CN101080327A - 一次写入多次读取的光记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一次写入多次读取的光记录介质，从激光束入射平面起依次包含基底、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，其中当将激光施加到该基底的平坦部分上时，上述一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低；或者下述一次写入多次读取的光记录介质，从激光束入射平面起依次包含基底、底涂层、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，其中当将激光施加到该基底的平坦部分上时，上述一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
Description
技术领域
本发明涉及一次写入多次读取(write-once-read-many)(WORM)的光记录介质，或者更具体地，本发明涉及允许在蓝色激光束波长区域内进行高密度记录的一次写入多次读取的光记录介质。
背景技术
目前正在进行关于允许在蓝色激光波长或更短波长下记录的一次写入多次读取的光记录介质的研究。
关于已有的一次写入多次读取的光记录介质，通过施加激光束到含有有机染料的记录层上，引起主要因有机材料的分解或改变导致的折射率改变，从而形成信息坑(information pit)。因此，记录层所使用的有机染料的光学常数和分解行为是形成优选的记录坑的重要因素。
因此，为了实现依据蓝色激光束的一次写入多次读取的光记录介质，需要选择在蓝色激光波长下具有合适的光学性能和分解行为的材料作为记录层所使用的有机材料。
然而，没有付诸实际应用的有机材料，所述有机材料在蓝色激光波长区域内包括高到低(high-to-low)(即，在记录标记处的反射率低于非记录部分的)的记录极性且能在蓝色激光波长下提供有利的光学性能。
必须缩减分子骨架或者必须缩短共轭体系以生产在蓝色激光波长附近具有吸收带的有机材料，以便获得在蓝色激光波长附近具有吸收带的有机记录介质。然而，这会降低吸收系数，并因此降低折射率，接下来还会在非记录期内反射率下降且调制较小。
换句话说，尽管存在多种在蓝色激光波长附近具有吸收带的有机材料，并且可以控制吸收系数，但这些材料不具有足够高的折射率。因此，难以(但不是不可能)利用有机材料实现高到低的极性。
在上述情况下，近来的趋势是使记录极性为低到高(low-to-high)，以便将有机材料用于依据蓝色激光束的一次写入多次读取的光记录介质。
然而，不可否认的是，记录极性优选高到低，这是因为对记录装置来说，采用低到高的记录极性将损失与只读光记录介质(ROM)和其它常规光记录介质的兼容性。
另一方面，例如在专利文献1或2中，提出了采用具有无机材料的记录层作为一次写入多次读取的光记录介质的技术，所述光记录介质依据了其记录极性为高到低的蓝色激光束。此外，在非专利文献1-2中提出了含金属或半金属的氧化物，特别是铋的氧化物作为主要组分的记录层的可用性。
另外，类似于这些常规的技术，关于含铋或铋的氧化物的材料，公开了下述技术：
例如，专利文献3提出了关于通式为Ax(MmOn)y(Fe2O3)z的无定形铁磁氧化物的技术，其中定义了A为氧化物，M为元素，并且x、y和z为分数。此外，对于通式Ax(MmOn)y(Fe2O3)z来说，专利文献4提出了包含50％或更多的具有氧化物MmOn及预定的分数x、y和z的无定形相的金属氧化物，及其制造方法。对于含式(B2O3)x(Bi2O3)1-x的无定形化合物，专利文献5提出了组成x的范围，及其骤冷方法。另外，专利文献6公开了涉及包含组成为(Bi2O3)1-x(Fe2O3)x(其中0.90≥x＞0)的铋-铁无定形化合物材料的技术。这些文献全部涉及应用于磁光记录介质的透明的铁磁无定形氧化物材料、以磁性方式控制光的功能元件、磁光传感器、透明传导膜和压电膜。此外，专利文献3-6中所述的常规技术都被涉及材料与制造方法的专利限制，且这些文献没有提及一次写入多次读取的光记录介质的可应用性。
专利文献1 日本专利申请特开(JP-A)No.2003-200663
专利文献2 JP-A No.2003-203383
专利文献3 JP-A No.S61-101450
专利文献4 JP-A No.S61-101448
专利文献5 JP-A No.S59-8618
专利文献6 JP-A No.S59-73438
非专利文献1 Write-Once Disk with BiFeO Thin Films for MultilevelOptical Recording，JJAP，Vol.43，No.7B，2004，pp.4972
非专利文献2 Write-Once Disk with BiFeO Thin Films for MultilevelOptical Recording，JJAP，Vol.44，No.5B，2005，pp.3643-3644
发明内容
本发明的目的是提供一次写入多次读取的光记录介质，其包括含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录层，该记录层在蓝色激光束或更短的记录/再现波长下具有高到低的记录极性和优异的记录/再现特征。
以下是解决上述问题的措施。
<1>一次写入多次读取的光记录介质，该光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂(overcoat)层和反射层，
其中当将激光施加到基底的平坦部分上时，一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
