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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Informationsaufzeichnungsmedium,
das Informationen hoher Dichte mittels Bestrahlung eines Laserstrahls
und Anwenden eines hohen elektrischen Felds aufzeichnen, wiedergeben,
löschen
und erneut schreiben bzw. überschreiben
kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren
zum Herstellen des Informationsaufzeichnungsmediums.
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Stand der Technik
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Es
ist wohlbekannt, als ein Speicher eine Änderung in optischen Eigenschaften
zu verwenden, die durch eine reversible Phasenänderung einer Substanz bewirkt
ist, und eine Technik, die dies verwendet, kam als optische Scheiben
bzw. Platten mit Phasenänderung,
wie bspw. DVD-RAM, zur praktischen Anwendung. Insbesondere wird
ein Aufzeichnen, Wiedergeben und überschreiben von Signalen durch
Drehen eines Scheiben- bzw. Plattenelements verfügbar sein, das ein Substrat
umfasst, auf dem ein Aufzeichnungsdünnfilm zum Erzeugen einer reversiblen
Phasenänderung
vorgesehen ist, und durch Bestrahlen des Platten- bzw. Diskettenelements
mit einem Laserstrahl, der auf eine Unter-Mikrogröße gezogen
ist. In dem Fall einer optischen Phasenänderungsdiskette wird ein überschreiben
mittels eines einzelnen Laserstrahls durchgeführt. Das bedeutet, dass eine
Bestrahlung durch Modulieren der Laserleistung zwischen einem hohen
Niveau und einem niedrigen Niveau durchgeführt wird, in Abhängigkeit
des Informationssignals, so dass eine amorphe Phase bei einem Bereich
erzeugt wird, der mit einem Laserstrahl hoher Leistung bestrahlt
wird, während
eine kristalline Phase bei einem Bereich erzeugt wird, der mit einem
Laserstrahl niedriger Leistung bestrahlt wird. Folglich wird ein
Signalfeld, das abwechselnd den amorphen Abschnitt und den kristallinen
Abschnitt umfasst, auf der Diskette aufgezeichnet. Da der amorphe
Abschnitt und der kristalline Abschnitt hinsichtlich der Lichttransmittanz und
des Reflexionsgrads unterschiedlich sind, kann die Änderung
in dem Zustand als eine Änderung
in dem Betrag an Lichttransmittanz oder Reflexionsgrad durch kontinuierliches
Bestrahlen eines Laserstrahls auf dieses Signalfeld gelesen werden,
in dem der Laserstrahl gedämpft
wird, so dass dieser den Aufzeichnungsfilm nicht ändert.
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Solch
eine optische Phasenänderungsdiskette
hat einige Eigenschaften wie bspw.:
- (1) Diese
ermöglicht
die Durchführung
des Überschreibens,
d.h. des Aufzeichnens eines neuen Signals, während ein altes Signal gelöscht wird,
indem lediglich ein Laser verwendet wird, und
- (2) diese kann ein Signal aufzeichnen und wiedergeben, indem
eine Änderung
in dem Reflexionsgrad verwendet wird, auf Grundlage eines Prinzips,
das demjenigen eines ROM-Mediums ähnlich ist. Diese Eigenschaften
führen
zu einigen Vorzügen,
wie bspw. ein Vereinfachen einer Systemkonstruktion und dem Bereitstellen
von Vorrichtungen für
allgemeine Zwecke, so dass von solchen optischen Phasenänderungsdisketten
erwartet wird, dass diese in weitem Umfang verwendet werden.
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Aufzeichnungsmaterialien,
die für
Aufzeichnungsschichten von optischen Phasenänderungsscheiben verwendet
werden, umfassen im allgemeinen Chalcogenid-Halbleiter-Dünnfilme
auf Grundlage von Chalcogen-Elementen, wie bspw. Te, Se und S. Ein
Verfahren, das in den frühen
1970er Jahren verwendet wurde, ist ein Vernetzen einer Te-Netzwerkstruktur
zum Stabilisieren eines amorphen Zustands durch Hinzufügen von Materialien,
wie bspw. Ge, Si, As und Sb, zu einer Hauptkomponente von Te. Diese
Materialien verursachten jedoch ein Problem. Das ist, wenn die Kristallisationstemperatur
erhöht
wird, wird die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich verringert
und dies würde
ein Überschreiben
schwierig gestalten. Alternativ dazu, wenn die Kristallisationsgeschwindigkeit
erhöht
wird, wird die Kristallisationstemperatur deutlich verringert und
somit wird der amorphe Zustand bei einer Zimmertemperatur instabil.
Eine Technik, die zum Lösen
der Probleme in der letzten Hälfte
der 1980er Jahre vorgeschlagen wurde, ist die Anwendung einer stöchiometrischen
Verbindungszusammensetzung. Die auf diese Weise entwickelte Zusammensetzung
umfasst Ge-Sb-Te-basierte Materialien, In-Sb-Te-basierte Materialien
und Ge-Te-basierte Materialien. Unter diesen wurden die Ge-Sb-Te-basierten
Materialien am meisten studiert, da diese Materialien eine Phasenänderung
bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen,
im wesentlichen keine Löcher
gebildet sein werden, selbst nach einer wiederholten Phasenänderung,
und im wesentlichen keine Phasentrennung oder Abschaltung auftreten
wird (N. Yamada u.a., Japan J. Appl. Phys. 26, Suppl. 26-4, 61 (1987)).
Ein Beispiel von Materialzusammensetzungen, die sich von solchen stöchiometrischen
Zusammensetzungen unterscheiden, ist ein Ag-In-Sb-Te-basiertes Material.
Obwohl berichtet wird, dass diese Materialien ausgezeichnet beim
Löschen
sein sollen, wurde herausgefunden, dass die Eigenschaften sich aufgrund
der Phasentrennung als ein Ergebnis eines wiederholten Überschreibens
verschlechtern.
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Auf ähnliche
Weise können
Eigenschaftsverschlechterungen, die durch eine Wiederholung verursacht werden,
beobachtet werden, selbst wenn eine stöchiometrische Zusammensetzung
verwendet wird. Ein Beispiel des Verschlechterungsmechanismus ist
ein Phänomen
eines mikroskalierten Stoffübergangs,
der durch ein Wiederholen des Überschreibens
verursacht wird. Insbesondere bewirkt ein Überschreiben ein Phänomen, dass
Substanzen, die einen Aufzeichnungsfilm bilden, nach und nach in
eine bestimmte Richtung fließen. Folglich
wird die Filmdicke bei manchen Teilen nach einer großen Wiederholung
ungleichmäßig sein.
Techniken, die dieses Phänomen
unterdrücken,
umfassen das Hinzufügen
von Additiven zu Aufzeichnungsschichten. Ein Beispiel solcher Techniken
ist ein Hinzufügen
eines N
2-Gases zu einem Zeitpunkt einer
Filmbildung (
JP-A-4-10979 ).
Ein Dokument verdeutlicht einen Mechanismus, dass ein Nitrid mit
einem hohen Schmelzpunkt wie ein Netzwerk in einer Korngrenze abgeschieden
wird, die den Aufzeichnungsfilm bildet, und dieses unterdrückt den
Fluss (R. Kojima u.a., Jpn. J. Appl. Phys. 37 Pt. 1, Nr. 48. 2098
(1998)).
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Die
Druckschrift
JP-A-8-127176 schlägt ein Verfahren
des Aufnehmens eines Materials mit einem Schmelzpunkt vor, der höher ist
als derjenige des Aufzeichnungsmaterials.
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Wie
nachfolgend erwähnt
wird, ist die zitierte Druckschrift von der vorliegenden Erfindung
unterscheidbar, indem das Material mit einem höheren Schmelzpunkt nicht in
dem Basismaterial gelöst
sein wird, sondern in dem Basismaterial verstreut sein wird. Gemäß dieser
Druckschrift unterdrückt
das verstreute Material mit einem höheren Schmelzpunkt das Stoffübertragungsphänomen, das
durch wiederholtes Überschreiben
verursacht wird, um so die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Die
Druckschrift
JP-A-7-214913 schlägt vor,
oh ne Verdeutlichung des Mechanismus, die Hinzufügung eines geringen Betrags
an Pt, Au, Cu und Ni in einen Ge-Sb-Te-Film, um eine Stabilität der amorphen
Phase zu verbessern, ohne die Wiederholbarkeit zu verringern.
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Die
Wiederholungszahl tendiert jedoch dazu, sich zu verringern, wenn
die Aufzeichnungsdichte erhöht wird.
Aufgrund einer neueren Anforderung zum Beibehalten einer Kompatibilität unter
Medien verschiedener Generationen, sollte ein Aufzeichnen bei einer
höheren
Dichte durchgeführt
werden, indem optische Köpfe identischer
Leistungsfähigkeit
verwendet werden (d.h. Laserstrahlen einer identischen Wellenlänge und
Objektlinsen einer identischen numerischen Blende). Die Größe einer
Aufzeichnungsmarkierung sollte verringert werden, um die Aufzeichnungsdichte
zu erhöhen.
Andererseits wird die Stärke
eines wiedergegebenen Signals verringert, wenn die Aufzeichnungsmarkierung
klein wird, und das Signal wird einfach durch ein Rauschen beeinflusst.
Insbesondere während
eines wiederholten Aufzeichnens, wird selbst eine leichte Variation,
die keine Schwierigkeiten bei einem herkömmlichen Prozess verursacht
haben mag, zu Fehlern beim Lesen führen, und damit die Anzahl
an verfügbaren
Wiederholungen des erneuten Schreibens im wesentlichen verringern. Dieses
Problem kann in einem Fall eines sogenannten Flächen-/Nutenaufzeichnens bemerkbar
sein, bei dem eine konkav-konvex-geformte Nutspur auf einem Substrat
gebildet wird und Informationen auf sowohl der Nut (ein Bereich
näher bei
der Lichteinfallseite) als auch dem Flächenabschnitt (Abstand zwischen
den Nuten) aufgezeichnet werden, um einen Laserstrahl zum Aufzeichnen
und Wiedergeben zu führen.
Insbesondere da die thermischen und optischen Bedingungen zwischen
der Fläche
und Nut verschieden sind, wird die Wiederholbarkeit leicht verschlechtert,
insbesondere in den Flächenbereich.
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Vorzüge, die
durch eine Aufzeichnungsschicht bereitgestellt sind, die ein Verbindungsmaterial
umfasst, wurden vorstehend beschrieben. Andererseits wird, wenn
die Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht von der stöchiometrischen
Zusammensetzung geändert
wird, die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit merklich verändert. Bei
einem erwünschten
Aufzeichnungsverfahren sollte die Leistungsfähigkeit eines Aufzeichnungsfilms
mit größerer Genauigkeit
gesteuert werden, während
die Vorzüge
der Verbindungszusammensetzung bewahrt bleiben, und es sollte ein
identischer Aufzeichnungsfilm oder eine Zusammensetzung mit einer
breiten Akzeptanz bezüglich
der Eigenschaften verwendet werden.
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Elektrische
Schaltvorrichtungen mit einem Chalcogenid-Material und Speichervorrichtungen sind
sowie Anwendungen solcher Phasenänderungsmaterialien
bekannt. Von dem elektrischen Phänomen
wurde zuerst 1968 berichtet. Insbesondere wenn eine Spannung schrittweise
zu einem Phasenänderungsmaterialdünnfilm in
einem Zustand nach Abscheiden, der zwischen zwei Elektroden gelegt
ist, angelegt wird, fällt
der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden bei einer bestimmten
Schwellwertspannung stark ab und ein hoher Strom wird beginnen zu
fließen
(Kristallisation). Zum Umkehren dieses Zustands zu einem anfänglichen Zustand
niedrigen Widerstands (AUS-Zustand) wird ein hoher und kurzer Stromimpuls
durchgereicht. Ein Abschnitt, der mit Strom versorgt ist, wird zunächst schmelzen
und dann abschrecken amorph zu sein, so dass der elektrische Widerstand
erhöht
wird. Da Unterschiede in dem elektrischen Widerstand einfach durch
ein gewöhnliches
elektrisches Mittel erfasst werden können, kann das Material als
ein überschreibbarer
Speicher verwendet werden. Obwohl Materialzusammensetzungen auf
Grundlage von Te für
elektrische Speicher verwendet wurden, benötigt jeder von diesen einen
Zeitraum der Größenordnung μs für eine Kristallisation.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die vorstehend genannten Probleme zu lösen, besteht ein erster Zweck
der vorliegenden Erfindung darin, ein Phasenänderungsspeichermaterial bereitzustellen,
das eine Anzahl von Wiederholungen eines Umschreibens bzw. erneuten
Schreibens erhöht
und ein Umschreiben bei einer hohen Geschwindigkeit ermöglicht.
Die Speichervorrichtung kann entweder mit einem optischen Speicher
oder einem elektrischen Speicher ausgestaltet sein. Die vorliegende
Erfindung versucht, ein Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, mit
einem Aufzeichnungsdünnfilm,
der auf einem Substrat gebildet ist. Aufgrund der vorstehend genannten
ausgezeichneten Eigenschaften von stöchiometrischen Zusammensetzungen
stellt der Aufzeichnungsdünnfilm
eine geringere Beeinflussung der Eigenschaften bereit, unabhängig von
irgendeiner Zusammensetzungsvariation. Das bedeutet, dass der Aufzeichnungsdünnfilm eine
Zusammensetzung umfasst, die eine einfache Steuerbarkeit der Eigenschaften
zeigt. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch
1 bereitgestellt.
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Um
die Zwecke zu erreichen, umfasst ein Informationsaufzeich nungsmedium
gemäß der bevorzugten Ausführungsform
eine Aufzeichnungsmaterialschicht, die auf einem Substrat gebildet
ist, und die Aufzeichnungsmaterialschicht ermöglicht die Erzeugung einer
reversiblen Phasenänderung
mittels elektrischer Energie oder Energie elektromagnetischer Wellen
in einem elektrisch oder optisch erfassbaren Zustand. Das Informationsaufzeichnungsmedium
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsmaterialschicht
entweder aus einem Material mit einer Kristallstruktur, die Gitterfehler
in einer Phase der reversiblen Phasenänderung aufweist (Material "A"), oder aus einem Material in einer
kom plexen Phase besteht, die Gitterfehler in einer Phase der reversiblen
Phasenänderung
aufweist, mit einem kristallinen Abschnitt und einem amorphen Abschnitt
und beide Abschnitte ein gemeinsames Element umfassen (Material "B"), und dass zumindest ein Teil der vorstehend
genannten Gitterfehler mit einem Element gefüllt ist, das sich von den Elementen
unterscheidet, die die kristallinen Struktur bilden.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
verwendet die folgenden Materialzusammensetzungen zum Erzeugen einer
reversiblen Phasenänderung
zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase durch Bestrahlung
der Materialschicht mit einem Laserstrahl oder durch unter Strom
Setzen derselben Schicht. Die Materialzusammensetzung bildet eine
einzelne Phase während
einer Kristallisation und das Kristallgitter umfasst notwendigerweise
einige Fehler. Zumindest ein Teil der Gitterfehler ist mit einem
Element gefüllt,
das sich von dem Element unterscheidet, das das Basismaterial bildet,
um eine neue Verbund- bzw. Verbindungsphase zu zeigen, die noch
nicht beobachtet wurde. Ein Füllen
zusätzlicher
Elemente in das Gitter des Basismaterials kann die Eigenschaften
des Basismaterials grundlegend ändern.
