JPH11513166A - 可逆性光情報媒体 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
開示される可逆性光情報媒体は、基板（１）と、第１誘電体層（２）、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅに基づく位相変化記録層（３）と、第２誘電体層（４）と、金属ミラー層（５）とを備える。記録層（３）は、原子百分率で、Ｇｅ50xＳｂ40-40xＴｅ60-10xの組成を有する合金を含み、ここで、０．１６６≦ｘ≦０．４４４であり、そして該記録層（３）の層厚みｄ3が２５ｎｍから３５ｎｍの範囲である。こうした媒体は高速記録に適しており（即ち、ＣＤ速度の少なくとも２倍）、少なくとも１０5の直上書きサイクルの大きなサイクラビリティを有する。
Description
【発明の詳細な説明】
可逆性光情報媒体
技術分野
本発明は、レーザ光ビームによる消去可能な高速記録のための光情報媒体に関
し、該媒体は、第１誘電体層と、ゲルマニウム（Ｇｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、
並びにテルル（Ｔｅ）から形成される合金を含む位相変化材料の記録層と、第２
誘電体層と、金属ミラー層とをこの順で備える、複数層から成るスタック（積層
）を備える基板を有する。
また、本発明はそうした光記録媒体の高記憶密度及び高データレート用途で使
用することにも関する。
背景技術
位相変化原理に基づく光情報記録或いはデータ記憶が魅力的である理由は、そ
れが直接上書き（direct overwrite:DOW）及び高記憶密度の可能性を、容易な互
換性をもって、読み出し専用システムと組み合わせられるからである。位相変化
光記録とは、サブミクロンメートル・サイズのアモルファス記録マークを合焦状
態のレーザ光ビームを用いて薄い結晶質フィルム内に形成することに係る。情報
の記録中、媒体は、記録されるべき情報に従って変調された合焦状態のレーザ光
ビームに対して移動させられる。このため、位相変化記録層内にクエンチング(q
uenching)又は急冷が生じ、非露光領域を結晶質のままに維持する記録層におけ
る露光領域内にアモルファス情報ビットを形成させる。書き込まれたアモルファ
ス・マークの消去は、同一レーザによる加熱による再結晶化によって実現される
。こうしたアモルファス・マークはデータ・ビットを表わし、これらデータ・ビ
ットは低パワーの合焦状態のレーザ光ビームによりその基板を介して再生可能で
ある。結晶質記録層に対するアモルファス・マークの反射差が、変調されたレー
ザ光ビームをもたらし、次いでこれが検出器によって、コード化されて記録され
たディジタル情報に従って変調光電流に変換される。この変調光電流は、最低の
基本周波数を有する高周波（ＨＦ）信号である。光電流のピーク・ピーク値がＩII
で指定され、前記周波数に関連された高周波信号のピーク値はＩpeakとして指
定されている。変調ｍは、ｍ＝ＩII／Ｉpeakとして定義されて、Ｍ＝（ＲH−ＲL
）／ＲHと定義される光学的コントラストに比例するものであり、ここでＲH及び
ＲLは、それぞれ、結晶質材料及びアモルファス材料の反射である。
位相変化光記録における主な問題は、その要求される多数にわたる上書きサイ
クル（サイクラビリティ：cyclability）、即ち、繰り返し上書き（非結晶化）
及び消去（再結晶化）動作の回数と、正確な結晶化速度とである。高再結晶化速
度は、完全結晶化時間が１００ｎｓ（ナノ秒）未満、より好ましくは３０ｎｓか
ら７０ｎｓと短くなければならないディスク形状ＤＶＤ-ＲＡＭ及び光学的テー
プ等の高密度記録及び高データレートの用途において特に要求される。もし結晶
化速度が、レーザ光ビームに対する媒体の線形速度に合致するために充分高速で
なければ、先行する記録での古いデータ（アモルファス・マーク）が直接上書き
中に完全に除去（再結晶化）され得ない。これは高いノイズ・レベルを生ずる。
位相変化記録用の公知の材料としてはＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅに基づくものである。し
かしながら、公知の記録媒体で位相変化光記録のための全ての要件を満足するも
のはなく、特にサイクラビリティ及び結晶化速度の要件を満足するものはない。
冒頭で述べたタイプの光情報媒体は、米国特許第５，２８９，４５３号から既
知である。この既知の位相変化媒体の形式は、連続的な、第１誘電体層と、位相
変化Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ合金の記録層と、第２誘電体層と、金属反射層とから成る複
