專利名稱：光學信息記錄媒體的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及一種通過光學設備例如激光照射，可以以高密度和高速度在其上記錄和再現(xiàn)信息的光學信息記錄媒體。
2.相關背景技術(shù)例如磁-光記錄媒體和相變型光學信息記錄媒體等光學信息記錄媒是公知的可以高速、大容量地記錄和再現(xiàn)信息的光學信息記錄媒體。在這些光學信息記錄媒體中，在激光束局部照射時，記錄材料上產(chǎn)生的光學特性的變化被用做記錄標記。這些光學信息記錄媒體具有很大優(yōu)點，即，在需要時它們允許隨機訪問，以及非常便于攜帶。因此，最近，這些光學信息記錄媒體變得越來越重要。它們在各種領域都有越來越大的需求，包括醫(yī)療領域和學術(shù)領域等，并用于各種用途，包括，例如，用計算機記錄和存儲個人信息或圖像信息，和替代家用錄像磁帶。如今，由于應用性能和圖像信息品質(zhì)的提高，需要這些光學信息記錄媒體具有更大容量、更高密度和更高速度。
傳統(tǒng)的光學信息記錄媒體包括可多次重寫信息的可擦寫記錄媒體，和只能寫一次信息的一次寫入型記錄媒體。一般，一次寫入型記錄媒體具有的層數(shù)小于可擦寫記錄媒體中包含的層數(shù)。因此，一次寫入型記錄媒體制造簡單，價格低廉。另外，由于它們不可重寫，因而便于寫入用戶想要避免擦除的信息。并且，其使用壽命長，可靠性高。從而，可以預料到它們在檔案應用中的需求更大。由此可以想到，高密度、可擦寫記錄媒體的廣泛使用導致進一步增大對高密度、一次寫入記錄媒體的需求。
通常，作為一次寫入型記錄媒體實例的記錄材料，已提出了包含例如Te和O(以下也稱作“Te-O”)作為主要成分的記錄材料。已經(jīng)得到公開的是，采用主要成分為Te-O(Te-TeO2，即Te和TeO2的混合物)的記錄材料可以得到大信號振幅和很高的可靠性(參見例如，T.Ohta，K.Kotera，K.Kimura，N.Akahira，和M.Takenaga，“Newwrite-once media based on Te-TeO2for optical disks”，Proceeding ofSPIE，Vol.695(1986)，pp.2-9)。當單獨使用由這樣的記錄材料形成的記錄層時，在所謂的低到高(Lo-to-Hi)結(jié)構(gòu)的情況下，能得到的大的信號振幅，所謂的低到高結(jié)構(gòu)是指，其記錄層在類似沉積狀態(tài)(as-deposited state或as-depo state)(即剛剛形成沉積層后的狀態(tài))時反射率較低，而在信息記錄后，具有高反射率。另一方面已經(jīng)公開的有，在記錄層被放置在電介質(zhì)層之間時，即使在所謂的高到低(Hi-to-Lo)結(jié)構(gòu)的情況下，也能得到大的信號振幅，所謂的高到低結(jié)構(gòu)是指，其記錄層在類似沉積狀態(tài)時具有較高反射率，而在信息記錄后，具有較低反射率(參見例如，JP2002-133712 A)。一般，可擦寫光學信息記錄媒體具有高到低結(jié)構(gòu)。由此，在一次寫入記錄媒體中，反射率變化的方式最好和在可擦寫記錄媒體中的方式相同，因為這樣使用用于可擦寫記錄媒體的驅(qū)動器來在一次寫入記錄媒體中記錄信息更簡單。
而且，通過使用疊加在一起的多個信息層，來試圖擴大使用基于Te-O的記錄材料的記錄媒體的容量(參見例如，K.Nishiuchi，H.Kitamura，N.Yamada，和N.Akahira，“Dual-Layer Optical Disk withTe-O-Pd Phase-Change Film”，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.37(1998)，PP.2163-2167)。這篇參考文章公開了通過僅僅來自一側(cè)的激光束照射，在兩個信息層上記錄和再現(xiàn)信息的技術(shù)，其中兩個信息層疊加在一起，并且它們之間插入一中間層。
然而，為了實現(xiàn)光學信息記錄媒體的容量的進一步擴大，在用于實現(xiàn)高密度的條件下寫入信息時，例如，使用在藍紫色波長區(qū)域內(nèi)的短波長激光，物鏡的數(shù)值孔徑(NA)至少為0.80。這產(chǎn)生了一個問題，即無法直接獲得良好的抖動值(jitter value)。而且，在包含疊加在一起的多個信息層的媒體中，當在用于實現(xiàn)高密度的條件下，通過來自一側(cè)的激光束照射，在每一層信息層記錄和再現(xiàn)信息時，設置在激光束入射一側(cè)上的信息層必須有相對于該激光束的足夠高的透射率，和足夠好的記錄特性。然而，在保持信息層的透射率較高，例如至少50％時，又難于獲得滿意的抖動值，這是一個問題。在上述傳統(tǒng)的光學信息記錄媒體中，在多個信息層疊加在一起，或者在用于實現(xiàn)高密度的條件下記錄信息時，沒有考慮到去獲得滿意的抖動值。例如，當使用波長在藍紫色波長區(qū)域內(nèi)的激光和數(shù)值孔徑(NA)至少為0.80的物鏡，提高記錄薄膜的面內(nèi)(in-plane)記錄密度時，沒有考慮到為該媒體提供一種用于獲得更高信號品質(zhì)的手段(means)。而且，在媒體具有多個信息層疊加在一起的多層結(jié)構(gòu)時，也沒有考慮到提高多個信息層中最靠近激光入射側(cè)的信息層的透射率，同時保持高信號品質(zhì)。
為了解決上述問題，通過使用光學多次干涉效應，能夠得到有效的光學設計，所述光學多次干涉效應是由提供更復雜結(jié)構(gòu)的信息層得到的?？墒?，這不是優(yōu)選的，因為例如，一次寫入型光學信息記錄媒體要求所包含的每個信息層都具有簡單結(jié)構(gòu)，并以低成本制造。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是提供一種光學信息記錄媒體，在用以實現(xiàn)高密度的條件下進行信息記錄時，能夠同時得到滿意的抖動值和高透射率。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光學信息記錄媒體包括基底和設置在基底上的信息層。該信息層包括記錄層，通過特定波長的激光照射在該記錄層可記錄和再現(xiàn)信息；第一保護層，設置在記錄層的激光入射側(cè)；第二保護層，設置在記錄層的激光入射側(cè)的相對側(cè)。對于特定波長的激光，第一保護層的折射率n1與第二保護層的折射率n2之間滿足關系n2＜n1。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學信息記錄媒體的剖面圖2A～2C的每個表表示本發(fā)明中一個改進光學設計值的效果的實例；圖3示出了本發(fā)明中一個改進光學設計值的效果的實例；圖4示出了本發(fā)明中一個改進光學設計值的效果的實例；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的光學信息記錄媒體的剖面圖；圖6是用于在本發(fā)明的光學信息記錄媒體上進行信息記錄和再現(xiàn)的記錄/再現(xiàn)裝置示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的光學信息記錄媒體的剖面圖。
發(fā)明詳述在本發(fā)明的光學信息記錄媒體中，信息層包括記錄層和保護層(第一保護層和第二保護層，分別設置在記錄層的激光入射側(cè)和入射側(cè)的相對側(cè))，記錄層位于保護層之間。在信息層中，對于用于記錄和再現(xiàn)信息的特定波長的激光，第一保護層的折射率n1大于第二保護層的折射率n2。這使得即使在用于實現(xiàn)高密度的條件下進行信息記錄時也能獲得滿意的抖動值。另外，即使將信息層設計成具有高透射率，例如，至少50％，也能夠得到滿意的記錄感光度和抖動值。因此，即使采用將上述一個信息層與另一個信息層疊加在一起的多層結(jié)構(gòu)，也能得到高品質(zhì)的信號。關于這一點，并不特別限定附加信息層的結(jié)構(gòu)。
應當注意該特定的波長并不是特別限定的。該特定波長是用來在本發(fā)明的光學信息記錄媒體上記錄和重現(xiàn)信息的激光束的波長。
在這個光學信息記錄媒體中，相對于規(guī)定波長的激光，在記錄層處于未記錄狀態(tài)時，信息層的透射率優(yōu)選為至少50％。這使得信息層為光透射型。所以，可以得到由多個信息層形成的具有多層結(jié)構(gòu)的光學信息記錄媒體，該多個信息層包含與上述信息層疊加在一起的另一個信息層。當如上所述，當信息層為光透射型時，光學信息記錄媒體優(yōu)選地包括從激光入射側(cè)依次設置在基底上的第一信息層到第N信息層(其中N是大于等于2的整數(shù))，其中至少第一信息層的結(jié)構(gòu)與上面描述的信息層的結(jié)構(gòu)相同。這使得可以得到更大容量的光學信息記錄媒體。