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Zum
Lösen der
vorstehend genannten Probleme verwendet die vorliegende Erfindung
eine amorphe Materialschicht, um durch Bestrahlung eines Laserstrahls
oder durch unter Strom Setzen kristallisiert zu werden. Die Materialphase
bildet eine komplexe Phase (kristalline Phase) mit einem Verbindungsphasenabschnitt,
der Gitterfehler innerhalb des kristallinen und einem amorphen Phasenabschnitt
aufweist. Hierbei ist es wichtig, dass der Verbindungsphasenabschnitt
mit zusätzlichen
Elementen gefüllt
ist und die amorphe Phase eine einzelne Phase bzw. Einphase ist.
Vorzugsweise beträgt
ein Moleverhältnis
der amorphen Phase zu der kristal linen Phase in der komplexen Phase
höchstens
2,0, und noch weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis höchstens 1,0.
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Unabhängig davon,
ob die kristalline Phase eine einzelne Phase oder eine komplexe
Phase ist, ist es bevorzugt, dass die Verbindung ein Basismaterial
einer Steinsalztypstruktur (NaCl) umfasst, die eine kristalline Struktur
mit einem Gitterfehler (Leerstelle) aufweist. Wie vorstehend erwähnt ist,
ist zumindest ein Teil der Gitterfehler, die in dem Basismaterial
enthalten sind, mit einem Atom gefüllt, das sich von den anderen
Elementen unterscheidet, die grundlegende Substanzen der Steinsalztypstruktur
bilden. Für
das Element, um die Gitterfehler zu füllen, ist es bevorzugt, dass
Rim näher
bei Rnc ist, bspw. 0,7 < Rim ≤ 1,05 Rnc,
wobei Rim einen Innenradius eines Elements bezeichnet, um die Gitterfehler
zu füllen,
und Rnc einen Innenradius eines kleinsten Ions unter den Elementen
bezeichnet, die den Steinsalztypkristall bilden. Wenn Tim einen
Schmelzpunkt eines Elements, um die Gitterfehler zu füllen, bezeichnet,
und Tnc einen Schmelzpunkt des Steinsalztypkristalls bezeichnet,
so ist Tim gemäß der vorliegenden
Erfindung näher
bei Tnc, d.h. dass die Beziehung |Tim – Tnc| ≤ 100°C erfüllt ist. Wenn Dim eine Konzentration
eines Elements bezeichnet, das hinzugefügt wird, um die Gitterfehler
zu füllen,
und Ddf eine Konzentration der Gitterfehler in dem Steinsalztypkristall
bezeichnet, ist es bevorzugt, dass Dim ≤ Ddf × 1,5. Es ist weiterhin bevorzugt,
dass 0,2 ≤ Dim ≤ Ddf.
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Insbesondere
ist es bevorzugt, dass das Material Te enthält. Eine Substanz, um die amorphe
Phase in der komplexen Phase zu bilden, umfasst zumindest eines
von Sb, Bi, In, Ge und Si. Zumindest ein Teil der Elemente kann
ein Oxid, ein Nitrid, ein Fluorid und eine Nitridoxid umfassen.
Es sollte hierbei bemerkt werden, dass die Verbund- bzw. Verbindungs- Phase und die amorphe
Phase vorzugsweise ein gemeinsames Element enthalten. Wenn bspw.
ein Element, das die kristalline Phase bildet, auf drei Elementen
von Ge, Sb und Te basiert, ist die amorphe Phase bevorzugt, Sb oder
Ge als eine Hauptkomponente zu enthalten. Alternativ ist es weiterhin
bevorzugt, dass die Verbundphase Ge, Sb und/oder Bi und Te enthält, während die
amorphe Phase Sb und/oder Bi oder Ge enthält. Es ist bevorzugt, dass
zumindest eine Element, dass aus Sn, Cr, Mn, Pb, Ag, Al, In, Se
und Mo ausgewählt
ist, in der kristallinen Phase enthalten ist.
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Das
Element, das den Steinsalztypkristall bildet, enthält vorzugsweise
Ge und Te als seine Basismaterialien und noch bevorzugter enthält es zumindest
ein Element, das aus Sb und Bi ausgewählt ist. Es ist insbesondere
bevorzugt, dass die Basismaterialzusammensetzung des Steinsalztypkristalls
im wesentlichen einer quasibinären
GeTe-Sb2Te3-Systemzusammensetzung,
einer quasibinären
GeTe-Bi2Te3-Systemzusammensetzung
oder einer Mischung davon entspricht. Wenn ein Element, das den
Steinsalztypkristall bildet, Ge, Te und Sb enthält, oder dieses Ge, Te und
Bi enthält,
ist das Element, um die Gitterfehler zu füllen, zumindest ein aus Al,
Ag, Pb, Sn, Cr, Mn und Mo ausgewähltes
Element. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Basismaterialzusammensetzung
des Steinsalztypkristalls im wesentlichen mit (GeTe)1-x (M2Te3)x übereinstimmt,
bei dem 0,2 ≤ x ≤ 0,9 gilt
(M bezeichnet zumindest ein aus Sb, Bi und Al ausgewähltes Element
oder eine beliebige Mischung dieser Elemente). Es ist noch bevorzugter,
dass 0,5 ≤ x ≤ 0,9. Zum
Verbessern der Aufzeichnungsempfindlichkeit ist es weiterhin bevorzugt,
dass der Aufzeichnungsfilm Stickstoff (N) oder Sauerstoff (O) enthält. Vorzugsweise
ist die Konzentration des N-Atoms (Dn) 0,5 Atom% ≤ Dn ≤ 5 Atom%,
da der Bereich größere Wirkungen
bereitstellt.
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Ein
Füllen
von Al, Cr, oder Mn in Gitter ist bevorzugt, um eine Wiederholbarkeit
zu erhöhen,
und ein Hinzufügen
von Ag ist bevorzugt, um Änderungen
in optischen Eigenschaften (Signalamplitudenänderung) zwischen der kristallinen
Phase und der amorphen Phase zu erhöhen. Ein Füllen von Sn oder Pb ist wirksam beim
Verbessern einer Kristallisationsgeschwindigkeit.
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Es
ist noch wirksamer, mehrere Elemente zur selben Zeit in Gitterfehler
zu füllen,
um die Eigenschaften zu verbessern. Wenn das Material auf Ge-Sb-Te
oder Ge-Bi-Te basiert, können
sowohl die Kristallisationsgeschwindigkeit als auch die Wiederholbarkeit
vorzugsweise zur selben Zeit durch bspw. gleichzeitiges Verwenden
zumindest eines von Sn und Pb zusammen mit Al, Cr oder Mn verbessert
werden. Andererseits ist eine gleichzeitige Verwendung von entweder
Sn oder Pb zusammen mit Ag bevorzugt, um die Kristallisationsgeschwindigkeit
und die Signalamplitude gleichzeitig zu verbessern. Eine Verwendung
von zumindest einem von Al, Cr und Mn zusammen mit Ag ist bevorzugt,
um eine Wiederholbarkeit und eine Signalamplitude gleichzeitig zu
verbessern. Außerdem
ist ein Hinzufügen
von zumindest einem von Al, Cr und Mn zumindest entweder Sn oder
Pn zusammen mit Ag bevorzugt, die Kristallisationsgeschwindigkeit,
Signalamplitude und Wiederholbarkeit gleichzeitig zu verbessern.
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Vorzugsweise
wird eine solche Materialschicht durch Schichtung bzw. Laminierung,
wie bspw. Aufdampfen und Sputtern, hergestellt. Insbesondere ist
es weiterhin bevorzugt, dass das Sputtern durch Verwenden eines
Ziels durchgeführt
wird, das eine Komponente aufweist, die den Steinsalztypkristall
bildet, und ein Element, um die Gitterfehler zu füllen. Vorzugsweise
enthält
das Ziel zumindest Ge und Te als Elemente zum Bilden des Steinsalztypkristalls
und noch bevor zugter enthält
es ein Element, das aus Al, Sb und Bi ausgewählt ist. Insbesondere bevorzugte
Elemente, um die Gitterfehler zu füllen, umfassen Ag, Sn, Pb,
Al, Cr, In, Mn und Mo. Es ist weiter bevorzugt, dass das Sputtern
in einer Gasatmosphäre
durchgeführt
wird, die Ar und N2 enthält. Es ist ebenfalls bevorzugt,
dass das Sputtergas zumindest ein Element enthält, das aus N2-Gas
und O2-Gas ausgewählt ist.
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Ein
optisches Informationsaufzeichnungsmedium, das die vorliegende Erfindung
verkörpert,
kann ein Medium mit einer einzelnen Schicht aufweisen, welches durch
Bilden des vorstehend genannten Aufzeichnungsmaterialsdünnfilms
auf einem Substrat vorbereitet ist. Es ist jedoch erwünscht, einen
mehrschichtigen Aufbau zu verwenden, der die Aufzeichnungsschicht
aufweist. Bspw. ist es bevorzugt, dass eine Schutzschicht zwischen
dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, um eine
thermische Schädigung
in dem Substrat zu verringern oder deren optische Interferenzeffekte
zu verwenden. Es ist ebenfalls bevorzugt, auch eine Schutzschicht
zu der gegenüberliegenden
Oberfläche
der Aufzeichnungsschicht vorzusehen, um eine Deformation der Aufzeichnungsschicht
zu verhindern und deren optische Interferenzwirkung zu verwenden. Die
Schutzschicht ist aus einem Material gefertigt, das thermisch und
chemisch stabil und optisch transparent ist, wie bspw. ein Oxid,
ein Sulfid, ein Nitrid, ein Nitridoxid, ein Carbid und ein Fluorid.
Beispiele der Materialien umfassen ZnS, SiO2,
ZnS-SiO2, SiNO, SiN, SiC, GeN, Cr2O3 und Al2O3. Es ist bevorzugt,
eine reflektierende Schicht über
der Schutzschicht vorzusehen, um eine Effizienz für Laserstrahlen
oder dergleichen zu erhöhen, die
zum Aufzeichnen verwendet werden. Die reflektierende Schicht kann
ein Film aus einem metallischen Material oder ein mehrschichtiger
Film sein, der mit einem dielektrischen Material kombiniert ist.
Das metallische Material kann Au, Al, Ag oder eine Legierung basierend
auf diesen Materialien sein.
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Ein
elektrisches Informationsaufzeichnungsmedium, das die vorliegende
Erfindung verkörpert,
kann durch sequentielles Laminieren auf einem Substrat eines Elektrodenmaterials,
des vorstehend genannten Materialdünnfilms und eines weiteren
Elektrodenmaterials gebildet werden. Andererseits kann ein solches
Medium durch Laminieren des Materialdünnfilms und eines Elektrodenmaterials
auf einem metallischen Substrat gebildet werden, dass ebenfalls
als eine Elektrode arbeitet.
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Materialien
der jeweiligen Schichten werden durch Laminieren gebildet, wie bspw.
durch Sputtern und Aufdampfen, ähnlich
dem Fall eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums. Da ein
elektrisches Speichersystem in der vorliegenden Erfindung eine Variation
im elektrischen Widerstand bewirkt, kann es als eine Komponente
für eine
variablen programmierbaren Schaltkreis verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht, um einen Aufbau bzw. eine Struktur (Atomposition
zum Zeitpunkt der Kristallisation) eines repräsentativen Aufzeichnungsfilms
darzustellen, der für
ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsaufzeichnungsmedium
verwendet wird, bei dem die kristalline Phase eine einzelne Phase
ist. In diesem Beispiel wird die kristalline Phase mit einer einzelnen
Verbundphase gebildet (darüber
hinaus ist es eine Steinsalztypstruktur). In der Gitterseitenposition,
die die Steinsalztypstruktur bildet, sind alle 4a Seiten durch Te-Atome 1 belegt
während
4b Seiten durch Ge-Atome 2, Sb-Atome 3 belegt
sind, und zufällig
auch durch Gitterfehler 4 be legt sind. In der vorliegenden
Erfindung sind Atome, die sich von den Atomen unterscheiden, die
die 4b Seiten belegen, in die Gitterfehler gefüllt.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht, um einen Aufbau (Atomposition zu einem
Zeitpunkt einer Kristallisation) eines weiteren repräsentativen
Aufzeichnungsfilms darzustellen, der für ein die vorliegende Erfindung
verkörperndes
Informationsaufzeichnungsmedium verwendet wird, bei der die Aufzeichnungsschicht eine
komplexe Phase ist (eine kristalline Phase). In 2 bezeichnet
(a) eine kristalline Phase 100. Die kristalline Phase ist
eine komplexe Phase (Mischphase) 100 mit einer Komponente 110,
die eine Verbundstruktur aufweist, die im wesentlichen der in 1 gezeigten
gleicht, und ebenfalls eine amorphe Komponente 120. In 2 bezeichnet
(b) eine amorphe Phase 200. In (b) ist eine einzelne Phase
gebildet.
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3A bis 3D zeigen
weitere spezifische Beispiele der Struktur, die in 2 gezeigt
ist.
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4A bis 4J zeigen
Querschnittsansichten eines Beispiels einer Schichtanordnung eines
optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 4A bis 4J bezeichnet 7 eine
Substrat, 8 bezeichnet eine Aufzeichnungsschicht (Phasenänderungsmaterialschicht)
und 9 und 10 bezeichnen Schutzschichten. Bezugsziffer 11 bezeichnet
eine reflektierende Schicht, 12 bezeichnet eine Überzugsschicht, 13 bezeichnet
eine Klebeschicht und 14 bezeichnet eine Schutzplatte.
Bezugsziffer 15 bezeichnet eine Oberflächenschicht, 16 und 17 bezeichnen
Grenzflächenschichten, 18 bezeichnet
eine optische Absorptionsschicht, 19 bezeichnet eine reflektierende
Schicht (Lichteinfallseite) und 20 und 21 bezeichnen
jeweils Mehrschichtenfilme der vorstehend genannten Dünnfilme.
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5 zeigt
eine schematische Ansicht einer Kristallstruktur, um Positionen
von zusätzlichen
Elementen in der kristallinen Phase eines Aufzeichnungsfilms zu
zeigen, der für
ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsaufzeichnungsmedium
verwendet wird. Bezugsziffer 22 bezeichnet eine Position
eines Atoms, das einen Gitterfehler füllt, in einem Steinsalztypkristallgitter.
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6A bis 6C zeigen
Graphen, um Lasermodulationswellenformen darzustellen, um die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit
eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform
zu bewerten. 6A zeigt die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit
in bezug auf 3T-Pulse, 6B zeigt die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit
unter Bezugnahme auf 4T-Pulse und 6C zeigt
die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit
unter Bezugnahme auf 5T- bis 11T-Pulse.
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7 zeigt
einen Graphen, um eine Beziehung zwischen einer geeigneten Zusatzkonzentration
und einer Gitterfehlerkonzentration in einem Informationsaufzeichnungsmedium
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
darzustellen.
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8A bis 8F und 9A bis 9E zeigen
Beispiele von Kristallstrukturen von Aufzeichnungsfilmen, die für Informationsaufzeichnungsmedien
gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die jeweiligen Strukturen
werden jede Verbundphase, die in 1 und 2 gezeigt
sind, bewältigen.