<2>根据<1>的一次写入多次读取的光记录介质，其中记录层的厚度为3nm～20nm，并且上涂层的厚度为5nm～60nm。
<3>根据<1>的一次写入多次读取的光记录介质，其中记录层的厚度为3nm-20nm，并且上涂层的厚度为70nm～150nm。
<4>一次写入多次读取的光记录介质，该光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、底涂层、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，
其中当将激光施加到基底的平坦部分上时，一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
<5>根据<4>的一次写入多次读取的光记录介质，其中一次写入多次读取的光记录介质满足下述条件(i)-(iii)：
(i)底涂层的厚度为10nm～150nm，
(ii)记录层的厚度为3nm～20nm，
(iii)上涂层的厚度为5nm～60nm。
<6>根据<4>的一次写入多次读取的光记录介质，其中一次写入多次读取的光记录介质满足下述条件(i)-(ii)和(iv)：
(i)底涂层的厚度为10nm～150nm，
(ii)记录层的厚度为3nm～20nm，
(iv)上涂层的厚度为70nm～150nm。
<7>根据<4>-<6>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中底涂层包括氧化物和氮化物中的任何一种。
<8>根据<7>的一次写入多次读取的光记录介质，其中氧化物和氮化物中的至少任何一种是选自Al2O3、AlN、SiN和ZrN中的化合物。
<9>根据<1>-<8>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中上涂层和底涂层中的至少任何一层包括硫化物，并且该硫化物是选自AgS、AlS、BS、BaS、BiS、CaS、CdS、CoS、CrS、CuS、FeS、GeS、InS、KS、LiS、MgS、MnS、MoS、NaS、NbS、NiS、PbS、SbS、SnS、SrS、WS和ZnS中的至少任何一种化合物。
<10>根据<1>-<8>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中上涂层和底涂层中的至少任何一层包括ZnS-SiO2，并且ZnS与SiO2的摩尔混合比为70/30～90/10。
<11>根据<1>-<10>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中反射层包括银和铝中的任何一种。
<12>根据<1>-<11>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中记录层包括选自Al、Cr、Mn、Sc、In、Ru、Rh、Co、Fe、Cu、Ni、Zn、Li、Si、Ge、Zr、Ti、Hf、Sn、Pb、Mo、V和Nb中的任何一种元素。
<13>根据<1>-<12>任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中形成了生成三种或更多种不同类型的再现信号级的记录标记，并基于该再现信号级确定记录标记的类型。
在第一种结构中，本发明的一次写入多次读取的光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，
其中当将激光施加到基底的平坦部分上时，一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
在第二种结构中，本发明的一次写入多次读取的光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、底涂层、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，
其中当将激光施加到基底的平坦部分上时，一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
本发明的一次写入多次读取的光记录介质提供了使含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录介质优良性能最大化的层组成(即，材料与厚度的结合)。
根据本发明，可实现下述性能：
(1)高密度的一次写入多次读取的光记录介质即使在500nm或更低的蓝色激光波长区域内，尤其在接近405nm的波长处，也容易地允许二元(binary)记录/再现
(2)高密度的一次写入多次读取的光记录介质即使在500nm或更低的蓝色激光波长区域内，尤其在接近405nm的波长处，也允许多级(multi-level)记录/再现
(3)高密度的一次写入多次读取的光记录介质即使在500nm或更低的蓝色激光波长区域内，尤其在接近405nm的波长处，也适合于通过部分应答最大几率(Partial Response Maxium Likelihood)(PRML)信号处理系统来进行记录/再现
(4)对于记录功率的变化，高密度的一次写入多次读取的光记录介质，在抖动、误差率和其它性能上具有宽泛的余量
(5)对于记录/再现波长的变化，高密度的一次写入多次读取的光记录介质在例如记录灵敏度、调制、抖动和误差率的记录性能方面，以及反射率方面显示出较少的变化
(6)高密度的一次写入多次读取的光记录介质即使采用具有浅沟槽的基底也允许容易地记录/再现，并实现良好的转移性能(transfer property)
