JP2000339750A - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JP2000339750A
JP2000339750A JP11151584A JP15158499A JP2000339750A JP 2000339750 A JP2000339750 A JP 2000339750A JP 11151584 A JP11151584 A JP 11151584A JP 15158499 A JP15158499 A JP 15158499A JP 2000339750 A JP2000339750 A JP 2000339750A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】記録層が結晶質相又は非晶質相に相変化する際
に、結晶質相と非晶質相の双方が安定に形成され、また
速やかに相変化するものとすること。 【解決手段】透明基板11上に第一の界面制御層13、
相変化型の記録層14、第二の界面制御層15及び反射
層17が順次積層され、記録層14の第一の界面制御層
13側界面での相変化速度が、第二の界面制御層15側
界面での相変化速度よりも大きいように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、照射するレーザ光
等の光線の出力に応じて非晶質−結晶質の2状態に相変
化する記録層を有し、前記2状態における記録ビットの
光の反射率差を利用してデジタル情報を記録、再生する
ものであって、書き換え可能な光記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の相転移を利用した書き換え可能な
光記録媒体M(以下、媒体Mという)の部分断面図を図
2に示す。同図において、1はポリカーボネート等の樹
脂、ガラス等から成るディスク状の基板、2はZnS−
SiO2 等から成る第1透明誘電体層、3はGeTe等
から成り非晶質−結晶質の2状態に相変化可能な記録
層、4はZnS−SiO2 等から成る第2透明誘電体
層、5はAl等の高反射率材料から成る反射層である。
【0003】このような書き換え可能な媒体Mにおい
て、記録層3は結晶質状態と非結晶質状態とで光の反射
率が異なっており、一般的には結晶質状態の方が反射率
が高い。そして、媒体Mの動作原理は以下のようなもの
である。まず、記録層3の全ての記録ビットを結晶化し
ておく。即ち、反射率が高い状態とし初期化しておく。
情報の書込には、媒体Mを回転させながら2種のレーザ
パワーにパルス変調されたレーザビームを照射し、高出
力(10数〜20mW程度)のレーザビームが照射され
た記録ビットでは記録層3材料の融点よりも高温にな
り、溶融して急冷され非晶質化する。一方、中出力(5
〜10mW程度)のレーザビームが照射された記録ビッ
トでは、前記融点以下の結晶化可能温度範囲まで昇温さ
れた後、冷却され結晶質状態になる。
【0004】上記の書込動作は、古い情報が残留してい
る上から直接行うことができ、各記録ビットは新しい情
報に対応した状態に変化する。つまり、重ね書きによる
オーバーライト(Over Writeで、以下、OWと略す)が
可能である。再生は、読取用の低出力(1〜2mW程
度)のレーザビームを照射して、高反射率の結晶質相か
低反射率の非晶質相かを判読し、0,1のデジタル情報
として読み取る。
【0005】上記記録層3の材料としては、Te,S
e,Sのうちの1元素を含む材料のカルコゲン化物が適
しており、カルコゲン化物は非晶質になりやすいという
特徴がある。具体的には、GeTe系材料、GeSbT
e系材料、InSeTlCo系材料、InSbTe系材
料等がある。
【0006】そして、従来、このような相変化型の媒体
Mにおいて、相変化型の記録層に接して両側或いは片側
に形成した界面制御層を備え、界面制御層が、1000
℃での標準生成自由エネルギーが−400kJ/mol
2 から−800kJ/molO2 の範囲にある酸化物
からなり、具体的にはCr2 3 ,SiO2 ,Ta2
5 ,TiO2 ,V2 3 のうちのいずれか一種或いはこ
れらの組み合わせとすることにより、界面制御層を熱的
に安定な酸化物とすることで、記録、消去の繰り返しに
よる記録層の破壊が生じ難いものが提案されている(従
来例1:特開平5−144083号公報参照)。
【0007】また、従来例2として、相変化型の記録層
に接して両側或いは片側に形成した界面制御層を備え、
界面制御層の主成分がイオン半径1.0Å以上の陽イオ
ンとO2-イオンの化合した酸化物、即ちY,La,C
