1说明线性速度和数值孔径NA不同时，结晶温度持续时间的变化。
图2是常规结构记录介质光学信号不稳定值与线性速度的关系图。
图3本发明的光盘基本结构的横截面示意图。
图4是关于多层膜的反射率、透射率和吸收率定义的示意图。
图5是温度与晶核产生速度和晶体生长速度的关系图。
图6是具有反射层的光盘示例的主要部分横截面示意图。
图7是具有光透射保护层的光盘结构主要部分示例横截面示意图。
图8是具有多层反射层和记录层的光盘结构示例的主要部分横截面示意图。
图9是具有***各层之间的绝缘材料层的光盘结构主要部分横截面示意图。
图10是含有光吸收控制层的光盘结构示例的横截面示意图。
图11是本发明第一个实施例中光盘结构主要部分横截面示意图。
图12说明了AQCM、QCM和ACM之间的结构差别。
图13是记录脉冲波形图。
图14是直接重写操作次数与AQCM、QCM和ACM信号不稳定值之间关系示意图。
图15说明AQCM、QCM和ACM交叉写操作特性。
图16说明AQCM和QCM稳定保存特性之间的差别。
图17说明AQCM和QCM中通道时钟引起的信号不稳定值的变化。
图18是非晶体状态吸收率Aa和可重放次数之间的关系特性图。
图19是如图16中所示重放次数特性图。
图20说明膜厚度与Si-C-H-O的关系。
图21说明以66MHz的通道时钟进行SiC和Si-C-H-O的DOW操作时，信号不稳定值变化特性图。
图22说明以76MHz通道时钟进行SiC和Si-C-H-O的DOW操作时，信号不稳定值变化特性图。
图23说明DOW操作次数和结晶促进层中添加Si-N信号时不稳定值关系。
图24说明DOW操作次数和结晶促进层中添加Al-N信号时不稳定值关系。
图25说明DOW操作次数和结晶促进层中添加SiO2信号时不稳定值关系。
图26是本发明第二个实施例中光盘结构主要部分横截面示意图。
图27是本发明第三个实施例中光盘结构主要部分横截面示意图。
图28是本发明第三个实施例中DOW操作次数和信号不稳定值关系特性图。
图29是本发明第四个实施例中光盘结构主要部分横截面示意图。
图30是本发明第四个实施例中DOW操作次数和信号不稳定值关系特性图。
实施本发明的最佳方案
结合附图，本发明的光记录介质说明如下。
图3是本发明的光盘基本结构图，其中包含一定厚度如大于或等于0.3毫米的透明衬底1。衬底1上是记录层2。进一步，生成与记录层2两个表面接触结晶促进层3和4。
结晶促进层也可以只生成在记录层2一个表面上。
一般地，相变光记录介质包含由金属材料如Al制成且厚度较大的反射膜，在上述情况下，记录/重放光基本被反射层完全反射。Ac/aA比值大约为0.7，Aa是记录层2处于晶体状态时的吸收率，Aa为记录层2处于非晶体状态时的吸收率。
本发明膜结构设计中反射层为透射型，即允许部分光透射通过反射层。然而，上述记录层2以及下面将介绍的绝缘层的厚度应受到控制。因此，当相对于记录/重放激光束(后面介绍)波长，记录层2处于晶体状态时，Ac/Aa比值大于等于0.9，Ac为记录层晶体状态吸收率，Aa为记录层非晶体状态吸收率。Ac/Aa的比值最好大于或等于1.2。非晶体状态吸收率Aa最好为60％或更低。
有多种结构可以使Ac/Aa比值大于等于0.9。方法之一就是使反射膜为透射型。另一种方法是采用光吸收控制层。上述结构不使用上述方法也可以实现。这就是，绝缘层厚度、材料和结构(多层结构)的采用可实现上述结构，如后面所述。
当吸收率比值Ac/Aa大于等于0.9时，晶态部分比较容易加热。因此，在处于晶体状态即没有记录数据的部分上写入的记录标志大小可以和在处于非晶体状态即存在记录标志部分上重写的记录标志大小相同。
应该注意到，吸收率Ac/Aa比值增加，反射层厚度应该减少。在上述情况下，会出现热扩散现象。因而，Ac/Aa比值的增加最好有一个容许范围。
如前所述，反射层通常由厚度较大的金属膜组成。因而，反射层具有散热功能。如果用Si制成反射层或者减小反射层厚度，那么反射层就不能很好的实现热扩散功能。因而，不能很好散热。由于这种热量积聚结构，重复使用时会破坏持久性。
因而，Ac/Aa具有容许范围(上限)。容许范围随记录/重放激光波长而改变。例如，在630nm到650nm波长范围内，Ac/Aa吸收率比值比较合适，为大于或等于2.0。
晶体状态下的吸收率Ac是记录层处于晶体状态时记录层的吸收率。同样，非晶体状态吸收率是记录层处于非晶体状态时记录层的吸收率。
上述数值在多层结构时不能直接测得。由于多层膜的多次干涉，必须计算出被记录层吸收的光强度。然后，用它除以入射光强度。
因而，本发明定义吸收率Ac和吸收率Aa如下。
考虑如图4所示的多膜结构(m层)。在这种情况下，光盘的反射率R、透射率T和吸收率A以及l2层吸收率A12(如记录层)和lm-1层吸收率定义如下。
注意，假设只存在垂直入射(忽略斜入射因素)。另外，假设分界面是光滑平坦的(粗糙度如槽的影响被忽略)。进一步，只考虑多层膜的多次干涉作用。以入射光强度I作为参考，其数值通过外表面反射光强Iy减去实际入射光强Ix得到。各数值如下：
光盘反射率R：100×Ir/I(％)
光盘透射率T：100×It/I(％)
光盘吸收率A：100×(I-Ir-It)(％)
l2层吸收率Al2(例如，记录层)100×I12/I(％)
Im-1层吸收率Alm-1(例如，记录层)100×I1m-1/I(％)
注意，由多层膜反射的光强度为Ir，它是透过多层膜的光强度，I12是被l2层(例如记录层)吸收的光强度，Im-1是被Im-1层(如反射层)吸收的光强度。
用由于多层膜多次干涉作用而被记录层(晶态或非晶态)吸收的光强度除以入射到多层膜上的光强度I可以得到吸收率Ac和Aa数值。
如果激光束波长、每层厚度和折射率复数值(n-ik)已知，那么上述多次干涉作用的计算可以通过特征矩阵进行。
在公开的很多文献中已经介绍了关于多次干涉作用的计算方法。例如，下述文献：由Baifu-kan出版，Ikuo Tsuruta著作的“应用光学I(章节1-2-2：光强度)和“应用光学II”(章节4-3-2：多层膜)以及Shiro Fujiwara编著，Kyoritsu出版的“光技术系列II”。
如上述文献中所述，可以知道如第J个边界和第J-1个边界上电场和磁场正切分量的关系。
