專利名稱：光學記錄介質(zhì)及其生產(chǎn)方法、濺射靶、光學記錄介質(zhì)的使用方法和光學記錄裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過照射激光以引起構成記錄層的材料上的光學變化而能夠記錄、重現(xiàn)和重寫信息的光學記錄介質(zhì)(下文有時稱之為“相變光學記錄介質(zhì)”、“光學記錄介質(zhì)”、“光學信息記錄介質(zhì)”或“信息記錄介質(zhì)”)，一種用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的濺射靶，一種使用記錄介質(zhì)的方法和一種光學記錄裝置。
背景技術：
近來，需要光學記錄介質(zhì)以解決較高速率的記錄。特別是在圓盤光學記錄介質(zhì)的情況下，由于提高旋轉速率可提高記錄和重現(xiàn)的速率，實際上已經(jīng)實現(xiàn)了較高的速率。其中僅通過光強調(diào)制可在其上進行記錄的記錄介質(zhì)，由于記錄機理簡單而可以較低的價格購得。另外，基于光強調(diào)制的重現(xiàn)機理提供了與僅重現(xiàn)裝置的有效互換性，并使得寬闊的市場成為可能；因此，由于近來電子信息不斷增長的容量，已要求此類光學記錄介質(zhì)的更高密度和更高速率的記錄。
目前，因為其中多次重寫成為可能，所以使用相變材料的光學記錄介質(zhì)非常流行。在記錄層中使用相變材料的光學記錄介質(zhì)，借助于照射光束的強度調(diào)制，通過形成快速冷卻和緩慢冷卻狀態(tài)而運行。在熔融后的快速冷卻狀態(tài)中，記錄層材料轉變成非晶態(tài)，而在熔融后的緩慢冷卻狀態(tài)中，記錄層材料轉變成晶態(tài)。非晶態(tài)和晶態(tài)的光學性能是不同的；因此可以記錄和重現(xiàn)信息。
其機理是通過照射激光在基底上的記錄層薄膜上來加熱記錄層，引起記錄層在非晶態(tài)和晶態(tài)之間的相變，并通過改變圓盤反射比來重復記錄信息。在許多情況下，未記錄狀態(tài)對應于晶相；通過形成低反射比的非晶相標記和高反射比的晶相間隔，進而在記錄層上記錄信息。
眾所周知，記錄光排列成脈沖，其強度被調(diào)制成三級，并通過照射記錄光至光學記錄介質(zhì)上而進行記錄。圖6舉例說明了用于重復記錄標記和間隔數(shù)據(jù)的輻射波形的模式或記錄策略，其用于DVD+RW等中。非晶態(tài)的標記通過以脈沖方式交替照射峰值功率(peak power)光(Pp＝Pw)和偏置功率(bias power)光(Pb)而形成；晶態(tài)的間隔通過連續(xù)照射具有Pp和Pb中間水平的擦除功率光(Pe)而形成。
峰值功率光和偏置功率光的照射脈沖陣列通過記錄層的重復熔融和快速冷卻而導致非晶標記的形成。由于記錄層熔融然后緩慢冷卻或者在固態(tài)下退火，因而照射擦除功率光導致非晶標記的形成。
非晶標記的形成需要記錄層的熔化狀態(tài)。在高速記錄中，因為照射峰值功率光的周期縮短，所以需要較大的功率。然而，激光二極管(LD)的功率受輸出功率的限制，導致由于輸出功率不足的差的非晶標記。因此，對于用于高速記錄的記錄層材料需要較低的熔點。
對于記錄層迄今為止已有多種材料被提議。實際中用于CD-RW、DVD+RW、DVD-RW、DVD-RAM等的記錄層材料可以概括分成Ag-In-Sb-Te族和Ge-Sb-Te族。Ag-In-Sb-Te族通過向Sb-Te二元體系的δ相固溶體中加入Ag和In而構成，所述二元體系包含63-83原子％的Sb。另一方面，Ge-Sb-Te族通過將兩種化合物即GeTe和Sb2Te3以不同的比例共混構成，以通過共混GeTe∶Sb2Te3＝2∶1而構成的Ge2Sb2Te5為代表。這兩族都已通過加入其它元素等而改良，并已應用于寬的線速度。
考慮到較高的晶體生長速率，Sb-Te的δ相有利于較高速的記錄，并且Sb-Te的δ相的較低熔點也是有利的，即它的熔點約為550℃，而GeTe和Sb2Te3的偽二元體系的熔點不低于600℃。
在其中多種元素加入Sb-Te相的族中，通常結晶速率可增加，并且通過提高Sb的組成比，記錄層可用于較高速率的記錄。Sb-Teδ相的一個缺點為較低的結晶溫度，例如120-130℃，其需要通過附加的元素如Ag、In和Ge而使結晶溫度提升至160-180℃以改進非晶標記的穩(wěn)定性，因此生產(chǎn)適應相當于DVD四倍的較高速記錄的記錄層。
然而，為了適應DVD的8倍或更大的較高速記錄，Sb的比例應當提高，進而提升結晶速率。在此概念中，Sb的較高比例趨向于不利地影響初始化，例如初始化之后經(jīng)常產(chǎn)生反射比的不均勻性，并且噪聲水平放大，從而在低抖動下不能進行正常的記錄。此外，由于結晶溫度進一步降低，Sb的較高比例不可避免地導致添加劑的較高量；僅僅增加添加劑的量經(jīng)常導致對初始化的不利作用，噪聲水平可放大，從而在低抖動下不能進行正常的記錄。這樣，在基于Sb-Teδ相的族中，難以生產(chǎn)這樣的記錄層，其顯示出適應于DVD的8倍或更大的較高速記錄的結晶速率，提供簡單的初始化，并且滿足非晶標記的保存穩(wěn)定性。
在這樣的背景下，為了替代基于Sb-Teδ相的族，提出了可顯示出較高的結晶速率和優(yōu)秀的非晶標記穩(wěn)定性的Ga-Sb族、Ge-Sb族等。Ga-Sb族和Ge-Sb族材料在例如大于80原子％Sb的富Sb組成下顯示出低共熔態(tài)；通過利用各自的共晶組成作為各自的主要組成，Ga-Sb族和Ge-Sb族材料可以用作用于較高速記錄的材料；并且這些材料可以通過提高Sb的比例而增強其結晶速率，這類似于基于Sb-Teδ相的族。這些材料的結晶溫度高達約180℃，因此無需加入其它元素非晶標記的穩(wěn)定性也是優(yōu)秀的。然而，比基于Sb-Teδ相的族的低共熔溫度高的低共熔溫度例如約590℃導致在記錄時功率不足。
另一方面，關于使用基于In-Sb-Te或In-Sb-M(M是除In和Sb之外的元素)的相變記錄層的光學記錄介質(zhì)的提議可以參見，例如，日本專利申請公開(JP-B)No.3-52651、JP-B No.4-1933、日本專利(JP-B)No.2952287、日本專利申請?zhí)卦S公開(JP-A)No.2001-236690和“K.Daly-Flynn and D.StrandJpm.J.Appl.Phys.vol.42(2003)pp.795-799”。
JP-B No.3-52651公開了一種由通式(In1-xSbx)1-yMy(55≤x≤80，0≤y≤20，M是選自Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Ti、Al、Si、Ge、Ga、Sn、Te、Se和Bi的至少一種元素)表示的記錄材料；其記錄是通過利用π相(pi-phase)與InSb和Sb的混合相或等效相之間不同的反射比而進行的，其中π相是通過從熔融狀態(tài)快速冷卻而形成的假穩(wěn)定相，InSb和Sb的混合相或等效相是通過從熔融狀態(tài)緩慢冷卻而形成的。然而，混合相或等效相的形成通常需要很長時間。此外，在提議中，雖然據(jù)說寫和擦除通過具有可變輸出功率的掃描激光而能夠重復，但是沒有激光掃描速率方面的描述。因此，在如DVD一樣在各個位置的照射周期不超過幾十至幾百納秒的條件下，等效層的形成是相當困難的；因此該提議不能被應用于先進方式的相變光學記錄介質(zhì)如CD-RW、DVD+RW、DVD-RW。此外，考慮到本申請時即1984年的技術水平，據(jù)信該提議并不是用于DVD，用于形成長度不超過0.4μm的細非晶標記的層結構或記錄方式?jīng)]有描述，并且也不用說，可發(fā)現(xiàn)任何關于DVD的8倍或更大的較高速記錄的公開或暗示。
在JP-B No.4-1933中，通過在記錄薄膜上照射不同狀態(tài)的光學能量而選擇性產(chǎn)生兩個穩(wěn)定狀態(tài)來記錄和擦除信息，所述記錄薄膜由細合金晶體形成，其中合金微晶體含有20-60原子％的In，40-80原子％的Sb。記錄薄膜可以不超過20原子％的量另外包含選自于Ag，In，Ge，Te等一種或多種的元素。在JP-B No.4-1933的記錄薄膜中，兩個穩(wěn)定狀態(tài)都是具有不同光學性質(zhì)的晶態(tài)，據(jù)說其通過不同的加熱和冷卻步驟由In50Sb50和Sb的不同沉積而得到；并且其它因素例如晶粒的不同尺寸、薄膜的形狀變換和不同結晶相的產(chǎn)生等。如果這些因素導致光學差異并且反射比可改變，那么與相變記錄介質(zhì)如CD-RW、DVD+RW和DVD-RW中所使用的基于晶體和非晶體之間相變的那些相比，反射比的差異水平低并且C/N顯著低，因此該材料被認為是不實用的。
在JP-B No.2952287中，記錄是通過記錄材料利用非晶狀態(tài)和結晶狀態(tài)之間的相變而進行的，其中記錄材料包括33-44原子％的In或Ga，51-62原子％的Sb，和2-9原子％的Te；據(jù)說該信號強度和非晶穩(wěn)定性是足夠的，并且擦除可以在較高速率下進行。然而該預期的記錄線速率大約為1-15m/秒，也就是說，結晶速率在DVD的8倍(約28m/秒)或更大的較高速記錄下是不夠的，從而產(chǎn)生未完全擦除的非晶標記殘留的問題。
文章“K.Daly-Flynn and D.StrandJpm.J.Appl.Phys.Vol.42(2003)pp.795-799”公開了由通式Inx(Sb72Te28)100-x表示的記錄材料(其中，x是3.9-45原子％)以及通過該記錄材料利用非晶狀態(tài)和結晶狀態(tài)之間的相變而進行的記錄。然而，由于在該文章中所研究的記錄線速率大約為2-6m/秒，因此結晶速率在DVD的8倍(約28m/秒)或更大的較高速記錄下是不夠的，從而產(chǎn)生未完全擦除的非晶標記殘留的問題。
在JP-A No.2001-236690中，提出CD-E介質(zhì)，其中由Mw(SbzTe1-z)1-w(其中，0≤w＜0.3，0.5＜z＜0.9，M是選自In、Ga、Zn、Ge、Sn、Si、Cu、Au、Ag、Pd、Pt、Cr、Co、O、S和Se的至少一種元素)表示的合金在薄膜的記錄層中使用。然而，該提議并不是用于DVD的應用，并且任何關于DVD的8倍或更大的較高速記錄(約28m/秒或更大)的公開或暗示都沒有被發(fā)現(xiàn)。
在In-Sb族中，Sb的較高比例會產(chǎn)生類似于Sb-Teδ相、Ga-Sb和Ge-Sb族的較高的結晶速率。因此，比JP-B No.2952287和“K.Daly-Flynn and D.StrandJpm.J.Appl.Phys.vol.42(2003)pp.795-799”中公開的組成高的Sb比例可導致結晶速率足夠適應于DVD的8倍或更大的較高速記錄。并且，富Sb材料的熔點大約為490℃(通過對由濺射法形成的薄膜進行DSC測量)，其即使在Sb比例高于共晶組成時候也類似于低共熔溫度。并且，結晶溫度高達180-200℃，即使沒有添加其他元素其非晶標記穩(wěn)定性也是優(yōu)秀的。