数層のスタックを備えるディスク形状基板を備える。複数層から成るスタックは
、ＩＰＩＭ構造と呼称されるが、ここでのＭは反射層又は金属層を表わし、Ｉは
誘電体層を表わし、Ｐは位相変化記録層を表わす。この特許が開示する高速記録
用（即ち、８ｍ／秒乃至１３ｍ／秒の相対的線形速度）の化合物ＧｅxＳｂyTｅz
は、三角形の三成分Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ化合物図表における領域ＪＫＬＭ内に位置し
ており、該領域は角点Ｊ（Ｇｅ22.5Ｓｂ22Ｔｅ55.5）；Ｋ（Ｇｅ12.5Ｓｂ32Ｔｅ55.5
）；Ｌ（Ｇｅ14.5Ｓｂ37.5Ｔｅ48）；Ｍ（Ｇｅ26Ｓｂ26Ｔｅ48）を有する。
この領域は、ＧｅＴｅ及びＳｂ2Ｔｅ3を接続する連絡線から逸れている。この特
許に従えば、高速記録用の位相変化記録層の厚みとしては、１２ｎｍから３５ｎ
ｍまでの範囲
、より好ましくは１２ｎｍから２５ｎｍまでの範囲にするのが望ましい。２５ｎ
ｍの厚みを越えれば、記録マークの形状の歪みの尺度であるジッター(jitter)は
増大する。この特許によると、ジッターは１０5回記録を繰返した後で初期値の
２倍にまでは増大しない。
こうした既知の記録媒体の短所は、ジッターが最初の数百のＤＯＷ（直接上書
き）サイクル中に許容できないレベルまで増大することである。この効果は以下
に示される。
発明の開示
本発明の目的は、中でも、ＤＶＤ−ＲＡＭ及び光学的テープ等の高速光記録に
適合する、繰り返し記録動作と消去動作とに際して、優れたサイクラビリティと
、良好なＤＯＷ特性を示す消去可能な光情報媒体を提供することである。高速記
録とは、ここでは、コンパクトディスク標準に係る速度の２倍となる少なくとも
２．４ｍ／秒のレーザ光ビームに相対的な光情報媒体の線形速度を意味する。こ
の媒体のジッターは、少なくとも１０5回のＤＯＷサイクルの間、また最初の数
百回のサイクルの間、低い一定レベルにあるべきである。
こうした目的は、本発明によると、冒頭のパラグラフに記載されたような光情
報媒体によって達成され、該光情報媒体は、前記記録層が、
Ｇｅ50xＳｂ40-40xＴｅ60-10x（原子百分率）、但し、０．１６６≦ｘ≦０．
４４４の式で定義される組成の合金を含み、
前記記録層が２５ｎｍ乃至３５ｎｍの厚みを有し、
前記第２誘電体層が１５ｎｍ乃至５０ｎｍの厚みを有し、
前記金属ミラー層が６０ｎｍ乃至１６０ｎｍの厚みを有する、
ことを特徴とする。
この組成は、第１図に示されるように、三角形のＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ組成図表にお
ける化合物ＧｅＴｅと化合物Ｓｂ2Ｔｅ3と接続する線の一部上に存して、化学量
的な化合物Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5（ｘ＝０．４４４）、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4（ｘ＝０．２
８６）、並びに、ＧｅＳｂ4Ｔｅ7（ｘ＝０．１６６）を含む。特にこれら三成分
の化学量的化合物が好ましい理由は、結晶化中に凝離が何等要求されないのでこ
れ
らの材料が急速に結晶化するからである。
このＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ合金の結晶化速度は、記録層の層厚（層厚み）に強く依存
する。重要なパラメータは、結晶質環境内における書き込み済みアモルファス・
マークの完全な結晶化のための消去パルスの最少時間として定義され、統計的に
測定される完全消去時間ｔe（ｎｓ：ナノ秒単位）である。この完全消去時間ｔe
は、層厚みが２７ｎｍまでに増大すると急激に減少し、層厚の更なる増大に及ん
で、約５０ｎｓから約６０ｎｓの値で飽和する傾向がある。記録層が２７ｎｍよ
りも大きくなると、ｔeは本質的にその厚みから独立する。２５ｎｍ辺りからｔe
は１００ｎｓの値を下回るが、これは高速記録に必要とされる。ｔeの観点から
、記録層の厚みは少なくとも２５ｎｍ、より好ましくは少なくとも２７ｎｍであ
るべきである。
媒体のサクラビリティは、５００００サイクルが必要とされる場合、値Ｍ5000 0
/Ｍ0によって表現され、これは５０００サイクル後と０サイクル後との光学的
コントラストの相対的変化である。各サイクル毎に、書き込まれたアモルファス
・マークはレーザ光ビームによる加熱を介しての再結晶化によって消去される一
方で、新しいアモルファス・マークが書き込まれる。Ｍ50000/Ｍ0の理想値は１