光能量I可以表示为一般指示向量S绝对值|S|。第J层光吸收量可表示为IJ＝IJ-1-IJ。吸收率可以表示为(IJ-1-IJ)/I0(其中I0为减去表面反射分量得到的入射能量)。
上述计算过程可用已知的算法实现。当采用这些算法时，很容易进行计算。在此说明，所谓“只有(单层)”是上述m＝1的情况。
结晶促进层3和4的动作介绍如下。
通常，非晶体的结晶过程分两阶段进行即晶核形成和晶体生长。假设晶核在整个非晶体相中随机出现。如图5所示，晶核产生速度I随温度升高而增加。晶核形成速度在温度稍高于玻璃态转变点Tg时具有最大值。晶核形成速度在高于玻璃态转变点Tg时迅速下降。另一方面，晶体生长速度U在温度接近熔点Tm时达到最大值。
与上述假设不同，对于光盘非晶态标志的情况，记录材料层3具有两个表面。正如已知的，界面的化学或物理特性对晶核形成频率影响很大。
因而，通过***记录层2控制晶核形成频率来控制界面状态从而可以很有效的控制结晶速度。
因而，本发明的构成中如结晶促进层3和4(只允许其中一层)与记录层2接触生成从而可以控制晶核生成频率。即，结晶促进层3和4与记录层2接触形成从而提高晶核生成速度以至于提高了晶体生长速度。因此，在高传输速率下，得到满意的重写擦除比率。从而得到良好的信号不稳定值。
注意，结晶促进层3和4中一层可以同时作为绝缘材料层。例如，可以采用包含由ZnS-SiO2(具体地，摩尔比为大约4∶1)组成一般绝缘材料层和接触记录层2生成的结晶促进层的结构。另外一种方法是，绝缘材料采用可以促进结晶过程的材料。即，由下述结晶化促进材料组成的结晶促进层必须与记录层2接触。因此，绝缘层存在与否及制作绝缘层的材料种类没有限制。正如所知道的，与常规没有结晶促进层的结构相比，结晶促进层与记录层2中的至少一面接触可以提高记录层2结晶速度。注意，当连接的两个强化层与记录层2两个面都接触时，结晶促进效果更加明显。
除硫化物外，可采用一些在光记录介质中作为绝缘材料已知材料(相对于记录/重放激光束波长，衰减系数为0.3或更小)作为促进结晶的材料。例如，绝缘层由如下材料组成：如Al、Si、Ta、Ti、Zr、Nb、Mg、B、Zn、Pb、Ca、La或Ge等金属和半金属的氮化物、氧化物、碳化物、氟化物、氮氧化物、氮碳化物和碳氧化物；或者以上述材料作为主要成分的层。这种层的示例如由AlNx(0.5≤x≤2)特别地AlN；Al2O3-x(0≤x≤1)特别地Al2O3；Si3O4-x(0≤x≤1)特别地Si3O4；SiOx(1≤x≤2)特别地SiO2或SiO；MgO；Y2O3；MgAl2O4；TiOx(1≤x≤2)特别地TiO2；BaTiO3；StTiO3；Ta2O5-x(0≤x≤1)特别地Ta2O5；GeOx(1≤x≤2)；SiC；Ge-N；Ge-N-O；Si-N-O；CaF2；LaF；MgF2；NaF或ThF4等构成的层，或者由上述材料作为主要成分构成的层。上述层具有促进结晶的功能。由上述材料混合如AlN-SiO2构成的层也具有促进结晶的作用。
然而，上述示例材料对于促进结晶功能还不够强。因而，在条件较差时，信号特性不能令人满意。
然而，上述材料中下列任一种都可很好的实现促进结晶的功能，如：Si-C，Si-C-O，Si-C-O，Si-C-H，Si-C-H-O，Si-N，Si-N-O，Si-N-H，Si-C-N，Si-C-N-H，Si-C-N-H-O，Si-C-N，Si-C-N-O，Si-C-N- H，Si-C-N-H-O，Si-O，Si-O-H，Al-N或Al-O。
例如，采用Si-C，Si3N4，SiO2，AlN，Al2O3等类似成分或包含上述材料中的任意一种作为主要成分并加入如氧、氢或氮等元素构成的材料。
根据本发明，当上述材料和吸收率控制(Ac/Aa＞＝0.9)方法结合时，结晶促进效果非常显著。从而，如本发明实施例中所示，可以很好的防止信号不稳定性问题。进一步，反复重写操作时的耐久性可以提高。当把实施例的结构和包含SiC作为主要成分并加入O或H的材料结合时，可以得到满意的交叉写性能和标志保存稳定性。而且可以消除记录层和合金之间的界面间隙。另外，光吸收能力降低。因而，前述材料可作为促进结晶材料的优选材料。
尽管结晶促进层厚度没有限制，但是厚度最好超过1nm厚以形成均匀的膜。当实施例的结构中上述膜厚度在2nm以上时，信号不稳定值可以减小。
对生成结晶促进层的方法没有限制。以下方法作为示例。
例如，在氩气中采用RF溅射法溅射SiC靶体生成SiC。
在氩气-氮气中采用反应溅射法溅射Si3N4靶体生成Si3N4。
在氩气中采用RF溅射法溅射SiO2靶体生成SiO2。
在氩气-氮气中采用反应溅射法溅射AlC靶体生成AlN。
在氩气-氧气中采用反应溅射法溅射Al2O3靶体生成Al2O3。
在包含H2O(如300ppm)的氩气中采用RF溅射法溅射SiC靶体生成Si-C-H-O。
当具备结晶促进层3和4后，晶核形成速度得到提高。因此结晶速度升高，并且对于重写具有很多优点。
如果结晶速度太高，则形成的记录标志(非晶体标志)的保存特性变差。如果结晶速度太低，则结晶促进层3和4的失去促进效果。根据上述观点，必须控制结晶速度在适当范围。
本发明的光盘具有上述基本结构。层结构可以任意改变。
图6是含有反射层5的一个例子。在上述情况下，反射层5和记录层2顺序在透明衬底1上形成。
因而，记录/重放激光束照射在临近记录层的位置进行记录/重放操作。在上述情况下，最好在记录层上形成一个光透射保护层。
图7是具有光透射保护层的例子。在这个例子中，反射层5、记录层2和光透射保护层6顺序在透明衬底1上生成。而且结晶促进层3和4与记录层2的两个表面接触形成。
因而，记录/重放光从临近光透射保护层6的位置照射在光盘上对记录层2进行记录/重放操作。
实际上，光盘结构并不仅限于上述结构。也可以采用将记录层2和反射层5顺序生成在透明衬底1上的结构。因此，记录/重放操作在临近衬底1的位置进行。当记录/重放操作在临近厚度很小的光透射保护层4进行时，由于在增大物镜数值孔径的同时可以保持相位偏移，因此可以得到高的记录密度。因而，可以得到本发明的应用效果。由于记录激光束光点很小，光盘上一点的温度变化时间短。因而与线性速度增加相似，同样使直接重写变的更困难。