e,Gd,Dy,Thのうちのいずれか一種或いはこれ
らの組み合わせとすることにより、界面制御層を熱的に
安定な酸化物とすることで、記録、消去の繰り返しによ
る記録層の破壊が生じ難いものが公知である(従来例
2:特開平5−342632号公報参照)。
【0008】更に、従来例3として、基板上に形成され
た相変化型の記録層と、記録層上及び/又は基板と記録
層との間に形成された誘電体保護層とを具備する情報記
録媒体であって、誘電体保護層と記録層との間に、記録
層材料よりも融点が高く記録層材料と固溶しない金属、
合金又は金属間化合物からなる境界層を有し、該境界層
がW,Ta,Re,Ir,Os,Hf,Mo,Nb,R
u,Tc,Rh,Zr、これら金属の2種以上の合金、
Ta−W,W−Si,Mo−Si及びNb−Alからな
る群から選択されたものからなることにより、誘電体保
護層と記録層との付着性が向上し、優れた繰り返し特性
を有する情報記録媒体が知られている(従来例3:特開
平7−262614号公報参照)。
【0009】従来例4として、相変化型の記録層に隣接
して、金属粒子を誘電体中に分散させた混合膜からな
り、記録層の結晶粒子サイズを制御する作用を有するシ
ード層を設けることにより、微小記録マークを形成した
場合にマークエッジの乱れが小さくジッター特性が良好
なものが公知である(従来例4:特開平10−1060
27号公報参照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
上記の相変化型の記録層においては、結晶質相と非晶質
相のいずれも再現性良く安定に形成されると共に、両相
間を高速に転移可能であるという特性が必要であるのに
対し、結晶質相と非晶質相の一方が安定に形成されても
他方が不安定になり易いという問題点があった。
【0011】また、上記従来例1〜4は、相変化型の記
録層に接して両側或いは片側に界面制御層を形成するこ
とで、記録、消去の繰り返しによる記録層の破壊を生じ
難くくしたもの、及びジッター特性を良好にしたものに
関し、記録層の上下に隣接する界面制御層間でその種類
は同一である。即ち、記録層の上側及び下側での熱的条
件は同じである。更に、上述した結晶質相と非晶質相の
一方の形成が不安定になり易いという点については、従
来例1〜4では全く言及していない。
【0012】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、相変化型の記録層が結晶
質相と非晶質相の2状態に相変化する際に、前記2状態
のいずれも再現性良く安定に形成されるようにすること
にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光記録媒体は、
透明基板上に第一の界面制御層、照射する光の出力に応
じて非晶質又は結晶質に相変化する記録層、第二の界面
制御層及び反射層が順次積層され、前記記録層の第一の
界面制御層側界面での相変化速度が、第二の界面制御層
側界面での相変化速度よりも大きいことを特徴とする。
【0014】本発明は、上記構成により、記録層の光入
射側に位置し加熱され易い第一の界面制御層側界面での
相変化速度を大きくすることで、記録層全体での結晶成
長速度を向上させ得る。その結果、結晶質の場合と同様
非晶質に変化する際にも速やかに相変化し、記録ビット
端部のジッター特性、高速記録及び高速消去特性が改善
される。また、結晶質相と非晶質相の2状態がそれぞれ
安定に形成され易くなり、繰り返し記録消去特性が向上
する。
【0015】また本発明において、好ましくは、前記記
録層はカルコゲン化物から成り、前記第一の界面制御層
はAl,Si,V,Mn,Fe,Zn,Ga,Cr,G
e,Y,Zr,Mo,Ba,Sb,Teから成る元素群
Aのうち1種以上を含む窒化物、元素群Aのうち1種以
上を含む酸化物、又は元素群Aのうち1種以上を含む炭
化物から成り、前記第二の界面制御層はAl,Si,C
r,Co,Ni,Cu,Ag,Zn,S,Ge,Ga,
Y,Sb,W,Ta,Ti,Inから成る元素群Bのう
ち1種以上を含む窒化物、元素群Bのうち1種以上を含
む酸化物、又は元素群Bのうち1種以上を含む炭化物か
ら成り、かつ第一の界面制御層の熱伝導率が第二の界面
制御層の熱伝導率よりも小さくなるように構成したこと
を特徴とする。
【0016】本発明は上記構成により、第一の界面制御
層の昇温特性及び冷却速度が第二の界面制御層よりも優
れ、その結果記録層の第一の界面制御層側界面での相変
化速度が向上する。
【0017】上記相変化速度の違いは、第一及び第二の
界面制御層の熱伝導率と応力に依存すると推察でき、熱
伝導率が小さい方が相変化速度が大きくなり、また応力