然而，In-Sb族中比JP-B No.2952287和“K.Daly-Flynn and D.StrandJpm.J.Appl.Phys.vol.42(2003)pp.795-799”中公開的組成高的Sb比例產(chǎn)生了這樣的缺點即使非晶穩(wěn)定性是合適的但晶體穩(wěn)定性是不足的。圖7A和圖7B說明了在80℃下進行保存試驗100小時后，在In35Sb65的未記錄部分或晶體部分反射比減少，所述In35Sb65是In-Sb族中的一種并且該組成近似于共晶組成。圖7A顯示了保存試驗之前的反射比，圖7B顯示了保存試驗之后的反射比。結果顯示反射比減少18-29％，即多達10％或更多，這表示反射比可能不滿足規(guī)格的問題，因為在低反射比狀態(tài)下的記錄導致顯著惡化的抖動所以記錄將變差。
此外，JP-B No.2952287描述了“當Q(In或Ga)含量為34原子％或更低時記錄元素變得不穩(wěn)定”。該描述被認為是指結晶相的不穩(wěn)定性，以及In含量低于所描述含量的族被認為不可用于記錄層。然而，發(fā)現(xiàn)In的較低含量或Sb的較高含量可降低保存之后的反射比減少。此外，即使當反射比減少相對小時，抖動在評價中可增加，所述評價即通過在與初始化之后立即進行的相同條件下測量保存試驗之后的保存性能。并且，其中反射比減少通過提高Sb含量而降低的材料至少在一定程度上引起了結晶狀態(tài)的變化，有這樣的問題在與初始化之后立即進行的相同條件下適當?shù)挠涗洘o法進行。
因此，基于記錄層材料的適應于DVD的8倍或更大(約28m/秒或更高)的較高速記錄的光學記錄介質(zhì)和相關技術還不是十分令人滿意，所述記錄層材料具有較低的熔點、較高的結晶速率和初始化之后較小的反射比不均勻性并且其顯示出優(yōu)秀的晶體急定性，從而作為更高要求目前需要供應品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學記錄介質(zhì)，其適應于較高密度和DVD的8倍或更大(約28m/秒或更高)的較高速率記錄，并且顯示出優(yōu)秀的重復和保存性能，以及提供一種用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的濺射靶，一種使用光學記錄介質(zhì)的方法和一種光學記錄裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于記錄層材料的光學記錄介質(zhì)，該光學記錄介質(zhì)適應于較高密度和DVD的8倍或更大(約28m/秒或更高)的較高速率記錄，所述記錄層材料具有較低的熔點、較高的結晶速率和初始化之后較小的反射比不均勻性并且其顯示出優(yōu)秀的晶體穩(wěn)定性，以及提供一種用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的濺射靶，一種使用光學記錄介質(zhì)的方法和一種光學記錄裝置。
在達到該目的的研究中，我們已發(fā)現(xiàn)記錄層材料的過高熔點可能導致在記錄時功率不足。此外，具有較高熔化溫度的材料在初始化之后趨于顯示出一定的反射比不均勻性，并可能在初始化之后增加噪聲水平，從而導致低抖動時記錄差。其原因還不清楚，但經(jīng)驗是反射比不均勻性僅通過在初始化時提高功率是無法解決的，這暗示了較低熔點是有利的。
此外，在涉及In-Sb族材料的進一步研究中，我們發(fā)現(xiàn)In-Sb族材料作為記錄層材料可以提供較高結晶速率，幾乎不產(chǎn)出反射比不均勻性，并且顯示出優(yōu)秀的非晶標記穩(wěn)定性，所述In-Sb族材料在Sb為68原子％時具有約490℃的較低共熔點。
本發(fā)明來自于這樣的暗示和經(jīng)驗。上述目的可以通過下列方式而獲得。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的光學記錄介質(zhì)是這樣一種光學記錄介質(zhì)，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生該可逆相變，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小，并且記錄層具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。
在本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的第一方面，具有特定組成的記錄層可帶來顯示出優(yōu)越的保存穩(wěn)定性，并進行重復記錄以及DVD的8倍或更大(約28m/秒或更高)的較高速記錄同時保持容量水平近似于DVD-ROM的光學記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的光學記錄介質(zhì)是這樣一種光學記錄介質(zhì)，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生可逆相變，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小，并且記錄層具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各個元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。
在本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的第二方面，具有特定組成的記錄層可導致較低的熔點和較高的結晶速率、初始化之后較小的反射比不均勻性以及非晶標記和晶體部分的優(yōu)秀穩(wěn)定性；這些優(yōu)點可以產(chǎn)生適應DVD的8倍或更大(約28m/秒或更高)的較高速記錄的光學記錄介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的濺射靶具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100；該濺射靶用于形成記錄層。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的濺射靶具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各個元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100；該濺射靶用于形成記錄層。
通過應用根據(jù)本發(fā)明第一和第二方面的濺射靶，濺射法和特定組成的合金靶可能會產(chǎn)生記錄層的預期組成，其可以產(chǎn)生適應DVD的8倍或更大的較高速記錄的光學記錄介質(zhì)。
本發(fā)明用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法可以生產(chǎn)包含以此順序和逆序之一在基底上的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層的光學記錄介質(zhì)；該方法包括使用本發(fā)明的濺射靶通過濺射法形成記錄層。
本發(fā)明用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法可以有效生產(chǎn)適應DVD的8倍或更大的較高速記錄的光學記錄介質(zhì)。
使用光學記錄介質(zhì)的方法包含通過照射激光至本發(fā)明光學記錄介質(zhì)上而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種。因此，信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫可以足夠的安全和保證有效進行。
本發(fā)明光學記錄裝置通過照射光到光學記錄裝置上而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種，其中光學記錄介質(zhì)是本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)。因此，信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫可以足夠的安全和保證有效進行。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的示例性層結構。
圖2圖示了說明當激光照射至光學記錄介質(zhì)的記錄層上的非晶標記上時結晶過程的示例圖。
圖3是概括說明記錄層溫度和晶體生長速率之間關系的示意圖。
圖4圖示了本發(fā)明光學記錄介質(zhì)的另一個示例性層結構。
圖5圖示了本發(fā)明光學記錄介質(zhì)的再一個示例性層結構。
圖6圖示了用于DVD+RW等中的波形的輻射模式或記錄策略。
圖7A是示例性說明相對于接近In-Sb族低共熔點的組成，在保存試驗之前的未記錄部分或晶體部分中反射比減少的圖表。
圖7B是示例性說明相對于接近In-Sb族低共熔點的組成，在80℃下進行100小時的保存試驗之后的未記錄部分或晶體部分中反射比減少的圖表。
圖8是示例性說明當In含量減少時對于In-Sb族的反射比減少的圖。
圖9是示例性說明相對于In-Sb族組成的轉變線速率的圖。
圖10A是示例性說明轉變線速率的圖，其顯示了熔融之后完全結晶的狀態(tài)。
圖10B是示例性說明轉變線速率的圖，其顯示了熔融之后形成非晶態(tài)而不是完全結晶的狀態(tài)。
圖11是示例性說明在80℃下進行100小時的保存試驗之后，反射比減少相對于向In-Sb中加入一系列的Te的圖。
圖12圖示了用于記錄本發(fā)明光學記錄介質(zhì)的光學信息記錄方法，特別是示例性的記錄策略。
圖13示例性地顯示了根據(jù)圖12的記錄策略所記錄的標記圖。
圖14A是圖示由于非晶標記的不完善結晶而部分殘留的非晶標記的圖，并且示例性說明了當非晶標記處的擦除功率以恒定線速率照射時的結晶狀態(tài)。
圖14B圖示了由于非晶標記的不完善結晶而殘留的非晶標記的形狀。
圖15是示例性顯示實施例15中得到的光學記錄介質(zhì)的DC抖動的功率余量(power margin)的曲線圖。
圖16是示例性顯示實施例16中得到的光學記錄介質(zhì)的DC抖動的功率余量的曲線圖。
圖17是示例性顯示實施例17中得到的光學記錄介質(zhì)的DC抖動的功率余量的曲線圖。
圖18是示例性顯示實施例18中得到的光學記錄介質(zhì)的DC抖動的功率余量的曲線圖。
圖19是示例性顯示滿足本發(fā)明In-Sb-M組成的范圍的圖。
圖20是示例性顯示滿足本發(fā)明In-Sb-Te組成的范圍的圖。
具體實施例方式