另一种方法是，记录层可以由第一记录层2A和第二记录层2B组成，如图8所示。反射层也可以是包含第一反射层5A和第二反射层5B的两层结构。当记录层和反射层都是具有两层或更多层的多层结构时，可以增加光学设计自由度。当反射层包含两层或多个不同层(各层材料、成分或折射率复数值不同)时，可以在反射层中任意位置***绝缘材料层。绝缘材料层的层数可以任意选择。
例如，如图9所示，绝缘层7(7C，7B或7A)可以放在光透射保护层6和记录层2之间、记录层2和反射层5之间或反射层5和透明衬底1之间。绝缘材料层可以位于上述层之间的一个或多个位置。图9所示结构中在所有层之间都有绝缘层7。
当放置绝缘层7时，各个层的厚度需要调整，从而可以控制其光学特性。
注意，绝缘层7可以是具有两层或更多层的多层膜结构。
如图10所示，与用记录层2控制吸收率相比，光吸收控制层8在更靠近记录/重放光的位置形成。在上述情况下，绝缘层7(7D，7C，7B或7A)也可以***包括光吸收控制层8和光透射保护层6之间及光吸收控制层8和记录层2之间位置在内的任意位置。
光吸收控制层8也可以包含两层或多个不同层(各层材料、成分或折射率复数值不同)。在上述情况下，绝缘材料层也可以***光吸收控制层之间的任意位置。绝缘层的层数也可以任意选择。
在上述结构中，比较好的结构包括衬底/第一绝缘材料层/反射层/第二绝缘材料层/第一结晶促进层/记录层/第二结晶促进层/第三绝缘材料层/光透射保护层。
在上述情况下，衬底厚度最好为0.1mm到0.2mm。第一绝缘材料层厚度最好小于或等于200nm，反射层为20nm到70nm，第二绝缘层为5nm到60nm，第一结晶促进层为2nm到20nm，记录层为5nm到25nm，第二结晶促进层为2nm到20nm，第三绝缘材料层为40nm到100nm，光透射保护层最好为0.05nm到0.15nm。
当记录/重放激光束波长为630nm到650nm时，衬底厚度最好为1.0nm到1.2nm之间，第一绝缘材料层为100nm到150nm或更小，反射层为30nm到50nm，第二绝缘材料层为10nm到30nm，第一结晶促进材料层为2nm到10nm，记录层为5nm到25nm，第二结晶促进材料层为2nm到10nm，第三绝缘材料层为40nm到80nm，光透射保护层为0.05nm到0.15nm。
对于具有上述结构的光盘，其透明衬底材料采用塑料材料，如聚碳酸酯或丙烯酸树脂，从减少费用的角度来说都是很好的材料。注意，也可以采用玻璃。可以采用注塑方法(注射法)或光聚合法(2P法)加工紫外线硬化树脂得到。如果能够得到生产光盘所需要的形状(例如厚度为1.1nm、直径为120nm)、好的光滑度和表面平整度，也可以采用其他制造方法
尽管衬底厚度没有限制，但是厚度最好大于等于0.3mm小于等于1.3mm。如果衬底厚度小于0.3mm，晶体强度将降低或者光盘容易翘曲。如果厚度大于1.3mm，那么光盘厚度就大于CD或DVD的1.2mm的厚度。因此，可以理解，在能够适应上述所有介质的驱动器推向市场前，同一种光盘片不能通用。
当激光束入射到光透射保护层上进行记录/重放操作时，衬底材料可能是非透明材料，如金属。如果激光束照射到衬底上进行操作时，衬底采用相对于记录/重放激光束的波长基本没有吸收能力的材料。注意，衬底材料可以任意选择。
当记录/重放光照射到衬底上进行操作时，位于衬底和光透射保护层之间的各层的形成顺序与记录/重放光照射到光透射保护层上进行操作时各层的形成顺序相反。即，本发明的技术可以应用到如CD(衬底厚度为1.2mm)和DVD(衬底厚度为0.6mm)的结构中。
以粗糙形式存在的凹槽轨道可以形成在衬底表面上，衬底上是多层记录膜。凹槽作为指示标志使得激光束可以移动到任意位置。凹槽形状可以是包括螺旋状、同心圆状和位行列状在内的各种形状。
光透射保护层材料最好相对于记录/记录激光束波长没有吸收能力。特别地，该材料透射率为90％或更高。而且光透射保护层厚度最好为0.3mm或更小。当厚度为3μm到177μm、数值孔径NA很大(例如0.85)时，可以得到以前得不到的记录密度。
为了防止光透射保护层表面附着灰尘及表面损坏，可以覆盖由有机材料或非有机材料组成的保护膜。在上述情况下，最好采用相对于激光束波长基本没有吸收能力的材料。
记录/重放操作在光透射保护层进行的光盘结构可以采用下述两种方法中的一种制造。
第一种方法是在具有指引凹槽的衬底上进行多层膜层压，然后覆盖光滑平整的光透射保护层的方法。
第二种方法是在具有指引凹槽的光透射保护层上进行层压，然后覆盖光滑平整的衬底的方法。
在光透射保护层上制作粗糙标志的过程或形成多层膜的过程并不总是很容易。因而，在大量生产时考虑采用第一种方法更好。
当采用第一种方法时，光透射保护层和一个光透射薄片(膜)粘合形成，它由塑料材料如聚碳酸酯或丙烯酸树脂组成，厚度为0.3mm或更小并且由于使用紫外线硬化树脂粘合剂(例如厚度为5到15μm)而具有足够的光平滑度。另一种方法可以是用旋转涂胶机制成厚度不大于0.3mm厚的紫外线硬化树脂，然后用紫外线处理。
如果透射率大于等于90％，厚度小于或等于0.3mm，那么其结构和光透射保护层的制造方法可以任意选择。在光透射保护层上生成粗糙度形式的凹槽轨道。在厚度小于等于0.3mm的光透射保护层上生成该凹槽轨道的方法有注塑法、光聚合法(2P法)或通过挤压和密封形成粗糙标志。
具有上述任一种结构的光盘的记录层2由相变材料制成。即，当用激光束照射时材料状态可以可逆相变。最好采用状态在晶体和非晶体之间变化的材料。可以采用包含硫族化合物的或单纯硫族化合物在内的已知材料。
这些材料示例如包含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等的***。作为一种替代***，可以将气体的氮气或氧气添加到上述***中。在上述材料中，比较好的主要含有Ge-Sb-Te的材料。可以采用将任意元素如Sb或Pd加入上述材料中构成的材料。也可以采用加入气体如氮气或氧气。
当采用Ge-Sb-Te时，材料组成方式如组成式GexSbyTez(其中x，y和z表示每一种元素的原子比值)，成分范围为17≤x≤25，17≤y≤25和45≤z≤65时可以得到良好的性能。