について、圧縮応力が大きいと相変化速度が小さく、圧
縮応力から引っ張り応力になるにつれて相変化速度が大
きくなる。従って、更に好ましくは、第一の界面制御層
に残存する応力を引っ張り応力とし、第二の界面制御層
に残存する応力を引っ張り応力よりも圧縮応力化する
と、第一の界面制御層側界面での相変化速度が更に増大
する。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の媒体M1の基本的な層構
成を図1に示す。同図において、11はポリカーボネー
ト、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガ
ラス、樹脂層を表面に形成した強化ガラス、透光性セラ
ミックス等から成るディスク状の透明基板、12はZn
S−SiO2 等から成る第一透明誘電体層、13は第一
の界面制御層、14は相変化型の記録層、15は第二の
界面制御層、16はZnS−SiO2 等から成る第二透
明誘電体層、16はAl等から成る反射層である。
【0019】本発明において、記録層14はGeTe、
GeSbTe、InSeTlCo、InSbTe等のカ
ルコゲン化物から成る材料がよく、なかでもGeTe、
GeSbTeが書き換え可能回数が大きく、結晶化する
際に短時間の結晶化が可能であり、非晶質状態の安定性
も高いという点で好ましい。
【0020】また、Gea Sbb Tec とした場合、5
at(原子)%≦a≦70at%がよく、a<5at%
では相変化速度が遅く、70at%<aでは非晶質状態
が不安定になる。0at%≦b≦50at%がよく、5
0at%<bでは非晶質状態が不安定になる。40at
%≦c≦70at%がよく、c<40at%では結晶化
温度が高くなりすぎ、70at%<cのときも結晶化温
度が高くなりすぎる。また、記録層14の厚さは、5〜
50nmがよく、5nm未満では結晶質状態と非晶質状
態間の反射率差が小さくなり、50nmを超えると繰り
返し記録再生によるBER(Bit Error Rate)等の特性劣
化が大きくなる。より好ましくは、10〜40nmであ
る。
【0021】上記第一,第二透明誘電体層12,16
は、記録層14及び第一,第二の界面制御層13,15
の保護層として機能するものであり、その材質は、Zn
S−SiO2 ,SiN系材料,SiON系材料,SiO
2 ,SiO,TiO2 ,Al23 ,Y2 3 ,Ta
N,AlN,ZnS,Sb2 3 ,SnSe2 ,Sb2
Se3 ,CeF3 ,アモルァスSi(以下、a−Siと
表記する),TiB2 ,B4 C,B,C等が好ましい。
【0022】特に、ZnS−SiO2 がよく、この材料
は高温での特性変化が少ない。(ZnS)x (Si
2 100-x とした場合、60at%≦x≦95at%
が好適であり、x<60at%では耐熱性が悪く、x>
95at%ではZnSの粒径が大きくなりジッターを劣
化させる。
【0023】また、反射層16は反射率が高いAl,A
lCr合金,AlCu合金,AlTi合金,Au,A
g,AuCu合金,Pt,AuPt合金等が好ましく用
いられる。
【0024】本発明の第一の界面制御層13はAl,S
i,V,Mn,Fe,Zn,Ga,Cr,Ge,Y,Z
r,Mo,Ba,Sb,Teから成る元素群Aのうち1
種以上を含む窒化物、元素群Aのうち1種以上を含む酸
化物、又は元素群Aのうち1種以上を含む炭化物から成
るのが良く、これらの材料は第二の界面制御層15の材
料と比較して、熱伝導率が小さい、圧縮応力が小さい、
又は引っ張り応力を有するという特性がある。より好ま
しくは、第一の界面制御層13はAl,Si,V,M
n,Fe,Ga,Y,Zr,Mo,Ba,Teから成る
元素群Aa のうち1種以上を含む窒化物、元素群Aa の
うち1種以上を含む酸化物、又は元素群Aa のうち1種
以上を含む炭化物から成るのが良い。
【0025】第一の界面制御層13として、具体的に
は、CrN,SiC,SiO,CoN,CrO・Ba
C,ZrC・TeC,AlO・SiN,ZnC・YO,
GaO,AlO・SiN・Cr,SiC・AlO,VO
・Mo,MnC,FeN,ZnC,GaO等がある。
【0026】第二の界面制御層15はAl,Si,C
r,Co,Ni,Cu,Ag,Zn,S,Ge,Ga,
Y,Sb,W,Ta,Ti,Inから成る元素群Bのう
ち1種以上を含む窒化物、元素群Bのうち1種以上を含
む酸化物、又は元素群Bのうち1種以上を含む炭化物か
ら成るのが良く、これらの材料は第一の界面制御層13
と比較して、熱伝導率が大きい、圧縮応力が大きいとい
う特性がある。より好ましくは、第二の界面制御層15