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10 zeigt
eine schematische Ansicht, um eine Grundstruktur einer elektrischen
Speichervorrichtung wiederzugeben (ein reversibler Änderungsspeicher
eines Widerstands). In 10 bezeichnet 23 ein
Substrat, 24 und 27 bezeichnen Elektroden, 25 bezeichnet
einen Isolator, 26 bezeichnet ein Phasenänderungsmaterialfilm
und 28 und 29 bezeichnen Schalter, 30 bezeichnet
eine Pulsleistungsquelle und 31 bezeichnet ein Messgerät für eine elektrischen
Widerstand.
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Beste Art zur Durchführung der
Erfindung
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4 zeigt eine Querschnittsansicht, um ein
Beispiel (Schichtanordnung) eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
darzustellen. Ein typisches Informationsaufzeichnungsmedium wird
durch Bilden einer Aufzeichnungsschicht 8 mit der vorstehend
genannten Anordnung auf einem Substrat 7 gebildet, das
aus einem transparenten Polycarbonatharz, einem Acrylharz, einem
polyolefinbasierten Harz, einer Glasscheibe oder dergleichen ausgewählt ist.
Schutzschichten 9 und 10 können auf zumindest einer Oberfläche der
Aufzeichnungsschicht gebildet werden. Reflektierende Schichten 11 können auf
den jeweiligen Schutzschichten gebildet werden. Überzüge 12 können auf
den obersten Schichten bzw. Deckschichten gebildet werden oder Überzüge können durch
Schutzplatten 14 ersetzt werden, die an Klebeschichten 13 angeheftet
sind. Zum Führen
von Laserstrahlen, die beim Aufzeichnen bzw. Wiedergeben verwendet
werden, kann eine spiralförmige
oder konzentrische kreisförmige
konkav-konvexe Nutspur, ein Lochfeld, eine Spuradresse auf der Substratoberfläche gebildet
werden. Ein solches Aufzeichnungsmedium wird mit einem Laserstrahl
bestrahlt, um eine reversible Phasenänderung in der Aufzeichnungsschicht
zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase zu bewirken,
so dass Informationen erneut geschrieben werden können. In
dem Fall einer Kristallisation wird das Aufzeichnungsmedium mit
einem Laserstrahl gleich einem Impuls bestrahlt, um den bestrahlten
Teil bei oder oberhalb einer vorläufigen bzw. zwischenzeit lichen
Kristallisationsänderungstemperatur
zu halten. Beim Ändern
der Aufzeichnungsschicht, um amorph zu sein, wird die Schicht mit
einem intensiveren Laserstrahl für
einen Zeitraum bestrahlt, der gleich oder kürzer ist im Vergleich zu einem
Fall einer Kristallisation, so dass der bestrahlte Teil umgehend
geschmolzen und dann abgeschreckt wird. Diese reversible Phasenänderung
kann als eine Änderung
in dem Reflexionsgrad oder der Transmittanz erfasst werden. Diese
Wiedergabe wird durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmediums mit einem
Laserstrahl durchgeführt,
der abgedämpft
ist, um nicht irgendeinen zusätzlichen
Einfluss zu haben, um so Änderungen
in der Stärke
des Lichts zu erfassen, das von dem bestrahlten Abschnitt reflektiert
oder transmittiert wird.
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Ein
optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der bevorzugten Ausführungsform,
wie in 4A bis 4J gezeigt
ist, wird gegenüber
einer Zusammensetzung eines Materials gekennzeichnet, das die Aufzeichnungsschicht 8 bildet,
und durch die innere Struktur. Ein repräsentatives Beispiel wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf ein Ge-Sb-Te-basiertes
Material erläutert.
Wie in N. Yamada u.a., J. Appl. Phy.69(5), 2849 (1991) beschrieben
ist, wird ein Ge-Sb-Te-Material
kristallisiert, um eine flächenzentrierte
kubische Struktur metastabil durch Bestrahlen eines Laserstrahls
zu haben. Zusätzlich
zu diesem schlagen eine Forschungspräsentation der neueren Zeit
von demselben Autor (MRS-Buttetin, 21(9), 48(1996) und eine Forschungspräsentation
von Nonaka u.a. (Veröffentlichung
für das
zehnte Symposium zu Phasenänderungsaufzeichnen,
Seite 63) vor, dass die metastabile Phase notwendigerweise viele
Gitterfehler (Lehrstellen) enthalten muss. Die folgende Beschreibung
ist zu einer repräsentativen
Zusammensetzung einer stöchiometrischen
Verbindungszusammensetzung von Ge2Sb2Te5. Das Material
hat eine metastabile Phase eines Steinsalztyps (NaCL-Typ). Wie in 1 gezeigt
ist, sind alle Gitterpositio nen (4a Seiten) entsprechend CL-Atomen
durch Te-Atome 1 belegt, und alle Gitterseitenpositionen
(4b Seiten) entsprechend zu Na-Atomen sind durch Ge-Atome 2 und Sb-Atome 3 zufällig in
Abhängigkeit
des Zusammensetzungsverhältnisses
belegt. Da jedoch die Gesamtzahl der Ge-Atome und der Sb-Atome größer als
die Anzahl der Te-Atome ist, haben die 4b Seiten notwendigerweise
Gitterfehler 4 von etwa 20 % (etwa 10 % der gesamten Seiten).
Die Gitterfehler sind ebenfalls zufällig angeordnet (ein Beispiel
von Atompositionen in 4a Seiten ist gezeigt).
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Die
Erfinder berichteten, dass solch ein Ge-Sb-Te System ein Kristall
mit im wesentlichen identischen flächenzentrierten kubischen Kristallstruktur
bewirkt, selbst wenn die Zusammensetzung geändert wird. Neuere Studien
zeigen, dass ein Sb-Atom nicht in ein Kristallgitter eintritt, aber
ein zugefügtes
Sb-Atom in einer getrennten Struktur auf einer Grenzfläche eines
Kristallteilchens existiert, selbst wenn Sb in einer Form enthalten
ist, bspw. Ge2Sb2+xTe5 (0 < x ≤ 1), um die
Fehler zu füllen.
Insbesondere das Sb-Atom wird in einer amorphen Phase existieren,
insbesondere für
einen Fall bei einer Laserkristallisation. Insbesondere das Ergebnis der
Beobachtung durch eine eingehende Röntgenstrahlenbeugung zeigt,
dass selbst wenn Sb zu einer stöchiometrischen
Zusammensetzung eines Ge2Sb2Te5-Dünnfilms
hinzugefügt
ist, das Sb-Atom nicht in das Kristallgitter eintritt, um den Gitterfehler
vollständig
zu füllen.
Folglich werden ein Ge2Sb2Te5-Kristall und Sb in einer Struktur eines
Aufzeichnungsfilms in einem kristallinen Zustand koexistieren. In
einem typischen Fall einer zweiphasigen Koexistenzzusammensetzung,
wird eine Wiederholung eines Schmelz-Verfestigungsprozesses eine
Phasentrennung bewirken und dies wird zu einer lokalen Variation
in der Zusammensetzung führen.
Ein Vorteil dieses Falles besteht darin, dass eine solche Phasentrennung
nicht fortfahren bzw. stattfinden wird, da der Schmelzpunkt von
Sb beträchtlich
nahe zu demjenigen von Ge-Sb-Te ist und da Ge-Sb-Te ebenfalls Sb umfasst.
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Neben
Sb können
manche Additive ein Kristallwachstum verhindern, obwohl die Bedingungen
in manchen Fällen
variieren. Die Druckschrift
JP-A-7-214913 offenbart
bspw. die Hinzufügung
von Pd. Diese Druckschrift beschreibt, dass eine Kristallisation
schwierig wird, wenn der Betrag an Additiven 2 Atom% übersteigt. Auf
Grundlage der Tatsache, dass ein sehr geringer Betrag an Additiven
eine abrupte Änderung
in den Eigenschaften bewirkt, wird bei Pd angenommen, dass es ohne
Eintreten in die Gitterfehler existiert. In anderen Worten wird
selbst von einem geringen Betrag an Pd angenommen, sich vollständig von
Ge-Sb-Te abzutrennen, aber nicht in ein Kristallgitter basierend
auf Ge-Sb-Te einzutreten. Wenn jedoch die Pd-Konzentration etwa
2 Atom% erreicht, werden Eigenschaften von Pd als ein Material mit
einem hohen Schmelzpunkt bemerkbar und Pd wird die Bewegung der
Atome beschränken,
um so im wesentlichen eine Kristallisation zu verhindern. Außerdem beschleunigt
eine Wiederholung eines Aufzeichnens und Löschens eine Phasentrennung
von Ge-Sb-Te und
Pd. In anderen Worten kann ein Additiv, das nicht in ein Gitter
eintritt, nicht geeignet zum Steuern der Eigenschaften sein.
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Andererseits
erleichtert eine verhältnismäßig schwache
Beziehung zwischen Sb-Konzentration und Änderung in den Kristallisationseigenschaften
eine Steuerung der Eigenschaften und dient dazu, eine hohe Wiederholbarkeit
sicherzustellen. Diese Tatsache mag nahelegen, dass der Schmelzpunkt
eines zusätzlichen Elements
allzusehr höher
sein kann als derjenige des Basismaterials, um die Eigenschaften
im großen
Bereich und kontinuierlich durch Hinzufügen des Elements zu ändern. Es
ist ebenfalls erwünscht,
dass das zusätzliche Element
in das Kristallgitter eintreten kann, und insbesondere das Element
nicht eine getrennte kristalline Phase erzeugt. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass ein Eintreten von übermäßigen und nachteiligen Atomen durch
ein Vorabfüllen
der Gitterfehler mit nützlichen
Atomen verhindert werden kann.
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Die
Erfinder bewerteten Aufzeichnungsmaterialien anhand der vorstehend
genannten Aspekte und fanden heraus, dass zusätzliche Elemente in Kristallgitter
eintreten und daher Eigenschaften kontinuierlich mit hoher Genauigkeit
unter einer bestimmten Bedingung gesteuert werden können. Die
Erfinder fanden ebenfalls heraus, dass einige Additive die Stelle
von Elementen des Basismaterials einnehmen werden. Außerdem können die
Additive die abgeführten
Elemente ändern.
Zusätzlich
kann die Temperatur und Geschwindigkeit einer Kristallisation durch
Steuern der Bedingungen bzw. des Zustands und einer Konzentration
der abgeführten Elemente
kontrolliert werden und dies wird zu einer erwünschten Aufzeichnungs-/Löschleistungsfähigkeit
führen.
Es ist sinnvoll, dass in diesem Fall ein Teil an Elementen, die
einen Verbund in einem Kristall bilden, Elementen gleich ist, die
nach außen
von dem Verbund abgeführt
wurden und in einer amorphen Phase in der Korngrenze oder dergleichen
existieren. Dies bedeutet, dass eine Positionsgleichmäßigkeit
der Zusammensetzung einfach zu jeder Zeit erhalten werden kann,
in der Phasenänderungen
zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase auftreten.
Insbesondere die Additive verhindern das Fortschreiten einer Phasentrennung,
selbst wenn die kristalline Phase eine komplexe Phase wird und damit
eine gute Wiederholbarkeit gewährleistet
werden kann. Es kann anhand der vorstehenden Fakten geschlossen
werden, dass ein Material, das eine einzelne Phase ist und notwendigerweise
Gitterfehler umfasst, unerwartete Eigenschaften durch Füllen der
Gitterfehler ge eignet mit irgendwelchen anderen Atomen bereitstellen
kann. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, dass ein Hinzufügen eines
bestimmten Elements eine Bildung eines Materials mit einem neuen
Aufbau unterstützen
kann.
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Die
folgende Erklärung
ist zu einer spezifischen Materialzusammensetzung, um eine Aufzeichnungsschicht 8 zu
bilden. Eine vornehmliche Bedingung für ein Material in der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Material mit vielen Gitterfehlern zu
halten. Eine kristalline Phase mit Gitterfehlern wird als eine metastabile Phase
in Materialien erscheinen, die durch GeTe-M2Te3 repräsentiert
werden können
(M ist bspw. Sb, Bi oder Al). Die Beispiele sind ein Ge-Sb-Te-basiertes Material
mit einer GeTe-Sb2Te3-Zusammensetzung,
ein Ge-Bi-Te-Material mit einer GeTe-Bi2Te3-basierten Zusammensetzung oder ein Ge-Te-Al-basiertes Material
mit einer GeTe-Al2Te3-basierten
Zusammensetzung. Auf ähnliche
Weise wird eine kristalline Phase, die Gitterfehler umfasst, als
eine metastabile Phase in Zusammensetzungen der Mischungen erscheinen,
wie bspw. Ge-Sb-Bi-Te,
Ge-Sb-Al-Te, Ge-Bi-Al-Te und Ge-Sb-Bi-Al-Te. Ähnliche Anordnungen werden
für Ge(Te, Se)-M2(Te, Se)3 erhalten
werden, bei denen ein Teil von Te durch Se ersetzt ist. Diese Beispiele
sind Ge-Te-Se-Sb, Ge-Te-Se-Bi, Ge-Te-Se-Sb-Bi, Ge-Te-Se-Al, Ge-Te-Se-Sb-Al, Ge-Te-Se-Bi-Al
und Ge-Te-Se-Sb-Bi-Al. Ähnliche
Wirkungen wurden durch bspw. Anwenden von Ge-Sn-Te-Sb, Ge-Sn-Te-Sb-Al, Ge-Pb-Te-Sb
und Ge-Pb-Te-Sb-Al
erhalten, die durch Ersetzen eines Teils von Ge mit Sn oder mit
Pb erhalten werden. Ähnliche
Anordnungen wurden erhalten, wenn N zu den Zusammensetzungen hinzugefügt wurde. Diese
sind kristallisiert meta-stabil, um eine flächenzentrierte kubische Kristallstruktur
(Steinsalzstruktur) zu haben. Wenn die 4b Seiten der Steinsalztypstruktur
durch Te (oder Se) belegt werden und die 4a Seiten durch andere
Elemente M, wie vorstehend benannt ist, ersetzt werden, über treffen
Te (oder Se)-Atome M-Atome, was Gitterfehler bei den 4a Seiten unvermeidlicht
erzeugen wird. Die Gitterfehler können nicht vollständig mit den
vorstehend genannten Elementen, wie bspw. Sb, gefüllt werden.
Der Grund wurde bislang noch nicht geklärt werden, aber es kann abgeleitet
werden, dass eine metastabile Phase eines Steinsalztyps nicht ohne
eine bestimmte Anzahl an Gitterfehlern innerhalb davon gebildet
werden kann. Insbesondere ein Füllen
der Fehler kann die gesamte Energie anheben, so dass die Steinsalztypstruktur
nicht gehalten werden kann.