通过调整激光束强度，前述记录层可以在非晶体状态和晶体状态之间变化。由这种状态的改变引起的光学反射率或其他类似性质的改变，可以用于完成记录、重放、擦除或重写操作。通常，在膜形成以后同时进行结晶过程以完成记录/重放操作。
注意，记录层可以包含两层或多层连续的不同层(各层材料、成分或折射率复数值不同)。
反射层最好由对于记录/重放激光束波长具有反射性并且热传导率为0.0004[J/cm.K.s]到4.5[J/cm.K.s]的金属元素、半金属和半导体以及它们的化合物或混合物中任一种组成。基本上，可以采用任何一种常规光盘中使用的反射膜。
这种材料的单元素示例如下：Al，Ag，Au，Ni，Cr，Ti，Pd，Co，Si，Ta，W，Mo或Ge或主要包含上述元素的合金。特别地，从实用角度看采用Al，Ag，Au，Si或Ge最好。合金示例如Al-Ti，Al-Cr，Al-Co，Al-Mg-Si，Ag-Pd-Cu，Ag-Pd-Ti或Si-B。从光学特性和热特性方面考虑时使用上述材料。通常，如果材料厚度达到可以阻止透射的厚度(如50nm或更大)时，反射率增加，热辐射很容易。由于Al和Au具有高的反射率(如波长等于400nm时等于或大于80％)并且在短波长范围内可以得到很好的效果。
在本说明书中，例如吸收率(Ac/Aa)控制通过如下结构实现，其中入射到光透射保护层的激光束相位透过反射层(上述情况下使用的反射层此后称为“透射反射层”)。另一种结构以后再做介绍，其中，光吸收控制层可以在光透射保护层和含有结晶促进层的记录层之间的任意位置形成。
第一种结构(含有透射反射层)存在材料和反射层结构限制。第二种结构(含有光吸收控制层)的反射层以及其他结构(含有多层绝缘材料层)在满足上述条件(对于记录/重放激光束波长具有反射性并且热传导率为0.0004[J/cm.K.s]到4.5[J/cm.K.s]的金属元素、半金属和半导体以及它们的化合物或混合物中任一种组成的材料)的情况下没有限制。
透射反射层必须满足对于反射层的定义(对于记录/重放激光束波长具有反射性并且热传导率为0.0004[J/cm.K.s]到4.5[J/cm.K.s]的金属元素、半金属和半导体以及它们的化合物或混合物中任一种组成)。而且，透射反射层最好具有下述结构特点：仅反射层(单层)对于记录/重放激光束的波长的透射率就为10％或更大并且具有上述反射层的光盘透射率为1％或更高。如果透射率比上述数值低，吸收率控制可以得到满意的效果。这种材料以单元素示例，如Si，Au或Ge，或包含上述元素为主要成分的化合物或混合物。对于激光束波长为630nm到650nm，采用Si的厚度为20nm到70nm，特别地厚度为30nm到50nm时可以获得较好的性能；对于波长为640nm，采用Au厚度为大约5nm到大约20nm时可以得到较好性能。在厚度为10nm或更小时可以采用Al，Ag，Ni，Cr，Ti，Pd，Co，Ta，W或Mo。如果Si或Ge厚度为20nm或更大时，必须满足上述透射率条件。当采用上述金属的混合物如Au，或半金属和绝缘材料时，与只含有有Au(厚度为大约5nm到20nm)相比，可以增加透射率。然而，增加厚度的设计是允许的。因此，增加了确定厚度的自由度。可以通过以光学常数和热传导率作为设计因素任意调整混合比率。在上述情况下，可以采用任意绝缘材料(关于绝缘材料层以后说明)。透射反射层由混合物组成，例如主要包含Au，Al，Ag，Si或Ge中任一种作为主要成分的材料和由ZnS-SiO2(摩尔比为4∶1)组成混合物。
反射层可以包含两层或更多不同层(对上述材料中的任一种，成分或折射率复数值不同)。上述各层可以是连续的或中间***绝缘材料层。
绝缘层7最好由对于记录/重放激光束没有吸收能力的材料组成。特别地，材料衰减系数k最好为0.3或更小。上述材料如ZnS-SiO2(摩尔比为4∶1)的混合物。作为ZnS-SiO2混合物的替代物，用作光记录介质的常规材料中的任意一种都可以用于形成绝缘材料层。
例如，由下述材料组成的层：金属、半金属如Al，Si，Ta，Ti，Zr，Nb，Mg，B，Zn，Pb，Ca，La或Ge等的氮化物，氧化物，碳化物，氮氧化物，碳氧化物；或包含上述材料作为主要成分的层。特别地，这种层的示例如由AlNx(0.5≤x≤2)特别地AlN；Al2O3(0≤x≤1)特别地Al2O3；Si3O4-x(0≤x≤1)特别地Si3O4；SiOx(1≤x≤2)特别地SiO2或SiO；MgO；Y2O3；MgAl2O4；TiOx(1≤x≤2)特别地TiO2；BaTiO3；StTiO3；Ta2O5-x(0≤x≤1)特别地Ta2O5；GeOx(1≤x≤2)；SiC；Ge-N；Ge-N-O；Si-N-O；CaF2；LaF；MgF2；NaF或ThF4等构成的层。可以采用由上述材料中任一种或主要包含同样材料的层。作为替代方法，它们的混合物，例如由Al-SiO2构成的层也可以作为绝缘材料层。
注意，绝缘材料层可以由两层或多层不同层(采用不同材料，不同成分或折射率复数)组成。
当采用连续形成两层或多层结构的绝缘层时，从光学设计角度看(如容易提高Ac/Aa的比值)，两个邻接层吸收率n之间的差别(假设相对于记录/重放激光束的折射率复数值为n-ik)很大，这一点比较好。特别地，最好差别为0.2或更大。当邻接Zn-SiO2(摩尔比率为4∶1)形成一种材料如SiO2，LiF，MgF2，CaF2，NaF，ZnS或TiO2时，可以提高吸收率比值Ac/Aa的值。当绝缘材料层为三层或更多的连续层结构时，各层可以不同(采用不同材料，不同成分或折射率复数)。作为替代方法，可以采用***两层或多层不同层如Zn-SiO2/SiO2/ZnS-SiO2。在任何情况下，如果邻接绝缘材料层不同时(采用不同材料，不同成分或折射率复数)，层数没有限制。由于随层数增加光学设计自由度增加，可以很容易提高Ac/Aa的比值。多层结构的绝缘材料层可以在所述任意位置形成。当它处于光透射保护层和记录层之间时，可以得到很好的光学性能。