．０、即ち、光学的コントラストが各サイクル後に変化せずに維持されることで
ある。実用上の理由から、この値は０．７と１．３との間とすべきであり、この
範囲外であればその記録材料はもはや使用不可能である。Ｍ50000/Ｍ0の値は、
記録層の層厚に依存することが判明されている。Ｍ50000/Ｍ0の値は、記録層の
厚みが２３ｎｍ或いはそれ以上の場合に０．７より大きい。記録層の厚みが３５
ｎｍ或いはそれ以下の場合に、Ｍ50000/Ｍ0の値は１．３よりも小さい。ｔe及び
サイクラビリティに関しての組み合わせ要求の結果、記録層の厚みは２５ｎｍと
３５ｎｍとの間の範囲、より好ましくは２７ｎｍと３５ｎｍとの間の範囲とすべ
きである。以下に解説されるように、２５ｎｍと３５ｎｍとの間の厚みである記
録層を有する媒体は最初の１０5ＤＯＷサイクルの間、一定の低いジッターを有
する。
先に定義された組成のｘの値が０．４４４よりも大きくなると、ｔeは許容で
きない程に高くなる。例えば、記録層としての金属間化合物Ｇｅ39Ｓｂ9Ｔｅ52
（ｘ＝０．７８）を有する記録媒体は、少なくとも１２０ｎｓのｔe値を有する
。また
、サイクラビリティは、１０4サイクル後に既に貧弱となり、値Ｍ50000/Ｍ0は０
．７を下回る。ｘが０．１６６よりも小さくなれば、結晶化温度は許容できない
程に低くなって、記録層の熱的安定性は低減される。
第１の誘電体層、即ち、基板と位相変化記録層との間の層の厚みは、ｔe及び
サイクラビリティ値Ｍ50000/Ｍ0に対して、観測され得る影響はない。こうして
、この層の厚みを、そのスタックの熱的特性に影響することなく、他の例えば光
学的理由のために変更することができる。この層は、記録層を湿気から保護し、
基板を熱的損傷から保護し、そして、光学的コントラストＭを最適化する。ジッ
ターの観点から、この第１誘電体層の厚みは、追って説明されるように好ましく
は少なくとも７０である。例えば光学的コントラストの観点から、この層の厚み
は５００ｎｍに限定される。
第２誘電体層、即ち、記録層と金属ミラー層との間の層に対する最適な厚み範
囲は、１５ｎｍと５０ｎｍとの間、より好ましくは２０ｎｍと４０ｎｍとの間で
あることが判明されている。この層が薄過ぎると、記録層と金属ミラー層との間
の熱的絶縁が悪影響を受ける。その結果、記録層の冷却速度が増大し、これが結
晶化プロセスの遅延及び低サイクラビリティに至る。冷却速度は、第２誘電体層
の厚みを増大することによって低減されることとなる。
時間ｔeは、２０ｎｍから２００ｎｍまでの範囲内の金属ミラー層の厚みには
敏感ではない。しかしながらがサイクラビリティは、金属ミラー層が６０ｎｍよ
りも薄くなると悪影響を受ける。それは冷却速度があまりにも緩慢であるからで
ある。金属ミラー層が１６０ｎｍ或いはそれよりも厚くなると、サイクラビリテ
ィが更に劣化し、その増大された熱的伝導性のために記録及び消去能力を高くし
なければならない。好ましくは、金属ミラー層の厚みは８０ｎｍと１２０ｎｍと
の間である。
第１及び第２誘電体層は、例えば（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20等のＺｎＳとＳ
ｉＯ2との混合物で形成可能である。代替物としては、例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2
、ＺｎＳ、ＡｌＮ、並びにＴａ2Ｏ5である。好ましくは、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｔａ
Ｃ、ＺｒＣ、或いは、ＴｉＣのようなカーバイド又は炭化物が用いられる。これ
ら材料は、ＺｎＳ-ＳｉＯ2混合物と比べてより高い結晶化速度や、より良好なサ
イク
ラビリティを与える。
金属ミラー層の場合、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ
、Ｔａ、並びに、これら金属の種々の合金が使用可能である。
こうした反射層及び誘電体層の双方は、蒸着或いはスパッタリングによって提
供される。
この情報媒体の基板は、レーザ波長に対して少なくとも透明であり（又は透過
性があり）、例えば、ポリカボネート、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ
）、アモルファス（非結晶質）ポリオレフィン、或いはガラスで形成される。典
型例での基板は、ディスク形状で、１２０ｍｍの径と１．２ｍｍの厚みを有する
。
代替的に基板は、例えばポリエステル・フィルムから成る合成樹脂の柔軟性テ
ープの形態で可能である。このようにして、光学的テープが、例えば高速スピン
