專利名稱：光存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于通過光照射來記錄、擦除和再現(xiàn)數(shù)據(jù)的光存儲介質(zhì)。本發(fā)明特別涉及到一種諸如可重寫相變光存儲介質(zhì)的光存儲介質(zhì)，如光盤和光卡，它在以高線速度進行光記錄時具有高記錄特性。
背景技術(shù)：
以下說明幾類已知的可重寫相變光存儲介質(zhì)。
相變光存儲介質(zhì)是有疊層結(jié)構(gòu)的光存儲介質(zhì)，其中，在襯底上至少依次疊加介質(zhì)層、記錄層(或膜)、另一介質(zhì)層和反射層，襯底具有一個在記錄、擦除和記錄時使用不同功率的激光束照射的面。
記錄時，激光脈沖被施加(照射)到記錄層上，熔化并迅速冷卻記錄層以在其上形成非晶態(tài)記錄標記。記錄標記具有低于晶相的反射率，因而作為被記錄數(shù)據(jù)是光學(xué)可讀的。
在擦除記錄標記時，能量低于記錄激光脈沖的激光照射到記錄層上，將記錄層加熱到結(jié)晶溫度或更高但低于記錄層的熔點。溫度升高迫使記錄標記從非晶相轉(zhuǎn)變成晶相，從而擦除記錄標記以便重寫。
用作這種記錄層的常用材料為Ge-Sb-Te合金、Ag-In-Sb-Te合金等，因為他們具有高結(jié)晶速率。
具有這種材料的記錄層的光存儲介質(zhì)通常在記錄層的兩側(cè)提供耐熱和可滲透介質(zhì)層，用于防止記錄層變形或開裂。
具有包含ZnS成分的介質(zhì)層的已知可重寫相變光存儲介質(zhì)在記錄層的一側(cè)或每一側(cè)上提供氮化物界面層，以防止硫滲入記錄層。
另一種已知的可重寫相變光存儲介質(zhì)在介質(zhì)層上，與激光入射側(cè)相對的一側(cè)，提供了以Al、Ag等作為主要成分的金屬反射層用于提高反射率。
最近的高記錄密度相變光存儲介質(zhì)要求高記錄速度。例如，最近的可重寫相變光存儲介質(zhì)，如DVD或DVD-RW，具有2.4倍DVD速度的最大線速度，但是每個DVD記錄花費25分鐘。實際的記錄時間是15分鐘或更短。因而，可實現(xiàn)的最大線速度是4倍DVD速度或更高。
為了光盤的高效使用，研究了高線速度記錄。例如，根據(jù)DVD標準，1倍速的記錄線速度為3.5m/s。
日本的未審查專利公報第5號(1993)-16528和5(1993)-4453公開了用Ge-Sb-Te合金或Ge-Sb-Te-In合金作為記錄層的光存儲介質(zhì)。
本發(fā)明的發(fā)明人在這些未審查專利公報基礎(chǔ)上關(guān)于光存儲介質(zhì)的實驗顯示了除其它而外DVD和DVD-RW之間的低匹配性、低反射率。
日本專利第3150267號公開了一種光存儲介質(zhì)，采用Ge(或Si)-Ag-In-Sb-Te合金(Ge或Si被添加到Ag-In-Sb-Te合金中)作為其主要成分表示為[(AaBbCc)1-dDd]1-eEe的相變記錄層。符號“A”表示Ag和/或Au；“B”表示Sb和/或Bi；“C”表示Te和/或Se；“D”表示In，或In和Al和/或P；而“E”表示Si、Ge、Sn和P其中的一個或多個。符號“a”“b”“c”和“d”表示原子比0.001≤a≤0.20；0.40≤b≤0.90；0.10≤c≤0.50(a+b+c＝1)；0≤d≤0.06；以及0.001≤e≤0.10。
在該日本專利中公開的記錄層包含至少一種選自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mn、W和Mo的元素。該被選擇元素在記錄層中占5％原子比或更少。
本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)于該日本專利中所公開的光存儲介質(zhì)的實驗獲得了高線速度記錄，但只在記錄層組成的某些有限區(qū)域上。該日本專利的一個實施例的記錄層采用組成[(AgaSbbTee)1-dInd]1-eSie(a＝0.123，b＝0.544，c＝0.333，d＝0.05，e＝0.017)。包含該組成的光存儲介質(zhì)允許以最大線速度12m/s重寫，但是不足以用于4倍DVD速度記錄或更高線速度14m/s記錄。
日本未審查專利第2002-264515號公開了一種光存儲介質(zhì)，它具有包含主要元素Ge、In、Sb和Te的記錄層。這些元素分別具有組成比(原子％)α、β、γ和δ，其中，α+β+γ+δ＝100且0.1≤α≤7，1≤β≤9，61≤γ≤75和22≤δ≤30。
本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)于該未審查專利公報所公開的光存儲介質(zhì)的實驗獲得了高達3倍DVD速度的結(jié)晶速率，但不足以用于4倍DVD速度或更高速度的記錄。
日本未審查專利第2000-313170號公開了一種光存儲介質(zhì)，可以用一個在寬的線速度范圍記錄，使用表示為[(SbxTe1-x)Ge1-y]zM1-z(0.7≤x≤0.9，0.8≤y＜1，0.88≤z＜1，“M”為In和/或Ga的記錄層)。
本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)于該未審查專利公報所公開的光存儲介質(zhì)的實驗獲得了高線速度記錄，但只是在記錄層組成的某個有限區(qū)域，或0.72≤x≤0.74，但顯示出相對低的結(jié)晶速率，不足以用于4倍DVD速度或更高速度記錄。