根據(jù)本發(fā)明，光學信息記錄媒體的信息層還可以進一步包括反射層，相對于第二保護層設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)。這使得可以容易地得到更滿意的抖動值。優(yōu)選地，反射層的厚度為15nm或更小。當信息層為光透射型時，這允許信息層具有足夠高的透射率。而且，優(yōu)選的是反射層包含從由Ag、Cu和Au組成的組中選擇的至少一種元素。在這種情況下，反射層可具有高熱傳導率。因此，即使反射層較薄，也能獲得很好的熱消散效果。因而，即能夠獲得高透射率同時又能夠獲得很好的熱消散效果。
優(yōu)選地，第一保護層的折射率n1滿足范圍n1＞2.0。這可使信息層在記錄狀態(tài)和未記錄狀態(tài)之間的反射率差很大。而且，優(yōu)選第一保護層的折射率n1與第二保護層的折射率n2之間滿足條件n1-n2＞0.2。這使本發(fā)明能夠充分顯示出它的效果(信號品質(zhì)提高)。另外，優(yōu)選地第二保護層包含氧化物和氟化物中至少一種。在這種情況下，不僅很容易滿足上述優(yōu)選折射率范圍，而且保護層可以具有低熱傳導率。因此，很容易達到滿意的信號特性。優(yōu)選地，第二保護層包含從由ZrO2、SiO2、Cr2O3、Al2O3、SnO2、ZnO、Ga2O3和LaF3組成的組中選擇的至少一種化合物。
在上述本發(fā)明的光學信息記錄媒體中，包含在信息層中的記錄層并沒有特別的限定，不管該媒體是用作一次寫入記錄媒體還是用作可擦寫記錄媒體，都能獲得同樣的效果。根據(jù)本發(fā)明的上述光學信息記錄媒體，當它是一次寫入型時更便于使用，因為一次寫入型在簡單的結(jié)構(gòu)下就能實現(xiàn)高密度記錄。當光學信息記錄媒體是一次寫入型時，可以形成記錄層的材料包含Te、O和M，此處M表示從由金屬元素、非金屬元素和半導體元素組成的組中選擇的至少一種元素。當記錄層由這種材料形成時，容易得到大的信號振幅。另外M優(yōu)選地包含從由Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Sb、Bi、Ge、Sn和In組成的組中選擇的至少一種元素。在這種情況下，很容易得到有較高的結(jié)晶速率的一次寫入型記錄層。
此外，當光學信息記錄媒體為一次寫入型時，可形成記錄層的材料包含O和從由Sb、Sn、In、Ge、Ni、Mo、W、Zn和Ti組成的組中選擇的至少一種元素。當記錄層由這種材料形成時，和在上述情況下一樣能夠獲得大的信號振幅。
此外，記錄層可以包括至少兩個絕緣層，記錄層的光學特性在激光束照射之后可以變化。當形成的記錄層本身具有多層結(jié)構(gòu)時，可以采用這樣的記錄機制，其中激光束照射引起至少一個絕緣層產(chǎn)生反應，從而改變光學特性。同樣在這種情況下，能夠獲得大的信號振幅。
下面用具體的實例參照如下附圖描述本發(fā)明的具體實施方式
。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學信息記錄媒體的層結(jié)構(gòu)的一個實例。
在圖1中，在基底5上設置有信息層8和透光層6。圖1表示的光學信息記錄媒體實例中，信息層8由從激光束7入射側(cè)依次排列的第一保護層1、記錄層2、第二保護層3、和反射層4組成的。本具體施方式中描述的實例是一次寫入型光學信息記錄媒體。
基底5和透明層6為保護部件，用于防止光學信息記錄媒體被劃傷或氧化。由于穿過透光層6的激光束7用于信息記錄和再現(xiàn)，所以形成透光層6所使用材料應當是相對激光7為光學透明的，或者即使該材料吸收光，但其光吸收率可以忽略不計(例如10％或更小)。在圖1的實例中，激光7從透光層6的一側(cè)入射。然而，激光7也可以從基底5的一側(cè)入射。在這種情況下，形成基底5的材料也必須是相對激光7為光學透明的。用于基底5和透光層6的材料實例包括各種樹脂，例如聚碳酸脂(polycarbonate)，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl metacrylate)，聚烯烴脂(polyolefin resin)，和玻璃等。
通過例如模塑法制造的具有預定形式的基底，或者由薄片狀材料形成的具有預定形式的基底可以用作透光層6。另外，紫外線硬化樹脂可用于透光層6，其中紫外線硬化樹脂對于用于記錄和再現(xiàn)信息的激光7是光學透明的。這種情況下，透光層6制造成在特定范圍內(nèi)具有均勻厚度是有益的。在本文本中，透光層6表示，在激光相對第一保護層1入射的一側(cè)設置的所有透光層。因此，例如，當使用透明紫外線硬化樹脂粘貼透光層時，則整個部分都稱作透光層6。
優(yōu)選地，在透光層6和基底5中至少一個中，在其設置有記錄層2的一側(cè)上，形成用于引導激光的引導槽(groove)或凹坑(pits)。如上所述，由于使用一次寫入記錄媒體作為例子描述本具體實施例，所以形成記錄層2的材料可以在至少兩個狀態(tài)之間發(fā)生不可逆變化，在這至少兩個狀態(tài)中記錄層2的光學特性彼此不同。使用這種記錄材料使得可以得到一次寫入型光學信息記錄媒體，其只允許信息寫入一次。用于一次寫入型的記錄材料的實例包括諸如Te-O、Sb-O、Sn-O、In-O、Ge-O、Ni-O、Mo-O、W-O、Zn-O和Ti-O等氧化物，以及含有這些物質(zhì)的的恰當混合的材料。當使用這樣的氧化物時，得到的記錄和未記錄狀態(tài)之間的光學特性差異很大，這樣有一個優(yōu)點是能容易獲得大的信號振幅。上述相應材料的記錄機制并未完全清楚地說明。然而，關于Te-O、Sb-O、Sn-O和In-O材料，可以想到激光照射引起晶粒的尺寸變大，如后面所述。例如，在Te-O材料的情況下，實際使用的材料包含Te-O-M(這里“M”指從金屬元素、非金屬元素和半導體元素中選擇的至少一種元素)?！癟e-O-M”材料包含Te、O和M，是一種合成材料，其包括在類似沉積狀態(tài)、均勻和隨機地分散在TeO2基體中的Te、Te-M和M微粒。用激光照射由這種材料形成的薄膜時，薄膜熔化，生成大尺寸的Te或Te-M晶粒。可以檢測在激光照射前后的光學狀態(tài)之間的差別作為信號，因此能夠?qū)崿F(xiàn)所謂“一次寫入記錄”，即信息只能寫入一次。特別地，最好使用Te-O材料作為記錄材料，因為它還允許更簡單地獲得大的信號振幅。
在使用包含Te-O-M的記錄材料的情況下，具體實例的M包括元素例如Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn、In、Ti、Zr、Hf、Cr、Mo、W、Co、Ni和Zn等，和這些元素的混合物。特別地，最好使用的材料包含從Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn和In中選擇的至少一種元素，因為可得到高結(jié)晶速率。其中，在其他貴金屬中，例如Au或Pd是優(yōu)選的，因為它的作用是允許獲得一個高結(jié)晶速率。
另一種記錄層2的材料實例可以包括比如Se-Sb、Se-Ge、Se-Ge-Sb、和Se-S等基于Se的材料，比如那些包含Bi-Cu、Bi-Ge或者Si-In等、在非晶相之間產(chǎn)生相變的材料，和比如那些包含Ge-S和Sb-S等的通孔型材料。
在記錄層2的結(jié)構(gòu)的另一實例的中，其中至少疊加有兩個絕緣層。絕緣層可以由彼此不同的材料制成。在這種情況下，可以利用記錄機制，其中激光照射使至少部分絕緣層產(chǎn)生反應，從而得到不同的光學特性。例如，用兩層的制品作為記錄層。兩層制品包括一個含有從Ag、Au和Cu中選擇的至少一種元素的絕緣層，和另一個含有從非金屬和半導體元素例如Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Se、Te和In中選擇的至少一種元素的絕緣層。更具體地，兩層制品由一個含有Ag或Ag合金的絕緣層和另一個含有Si的絕緣層組成，縮寫為Ag(合金)/Si(同樣適用于下文)、Ag(合金)/Ge、Ag(合金)/In、Au(合金)/Sn、Au(合金)/Te、Cu(合金)/Si、Cu(合金)/Ge或類似的。在這種示例的情況下，當在類似沉積狀態(tài)中每個絕緣層的復折射率表示為“n-ik”(其中n表示折射率，k表示消光系數(shù))，在可見光波長區(qū)域(近似350～800nm)，Ag、Au和Cu中任一個都具有小折射率n和大消光系數(shù)k。相反，半導體或非金屬具有大折射率n和小消光系數(shù)k，或者具有相似的折射率n和消光系數(shù)k。當用激光照射兩個絕緣層，每個絕緣層包含上面提到的任意一種材料，在由這些絕緣層組成的記錄層中會發(fā)生反應例如合金化等，從而改變復折射率。因此，通過與類似沉積狀態(tài)比較，可從光學上識別出反應之后的狀態(tài)。