对于上述关于反射层的说明，本说明通过采用一定结构实现吸收率控制(Ac/Aa＞＝0.9)，该结构就是在光透射保护层和含有结晶促进层之间的任意位置***光吸收控制层。光吸收控制层相对于记录/重写激光束波长具有吸收能力。而且，光吸收控制层由材料如金属元素，非金属元素，半导体及它们的化合物或混合物构成，从而使得单独光吸收控制层的透射率为3％或更高。当单独光吸收控制层(单层)吸收率为3％，单独光吸收控制层透射率为20％或更高时，可以提高控制吸收率的效果。如果单层透射率为3％或更低时，记录和擦除灵敏度下降。光吸收控制层可以由单元素如Al，Ag，Au，Ni，Cr，Ti，Pd，Co，Si，Ta，W，Mo，Ge或相似元素以及主要含有上述材料的合金构成。在上述材料中，从实用角度看，主要包含单元素如Au，Al，Ag，Si或Ge及其化合物或混合物是比较好的。当用Au，Al或Ag时，从光学角度看，厚度最好为3nm到30nm。相对于如波长为640nm的红激光束，当采用Au或Si时，Au厚度为3nm到30nm，Si厚度为3nm到50nm。
如果厚度为15nm或更小时，可以采用其他材料如Ni，Cr，Ti，Pd，Co，Ta，W或Mo。当采用上述金属混合物如Au或半金属和绝缘材料时，与只含有Au的材料相比，可以提高透射率。然而，可以设计提高其厚度。采用光学常数和热传导率作为设计因素，混合比率可以任意调整。在上述情况下，可以采用任意绝缘材料(关于绝缘材料的说明以后介绍)。
光吸收控制层可以采用如主要含有Au，Al，Ag，Si或Ge的混合物或ZnS-SiO2(摩尔比大约为4∶1)的混合物。
线性记录速度可由两层或多层不同(采用不同材料，不同成分或折射率复数)的连续层形成。上述各层可以是连续的或者绝缘材料层可以***上述各层之间。
用于本发明中光记录介质的记录/重放激光束的波长可以任意选择。例如，可以采用波长为630nm到650nm的红激光束进行记录/重放操作。也可以采用波长为380nm到420nm的紫外激光束。实际上，这些膜的设计必须适应所用记录/重放激光束的波长。
当本发明用于通道时钟为60MHz或更高、具有高容量和高传输速率的***时，效果很好。即，当***的通道时钟为60MHz或更高时，必须使用本发明的技术。
本发明的具体实例根据实验结果进行说明。
实例(实例1)
本发明的一个实例是制造出具有如图11所示结构的光盘。上述光盘包含在衬底11上层压形成的第一绝缘材料层12、透射反射层13、第二绝缘材料层14、第一结晶促进层15、记录层16、第二结晶促进层17、第三绝缘材料层18和光透射保护层19。上述各层厚度及材料如下：
透明衬底11：具有凹槽的聚碳酸酯衬底(厚度为1.2mm)
透射反射层13：Si(厚度为40nm)
记录层16：Ge2Sb2Te5(厚度为15nm)
光透射保护层19：聚碳酸酯片(厚度为0.1mm)
结晶促进层15和17：Si-C-H-O(厚度为4nm)
第一绝缘材料层12：ZnS-SiO2(厚度为150nm)
第二绝缘材料层14：ZnS-SiO2(厚度为20nm)
第三绝缘材料层18：ZnS-SiO2(厚度为60nm)
生成结晶促进层15和17的Si-C-H-O通过在300ppm-H2O的氩气中用SiC靶体RF溅射获得。上述材料成分用RBS(卢瑟福后向散射法)进行分析。分析结果如表1(单位：原子％)所示。
表1
用RBS法分析Si-C-H-O膜得到的成分(原子％)
    H     C     O     Si
    26.0     30.0     18.0     26.0
上述光盘称为AQCM。例1所示就是AQCM。
为了进行比较，制造了三个光盘样品，即只采用结晶促进(此后称为“QCM”)、只采用吸收控制和具有常规结构的光盘。AQCM、QCM和ACM的结构如图12所示，从而可以进行比较。
QCM的膜结构
聚碳酸酯衬底(1.2mm)/Al合金(100nm)/ZnS-SiO2(10nm)/Si-C-H-O(4nm)/Ge2SbTe5(28nm)/Si-C-H-O(4nm)/ZnS-SiO2(85nm)/聚碳酸酯片(0.1mm)
ACM膜结构
聚碳酸酯衬底(1.2mm)/ZnS-SiO2(150nm)/Si(40nm)/ZnS-SiO2(20nm)/Ge2SbTe5(15nm)/ZnS-SiO2(60nm)/聚碳酸酯片(0.1mm)
常规结构
聚碳酸酯衬底(1.2mm)/Al合金(100nm)/ZnS-SiO2(17nm)/Ge2SbTe5(20nm)/ZnS-SiO2(95nm)/ZnS-SiO2(85nm)/聚碳酸酯片(0.1mm)
上述样品对于640nm波长的光学特性如表2所示。进行计算时这些材料的折射率复数值n-ik(n：吸收率k：衰减系数)(测量数值)如下：
聚碳酸酯衬底：              n＝1.58
聚碳酸酯片：                n＝1.58
ZnS-SiO2：                 n＝2.13
Si-C-H-O：                  n＝1.9
Ge2Sb2Te5(晶体状态)：   n＝3.72k＝3.52
Ge2Sb2Te5(非晶体状态)： n＝3.70k＝1.73
Si：      n＝3.86，k＝0.34
Al合金：  n＝1.35，k＝6.30
Au(在另一个例子中使用)：   n＝0.19，k＝3.50
表2
记录层吸收率(晶态)：Ac 记录层吸收率(非晶态)：Aa   Ac/Aa 光盘的反射率(c)：Rc
  AQCM     64.4％     55.7％   1.16％     14.3％
  QCM     74.3％     91.2％   0.82％     23.8％
  ACM     60.2％     50.8％   1.18％     16.0％
常规结构(低速时)     75.2％     86.7％   0.87％     21.8％
光盘的反射率(a)：Ra 光盘的透射率(c)：Tc 光盘的透射率(a)：Ta     相位差(a-c)：Δφ
  AQCM     3.6％     15.0％     28.8％     -0.22π(rad.)
  QCM     2.5％     0.0003％     0.0001％     -0.10π(rad.)
  ACM     4.5％     16.8％     31.5％     -0.16π(rad.)
常规结构(低速时)     5.0％     0.00005％     0.0001％     -0.26π(rad.)