・ポリゴンに基づく光学的テープ・レコーダ用に得られる。このような装置にお
いて、反射されたレーザ光ビームはそのテープ表面を横切るようにスキャンを実
現する。
記録層側のディスク形状基板の表面には、好ましくは、光学的にスキャンされ
得るサーボトラックが設けられる。このサーボトラックはしばしば渦巻き形状の
溝によって構成され、射出成形或いはプレス成形の際の型によって基板内に形成
される。この溝は、代替的には、アクリレートから成る紫外線光硬化層等の合成
樹脂層内に複製プロセスで形成可能であり、これは基板上に独立して設けられる
。そうした溝の高密度記録は、例えば０．７μｍから０．８μｍのピッチと、０
．５μｍの幅とを有する。
任意に、スタックの最外層は、例えば紫外線光硬化ポリ（メタ）アクリレート
等の保護層によって環境から遮蔽される。
高密度記録及び消去は、例えば６７５ｎｍ或いはそれ以下（赤から青）の波長
の短波長レーザを用いることによって達成可能である。
位相変化記録層は、基板に対して、適切なターゲットの蒸着成いはスパッタリ
ングを為すことによって提供可能である。こうして蒸着された層は非結晶質又は
アモルファスであり、低反射を示す。高反射を有する適切な記録層を構成するた
めに、この層は先ず結晶化されなければならず、これは、通常、初期化と呼称さ
れる。この目的のため、記録層は炉内でＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ合金の結晶化温度、例え
ば１８０℃を上回る温度まで加熱され得る。代替的に、ポリカボネート等の合成
樹脂基板は充分なパワーのレーザ光ビームによって加熱可能である。これは、例
えばレーザ光ビームが移動する記録層をスキャンするようなレコーダ内において
実現可能である。次いで、アモルファス層は、基板が不都合な加熱負荷を被るこ
となく、該アモルファス層を結晶化する際、要求される温度まで局所的に加熱さ
れる。
要求に応じて、ｔeはＧｅＴｅ及びＳｂ2Ｔｅ3を接続する連絡線から、Ｓｂを
３原子％（at.％）まで追加することによって、本発明で請求される連絡線上の
Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ合金まで逸らすことによって増大される。ＧｅＳｂ2Ｔｅ4を３原
子％追加することによって、ｔeは６０ｎｓから１００ｎｓまで増大する。この
ような追加は、記録感度の増大、即ち、溶融解パワーＰmを低下する。
所望に応じて、追加的な薄い金属層を基板と第１誘電体層との間に挿入するこ
とができ、これにより、いわゆるＭＩＰＩＭ構造を形成する。この構造はより複
雑となるが、その追加的な金属層は、光学的コントラストＭと共に記録層の冷却
速度を増大する。
図面の簡単な説明
第１図は、Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅの原子百分率での三成分組成図表と、本発明に従え
ば０．１６６≦ｘ≦０．４４４の下、原子百分率でのＧｅ50xＳｂ40-40xＴｅ60- 10x
の式に適用した線とを示す。
第２図は、本発明による光情報媒体の概略断面図を示す。
第３図は、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4材料の場合における、記録層の完全消去時間ｔe（
ｎｓ単位）と厚みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第４図は、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4材料の場合における、記録層の５００００サイクル
後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（Ｍ50000/Ｍ0）と厚み
ｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第５図は、Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5材料の場合における、記録層の完全消去時間ｔe（
ｎ
ｓ単位）と厚みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第６図は、Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5材料の場合における、記録層の５００００サイク
ル後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（Ｍ50000/Ｍ0）と厚
みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第７図は、ＧｅＳｂ4Ｔｅ7材料の場合における、記録層の完全消去時間ｔe（
ｎｓ単位）と厚みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第８図は、ＧｅＳｂ4Ｔｅ7材料の場合における、記録層の５００００サイクル
後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（Ｍ50000/Ｍ0）と厚み
ｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第９図は、本発明に従わないＧｅ39Ｓｂ9Ｔｅ52材料の場合における、記録層
の完全消去時間ｔe（ｎｓ単位）と厚みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第１０図は、本発明によらないＧｅ39Ｓｂ9Ｔｅ52材料の場合における、記録
層の１００００サイクル後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化
（Ｍ10000／Ｍ0）と厚みｄ3（ｎｍ単位）との間の関係を示す。
第１１図は、完全消去時間ｔe（ｎｓ単位）と記録層内の化合物ＧｅＳｂ2Ｔｅ4
に対する余分なＳｂ（ｙ原子％）の追加との間の関係を示す。
第１２図は、本発明に従わないディスク形状情報媒体Ａと、本発明に従った媒
体Ｂとの、７．２ｍ／ｓの線形ディスク速度で、ＤＯＷサイクルの回数ｎの関数
としてのジッターＪ（クロックタイムＴcの％単位）を示す。
第１３図は、平均ジッターがクロックタイムの１２％に達した際、第１誘電体
層の厚みｄ2（ｎｍ単位）の関数としてのサイクルｎの最大数を示す。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、以下に図面を参照してより詳細に説明されるであろう。実施例
第２図は、本発明に従った光学的情報ディスクの断面における一部を示してい
る。符号１は、１２０ｍｍの径と１．２ｍｍの厚みとを有するガラス製ディスク
形状基板を示す。基板１は、
−厚みｄ2＝２０ｎｍを具備する（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20から成る誘電体層２
、
−厚みｄ3を具備するＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅから成る記録層３、
−厚みｄ4＝２０ｎｍを具備する（ＺｎＳ）80（ＳｉＯ2）20から成る誘電体層４
、並びに、
−厚みｄ5＝１００ｎｍを具備するＡｌから成る金属ミラー層５から成る構造の
ＩＰＩＭスタックが設けられている。
これら層全てはスパッタリングによって提供される。記録層３の初期結晶化状
態は、蒸着されたままのアモルファス合金をオーブン内で１８０℃までの温度で
アニーリング処理（annealing）することによって得られる。
情報の記録、再生、並びに消去のためのレーザ光ビームは、基板１を介して記
録層３に入る。このビームは概略的に矢印６で表わされている。アモルファス・
マークはパワーＰw＝１．２５Ｐm（Ｐm＝溶融解パワー）と時間１００ｎｓの単
一レーザ・パルスによって書き込まれる。消去パワーはＰw／２である。
第１図に見られるように（Ｇｅ14.3Ｓｂ28.6Ｔｅ57.1の原子百分率を与えるｘ
＝０．２８６の場合の）、化合物ＧｅＳｂ2Ｔｅ4の場合において、ナノ秒単位（
ｎｓ）でのｔe（即ち、書き込まれたアモルファス・マークの結晶化が完了する
時間）の位相変化層のナノメートル単位（ｎｍ）での厚みｄ3に対する依存性は
、第３図に示されている。この第３図から、ｔeはｄ3を約２７ｎｍまで増大する
ことによって急激に減少し、そしてｄ3の更なる増大に及んで、約６０ｎｓの低
い値で飽和する傾向があることは明らかである。
５００００サイクル後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（
Ｍ50000/Ｍ0）のｄ3依存性は、第４図に表示されている。ｄ3が２５ｎｍと３５
ｎｍとの間である際、Ｍ50000/Ｍ0は１．０±０．１、即ち光学的コントラスト
は実際上不変のままである。
第３図及び第４図の組み合わせは、ｄ3が２５ｎｍと３５ｎｍとの間にある際
、高結晶化速度が得られ、それは高速光記録と少なくとも５００００サイクルの
良好なサイクラビリティとにとって本質的である。実施例２
実施例１は、第１図に見られるように（Ｇｅ22.2Ｓｂ22.2Ｔｅ55.6の原子百分