另有一種材料可以適當添加到至少兩個絕緣層的每一個中。例如，當加入O元素或N元素時，可降低熱傳導率，從而獲得滿意的抖動值。當加入具有鈍化效應的材料例如Cr，Si或Al等時，可以產(chǎn)生提高抗腐蝕性的效果。所以，最好適當?shù)丶尤脒@種材料。
記錄層2的材料并不局限于上述實例，可以是任意材料，只要這種材料具有彼此之間光學可辨的兩種狀態(tài)。材料間的差別不限制本發(fā)明。
反射層4由比如Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr或Ti等金屬形成，或者由適當?shù)剡x擇的金屬的合金形成。設置反射層，以便在記錄層中獲得熱散失效應和光學效應，例如產(chǎn)生有效的光吸收。優(yōu)選地，反射層4厚度至少為1nm。這是因為當反射層的厚度小于1nm時，很難形成層結(jié)構(gòu)均勻一致的反射層4，從而降低了熱效應和光學效應。當形成透光型信息層8時，最好反射層4的厚度小于等于15nm。如果反射層4的厚度大于15nm，其光吸收率較高，這使得反射層4很難具有高透射率。如上所述當將透光型信息層8設置為具有高透射率時，最好反射層4還包含Ag、Cu和Au中至少一種元素。在這種情況下，容易確保在反射層4中出現(xiàn)相對小的對激光束7的吸收。這樣不僅具有便于獲得高透射率的光學優(yōu)點，而且，即使形成的薄膜相對較薄，例如厚度小于等于15nm，也具有容易獲得厚度均勻的薄膜的優(yōu)點。特別地，當使用的激光7波長在藍色或者藍紫色波長范圍(具體指在300nm～450nm之間)內(nèi)時，最好反射層4至少包含Ag。即使相對于上述的在藍色或者藍紫色波長范圍的波長，Ag的折射系數(shù)可以減少光吸收。因而，由于上述光學原因，容易獲得具有高透射率的信息層8。
設置第一保護層1和第二保護層3的主要目的是保護記錄材料和調(diào)整光學特性，例如，允許信息層8有效地吸收光。本實施例的設計滿足關系n2＜n1，其中n1表示在激光7的波長下第一保護層1的折射率，n2表示在激光7的波長下第二保護層3的折射率。這使記錄層2具有高光吸收率。所以，即使在使用圖1所示示例的簡單的層結(jié)構(gòu)時，也能獲得大的信號振幅。而且，當信息層8是透光型時，很容易同時獲得記錄層2的高透射率和高光吸收率。
為了更詳細地說明，進行下列光學計算。就圖1所示的光學信息記錄媒體，通過光學計算判定其光學特性。在記錄層2由厚度10nm的Te-O-Pd薄膜形成、反射層4由厚度10nm的Ag合金薄膜形成、激光7的波長為405nm、在波長405nm時第一保護層1的折射率n1與第二保護層3的折射率n2不同地變化的條件下，得到了其光學特性。在這種示例的情況下，因記錄層2和反射層4都相當薄，特別地小于20nm，所以信息層8是透光型。采用所謂“矩陣法”的普通方法進行光學計算(參見例如，Iwanami Shoten出版的，作者為HiroshiKUBOTA的“Wave Optics”的第三章)。用通過用光譜儀測量實際獲得的數(shù)值作為各個層的光學常數(shù)。使用所謂的“高到低”結(jié)構(gòu)進行信息記錄，其中“高到低”結(jié)構(gòu)中在類似沉積狀態(tài)獲得高反射率，在已記錄后的狀態(tài)獲得低反射率。對于用作示例的光學信息記錄媒體，在類似沉積狀態(tài)(記錄前)獲得的反射率用Ra(％)表示，在記錄后獲得的反射率用Rc(％)(其中Ra＞Rc)表示，反射率差(Ra-Rc)用ΔR(％)表示，反射率是在用于記錄和再現(xiàn)信息的激光波長下得到的。
圖2A表示相對折射系數(shù)n1和n2計算所得的ΔR的最大值。隨著第一保護層1和第二保護層3的每個的厚度不同的變化，得到最大值ΔR。在這種情況下，n1和n2值在1.6～2.8范圍內(nèi)變化，這是在實際用于第一保護層1和第二保護層3的電介質(zhì)材料中一般都能得到的值。根據(jù)圖2A，可以看出，當n1(或n2)的值為常數(shù)時，與在n1≤n2的情況下得到的ΔR值相比較，在n2＜n1的情況下得到的ΔR值較大。
圖2B表示相對折射系數(shù)n1和n2計算所得的ΔR的最大值。隨著第一保護層1和第二保護層3的各自厚度在滿足條件Rc≤2.0的范圍內(nèi)變化，得到了ΔR的最大值。進行這個計算，因為由于記錄信號的C/N比不僅與信號振幅大小成正比，而且與噪聲振幅大小成反比，因此必須注意由例如ΔR/Rc給出的值(以下，稱作“調(diào)制系數(shù)”)。也即，當ΔR值大而Rc值小時，得到的C/N比就大。在實際光學設計中，理想的是先確定Rc值使其滿足條件例如Rc≤2.0。根據(jù)圖2B，可以看出，當滿足關系n2＜n1時，就得到了更小的Rc和更大的ΔRR值。在圖2B中，標記“-”表示該情況不滿足關系Ra＞Rc。
圖2C示出了在相對于折射率n1和n2的激光波長下光學信息記錄媒體的光透射率。每個光透射率都是在ΔR為最大值的情況下得到的。所需ΔR值和光透射率取決于疊加在一起的信息層的層數(shù)。例如，在含有兩個疊加在一起的信息層的光學信息記錄媒體中，設置在激光束入射側(cè)(靠近激光源的一側(cè))的信息層必須是透光型。最好，設置在靠近激光源一側(cè)的信息層具有的ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％。根據(jù)圖2B和2C，可以看出，在折射率n1和n2滿足關系n2＜n1的范圍內(nèi)的示例中，同時得到大的ΔR值和大的光透射率，即ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％。特別地，當折射系數(shù)n1、n2分別滿足范圍2.0≤n1≤2.6、1.8≤n2≤2.0時，同時得到大的ΔR值和大的透射率，即ΔR大于等于8％，透射率大于等于55％。因此，可以理解，折射系數(shù)n1、n2最好滿足上述范圍。而且，最好滿足條件n1-n2≥0.2。這樣的話，可以更容易地得到ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％的結(jié)果。然而，當信息層具有高透射率時(例如大于等于60％)，即使ΔR小于7％，其也可用作設置在靠近激光源的信息層。所以，在圖2C中表示的透射率，是相對于至少滿足一個條件的情況，即滿足條件ΔR大于等于7％和透射率大于等于60％中的一個，而ΔR小于7％同時透射率低于60％的情況用標記“-”表示。
當至少三個信息層疊加在一起，使用增大的功率從各信息層再現(xiàn)信息時，ΔR可以小于7％?？墒牵谶@種情況下，透射率必須更大，具體地，例如大于等于60％。即使這樣，也可以這樣設計信息層，以使當折射率n1和n2設置在上述范圍時，同時得到所需的ΔR值和大的透射率。
接下來，相對利用另一種記錄材料的光學設計示例，根據(jù)下列條件進行光學計算。就是說，利用圖1所示的結(jié)構(gòu)，記錄層2由30nm厚的Sb-O薄膜形成，反射層4由40nm厚的Al合金薄膜形成，使用的激光7波長為405nm，折射率n1和n2像在上述示例中一樣有不同的變化。與在圖2B中一樣，圖3示出了最大值ΔR的計算結(jié)果，該結(jié)果是隨著第一和第二保護層1、3的每個厚度在滿足條件Rc≤2.0的范圍內(nèi)變化得到的。如在上述示例中一樣，可以看出，在該示例中，在滿足關系n1＞n2的范圍中可以得到較大的ΔR值。而且，最好滿足條件n1≥2.0，因為在這個條件下得到的ΔR值較大。在圖3中，標記“-”表示不能得到ΔR大于等于7％的情況。
采用另一種記錄材料，制造作為光學設計示例的光學信息記錄媒體。它具有圖1所示的結(jié)構(gòu)，其記錄層包括兩個絕緣層。隨著折射率n1和n2以與前面所述相同的方式變化，關于這種情況進行光學計算即記錄層2包括18nm厚的Si薄膜絕緣層和5nm厚的Ag薄膜絕緣層，它們從激光入射側(cè)按順序疊加，反射層4由40nm厚的Al合金薄膜形成，使用的激光波長是405nm。與圖2B一樣，圖4示出了ΔR最大值的計算結(jié)果，該結(jié)果是隨著第一和第二保護層1、3的每個厚度在滿足條件Rc≤2.0的范圍內(nèi)變化得到的。在該示例中，如上面提到的示例中一樣，在范圍Rc≤2.0中測定的ΔR最大值是在滿足關系n1＞n2的情況下得到的。像上述示例一樣，為了得到更大的ΔR值，最好也滿足條件n1≥2.0。在圖4中，標記“-”表示不能得到ΔR大于等于7％的情況。
此外，對于作為記錄層2的材料的示例的上述其它材料，也進行了光學計算。結(jié)果，可以確定，當滿足關系n1＞n2時，如上述示例一樣，更能實現(xiàn)更合適的光學設計。而且，也可以確定，當滿足條件n1＞2.0時，在許多情況下都可以得到更大的ΔR值。還發(fā)現(xiàn)，當滿足條件n1-n2＞0.2時可獲得更滿意的光學設計值。