对上述样品的记录/重写特性进行了评价。考虑下述因素。评价因素
(1)对于直接重写(DOW)次数，信号不稳定值的变化；
(2)交叉写测量(在主轨道上进行1000次DOW，对临界两层进行多次DOW)；
(3)在90摄氏度恒温室(氮气气氛)中对一个标志进行1000次DOW时，信号不稳定值和保存持久性的关系；
(4)在对一个标志进行1000次DOW操作造成信号不稳定值增大，然后反复进行重放操作时重放次数和重放能量之间的关系；以及
(5)记录操作的通道时钟和1000次DOW操作之后信号不稳定值之间的关系。在如下条件下对上述因素进行评价。评价进行的条件激光束波长：640nm(半导体激光)；物镜(两组透镜)的NA：0.85；线性速度：9.24m/s；(1，7)调制；
通道时钟：66MHz；
(用户传输速率：大约35Mbps)；
记录脉冲：梳状脉冲(如图13所示为5T的脉冲，nT的脉冲包含n-1个脉冲并且Pc≤P1＜Pp)；
记录擦除功率：Pp＝6.5mW，P1＝2.5mW，Pc＝1mW；
重放功率：Pr＝0.5mW；
线性密度：0.21μm/bit；
轨道间距：0.45μm(纹间表面和记录凹槽)；
纹间表面和凹槽的定义：对于记录/重放光，凹进的部分为纹间表面，突出的部分为凹槽。(没有特别说明时所用数据是对于凹槽而言的)
进行比较的例子也进行除记录功率之外的评价，对记录脉冲优化。
评价结果如表3和图14到17所示。
持久性的评价如下：进行1000次DOW操作之后如果信号不稳定值为13％或更低时为“○”，高于13％表示为“×”。
在对相邻两层进行1000次DOW操作之后，通过在主轨道上进行1000次DOW操作对交叉写特性进行评价。因此，对于主轨道上信号不稳定值的升高，其数值在1％或更低时标志为“○”，2％或更高时标志为“×”，它们中间的数值标志为“△”。
如下所示，对一个标志进行1000次DOW操作后在90摄氏度恒温室中保持100小时对标志的保存持久性进行评价。对于样品中信号不稳定值的增加，数值在3％或更低的标志为“○”，高于3％时标志为“×”。
如下所示，经过1000次DOW操作之后用0.5mM的重放功率对标志反复重放进行对反复重写性能的评价。如果在进行10000次操作之后样品中信号不稳定值增加，则标志为“○”，1000次或更少时标志为“×”，中间的标志为“△”。
最优通道时钟评价通过测量进行记录操作的通道时钟和经过1000次DOW操作后信号不稳定值之间的关系获得。采用基本上是通道时钟范围中心的范围，此时信号不稳定值为11％或更低。
表3
 1000次DOW操作后的信号不稳定值   持久性   交叉写特性
    AQCM     8.5％     ○     ○
    QCM     8.0％     ○     △
    ACM     9.7％     ×     ○
  传统结构(低速时)   不可能DOW(60MHz)   不可能DOW(60MHz)     △(在30MHz时测试)
标志保存稳定性   反复重放性能 最优通道时钟
    AQCM     ○   ○(Aa减小时，性能显著提高) 66～90MHz
    QCM     ×     × 30～60MHz
    ACM     ○     ○ 30～45MHz
 传统结构(低速时)     ○(在30MHz时测试)     △(在30MHz时测试) 20～35MHz
从上述结果可以看出，AQCM的例子具有优势。
结果，与QCM的优点即高速重写特性(低信号不稳定值，高持久性)相比，AQCM具有更高的重写速度。因而可以提高重写速度和线性密度。
QCM的缺点即较差的交叉写性能和反复重放性能，可以通过控制吸收率(Ac/Aa＞＝0.9)得到改善。因此，可以提高轨道密度。
尽管采用和QCM相同的结晶促进层，AQCM也可以得到好的标志保存稳定性。结果，获得良好的可靠性。原因在于非晶体标志中AQCM的晶核在记录操作时比QCM的小。
关于非晶体状态吸收率Aa的研究
采用与处于非晶态的AQCM例子中相似结构的光盘，研究其记录层吸收率对记录/重放性能的影响。
样品(i)到(iv)都具有与AQCM相似的膜结构，厚度如表4中所示。注意，表四也说明了处于非晶态的各样品吸收率Aa的计算结果。
表4
  ZnS-SiO2(nm)     Si(nm)   ZnS-SiO2(nm)   Si-C-H-O
    (i)     75     30     12     4
    (ii)     105     38     19     4
    (iii)     150     40     20     4
    (iv)     160     60     20     4
  Ge2Sb2Te5(nm)   Si-C-H-O(nm)   ZnS-SiO2(nm)     Aa
    (i)     14     4     62   36.9％
    (ii)     14     4     61   42.8％
    (iii)     15     4     60   55.7％
    (iv)     15     4     60   63.0％
这些样品用来测量当重放功率和信号不稳定值开始增大时的重放操作次数。结果如图18所示。
根据如图19中所示信号不稳定值随重放操作次数的改变关系图确定信号不稳定值开始增大时的重放操作次数。然后，根据信号不稳定值随重写功率迅速增大的拐点确定其数值。
结果，当AQCM的Aa减小如Aa≤60％时，反复重放性能提高。因此，可靠性进一步提高。由于可以防止激光功率降低造成进行伺服操作的激光质量降低和激光噪声促进，从而可以提高驱动器设计的自由度。
结晶促进层厚度的研究
采用类似于上述例子的结构，改变其中构成结晶促进层的Si-C-H-O材料的厚度。然后，测量1000次重写操作后信号不稳定值。结果如图20所示。
从图20中可以看出，如果结晶促进层厚度大于等于2nm，可以达到减小信号不稳定值的效果。如果厚度为4nm，则效果变化不明显而饱和。结果本例子中结晶促进层厚度为4nm。