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Als
ein Ergebnis verschiedener Analysen und Experimente haben die Erfinder
herausgefunden, dass nicht alle Elemente Gitterfehler füllen können und
dass ein Innenradius ein wichtiger Faktor ist, um die Bedingungen
zu bestimmen. Wenn die 4a Seiten Gitterfehler haben, werden die
fehlerhaften Gitter der Basismaterialien einfach gefüllt werden,
wenn Rim ausreichend dicht bei Rnc ist, wobei Rnc einen Innenradius
eines Elements mit einem minimalen Innenradius aus Elementen bezeichnet,
die die 4a Seiten belegen, und Rim bezeichnet einen Innenradius
eines zusätzlichen
Elements. Gemäß der dritten
Auflage eines Handbuchs zu den Grundlagen der Chemie (Kagaku-binran
Kiso-hen) II, veröffentlicht
von Maruzen Co., Ltd., ist der Radius eines Ge
4+-Ions
0,67 nm, der Radius eines Sb
5+-Ions beträgt 0,74
nm und der Radius eines Te
2–-Ions beträgt 2,07 nm,
wenn die Koordinationszahl 6 ist. Für Ge-Sb-Te kann ein Element
in ein Gitter einfach eintreten, wenn es einen Innenradius hat,
der im wesentlichen gleich oder ein wenig kleiner als der Radius
eines Ge-Ions ist,
das bei einer 4b Seite angeordnet ist. Jedes Ge-Ion hat einen kleineren Innenradius
als ein Sb-Ion. Tabelle 1 Innenradien und Elementschmelzpunkte für jeweiligen
Innenarten
Nr. | Ionenarten
mit Koordinationszahl 6 | Tonenradius
(nm) | Schmelzpunkt
des Elements (°C) | Nr. | Ionenarten
mit Koordinationszahl 6 | Ionenradius
(nm) | Schmelzpunkt
des Elements (°C) |
1 | N5+ | 2,7 | –209,86 | 41 | Ta5+ | 7,8 | 2990 |
2 | V5+ | 5,0 | 1890 | 42 | Mn3+h | 7,9 | 1240 |
3 | S4+ | 5,1 | 112,8 | 43 | Co2+l | 7,9 | 1490 |
4 | Si4+ | 5,4 | 1410 | 44 | Fe3+h | 7,9 | 1540 |
5 | P3+ | 5,8 | 44,1 | 45 | Tc4+ | 7,9 | 2170 |
6 | Be2+ | 5,9 | 1280 | 46 | Mo4+ | 7,9 | 2620 |
7 | As | 6,0 | 817 | 47 | W4+ | 8,0 | 3400 |
8 | Se4+ | 6,4 | 217 | 48 | Mn2+1 | 8,1 | 1240 |
9 | Ge4+ | 6,7 | 937,4 | 49 | Ti3+ | 8,1 | 1660 |
10 | Mn4+ | 6,7 | 1240 | 50 | Rh3+ | 8,1 | 1970 |
11 | Re7+ | 6,7 | 3180 | 51 | Ru3+ | 8,2 | 2310 |
12 | Al3+ | 6,8 | 660,37 | 52 | Ir3+ | 8,2 | 2410 |
13 | Co3+l | 6,9 | 1490 | 53 | Nb4+ | 8,2 | 2470 |
14 | Fe3+l | 6,9 | 1540 | 54 | Ta4+ | 8,2 | 2990 |
15 | Cr4+ | 6,9 | 1860 | 55 | Sn4+ | 8,3 | 231,96 |
16 | Re6+ | 6,
9 | 3180 | 56 | Ni2+ | 8,3 | 1450 |
17 | Te6+ | 7,0 | 449,5 | 57 | Mo3+ | 8,3 | 2620 |
18 | Ni3+l | 7,0 | 1450 | 58 | Hf4+ | 8,3 | 2230 |
19 | As3+ | 7,2 | 817 | 59 | Mg2+ | 8,5 | 648,8 |
20 | Mn3+l | 7,2 | 1240 | 60 | Zr4+ | 8,6 | 1850 |
21 | V4+ | 7,3 | 1890 | 61 | Nb3+ | 8,6 | 2470 |
22 | Mo6+ | 7,4 | 2620 | 62 | Ta3+ | 8,6 | 2990 |
23 | Sb5+ | 7,4 | 630,74 | 63 | Ge2+ | 8,6 | 937,4 |
24 | Ni3+h | 7,4 | 1450 | 64 | Cu2+ | 8,7 | 1083,4 |
25 | Rh4+ | 7,5 | 1970 | 65 | U5+ | 8,7 | 1132,3 |
26 | W6+ | 7,5 | 3400 | 66 | Cr2+l | 8,7 | 1860 |
27 | Co3+h | 7,5 | 1490 | 67 | Zn2+ | 8,8 | 419,58 |
28 | Fe2+l | 7,5 | 1540 | 68 | Sc3+ | 8,8 | 1540 |
29 | Ti4+ | 7,5 | 1660 | 69 | Co2+h | 8,9 | 1490 |
30 | Mo5+ | 7,5 | 2620 | 70 | Li+ | 9,0 | 180,54 |
31 | Ga3+ | 7,6 | 29,78 | 71 | Bi6+ | 9,0 | 271,3 |
32 | Pd4+ | 7,6 | 1550 | 72 | Sb3+ | 9,0 | 630,74 |
33 | Cr3+ | 7,6 | 1860 | 73 | Pd3+ | 9,0 | 1550 |
34 | Ru4+ | 7,6 | 2310 | 74 | Cu+ | 9,1 | 1083,4 |
35 | W5+ | 7,6 | 3400 | 75 | Pb4+ | 9,2 | 327,502 |
36 | Pt4+ | 7,7 | 1770 | 76 | Fe2+h | 9,2 | 1540 |
37 | Ir4+ | 7,7 | 2410 | 77 | V2+ | 9,3 | 1890 |
38 | Os4+ | 7,7 | 3045 | 78 | In3+ | 9,4 | 156,61 |
39 | V3+ | 7,8 | 1890 | 79 | Pt2+ | 9,4 | 1770 |
40 | Nb5+ | 7,8 | 2470 | 80 | Cr2+h | 9,4 | 1860 |
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Bei
Atomen in einer Steinsalzstruktur wird angenommen, dass diese eine
Koordinationszahl 6 haben. Tabelle 1 ist eine Liste von
Innenarten, die jeweils eine Koordinationszahl 6 und einen
Innenradius von 0,67 nm haben, in einer Reihenfolge des Innenradius.
Da ein Ge4+-Ion einen Innenradius von 0,67
nm hat, können Ionen,
die von einem Vanadium-Ion V5+, das etwa
70 % eines Ge4+-Ions ist, zu einem Ni3+-Ion, das etwa 105 % ist, reichen, in ein
Gitter eintreten. Das bedeutet, dass wirksame Elemente V, S, Si,
P, Be, As, Se, Ge, Mn, Re, Al, Co, Te, Cr und Ni sind. Unter diesen
sind V, S, Si, Mn, Al, Co, Cr und Ni usw. geeignet. Die verbleibenden
Elemente sind nicht geeignet, da bspw. Be, As und P können aufgrund
der Toxizität
Probleme bereiten können,
während
Ge und Te das Basismaterial bilden und Re ein radioaktives Element
ist.
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Elemente
zum Füllen
der Gitter sind nicht auf die vorstehend erwähnten beschränkt. Die
vorstehend benannte Bedingung ist lediglich ein Faktor, um einen
Zugriff auf ein Gitter einfach zu bestimmen. Bei einem Element,
das eine Verbindung einer Steinsalztypstruktur bildet, wird beobachtet,
dass es einfach in ein Gitter eintritt. Insbesondere wurde bei Ag,
Sn und Pb ein Eintreten in das Gitter beobachtet, da Ag, Sn und
Pb AgSbTe2, SnTe bzw. PbTe bilden.
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Zusätzlich zu
der Eignung, ein Gitter zu füllen,
ist ein weiterer wichtiger Faktor für zusätzliche Elemente der Schmelzpunkt.
Eine Bildung einer amorphen Markierung mit einer optischen Phasenänderungsplatte
erfordert einen Prozess des Schmelzens eines Aufzeichnungsfilms
vor dem Abschrecken. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, dass
ein Schmelzpunkt des Additiv dicht bei dem Schmelzpunkt eines gesamten
Aufzeichnungsfilms ist (noch bevorzugter ist ein Schmelzpunkt des
Additiv nahe bei den Schmelzpunkten aller Elemente, die den Aufzeichnungsfilm
bilden). Wenn das Additiv einen Schmelzpunkt hat, der viel höher als
der Gesamtschmelzpunkt ist, wird eine Phasentrennung einfach während der
Wiederholung eines Schmelzens und Verfestigens statt finden. In einem
solchen Fall ist es schwierig, Additive stabil in Gittern zu halten,
selbst wenn die Innenradien dichter beieinander sind. In anderen
Worten tritt eine Phasentrennung bzw. Phasenentmischung auf und
die Phasentrennung erzeugt einen Bereich mit mehr Additiven und
einen Bereich mit weniger Additiven. Es ist bevorzugt, die Differenz
zwischen den Schmelzpunkten zu verringern, wenn jedoch die Differenz
etwa 100°C
beträgt,
können
Gitterfehler gefüllt
werden, während
im wesentlichen keine Phasentrennung erzeugt wird. Andererseits
kann eine äußerst gleichmäßige gemischte
Phase gebildet werden, selbst ohne Bilden einer einzelnen Phase.
Für einen
Fall von Ge
2Sb
2Te
5 beträgt
der Schmelzpunkt etwa 630°C.
Daher ist es bevorzugt, dass ein Additiv einen Schmelzpunkt in einem
Bereich von etwa 530°C
bis 730°C
hat. Tabelle 2 zeigt eine Liste von Elementen, um Ionen mit einer
Koordinationszahl
6, wie vorstehend erwähnt ist, zu bilden, und die
Elemente sind nacheinander von demjenigen mit einem niedrigeren
Schmelzpunkt beschrieben. Diese Tabelle zeigt, dass Elemente, die
von Nr. 25 (Sb) bis Nr. 31 (Ba) reichen, innerhalb des Bereichs
sind. Das bedeutet, dass entsprechende Elemente Sb, Pu, Mg, Al und
Ba sind, von denen Pu als radioaktives Element und Sb als ein Basismaterial
ausgenommen sind. Die verbleibenden Mg, Al, Ba oder dergleichen
werden geeignet für
den Zweck verwendet. Schmelzpunkte jeweiliger Elemente und
Ionienradien von Innenarten
Nr. | Ionenarten
mit einer Koordinationszahl 6 | radius (nm) | Ionen-Schmelzpunkt des
Elements (°C) | Nr. | Ionenarten
mit einer Koordinationszahl 6 | Ionenradius
(nm) | Schmelzpunkt
des Elements (°C) |
1 | Cs+ | 18,1 | 28,4 | 41 | Ge2 | 8,7 | 937,4 |
2 | Ga3+ | 7,6 | 29,78 | 42 | Ge4+ | 6,7 | 937,4 |
3 | Rb+ | 16,6 | 38,89 | 43 | Ag+ | 12,9 | 961,93 |
4 | P3+ | 5,8 | 44,1 | 44 | Ag2+ | 10,8 | 961,93 |
5 | K+ | 15,2 | 63,65 | 45 | Nd3+ | 11,2 | 1020 |
6 | Na+ | 11,6 | 97,81 | 46 | Ac3+ | 12,6 | 1050 |
7 | S2– | 17,0 | 112,8 | 47 | Au+ | 15,1 | 1064,43 |
8 | S4+ | 5,1 | 112,8 | 48 | Cu+ | 9,1 | 1083,4 |
9 | I– | 20,6 | 113,5 | 49 | Cu2+ | 8,7 | 1083,4 |
10 | In3+ | 9,4 | 156,61 | 50 | U3+ | 11,7 | 1132,3 |
11 | Li+ | 9,0 | 180,54 | 51 | U4+ | 10,3 | 1132,3 |
12 | Se2– | 18,4 | 217 | 52 | U5+ | 8,7 | 1132,3 |
13 | Se4+ | 6,4 | 217 | 53 | Mn2+l | 8,1 | 1240 |
14 | Sn4+ | 8,3 | 231,96 | 54 | Mn2+h | 9,7 | 1240 |
15 | Bi3+ | 11,7 | 271,3 | 55 | Mn3+l | 7,2 | 1240 |
16 | Bi6+ | 9,0 | 271,3 | 56 | Mn3+l | 7,9 | 1240 |
17 | Tl+ | 16,4 | 303,5 | 57 | Mn4+ | 6,7 | 1240 |
18 | Tl3+ | 10,3 | 303,5 | 58 | Be2+ | 5,9 | 1280 |
19 | Cd2+ | 10,9 | 320,9 | 59 | Gd3+ | 10,8 | 1310 |
20 | Pb2+ | 13,3 | 327,502 | 60 | Dy3+ | 10,5 | 1410 |
21 | PbB4+ | 9,2 | 327,502 | 61 | Si4+ | 5,4 | 1410 |
22 | Zn2+ | 8,8 | 419,58 | 62 | Ni2+ | 8,3 | 1450 |
23 | Te2– | 20,7 | 449,5 | 63 | Ni3+l | 7,0 | 1450 |
24 | Te6+ | 7,0 | 449,5 | 64 | Ni3+h | 7,4 | 1450 |
25 | Sb3+ | 9,0 | 630,74 | 65 | Co2+l | 7,9 | 1490 |
26 | Sb5+ | 7,4 | 630,74 | 66 | Co2+h | 8,9 | 1490 |
27 | Pu3+ | 11,4 | 639,5 | 67 | Co3+l | 6,9 | 1490 |
28 | Pu4+ | 10,0 | 693,5 | 68 | Co3+h | 7,5 | 1490 |
29 | Mg2+ | 8,6 | 648,8 | 69 | Y3+ | 10,4 | 1520 |
30 | Al3+ | 6,8 | 660,37 | 70 | Sc3+ | 8,8 | 1540 |
31 | Ba2+ | 14,9 | 725 | 71 | Fe2+1 | 7,5 | 1540 |
32 | Sr2+ | 13,2 | 769 | 72 | Fe2+h | 9,2 | 1540 |
33 | Ce3+ | 11,5 | 799 | 73 | Fe3+l | 6,9 | 1540 |
34 | Ce4+ | 10,9 | 799 | 74 | Fe3+h | 7,9 | 1540 |
35 | As3+ | 7,2 | 817 | 75 | Pd2+ | 10,0 | 1550 |
36 | As5+ | 6,0 | 817 | 76 | Pd3+ | 9,0 | 1550 |
37 | Eu2+ | 13,1 | 822 | 77 | Pd4+ | 7,6 | 1550 |
38 | Eu3+ | 10,9 | 822 | 78 | Lu3+ | 10,0 | 1660 |
39 | Ca2+ | 11,4 | 839 | 79 | Ti2+ | 10,0 | 1660 |
40 | La3+ | 11,7 | 921 | 80 | Ti3+ | 8,1 | 1660 |
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Wenn
bspw. das Basismaterial eine Ge2Sb2Te5-Zusammensetzung
umfasst, ist Al ein geeignetes Element, das die beiden Be dingungen
gleichzeitig erfüllen
kann, die den Innenradius und den Schmelzpunkt betreffen, obgleich
es frei von Toxizität
oder Radioaktivität
ist. Eine GeTe-Sb2Te3-basierte
Zusammensetzung kann auf dieselbe Weise wie Ge2Sb2Te5 behandelt werden.
Obgleich der Schmelzpunkt der GeTe-Sb2Te3-basierten
Zusammensetzung sich kontinuierlich in einem Bereich von 593 °C bis 725 °C verändert, war
Al wirksam auch beim Füllen
von Gitterfehlern. Auf ähnliche
Weise war in jeder Materialzusammensetzung basierend auf Ge und
Te Al wirksam beim Füllen
von Gitterfehlern. Es ist nicht notwendig zu erwähnen, dass bei Elementen, die
sich von Al unterscheiden, bestätigt
wurde, dass diese in Gitter eintreten. Es wurde bestätigt, dass
Ag, Cr, Mn, Sn, Pb, Mo, In und Se in Gitter eintreten.