率を与えるｘ＝０．４４４の場合の）、組成Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5を有する記録層３
を用いて繰り返されている。第５図は、ｔeの記録層の厚みｄ3に対する依存性を
示す。この第５図から、厚みｄ3＝２５ｎｍの際にｔeが１００ｎｓを下回り、ｄ3
を約２７ｎｍまで増大すると更に減少することは明らかであり、ｔeはｄ3の更
なる増大に及んで約５０ｎｓの低い値で飽和する傾向がある。
５００００サイクル後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（
Ｍ50000/Ｍ0）のｄ3依存性は、第６図に表示されている。ｄ3が２０ｎｍと３５
ｎｍとの間である際、Ｍ50000/Ｍ0は１．０±０．３であり、この範囲内におい
て記録媒体を実用上使用し得る。
第５図及び第６図の組み合わせは、ｄ3が２５ｎｍと３５ｎｍとの間にある際
、高結晶化速度が得られ、それは高速光記録と少なくとも５００００サイクルの
良好なサイクラビリティとにとって本質的である。実施例３
実施例１が、第１図に見られるように（Ｇｅ8.3Ｓｂ33.3Ｔｅ58.4の原子百分
率を与えるｘ＝０．１６６の場合の）、組成ＧｅＳｂ4Ｔｅ7を有する記録層３を
用いて繰り返されている。第７図は、ｔeの記録層の厚みｄ3に対する依存性を示
す。この第７図から、厚みｄ3＝２４ｎｍの際にｔeが１００ｎｓを下回り、ｄ3
を約２７ｎｍまで増大すると更に減少することは明らかであり、ｔeはｄ3の更な
る増大に及んで約７０ｎｓの低い値で飽和する傾向がある。
５００００サイクル後及び０サイクル後の光学的コントラストの相対的変化（
Ｍ50000/Ｍ0）のｄ3依存性は、第８図に表示されている。ｄ3が２５ｎｍよりも
大きい際、Ｍ50000/Ｍ0は０．８よりも大きい。しかしながら、結晶質と非結晶
質（アモルファス）との間の光学的コントラストは、記録層が３５ｎｍよりも厚
くなると、許容できない程に低くなる。この観点から、記録層厚みｄ3は３５ｎ
ｍを越えるべきではない。比較例（本発明にはよらない）
実施例１が、ＧｅＴｅ−Ｓｂ2Ｔｅ3接続の連絡線上でありかつ、本発明の請求
範囲外であるが、第１図に見られるように（ｘ＝０．７８の場合の）原子組成Ｇ
ｅ39Ｓｂ9Ｔｅ52を有する記録層３を用いて繰り返されている。第９図は、ｔeの
記録層の厚みｄ3に対する依存性を示す。この完全消去時間ｔeは、記録層の厚み
ｄ3が増大するにつれて増大し、ｄ3≧４５ｎｍである値の場合、高レベルで一定
になる傾向がある。ｔeが１００ｎｓを下回って、高速記録に要求されるｄ3の値
はない。また、サイクラビリティは貧弱である。最良の厚み範囲は、２５ｎｍと
４７ｎｍとの間であり、そこでのたった１００００サイクル後のＭl0000／Ｍ0が
０．７±０．１である（第１０図参照）。これが示すことは、この場合の記録材
料は対応的に制限されたサイクル数の後に劣化されることである。実施例４から９
これらの実施例において、第２誘電体層４の厚みｄ4（ナノ秒単位）の、完全
消去時間ｔe及びサイクラビリティＭ50000/Ｍ0に対する影響が調査されている。
その結果が表１に要約されている。これら実験において、ＩＰＩＭスタックにお
ける他の層の厚みd2，d3，d5は一定に保たれた。層２、４、並びに５のためには
、実施例１と同一材料が用いられている。記録層３には、化合物ＧｅＳｂ2Ｔｅ4
を用いている。
表１が示すことは、ｔe及びＭ50000/Ｍ0の双方は、ｄ4が１５ｎｍ或いはそれ
以上厚いときに最適であることである。記録層３の冷却速度は第２誘電体層の厚
みｄ4が増大するにつれて減少するので、厚みｄ4を５０ｎｍ或いはそれ以下に限
定することが好ましい。それ故に、第２誘電体層４のための最良の厚み範囲は、
１５ｎｍと５０ｎｍとの間で有り、より好ましくは２０ｎｍと４０ｎｍとの間で
ある。実施例１０から１５
これらの実施例において、第１誘電体層２の厚みｄ2（ｎｍ単位）の、完全消
去時間ｔe及びサイクラビリティＭ50000/Ｍ0に対する影響が調査されている。そ
の結果が表２に要約されている。これら実験において、ＩＰＩＭスタックにおけ
る他
の層の厚みｄ3，ｄ4，ｄ5は一定に保たれた。層２、４、並びに５のためには、
実施例１と同一材料が用いられている。記録層３には、化合物ＧｅＳｂ2Ｔｅ4を
用いている。
表２が示すことは、第１誘電体層２の厚みｄ2の結晶化速度ｔe及びサクラビリ
ティＭ50000/Ｍ0に対する観測され得る影響は何等見出されないことである。し
かしながら、この誘電体層２は記録層３を湿気から保護し、基板１を熱的損傷か
ら保護して、光学的コントラストＭを最適化している。こうして、他の理由、例