用做第一保護層1和第二保護層3的材料可以是折射率滿足關系n2＜n1的各種材料。這種材料的例子包括，硫化物例如ZnS，硒化物例如ZnSe等，氧化物例如Si-O、Ge-O、Al-O、Zn-O、Y-O、La-O、Ti-O、Zr-O、Hf-O、Nb-O、Ta-O、Cr-O、Mo-O、W-O、Sn-O、In-O、Sb-O和Bi-O等，氮化物例如Si-N、Ge-N、Al-N、Zn-N、Ti-N、Zr-N、Hf-N、Nb-N、Ta-N、Cr-N、Mo-N、W-N、Sn-N和In-N等，氮氧化物例如Si-O-N、Ge-O-N、Al-O-N、Ti-O-N、Zr-O-N、Hf-O-N、Nb-O-N、Ta-O-N、Cr-O-N、Mo-O-N、W-O-N、Sn-O-N和In-O-N等，碳化物例如Ge-C、Cr-C、Si-C、Al-C、Ti-C、Zr-C和Ta-C等，氟化物例如Si-F、Al-F、Mg-F、Ca-F和La-F等，以及其它電介質(zhì)材料，和由上述材料適當組合的混合物(例如ZnS-SiO2、Si-Al-O-N、Zr-Si-O和Zr-Si-Cr-O)。
在通過光學計算計算出折射系數(shù)n1和n2的優(yōu)選值之后，必須選擇第一和第二保護層1、3的材料以滿足關系n2＜n1。一般，許多氧化物和氟化物的折射率比氮化物、硫化物、和碳的折射率低，這些化合物的折射率依次增大?？墒沁@只是在一般情況下成立的。折射率也會隨著元素類型或者電介質(zhì)材料的組成比(例如氮氧化物中氮和氧之間的組成比)改變。因此，希望測量在薄膜形成裝置中的將要使用的各種材料的折射率，然后確定將要采用的材料。在優(yōu)選示例中，當將保護層設計成相對波長405nm，使n1＝2.3，n2＝1.8時，用于第一保護層1的材料含有硫化物，例如ZnS作為主要成分，用于第二保護層3的材料含有氧化物，例如ZrSiO4作為其主要成分。更具體地，最好ZnS-SiO2用于第一保護層1，ZrSiO4-LaF3用于第二保護層3，因為在這種情況下可以得到相當?shù)偷臒醾鲗?，如后面所述?br> 最好，熱傳導性盡可能低的材料用于第一保護層1和第二保護層3。當在記錄層2上記錄信號時，這可以防止在相鄰信號間出現(xiàn)熱干擾，從而得到滿意的抖動值。特別地，相對記錄層2設置在反射層4側(cè)上的第二保護層3用來使記錄層2與反射層4熱隔離。所以，最好第二保護層3采用熱傳導率更低的材料形成。在這種情況下，就可以得到更好的抖動值。熱傳導率較低的材料可以以如下方式獲得。即，至少兩類電介質(zhì)材料混合在一起，選擇這些材料和其組成比，以便為將要獲得的材料提供更復雜的結(jié)構(gòu)。因此，最好，第一和第二保護層1、3、或者特別是第二保護層3由包含至少兩類電介質(zhì)材料的混合物形成。
而且，最好，第二保護層3包含氧化物或氟化物。如果這樣，不僅容易滿足上述折射率的優(yōu)選范圍，而且得到的熱傳導率相當?shù)?。因此，為了防止在相鄰信號間出現(xiàn)熱干擾，最好第二保護層3包含氧化物或者氟化物。
第一保護層1和第二保護層3的優(yōu)選厚度隨其材料而改變。當使用藍色波長的激光，優(yōu)選厚度為在3nm～100nm范圍，更優(yōu)選地，當使用紅色波長的激光時，其優(yōu)選厚度在3nm～200nm范圍，最好在3nm～100nm范圍。
當含有Ag的材料用于反射層4時，最好與反射層4接觸的第二保護層3使用的材料不含硫或硫化物(即材料不含有元素硫(S))。這是因為Ag和S反應趨于引起腐蝕。所以，當含Ag的材料用于反射層4時，最好與反射層4接觸的層的材料不含硫或硫化物，以避免腐蝕。
本發(fā)明不局限于圖1所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以使用各種結(jié)構(gòu)，只要這種結(jié)構(gòu)至少包含相對于記錄層2，設置在在激光入射側(cè)和其相對側(cè)的保護層。結(jié)構(gòu)的示例包括不含有反射層4的一種結(jié)構(gòu)，或者含有分別設置在反射層4的激光入射側(cè)和相對一側(cè)的兩個不同的層的一種結(jié)構(gòu)。此外，光學信息記錄媒體可以具有包含N個信息層疊加在一起的多層結(jié)構(gòu)(其中N是指等于或大于2的整數(shù))。當像這樣設置多個信息層時，至少一個信息層(最好是設置在最靠近激光源的那一層)形成這樣的結(jié)構(gòu)，即該信息層包括從靠近基底的一側(cè)依次設置的第一保護層1、記錄層2、和第二保護層3。其它信息層可以包括具有與記錄層2不同組成的記錄層。它們不僅可以包含一次寫入型記錄層，而且也可以包含可擦寫或只讀型記錄層。當N個信息層中的至少一個采用可擦寫信息層或只讀信息層時，一旦記錄將不再擦除的信息、和將要重寫的信息，或者用于只讀的信息便可以在一個媒體中同時存在。因此，可以提供便利的、具有不同用途的媒體。本發(fā)明可以用于其它各種結(jié)構(gòu)。下面參考附圖描述包括多個信息層的光學信息記錄媒體的實例。
圖5表示光學信息記錄媒體的一個實例，其中包括疊加的兩個信息層。在該光學信息記錄媒體中，第一信息層100、中間層9和第二信息層200，從激光入射側(cè)按順序設置在基底5和透光層6之間。第一信息層100由從激光入射側(cè)按順序設置的第一保護層101、記錄層102、第二保護層103、和反射層104組成。第二信息層200由從激光入射側(cè)按順序設置的第一保護層201、記錄層202、第二保護層203、和反射層204組成。在這種結(jié)構(gòu)實例中，用激光7從一個方向照射光學信息記錄媒體。這允許相對于第一信息層100和第二信息層200記錄和再現(xiàn)信息。所以，第一信息層100必須具有透光性。另一方面，由于用穿過第一信息層100的光完成在第二信息層200中的記錄，因此最好，第二信息層200設計成具有高的記錄靈敏度。
設置中間層9以使第一信息層100和第二信息層200彼此光學分離。中間層9由對激光7透明的材料形成，例如紫外固化樹脂。有益的設計是中間層9的厚度使第一信息層100和第二信息層200彼此光學分離以及使兩個信息層100和200設置在通過物鏡可將激光聚焦在其中的區(qū)域。
例如，當圖1所示的信息層8的結(jié)構(gòu)用于第一信息層100時，第一保護層101在激光7波長下的折射率n1設置得比第二保護層在激光7波長下的折射率n2大。折射率的具體值和要用的材料的實例與在圖1所示的實例中所采用的都相同。因而，記錄層102可以具有高光吸收率，并當保持足夠高的透射率時能得到大的信號振幅。因此能獲得滿意的抖動值。
最好，第一信息層100設計成在類似沉積狀態(tài)具有的透射率大于等于50％。這使得能夠獲得第二信息層200的高記錄靈敏度和滿意的抖動值。
優(yōu)選地，第一信息層100在信號記錄前后產(chǎn)生的透射率變化較小。例如，最好透射率變化是10％或者更小。如果這樣，不管在第一信息層100中是否已經(jīng)記錄信息，都可從第二信息層200可靠地獲得再現(xiàn)信號的振幅。因此，可以可靠地實現(xiàn)跟蹤(tracking)。
優(yōu)選地，第一信息層100的記錄層102的厚度為3nm～25nm。這是因為當用厚于25nm的記錄層102形成第一信息層100時，要得到足夠高的透射率變得稍微困難了。
圖5所示的結(jié)構(gòu)中第一信息層100包含反射層104。可是，可以使用不同的結(jié)構(gòu)，例如信息層100不包含反射層104的結(jié)構(gòu)，或第一保護層103或第二保護層203由兩層組成的結(jié)構(gòu)，只要它們在本發(fā)明的范圍內(nèi)。第二信息層200的結(jié)構(gòu)也不僅限于圖5所示的結(jié)構(gòu)。
作為另一個包含多個信息層的例子，圖7示出了包含疊加的四個信息層的光學信息記錄媒體的一個例子。這個光學信息記錄媒體包括從激光入射側(cè)按順序設置在基底5和透光層6之間的第一信息層100、第二信息層200、第三信息層300、和第四信息層400。每兩個相應的信息層之間設置有中間層9。在圖7所示的結(jié)構(gòu)實例中，第一信息層100和第二信息層200各自由從激光入射側(cè)按順序排列的第一保護層101、201，記錄層102、202和第二保護層103、203形成。第三信息層300和第四信息層400各自由從激光入射側(cè)按順序設置的第一保護層301、401，記錄層302、402，第二保護層303、403，和反射層304、404形成。在這種結(jié)構(gòu)實例中，同在先前描述的實例中一樣，用激光束7從一個方向照射光學信息記錄媒體，從而分別在第一到第四信息層100、200、300、400記錄和再現(xiàn)信息。所以，至少最靠近激光入射側(cè)的第一信息層100必須是透光的。因此，同在圖5所示結(jié)構(gòu)中一樣，至少形成的第一信息層100使在激光7波長下，第一保護層101的折射率n1和第二保護層103的折射率n2滿足關系n2＜n1。另一方面，由于用穿過第一到第三信息層100、200、300的光在遠離激光入射側(cè)的第四信息層400中進行信息記錄，所以最好，第四信息層400設計成具有高記錄靈敏度。