结晶促进层材料研究
首先，选择Si和Si-C-H-O作为结晶促进层材料进行记录/重放特性评价。
在评价过程中，SiC为Si50C50。Si-C-H-O的成分如表1所示。
制造的光盘膜结构与AQCM例子中的膜结构相似。
上述光盘采用的评价过程是测量通道时钟为66MHz(线性速度为9.24米/秒)和76MHz(线性速度为10.6米/秒)时信号不稳定值(分别见图21和图22)随直接重写操作次数的变化。评价条件与上述实例中的条件相似。
从图21和22中可以看出，当通道时钟大时差距也增大。当在SiC中添加氧和氢时，高线性速度下也可进行记录。
然后，将结晶促进材料改为Si3N4、AlN和SiO2，随之进行相似的评价。结果如图23到25所示。
在任何情况下，经过1000次DOW操作后，信号不稳定值减少1％到2％。原因在于结晶速度的增加使得持久性也提高。尽管在DOW进行大约10次时，信号不稳定值暂时变差，这是由于初始条件不是最优的。所以，上述的暂时变差与记录/重放性能无关。
当采用Al2O3时也会得到上述效果。
考虑上述实验结果，结晶促进层最好由主要包含下述材料中的任一种材料组成，即：Si-C，Si-N，Si-C-O，Si-C-H，Si-C-H-O，Si-N-，Si-N-H，Si-N-H-O，Si-C-N，Si-C-N-O，Si-C-N-H，Si-C-N-H-O，Si-O，Si-O-H，Al-N和Al-O。
其他实例
例2
在本例中，光盘具有光吸收控制层。
即，在本例中，制造如图26所示结构的光盘。本例中的光盘在透明衬底21上层叠有反射层22、第一绝缘材料层23、结晶促进层24、记录层25、结晶促进层26、第二绝缘材料层27、光吸收控制层28、第三绝缘材料层29和光透射保护层30。上述各层材料和厚度如下所述。
透明衬底21：具有凹槽的聚碳酸酯衬底(厚度为1.2mm)；
反射层22：Au(厚度为60mm)；
记录层25：Ge2Sb2Te5(厚度为15nm)；
光透射保护层30：聚碳酸酯片(厚度为0.1mm)；
结晶促进层24和26：Si-C-H-O(厚度为4nm)；
光吸收控制层28：Au(厚度为13nm)；
第一绝缘材料层23：ZnS-SiO2(厚度为15nm)；
第二绝缘材料层27：ZnS-SiO2(厚度为102nm)；
第三绝缘材料层18：ZnS-SiO2(厚度为2nm)；
各光盘特性如表5所示。
表5
记录层吸收率(晶态) 记录层吸收率(非晶态)   Ac/Aa 光盘的反射率(c)：Rc
  AQCM      83.2％      62.6％   1.33％     8.9％
光盘的反射率(a)：Ra 光盘的透射率(c)：Tc 光盘的透射率(a)：Ta   相位差(a-c)：Δφ
AQCM      28.5％      0.6％      1.0％   -0.17π(rad.)
上述光盘评价方法与例1中相似。进行1000次直接重写操作后信号不稳定值为15％或更低。
例3
在本例中，制造具有透射保护膜的光盘。
即，在本例中，制造具有如图27所示结构的光盘。本例中的光盘在透明衬底31上层叠有第一绝缘材料层32、透射反射层33、第二绝缘材料层34、结晶促进层35、记录层36、结晶促进层37、第三绝缘材料层38和光透射保护层39。上述各层厚度和材料如下所示。
透明衬底31：具有凹槽的聚碳酸酯衬底(厚度为12nm)；
透射反射层33：Au(厚度为15mm)；
记录层36：Ge2Sb2Te5(厚度为14nm)；
光透射保护层39：聚碳酸酯片(厚度为0.1mm)；
结晶促进层35和37：Si-C-H-O(厚度为4nm)；
第一绝缘材料层32：ZnS-SiO2(厚度为54nm)；
第二绝缘材料层34：ZnS-SiO2(厚度为10nm)；
第三绝缘材料层38：ZnS-SiO2(厚度为54nm)。
所制造光盘的光学性能如表6所示
表6
记录层的吸收率(晶态)：Ac 记录层的吸收率(非晶态)：Aa  Ac/Aa 光盘的反射率(c)：Rc
 AQCM   70.1％   59.5％  1.17     8.2％
光盘的反射率(a)：Ra 光盘的透射率(c)：Tc 光盘的透射率(a)：Ta   相位差(a-c)：Δφ
  AQCM     0.06％     20.0％     37.3％   0.42π(rad.)
上述光盘评价方法与例1相似。进行1000次直接重写操作后信号不稳定值为15％或更低。信号不稳定值随直接重写次数的变化关系如图28所示。
例4
在本例中，制造具有两层透射反射层结构的光盘。
即，在本例中，制造具有如图29所示结构的光盘。本例中的光盘在透明衬底41上层叠有第一绝缘材料层42、第一透射反射层43、第二透射反射层44、第二绝缘材料层45、结晶促进层46、记录层47、结晶促进层48、第三绝缘材料层49和光透射保护层50。
上述各层厚度和材料如下所示。
透明衬底41：具有凹槽的聚碳酸酯衬底(厚度为1.2mm)；
第一透射反射层43：Au(厚度为8nm)；
第二透射反射层44：Si(厚度为40nm)；
记录层47：Ge2Sb2Te5(厚度为13nm)；
光透射保护层40：聚碳酸酯片(厚度为0.1mm)；
结晶促进层46和48：Si-C-H-O(厚度为4nm)；
第一绝缘材料层42：ZnS-SiO2(厚度为52nm)；
第二绝缘材料层45：ZnS-SiO2(厚度为20nm)；
第三绝缘材料层49：ZnS-SiO2(厚度为60nm)。
所制造光盘的光学性能如表7所示。
表7
记录层吸收率(晶态)：Ac 记录层吸收率(非晶态)：Aa  Ac/Aa 光盘的反射率(c)：Rc
  AQCM     53.5％     41.7％   1.28     14.4％
光盘的反射率(a)：Ra 光盘的透射率(c)：Tc 光盘的透射率(a)：Ta   相位差(a-c)：Δφ
AQCM     3.8％     22.2％     37.6％   -0.10π(rad.)