如上面所討論的，已知的可重寫相變光存儲介質(zhì)不能在高線速度如4倍速或更高速度顯示出適宜的記錄特性。詳細地說，在高線速度記錄中記錄層在記錄層上的結(jié)晶區(qū)內(nèi)形成無定形(非晶)區(qū)時，已知存儲介質(zhì)顯示出低反射率或低結(jié)晶速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在高線速度如4倍DVD速度或更高速度時具有適宜的記錄特性并且不受多次重寫影響的光盤。
本發(fā)明提供一種光盤，該光盤包含襯底、在襯底上形成的第一保護層、在第一保護層上形成的記錄層、在記錄層上形成的第二保護層，以及在第二保護層上形成的反射層，其中記錄層包含被表示為(SbxTe1-x)aGebInc的組分，其中原子比為0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的光盤實施例的局部放大垂直縱向截面視圖；圖2是激光脈沖調(diào)制記錄方案的示例；圖3是以6倍速記錄的信號波示例；圖4是調(diào)制振幅計算示例；圖5是本發(fā)明的實例和對照例的記錄特性表；圖6是表示調(diào)制振幅和反射率對襯底溝槽深度的圖表；以及圖7是已知記錄方案的示例。
具體實施例方式
將參考

根據(jù)本發(fā)明的實施例。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的光盤10具有疊層結(jié)構(gòu)，其中至少在襯底1上依次疊加第一保護層2、記錄層3、第二保護層4和反射層5。在反射層5上可以提供第三保護層6。
記錄層3包含表示為(SbxTe1-x)aGebInc的組分，符號“x”、“a”、“b”和“c”表示原子比0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10(a+b+c＝1)，以及對于Ge和In的組合，-0.05≤b-c≤0.05。
記錄層3包含至少一種選自Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga的元素。被選元素在記錄層3中占3％原子比或更少。
反射層5包含主要成分Ag。襯底1具有螺旋溝槽或同心溝槽，溝槽深度dg為20nm≤dg≤30nm。
根據(jù)本發(fā)明的光盤10可用作相變光盤如DVD-RW，以及可重寫介質(zhì)，例如其上數(shù)據(jù)可被重寫好幾次的光卡。
下面對應(yīng)用了本發(fā)明的光盤10的DVD-RW進行說明。
襯底1由在用入射到襯底表面1a的激光束L記錄時不受灰塵、斷裂等的影響的透明材料構(gòu)成，如圖1所示。這樣的透明材料為玻璃、聚碳酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸鹽樹脂、聚烯烴樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂等。這些材料中，聚碳酸酯樹脂由于其低雙折射性和吸濕性，以及柔韌性，是最佳選擇。
襯底1的合適厚度在0.01～5mm范圍內(nèi)。對于DVD-RW(整體厚度有1.2mm)，0.6mm的厚度是可行的。薄于0.01的厚度即使在使用入射到襯底1表面1a的聚焦激光束記錄時，也容易受灰塵的影響。厚度大于5mm使得很難給物鏡提供高的數(shù)字孔徑，這造成大的激光束點尺寸，從而降低記錄密度。
襯底1可以是柔性或剛性襯底。柔性襯底用于帶式、薄片式或卡式存儲介質(zhì)。剛性襯底用于卡式或盤式存儲介質(zhì)。
在每個襯底上疊加第一保護層2、記錄層3、第二保護層4、反射層5和第三保護層6后，可以制成兩個襯底1。這兩個襯底可將它們的背面彼此粘貼形成空氣-三明治結(jié)構(gòu)、空氣-入射結(jié)構(gòu)或密著結(jié)構(gòu)。
第一和第二保護層2和4保護襯底1和記錄層3免受可能導(dǎo)致變形從而降低記錄特性的熱的影響，同時也可用來通過光干涉增強再現(xiàn)時的信號對比度。
第一和第二保護層2和4在記錄和再現(xiàn)時對激光束是透明的，分別具有反射率n，其中1.9≤n≤2.3。這些保護層不一定由相同的材料或組成構(gòu)成。ZnS和SiO2復(fù)合膜是用于這些保護層的最佳選擇，這是由于其相對于重復(fù)記錄和擦除具有的高記錄靈敏度、高C/N、高可擦除性等。
第一保護層2的厚度范圍從約5nm～500nm。盡管如此，為防止開裂或從襯底1或記錄層3剝落，可行的范圍是40～300nm。
為了獲得高記錄性能如高C/N、高可擦除性等，同時為了穩(wěn)定的多次重寫，第二保護層4的可行厚度范圍為0.5～50nm。
反射層5的材料的主要成包括的呈現(xiàn)光反射性的金屬，如Al、Au或Ag，或任何這些金屬的合金，以及由一種或多種金屬或半導(dǎo)體構(gòu)成的附加元素?；蛘?，它可包含Al、Au或Ag的混合物，以及金屬氮化物、金屬氧化物或具有Al或Si的金屬硫族化合物(chalcogenide)。
作為高光反射率和高熱導(dǎo)率的反射層5的材料，以金屬如Al、Au或Ag，以及任何這些金屬的合金為主要成分是合適的。