(光學記錄介質(zhì))根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)包括基底和記錄層，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生可逆相變，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小。
在本發(fā)明的第一方面中，記錄層具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。
在本發(fā)明的第二方面中，記錄層具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各個元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)包含基底，和以此順序和逆序之一在基底上的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層；激光從第一保護層側照射，從而導致記錄層的可逆相變，因而信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過利用光學變化而進行的。
第一方面的記錄層具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。因此，具有較高結晶速率即較高記錄靈敏度的組成的In-Sb族材料可以提供具有較高線速率的適當?shù)挠涗浶阅堋?br> In-Sb族具有在In32Sb68附近的共晶組成。發(fā)現(xiàn)，當β/(α+β)從共晶組成開始變高時，結晶速率也提高。本發(fā)明中β/(α+β)限定為0.73≤β/(α+β)≤0.90，優(yōu)選0.80≤β/(α+β)≤0.90。當β/(α+β)小于0.73時，由于結晶速率不足，因而在8倍或更高的線速率下重寫可能很困難。當β/(α+β)高于0.90時，非晶穩(wěn)定性可變差，可能導致記錄數(shù)據(jù)的保存可靠性下降。當β/(α+β)小于0.80時，在結晶速率上可能存在一些余量，這使設計介質(zhì)時有一定程度的余量。例如，可以構造光學記錄介質(zhì)中的余量決定記錄層的層厚度和其它層的材料或層厚度。
第二方面的記錄層具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各個元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。
至于含有三種元素的In-Sb-M族滿足上述條件的范圍在圖19中顯示。該范圍是被A、B、C和D四條直線所包圍的標記區(qū)域，其不包括在線A和D上的區(qū)域。
圖9是說明相對于In-Sb族組成的轉變線速率的曲線圖?！稗D變線速率”是結晶速率的替代性能；較高的轉變線速率對應于較高的結晶速率。
為了測定轉變線速率，可以使用用于記錄和重現(xiàn)的常規(guī)測試裝置，以恒定線速率旋轉光學記錄介質(zhì)，在照射激光以致可能熔化記錄層之后測量反射比。熔化的記錄層如圖10A和10B所示從具有周圍結晶態(tài)的界線處再次結晶。較慢的線速率導致緩慢冷卻的狀態(tài)，從而由于圖10A所示的完全再結晶而導致較高的反射比。較高的線速率導致快速冷卻的狀態(tài)，從而導致如圖10B所示對于中心部分不足的再結晶，部分形成非晶態(tài)并且反射比減少。反射比減少開始出現(xiàn)的線速率稱為“轉變線速率”。這樣，因為更快的冷卻導致完全的再結晶，所以記錄層的結晶速率越高，再結晶的速率越高，并且轉變線速率也越高。
根據(jù)激光功率和介質(zhì)層結構而變化的轉變線速率，并不完全限定記錄線速率，但它是測定記錄線速率的簡便量度。圖9所示的轉變線速率的值通過使用波長為660nm且NA＝0.65的拾取頭以作為盤面功率的15mW照射連續(xù)激光至記錄介質(zhì)上而測定，其中記錄介質(zhì)通過使用濺射法將81nm厚的ZnS-SiO2、16nm厚的作為記錄層的In-Sb、14nm厚的ZnS-SiO2、4nm厚的SiC和140nm厚的Ag依次層壓，然后通過具有較大孔徑的LD初始結晶而制備。為了以DVD的8倍或更高的速率進行重復記錄，通過此方法測定的轉變線速率的值需要為25m/秒或更高。因此，Sb對In-Sb的摩爾比即β/(α+β)應該為0.73或更高，優(yōu)選為0.8或更高。當β/(α+β)小于0.73時，由于結晶速率較慢，所以在以DVD的8倍或更高的速率重復記錄時，未完全擦除的非晶標記可能殘留。
至于β/(α+β)高于0.8的記錄介質(zhì)，轉變線速率太快而無法容易地測定，而由于非晶標記的形成可以通過以脈沖方式照射激光而確認，因此記錄是可能的。然而，當β/(α+β)大于0.90時，結晶溫度迅速下降并且非晶標記穩(wěn)定性變差。證實在保存試驗中非晶標記部分結晶并且標記部分的反射比變得比初始狀態(tài)高。如果加入元素來提高結晶速率以防止這樣的問題，那么出現(xiàn)其他問題如在初始化時的反射比不均勻性，導致差的記錄。這樣，β/(α+β)應該為0.90或更少，優(yōu)選為0.85或更少。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的記錄層可以解決這樣的問題非晶態(tài)和晶態(tài)的保存穩(wěn)定性在In-Sb族的兩種組分中差；以及檔案(archival)性能(即記錄數(shù)據(jù)的保存可靠性)和擱置(shelf)性能(即保存之后新數(shù)據(jù)的記錄性能)可能變差。在根據(jù)本發(fā)明的第二方面，選自Ge、Te、O、S、Se、Al、Ag、Mn、Cu、Au和N的至少一種元素加入到具有上述組成的In-Sb中。
Ge的加入主要產(chǎn)生穩(wěn)定非晶相的效果，因此檔案性能可加強。Ge的含量優(yōu)選為0.2原子％或更多，更優(yōu)選為1.0原子％或更多；另外，優(yōu)選為15原子％或更少，更優(yōu)選為10原子％或更少，最優(yōu)選為4.0原子％或更少。過多的量導致較低的結晶速率。
選自元素周期表十六族O、S、Se和Te的至少一種元素的加入主要產(chǎn)生穩(wěn)定晶體相的效果，因此擱置性能可加強。這些是基于這樣的研究，其暗示了這些元素防止反射比減少的效果。特別是Te的加入可以在重復記錄性能上帶來合適的結果。
圖11是說明相對于一系列Te的加入，在80℃下保存100小時之后反射比減少的圖。根據(jù)Te的加入，顯示了In35Sb65和In21Sb79的兩種情況。這兩種情況都顯示了通過Te的加入而使反射比減少降低的效果。從在保存試驗后的未記錄部分上記錄是否可能的擱置性能的評價來看，在加入Te的材料中保存性能的變差幾乎檢測不到。
為了獲得晶體相穩(wěn)定化的效果例如反射比減少的降低，所加Te的含量至少為1原子％，優(yōu)選2.5原子％或更多。較高含量的Te在晶體相穩(wěn)定化上產(chǎn)生更顯著的效果，而結晶速率降低。為了獲得用于在以DVD的8倍或更高的速率重復記錄的足夠的結晶速率，Te含量至多為15原子％，優(yōu)選為12原子％或更少。
至于三種元素的In-Sb-Te族滿足上述條件的范圍是如圖20中所示的被B、C、D、E和F五條直線所包圍的標記范圍，其不包括在線D上的區(qū)域。
Ag、Au、Cu或N的加入可以提供增強記錄靈敏度的效果，因此能夠在較低功率下記錄。Ag、Au、Cu或N的含量為0.2原子％或更多，優(yōu)選為0.5原子％或更多；另外，優(yōu)選為5.0原子％或更少，更優(yōu)選為4.0原子％或更少。過多量的Ag、Au會導致較低的結晶速率以及非晶穩(wěn)定性的變差。
Al或Mn的加入主要提供了穩(wěn)定非晶態(tài)的效果，因此改進檔案性能。Al或Mn的效果與Ge相似，但是在相同量時其在檔案性能上的效果小于Ge的效果，以及降低結晶速率的效果低于Ge。因此，即使在其含量高于Ge時，其在以較高速重復記錄的性能上的效果也是不顯著的。在Al或Mn的含量為1.0原子％或更多時獲得穩(wěn)定非晶態(tài)的效果，優(yōu)選為2.0原子％或更多；另外，優(yōu)選為15原子％或更少，更優(yōu)選為12原子％或更少。Al或Mn的這種含量可產(chǎn)生以DVD的8倍或更高的速率的記錄。
在本發(fā)明的第二方面，記錄層中In和M的含量限定為0＜γ＜α，即M的含量少于In的含量。M含量高于In含量的記錄層導致主相從In-Sb變?yōu)镾b-M，其中在M是Ge的情況下熔點高例如為592℃，在M是例如Te的情況下熔點為550℃，這導致在較高速率記錄時LD功率出現(xiàn)不足以及在初始化時反射比的不均勻性。
根據(jù)應用，附加元素M可以單獨添加或組合添加。
優(yōu)選地，記錄層以10℃/分鐘的升溫速率在150-250℃下結晶，更優(yōu)選160-220℃。在結晶的溫度范圍內(nèi)，可以確保非晶標記的穩(wěn)定性，并且可以確保足夠的保存可靠性。
至于形成該記錄層的方法，可以使用各種汽相生長法如真空淀積法、濺射法、等離子體CVD、光學CVD、離子電鍍法、電子束沉積法等。在這些方法中，濺射法在大規(guī)模生產(chǎn)、膜質(zhì)量等方面是適合的。
記錄層的厚度沒有特別限制可以適當?shù)剡x擇，優(yōu)選為8-22nm，更優(yōu)選為10-18nm。當其厚度在該范圍之外時，可產(chǎn)生這樣的問題，即記錄靈敏度下降和重復性能降低。
優(yōu)選地，含有氧化物的界面層布置在記錄層和第一保護層之間或記錄層和第二保護層之間，由此獲得高速的重寫性能。
In-Sb族材料顯示出較高的結晶速率和較高的記錄靈敏度，因此顯示出較高的記錄線速率。然而，要令人滿意地獲得全部的高速重寫、調(diào)制水平、保存可靠性和初始化問題是困難的。特別是，以較高速率重寫是困難的。
為了增強重復記錄的耐久性，非晶態(tài)和晶態(tài)之間的相變應迅速地重復進行。當由于重復記錄抖動增加時，出現(xiàn)了在標記之間和較短標記處反射比減少的現(xiàn)象。該現(xiàn)象的原因被認為是在重復記錄期間擦除即結晶不合適；特別是，未回到初始結晶狀態(tài)的較低反射比的部分積累。在本發(fā)明的結構中，標記之間和較短標記處反射比減少不出現(xiàn)，因此即使在重復記錄之后也可防止抖動的增加。其原因被認為是氧化物的界面層提供促進成核的效果并加強在較低溫度下結晶。
結晶通過晶核形成和晶體生長而進行。圖2圖示了說明激光照射在非晶標記上，晶體生長從和晶體部分的界線處進行以及結晶延伸的圖。
圖3圖示了記錄層溫度和晶體生長速率之間的關系。如圖3所示，高速結晶在熔點周圍的特定溫度范圍內(nèi)進行。因此，當標記末端未升至晶體生長快速進行的溫度時，由于較低速率的晶體生長而使未完全擦除的非晶標記殘留。當其中溫度達到晶體生長快速進行水平的區(qū)域與標記寬度相比足夠大時，在激光束照射時結晶將從標記末端快速進行。當該區(qū)域與標記寬度相當時，所有的標記末端可達不到晶體生長快速進行的溫度，例如，在標記寬度不一致并且一部分標記相對寬的情況下，以及在記錄光束的跟蹤稍微移動的情況下，結果，未完全擦除的標記可出現(xiàn)。