えば光学的理由のために、ＩＰＩＭスタックの熱的特性に影響することなく厚み
ｄ2を変更することが可能である。他の理由、即ちジッターのために、ｄ2は例２
７に例示されるように好ましくは少なくとも７０ｎｍである。実施例１６から２４
これらの実施例において、第金属ミラー層５の厚みｄ5（ｎｍ単位）の、完全
消去時間ｔe及びサイクラビリティＭ50000/Ｍ0に対する影響が調査されている。
その結果が表３に要約されている。これら実験において、ＩＰＩＭスタックにお
ける他の層の厚みｄ2，ｄ3，ｄ4は一定に保たれた。層２、４、並びに５のため
には、実施例１と同一材料が用いられている。記録層３には、化合物ＧｅＳｂ2
Ｔｅ4を用いている。
表３が示すことは、完全消去時間ｔeが、２０ｎｍから２００ｎｍまでの金属
ミラー層厚みｄ5に対して感度がないように見える。しかし、サイクラビリティ
は、金属層５が６０ｎｍより薄くなると、より悪化する。金属層５が１６０ｎｍ
よりも厚くなると、サイクラビリティが再度より悪化し、レーザ光ビームの書き
込み及び消去パワーを、その増大された熱的伝導性の故に高くしなければならな
い。
それ故に、金属ミラー層５の厚み範囲は、６０ｎｍと１６０ｎｍとの間、より好
ましくは８０ｎｍと１２０ｎｍとの間とすべきである。実施例２５
実施例１に従った光情報媒体において、２５ｎｍの厚みｄ3を有する記録層３
が用いられている。その記録層における化合物ＧｅＳｂ2Ｔｅ4に対して、Ｓｂの
追加量が付加される。第１１図が示すことは、完全消去時間ｔeが、その追加Ｓ
ｂ含有量ｙ（原子％）が増大されると増大されることである。完全消去時間ｔe
は、追加Ｓｂが付加されなければ（ｙ＝０）、８０ｎｓである一方で、化合物Ｇ
ｅＳｂ2Ｔｅ4に対してＳｂが％で３の追加（ｙ＝３）では、ｔeを１００ｎｓま
で増大することになる。前記化合物に対して余分なＳｂを追加すると、３成分組
成図表（第１図）におけるＧｅＳｂ2Ｔｅ4とＳｂとを接続する連絡線が追従され
る。この実験から、記録層における化合物Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅの組成は、好ましくは
、ＧｅＴｅとＳｂ2Ｔｅ3とを接続する連絡線から逸脱すべきではないことが分る
。せいぜい余分に３原子％のＳｂをその化合物に対して追加できる。実施例２６
この実験において、ジッターが判定された。ＥＦＭ変調コード（ＣＤコード）
が用いられて、ランダム・データを生成する。記録されたマークのエッジと回復
されたデータのクロックタイムに対応する位置との間の差としての標準偏差であ
るジッターＪは、ディスクのサイクラビリティを判定するために用いられる標準
パラメータである。ジッターはクロックタイムＴcの１２％を下回る、即ち、Ｃ
Ｄ速度で３０ｎｓ（１．２ｍ／ｓ；クロックタイム２３０ｎｓ）を下回る必要が
ある。こうして光ディスクの寿命は、ジッターＪがクロックタイムＴcの１２％
に到達するまでの時間である。マークの立ち上がりエッジ及び立ち下がり立ち下
がりエッジの双方が測定される。
２つの記録ディスクＡ及びＢが、実施例１に従った記録層用の材料を用いて表
４に従い準備される。これら両ディスクは基板の片面上に溝形態の渦巻き形状サ
ーボトラックが設けられ、レコーダ内で初期化される。この溝は、複製プロセス
によって、アクリレートから成る紫外線光硬化層内に設けられる。これら２つの
ディスクは、記録層の厚みｄ3が異なるが、熱的及び光学的特性が、第１誘電体
層２、即ち基板１と記録層３との間の層の厚みｄ2を調和又は一致することによ
って殆ど同一とされるように設計されている。
ディスクＡは本発明に従っておらず、記録層の厚みｄ3が本発明の請求範囲外
である。
第１２図において、７．２ｍ／ｓ（ＣＤ速度の６倍）の線形ディスク速度で、
ＤＯＷ（上書き）サイクル回数ｎの関数としてのジッターＪ（Ｔcの％で）が、
両ディスク用に示されている。ＤＯＷ実験中、新しいアモルファス・マークが書
き込まれると同時に、そうした新しいアモルファス・マークの間の領域が同一レ
ーザのスポット通過中に再結晶化される。第１２図から明らかなことは、ディス
ク
Ａの場合に大きなジッター突起が最初の１０００ＤＯＷサイクルにおいて観察さ
れることである。Ｊのピーク値は４ＤＯＷサイクル後に１２％を上回る。これが
意味することは、このディスクは２回のＤＯＷ後にそれ以上使用不可能であるこ
とである。この大きなジッター突起は、主に、大きな立ち下がりジッター、即ち
効果の後方側のせいである。これは、残余データ、即ち、先行する記録から残存
するアモルファス残余に起因する。これが意味することは、先行する記録からの