一種推薦使用的合金由Al和至少一種選自Si、Mg、Cu、Pd、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、Mn、Zr等的元素構(gòu)成。另外一種推薦合金由Au或Ag，以及至少一種選自Cr、Ag、Cu、Pd、Pt、Ni、Nd等的元素構(gòu)成。這些合金呈現(xiàn)抗高溫、高濕等的高抗環(huán)境特性。高線速度記錄的最佳選擇是金屬或合金(包含Ag)作為主要成分，呈現(xiàn)實部小的光常數(shù)。
根據(jù)用于該層的金屬或合金的熱導(dǎo)率，反射層5的可行厚度為50～300nm。50nm或更大的厚度不會使光因子如反射率發(fā)生改變，而對于冷卻速率影響很大。超過300nm的厚度降低了生產(chǎn)效率，由于產(chǎn)生這樣厚的層需要很長時間。因而，在考慮冷卻速度的前提下，必須在上述可行范圍內(nèi)通過使用高熱反射率的材料來調(diào)節(jié)厚度。
當(dāng)反射層5由含純銀(Ag)或銀合金的材料構(gòu)成時，任何與反射層5接觸的層，如第二保護層4優(yōu)選由不含硫(S)的材料構(gòu)成。這是因為在長時間儲存后，由于硫從含硫?qū)酉蚍瓷鋵?擴散形成AgS化合物，可能使含硫?qū)雍陀珊冦y或銀合金構(gòu)成的保護層5的疊層產(chǎn)生缺陷。
記錄層3(本發(fā)明特征之一)是Ge-In-Sb-Te合金或具有Ag或Si、Al、Ti、Bi和Ga的至少一種元素的Ge-In-Sb-Te合金的合金層。對于低激光功率記錄，記錄層3的可行厚度范圍為10～25nm。厚度低于10nm使記錄層3很難結(jié)晶，而厚度超過25nm在記錄時需要高激光功率。
在記錄層3的一側(cè)或每一側(cè)可提供界面層。界面層的一個要求是不含硫組分，硫組分可能由于反復(fù)重寫而滲透到記錄層3中，從而降低記錄、擦除特性等。
界面層優(yōu)選包含氮化物、氧化物和碳化物中的至少一種材料。推薦使用的材料是氮化鍺、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅和碳。這些材料中至少一種被優(yōu)選用作界面層材料。氧、氮、氫等可添加到這些材料中。氮化物、氧化物和碳化物可能偏離其化學(xué)計量組成。換言之，材料中的氮、氧或碳可能過?；蚨倘保@可能增強界面層，從而使其很難剝落，因而優(yōu)選用于長時間存儲。
第二保護層4優(yōu)選由ZnS和SiO2復(fù)合物構(gòu)成。當(dāng)層5包含Ag或Ag合金時，可在第二保護層4和反射層5之間提供擴散保護層。它限制了反射層5反射率的減小，否則由于包含在第二保護層4中的硫(S)和反射層5中的銀(Ag)反應(yīng)產(chǎn)生AgS化合物，而使反射層5的反射率下降。
對擴散保護層的一個要求是，象界面層一樣不含硫成分。擴散保護層優(yōu)選包含氮化物、氧化物和碳化物中至少一種材料。推薦材料是氮化鍺、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、碳化硅和碳。這些材料中至少一種優(yōu)選用作擴散保護層材料。氧、氮、氫等可被添加到這些材料中。氮化物、氧化物和碳化物可能偏離其化學(xué)計量組成。換言之，材料中的氮、氧或碳可能過?；蚨倘?。
根據(jù)本發(fā)明的光存儲介質(zhì)在記錄時所使用的光源可以是激光束或高光密度的頻閃燈光。推薦光源為半導(dǎo)體激光器，由于它體積小、能耗低并且易于調(diào)節(jié)。
記錄時，處于晶相的記錄層3暴露到激光脈沖下，從而在其上形成無定形相記錄標記。反之，記錄層處于無定形相時，可在記錄層3上形成晶相記錄標記。
擦除時，無定形相記錄標記暴露于激光束下，從而被轉(zhuǎn)變成晶相，或晶相記錄標記暴露于激光束下，從而被轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形相。
推薦用無定形相作記錄標記，它能夠?qū)崿F(xiàn)高速記錄，并且很難引起記錄層3變形。
形成記錄標記時推薦使用高光強度激光束，而擦除時以及用于通過單次光束輻射完成重寫的單光束重寫時，使用相對弱的激光束，所述重寫需要短的重寫時間。
接下來公開的是制造根據(jù)本發(fā)明的光存儲介質(zhì)的方法。
可通過已知的真空薄膜形成技術(shù)如真空蒸發(fā)(電阻加熱或電子束蒸發(fā))、離子鍍或濺射(DC、AC或反應(yīng)濺射)在襯底1上形成第一保護層2、記錄層3、第二保護層4和反射層5(以及第三保護層6)的疊層。由于易于調(diào)節(jié)組成和膜厚，濺射是最可行的方法。
優(yōu)選用真空成膜裝置進行生產(chǎn)(用于在一個真空室同時形成多個數(shù)目的襯底1的批量工藝或逐個形成襯底1的單盤工藝)。
可通過控制濺射電源功率和電源接通時間，或用石英晶體膜厚檢測儀監(jiān)測每一層的淀積進程來調(diào)節(jié)第一和第二保護層2和4(以及第三保護層6)、記錄層3和反射層5的膜厚。
這些層可在襯底固定、發(fā)送或旋轉(zhuǎn)時被形成于襯底1上。優(yōu)選襯底1繞其軸旋轉(zhuǎn)，而且更優(yōu)選作軌道運動以獲得較高的膜厚均勻度。優(yōu)選冷卻襯底以防止翹曲。
這些層可覆蓋以ZnS或SiO2介質(zhì)層，或含紫外線固化樹脂的樹脂保護層。這些層形成(并進一步用介質(zhì)層或樹脂保護層覆蓋)后，可用粘接劑等將兩塊襯底1彼此粘接在一起。
記錄前，優(yōu)選將記錄層3暴露于激光束或氙電子閃光燈下以便結(jié)晶。