はCr,Co,Ni,Cu,Ag,Zn,S,Ge,G
a,Sb,W,Ta,Ti,Inから成る元素群Bb の
うち1種以上を含む窒化物、元素群Bb のうち1種以上
を含む酸化物、又は元素群Bb のうち1種以上を含む炭
化物から成るのが良い。
【0027】第二の界面制御層15として、具体的に
は、SiN,AlN,AlN・Cr,Y・SiN,Ge
N・GaN,GeN,SiN・WC,CrN・CuN,
TiN・TaO,SiN・AlO,GeN・SiN,S
bN,CoN,NiON,AgN・In,ZnSO等が
ある。
【0028】このような第一の界面制御層13及び第二
の界面制御層15は、1種のターゲット又は複合ターゲ
ットを用いたスパッタリング法により成膜され、その際
雰囲気ガスを不活性ガスに窒素,酸素等を混合させて反
応性スパッタリングを行うことによっても成膜すること
ができる。
【0029】そして、第一の界面制御層13の熱伝導率
は第二の界面制御層15の熱伝導率よりも小さいことが
好ましい。即ち、(第一の界面制御層13の熱伝導率)
/(第二の界面制御層15の熱伝導率)の比が0.7以
下が良く、この場合相変化速度が下記の好ましい範囲と
なる。つまり、本発明において、記録層14の第一の界
面制御層13側界面での相変化速度が、第二の界面制御
層15側界面での相変化速度よりも1.5倍以上大きい
ことが好適であり、これにより記録層14の光入射側に
位置し加熱され易い第一の界面制御層13側界面での相
変化速度をより大きくすることで、記録層14全体での
結晶成長速度がきわめて向上し、速やかに結晶化が達成
される。非晶質化する場合も同様である。より好ましく
は、記録層14の第一の界面制御層13側界面での相変
化速度が、第二の界面制御層15側界面での相変化速度
よりも2.0倍以上大きいことである。
【0030】また、相変化速度及び相変化速度比は以下
のように測定可能である。記録層14全体を非晶質化し
ておき、レーザ光を照射して5〜50nsecの間結晶
化温度以上融点以下に昇温する。その後冷却された記録
層の断面を透過型電子顕微鏡(Transmission Electron
Microscope:TEM)で撮影し、その映像から結晶相と
非晶質相の面積を導出しそれらを各々の相変化速度と
し、結晶相と非晶質相の面積比を相変化速度比(この場
合結晶化速度比)とする。また、非晶質化速度比も同様
にして、5〜50nsecの間融点以上に昇温すること
で測定できる。
【0031】かくして、本発明の光記録媒体は、記録層
全体での相変化速度が向上し、結晶質相又は非晶質相に
変化する際に速やかに相変化し、記録ビット端部のジッ
ター特性、高速記録及び高速消去特性が改善され、また
結晶質相と非晶質相の2状態がそれぞれ安定に形成され
易くなり、繰り返し記録消去特性が向上するという作用
効果を有する。
【0032】本発明において、上記各層を透明基板11
の両面に各々積層するか、片面に上記各層を積層した2
枚の透明基板11を貼り付けることにより、2倍の記録
容量としてもよい。また、本発明は、レーザビームをパ
ルス変調する光強度変調方式によるものに限らず、電子
ビーム、電磁波等のエネルギー線による加熱方式も応用
可能である。本発明の媒体M1は書き換え可能な光ディ
スクであり、DVD(デジタルビデオディスク)、CD
(コンパクトディスク)、CD−ROM等の光ディスク
に適用できる。
【0033】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更は何等差し支えない。
【0034】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。
【0035】(実施例1)図1の媒体M1(光ディス
ク)を以下のようにして構成した。ポリカーボネートか
ら成る3.5インチ径のディスク状の透明基板11の主
面上に、以下の各層をマグネトロンスパッタリング法に
より順次成膜した。
【0036】膜厚約1500Å,(ZnS)80(SiO
2 20から成る第一透明誘電体層12、膜厚約100Å
の各種材料(表1)からなる第一の界面制御層13、膜
厚約200Å,Ge2 Sb2 Te5 から成る記録層1
4、膜厚約100Åの各種材料(表1)からなる第二の
界面制御層15、膜厚約200Å,(ZnS)80(Si
2 20から成る第二透明誘電体層16、膜厚約100
0Å,Al−Cr合金から成る反射層17である。
【0037】また、比較例1として、第一の界面制御層
13及び第二の界面制御層15の双方ともないものを作
製した。比較例2として、第一の界面制御層13がな
く、第二の界面制御層15が膜厚約100ÅのSiNか