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Elemente,
um Gitterfehler zu füllen,
sind nicht auf eine Art beschränkt,
sondern mehrere Arten von Elementen können gleichzeitig gefüllt werden.
In einem Experiment, das von den Erfindern durchgeführt wurde, wurde
die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich bspw. durch Füllen von
Sn (oder Pb) in Gitter verbessert, wenn das Material ein Ge-Sb-Te-basiertes Material
oder ein Ge-Bi-Te-basiertes Material ist. Die Wiederholbarkeit wurde
durch Füllen
von Cr in Gitter verbessert. Daher wurden die Kristallisationsgeschwindigkeit
und Wiederholbarkeit gleichzeitig durch Füllen von Sn (oder Pb) zusammen
mit Cr verbessert. Ähnliche
Wirkungen wurden durch Füllen
von Mn anstelle von Cr in die Kristallgitter erreicht. Ein Füllen von
Ag war beim Verbessern der optischen Reflexionsgradvariation zwischen
einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase hilfreich (Verbesserung
in Aufzeichnungssignalamplitude). Daher wurde eine Verbesserung
in der Aufzeichnungssignalamplitude und der Kristallisationsgeschwindigkeit
gleichzeitig durch Hinzufügen
von Ag und Sb (oder Pb) zusammen erreicht. Eine Signalamplitude
und Wiederholbarkeit wurden gleichzeitig durch zur selben Zeit Füllen von
Ag und Cr (oder Mn) verändert.
Das Hinzufügen
von Sn (oder Pb), Ag und Cr (oder Mb) zusammen diente dazu, die
Kristallisationsgeschwindigkeit, Signalamplitude und Wiederholbarkeit
gleichzeitig zu verbessern.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
für eine
Aufzeichnungsschicht, die für
ein weiteres optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. 2 zeigt schematisch
eine mikroskopische Teilstruktur einer Aufzeichnungsschicht 8 bei
einem Laserbestrahlungsteil in irgendeiner von 4A bis 4I.
In 2 bezeichnet (a) eine kristalline Phase (komplexe
Phase) 100 mit einer Mischung einer Verbindungskomponente 110 und
einer amorphen Komponente 120, während (b) eine einzelne amorphe
Phase 200 bezeichnet. Die Aufzeichnungsmaterialschicht
besteht aus den vier Elementen Ge, Sb, Te und Sn. Die kristalline
Komponente 110 in der komplexen Phase 100 hat
eine NaCL-Typ-Struktur mit den vier Elementen Ge-Sb-Te-Sn. Die 4a Seiten der NaCL-Typ-Strukturen
(Seiten entsprechend zu Cl) sind durch Te belegt, während die
4b Seiten (Seiten entsprechend zu Na) zufällig durch Ge, Sb und Sn belegt
sind. Bei den 4b Seiten sind Gitterfehler, die keine Atome aufnehmen,
was darauf abzielt, die gesamte Dichte zu verringern. Folglich wird
eine Volumenvariation zwischen der kristallinen Phase und amorphen
Phase verringert und ein Missstand, wie bspw. eine Deformation oder
Perforation, die durch die Phasenänderung bewirkt wird, wird
verhindert. In der Korngrenze existieren Komponenten, die nicht
in das Gitter eintreten können,
in einer amorphen Phase. Hierbei liegt Sb in einer amorphen Phase
vor. Es ist bevorzugt, dass ein Betrag der amorphen Komponente zweimal
oder weniger als die kristalline Komponente in einer Anzahl an Molekülen vorliegt.
Es ist bevorzugt, dass A/C ≤ 2
oder noch bevorzugter A/C ≤ 1,
wobei C eine Zahl von Molekülen
der kristallinen Komponente bezeichnet und A eine Anzahl von Molekülen der
amorphen Komponente bezeichnet. Wenn das Verhältnis der amorphen Komponente
zweimal übersteigt,
wird die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich verringert. Andererseits
wird, wenn das Verhältnis
dicht bei 0 ist, die Kristallisationsgeschwindigkeit übermäßig erhöht. Es ist
bevorzugt, dass A/C ≥ 0,01
ist. Das Element, das als eine amorphe Komponente in der kristallinen
Phase gefunden wurde, ist nicht auf Sb beschränkt, sondern kann Ge sein.
Ge ist wirksam beim Erhöhen
der Kristallisationstemperatur oder beim Verbessern der Wiederholbarkeit.
Bei der großen
Viskosität des
amorphen Ge wird betrachtet, solche Wirkungen zu zeigen. Es wurde
bestätigt,
dass Elemente, wie bspw. Mn und Cr, zum Ablagern von Ge hinzugefügt werden
können.
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Von
einem makroskopischen Standpunkt aus betrachtet sind alle Elemente
in einem im wesentlichen gleichförmigen
Zustand in der einzelamorphen Phase 200 angeordnet. Es
ist wichtig, dass der Aufzeichnungsfilm reversibel zwischen den
beiden Zuständen
während
eines Aufzeichnens oder erneuten Schreibens von Informationen sich ändert. Zu
diesen Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass ein Teil der Elemente zum
Bilden der amorphen Phase 120 und Elemente zum Bilden der
Verbundkomponente 110 in der komplexen Phase 100 gemeinsam
ist, so dass der Abstand einer Atomdiffusion zum Zeitpunkt einer
Phasenänderung
verringert wird, um die Änderung
schnell abzuschließen.
Beim Verhindern einer Erzeugung einer großen Positionszusammensetzungsabscheidung
ist es ebenfalls wirksam, wenn ein Überschreiben mehrere Male wiederholt
wird.
-
Eine
Materialschicht, die die Aufzeichnungsschicht bildet, umfasst ein
Material zum Bilden einer kristallinen Phase in einer komplexen
Phase und das Material ist durch ein Format von Ma-Mb-Mc-α repräsentiert, indem
Ma Ge umfasst und zumindest eines von Sn und Pb, Mb zumindest eines
von Sb und Bi umfasst und Mc zumindest eines von Te und Se umfasst.
Irgendwelche anderen Elemente können
hinzugefügt
werden, wenn dies erforderlich ist. Bspw. kann Mn, Cr, Ag, Al, In
oder dergleichen hinzugefügt
werden. Für
eine Material zum Bilden einer amorphen Phase in der komplexen Phase
ist Sb oder Ge für
ein Ge-Sb-Te-basiertes Material geeignet, während Ge oder Be für ein Ge-Bi-Te-basiertes
Material geeignet ist. Für
ein AgInSbTe-basiertes Material kann In verwendet werden.
-
Im
allgemeinen sind Schutzschichten 9 und 10 in 4B bis 4I aus
einem dielektrischen Material gefertigt. Schutzschichten, die als
optisches Scheibenmedien bei herkömmlichen Techniken vorgeschlagen werden,
können
ebenfalls verwendet werden. Die Beispiele umfassen eine Materialschicht
eines Oxids alleine oder ein komplexes Oxid eines Elements, das
aus Al, Mg, Si, Nb, Ta, Ti, Zr, Y und Ge ausgewählt ist, eine Materialschicht
eines Nitrids oder eines Nitridoxids eines Elements, das aus Al,
B, Nb, Si, Ge, Ta, Ti und Zr ausgewählt ist, ein Sulfid, wie bspw.
ZnS und PbS, ein Selenid, wie bspw. ZnSe, ein Karbid, wie bspw.
SiC, ein Fluorid, wie bspw. CaF2 und LaF,
und eine Mischung davon, wie bspw. ZnS-SiO2 und
ZnSe-SiO2.
-
Eine
reflektierende Schicht basiert auf einem Metall, wie bspw. Au, Al,
Ag, Cu, Ni, Cr, Pd, Pt, Si und Ge oder einer Legierung, wie bspw.
Au-Cr, Ni-Cr, Al-Cr, Al-Ta, Al-Ti, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Si-W und Si-Ta.
-
Eine Überzugsschicht 12 kann
bspw. aus einem bei Licht härtenden
Harz gefertigt sein. Ein Kleber 13 kann bspw. aus einem
Heißschmelzkleber
oder einem lichthärtendem
Harz, wie bspw. ein bei ultravioletter Strahlung härtenden
Harz, gefertigt sein. Eine Schutzplatte 14 kann aus demselben
Material wie das Substrat gefertigt sein. Das Substrat ist nicht
notwendigerweise transparent für
eine Anordnung, um durch Bestrahlen eines Laserstrahls von der Seite
mit einer Aufzeichnungsschicht aufzuzeichnen und wiederzugeben.
Das vorstehend genannte Substrat kann bspw. durch eine Platte aus
einem Leichtmetall, wie bspw. Al und Cu, oder einer Platte einer
Legierung basierend auf dem Leichtmetall, und einer Platte einer
Keramik, wie bspw. Al2O3 und
MgO2 , ersetzt werden.
In diesem Fall sind die jeweiligen Schichten auf dem Substrat in
einer umgekehrten Reihenfolge gebildet.
-
Obwohl
es nicht unabdingbar ist, kann eine Oberflächenschicht 15 auf
der Äußersten
vorgesehen sein, um eine Beschädigung
zu verhindern, die durch eine Kontakt mit einem optischen Kopf bewirkt
wird. Die Oberflächenschicht
kann aus einem Schmiermittelmaterial mit bspw. einem diamantartigen
Kohlenstoff und einem Polymermaterial gefertigt sein.
-
Grenzflächenschichten 16 und 17 können in
einer Grenzfläche
zwischen der Aufzeichnungsschicht und zumindest einer der Schutzschichten
für mehrere
Zwecke gebildet sein, wie bspw. ein Verhindern einer Atomdiffusion
in einem Abstand zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Schutzschicht.
Insbesondere Nitride, Nitridoxide und Karbide sind für die Grenzflächenschicht
geeignet. Die Beispiele umfassen Materialien von Ge-N-(O), Al-N-(O),
Si-C-N, Si-C oder dergleichen und Materialien, die weiterhin Cr,
Al oder dergleichen umfassen, wie bspw. Ge-C-N und Si-Al. Eine optische
Absorption Aa einer Aufzeichnungsschicht in einem amorphen Zustand
kann verhältnismäßig bezüglich einer
optischen Absorption Ac der Aufzeichnungsschicht in einer kristallinen
Phase durch Anwenden einer optischen Absorptionsschicht 18 über einer
oberen Schutzschicht der Aufzeichnungsschicht verringert werden,
oder durch Anwenden einer semitransparenten reflektierenden Schicht 19 bei
der Lichteinfallseite der Aufzeichnungsschicht.
-
Die
optische Absorptionsschicht kann aus einem Legierungsmaterial basierend
auf Si und Ge fertigt sein oder aus Legierungsmaterialen basierend
auf Te. Die reflektierende Schicht kann aus demselben Material gefertigt
sein oder diese kann durch Laminieren dielektrischer Filme mit verschiedenen
Brechungsindizes gebildet werden, wie bspw. SiO2/ZnS-SiO2/SiO2. Bei einem
alternativen Medium können
beide Oberflächen
durch Anheften eines Aufzeichnungsmediums mit diesen mehrschichtigen
Filmen 20 und 21 durch Klebeschichten 13 gefertigt
werden.
-
Eine
mehrlagige Schicht, die für
ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, kann durch ein herkömmliches Verfahren zum Bilden
eines Dünnfilms
gebildet werden. Das Verfahren ist bspw. aus Magnetron-Sputtern,
Gleichstrom-Sputtern, Elektronenstrahlablagerung, Widerstandsheizablagerung,
CVD und Ionen-Plattieren ausgewählt.
Insbesondere Magnetron-Sputtern
unter Verwendung eines Legierungsziels und ebenfalls Gleichstrom-Sputtern
sind ausgezeichnet zum Erhalten gleichförmiger Schichten, die als Aufzeichnungsschichten
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ein Ziel, das zum
Sputtern verwendet wird, enthält
eine Hauptkomponente eines Materials zum Bilden der vorstehend erwähnten Steinsalzstruktur,
zu dem ein Element zum Füllen
der Gitterfehler hinzugefügt
wird. Ein solches Ziel kann durch Verfestigen von Pulvern vorbereitet
werden, die aus jeweiligen Elementen bestehen, bei einem geeigneten
Verhältnis,
und die Elemente sind bspw. Ge, Te, Sb und Al, Ge, Sb, Sn, Cr und
Te, Ge, Sb, Te, Sn und Ag. Obwohl das Komponentenverhältnis in
dem Ziel im wesentlichen den Zusammensetzungen des Aufzeichnungsfilms
entsprechen, sind kleinere Einstellungen für jede Vorrichtung erforderlich,
da die Komponenten durch die Vorrichtung beeinflusst werden. Bspw.
ist Dad im we sentlichen gleich Dim ≤ Ddf·1,5, wobei Dim eine Konzentration
eines Additivs in einem Film der kristallinen Phase bezeichnet,
Ddf eine Konzentration von Gitterfehlern bezeichnet und Dad eine
Konzentration eine Additivs in einem Ziel bezeichnet. Im allgemeinen
wird eine amorphe Einzel- bzw.
Einphase unmittelbar nach Filmbildung gebildet, die in eine kristalline
Phase (Initialisierung) transformiert wird. Es ist möglich, eine
Phase als eine Mischung der kristallinen Phase und der amorphen
Phase durch Bestrahlen mit einem hochdichten Energiefluss zu bilden.
Beim Bestrahlen des hochdichten Energieflusses ist es erwünscht, den
Fluss bei einer hohen Temperatur für einen kurzen Zeitraum zu
durchdringen. Daher werden eine Laserbestrahlung und Blitzbestrahlung
geeignet verwendet.
-
10 zeigt
ein schematische Ansicht, um eine grundlegende Struktur einer elektrischen
Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darzustellen (ein reversibler Änderungsspeicher eines Widerstands).
In 10 zeigt 23 ein Substrat, das aus einer
Glasscheibe, einer keramischen Scheibe, wie bspw. Al2O3, und Scheiben von verschiedenen Metallen,
wie bspw. Si und Cu, ausgewählt
ist. Die folgende Erklärung ist
zu einem Fall zum Verwenden eines Aluminiumoxidsubstrats. In 10 wird
eine Au-Schicht gesputtert, um eine Elektrode 24 auf einem
Substrat bereitzustellen. Nachfolgend wird eine Schicht 25 eines
Isolators, wie bspw. SiO2 oder SiN, darauf
durch eine metallische Maske gebildet, und weiterhin werden eine
Aufzeichnungsschicht 26 mit einem Phasenänderungsmaterial ähnlich der
vorstehend genannten Aufzeichnungsschicht für das optische Informationsaufzeichnungsmedium
und ebenfalls eine Elektrode (Au) 27 geschichtet. Zwischen den
Elektroden 24 und 27 wird eine Impulsleistungsquelle 30 durch
einen Schalter 28 verbunden. Zum Kristallisieren des Aufzeichnungsfilms,
der einen hohen Widerstand aufweist, unter einem Nach-Abscheiden-Zustand, um
sich in einen Zustand niedrigen Widerstands zu ändern, schließt der Schalter 28 (Schalter 29 geöffnet),
um zwischen den Elektroden eine Spannung anzulegen. Der Widerstandswert
kann mit einem Widerstandsmessgerät 31 erfasst werden,
während
der Schalters 28 geöffnet
und der Schalter 29 geschlossen wird. Zum umgekehrten Transformieren
von dem Zustand niedrigen Widerstands zu einem Zustand hohen Widerstands
wird ein Spannung, die höher
als die Spannung zum Zeitpunkt einer Kristallisation ist, für dieselbe
oder eine kürzere
Zeitdauer angelegt. Der Widerstandswert kann mit einem Widerstandsmessgerät 31 erfasst
werden, während
der Schalter 28 geöffnet
und der Schalter 29 geschlossen wird. Ein großer Kapazitätsspeicher kann
durch Anordnen einer großen
Anzahl der Speichervorrichtungen in einer Matrix gebildet werden.