以下討論的是根據(jù)本發(fā)明的光存儲介質(zhì)的實例1～12(相變光存儲介質(zhì))和相變光存儲介質(zhì)比較例1～9之間的對比。
按照下列技術(shù)規(guī)范對實施例執(zhí)行記錄單光束重寫配備650nm波長的激光二極管和NA＝0.6的光學(xué)鏡頭的盤驅(qū)動測試儀(DDU1000，PULSETEC CO.)。
記錄線速度14m/s(相對于4倍DVD速度)和21m/s(相對于6倍DVD速度)，具有8-16調(diào)制隨機圖形。
時鐘脈沖周期T對于14m/s為9.6ns，對于21m/s為6.3ns。
比特長度0.267μm/bit
對于目標軌道和毗鄰軌道，以和容量為4.7Gbytes的DVD-ROM相同的密度執(zhí)行10次記錄(重寫)到目標軌道和毗鄰軌道。信號被再現(xiàn)機(LM220A，SHIBASOKU CO.)以0.7mW(再現(xiàn)功率Pr)的固定功率再現(xiàn)，并在信號電平的中心被限幅，以用于測量7.0m/s(線速度)時的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比(clock to data jitter)。
詳細地，記錄按照根據(jù)下列記錄方案(脈沖圖形)劃分的脈沖順序執(zhí)行。
在形成長度為nT(T為給定線速度下的時鐘時間)的記錄標記時，脈沖按照m＝(n-k)/2，k＝3(n為奇數(shù))或k＝4(n為偶數(shù))的原則劃分。用三個等級的激光功率來調(diào)制脈沖記錄功率Pw，擦除功率Pe和偏壓功率Pb(Pw＞Pe＞Pb)。激光調(diào)制以AtT、BtT、A1T、B1T、...、AmT、BmT和CT的順序執(zhí)行，在AtT、A1T、...和AmT處為記錄功率Pw的等光強周期和在BtT、B1T、...、BmT和CT處為偏壓功率Pb的等光強周期，其中，At3+Bt3＝Atod+Btod＝Am+Bm＝2T，并且At4+Bt4＝Atev+Btev＝3T，At3、At4、Atod和Atev為n＝3、4、n≥5(奇數(shù))、n≥6(偶數(shù))的At，Bt3、Bt4、Btod和Btev為n＝3、4、n≥5(奇數(shù))、n≥6(偶數(shù))的Bt。
這些記錄技術(shù)規(guī)范足以為呈現(xiàn)高結(jié)晶速度的光存儲介質(zhì)提供迅速冷卻過程，因而成功地限制了記錄標記的再結(jié)晶。
其結(jié)果達到了在理想電平下對記錄標記的厚度和長度的調(diào)節(jié)，這產(chǎn)生足夠的信號電平。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，隨n＝3、4、n≥5(奇數(shù))、n≥6(偶數(shù))而變化并被劃分為參數(shù)At3(n＝3)、At4(n＝4)、Atod(n≥5)和Atev(n≥6)的At給出了高信號特性。
利用X-射線熒光光譜儀(SRS303，SIMENCE CO.)對記錄層3的組成進行定量分析。
在由聚碳酸酯樹脂構(gòu)成的直徑120mm和厚度0.6mm的襯底1上形成圖1所示各層。在襯底1上形成的是道距為0.74μm以及深度為25nm的溝槽，溝槽寬度和兩溝槽之間區(qū)域?qū)挾鹊谋戎荡蠹s為40∶60。
將真空成膜室抽真空至3×10-4Pa。真空室充氬氣到2×10-1Pa，通過高頻磁控濺射在襯底1上施加含20mol％SiO2的ZnS以形成厚60nm的第一保護層2。
通過3-元素單合金靶Ge、Sb和Te以及另外的3-元素單合金靶In、Sb和Te的共同濺射，在第一保護層2上形成厚16nm的記錄層3{組成比Ge2In5Sb76Te17，x＝0.817(Sb和Te的比值)}。
記錄層3上疊加的是厚度為16nm、與第一保護層2由相同材料構(gòu)成的第二保護層4，以及厚度為120nm、由Ag-Pd-Cu靶制成的反射層5。
從真空室取出具有疊層的襯底1。通過旋涂在反射層5上涂覆丙烯酸紫外線固化樹脂(SK51110 SONY CHEMICAL CO.)。將樹脂暴露于紫外線中，從而使其硬化，以在反射層5上形成厚3μm的第三保護層6。
按照上述相同工藝制備另一襯底1。用粘接片將兩個襯底1彼此粘接在一起，由此制成雙面光盤。
雙面光盤暴露到具有寬光束的激光下，以便將其加熱到結(jié)晶溫度或更高溫度實現(xiàn)初始化，該激光在光盤上的光道方向的寬度大于其在光盤直徑方向的另一寬度。
對襯底一側(cè)的相變記錄層3的導(dǎo)向溝槽進行記錄。從激光束入射方向看，溝槽有一個凸起形狀。
記錄方案如下每個脈沖的寬度(圖2)線速度為14m/s(相當(dāng)于4倍速)時，At3＝0.95[T]，Atod＝0.75[T]，At4＝Atev＝1.10[T]，Am＝0.95[T]，以及C＝1.00[T]；線速度為21m/s(相當(dāng)于6倍速)時，At3＝0.80[T]，Atod＝0.95[T]，At4＝Atev＝1.50[T]，Am＝0.90[T]，以及C＝0.50[T]。
時鐘時間T4倍速時為9.5ns，6倍速時為6.3ns。
標記長度(Mark Length)為3T、4T和5T以及更長的最高脈沖(toppulse)At的延遲時間α31(T)，遵循3T間隔分別為α33＝α34＝0.1，以及α35＝0.2標記長度(Mark Length)為3T、4T和5T以及更長的最高脈沖(toppulse)Tt的延遲時間α41(T)，遵循4T間隔分別為α43＝α44＝0.2，以及α45＝0.3標記長度(Mark Length)為3T、4T和5T以及更長的最高脈沖(toppulse)Tt的延遲時間α51(T)，遵循5T間隔分別為α53＝α54＝0.3，以及α55＝0.4