而且，當至少三個信息層疊加在一起時，必須將信息層設計成，使得越靠近激光入射側(cè)的信息層，透射率越高。因此，當如圖7所示，當四個信息層疊加在一起時，必須將信息層設計成，使得從激光入射側(cè)排列的第一到第三信息層100、200、300具有的透射率依次降低，例如分別為80％、70％和70％，或80％、70％和60％。
以下描述涉及上述光學信息記錄媒體的制造方法。制造在光學信息記錄媒體中包含的多層薄膜的方法的例子包括濺射法、真空噴涂法，和CVD(化學氣相沉積)法。用于形成薄膜的氣體(以下稱為“薄膜形成氣體”)可以是能形成薄膜的任何氣體，例如稀有氣體，比如Ar、Kr等。當利用例如氧化物或氮化物形成薄膜時，也能夠使用含有少量例如按要求混合的氧或氮氣的氣體來進行反應性成膜(reactive film formation)。例如，當圖1所示的光學信息記錄媒體的記錄層2由含有氧化物作為主成分的材料形成時，最好用含有稀有氣體和氧氣的混合氣體作為主成分的氣體作為薄膜形成氣體，從而完成反應濺射。這使得容易形成具有很好的薄膜質(zhì)量的記錄層。在該步驟中，記錄層2中含有的氧的組成比，靠稀有氣體和氧氣的流量比的改變而改變，因此可以確定相應的氣體流量比，以便得到出色的光盤特性。
而且，在透光層6和信息層之間也可以設置保護涂層。以下描述涉及在圖1所示的光學信息記錄媒體的第一保護層1與透光層6之間產(chǎn)生保護涂層的步驟。例如，如圖1所示，在通過濺射在基底5上形成包括層1-4的多層薄膜(信息層8)之后，從濺射裝置取出其上形成有信息層8的基底5。接著，通過例如旋涂，將紫外固化樹脂施加到第一保護層1的表面，作為保護涂層。然后，從已經(jīng)施加了紫外固化樹脂的表面，用紫外線照射該樹脂，從而使樹脂固化。所以，形成保護涂層，由此完成形成保護涂層的步驟。在上述步驟中進行的紫外線照射可以使用DC燈和閃光燈中任一種完成。
以下描述涉及在如上所述形成的光學信息記錄媒體上，記錄和再現(xiàn)信息的方法。圖6表示光學信息記錄媒體為一光盤時，用于信息記錄和再現(xiàn)的裝置(記錄/再現(xiàn)裝置)實例的示意圖。為了記錄、再現(xiàn)、和擦除信號，記錄/再現(xiàn)裝置包括激光源13；帶物鏡14的光學頭；驅(qū)動器15，用于引導激光束到將要照射的預定位置；追蹤控制單元和對焦控制單元(圖6中未示出)，用于相對追蹤方向和垂直于薄膜表面的方向，控制光學信息記錄媒體17的位置；激光驅(qū)動器(圖6中未示出)，用于調(diào)制激光功率；和旋轉(zhuǎn)控制單元16，用于轉(zhuǎn)動光學信息記錄媒體17。
信號的記錄、擦除、和再現(xiàn)是如下實現(xiàn)的。即，首先，用旋轉(zhuǎn)控制單元16轉(zhuǎn)動光學信息記錄媒體17，然后，用激光束照射光學信息記錄媒體17，激光束通過光學系統(tǒng)會聚在一小點。在信號再現(xiàn)時，用激光照射光學信息記錄媒體17，從而通過檢測器(detector)讀出從媒體中得到的信號。在這種情況下，用于信號再現(xiàn)的激光的功率低于用于信號記錄和擦除的激光功率，那個功率的激光照射不影響記錄標記的光學狀態(tài)，并提供足夠的光能量，用于再現(xiàn)從光學信息記錄媒體17中獲得的記錄標記。
實施例以下，使用具體的實施例進一步詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不局限于所述實施例。
實施例1在實施例1中，制造具有圖1所示結(jié)構(gòu)的光學信息記錄媒體。盤狀聚碳酸酯片(disc-like polycarbonate plate)用作基底5。盤狀聚碳酸酯片厚度1.1mm，直徑120mm。在盤狀聚碳酸酯片的一個面形成有螺旋槽。螺旋槽寬0.25um，間距0.32um，深20nm。80mol％ZnS和20mol％SiO2的混合物(以后稱作“(ZnS)80(SiO2)20(mol％)”，其它混合物也同樣適用)用于第一保護層1?；旌衔?ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)用于第二保護層3?；旌衔顰l98Cr2(atomic％)用于反射層4?；旌衔颰e43O50Pd7(atomic％)用于記錄層2。第一保護層1和第二保護層3分別厚6nm和17nm。反射層4和記錄層2分別厚40nm和20nm。使用濺射法，從反射層4到第一保護層1按順序在基底5上形成各個層。在最后步驟，把由聚碳酸酯樹脂組成的厚90um的薄片用紫外固化樹脂粘貼到第一保護層1，薄片和紫外固化樹脂整體作為透光層6。這樣，形成了根據(jù)本發(fā)明的光學信息記錄媒體。
第一保護層1和第二保護層3每個如下形成。即，供應Ar氣使其總壓強達到0.13Pa，使用高頻(RF)電源向陰極施加5.10W/cm2的功率。反射層4的形成是這樣實現(xiàn)的通過供應Ar氣使其總壓強達到0.13Pa，和使用直流(DC)電源向陰極施加4.45W/cm2的功率。記錄層2的形成是這樣實現(xiàn)的通過供應流量比為1∶1.1的Ar氣和氧氣的混合氣體使其總壓強達到0.13Pa，和使用DC電源向陰極施加1.27W/cm2的功率。對于記錄層2的形成，用TePd作靶。這樣制造的光學信息記錄媒體稱為“媒體(1)”。
用于信號記錄和再現(xiàn)的激光波長405nm，物鏡數(shù)值孔徑0.85。信號調(diào)制通過1-7PP進行。2T標記長度為0.160um，圓盤轉(zhuǎn)速是線速度5.28m/s。圓盤特性估算如下。即，以合適的激光功率，在槽區(qū)記錄2T標記的單個信號，然后測量獲得的信號的C/N比。關于這一點，槽區(qū)定義為在基底5中靠近激光入射側(cè)的由凸痕和凹痕形成的軌道。
另外，作為比較例形成媒體(100)。媒體100與媒體(1)相同，除了在媒體100中(ZnS)80(SiO2)20(mol％)既用于第一保護層1又用于第二保護層3，調(diào)整它們的厚度以便使光程長度與用于媒體(1)的相同。表1示出了對媒體(1)和媒體(100)的估算結(jié)果、用于第一保護層1和第二保護層3的材料、和在激光波長405nm下第一保護層1和第二保護層3的折射率n1和n2。
表1
關于表1中顯示的C/N比，“○”表示大于等于50dB，“×”表示小于50dB。根據(jù)表1，與作為比較例的媒體(100)的相比，媒體(1)中得到的2T標記的C/N比提高了。對于媒體(1)和媒體(100)，用在實施例中描述的相同方法進行光學估算。結(jié)果，通過比較在已記錄狀態(tài)和未記錄狀態(tài)的反射率得到的反射率差ΔR，在媒體(100)中是16％，在媒體(1)中是19％。而且，在記錄層2處于已記錄狀態(tài)時得到的反射率Rc在媒體(1)和媒體(100)中都是1％。因而，可以明白，與媒體(100)相比較，在媒體(1)中能得到有利調(diào)制系數(shù)和反射率差值。可以想到，由于在媒體(1)中第二保護層3的折射率n2小于第一保護層1的折射率n1，媒體(1)滿足使記錄層2中很容易地出現(xiàn)多次反射光的條件，這使信號振幅更大。
此外，形成了其它媒體。在這些媒體中，代替(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)，將(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)、ZrSiO4、(Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mol％)、和(Al2O3)10(SiO2)30(Cr2O3)30(LaF3)30(mol％)用于第二保護層3。調(diào)整第二保護層3的厚度以便使光程長度與在媒體(1)的第二保護層3中的相同。同在媒體(1)中一樣，這些媒體中的第二保護層3的折射率n2小于第一保護層1的折射率n1。關于這些媒體，同樣得到如表1所示的提高C/N比的效果。另外，即使當用于第二保護層3的各種電介質(zhì)的組成比在允許滿足關系n1＞n2的范圍內(nèi)改變，也能得到表1所示的同樣效果。