上述光盘评价方法与例1相似。因此，进行1000次直接重写操作后信号不稳定值为15％或更低。信号不稳定值随直接重写次数的变化关系如图30所示。
从上述说明中可以知道，本发明可以提高速率(高传输速率)和增加容量，这是提高光盘性能所需的两个重要因素。而且，制约速度提高的可靠性能也同时得到提高。
即，本发明可以在同时提高性能和好的可靠性方面得到很好的平衡。因此，本发明提供了形成多层结构所需技术，进一步减小光点尺寸并且在近场(最接近的场)记录时允许采用相变记录材料。

Claims (43)

1.一种光学记录介质，包括至少由相变材料构成的记录层，其中：
Ac/Aa的比值为0.9或更高，Ac为所述的记录层处于晶体状态的吸收率，Aa为所述的记录层处于非晶态时的吸收率，且
用于促进相变材料结晶化过程的结晶促进层形成为与所述记录层的至少一个表面接触。
2.如权利要求1中所述的光记录介质，其中，所述的记录层在衬底上形成。
3.如权利要求1中所述的光记录介质，其中还包含反射层。
4.如权利要求1中所述的光记录介质，其中还包含绝缘材料层。
5.如权利要求1中所述的光记录介质，其中，含有结晶促进层的记录层在所述的衬底上形成，厚度为0.3mm或更小的光透射保护层在所述含有结晶促进层的记录层上生成，且
记录/重放光从与所述光透射保护层邻接的地方入射。
6.如权利要求5所述的光记录介质，其中，所述光透射保护层的厚度为3μm到177μm。
7.如权利要求6所述的光记录介质，其中，所述光透射保护层由聚碳酸酯或紫外线硬化树脂构成。
8.如权利要求5所述的光记录介质，其中，反射层在所述衬底上形成，而包含结晶促进层的记录层被层叠在所述反射层上。
9.如权利要求1所述的光记录介质，其中，Ac/Aa比值为1.2或更高，Ac为所述记录层处于晶体状态的吸收率，Aa为所述记录层处于非晶态时的吸收率。
10.如权利要求1所述的光记录介质，其中，当所述记录层处于非晶态时吸收率Aa为60％或更低。
11.如权利要求1所述的光记录介质，其中，所述结晶促进材料包含下述材料中的至少一种：Si-C，Si-N，Si-C-O，Si-C-H，Si-C-H-O，Si-N-O，Si-N-H，Si-N-H-O，Si-C-N，Si-C-N-O，Si-C-N-H，Si-C-N-H-O，Si-O，Si-O-H，Al-N和Al-O。
12.如权利要求1所述的光记录介质，其中，所述记录层包含作为记录材料的由Ge-Sb-Te组成的材料。
13.如权利要求8所述的光记录介质，其中，所述记录层包含GexSbyTez(其中x，y，z表示各元素的原子比，17≤x≤25，17≤y≤25，45≤z≤65)。
14.如权利要求1所述的光记录介质，其中，所述记录层包含氮和/或氧。
15.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述记录层在记录/重放激光束波长范围内具有反射性，所述组成反射层的材料的热传导率为0.0004J/cm.K.s到4.5J/cm.K.s。
16.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述反射层由从金属、半金属、半导体、其化合物和混合物中选择的至少一种材料构成。
17.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述反射层在单层状态下对于记录/重放激光束的透射率为10％或更高，且
所述光记录介质的整体透射率为1％或更高。
18.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述反射层由单质元素Al、Ag、Au、Si或Ge、或主要包含上述材料中的任一种的化合物或混合物组成。
19.如权利要求18所述的光记录介质，其中，记录/重放激光束的波长为630nm到650nm，所述反射层由Si组成，且厚度满足20nm＜d＜70nm。
20.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述反射层由从金属、半金属、其化合物或混合物和绝缘材料中选择的至少一种材料的混合物构成。
21.如权利要求20所述的光记录介质，其中，所述绝缘材料是ZnS-SiO2的混合物。
22.如权利要求21所述的光记录介质，其中，ZnS-SiO2混合物中SiO2的含量为15mol％到35mol％。
23.如权利要求3所述的光记录介质，其中，所述反射层是连续层叠由不同材料构成的多个层形成的。
24.如权利要求1所述的光记录介质，其中，所述反射层是连续层叠由不同材料构成的层形成的。
25.如权利要求1所述的光记录介质，其中，绝缘材料层在所述光透射保护层和所述记录层之间、所述记录层和所述反射层之间以及所述反射层和所述衬底之间的任意位置生成。
26.如权利要求4所述的光记录介质，其中，所述构成绝缘材料层的绝缘材料在记录/重放激光束波长范围内的衰减系数为0.3或更小。
27.如权利要求4所述的光记录介质，其中，所述绝缘材料层结构是由多个连续层构成的，并且这些层中的至少每一层都是由不同材料构成的。
28.如权利要求27所述的光记录介质，其中，相邻绝缘材料层的折射率n之差为0.2或更大。
29.如权利要求28所述的光记录介质，其中，所述多个层包括由ZnS-SiO2的混合物组成的层和由SiOx(其中1≤x≤2)组成的层。
30.如权利要求25所述的光记录介质，其中，所述记录层包含作为记录材料的Ge-Sb-Te，所述反射层由Si组成，所述结晶促进材料包含Si-C，且所述绝缘材料层由ZnS-SiO2的混合物组成。
31.如权利要求25所述的光记录介质，其中，在衬底上顺序形成第一绝缘材料层、反射层、第二绝缘材料层、第一结晶促进材料层、记录层、第二结晶促进材料层、第三绝缘材料层和光透射保护层。
32.如权利要求31所述的光记录介质，其中，所述衬底厚度为1.0mm到1.2mm，所述第一绝缘材料层厚度为200nm或更小，所述反射层厚度为20nm到70nm，所述第二绝缘材料层厚度为5nm到60nm，所述第一结晶促进材料层厚度为2nm到20nm，所述记录层厚度为5nm到25nm，所述第二结晶促进材料层厚度为2nm到20nm，所述第三绝缘材料层厚度为40nm到100nm，且所述光透射保护层厚度为0.05mm到0.15mm。
33.如权利要求32所述的光记录介质，其中，记录/重放激光束波长为630nm到650nm，所述衬底厚度为1.0mm到1.2mm，所述第一绝缘材料层厚度为10nm到150nm，所述反射层厚度为30nm到50nm，所述第二绝缘材料层厚度为10nm到30nm，所述第一结晶促进材料层厚度为2nm到10nm，所述记录层厚度为5nm到25nm，所述第二结晶促进材料层厚度为2nm到10nm，所述第三绝缘材料层厚度为40nm到80nm，所述光透射保护层厚度为0.05mm到0.15mm。
34.如权利要求1所述的光记录介质，其中，在含有所述结晶促进层的所述记录层表面上形成光吸收控制层，记录/重放激光束入射到该结晶促进层表面。
35.如权利要求5所述的光记录介质，其中，光吸收控制层由所述光透射保护层和含有所述结晶促进层的所述记录层形成。
36.如权利要求34所述的光记录介质，其中，所述光吸收控制层在单层时对于记录/重放激光束的吸收率为3％或更高，透射率为20％或更大。
37.如权利要求36所述的光记录介质，其中，所述光吸收控制层由从金属、半金属及其化合物和混合物中选择的至少一种材料组成。
38.如权利要求36所述的光记录介质，其中，所述光吸收控制层由Au、Al和Ag中的至少一种组成，其厚度满足3nm＜d＜30nm。
39.如权利要求36所述的光记录介质，其中，所述光吸收控制层由从金属、半金属及其化合物和混合物以及绝缘材料中选择的至少一种材料的混合物组成。
40.如权利要求39所述的光记录介质，其中，所述绝缘材料是ZnS-SiO2混合物。
41.如权利要求40所述的光记录介质，其中，混合物ZnS-SiO2中SiO2含量为15mol％到35mol％。
42.如权利要求34所述的光记录介质，其中，所述光吸收控制层是通过将多层由不同材料组成的层连续层叠而成的。
43.如权利要求1所述的光记录介质，其中，记录操作中所用通道时钟为60MHz。
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