根據(jù)下列方案以4倍速和6倍速對目標光道和毗鄰光道執(zhí)行10次重寫記錄功率Pw/擦除功率Pe4倍速18.0/9.0Mw，6倍速22.5/10.5mW最低功率Pb4倍速和6倍速0.5mW對從光盤(實例1)再現(xiàn)的信號進行時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動和信號電平(調(diào)制振幅)測量。
實例1顯示適合的特性4倍速和6倍速抖動分別為8.3％和9.9％；4倍速和6倍速調(diào)制振幅分別為72％和67％。圖3所示是6倍速記錄時的一個眼圖。圖4所示是|14/|14H×100給出的調(diào)制振幅。
圖5中示出了實例1以及其它實例，還有比較例的記錄特性。
除記錄層3(組成比Ge2In3Sb74Te21，x＝0.779)是通過In、Sb和Te的3-元素單合金靶和另外的Ge靶共同濺射形成之外，光盤實例2由與實例1相同的方法制造。
根據(jù)脈沖寬度記錄方案(圖2)At3＝1.10[T]，At4＝1.50[T]，Atod＝1.00[T]，Atev＝1.50[T]，Am＝1.00[T]，以及C＝0.30[T]，以4倍速執(zhí)行記錄。
在以和實例1同樣的方式對4倍速記錄進行測量時，實例2顯示幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3(組成比Ge2In3Sb79Te16，x＝0.832)是通過In、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge和Sb的2-元素單合金靶共同濺射形成之外，光盤實例3以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)脈沖寬度記錄方案(圖2)At3＝0.80[T]，At4＝1.00[T]，Atod＝0.65[T]，Atev＝1.00[T]，Am＝0.80[T]，以及C＝1.50[T]，以6倍速執(zhí)行記錄。
在以和實例1同樣的方式對6倍速記錄進行測量時，實例3呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
根據(jù)脈沖寬度記錄方案(圖2)At3＝1.00[T]，Atod＝1.00[T]，At4＝Atev＝1.80[T]，Am＝1.00[T]，以及C＝0.30[T]，以28m/s的線速度執(zhí)行進一步記錄。
根據(jù)下列方案以8倍速對目標光道和毗鄰光道執(zhí)行重寫10次
記錄功率Pw/擦除功率Pe26.0/12.0mW最低功率Pb0.5mW在實例3以和實例1相同的方式測量。實例3顯示適合的特性時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動10.2％；調(diào)制振幅62％，如圖5所示。
除記錄層3(組成比Ge7In7Sb70Te16，x＝0.814)是通過In、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge靶共同濺射形成之外，光盤實例4以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例4呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3(組成比Ge7In2Sb75Te16，x＝0.824)是通過In、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge靶共同濺射形成之外，光盤實例5以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例5呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ag1％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Ag靶共同濺射形成之外，光盤實例6以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例6呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ti1％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Ti靶共同濺射形成之外，光盤實例7以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例7呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Si1％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Si靶共同濺射形成之外，光盤實例8以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下時，4倍速和6倍速記錄時實例8呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Al1％