當提供氧化物界面層以與記錄層接觸時，即使標記末端的溫度相對較低并且晶體生長速率不是很快，晶核也會在標記內(nèi)部產(chǎn)生，由于從晶核開始的晶體生長而使結晶進行，因此，重復記錄的耐久性被認為增強了。
界面層的氧化物優(yōu)選為選自ZrO2、TiO2、SiO2、Al2O3、Ta2O5、Y2O3、MgO、CaO、Nb2O5和稀土金屬氧化物的至少一種。其中，包括ZrO2、TiO2、SiO2、Al2O3、Ta2O5的氧化物和及其混合物作為主要成分是優(yōu)選的；還更優(yōu)選，Y2O3、MgO、CaO、Nb2O5和稀土金屬氧化物中的一種或多種另外包括在其中。術語“主要成分”指占氧化物40摩爾％或更多的成分。
界面層的厚度優(yōu)選為1-20nm。當其小于1nm時，效果不顯著，當其大于20nm時，重寫性能可變低。
優(yōu)選地，提供結晶促進層，其在記錄層的記錄材料為In-Sb材料時與至少一部分記錄層接觸。
In-Sb材料顯示出較高的結晶速率以及較高的記錄靈敏度，因此提供適當?shù)母呔€性記錄性能。然而，要令人滿意地獲得全部的高速重寫、調(diào)制水平、保存可靠性和初始化問題是困難的；特別是，由于保存試驗時的晶體狀態(tài)而使保存可靠性不足，也就是出現(xiàn)了反射比減少。
通常由濺射法形成的結晶促進層在所形成的層中含有大量的晶核。因此，結晶促進層實現(xiàn)降低了構成記錄層的合金的結晶能，并促進了記錄層的結晶。
反射比通過提供結晶促進層而減少的原因還不一定清楚，但是據(jù)估計促進記錄層的結晶導致初始階段記錄層中的穩(wěn)定晶體的形成，并且該穩(wěn)定性持續(xù)到記錄之后的晶體狀態(tài)。
另外，與至少一部分結晶促進層接觸以非晶態(tài)形成的記錄層，在某些情況下層形成之后其可結晶。在這樣的情況下，記錄層可以記錄而不需要所謂的初始化步驟，例如通常通過照射激光而進行的加熱步驟，該步驟進行以在生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的最后階段使記錄層結晶。如果在記錄層形成之后其還沒有結晶，那么接下來的初始化步驟可通過在生產(chǎn)記錄層步驟中所形成的晶核而促進。
初始化步驟優(yōu)選通過激光退火結晶而進行，其中照射半導體激光束并且當旋轉圓盤時激光束在圓盤半徑方向上移動。
結晶促進層優(yōu)選包含Bi、Sb、Te和In中的一種，特別是Bi和Sb的至少一種。這下元素可以是多元素金屬化合物、合金或混合物。
該材料作為結晶促進層使用的原因還不一定清楚；但是其被認為是長周期元素傾向于具有較大的原子半徑和金屬性能，這在生產(chǎn)層的步驟中促進了晶核的形成。
在本發(fā)明中，結晶促進層可以布置在整個或部分記錄層表面上。如果由于結晶促進層和記錄層之間另一個層的存在而使結晶促進層與記錄層完全不接觸，那么只要另一個層是結晶的，其就可以作為結晶促進層使用。
結晶促進層可以提供在第一保護層和記錄層之間，第二保護層和記錄層之間，或在這兩種位置都提供。從有效的結晶促進和較高的產(chǎn)量的觀點考慮，結晶促進層優(yōu)選提供在第一保護層和記錄層之間。結晶促進層可以是連續(xù)膜或島狀不連續(xù)膜，它們兩種都可以提供期望的結晶促進效果。結晶促進層可以通過真空淀積法例如濺射、汽相淀積等形成。
結晶促進層的厚度優(yōu)選大于記錄層厚度的1/100，更優(yōu)選大于1/50，更加優(yōu)選大于1/25。
結晶促進層的厚度優(yōu)選為0.2-10nm，更優(yōu)選為0.5-2nm。當其小于0.2nm時，結晶促進的效果不顯著，當其大于10nm時，重寫性能可能變低。
根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)的層結構將參照附圖在下文中說明。
圖1是示例性的橫截面，其顯示本發(fā)明一方面的光學記錄介質(zhì)的結構。第一保護層2、記錄層3、第二保護層4、第三保護層5和反射層6依次布置在基底1上。如果需要，UV射線可固化樹脂的另一保護層可以在反射層上通過旋涂法形成。此外，如果需要，另一層基底可以層壓至保護層以進一步增強或保護光學記錄介質(zhì)。
圖4是另一個示例性的橫截面，其顯示本發(fā)明另一方面的光學記錄介質(zhì)的結構。第一保護層2、界面層7、記錄層3、第二保護層4、第三保護層5和反射層6依次布置在基底1上。順便說一下，第三保護層5不是絕對必要的。
圖5是另一個示例性的橫截面，其顯示本發(fā)明另一方面的光學記錄介質(zhì)的結構。第一保護層2、結晶促進層8、記錄層3、第二保護層4、第三保護層5和反射層6依次布置在基底1上。同樣，第三保護層5不是絕對必要的。
本發(fā)明光學記錄介質(zhì)的各個層將在下文中說明。記錄層、界面層和結晶促進層已在上文中說明。
-基底-至于基底，例如聚碳酸酯樹脂基底是優(yōu)選的，其在用于跟蹤的表面上形成凹槽，是直徑為12cm且厚度為0.6mm的圓盤形狀，并且它在加工和光學性能方面是優(yōu)秀的。用于跟蹤的導槽是間距為0.74±0.03μm、槽深22-40nm并且寬度為0.2-0.4nm的曲流形狀。較深的凹槽可能會導致光學記錄介質(zhì)較低的反射比以及較大的調(diào)制水平。
至于基底材料，通常使用玻璃、陶瓷和樹脂。從模塑性和經(jīng)濟的觀點考慮優(yōu)選使用樹脂。至于樹脂，可以舉例，如聚碳酸酯樹脂、丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、硅氧烷樹脂、氟化物樹脂、ABS樹脂、聚氨酯樹脂等。其中，從模塑性、經(jīng)濟和光學性能的觀點考慮，優(yōu)選聚碳酸酯樹脂和丙烯酸類樹脂。
-第一保護層和第二保護層-第一保護層2和第二保護層4用于防止記錄層3的退化和變差，還用于增強記錄層3的粘合強度和記錄性能。這些保護層由例如金屬氧化物如SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al2O3、TiO2、In2O3、MgO、ZrO2等，氮化物如Si3N4、AlN、TiN、BN、ZrN等，硫化物如ZnS、In2S3、TaS4等，碳化物如SiC、TaC、B4C、WC、TiC、ZrC等，金剛石和它們的混合物形成。其中，優(yōu)選ZnS和SiO2的混合物以及Ta2O5和SiO的混合物。ZnS和SiO2的混合物在耐熱性、較低熱導率和耐化學性方面是優(yōu)秀的。該混合物還顯示了較低的膜殘余應力，其即使在重復記錄和擦除后也可能保持這樣的性能如記錄靈敏度和擦除速率，并顯示了與記錄層極好的粘合。
第二保護層用于限制和累積通過照射激光而施加于記錄層的熱，并且還用于通過轉移熱至反射層而使熱消散，這樣主要決定重復重寫性能。從這些觀點考慮，優(yōu)選ZnS和SiO2的混合物。
至于形成第一保護層2和第二保護層4的方法，可以使用各種汽相生長法如真空淀積法、濺射法、等離子體CVD、光學CVD、離子電鍍法、電子束沉積法等。其中，濺射法在大規(guī)模生產(chǎn)、膜質(zhì)量等方面是適合的。
第一保護層2的厚度可以根據(jù)應用適當選擇；優(yōu)選為50-250nm，更優(yōu)選為75-200nm。當厚度小于50nm時，保護不受環(huán)境影響的功能、耐熱性和熱累積性能可不足，當其大于250nm時，由于在由濺射法形成膜的步驟中層溫的升高而可引起層離和/或龜裂，或者在記錄時出現(xiàn)靈敏度下降。
第二保護層4的厚度可以根據(jù)應用適當選擇；優(yōu)選為10-100nm，更優(yōu)選為15-50nm。當厚度小于10nm時，耐熱性較低，當其大于100nm時，這樣的問題可能出現(xiàn)，如記錄靈敏度下降、由于溫度上升而導致的層離和/或層變形，以及由于散熱功能減退而導致重復重寫性能變差。
-反射層-反射層顯示了作為光學反射層的性能，并且還充當了散熱層，其消散了在記錄時通過照射激光而施加于記錄層的熱。因為非晶標記的形成顯著地取決于由散熱帶來的冷卻速率，所以在用于較高記錄線速率的介質(zhì)中反射層的選擇是特別重要的。
反射層6可以由金屬材料如Al、Au、Ag、Cu、Ta和它們的合金形成。此外，Cr、Ti、Si、Cu、Ag、Pd、Ta等用作金屬材料的附加元素。其中，反射層6優(yōu)選含有Ag和Ag合金中的一種。其原因是考慮到熱導率與記錄時生成熱冷卻速率的調(diào)整有關并且光學性能與通過干涉效應對重現(xiàn)信號對比度的改進有關，光學記錄介質(zhì)的反射層通常優(yōu)選為具有較高熱導率和較高反射比的金屬材料，以及純Ag或Ag合金具有極高的熱導率如純Ag中為427W/m·K，可獲得快速冷卻結構使得在記錄時記錄層達到高溫后立即冷卻溫度以形成非晶標記。
從較高熱導率的觀點考慮，純Ag是最優(yōu)選的；另外，可以加入Cu以改進耐腐蝕性。Cu含量優(yōu)選為0.1-10原子％以便不會使Ag或Ag合金的性能變差，更優(yōu)選為0.5-3原子％。過高的含量可使耐腐蝕性變差。
至于形成第一反射層6的方法，可以使用各種汽相生長法如真空淀積法、濺射法、等離子體CVD、光學CVD、離子電鍍法、電子束沉積法等。其中，濺射法在大規(guī)模生產(chǎn)、膜質(zhì)量等方面是適合的。
反射層厚度優(yōu)選為100-300nm。當厚度小于100nm時，由于反射層的散熱能力實質(zhì)上與層厚度成正比，因而冷卻速率不適當?shù)氐?。從增加的材料成本觀點考慮，大于300nm的厚度是不適當?shù)摹?br> 此外，如果需要，保護樹脂層可以提供在反射層之上。保護樹脂層用于在最終產(chǎn)品中并且在生產(chǎn)過程中保護記錄層。保護層通常由UV射線可固化樹脂形成，并且優(yōu)選具有2-5μm的厚度。
-第三保護層-優(yōu)選地，基本上不含硫的阻擋層5提供在保護層和反射層之間。
至于第三保護層5的材料，舉例有Si、SiC、SiN、GeN、ZrO2。其中，Si和SiC具有較高的阻透性并且是優(yōu)選的。
當Ag或Ag合金用于保護層并且使用由ZnS和SiO2所形成的保護層即含有硫的保護層時，出現(xiàn)這樣的問題硫擴散至Ag中，其導致了圓盤的一個缺陷(Ag的硫化反應)。因此，第三保護層應滿足下列要求(i)阻透性以防止Ag的硫化反應，(ii)對激光光學透明，(iii)較低的熱導率以便形成非晶標記，(iv)保護層或反射層之間的高粘性，(v)易于形成，并且基于Si和SiC的材料優(yōu)選用于滿足要求的第三保護層的材料。
第三保護層的厚度優(yōu)選為2-20nm，更優(yōu)選為2-10nm。當厚度小于2nm時，作為阻擋層的功能不足，當大于20nm時，調(diào)制水平可降低。
用于將信息信號寫入其中的基底1和用于貼合的基底粘合的粘合層由雙面片材形成，所述雙面片材通過在基膜、熱固性樹脂或UV射線可固化樹脂的兩面涂覆粘合劑而形成。當粘性片材或熱固性樹脂用作粘合層時，用于貼合的基底或假基底(dummy substrate)不必是透明的，當UV射線可固化樹脂用作粘合層時，使用對UV射線透明的基底。通常，用于貼合的基底的厚度基本上與信息信號寫入其中的透明的基底1相同，即厚度約為0.6mm。