還可以形成除以下特性外與媒體(1)相同的其它媒體。媒體的第一保護層1分別由ZnS、(ZnS)80Si20(mol％)、(ZnS)80(Si-O)20(mol％)、(ZnS)80(Si-O)20(mol％)、(SnO2)70(SiO2)30(mol％)和(Cr2O3)60(SiO2)40(mol％)形成。媒體的第二保護層3分別由(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)、(Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mol％)、(ZnS)80(SiO2)20(mol％)、LaF3、(SiO2)50(LaF3)50(mol％)和(ZnO)60(SiO2)40(mol％)形成。調(diào)整第一保護層1和第二保護層3各自的厚度以便使光程長度與在媒體(1)的每個保護層的光程相同。這些媒體分別稱為“媒體(2)～(7)”。表2表示在媒體(2)～(7)中，用于第一保護層1和第二保護層3的材料、和相對激光波長405nm得到的第一保護層1和第二保護層3的折射率n1和n2。如表2所示，在所有媒體(2)～(7)中，第二保護層3的折射率n2小于第一保護層1的折射率n1。另外，表2也示出了以與在媒體(1)中相同的方式進行的媒體(2)～(7)的估算結(jié)果。
表2
*表2中的“RI”表示折射率根據(jù)表2，與作為比較例的媒體(100)中得到的相比，在媒體(2)到(7)每一個中得到的2T標記的C/N比提高了。可以想到，與在媒體(1)中獲得的效果相同，在媒體(2)到(7)中也使信號振幅增加了。
另外，具有標記長度為2T到9T的隨機信號記錄在媒體(1)到(7)的每一個中，在媒體(1)到(7)中取得了出色的C/N比，并測量媒體(1)到(7)的每一個的抖動值。在媒體(1)到(7)中得到了不大于6.5％的出色的抖動值，媒體(1)到(7)滿足標準值。
此外，發(fā)明人制造了這樣的媒體，其中將各種不同電介質(zhì)材料用于第一保護層1和第二保護層3，然后通過實驗估算它們的特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當?shù)谝槐Ｗo層1的折射率n1大于第二保護層3的折射率n2時，與以同樣的材料形成第一保護層1和第二保護層3的情況相比，得到的C/N比提高的效果更好。而且，當Te-O-M用于記錄層2時，得到的C/N比提高的效果與在媒體(1)～(7)中得到的相同，其中M表示Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn、In、Ti、Zr、Hf、Cr、Mo、W、Co、Ni或Zn。此外，當Sb-O、Sn-O、In-O、Ge-O、Mo-O、W-O、Zn-O或Ti-O用于記錄層2時，得到了與在媒體(1)～(7)中得到的相同的效果。
由以上所述，可以確定，當相對記錄層2在激光入射側(cè)設置的第一保護層1的折射率n1大于相對記錄層2在激光入射側(cè)的相對側(cè)設置的第二保護層3的折射率n2時，即使采用簡單層結(jié)構(gòu)，也能在實現(xiàn)很高密度記錄的條件下得到高的C/N比。
實施例2作為另一實施例，制造圖5所示結(jié)構(gòu)的光學信息記錄媒體。圖5所示的基底5與實施例1中描述的媒體(1)的基底相同。反射層104和204分別由Ag-Pd-Cu和Al-Cr形成。記錄層102和202分別由Te50O25Pd25(atomic％)和(Te50O25Pd25)95(SiO2)5(mol％)形成。第一保護層101、201和第二保護層203全部由(ZnS)80(SiO2)20(mol％)形成。第二保護層103由(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)形成。在波長405nm，(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)的折射率是2.0，小于(ZnS)80(SiO2)20(mol％)的折射率2.3。就是說，第一信息層100采用依照本發(fā)明的光學信息記錄媒體的信息層的結(jié)構(gòu)。
各個層的厚度按以下確定。即，通過光學設計確定滿足條件的范圍，在該條件下兩個信息層中的一個的反射率和信號振幅近似等于另一個的反射率和信號振幅，然后在這個范圍內(nèi)確定厚度，以使第一信息層100得到足夠高的透射率，第二信息層200得到足夠高的記錄靈敏度。具體地，在該實施例中形成的所有媒體中，第一保護層101、第二保護層103、第一保護層201、和第二保護層203分別厚33nm、17nm、9nm、和17nm。反射層104和204分別厚10nm和40nm，而記錄層102和202分別厚10nm和20nm。透光層6和中間層9分別厚75um和25um。
本實施例的光學信息記錄媒體按如下程序形成的。從反射層204到第一保護層201，按順序在基底5的帶有槽的表面上形成第二信息層200的各個層。接著，向上面加上紫外固化樹脂作為中間層9，并通過印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。之后，從反射層104到第一保護層101，順次形成第一信息層100的各個層。在最后步驟，用紫外固化樹脂將由聚碳酸酯樹脂組成的薄片粘貼到第一保護層101。薄片和紫外固化樹脂整體被用做透光層6。這樣，得到了光學信息記錄媒體(8)。另外，作為比較例，還形成了媒體(101)和(102)。媒體(101)與媒體(8)相同，除了把(ZnS)80(SiO2)20(mol％)既用于第一保護層101又用于第二保護層103之外。媒體(102)與媒體(8)相同，除了把(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)用于第一保護層101而把(ZnS)80(SiO2)20(mol％)用于第二保護層103之外。對這樣形成的圓盤按如下估算。即用合適的激光功率在第一信息層100和第二信息層200中記錄2T標記，然后測量它們的C/N比。表3表示媒體(8)、(101)和(102)的估算結(jié)果，這些結(jié)果是在與對實施例1的媒體(1)的估算采用的相同估算條件下進行的。表3還表示了在激光波長405nm下第一保護層101和第二保護層103的折射率n1和n2。
表3
*表3中的“RI”表示折射率*表3中的“1stIL”表示第一信息層，“2ndIL”表示第二信息層。
對于表3中提到的C/N比，“○”表示大于等于45dB，“×”表示小于45dB。根據(jù)表3，與作為比較例形成的媒體(101)和(102)的相比，媒體(8)的第一和第二保護層都有好的C/N比。在媒體(101)中，由于滿足關系n1＜n2，第一信息層100的C/N比不高，但是第二信息層200的C/N比高，因為第一信息層100的透射率高，具體地說，大于等于50％。在媒體(102)中，第一信息層100的C/N比高，但是第二信息層200的C/N比不高，因為第一信息層100透射率不高(具體地說，小于50％)。另一方面，在滿足關系n1＞n2的媒體(8)中，第一信息層100具有高透射率，具體地，大于等于50％，也具有高C/N比，即大于等于45dB。因而，第一信息層100和第二信息層200的都具有良好的C/N比。
另外，具有標記長度為2T到9T的隨機信號記錄在媒體(8)的第一信息層100和第二信息層200的每一個中，在在信息層中取得了出色的C/N比，并測量了第一信息層100和第二信息層200的每一個的抖動值。在第一信息層100中得到了不大于8.5％的出色的抖動值。在第二信息層200中得到了不大于6.5％的出色的抖動值。第一信息層100和第二信息層200滿足標準值。
實施例3作為另一實施例，制造圖7所示具有四個信息層的光學信息記錄媒體。
首先，介紹用于形成本實施例的光學信息記錄媒體的程序。從反射層404到第一保護層401，按順序在基底5的帶有槽的表面上形成第四信息層400的各個層。接著，在上面加上紫外固化樹脂作為中間層9，并通過印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。之后，從反射層304到第一保護層301，按順序在中間層9的帶有槽的表面上形成第三信息層300的各個層。然后，在其上增加紫外固化樹脂作為中間層9，并通過印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。接著，從第二保護層203到第一保護層201，按順序在中間層9的帶有槽的表面上形成第二信息層200的各個層。之后，向其上增加紫外固化樹脂作為中間層9，并通過印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。接著，從第二保護層103到第一保護層101，按順序在中間層9的帶有槽的表面上形成第一信息層100的各個層。之后，設置由紫外固化樹脂形成的保護涂層，用紫外固化樹脂將由聚碳酸酯樹脂組成的薄片粘貼到其上，薄片和紫外固化樹脂整體作為透光層6。
以下描述涉及制造第一到第四信息層100～400的具體方法。