-
Die
vorliegende Erfindung wird weiterhin unter Bezugnahme auf bestimmte
Beispiele beschrieben.
-
(Beispiel 1)
-
Beispiel
1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten
Ausführungsform.
Ein Substrat, das in diesem Beispiel verwendet wird, war ein scheibenförmiges Polycarbonat-Harzsubstrat,
das 0,6 mm dick war, einen Durchmesser von 120 mm hatte und 15 mm
in einem inneren Durchmesser betrug. Eine spiralförmige Nut
wurde im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet.
Die Spur war eine konkav-konvexe Nut mit einer Tiefe von 70 nm.
Sowohl der Nutabschnitt als auch der Flächenabschnitt der Spur hatten
eine Breite von 0,74 μm.
Ein mehrlagiger Film wurde auf der Oberfläche später gebildet. Ein Laserstrahl
zum Aufzeichnen bzw. Wiedergeben eines Informationssignals kann
zu einer beliebigen Position auf der Scheibe durch ein Ser vo-Signal
bewegt werden, das von der konkav-konvexen Form bereitgestellt wird.
Auf dem Substrat wurden die folgenden Schichten in dieser Reihenfolge
gebildet: eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht
mit einer Dicke von 150 nm, ein Ge2Sb2Te5Al0 , 5-Dünnfilm mit
einer Dicke von 20 nm, eine GeN-Grenzflächenschicht
mit einer Dicke von 5 nm, eine ZnS:20mol% SiO2-Schutzschicht
mit einer Dicke von 40 nm und eine Al97Cr3-Legierung-Reflexions-Platte mit einer Dicke von
60 nm. Die Schutzschichten wurden durch Magnetron-Sputtern unter
Verwendung eines ZnS-SiO2-gesinterten Ziels
und einem Ar-Sputtergas vorbereitet. Die Aufzeichnungsschicht und
die reflektierende Schicht wurden durch Gleichstrom-Sputtern bereitet,
bei dem jeweilige Legierungsziele und ein Ar-Sputtergas verwendet wurden. Die Grenzflächenschicht
wurde durch ein reaktives Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Ge-Ziels
und eines Sputter-Gases als eine Mischung von Ar-Gas und N2-Gas gebildet. In jedem Fall kann N2-Gas zu einem Sputter-Gas hinzugefügt werden.
Nach Vervollständigung
der Filmbildung wurde ein bei ultravioletter Strahlung härtbares
Harz drehüberzogen
und eine Polycarbonatplatte, dieselbe wie ein Substrat, wurde angeheftet,
um als eine Schutzschicht zu dienen, und diese wurde mit einer ultravioletten
Strahllampe nachfolgend zum Aushärten
bestrahlt, bevor diese Scheibe zu einer anfänglichen Kristallisation durch
Bestrahlen eines Laserstrahls ausgesetzt wurde. Das auf diese Weise
erhaltene optische Informationsaufzeichnungsmedium kann mittels
eines Laserstrahls aufzeichnen und wiedergeben. Bei einer Überprüfung mit
einer Röntgenstrahlbrechung
war der Teil, der der anfänglichen
Kristallisation unterzogen wurde, eine NaCl-Typ-Ein-Kristall-Phase
mit Al in den kristallinen Gittern, obwohl ein leichter Halo-Spitzenwert beobachtet
wurde. Dieselbe Untersuchung wurde für die anderen additiven Elemente
durchgeführt
und ähnliche
Ergebnisse wurden für
Mn, Ag, Cr, Sn, Bi und Pb beobachtet.
-
(Beispiel 2)
-
Auf
einem Quarzsubstrat wurden acht Arten eines Dünnfilmmaterials durch Gleichstrom-Sputtern
gebildet. Die Materialien waren durch G2
2Sb
2Te
5Al
x repräsentiert,
bei dem Al:x = 0,0, A2:x = 0,2, A3:x = 0,5, A4:x = 1,0, A5:x = 1,5,
A6:x = 2,0, A7:x = 2,5 und A8:x = 3,0. Der grundlegende Vakuumgrad
betrug 1,33·10
–4Pa und
Ar wurde eingeführt,
um den Vakuumgrad auf 1,33·10
–1Pa
anzuheben. Unter dieser Bedingung wurde eine 100W-Leistung zwischen
einer Kathode und einem Legierungsziel mit einem Durchmesser von
100 mmΦ angelegt,
um so einen Dünnfilm
mit einer Dicke von 20 nm zu bilden. Diese Beispiele wurden überwacht,
indem ein He-Ne-Laserstrahl in der variierenden Stärke des
transmittierten Lichts verwendet wurde, während dieser bei einer Programmierrate
von 50°C/Minute
erhitzt wurde, um eine Temperatur zu messen, bei der eine Transmittanz
merklich verringert war, als ein Ergebnis einer Kristallisation.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Beziehung zwischen Al-Konzentration in
einem Ge
2Sb
2Te
5-Dünnfilm und
Kristallisationstemperatur · Kristallisationsgeschwindigkeit
Probe | Al | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 |
Al-Konzentration1) | 0% | 2,2% | 5,3% | 10% | 14,3% | 18,2% | 21,7% | 25% |
Tx | 180°C | 183°C | 189°C | 200°C | 227°C | 255°C | 305°C | 350°C |
Tc|y | ⦾ | ⦾ | ⦾ | ⦾ | O | Δ | X | X |
-
Das
Anwachsen der Kristallisationstemperatur wird deutlich, wenn die
Al-Konzentration bei einem Pegel der Probe A5 ist.
-
Für diese
Zusammensetzung belegt Ddf (Konzentration von Gitterfehlern) 10
% der gesamten Seiten (20 % der 4b Seiten). Für die jeweiligen Proben sind
Verhältnisse,
dass Al-Atome Gitterfehler füllen,
zu Ddf wie folgt: A1:0, A2:0,2·Ddf,
A3:0,5·Ddf,
A4:1,0·Ddf,
A5:1,5·Ddf,
A6:2,0·Ddf,
A7:2,5·Ddf
und A8:3,0·Ddf.
Für die
Proben A5–A8
gab es mehr Al-Atome als zu füllende
Gitterfehler. Ein Prozentsatz der Al-Atome zu den Gesamtzusammensetzungen
in den jeweiligen Proben war wie folgt: A1:0 %, A2:2,2 %, A3:5,3
%, A4:10 %, A5:14,3 %, A6:18,2 %, A7:21,7 % und A8:25 %.
-
Unter
Berücksichtigung
der Proben A3 und A4 wurde ein Rietveld-Verfahren durchgeführt, um
die Strukturen im Detail zu identifizieren, indem eine Röntgenstrahlbeugungsuntersuchung
verwendet wurde, um zu bestätigen,
dass Al in die kristallinen Seiten in irgendeine der Proben eingetreten
war. 5 zeigt eine schematische Ansicht, um eine solche
Probe darzustellen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Gitterfehler
mit den Additiven gefüllt
sind, wird ebenfalls zufällig
bestimmt. Für
die Proben A5, A6, A7 und A8 werden überzählige Atome, die nicht in die
Kristallgitter eintreten können,
unter den kristallinen Teilchen vorliegen. Solche überzähligen Atome
sind nicht immer Al, sondern andere Elemente, wie bspw. Sb oder
Ge können
als ein Ergebnis einer Substitution mit Al abgelagert werden. Ein
Zeitraum einer Laserbestrahlung zum Bewirken einer Kristallisation würde erweitert
werden, wenn würde
Al-Konzentration erhöht
wäre. In
der Tabelle bezeichnet ⦾,
dass eine Kristallisation innerhalb 70 ns aufgetreten ist, O bezeichnet,
dass eine Kristallisation innerhalb 100 ns aufgetreten ist, Δ bezeichnet,
dass eine Kristallisation innerhalb 200 ns aufgetreten ist und X
bezeichnet, dass ein Kristallisation mehr als 200 ns benötigte. Wenn
eine wirksame optische Flecklänge
durch 1/e2 repräsentiert wäre, wäre ein idealer Wert etwa 0,95 μm, da ein
optisches System, das für
das ge genwärtige
DVD-RAM verwendet wird, eine Wellenlänge von 660 nm hat und NA einer
Objektivlinse 0,6 beträgt.
Der Laserfleck benötigt
etwa 160 ns, um eine Scheibe zu überqueren,
die sich bei einer linearen Geschwindigkeit von 6 m/s dreht, was
einer Geschwindigkeit für
ein DVD-RAM entspricht. Daher kann eine Scheibe mit einer O-Markierung
bei einem gegenwärtigen
DVD-RAM-System angewendet werden. Es kann bei einem System mit einer
linearen Geschwindigkeit von zumindest 9 m/s ebenfalls angewendet
werden. Eine Scheibe mit einer ⦾-Markierung
kann mit einer noch höheren
linearen Geschwindigkeit von zumindest 12 m/s auskommen.
-
(Beispiel 3)
-
Acht
optische Scheiben von Al bis A8 wurden bereitet, indem die Zusammensetzungen
aus Beispiel 2 in dem Verfahren aus Beispiel 1 verwendet wurden.
Diese Scheibenmedien wurden bei einer linearen Geschwindigkeit von
9 m/s gedreht und Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von
660 nm, die von einer Laserdiode abgestrahlt wurden, wurden auf
den Scheiben fokussiert, indem ein optisches System mit einer Objektlinse
mit NA von 0,6 verwendet wurden. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 6A bis 6C gezeigt
ist, wurde ein Überschreibenaufzeichnen
in einer 8-16-Modulation (Bitlänge:
0,3 μm)
durch Anwenden einer Mehrfachimpulswellenform durchgeführt, entsprechend
den Wellenformen von Signalen, die von einen 3T-Signal zu einem
11T-Signal reichen. Die Spitzenleistung und Bias-Leistung wurden
wie folgt bestimmt. Zunächst
wurde eine Leistung, um eine Amplitude von –3dB zu einem Sättigungswert
der Amplitude bereitzustellen, erhalten und die Leistung wurde mit
1,3 multipliziert, um eine Spitzenleistung bereitzustellen. Als
nächstes
wurde die Spitzenleistung festgesetzt, während die Bias-Leistung als
variabel zum Durchführen
eines 3T-Aufzeichnens bestimmt wurde. Ein 11T-Aufzeichnen wurde
mit derselben Leistung zum Messen ei nes Dämpfungsverhältnisses des 3T-Signals durchgeführt, was
als eine Löschrate
eingeführt
war. Da die Löschrate
schrittweise angehoben wurde, wurde eine im wesentlichen flache
Region wahrgenommen und in eine Abnahme gewandelt, wobei die Bias-Leistung
bestimmt wurde, ein zentraler Wert der oberen Grenzleistung und
einer niedrigeren Grenzleistung mit einer Löschrate von mehr als 20dB zu
sein.
-
Tabelle
4 zeigt eine Aufzeichnungsleistung (Spitzenleistung/Bias-Leistung)
zu einem Zeitpunkt eines Flächenaufzeichnens
für jede
Scheibe, C/N, einen maximalen Wert für eine Eliminationsrate und
eine Anzahl von Malen, die ein Jitterwert 13 % oder weniger ist,
wenn zufällige
Signale wiederholt überschrieben-aufgezeichnet
werden. Tabelle 4 Verhältnis
zwischen Al-Konzentration in Ge
2Sb
2Te
5-Dünnfilm und
Scheibenleistungsfähigkeit
Scheibe | a1 | a2 | a3 | A4 | a5 | a6 | a7 | a8 |
Al – Konzentration | 0 % | 2,2 % | 5,3 % | 10 % | 14,3 % | 18,2 % | 21,7 % | 25 % |
Leistung mW | 10,5/4,5 mW | 10,5/4,5 mW | 10,5/4,5 mW | 10,5/4,5 mW | 10,1/4,6 mW | 10,0/4,9 mW | --- | --- |
C/N | 50
dB | 51,5
dB | 52
dB | 52,5
dB | 52,5
dB | 52,5
dB | 52,0
dB | --- |
Löschrate | 25
dB | 30
dB | 34
dB | 35
dB | 29
dB | 21
dB | 10
dB | --- |
NT | 3·104 | 1·105 | > 1·105 | > 1·105 | 1·105 | 2·104 | --- | --- |
- 1): Al Konzenration
- 2): Anzahl von von Malen
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass ein Hinzufügen von Al die Löschrate
verbessert und eine Anzahl von Wiederholungen erhöht. Wenn
die Al-Konzentration nicht höher
als eine Konzentration (10%) der Gitterfehler war, überstiegen
Löschraten
30 dB und die Wiederholzahlen überstiegen
100.000 für
jede der Scheiben a2, a3 und a4. Es wurde herausgefunden, dass optimale
Werte für
C/N, Löschrate
und Wiederholzahl erhalten wurden, wenn die Al-Konzentration mit
der Konzentration Ddf der Gitterfehler übereinstimmte. Eine Hochgeschwindigkeitskristallisationsfähigkeit
wurde zu dem Zeitpunkt erhalten, bei dem die Al-Konzentration 1,5-mal
der Gitterfehlerkonzentration wurde. Für die Scheibe a5 war die Wiederholzahl
erhöht,
wenn diese mit einer Scheibe, die keine Additive umfasst, verglichen
wurde. Wenn die Additivkonzentration übermäßig erhöht wird, wird die Kristallisationsgeschwindigkeit
verringert und dadurch die Löschrate
verringert und der Jitter wird groß. Für die Scheiben a7 und a8 war
der Jitter über
13 % von der anfänglichen
Stufe. Für
diese Scheiben mit verbesserte Wiederholbarkeit wurde beobachtet,
dass eine Massenübertragung
bzw. ein Massenübergang
beschränkt wurde.
-
(Beispiel 4)
-
Verschiedene
Scheiben wurden durch Bestimmen der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms
in Beispiel 1 auf (GeTe)
x(Sb
2Te
3)
1-X bestimmt, wobei
der x-Wert in einem Bereich von 0 bis 1 variiert wurde. Für jede Scheibe
wurden D
1 und D
2 gemessen.