(濺射靶)根據(jù)本發(fā)明的濺射靶用于制備記錄層，第一方面，具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。β/(α+β)的范圍優(yōu)選為0.80≤β/(α+β)≤0.90。
根據(jù)本發(fā)明的濺射靶用于制備記錄層，第二方面，具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各個元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0≤γ≤20，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。β/(α+β)的范圍優(yōu)選為0.80≤β/(α+β)≤0.90。
優(yōu)選地，記錄層中的M為選自Ge、Te、O、S、Se、Al、Ag、Mn、Cu、Au和N的至少一種元素；更優(yōu)選地，記錄層中的M為Ge，并且0.2≤γ≤15，或者，記錄層中的M優(yōu)選為Te，并且1≤γ≤15。
用于生產(chǎn)濺射靶的方法可以根據(jù)應用適當選擇，例如該方法可以包含稱量預定量的特定原料，將它們在玻璃安瓿(ample)中加熱并熔化，然后回收反應產(chǎn)物，并通過研磨裝置將其磨碎；然后，將所得粉末模制并燒結以制備圓盤狀濺射靶。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種光學記錄介質(zhì)，其即使在DVD-ROM的8倍或更高的記錄線速率即28m/秒或更高的記錄線速率下，也顯示出較高的記錄靈敏度，同時保持相同的容量，其能夠重復記錄并顯示出優(yōu)秀的保存可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種光學記錄介質(zhì)，其可以與DVD-ROM相似容量在記錄線速率的較寬區(qū)域上提供重復記錄性能，并且還可以提供一種用于生產(chǎn)該光學記錄介質(zhì)的濺射靶。
(用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法)本發(fā)明用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法可以生產(chǎn)一種光學記錄介質(zhì)，其包含以此順序和逆序之一在基底上的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層，其中本發(fā)明方法包含形成記錄層，形成結晶促進層，初始結晶化，和根據(jù)需要的其它步驟。
-形成記錄層-
記錄層通過濺射法使用根據(jù)本發(fā)明的濺射靶而形成。
濺射法可以根據(jù)應用從現(xiàn)有技術中適當選擇，優(yōu)選，將Ar氣用于形成膜的氣氛，輸入功率為1-5kW，用于形成膜的氣體速率為10-40sccm，并且濺射室中的Ar氣壓為7.0×10-3mTorr或更低。
-結晶促進層的形成-形成與記錄層的至少一部分接觸的結晶促進層。
形成結晶促進層的方法可以根據(jù)應用適當選擇，例如，真空淀積法、濺射法、等離子體CVD、光學CVD、離子電鍍法、電子束沉積法等。其中，濺射法在大規(guī)模生產(chǎn)、膜質(zhì)量等方面是適合的。
-初始結晶化-通過激光束使光學記錄介質(zhì)進行加熱以進行初始結晶化。加熱優(yōu)選導致熔融初始結晶化或固相初始結晶化。
特別地，在初始結晶化中，當光學記錄介質(zhì)以一定的線速率或角速率旋轉時，記錄光如半導體激光從基底側通過物鏡照射。記錄層吸收此光并提高光點區(qū)域的溫度，然后例如形成凹坑，由此改變記錄層的光學性能，從而記錄信息。這樣已記錄的信息的重現(xiàn)可以通過以預定線速率旋轉光學記錄介質(zhì)，從第一保護層側照射激光，并檢測反射光而進行。
(使用光學記錄介質(zhì)的方法)本發(fā)明使用光學記錄介質(zhì)的方法包括從第一保護層側照射激光至本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)上，從而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種。優(yōu)選地，光學記錄介質(zhì)的記錄線速率是28m/秒或更大。
特別地，當光學記錄介質(zhì)以一定的線速率旋轉時，記錄光如半導體激光從基底側通過物鏡照射，例如所述激光輻射波長為600-720nm。記錄層吸收此光并提高光點區(qū)域的溫度，然后例如形成凹坑，由此改變記錄層的光學性能，從而記錄信息。這樣已記錄的信息的重現(xiàn)可以通過以預定線速率旋轉光學記錄介質(zhì)，從第一保護層側照射激光，并檢測反射光而進行。
用于具有較高速率性能的光學記錄介質(zhì)的光學信息記錄方法，特別是用于該方法的記錄策略的例子將參照圖12進行說明。
在本說明書中，將說明通過將PWM(脈寬調(diào)制)用于光學記錄介質(zhì)而調(diào)制標記長度和標記間長度，從而記錄信息的方法。記錄方法可以通過使用基礎時鐘周期T作為單位控制記錄標記的長度和記錄標記之間的長度從而記錄信息。記錄方法其特征在于較高的密度，因為記錄密度可增加比調(diào)制標記位置的方法高，此方法是實際用于記錄光學記錄介質(zhì)的方法；并且用于調(diào)制系統(tǒng)如用于CD、DD(雙密度)的FEM和用于DVD的EFM+。在調(diào)制標記長度和標記間長度的記錄方法中，精確控制標記長度和標記間長度(下文，稱為“間隔長度”)是很重要的。在這些調(diào)制系統(tǒng)中，作為激光行進方向上的長度或周期長度，記錄標記的長度和記錄標記間的長度定義為n×T(n3或更大的自然數(shù)，T基礎時鐘周期)。因此，激光行進方向上的長度為0.4μm或更小。
在用于說明但并不限定的這個實施例中，記錄以這樣的方式進行，根據(jù)使用峰值功率Pp(＝Pw)、擦除功率Pe和偏置功率Pb的三個值進行的記錄，脈沖數(shù)可減少以確保用于較高速率記錄的足夠的加熱和冷卻；特別地，各個長度為n×T的非晶標記通過照射脈沖光而形成，其脈沖數(shù)為(n/2+1)或更少并且是整數(shù)，照射具有重復的峰值功率光Pp和擦除功率光Pb，各個長度為n×T的非晶標記間的晶體間隔通過照射擦除功率Pe而形成。通過1或2個脈沖得到長度為0.4μm的3T，這是通過FEM+調(diào)制方式所形成的最小標記。通過適當?shù)卮_定峰值功率Pp、擦除功率Pe和偏置功率Pb的值和各自的照射周期，可以精密地形成預定長度的標記。脈沖數(shù)主要取決于記錄線速率；記錄線速率越高，越小脈沖數(shù)是合適的。
在較高速率記錄下從非晶標記的形成變?yōu)榫w間隔的形成中，下列記錄策略是適合作為記錄策略的經(jīng)由底部功率光將照射從峰值功率光調(diào)制到擦除功率光；或者，直接將照射從峰值功率光調(diào)制到擦除功率光，然后在將調(diào)制初始化至擦除功率光之后的期間內(nèi)并且在基礎時鐘周期T之內(nèi)，照射至少一個高擦除功率光Pe(h)，其能量高于擦除功率光并低于峰值功率光。圖12顯示了一個例子，其中經(jīng)由底部功率光將照射從峰值功率光調(diào)制到擦除功率光。
不是必須需要擦除功率光通過以記錄線速率照射而完全擦除預先記錄的標記。如圖13所示，標記經(jīng)常是部分較寬，而不是完全等寬。通常，在許多情況下，如圖13所示標記在它們的后端較寬。
在結晶通過晶體生長從晶相之間的界線處進行的情況下，作為基于In-Sb-M的記錄層，晶相之間的界線處的溫度是關鍵因素。圖3顯示了晶體生長速率和溫度之間的關系。晶體生長速率通常在溫度恰好低于熔點時達到最大值。較低的溫度很難促進晶體生長。當晶相之間的界線沒有上升至晶體生長可以迅速進行的溫度即接近熔點的溫度時，非晶標記完全保留下來而沒有結晶。該狀態(tài)在圖14B中顯示。
圖14A示例性地說明了當非晶標記處的擦除功率以恒定線速率照射時的結晶狀態(tài)。其中溫度足夠高至以高速率進行晶體生長的區(qū)域以淺灰色顯示。如果晶態(tài)和非晶態(tài)之間的界線存在于該區(qū)域中，那么由于較高的結晶速率，而使結晶向中心部分進行；而如果由于部分較寬的部分而使非晶標記部分延伸至該區(qū)域之外，那么由于較低的結晶生長速率，而使非晶標記保持例如圖14B所示的形狀。為了防止這種未完全擦除的標記，應該通過提高擦除功率光的水平而擴大晶體生長快速進行的溫度范圍。換句話說，擦除功率必須設定為較高，以便完全擦除含有部分較寬部分的非晶標記。
然而，當記錄速率較高時，設定為較高水平的擦除功率會產(chǎn)生這樣的問題，特別是標記前端的抖動變高。其原因被認為如下在較高的記錄速率中，在照射擦除功率光產(chǎn)生用于形成間隔的穩(wěn)態(tài)之前，照射峰值功率光以形成非晶標記；因此，在照射初始化峰值功率光時溫度變得不均勻，導致標記前端部分的不均勻情況。由于照射初始峰值功率光的溫度的變化因擦除功率變高而增大，在記錄前端部分的抖動變得更顯著。此外，擦除功率越高，記錄層上的熱負荷越大；因此，在重復記錄下膜質(zhì)量趨于變差并且在重復記錄下耐久性變差。
順便說一下，不一定需要擦除功率光較高而使所有標記被擦除。較高擦除功率光的脈沖照射可以擦除具有部分較寬部分的標記，并且可以獲得合適的重復記錄而沒有因為較低的熱負荷在重復記錄下對耐久性的影響。較高擦除功率光的脈沖照射的定時設定為從初始化擦除功率光的照射開始1T內(nèi)。結果，不但重寫時以前的標記可以被擦除，而且即使是第一次記錄時標記后端的抖動也可減少。
每單位脈沖的較高擦除功率光的照射周期為0.2T或更長且2T或更短。短于0.2T的周期導致加熱不足，從而使擦除具有部分較寬部分的標記的效果不足。長于2T的周期產(chǎn)生基本上與完全較高擦除功率一樣的結果，因此，可以導致在標記前部的較高的抖動或在重復記錄下耐久性的變差。
此外，在較寬部分部分存在于形成較長間隔的途中的情況下，通過僅在間隔形成的最初時期照射，較高的擦除功率脈沖可無法擦除這些部分；為了解決這種情況，例如，對于每個間隔長度增加為3T或更大，較高擦除功率的脈沖數(shù)可以增加一。例如，對于每個增量為3T、4T、或5T、或以其組合，較高擦除功率的脈沖數(shù)可以增加一。增加脈沖數(shù)的方式取決于記錄線速率和已記錄標記的形狀特征。順便說一下，一個脈沖足以形成3T-5T的間隔；應注意過大的脈沖數(shù)可導致在重復記錄下耐久性的變差。
優(yōu)選地，較高擦除功率的水平是擦除功率的1.1-2.0倍。小于1.1倍的水平導致加熱不足，從而使擦除具有部分較寬部分的標記的效果不足。大于2.0倍的水平經(jīng)常過高的溫度，從而使標記長度難以控制，抖動變差以及在重復記錄下耐久性變差。此外，即使在較高擦除功率小于擦除功率兩倍時，它也應該不超過熱功率。