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Al靶共同濺射形成之外，光盤實例9以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例9呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Bi2％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Bi靶共同濺射形成之外，光盤實例10以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例10呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3{組成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ga2％}是通過Ge、In、Sb和Te的4-元素單合金靶和另一個Ga靶共同濺射形成之外，光盤實例11以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例11呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除反射層5是通過使用Ag-Nd-Cu合金濺射形成外，光盤實例12以和實例1相同的方法制造。
根據(jù)和實例1相同的記錄方案，以4倍速和6倍速執(zhí)行記錄。
在和實例1相同的測量情況下，4倍速和6倍速記錄時實例12呈現(xiàn)幾乎和實例1相同的特性，如圖5所示。
除記錄層3(組成比Ge2In5Sb71Te22，x＝0.763)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個In、Sb和Te的3-元素單合金靶共同濺射形成之外，光盤比較例1以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，由于結(jié)晶速率低，在例1上以4倍速或更高速度記錄失敗，從而一部分記錄標記在例1的間隔部分形成。
除記錄層3(組成比Ge1In4Sb81Te14，x＝0.852)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個In、Sb和Te的3-元素單合金靶共同濺射形成之外，光盤比較例2以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例2上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而兩種速度下調(diào)制振幅都低于60％(DVD-RW標準)。
除記錄層3(組成比Ge1In2Sb77Te20，x＝0.794)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge靶共同濺射形成之外，光盤比較例3以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例3上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而例3在80℃和85％儲存96小時后，無定形記錄標記在再現(xiàn)信號的80℃-儲存特性下結(jié)晶化，這導(dǎo)致調(diào)制振幅降低，盡管時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動可以和本發(fā)明的實例一樣令人滿意，在4倍速和6倍速分別為8.4％和10.2％。
除記錄層3(組成比Ge12In7Sb66Te15，x＝0.815)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge靶共同濺射形成之外，光盤比較例4以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例4上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為14.7％和20.4％，大于本發(fā)明的實例1～11的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比，同時反射率低于18％(DVD-RW標準)，不符合要求。

除記錄層3(組成比Ge7In12Sb66Te15，x＝0.815)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個In靶共同濺射形成之外，光盤比較例5以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例5上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為14.2％和15.6％，大于本發(fā)明的實例1～11的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比，同時反射率低于18％(DVD-RW標準)，不符合要求。