盤狀聚碳酸酯片用作基底5。圓盤狀聚碳酸酯片的直徑120mm，厚度1.1mm。在其形成反射層4的一面上具有由凸痕和凹痕形成的軌道。軌道深20nm，軌道間距0.32um(兩個相鄰槽間的距離)。在氬氣(Ar)環(huán)境中通過DC濺射形成厚度40nm的Al98Cr2(atomic％)薄膜作為反射層404。接著，在氬氣(Ar)環(huán)境中通過RF濺射形成厚度22nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作為第二保護層403。然后，形成厚度20nm的Te-O-Pd薄膜作為記錄層402。具體地，在氬氣(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧氣(流速4.3×10-7m3/s(26sccm))的混合氣體的總壓強設置為0.13Pa的氣體中，通過DC濺射，形成Te80Pd20(atomic％)的濺射靶。之后，在氬氣環(huán)境中通過RF濺射形成厚度11nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作為第一保護層401。這樣形成第四信息層400。
接著，形成厚17um的中間層9。接下來，在中間層9的設有槽的表面上形成厚度10nm的Ag-Pd-Cu薄膜作為反射層304。反射層304是在氬氣環(huán)境中通過DC濺射形成的。之后，形成厚度25nm的(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)薄膜作為第二保護層303。它是在Ar氣環(huán)境中通過RF濺射形成的。接下來，形成厚度8nm的Te-O-Pd薄膜作為記錄層302。具體地說，在氬氣(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧氣(流速4.0×10-7m3/s(24sccm))的混合氣體的總壓強設置為0.13Pa的氣體中，通過DC濺射，形成Te80Pd20(atomic％)的濺射靶。接著，在氬氣環(huán)境中通過RF濺射形成厚度17nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作為第一保護層301。這樣形成第三信息層300。
相對記錄層302設置在激光入射側(cè)的第一保護層301的折射率n1是2.3，而相對記錄層302設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)的第二保護層303的折射率n2是2.01。所以，第三信息層300的第一保護層301和第二保護層303的折射率n1和n2滿足關系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接著，形成厚15um的中間層9。接下來，在中間層9的設有槽的表面上形成厚度12nm的(Cr2O3)50(SiO2)50(mol％)薄膜作為第二保護層203。它是在Ar氣環(huán)境中通過RF濺射形成的。然后，形成厚度10nm的Te-O-Pd薄膜作為記錄層202。具體地說，在氬氣(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧氣(流速3.7×10-7m3/s(22sccm))的混合氣體的總壓強設置為0.13Pa的氣體中，通過DC濺射，形成Te80Pd20(atomic％)的濺射靶。接著，在氬氣環(huán)境中通過RF濺射形成厚度26nm的(SnO2)80(Ga2O3)20(mol％)薄膜作為第一保護層201。這樣形成第二信息層200。
相對記錄層202設置在激光入射側(cè)的第一保護層201的折射率n1是2.42，而相對記錄層302設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)的第二保護層203的折射率n2是2.20。所以，第二信息層200的第一保護層201和第二保護層203的折射率n1和n2滿足關系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接下來，形成厚18um的中間層9。然后，在中間層9的設有槽的表面上形成厚度21nm的(Ga2O3)60(SiO2)40(mol％)薄膜作為第二保護層103。它是在氬氣環(huán)境中通過RF濺射形成的。之后，形成厚度8nm的Te-O-Pd薄膜作為記錄層102。具體地說，在氬氣(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧氣(流速2.7×10-7m3/s(16sccm))的混合氣體的總壓強設置為0.13Pa的氣體中，通過DC濺射，形成Te80Pd20(atomic％)的濺射靶。接著，在氬氣環(huán)境中通過RF濺射形成厚度24nm的(ZrSiO4)70(Cr2O3)30(mol％)薄膜作為第一保護層101。這樣形成第一信息層100。
相對記錄層102設置在激光入射側(cè)的第一保護層101的折射率n1是2.15，而相對記錄層102設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)的第二保護層103的折射率n2是1.85。所以，第一信息層100的第一保護層101和第二保護層103的折射率n1和n2滿足關系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接著，形成保護涂層和透光層6，總厚度60um。這樣就形成了本實施例的光學信息記錄媒體(媒體(9))。
設置在各個信息層之間的中間層9形成的厚度彼此不相同，因為如果它們的厚度相同，在各個信息層之間就可能產(chǎn)生散射光干涉。
使用樣品，用光譜儀測量各個記錄層的光學常數(shù)。每個樣品是在與形成記錄層的步驟中采用的相同的薄膜形成條件下，在石英基底上形成的。在樣品逐漸冷卻到使記錄層變成結(jié)晶狀態(tài)的預定溫度之后，通過相同的方法對它們處于晶體狀態(tài)時的光學常數(shù)進行測量。在記錄層402中得到的值為na＝2.5，ka＝0.25，nc＝2.0，和kc＝0.90。在記錄層302中得到的值為na＝2.5，ka＝0.30，nc＝2.0，和kc＝1.00。在記錄層202中得到的值為na＝2.5，ka＝0.38，nc＝2.0，和kc＝1.10。在記錄層102中得到的值為na＝2.5，ka＝0.50，nc＝2.0，和kc＝1.00。本文中，“na”和“ka”分別表示當記錄層處于類似沉積狀態(tài)(也即它們剛剛形成之后的狀態(tài))時得到的折射率和消光系數(shù)(extinction coefficient)，而“nc”和“kc”分別表示當記錄層處于結(jié)晶狀態(tài)時得到的折射率和消光系數(shù)。
本實施例各個層的厚度dnm由公式d＝aλ/n表示(其中，n表示保護層的折射率，a是正數(shù)，λ表示光波長(在本例中即表示405nm))。保護層的厚度按如下設計。即，調(diào)整厚度以允許從各個信息層得到所有信號，和使它們的反射率等級彼此基本上相等，然后優(yōu)化值a以使其在允許進行上述調(diào)整的范圍之內(nèi)，信息層的透射率盡量高，在已記錄狀態(tài)和未記錄狀態(tài)之間的透射率差要小。各個層的厚度按如下確定。第二保護層403的厚度由51/(n2)確定，第一保護層401的厚度由25/(n1)確定，第二保護層303的厚度由51/(n2)確定，第一保護層301的厚度由38/(n1)確定，第二保護層203的厚度由25/(n2)確定，第一保護層201的厚度由63/(n1)確定，第二保護層103的厚度由38/(n2)確定，第一保護層101的厚度由51/(n1)確定。
使用合適的激光功率，在按上述方法形成的媒體(9)的第一信息層100、第二信息層200、第三信息層300、和第四信息層400中記錄2T標記，然后測量它們的C/N比。用于記錄和再現(xiàn)信息的激光波長405nm，物鏡的數(shù)值孔徑0.85。以使信息層具有容量近似23.3GB和25GB的記錄密度記錄信號(以下將記錄密度分別稱為“23.3GB記錄密度和25GB記錄密度”)。在23.3GB記錄密度的情況下，同在實施例1中一樣，在2T標記長度為0.160um，圓盤轉(zhuǎn)速為線速度5.28m/s的條件下實現(xiàn)測量。另一方面，在25GB記錄密度的情況下，在2T標記長度為0.149um，圓盤轉(zhuǎn)速為線速度4.92m/s的條件下實現(xiàn)測量。
表4-1～4-3分別表示媒體樣品(9)的各個保護層的材料和折射率、各單個信息層的光學特性、以及對包括疊加在一起的四個信息層的整體的光學特性和C/N比的評價的結(jié)果。另外，表4-1～4-3還示出了媒體(103)和媒體(104)的估算結(jié)果。在媒體(103)和媒體(104)的每個信息層中包含的保護層的折射率分別滿足關系n1＝n2和n2＞n1。在這種情況下，除了各個保護層使用的材料與媒體(9)使用的不相同之外，以與媒體(9)采用的相同方式形成媒體(103)和媒體(104)。用于媒體(103)和媒體(104)的保護層的材料如表4-1中所示。