(光學記錄裝置)根據(jù)本發(fā)明的光學記錄裝置可以通過照射光至光學記錄裝置上而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種，其中光學記錄介質(zhì)是本發(fā)明中的光學記錄介質(zhì)。
光學記錄裝置可以根據(jù)應用適當?shù)赜桑鐦嬛靡哉丈浼す獾募す庠慈绨雽w激光器、構置以使激光聚集在安裝于心軸上的光學記錄介質(zhì)上的聚光透鏡、構置以將激光從激光源導向聚光透鏡和激光檢測器的光學組件、構置以檢測激光反射光的激光檢測器以及根據(jù)需要的任選其它部件構成。
光學記錄裝置通過光學組件將激光從激光源導向聚光透鏡，并通過使用聚光透鏡聚集和照射激光至光學記錄介質(zhì)上而在光學記錄介質(zhì)上進行記錄。光學記錄裝置將反射激光導向激光檢測器上，并基于通過激光檢測器檢測到的激光量控制從激光源發(fā)出的激光量。
激光檢測器通過將檢測的激光轉變?yōu)殡妷夯螂娏鞫敵鰴z測信號。
上述任選的其它部件包括控制器等?？刂破骺梢愿鶕?jù)應用適當選擇，例如為用于照射和掃描已調(diào)制強度的激光的序列發(fā)生器或電腦。
本發(fā)明將參照下面所給的實施例而更詳細地說明，但是這些并不解釋為限制本發(fā)明。
-光學記錄介質(zhì)的制備-制備直徑為12cm、厚度為0.6mm和磁道間距為0.74μm的有凹槽的聚碳酸酯樹脂基底。該基底經(jīng)過在高溫下脫水。
然后，通過濺射法使用濺射靶在基底上形成65nm厚的第一保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，在3×10-3托氬氣壓力和300mW的RF功率下通過濺射法使用濺射靶在第一保護層上形成16nm厚的記錄層，所述濺射靶的組成以原子百分數(shù)計為In17Sb83。
然后，使用濺射靶在記錄層上形成10nm厚的第二保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，使用SiC濺射靶在第二保護層上形成4nm厚的第三保護層。
然后，使用純銀濺射靶在第三保護層上形成120nm厚的散熱反射層。
然后，通過旋轉器涂覆可固化丙烯酸類樹脂并用UV射線固化而在反射層上形成5-10μm厚的有機保護層。
最后，使用粘合劑將直徑為12cm且厚度為0.6mm的聚碳酸酯樹脂基底貼合在有機保護層上；從而，得到實施例1的光學記錄介質(zhì)。
<初始化>
通過照射波長為820nm的激光束使所得光學記錄介質(zhì)進行記錄層的初始結晶化，所述激光束來自于具有較大直徑的半導體激光器(LD)。
<評估>
使用波長為656nm且NA為0.65的拾取器進行記錄和重現(xiàn)。通過EFM+調(diào)制根據(jù)各自記錄層使用最佳記錄線速率和最佳記錄功率來記錄數(shù)據(jù)。分別優(yōu)化記錄策略以便使抖動最小化。以0.7mW的功率和3.5m/秒的線速率進行重現(xiàn)；測量時鐘抖動和反射比的數(shù)據(jù)。結果，能夠以0.267μm/bit作為記錄位長(bit length)或記錄密度來記錄的記錄線速率范圍寬達3.5-57m/秒。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備實施例2的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.13Sb0.87)95Ge5。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-55m/秒。
此外，實施例2的光學記錄介質(zhì)與實施例1的光學記錄介質(zhì)一起在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估保存可靠性。結果，300小時之后實施例1的記錄介質(zhì)在記錄標記的抖動性能上增加5％，而實施例2的記錄介質(zhì)增加1％或更少。結果表明Ge的加入對于改進保存可靠性是有效的。
此外，證實Ge在1原子％或更少范圍內(nèi)加入不是明顯有效的，并且能夠記錄的線速率范圍隨著Ge加入量的增加而變低。
Ge含量取決于預定的線速率。通常，其含量以原子比率計為0.1或更少，也就是說10原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.07或更少，也就是說7原子％或更少。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備實施例3的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.12Sb0.88)90Ge5Al5。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-5Sm/秒。實施例3能夠記錄的線速率范圍比實施例2的寬，這暗示了Al的加入對于提高記錄線速率是有效的。此外，通過加入Mg代替Al也證實了類似的效果。
雖然這些元素的含量取決于預定的線速率，但是過大的含量即使在較低功率的重現(xiàn)光中也可導致標記結晶。因此，其含量以原子比率計優(yōu)選為0.15或更少，也就是說15原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.1或更少，也就是說10原子％或更少。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備實施例4的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.12Sb0.88)90Ge5Ag5。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍為3.5-54m/秒，并且即使在記錄激光的功率比實施例2的功率小約10％時也能得到與實施例2相似的調(diào)制水平。此外，加入Cu、Au或N代替Ag也證實了類似的效果。
這些元素的含量取決于預定的線速率；過大的含量可導致能夠記錄的線速率范圍較窄。通常，其含量以原子比率計為0.05或更少，也就是說5原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.04或更少，也就是說4原子％或更少。
-光學記錄介質(zhì)的制備以和實施例1相同的方式制備實施例5的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In25Sb75。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍為3.5-54m/秒。并且，制備許多光學記錄介質(zhì)，評估其重現(xiàn)性。結果，一部分介質(zhì)僅能夠以相當于8倍的速率記錄。
此結果暗示了由于從第一保護層、記錄層、第二保護層、散熱反射層等的膜厚度的變化而得到的改變的光學記錄介質(zhì)性能，所以記錄層受限的結晶速率導致高速記錄性能不足。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備實施例6的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In22Sb78。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍為3.5-54m/秒。并且，制備許多光學記錄介質(zhì)，評估其重現(xiàn)性。結果，一部分介質(zhì)僅能夠以相當于8倍的速率記錄。
此結果暗示了由于從第一保護層、記錄層、第二保護層、散熱反射層等的膜厚度的變化而得到的變化的光學記錄介質(zhì)性能，所以記錄層受限的結晶速率導致高速記錄性能不足。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備對比例1的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In30Sb70。
以和實施例1相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍為3.5-28m/秒，并且最大的記錄線速率僅為8倍。
其原因被認為是Sb相對In和Sb總和的比值β/(α+β)在0.73≤β/(α+β)≤0.90的范圍之外，因此不能得到足夠的結晶速率。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例1相同的方式制備對比例1的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In8Sb92。
以和實施例1相同的方式使光學記錄介質(zhì)進行初始化。結果，從通過示波器對RF信號的觀察來看，反射比不均勻性顯著；因此，線速率、功率和進給長度(feeding length)不同地改變。然而，未能發(fā)現(xiàn)抑制反射比不均勻性的條件。此外，即使在各種線速率下，記錄試驗也不能得到20％或更少的抖動。
表1


(*)評估不可能 (**)刪除[實施例7]-光學記錄介質(zhì)的制備-制備直徑為12cm、厚度為0.6mm和磁道間距為0.74μm的有凹槽的聚碳酸酯樹脂基底。該基底經(jīng)過在高溫下脫水。
然后，通過濺射法使用濺射靶在基底上形成65nm厚的第一保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，通過濺射法使用濺射靶在第一保護層上形成3nm厚的界面層，所述濺射靶是ZrO2、Y2O3和TiO2的混合物，其中以摩爾比計ZrO2/Y2O3＝97/3，以摩爾比計(ZrO2+Y2O3)/TiO2＝8/2。
然后，在3×10-3托氬氣壓力和300mW的RF功率下通過濺射法使用濺射靶在界面層上形成16nm厚的記錄層，所述濺射靶的組成以原子百分數(shù)計為In18Sb82。
然后，使用濺射靶在記錄層上形成10nm厚的第二保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，使用SiC濺射靶在第二保護層上形成4nm厚的第三保護層。
然后，使用純銀濺射靶在第三保護層上形成120nm厚的散熱反射層。
然后，通過旋轉器涂覆可固化丙烯酸類樹脂并用UV射線固化而在反射層上形成5-10μm厚的有機保護層。
最后，使用粘合劑將直徑為12cm且厚度為0.6mm的聚碳酸酯樹脂基底貼合在有機保護層上；從而，得到實施例7的光學記錄介質(zhì)。
<初始化>
通過照射波長為820nm的激光束使所得光學記錄介質(zhì)進行記錄層的初始結晶化，所述激光束來自于具有較大直徑的半導體激光器(LD)。
<評估>