除記錄層3(組成比Ge9In3Sb73Te15，x＝0.830)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Ge靶共同濺射形成之外，光盤比較例6以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例6上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為14.1％和19.8％，大于本發(fā)明的實例1～11的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比。
除記錄層3(組成比Ge2In8Sb72Te18，x＝0.800)是通過Ge、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個In靶共同濺射形成之外，光盤比較例7以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例7上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為13.2％和13.3％，大于本發(fā)明的實例1～11的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比。
除記錄層3(組成比Ge1In5Sb77Te17，x＝0.819)是通過Ge、In、Sb和Te的3-元素單合金靶和另一個Co靶共同濺射形成之外，光盤比較例8以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。
如圖5所示，在例8上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為17.4％和20.3％，大于本發(fā)明的實例1～11的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比。
除厚170nm的反射層5是使用Al-Ti合金靶濺射形成之外，光盤比較例9以和本發(fā)明的實例1相同的方法制造。如圖5所示，在例9上以4倍速和6倍速記錄失敗，從而4倍速和6倍速的時鐘脈沖數(shù)據(jù)抖動分別為12.2％和14.9％，大于本發(fā)明的實例1～12的時鐘對數(shù)據(jù)抖動比。
如上所討論的，Sb對Te的比值“x”超過0.84，例如同在比較例2一樣，在4倍速和6倍速不可能獲得可行調(diào)制。因此推測Sb的比例越高，記錄層越容易結(jié)晶，將產(chǎn)生差的調(diào)制振幅。
相反，Sb對Te的比值“x”低于0.77，例如比較例1，降低了結(jié)晶速度，使得一部分記錄標記在4倍速或更高速度下于例存儲介質(zhì)的間隔部分形成。
在根據(jù)本發(fā)明的幾個實例和比較例之間的比較表明，其記錄層由(SbxTe1-x)aGebInc(其中Sb對Te的比值“x”處于0.77≤x≤0.84)組成的本發(fā)明的實例在1～3倍速以及4倍速和6倍速提供了可行的調(diào)制振幅，不會在示例的存儲介質(zhì)的間隔部分形成一部分記錄標記。
此外，Sb對Te的比值“a”超過0.95時，如同在比較例3一樣，在80℃呈現(xiàn)差的存儲特性，導(dǎo)致信號衰減。這是因為當(dāng)Sb對Te的比值變大時，結(jié)晶溫度降低，這導(dǎo)致在測試存儲過程中，其上已記錄信號的無定形部分(記錄標記)結(jié)晶。相反，比值“a”低于0.85時，如同在比較例4和5一樣，導(dǎo)致光常數(shù)偏離可用范圍，從而降低光盤反射率。
進一步顯示，記錄層組成為(SbxTe1-x)aGebInc(其中Sb對Te的比值“a”處于0.85≤a≤0.95)的本發(fā)明的實例呈現(xiàn)高結(jié)晶溫度，從而其上記錄信號的記錄標記在1～3倍速和4倍速及6倍速下不會結(jié)晶。而且，這些實例中添加元素的百分含量高，它們不會使光常數(shù)偏離可行范圍，從而不會降低反射率。
Ge的比例“b”超過0.1時，如同比較例4中一樣，導(dǎo)致大量抖動，并且降低光盤的反射率。推測高百分比的Ge產(chǎn)生大直徑晶粒，從而降低了無定形標記的精度，因而引起大量抖動。比例“b”低于0.01也不可取，因為低Ge百分比不會呈現(xiàn)抗高溫、高濕等的高環(huán)境抵抗特性。
因而進一步表明，記錄層組成為(SbxTe1-x)aGebInc(其中Ge的比例“b”處于0.01≤b≤0.10)的本發(fā)明的實例不會產(chǎn)生大直徑晶粒，要不然大晶粒會降低無定形標記的精度，因而在1～3倍速和4倍速及6倍速下不會導(dǎo)致大量抖動。有一些實例還呈現(xiàn)抗高溫、高濕等的高環(huán)境抵抗特性。
象比例“b”一樣，In的比例“c”超過0.1時，如同在比較例5中一樣，導(dǎo)致大量抖動并且降低光盤的反射率。推測高的In百分比產(chǎn)生了導(dǎo)致大量抖動的結(jié)塊(cluster)。比例“c”低于0.01也不可取，因為In百分比低必然增加Ge來獲得高的環(huán)境抵抗特性。
由此進一步表明，記錄層組成為(SbxTe1-x)aGebInc(其中In的比例“c”處于0.01≤a≤0.10)的本發(fā)明的實例不會降低光盤的反射率，因而在1～3倍速和4倍速及6倍速下不會導(dǎo)致大量抖動。那種情況下，實例不要求高百分比的Ge來獲得高的環(huán)境抵抗特性。
正如討論所表明的，較高的Ge或In百分比導(dǎo)致大量抖動。同時還表明，Ge和In的百分比差超過0.06，就如同在比較例6和7中一樣，導(dǎo)致大量抖動，即使Ge和In各自的百分比適中。盡管未就這一點進行解釋。