ら成る以外は本実施例1と同様に構成したものを作製し
た。比較例3として、第一の界面制御層13が膜厚約1
00ÅのSiNから成り、第二の界面制御層15がない
以外は本実施例1と同様に構成したものを作製した。比
較例4として、第一の界面制御層13が膜厚約100Å
のSiNから成り、第二の界面制御層15が膜厚約10
0ÅのSiNから成る以外は本実施例1と同様に構成し
たものを作製した。
【0038】そして、これらについて、結晶化速度比
{(断面のTEM像における第一の界面制御層13側界
面での単位面積当たりの結晶化面積)/(断面のTEM
像における第二の界面制御層15側界面での単位面積当
たりの結晶化面積)}、光ディスクのトラックの線速度
が6m/secで再生した場合の記録ビット端部のジッ
ター特性(%)、線速度6m/secで記録再生した場
合のOW消去率(dB)、線速度15m/secで記録
再生した場合の高速OW消去率(dB)を測定した結果
を表1に示す。
【0039】
【表1】
【0040】尚、上記OW消去率の測定は以下のように
して行った。まず、光ディスクのトラックの線速度を6
m/sec又は15m/secとし、光波長830nm
で13mW(非晶質状態に対応)と5mW(結晶質状態
に対応)にパルス変調されたレーザビームを照射し、
4.91MHz、パルス幅30nsで記録を行い、次い
で1.84MHz、パルス幅30nsでOWし、OW前
の4.91MHzでのキャリアレベルとOW後の4.9
1MHzでのキャリアレベルの差をOW消去率とした。
【0041】表1に示すように、本発明品はジッター特
性が7.7%以下、OW消去率が−29.5dB以下と
小さく、また高速OW消去率も−23.3dB以下と小
さかった。一方、比較例1〜3では、ジッター特性が1
0.4%以上、OW消去率が−27.7dB以上、高速
OW消去率が−12.4dB以上と劣化した。また比較
例4は、ジッター特性は8.1%、OW消去率が−3
1.2dBと比較的良好であったが、高速OW消去率が
−15.3dBとなり本発明品に比べて劣化した。
【0042】
【発明の効果】本発明は、記録層の第一の界面制御層側
界面での相変化速度が、第二の界面制御層側界面での相
変化速度よりも大きいことにより、記録層全体での結晶
成長速度が向上し、結晶質相及び非晶質相に変化する際
に速やかに相変化し、記録ビット端部のジッター特性、
高速記録及び高速消去特性が改善され、また結晶質相と
非晶質相の双方共安定に形成され易くなり、繰り返し記
録消去特性が向上するという作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光記録媒体M1の部分断面図である。
【図2】従来の光記録媒体Mの部分断面図である。
【符号の説明】
1:透明基板 2:第一透明誘電体層 3:記録層 4:第二透明誘電体層 5:反射層 11:透明基板 12:第一透明誘電体層 13:第一の界面制御層 14:記録層 15:第二の界面制御層 16:第二透明誘電体層 17:反射層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板上に第一の界面制御層、照射する
    光の出力に応じて非晶質又は結晶質に相変化する記録
    層、第二の界面制御層及び反射層が順次積層され、前記
    記録層の第一の界面制御層側界面での相変化速度が、第
    二の界面制御層側界面での相変化速度よりも大きいこと
    を特徴とする光記録媒体。
  2. 【請求項2】前記記録層はカルコゲン化物から成り、前
    記第一の界面制御層はAl,Si,V,Mn,Fe,Z
    n,Ga,Cr,Ge,Y,Zr,Mo,Ba,Sb,
    Teから成る元素群Aのうち1種以上を含む窒化物、元
    素群Aのうち1種以上を含む酸化物、又は元素群Aのう
    ち1種以上を含む炭化物から成り、前記第二の界面制御
    層はAl,Si,Cr,Co,Ni,Cu,Ag,Z
    n,S,Ge,Ga,Y,Sb,W,Ta,Ti,In
    から成る元素群Bのうち1種以上を含む窒化物、元素群
    Bのうち1種以上を含む酸化物、又は元素群Bのうち1
    種以上を含む炭化物から成り、かつ第一の界面制御層の
    熱伝導率が第二の界面制御層の熱伝導率よりも小さくな
    るように構成したことを特徴とする請求項1記載の光記
    録媒体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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