使用波長為656nm且NA為0.65的拾取器進行記錄和重現(xiàn)。通過EFM+調(diào)制根據(jù)各自記錄層使用最佳記錄線速率和最佳記錄功率來記錄數(shù)據(jù)。以0.7mW的功率和3.5m/秒的線速率進行重現(xiàn)；測量時鐘抖動和反射比的數(shù)據(jù)。結果，能夠以0.267μm/bit作為記錄位長或記錄密度記錄的記錄線速率范圍寬達3.5-57m/秒，并且在1000次的重復記錄之后抖動增加不超過1％。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例7相同的方式制備實施例8的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.14Sb0.86)95Ge5。
以和實施例7相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-55m/秒。
此外，實施例8的光學記錄介質(zhì)與實施例7的光學記錄介質(zhì)一起在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估保存可靠性。結果，300小時之后實施例7的記錄介質(zhì)在記錄標記的抖動性能上增加2％，而實施例8的記錄介質(zhì)增加1％或更少。結果表明Ge的加入對于改進保存可靠性是有效的。
此外，證實Ge在1原子％或更少范圍內(nèi)加入不是明顯有效的，并且能夠記錄的線速率范圍隨著Ge加入量的增加而變低。
Ge含量取決于預定的線速率。通常，其含量以原子比率計為0.1或更少，也就是說10原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.07或更少，也就是說7原子％或更少。
以和實施例8相同的方式制備實施例9的光學記錄介質(zhì)，除了將界面層的組成改為Al2O3。
以和實施例8相同的方式記錄實施例9的光學記錄介質(zhì)并且在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估保存可靠性。結果，能夠記錄的記錄線速率范圍和保存可靠性與實施例8中的類似。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例7相同的方式制備實施例10的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.14Sb0.86)90Ge5Al5。
以和實施例7相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-58m/秒。實施例10的能夠記錄的線速率范圍比實施例8的寬，這暗示了Al的加入對于提高記錄線速率是有效的。此外，通過加入Mn代替Al也證實了類似的效果。
雖然Al或Mn的含量取決于預定的線速率，但是過大的含量即使在較低功率的重現(xiàn)光中也可能導致標記結晶。因此，其含量以原子比率計優(yōu)選為0.15或更少，也就是說15原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.1或更少，也就是說10原子％或更少。
-光學記錄介質(zhì)的制備-制備直徑為12cm、厚度為0.6mm和磁道間距為0.74μm的有凹槽的聚碳酸酯樹脂基底。該基底經(jīng)過在高溫下脫水。
然后，通過濺射法使用濺射靶在基底上形成65nm厚的第一保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，通過濺射法使用Sb濺射靶在第一保護層上形成1nm厚的結晶促進層。
然后，在3×10-3托氬氣壓力和300mW的RF功率下通過濺射法使用濺射靶在結晶促進層上形成16nm厚的記錄層，所述濺射靶的組成以原子百分數(shù)計為In19Sb81。
然后，使用濺射靶在記錄層上形成10nm厚的第二保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，使用SiC濺射靶在第二保護層上形成4nm厚的第三保護層。
然后，使用純銀濺射靶在第三保護層上形成120nm厚的散熱反射層。
然后，通過旋轉器涂覆可固化丙烯酸類樹脂并用UV射線固化而在反射層上形成5-10μm厚的有機保護層。
最后，使用粘合劑將直徑為12cm且厚度為0.6mm的聚碳酸酯樹脂基底貼合在有機保護層上；從而，得到實施例11的光學記錄介質(zhì)。
<初始化>
通過照射波長為820nm的激光束使所得光學記錄介質(zhì)進行記錄層的初始結晶化，所述激光束來自于具有較大直徑的半導體激光器(LD)。
<評估>
使用波長為656nm且NA為0.65的拾取器進行記錄和重現(xiàn)。通過EFM+調(diào)制根據(jù)各自記錄層使用最佳記錄線速率和最佳記錄功率來記錄數(shù)據(jù)。以0.7mW的功率和3.5m/秒的線速率進行重現(xiàn)；測量時鐘抖動和反射比的數(shù)據(jù)。
結果，能夠以0.267μm/bit作為記錄位長或記錄密度來記錄的記錄線速率范圍寬達3.5-55m/秒，并且在1000次的重復記錄之后抖動增加不超過1％。此外，在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估實施例11的光學記錄介質(zhì)的保存可靠性。結果，記錄標記的抖動性能增加2％，并且晶體反射比下降了小于1％。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例11相同的方式制備實施例12的光學記錄介質(zhì)，除了將結晶促進層的組成改為Bi。由于隨后要描述的原因，不進行初始化。
以和實施例11相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-55m/秒。此外，在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估實施例11的光學記錄介質(zhì)保存可靠性。結果，記錄標記的抖動性能增加2％，并且晶體反射比下降了小于1％。
此外，與實施例11相反，實施例12的記錄層在形成層期間結晶化，因此，記錄可不需要初始化步驟。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例11相同的方式制備實施例13的光學記錄介質(zhì)，除了將結晶促進層的組成改為BiSb。
以和實施例11相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-55m/秒。此外，在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估實施例13的光學記錄介質(zhì)保存可靠性。結果，記錄標記的抖動性能增加2％，并且晶體反射比下降了小于1％。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例11相同的方式制備實施例14的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為(In0.15Sb0.85)95Ge5。
以和實施例11相同的方式記錄光學記錄介質(zhì)；結果，能夠記錄的線速率范圍寬達3.5-54m/秒。
此外，實施例14的光學記錄介質(zhì)與實施例11的光學記錄介質(zhì)一起在高溫和高濕度的條件下即80℃和85％相對濕度下評估保存可靠性。結果，300小時之后實施例11中記錄標記的抖動性能上增加2％，而實施例14中記錄介質(zhì)增加不超過1％，這表明Ge的加入對于改進保存可靠性是有效的。
此外，證實Ge在1原子％或更少范圍內(nèi)加入不是明顯有效的，并且能夠記錄的線速率范圍隨著Ge加入量的增加而變低。
Ge含量取決于預定的線速率。通常，其含量以原子比率計為0.1或更少，也就是說10原子％或更少，優(yōu)選以原子比率計為0.07或更少，也就是說7原子％或更少。
-光學記錄介質(zhì)的制備-制備直徑為12cm、厚度為0.6mm和磁道間距為0.74μm的有凹槽的聚碳酸酯樹脂基底。該基底經(jīng)過在高溫下脫水。
然后，通過濺射法使用濺射靶在基底上形成60nm厚的第一保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，在3×10-3托氬氣壓力和300mW的RF功率下通過濺射法使用濺射靶在結晶促進層上形成14nm厚的記錄層，所述濺射靶的組成以原子百分數(shù)計為In19Sb76Te5。
然后，使用濺射靶在記錄層上形成10nm厚的第二保護層，所述濺射靶的組成以摩爾百分數(shù)計為(ZnS)80(SiO2)20。
然后，使用SiC濺射靶在第二保護層上形成4nm厚的第三保護層。
然后，使用純銀濺射靶在第三保護層上形成140nm厚的散熱反射層。
然后，通過旋轉器涂覆可固化丙烯酸類樹脂并用UV射線固化而在反射層上形成5-10μm厚的有機保護層。
最后，使用粘合劑將直徑為12cm且厚度為0.6mm的聚碳酸酯樹脂基底貼合在有機保護層上；從而，得到實施例15的光學記錄介質(zhì)。
<初始化>
通過照射波長為820nm的激光束使所得光學記錄介質(zhì)進行記錄層的初始結晶化，所述激光束來自于具有較大直徑的半導體激光器(LD)。
<評估>
通過EFM+調(diào)制和以35m/秒的速率(其相當于DVD速率的10倍)對記錄位長為0.267μm/bit的隨機圖案進行重復記錄使用波長為656nm且NA為0.65的拾取頭進行記錄。以這樣的方式調(diào)整記錄策略，其中對于在形成非晶標記時由峰值功率和偏置功率構成的脈沖數(shù)，設定3T為一個脈沖，并且在標記長度每增加2T時在4T或更高情況下的脈沖數(shù)增加一。用于高擦除的功率Pe(h)的脈沖并不使用。
圖12顯示了DC(時鐘數(shù)據(jù))抖動的功率余量。(擦除功率/峰值功率)的比率ε調(diào)整至0.23。在峰值功率為34-36mW時得到相對合適的記錄性能。DOW0、DOW1、DOW10和DOW1000分別指0、1、10和1000次的直接重寫。
記錄介質(zhì)在80℃下儲存300小時，然后相對于檔案和擱置性能分別檢查所記錄的非晶和晶體部分的穩(wěn)定性；結果，檔案和擱置性能都顯示了抖動增加不超過1％，并且反射比減少大約為3％，這表明沒有實際的問題。
-光學記錄介質(zhì)的制備-與實施例15相同的光學記錄介質(zhì)以使用高擦除功率Pe(h)的策略進行記錄。(擦除功率/峰值功率)的比率ε調(diào)整至0.21，通過在擦除功率上增加1.5mW而設定高擦除功率，并且在調(diào)制到擦除功率的同時用光照射4ns。從顯示DC抖動的功率余量的圖13，應理解與實施例1相比抖動完全減少，并且特別是重復記錄性能得到改善。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例15相同的方式制備實施例17的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為Ag1In19Sb76Te4。
以和實施例16相同的方式使得到的光學記錄介質(zhì)進行記錄。在初始化之后通過示波器觀察到的RF信號中，證實反射比不均勻性與實施例15相比降低了。從顯示DC抖動的功率余量的圖14A和B，應理解與實施例16相比初始記錄時的抖動特別得到改善。