D
1 bezeichnet einen geeigneten Bereich einer
Al-Konzentration und D
2 bezeichnet einen
optimalen Bereich aus D
1. Die Konzentration
wurde zunächst
auf 0,2 % und 0,5 % bestimmt und nachfolgend wurde sie um 0,5 %
erhöht,
d. h. 1 %, 1,5 %, 2 %, 2,5 % ... . Der geeignete Bereich wurde bestimmt,
ein Konzentrationsbereich zu sein, um eine Wiederholzahl bereitzustellen,
die größer als
eine Scheibe ohne Additive ist und die Bestimmung wurde basierend
auf den in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der
optimale Bereich war ein Konzentrationsbereich, in dem die Wiederholzahl zumindest
verdoppelt im Vergleich zu einer Scheibe ohne Additive war und ein
Bereich, der eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit hat, wurde
erhalten. Insbesondere ist es ein Bereich, um eine Kristallisation
durch Bestrahlung eines Laserstrahls für 150 ns höchstens zu erlauben. Tabelle 5 Optimale Al-Hinzufügungskonzentration für (GeTe)
x(Sb
2Te
3)
1-X X-Wert | Ddf
für NaCl
Struktur | Al-Konzentration innerhalb
geeignetem Bereich: D1 | Al-Konzentration innerhalb
optimalem Bereich: D1 | Bemerkungen |
0 | 16,7
% | --- | --- | Sb2Te3 selbst |
0,1 | 16,1
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 24,0 % | 3,0
% ≤ D2 ≤ 16,0 % | |
0,2 | 15,4
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 23,0 % | 3,0
% ≤ D2 ≤ 15,0 % | |
0,33 | 14,3
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 22,0 % | 3,0
% ≤ D2 ≤ 14,0 % | GeSb4Tc, |
0,5 | 12,5
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 19,5 % | 2,0
% ≤ D2 ≤ 12,5 % | GeSb2Te4 |
0,67 | 10,0
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 16,0 % | 1,5
% ≤ D2 ≤ 11,0 % | Ge2Sb2Te5 |
0,8 | 7,1
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 11,5 % | 0,5
% ≤ D2 ≤ 8,5 % | |
0,9 | 4,2
% | 0,2
% ≤ D1 ≤ 6,5 % | 0,2
% ≤ D2 ≤ 4,5 % | |
0,91 | 3,8
% | 0,2% ≤ D1 ≤ 6,0% | 0,2% ≤ D2 ≤ 4,0% | |
1 | 0
% | --- | --- | GeTe
selbst |
-
Tabelle
5 zeigt die Testergebnisse. Die Tabelle umfasst ebenfalls Berechungsergebnisse
der Konzentration Ddf von Gitterfehlern. Die Gitterfehler sind unvermeidlich
in einer kristallinen Struktur unter einem hypothetischem Umstand
gebildet, dass diese Materialdünnfilme
metastabile Phasen eines Steinsalztyps durch Laserbestrahlung bilden.
Wie in der Tabelle angezeigt ist, erhöht sich die Konzentration Ddf
der Gitterfehler, wenn eine (GeTe)x(Sb2Te3)1-x quasibinäres System-Zusammensetzung
von der GeTe-Seite zu der Sb2Te3-Seite übergeht.
Andererseits ist, wenn der geeignete Bereich eines Al-Betrags einen
Bereich erreicht, der höher
als ein Bereich für
die Fehlerkonzentration ist, der Be reich bis zu etwa 1,5 × Ddf wirksam
beim Verbessern der Eigenschaften.
-
7 zeigt
einen Graphen, um die Beziehungen darzustellen. Die durchgezogene
Linie bezeichnet Ddf, während • die obere
Grenze des oberen Bereichs und Δ die
obere Grenze des optimalen Bereichs bezeichnet. Die obere Grenze
des optimalen Bereichs stimmt im wesentlichen mit dem Ddf-Wert überein,
während
der X-Wert gering ist und der Absolutwert von Ddf groß ist. Die
obere Grenze wird jedoch um etwa 20 % größer als Ddf werden, wenn der
X-Wert erhöht
wird und der Ddf-Wert verringert wird. Der Grund kann wie folgt
geschätzt
werden. Da ein Teil des Al-Additiv aufgrund Oxidation, Nitrierung
oder dergleichen, modifiziert ist, ist ein Prozentsatz zum Eintreten
in die Kristallgitter verringert und somit sollte der Betrag an
Additiven erhöht
werden.
-
(Beispiel 5)
-
Scheiben
aus Beispiel 4 wurden 10.000 Male einem Überschreibaufzeichnen eines
Signals einer einzelnen Frequenz mit einer Markierungslänge von
0,3 μm ausgesetzt,
bevor eine Messung des CN-Verhältnisses
durchgeführt
wurde. Nachfolgend wurden die Scheiben in einem Thermostat bei einer
Temperatur von 90 °C
und einer Feuchtigkeit von 80 RH über einen Zeitraum von 200
Stunden gehalten und das CN-Verhältnis derselben
Spur wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. In
der Tabelle bezeichnet ⦾,
dass das anfängliche
CN-Verhältnis
zumindest 50 dB betrug und eine Verringerung in dem CN-Verhältnis höchstens 1
dB war, selbst nach einem Beschleunigungstest von 200 Stunden. O
bezeichnet, dass das anfängliche CN-Verhältnis zumindest
50 dB betrug und eine Verringerung in dem CN-erhältnis höchstens 3 dB nach einem Beschleunigungstest
von 100 Stun den war. Δ bezeichnet,
dass das anfängliche
CN-Verhältnis
zumindest 50 dB betrug, während
das CN-Verhältnis
um zumindest 3 dB in dem Beschleunigungstest verringert wurde. X zeigt
an, dass Probleme während
des anfänglichen Überschreibens
von 10.000 Malen auftraten, bspw. wurde das CN-Verhältnis
verringert. Tabelle 6 Ergebnisse eines Beschleunigungstests
von Scheiben basierend auf (Gere)
x(Sb
2Te
3)
( 1-x ) enthaltendes
Al
X | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,33 | 0,5 | 0,67 | 0,8 | 0,9 | 0,91 | 1 |
Ergebnis | Δ | Δ | O | O | O | O | O | O | X | X |
-
(Beispiel 6)
-
Ein ähnlicher
Test wurde durch Ändern
der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms aus Beispiel 4 auf (Gere)x(Bi2Te3)1-x durchgeführt. Ähnliche Ergebnisse wurden für die Wirkungen
erhalten, die durch das Hinzufügen
von Al und die geeignete Konzentration bewirkt wurden.
-
(Beispiel 7)
-
Ein ähnlicher
Test wurde durch Ändern
der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms aus Beispiel 4 zu (GeTe)x(M2Te3)1-x durchgeführt (M: eine Mischung mit Sb
und Bi bei einem beliebigen Verhältnis). Ähnliche Ergebnisse
wurden für
die Wirkungen erhalten, die durch das Hinzufügen von Al und die geeignete
Konzentration bewirkt wurden.
-
(Beispiel 8)
-
Scheiben
mit Filmen mit variierter N-Konzentration wurden durch Variieren
eines Partialdrucks von Ar-Gas und N2-Gas
bereitet, wobei die Aufzeichnungsschichten durch Hinzufügen von
7 % Al zu (GeTe)0,8(Sb2Te3)0,2 gebildet wurden.
Die Konzentration von N in den Filmen wurde durch Verwenden von
SIMS identifiziert. Die auf diese Weise erhaltenen Scheiben wurden
einem Aufzeichnen von zufälligen
Signalen mit einer Bit-Länge
von 0,26 μm
unter einer Bedingung ausgesetzt, dass die Aufzeichnungsleistung 11 mW
betrug (Spitzenleistung)/5 mW (Bias-Leistung) und die lineare Geschwindigkeit
betrug 9 m/s, um die Überschreibeigenschaften
zu untersuchen. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
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Tabelle
7 zeigt an, dass ein Hinzufügen
von N eine Aufzeichnungsempfindlichkeit verbessert. Wenn übermäßiges N
hinzugefügt
wurde, wurde die optische Konstante reduziert und C/N wurde verringert.
Die Wirkungen wurden offensichtlich, wenn 0,5 % von N hinzugefügt wurde
und der bevorzugte Betrag von N war etwa 5 %. Tabelle 7 Verhältnis
zwischen N-Konzentration im Aufzeichnungsdünnfilm und Scheibenleistungsfähigkeit
Scheiben | A | B | C | D | E | F | G | H |
N-Konzentration | 0
% | 0,1
% | 0,5
% | 1
% | 3
% | 5
% | 10
% | 20
% |
C/N | 51,0
dB | 51,0
dB | 52,0
dB | 52,0
dB | 52,5
dB | 52,5
dB | 49,5
dB | 45,0
dB |
Leistung mW | 11,5/5,0 mW | 11,4/4,9 mW | 11,1/4,6 mW | 10,8/4,4 mW | 10,5/4,1 mW | 10,0/4,0 mW | 10,0/4,2 mW | 10/4,4 mW |
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(Beispiel 9)
-
Verschiedene
Additive, die sich von Al unterscheiden, wurden zu Ge2Sb2Te5-Aufzeichnungsfilmen
hinzugefügt,
um die Aufzeichnungseigenschaft der Filme zu untersuchen. Additive
wurden von Elementen mit Innenradien ausgewählt, die ähnlich einem Innenradius von
Al sind, d.h. V, S, Si, P, Se, Ge, Mn, Re, Co, Te, Cr, Ni. Elemente
mit Schmelzpunkten ähnlich
demjenigen von Al, d.h. Sb, Pu, Mg, Ba, und Elemente einer getrennten
Gruppe, d.h. Ag, Pb und Sn. Jedes Additiv von etwa 5 Atom% wurde
zum Untersuchen der Wirkungen hinzugefügt.
-
Scheiben
wurden in Übereinstimmung
mit Beispielen 1 und 3 hergestellt, um die Überschreibwiederholbarkeit
zu untersuchen. Selbst wenn ein Element einen Ionenradiuswert hatte,
der demjenigen von Al ähnlich
ist, verursachten die Elemente oft eine Phasentrennung während einer
Wiederholung, wenn der Schmelzpunkt zu weit weg von demjenigen von
Al war. Für
ein Element mit einem Schmelzpunkt ähnlich demjenigen von Al trat
eine Degradation aufgrund eines Massenübergangs als ein Ergebnis einer
Wiederholung auf, wenn der Ionenradiuswert weit entfernt von demjenigen
von Al war. Wenn Pb oder Sn hinzugefügt wurde, wurde sowohl die
Wiederholbarkeit als auch die Kristallisationsgeschwindigkeit verbessert,
während
die Kristallisationstemperatur um einige Grade verringert wurde.
Wenn Ag hinzugefügt
wurde, wurde die Signalamplitude verbessert und die Wiederholzahl
wurde leicht erhöht.
Schließlich
wurde eine maximale Wiederholzahl für eine Scheibe erreicht, die
ein Additiv aufweist mit einem Innenradius und einem Schmelzpunkt ähnlich denjenigen
von Al.
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(Beispiel 10)
-
Verschiedene
Additive wurden zu Ge3Al2Te6-Aufzeichnungsfilmen hinzugefügt, um die
Aufzeichnungseigenschaft der Filme zu untersuchen. Für die Additive
wurden Sn, Pb und Ag ausgewählt,
da diese Elemente eine Steinsalztypkristallstruktur mit Te (SnTe,
PbTe, AgSbTe2) in einem thermisch ausgeglichenen
Zustand bilden werden. Konzentrationen der jeweiligen Elemente waren
5 % und 8,5 %. Scheiben wurden in Übereinstimmung mit Beispielen
1 und 3 zum Untersuchen der Laserkristallabschnitte hergestellt,
um s Steinsalztypkristalle einer einzelnen Phase zu finden. Bei
einer Untersuchung der Überschreibwiederholbarkeit
trat kein Massenübergang
auf, selbst nach 10.000 Malen von Wiederholungen.
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8A-8F und 9A-9E zeigen
Kristallstrukturen für
repräsentative
Beispiele in Beispielen 10 und 11. In der Zeichnung umfassen lediglich
einige der Strukturen Gitterfehler, was anzeigt, dass Gitterfehler
in Abhängigkeit
der Zusammensetzungen gebildet werden. Te- oder Se-Atome belegen
die 4a Seiten, während
die anderen Atome und Gitterfehler (Leerstelle) die 4b Seiten belegen.
Die Atome belegen die jeweiligen Seiten zufällig und die Rate ist durch
die Zusammensetzung beeinflusst.
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(Beispiel 11)
-
Ein
Aufzeichnungsfilm wurde gebildet, bei dem Sb aus Beispiel 4 durch
Al ersetzt wurde. Die Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms war
(Gere)x(Al2Te3)(1-x) (X = 0,67,0,8).
Der Aufzeichnungsfilm wurde mit einem Laserstrahl bestrahlt, um
so eine metastabile Einphase zu erhalten. Bei einer Auswertung der
Scheibenleistungsfähigkeit
wurde ein Überschreibaufzeichnen
bei einer linearen Geschwindigkeit von 9 m/s erreicht. Eine Aufzeichnungsempfindlichkeit
wurde um etwa 10 % in Scheiben erhöht, die die Zusammensetzung mit
3 Atom% von Sb oder Bi umfassen.
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(Beispiel 12)
-
In Übereinstimmung
mit Beispiel 1 wurden verschiedene (100 Arten) optische Scheiben
hergestellt, bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch [(Ge+Sn)4Sb2Te7](100-y)Cry. In der
Zusammensetzung bezeichnet x einen Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung
und y bezeichnet Atom. Die Werte von x und y wurden in dem folgenden
Bereich variiert:
x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
y
= 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
-
Ein
Substrat, das in diesem Beispiel verwendet wird, ist ein scheibenförmiges Polycarbonatharzsubstrat,
das 0,6 mm dick ist, einen Durchmesser von 120 mm und einen inneren
Durchmesser von 15 mm aufweist. Eine spiralförmige Nut wurde auf im wesentlichen
der gesamten Oberfläche
des Substrats gebildet. Die Spur war eine konkav-konvexe Nut mit
einer Tiefe von 70 nm. Sowohl der Nutabschnitt als auch der Flächenabschnitt
der Spur hatte eine Breite von 0,615 μm. Ein mehrschichtiger Film
würde auf
der Oberfläche
gebildet werden. Ein Laserstrahl zum Aufzeichnen bzw. Wiedergeben
eines Informationssignals kann zu einer beliebigen Position auf
der Scheibe durch ein Servosignal bewegt werden, das von der konkav-konvexen
Form erhalten wird. Auf dem Substrat wurden die folgenden Schichten
in dieser Reihenfolge gebildet: eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht
mit einer Dicke von 100 nm, eine GeN-basierte Grenzflächenschicht
mit einer Dicke von 5 nm, eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke
von 9 nm mit der vorstehend bezeichneten Zusammensetzung, eine GeN-Grenzflächenschicht
mit einer Dicke von 5 nm, eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht
mit einer Dicke von 40 nm, eine Ge-basierte oder Si-basierte Legierungsschicht
mit einer Dicke von 40 nm und eine Ag-basierte reflektie rende Metallschicht
mit einer Dicke von 80 nm. Die Scheibeneigenschaften wurden anhand
dreier Kriterien bewertet, d.h. Signalvolumen, Wiederholungsanzahl
und Stabilität
einer Empfindlichkeit beim erneuten Schreiben (nach einem Umgebungstest
bei 80 °C,
90 % RH für
200 H). Bei einer Bewertung, die durch Nehmen einer Scheibe von
y = 0 und z = 0 als ein Standart durchgeführt wurde, wurde die Kristallisationsgeschwindigkeit
mit einem Anwachsen einer Sn-Konzentration
erhöht,
während übermäßiges Sn
eine Stabilität
eines amorphen Zustands verringerte. Wenn eine Cr-Konzentration erhöht wurde,
wurden die Kristallisationsgeschwindigkeit und die Signalamplitude
verringert und eine Überschreibungsempfindlichkeit
wurde aufgrund eines Umgebungstests verringert, während die
Stabilität
der amorphen Phase und die Wiederholzahl erhöht wurden. Es wurde bestätigt, dass
eine gleiche oder bessere Leistungsfähigkeit für all die drei Kriterien erhalten
wurde, wenn die Sn-Konzentration
in einem Bereich von 3 % bis 15 % und die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1
% bis 10 % lag. Es war insbesondere beim Verbessern sowohl der Wiederholzahl
als auch der Stabilität
einer Überschreibungsempfindlichkeit
wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 5 % bis
10 % war und die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 5
% lag.