表4-1
*表4-1中，“RI”表示折射率。
*表4-1中，“IL”和“PL”分別表示信息層和保護層。
表4-2
*表4-2中，“IL”表示信息層。
表4-3
*表4-3中，“IL”表示信息層。
在表4-2中，Ra和Rc分別表示當記錄層處于類似沉積狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)時得到的每個信息層的反射率。ΔR表示Ra-Rc的值。Ta和Tc分別表示當記錄層處于類似沉積狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)時得到的每個信息層的透射率。使用樣品，通過估算進行Ra和Rc的測量，每個樣品都包括在基底上形成的各個獨立的信息層。同樣，使用樣品，用光譜儀進行Ta和Tc的測量，每個樣品包括在基底上形成的各個信息層。使用初始化裝置在適當?shù)臈l件下通過進行激光束照射，使記錄層變成結(jié)晶狀態(tài)。另外，表4-2示出了分別在記錄層處于類似沉積狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)時得到的記錄層透射率的平均值((Ta+Tc)/2)。表4-2中還表示了在處于類似沉積狀態(tài)的記錄層和處于結(jié)晶狀態(tài)的記錄層之間出現(xiàn)的透射率變化比((Ta-Tc)/Ta)。
此外，表4-3中，“eff.Ra”和“eff.ΔR”分別表示處于類似沉積狀態(tài)得到的反射率和在處于類似沉積狀態(tài)與處于結(jié)晶狀態(tài)得到的反射率差。當用激光照射具有疊加在一起的四個信息層的預定信息層時，用估算方法測量“eff.Ra”和“eff.ΔR”。如表4-3所示，在具有疊加在一起的四個信息層的媒體(9)的四個信息層中得到了近似相同等級的反射率和反射率差。
在表4-3中，C/N比的估算說明如下。在23.3GB記錄密度的情況下，“○”表示大于等于48dB，“×”表示小于48dB。另一方面，在25GB記錄密度的情況下，“○”表示大于等于45dB，“×”表示小于45dB。
根據(jù)表4-1～4-3中表示的結(jié)果，即使當具有25GB記錄密度時，與在媒體(103)和(104)的相比，媒體(9)的所有四個信息層都有滿意的C/N比。在滿足關系n2＝n1的媒體(103)中，第三信息層300具有的eff.ΔR較小，C/N也不是足夠高。而且，在滿足關系n2＞n1的媒體(104)中，第一信息層100和第三信息層300具有的eff.ΔR都較小，C/N也都不是足夠高。
從上述結(jié)果可以確定，當光學信息記錄媒體設計為使第一保護層的折射率與第二保護層的折射率之間滿足關系n2≥n1時，如在媒體(103)和(104)中，很難在全部信息層中都得到好的C/N比。反之，當光學信息記錄媒體設計為使第一保護層的折射率與第二保護層的折射率之間滿足關系n2＜n1，如在媒體樣品(9)中一樣，則在25GB記錄密度的情況下，第一到第三信息層具有高透射率，具體地，大于等于50％，第四信息層具有高C/N比，具體地，大于等于45dB。另外，具有2T到9T標記長度的隨機信號記錄在媒體(9)的第一信息層100、第二信息層200、第三信息層300和第四信息層400上，在這些信息層中獲得了出色的C/N比，而且測量了信息層100、200、300和400的抖動值。在25GB記錄密度的情況下存儲隨機信號。在第一到第三信息層100、200和300的每一個中，都得到了出色的大約為10％的抖動值。在第四信息層400得到了大約為8％的出色的抖動值。因此，當每個信息層的第一保護層和第二保護層設計為使它們的折射率滿足關系n2＜n1時，如在媒體樣品(9)中那樣，則能夠得到容量100GB的包含疊加在一起的四個信息層的光學信息記錄媒體，其中得到的每個信息層可以有25GB記錄密度。
本發(fā)明也可以以其它形式實現(xiàn)，只要不脫離本發(fā)明的精神和本質(zhì)。本申請中公開的具體實施例在所有方面都應是說明性的，而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求書而不是之前的說明來表示，在權(quán)利要求的等價范圍和意義之內(nèi)的所有變化，都將包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種光學信息記錄媒體，包括基底；和在基底上設置的信息層，其中所述信息層包括記錄層，通過用預定波長的激光照射可以相對所述記錄層記錄和再現(xiàn)信息；第一保護層，相對記錄層，設置在激光入射側(cè)；和第二保護層，相對記錄層，設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)，其中對于預定波長的激光，所述第一保護層的折射率n1和第二保護層的折射率n2滿足關系n2＜n1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中對于預定波長的激光，在記錄層處于未記錄狀態(tài)時，信息層具有的透射率大于等于50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光學信息記錄媒體，其中從激光入射側(cè)按順序在基底上設置第一信息層到第N信息層(N表示等于或大于2的整數(shù))，并且至少第一信息層是該信息層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中信息層還包括反射層，相對第二保護層，設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學信息記錄媒體，其中反射層包含從由Ag、Cu和Au組成的組中選擇的至少一種元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的光學信息記錄媒體，其中反射層厚度為15nm，或更小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中折射率n1滿足條件n1＞2.0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中折射率n1和折射率n2滿足條件n1-n2＞0.2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中第二保護層包含氧化物和氟化物中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光學信息記錄媒體，其中第二保護層包含從由ZrO2、SiO2、Cr2O3、Al2O3、SnO2、ZnO、Ga2O3、和LaF3組成的組中選擇的至少一種化合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中記錄層由包含Te、O、和M的材料形成，其中M代表從由金屬元素、非金屬元素和半導體元素組成的組中選擇的至少一種元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學信息記錄媒體，其中M是從由Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Sb、Bi、Ge、Sn和In組成的組中選擇的至少一種元素。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中形成記錄層的材料包含O和從由Sb、Sn、In、Ge、Ni、Mo、W、Zn和Ti組成的組中選擇的至少一種元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光學信息記錄媒體，其中記錄層包括至少兩個絕緣質(zhì)層，在用激光照射之后，記錄層的光學特性改變。
全文摘要
本發(fā)明的光學信息記錄媒體包括在基底(5)上設置的信息層(8)。信息層(8)包括記錄層(2)，通過用預定波長的激光束(7)照射可以相對所述記錄層記錄和再現(xiàn)信息；第一保護層(1)，相對記錄層(2)，設置在激光入射側(cè)；和第二保護層(3)，相對記錄層(2)，設置在激光入射側(cè)的相對側(cè)。對于用于記錄和再現(xiàn)的預定波長的激光，第一保護層(1)的折射率n1和第二保護層(3)的折射率n2滿足關系n2＜n1。
文檔編號G11B7/243GK1551161SQ20041004228
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者宇野真由美, 兒島理惠, 惠, 山田升 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社