記錄介質(zhì)在80℃下儲存300小時，然后相對于檔案和擱置性能分別檢查所記錄的非晶和晶體部分的穩(wěn)定性；結果，檔案和擱置性能都顯示了抖動增加不超過1％，并且反射比減少大約為2.5％，這表明沒有實際的問題。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例15相同的方式制備實施例18的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為Ge2In18Sb76Te4。
以和實施例16相同的方式使得到的光學記錄介質(zhì)進行記錄。觀察到初始化之后的反射比不均勻性與實施例15中的類似。從顯示DC抖動的功率余量的圖15，應理解獲得了與實施例16類似水平的記錄。
記錄介質(zhì)在80℃下儲存300小時，然后相對于檔案和擱置性能分別檢查所記錄的非晶和晶體部分的穩(wěn)定性；結果，在檔案性能方面抖動的增加減少至不超過0.5％，并且反射比減少大約為3.5％，這表明沒有實際的問題。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例15相同的方式制備對比例3的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In30Sb70。
以和實施例16相同的方式使對比例3的光學記錄介質(zhì)進行初始化。觀察到初始化之后的反射比不均勻性與實施例15中的類似，并且抖動的功率余量也與實施例16的水平類似。
記錄介質(zhì)在80℃下儲存300小時，然后相對于檔案和擱置性能分別檢查所記錄的非晶和晶體部分的穩(wěn)定性；結果，在檔案性能方面抖動的增加多達約4％，在擱置性能方面抖動的增加多達10％或更多，其超出了可測量的范圍，并且反射比減少量多達9％。從保存試驗之后通過TEM對標記形狀的觀察來看，證實標記形狀幾乎與保存試驗之前的一樣，并且非晶體自身的結晶狀態(tài)是穩(wěn)定的。因此，認為在檔案性能方面抖動增加并不是由非晶標記的部分結晶而引起的，而是由晶相的轉變和所產(chǎn)生的反射比顯著變化而引起的。
-光學記錄介質(zhì)的制備-以和實施例15相同的方式制備對比例4的光學記錄介質(zhì)，除了將記錄層的組成改為In5Sb80Te15。
以和實施例16相同的方式使所得的光學記錄介質(zhì)進行初始化。然而，通過示波器觀察到的RF信號的反射比不均勻性是顯著的；在初始化時不同地調(diào)整線速率、功率和進給長度不能減少不均勻性。在各種條件下嘗試記錄；在最佳的各種線速率下抖動減少僅僅約15-16％。
如上所示，根據(jù)本發(fā)明的光學記錄介質(zhì)可以使在以DVD的8倍或更大的速率下，也就是28m/秒或更高的記錄線速率下可靠記錄成為可能，同時保持與DVD-ROM相同的容量，從而可以廣泛應用于DVD光學記錄介質(zhì)如DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等。
權利要求
1.一種光學記錄介質(zhì)，其包括基底，和記錄層，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生在標記處的可逆相變，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小，并且記錄層具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。
2.一種光學記錄介質(zhì)，其包括基底，和記錄層，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生在標記處的可逆相變，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小，并且記錄層具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。
3.根據(jù)權利要求1和2之一的光學記錄介質(zhì)，其中光學記錄介質(zhì)能夠以28m/秒或更高的速率重復記錄。
4.根據(jù)權利要求2和3之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄層中的M是選自Ge、Te、O、S、Se、Al、Ag、Mn、Cu、Au和N的至少一種元素。
5.根據(jù)權利要求2-4之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄層中的M是Ge，并且0.2≤γ≤15。
6.根據(jù)權利要求2-4之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄層中的M是Te，并且1≤γ≤15。
7.根據(jù)權利要求1-6之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄層以10℃/分鐘的升溫速率在150-250℃下結晶。
8.根據(jù)權利要求1-7之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄層的厚度為8nm-22nm。
9.根據(jù)權利要求1-8之一的光學記錄介質(zhì)，其中光學記錄介質(zhì)包括以此順序和逆序之一在基底上的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層。
10.根據(jù)權利要求9的光學記錄介質(zhì)，其中包含氧化物的界面層布置在記錄層和第一保護層之間，或記錄層和第二保護層之間。
11.根據(jù)權利要求10的光學記錄介質(zhì)，其中氧化物是選自ZrO2、TiO2、SiO2、Al2O3、Ta2O5、Y2O3、MgO、CaO、Nb2O5和稀土金屬氧化物中的至少一種。
12.根據(jù)權利要求10和11之一的光學記錄介質(zhì)，其中界面層的厚度為1nm-20nm。
13.根據(jù)權利要求1-12之一的光學記錄介質(zhì)，其中提供結晶促進層，其與記錄層的至少一部分接觸。
14.根據(jù)權利要求13的光學記錄介質(zhì)，其中結晶促進層含有Bi、Sb、Te和In中的一種。
15.根據(jù)權利要求13和14之一的光學記錄介質(zhì)，其中結晶促進層的厚度為0.2nm-10nm。
16.根據(jù)權利要求9-15之一的光學記錄介質(zhì)，其中反射層含有Ag和Ag合金中的一種。
17.根據(jù)權利要求9-16之一的光學記錄介質(zhì)，其中第二保護層含有ZnS和SiO2的混合物。
18.根據(jù)權利要求9-17之一的光學記錄介質(zhì)，其中記錄介質(zhì)包括在第二保護層和反射層之間的第三保護層，第三保護層基本上不含硫，并且第三保護層含有SiC和Si中的一種。
19.根據(jù)權利要求18的光學記錄介質(zhì)，其中第三保護層的厚度為2nm-10nm。
20.一種用于制備記錄層的濺射靶，其中濺射靶具有由式InαSbβ表示的組成，其中α和β是各個元素的原子百分數(shù)；0.73≤β/(α+β)≤0.90，α+β＝100。
21.一種用于制備記錄層的濺射靶，其中濺射靶具有由式MγInαSbβ表示的組成，其中M代表除In和Sb之外的元素或含有兩種或多種除In和Sb之外的元素的元素組合；α和β是各個元素的原子百分數(shù)，γ是元素的原子百分數(shù)或各元素的原子百分數(shù)總和；0.73≤β/(α+β)≤0.90，0＜γ＜α，α+β+γ＝100。
22.根據(jù)權利要求21的濺射靶，其中M是選自Ge、Te、O、S、Se、Al、Ag、Mn、Cu、Au和N的至少一種元素。
23.根據(jù)權利要求21和22之一的濺射靶，其中M是Ge，并且0.2≤γ≤15。
24.根據(jù)權利要求21和22之一的濺射靶，其中M是Te，并且1≤γ≤15。
25.一種用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法，其中光學記錄介質(zhì)包括以此順序和逆序之一在基底上的第一保護層、記錄層、第二保護層和反射層，該方法包括通過濺射法使用根據(jù)權利要求20-24之一的濺射靶形成記錄層。
26.根據(jù)權利要求25的用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法，其中該方法包括形成結晶促進層，其與記錄層的至少一部分接觸。
27.根據(jù)權利要求25和26之一的用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法，其中該方法進一步包括通過激光加熱光學記錄介質(zhì)以導致初始結晶化。
28.根據(jù)權利要求27的用于生產(chǎn)光學記錄介質(zhì)的方法，其中通過激光加熱導致熔融初始結晶化和固相初始化中的一種。
29.一種使用光學記錄介質(zhì)的方法，包括從第一保護層側照射激光至根據(jù)權利要求1-19之一的光學記錄介質(zhì)上，從而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種。
30.根據(jù)權利要求29的使用光學記錄介質(zhì)的方法，其中在激光照射行進方向上的非晶標記長度表示為n×T(n自然數(shù)，T記錄時的基礎時鐘周期)的情況下根據(jù)標記長度來記錄信息。
31.根據(jù)權利要求29和30之一的使用光學記錄介質(zhì)的方法，其中長度為n×T的晶體部分是通過(n/2+1)次的重復照射脈沖而形成，并且該照射脈沖是具有較高功率水平的峰值功率照射和具有較低功率水平的偏置功率照射的交替。
32.一種光學記錄裝置，用于通過照射光到光學記錄裝置上而進行信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和信息的至少一種，其中光學記錄介質(zhì)是根據(jù)權利要求1-19之一的光學記錄介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供光學記錄介質(zhì)等，其適應于較高密度和DVD的8倍或更大的較高速率記錄(約28m/秒或更高)，并且顯示出優(yōu)秀的重復和保存性能。為此，提供光學記錄介質(zhì)，其包括基底和記錄層，其中信息的記錄、重現(xiàn)、擦除和重寫的至少一種是通過記錄層上標記處的可逆相變而進行的，標記處的可逆相變是通過激光照射在晶態(tài)和非晶態(tài)之間產(chǎn)生的，在激光照射的行進方向上各個標記的長度為0.4μm或更小，并且該記錄層具有由式In
文檔編號G11B7/00GK1902058SQ200480039879
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月8日 優(yōu)先權日2003年11月10日
發(fā)明者三浦裕司, 伊藤和典, 針谷真人, 日比野榮子, 真貝勝, 大倉浩子 申請人:株式會社理光