由此進一步表明，記錄層組成為(SbxTe1-x)aGebInc(其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差為-0.05≤b-c≤0.05)的本發(fā)明的實例，在1～3倍速和4倍速及6倍速下抑制了該范圍之外的大量抖動。
進一步表明，記錄層組成為(SbxTe1-x)aGebInc的本發(fā)明的實例(其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差為-0.05≤b-c≤0.05，并且至少有一種元素M(圖5)為Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga其中之一)呈現(xiàn)高重寫特性。但是，元素M的比例必須為3％原子比或更小，否則可能導(dǎo)致大量抖動從而降低重寫特性。添加其它元素，如添加Co(比較例8)作為元素M會降低記錄特性。在圖5中，在“M”列中的符號“X”表示不添加元素M。
此外，記錄時，對于波長約為660nm的激光束，襯底1中溝槽的可行深度表明在20～30nm范圍內(nèi)。圖6示出了溝槽深度“dg”淺于20nm時產(chǎn)生了較低的調(diào)制振幅(虛線)，而深于30nm時則使記錄層的反射率(實線)較低。
根據(jù)本發(fā)明的實施例使用材料Ag-Pd-Cu或Ag-Nd-Cu(Ag是兩種材料中的測量成分)作為反射層以提供高的調(diào)制振幅，如在實例1和12中所示。
與此相比，除反射層含Al-Ti(Al為測量成分)外，用和本發(fā)明的實例1同樣方式制造的比較例9，在4倍速和6倍速下遭受大量抖動。
實施例和比較例9之間調(diào)制振幅的差別基于下列原因包含于反射層中的元素Ag，它的光常數(shù)(復(fù)數(shù)折射率n-ik，“n”和“k”分別為折射率和消光系數(shù))具有小的實部，允許高卡路里的熱量深入到記錄層，以產(chǎn)生高調(diào)制振幅。相反，包含于反射層中的元素Al，它的光常數(shù)的實部大于Ag的實部，允許低卡路里的熱量進入記錄層，以產(chǎn)生低的調(diào)制振幅，因而引起大量抖動。
如上所討論的，根據(jù)本發(fā)明的存儲介質(zhì)具有按順序疊加的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層，并且用Ag作為反射層的主要成分，該存儲介質(zhì)的記錄層具有如上所述的幾個優(yōu)點，此外還有另一個優(yōu)點即反射層在1～3倍速及4倍速和6倍速時引起較小抖動。
本發(fā)明的幾個實例和比較例按照圖2中所示的2T-記錄方案評估。
按照如圖7所示的已知記錄方案進一步評估與本發(fā)明的實例2等價的實例。詳細地，在實例2上以4倍速執(zhí)行記錄，記錄功率Pw＝20mW，擦除功率Pe＝9.0mW，最高脈沖Ttop＝0.40[T]，多脈沖Tmp＝0.20[T]，以及冷卻脈沖Tcl＝1.00[T]，其它記錄方案與例1相同。
按照已知記錄方案評估的例呈現(xiàn)適合的特性，例如抖動8.2％和調(diào)制振幅64％。它表明根據(jù)本發(fā)明的光盤不僅僅在圖2所示的2T-記錄方案下呈現(xiàn)適合的特性。
正如詳細公開的一樣，本發(fā)明提供相變光盤，它在高線速度如4～6倍DVD速度下呈現(xiàn)可行的記錄特性。特別是，根據(jù)本發(fā)明的相變光盤經(jīng)過多次重寫后呈現(xiàn)可行的記錄特性，因而優(yōu)選地用于長存儲。
權(quán)利要求
1.一種光盤，包含襯底；形成于襯底上的第一保護層；形成于第一保護層上的記錄層；形成于記錄層上的第二保護層；以及形成于第二保護層上的反射層，其中，記錄層包含被表示為(SbxTe1-x)aGebInc的組分，其中原子比為0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤，其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差為-0.05≤b-c≤0.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤，其中記錄層至少包含一種選自Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga的元素，被選擇元素在記錄層中占3％原子比或更少。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤，其中反射層包含Ag作為反射層的主要成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光盤，其中襯底具有深度為dg的螺旋或同心溝槽，20nm≤dg≤30nm。
全文摘要
一種光盤，具有襯底、形成于襯底上的第一保護層、形成于第一保護層上的記錄層、形成于記錄層上的第二保護層以及形成于第二保護層上的反射層。記錄層包含表示為(Sb
文檔編號G11B7/258GK1551160SQ200410006780
公開日2004年12月1日 申請日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者田畑浩, 米原和男, 田 浩, 男 申請人:日本勝利株式會社