-
(Beispiel 13)
-
In Übereinstimmung
mit Beispiel 12 wurden 100 Arten von optischen Scheiben hergestellt,
bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch:
[(Ge+Sn)4Sb2Te7](100-z)Agz. Bei der
Zusammensetzung bezeichnet x einen Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung
und z bezeichnet Atom%. Die Werte von x und z wurden in dem folgenden
Bereich variiert:
x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
z
= 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
-
Die
Dicke der jeweiligen Schichten und Bewertungskriterien sind identisch
mit denjenigen aus Beispiel 12. Es wurde bestätigt, dass die Kristallisationsgeschwindigkeit
mit einem Anwachsen einer Sn-Konzentration erhöht wurde aber die Stabilität eines
amorphen Zustands sich verschlechterte, wenn die Konzentration übermäßig angehoben
wurde. Es wurde bestätigt,
dass ebenfalls ein Anwachsen einer Ag-Konzentration eine Signalgröße vergrößert, obwohl übermäßiges Ag
die Wiederholbarkeit verringerte.
-
Es
wurde bestätigt,
dass eine gleichwertige oder besser Leistungsfähigkeit für alle drei Kriterien in einem
Vergleich zu einem Fall erreichbar war, in dem keine Additive aufgenommen
waren, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 3 % bis 15
% lag und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 10 % lag.
Es war insbesondere beim Verbessern sowohl der Signalamplitude als
auch der Stabilität
der Überschreibungsempfindlichkeit
wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 5 % bis
10 % und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 3 % lag.
-
(Beispiel 14)
-
In Übereinstimmung
mit Beispielen 12 und 13 wurden 1.000 Arten von optischen Scheiben
hergestellt, bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch:
[(Ge+Sn)4Sb2Te7](100y-z)CryAgz. In der Zusammensetzung bezeichnet x einen
Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung und y und z bezeichnen
Atom%. Die Werte von x, y und z wurden in dem folgenden Bereich
variiert:
x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
y = 0,
1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
z = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10,
15, 20 %.
-
Die
Dicke der jeweiligen Schichten und Bewertungskriterien sind identisch
mit denjenigen aus Beispielen 12 und 13. Es wurde bestätigt, dass
eine gleichwertige oder bessere Leistungsfähigkeit für alle drei Kriterien erreichbar
war, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 3 % bis 15 %
lag, die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 5 % und die
Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 10 % lag. Es war insbesondere
beim Verbessern der Signalamplitude, Stabilität einer Überschreibungsempfindlichkeit
und Wiederholbarkeit wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem
Bereich von 5 % bis 10 % lag, die Cr-Konzentration in einem Bereich
von 1 % bis 3 % lag und die Ag-Konzentration in einem Bereich von
1 % bis 3 % lag.
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(Beispiel 15)
-
Ähnliche
Ergebnisse wurden bei einer Bewertung in Übereinstimmung mit Beispielen
12, 13 und 14 erhalten, wobei Cr durch Mn ersetzt wurde.
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(Beispiel 16)
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Die
Tests aus Beispielen 12, 13, 14 und 15 wurden nach Ersetzen des
Basismaterials durch ein (Gere)x(Sb2Te3)(1-x) quasibinäres Systemmaterial
(0 < x < 1) und ein GeTe-Bi2Te3 quasibinäres Systemmaterial
(0 < x < 1) durchgeführt und ähnliche
Wirkungen wurden erhalten. Insbesondere wenn 0,5 ≤ x ≤ 0,9 ist,
waren sowohl die Wiederholbarkeit als auch die amorphe Stabilität erreichbar.
Die Sn-Konzentration betrug vorzugsweise 1/2 oder weniger der Ge-Konzentration
in dem Basismaterial, da die amorphe Phasenstabilität sich verschlechterte,
wenn die Sn-Konzentration die Begrenzung überschritt.
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(Beispiel 17)
-
Bei
einem 0,6 mm dicken Polycarbonatsubstrat wurde ein Ge19Sn2,1Sb26,2Te52,6 (Atom%) Dünnfilm mit einer Dicke von
1 μm durch
Sputtern gebildet. Die gesamte Oberfläche des Films wurde mit einem
Laserstrahl für
eine Kristallisation bestrahlt und nachfolgend wurde ein Röntgenbeugungsbild
beobachtet und die Struktur wurde mit einem Rietveld Verfahren (ein
Verfahren zum Identifizieren durch Messen verschiedener Modellsubstanzen
und Vergleichen der Substanzen mit einer Zielsubstanz) und einem
WPPF-Verfahren (WPPF: wholepowder-peak-fitting) analysiert. Es wurde
bestätigt,
dass der Film eine kristalline NaCl-Typ-Phase und amorphe Phase
umfasst und dass etwas 20 % an Gitterfehlern bei den 4b Seiten vorlagen.
Die vorstehend identifizierte Dünnfilmzusammensetzung
kann durch (Ge+Sn)2Sb2,5Te5 repräsentiert
werden, bei der etwas 0,5 mol des 2,5 mol Sb nicht in die Gitter
eintreten kann und das überschüssige Sb
als eine amorphe Komponente abgeschieden wird. Zu diesem Zeitpunkt
war das mol-Verhältnis
(r) der Zusammensetzung der amorphen Phase zu demjenigen der kristallinen
Phase etwa 0,5/1 = 0,5. In einem Test, in dem die Sb-Konzentration
auf einer Basis der Zusammensetzung variiert wurde, wurden Kristallisationseigenschaften
experimentell gehalten, wenn "r" 2,0 oder weniger
war. Wenn "r" 1,0 oder weniger
war, wurde die Kristallisationsgeschwindigkeit weiter erhöht.
-
(Beispiel 18)
-
Eine ähnliche
Analyse wurde durch Variieren der Zusammensetzung von Aufzeichnungsfilmen
in Beispiel 17 durchgeführt.
Tabelle 8 zeigt die Testergebnisse. Die rechte Spalte in der Tabelle
zeigt die Geschwindigkeit einer Kristallisation an, die durch Laserbestrahlung
verursacht ist. Die Markierung ⦾ zeigt
an, dass die Zeit für
eine Kristallisation 100 ns oder weniger betrug. O zeigt an, dass
die Zeit 200 ns oder weniger war, Δ zeigt an, dass die Zeit 500
ns oder weniger war und X zeigt an, dass die Zeit 500 ns überstieg.
Ein Aufzeichnungsfilm mit einer Markierung O wird vorzugsweise bei
neueren Systemen angewandt. Ein Aufzeichnungsfilm mit einer Markierung Δ kann jedoch
ebenfalls bei den Systemen angewendet werden. Wie in der Tabelle
angezeigt ist, umfassen alle diese Zusammensetzungen Gitterfehler
innerhalb davon und eine Phase bildet eine komplexe Phase, die eine
NaCl-Typ-Kristallphase und eine amorphe Phase umfasst. Wenn ein
Verhältnis "r" der amorphen Phase zu der kristallinen
Phase in der kompexen Phase 1 oder weniger ist, ist eine Hochgeschwindigkeitskristallisation
verfügbar.
Eine Kristallisation wird schwierig werden, wenn das Verhältnis "r" 2 übersteigt. Tabelle 8 Zusammensetzungen und Strukturen von Materialien
und Kristallisationsleistungsfähigkeit
Nr. | Gesamt-zusammensetzung | Struktur
einer komplexen Phase | Gitterfehler | r | Kristallisationsleistungsfähigkeit |
1 | Ge3Sb2,5Te6 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,5 mol | 16
% | 0,5 | ⦾ |
2 | Ge3Bi2,8Te6 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Si amorphe Phase 0,8 mol | 16
% | 0,8 | ⦾ |
3 | GeSb2,5Bi2Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb + Bi amorphe Phase 0,5 mol | 28
% | 0,5 | ⦾ |
4 | Ge3SnBi2,7Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,7 mol | 16
% | 0,7 | ⦾ |
5 | Ge2Sb2Cr0,3Te5 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,3 mol | 20
% | 0,3 | ⦾ |
6 | GeSb2In0,2Te4 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,1 mol | 25
% | 0,2 | ⦾ |
7 | GePb0,1Bi2Te4 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Si amorphe Phase 0,1 mol | 25
% | 0,1 | ⦾ |
8 | GeSb2,2Se0,1Te3,9 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,2 mol | 20
% | 0,2 | ⦾ |
9 | Ge3,5Sn0,01Sb3Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,01 mol | 16
% | 0,01 | ⦾ |
10 | Ge3,5Sn0,1Sb3,5Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,3 mol | 16
% | 0,3 | ⦾ |
11 | Ge3,5Sn0,5Sb3Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 1,0 mol | 16
% | 1,0 | ⦾ |
12 | Ge3,5Sn0,5Sb3,5Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 1,5 mol | 16
% | 1,5 | O |
13 | Ge3,5Sn0,5Sb4Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 2,0 mol | 16
% | 2,0 | Δ |
14 | Ge3,5Sn0,5Sb4,5Te7 | NaCL-Typ
kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 2,5 mol | 16
% | 2,5 | X |
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(Beispiel 19)
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Ein
Polycarbonatscheibensubstrat mit einem Durchmesser von 120 mm und
einer Dicke von 0,6 mm wurde bereitet und eine kontinuierliche Nut
mit einer Tiefe von 60 nm und einer Breite von 0,6 μm wurde auf der
Oberfläche
gebildet. Auf dem Scheibensubstrat wurde ein mehrschichtiger Film
mit den Aufzeichnungsfilmen von Nr. 9-18 in Beispiel 18 gebildet, in
einer vorbestimmten Reihenfolge durch Sputtern, eine Schutzplatte wurde
durch Verwenden eines bei ultravioletter Strahlung härtbaren
Harzes angeheftet und nachfolgend wurden die Aufzeichnungsschichten
mittels eines Laserstrahls kristallisiert. Jede mehrschichtige Filmstruktur
hatte eine Laminierung mit sechs Schichten auf einem Substrat und
die Schichten sind ZnS-SiO2:20 mol% Schicht mit
einer Dicke von 90 nm, eine Ge-N-Schicht mit einer Dicke von 5 nm,
eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von 20 nm, eine Ge-N-Schicht mit einer
Dicke von 5 nm, eine ZnS-SiO2:20 mol% Schicht
mit einer Dicke von 25 nm und eine Al-Legierungsschicht mit einer Dicke von
100 nm.
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Ein
Deck zum Bewerten der Scheibeneigenschaften umfasst einen optischen
Kopf, der mit einem roten Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von
650 nm und einer Objektlinse mit NA von 0,6 ausgerüstet ist.
Die Drehgeschwindigkeit jeder Scheibe wurde variiert, um den linearen
Geschwindigkeitsbereich herauszufinden, in dem ein Aufzeichnen und
Löschen
(Überschreiben)
verfügbar
waren. Modulationsfrequenzen (f1 und f2) wurden ausgewählt, so
dass Aufzeichnungsmarkierungen 0,6 μm und 2,2 μm unter jeder linearen Geschwindigkeitsbedingung
sein würden
und ein Aufzeichnen wurde wechselweise durchgeführt, um eine Wiederholbarkeit
basierend auf dem C/N und der Löschrate
herauszufinden. In Beispiel 19 war der Aufzeichnungsabschnitt die
Nut. Ein DC- bzw. Gleichstromlöschen
wurde durchgeführt
nach dem Aufzeichnen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt.
Die lineare Geschwindigkeit, die in Tabelle 9 dargestellt ist, ist
die obere Grenze einer linearen Geschwindigkeit, die dem C/N ermöglicht,
das amorph aufgezeichnet wurde, bei f1 48 dB zu übersteigen und gleichzeitig
der Gleichstromlöschrate
(Kristallisation) eines f1-Signals ermöglicht, 25 dB zu übersteigen.
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Tabelle
9 zeigt, dass ein anwendbarer Bereich einer linearen Geschwindigkeit
kontinuierlich auf eine beliebige Weise in Übereinstimmung mit einer Änderung
des r-Werts ausgewählt
werden kann. Unter jeder Bedingung zur maximalen linearen Geschwindigkeit
zeigte jede Scheibe eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit von mehr
als 10.000 Malen. Tabelle 9 Materialzusammensetzung und Begrenzung
einer anwendbaren linearen Geschwindigkeit
Nr. | Zusammensetzung | R | Wiederholanzahl | lineare
Geschwindigkeitsgrenze |
9 | Ge3,5Sn0,01Sb3Te7 | 0,01 | > 500.000 | 50,0
m/s |
10 | Ge3,5Sn0,1Sb3 ,5Te7 | 0,3 | > 500.000 | 30,0
m/s |
11 | Ge3,5Sn0,5Sb3Te7 | 1,0 | 300.000 | 10,0
m/s |
12 | Ge3,5Sn0,5Sb3 ,5Te7 | 1,5 | 100.000 | 3,0
m/s |
13 | Ge3,5Sn0,5Sb4Te7 | 2,0 | 50.000 | 1,0
m/s |
14 | Ge3,5Sn0,5Sb4 ,5Te7 | 2,5 | 10.000 | 0,3
m/s |
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(Beispiel 20)
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Eine
Vorrichtung, wie in 10 gezeigt ist, wurde zusammengestellt.
In Beispiel 20 wurde ein Si-Substrat mit einer nitrierten Oberfläche bereitet.
Eine Elektrode aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm wurde auf dem Substrat durch
Sputtern bereitgestellt und nachfolgend wurde ein SiO2-Film
mit einer Dicke von 100 nm darauf durch eine Metallmaske gebildet,
die mit einem kreisförmigen
Loch von 0,5 mm im Durchmesser vorgesehen war. Als nächstes wurde
ein (Ge3Sn1Sb2Te7)95Cr5-Film darauf
gebildet, um eine Dicke von 0,5 μm
zu haben, eine Au-Elektrode wurde gesputtert, um eine Dicke von
0,5 μm zu
haben, und die jeweiligen Elektroden wurden mit Au-Leitern verbunden.
Durch Anlegen einer Spannung von 500 mV zwischen diesen Elektroden
für einen Zeit raum
einer Pulsbreite von 100 ns wandelte sich die Vorrichtung von einem
Zustand hohen Wiederstands zu einem Zustand niedrigen Wiederstands.
Wenn diese Vorrichtung mit einem Strom von 100 mA für einen Zeitraum
einer Pulsbreite von 80 ns in dem nächsten Schritt geladen wurde,
wurde der Zustand der Vorrichtung von dem Zustand niedrigen Wiederstands
zu einem Zustand hohen Wiederstands umgekehrt.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend erwähnt
ist, stellt die vorliegende Erfindung ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium
mit einem Aufzeichnungsdünnfilm
bereit. Das Aufzeichnungsmedium mit einem Aufzeichnungsdünnfilm zeigt
eine geringe Variation der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften,
selbst nach einem Wiederholen eines Aufzeichnens und Wiedergebens,
und eine ausgezeichnete Wettereignung. Die bevorzugte Ausführungsform
stellt ein Aufzeichnungsmedium mit einem Aufzeichnungsdünnfilm zur
Verfügung,
der eine hohe Beständigkeit
gegen Zusammensetzungsvariationen und einfache Steuereigenschaften
aufweist.