アモルファス・マークがＤＯＷ中に完全には結晶化されていないことである。１
０００ＤＯＷサイクル後、ジッターは第１サイクルに近付く。本発明の請求範囲
内の厚みｄ3を有するディスクＢにおいては、そうしたジッター突起は生じない
。ジッターＪは低く、一定値を有し、ＤＯＷサイクルの全回数は、１２％の上限
ジッターの到達前に、２×１０5を上回る。実施例２７
この実験において、第１誘電体層２の厚みｄ2（ｎｍ単位）のジッターに対す
る影響が調査されている。各種層の材料と、層２以外の各種層の厚みとは実施例
１０から１５までのものと同一である。波長７８０ｎｍによっての、レコーダ内
での記録実験による結果が第１３図に表わされている。この図は、ｄ2の関数と
してのＤＯＷサイクルｎの最大数を示している。ｎ値は、平均ジッター［（立ち
上がりジッター＋立ち下がりジッター）／２］がクロックタイムＴcの１２％に
達するまでの上書き数として定義される。サイクルｎの最大数は増大するｄ2に
伴って増大し、ｄ2が７０ｎｍ或いはそれ以上の厚くなると、１０5を上回る値に
達するものと理解されたい。
実施例１０から１５において実証されたことは、ｔe及びＭ50000/Ｍ0はｄ2に
対して鈍感であることである。しかし、ジッターが寿命の測定値として用いられ
たならば、サイクラビリティは、ｄ2が７０ｎｍよりも小さいときに驚くほどｄ2
に対して鋭敏である
本発明に従えば、消去可能な光情報媒体が提供され、それが、７．２ｍ／ｓの
線形速度で少なくとも２×１０5ＤＯＷサイクルのサイクラビリティを有して、
ＤＶＤ-ＲＡＭ及び光学的テープ等の直上書き及び高速記録に適合している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ
Ｇ１１Ｂ 7/24 ５３８ Ｇ１１Ｂ 7/24 ５７２Ｂ
５７２ Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｘ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ
(72)発明者 ドゥチャテアウ ヨハン フィリッペ ウ
ィリアム ベアトリス
オランダ国 5656 アーアー アインドー
フェン プロフ ホルストラーン ６
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．レーザ光ビームによる消去可能な高速記録用の光情報媒体であって、第１誘 電体層、Ｇｅ，Ｓｂ，Ｔｅから成る合金を含む位相変化材から形成された記録層 、第２誘電体層、並びに、金属ミラー層を備える、複数層から成るスタックを担 持する基板を有する光情報媒体であって、 前記合金が、０．１６６≦ｘ≦０．４４４の下、（原子百分率で）式Ｇｅ50x Ｓｂ40-40xＴｅ60-10xによって定義される組成を有し、 前記記録層が、２５ｎｍ乃至３５ｎｍの厚みを有し、 前記第２誘電体層が、１５ｎｍ乃至５０ｎｍの厚みを有し、 前記金属ミラー層が、６０ｎｍ乃至１６０ｎｍの厚みを有することから成 る光情報媒体。 ２．前記記録層が２７ｍ乃至３５ｎｍの厚みを有することを特徴とする、請求項 １に記載の光情報媒体。 ３．前記第２誘電体層が、２０ｎｍ乃至４０ｎｍの厚みを有することを特徴とす る、請求項１に記載の光情報媒体。 ４．前記第１誘電体層が、７０ｎｍ乃至５００ｎｍの厚みを有することを特徴と する、請求項１に記載の光情報媒体。 ５．前記金属ミラー層が、８０ｎｍ乃至１２０ｎｍの厚みを有することを特徴と する、請求項１に記載に光情報媒体。 ６．前記合金が、Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5、ＧｅＳｂ2Ｔｅ4、並びに、ＧｅＳｂ4Ｔｅ7 から成るグループから選択された化学量論的な化合物を具備することを特徴とす る、請求項１に記載の光情報媒体。 ７．原子％で０乃至３のＳｂが前記合金に対して付加されていることを特徴とす る、請求項１に記載の光情報媒体。 ８．前記金属ミラー層が、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、並びに、 Ｔａから成るグループから選択された少なくとも１つの金属を含むことを特徴と する、請求項１に記載の光情報媒体。 ９．前記基板がディスク或いはテープであることを特徴とする、請求項１に記載 の光情報媒体。 １０．前記レーザ光ビームと前記媒体との間の相対的速度が少なくとも２．４ｍ ／ｓである高速記録のための、先行する請求項の何れか一項に記載の光媒体の使 用。
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