(7)高密度的一次写入多次读取的光记录介质允许甚至在其凸区(lands)内记录
附图说明
图1是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图2是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图3是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图4是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图5是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图6是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图7是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图8是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图9是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图10是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图11是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图12是显示确定上涂层和底涂层最佳厚度范围的研究结果的图表。
图13是显示本发明的光记录介质的假设单位记录面积的示意图。
图14示出了记录策略的示意图。
图15是显示从其中记录了逐级(stepwise)波形的部分获得的再现信号的视图。
图16是示意本发明的一次写入多次读取的光记录介质的示范图。
图17是显示上涂层的厚度与反射率和SDR的关系的视图。
图18是显示记录层的厚度与反射率和SDR的关系的视图。
图19是示意本发明的一次写入多次读取的光记录介质的另一示范图。
图20是显示底涂层的厚度与反射率和SDR的关系的视图。
图21是显示上涂层的厚度与反射率和抖动的关系的视图。
图22是显示记录层的厚度与反射率和抖动的关系的视图。
图23是显示底涂层的厚度与反射率和抖动的关系的视图。
具体实施方式
在第一种结构中，本发明的一次写入多次读取的光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、包含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，并且当将激光施加到基底的平坦部分上时，该一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
在第二种结构中，本发明的一次写入多次读取的光记录介质从激光束入射平面起依次包括基底、底涂层、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，并且当将激光到基底的平坦部分上时，该一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
下面将参考附图对本发明进行更详细地阐述，但这些不应当被解释为限制本发明。
一次写入多次读取的光记录介质中的层组成的特征在于下述(A)和(B)：
(A)使用了含铋和或铋的氧化物作为主要组分的记录层。
(B)优选地，含硫化物的层与记录层相邻安装。
首先，描述(A)使用了含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录层的原因。
含铋和/或铋的氧化物，例如Bi2O3、Bi+Bi2O3、Bi3Fe5O12、Bi+Bi3Fe5Ox作为主要组分的记录层显示出优异的记录/再现性能，正如在前述文献“Write-Once Disk with BiFeO Thin Films for Multilevel Optical Recording，JJAP，Vol.43，No.7B，2004，pp.4972”和“Write-Once Disk with BiFeO ThinFilms for Multilevel Optical Recording，JJAP，Vol.44，No.5B，2005，pp.3643-3644”中所述。
这是因为通过施加激光束，记录层形成非常微细的微晶团；这可归因于比记录/再现激光束(即聚束点)的尺寸足够小的微晶。
因为微晶的形成将抑制记录标记的膨胀与变形(当通过连续物理变化、化学变化或几何变化来形成记录标记时，记录标记的渗出和变形倾向于增长)，因此可实现优选的记录/再现性能。微晶形成的详细机理仍在分析中；然而，认为因下述现象引发微晶的形成：
-记录层中的铋结晶。
-记录层中的氧化铋(BiO)结晶。
-铋的氧化物，例如BiFeO结晶(在本发明中，在氧化铋和铋的氧化物之间存在明显的区别。铋的氧化物是含铋的氧化物的化合物的统称，而氧化铋是指BiO，它是铋的氧化物之一)。
-记录层中的铋和相邻层中的硫反应并结晶。
-铋、氧化铋或铋的氧化物引起相分离，例如双节点分解(bimodaldecompostion)和自旋节点分解(spinodal decompostion)。
此处，对‘含铋或铋的氧化物作为主要组分的记录层’的描述是指铋和/或铋的氧化物以足以起到本发明记录层的作用的比例(约50质量％或更高)被包括；然而，记录层通常仅仅由铋和/或铋的氧化物组成，不包括以杂质形式混合的其它元素和化合物。例如，上述记录层由下述材料组成：
-金属铋+铋的氧化物
-金属铋+铋的氧化物+其它元素或化合物
-铋的氧化物
-铋的氧化物+其它元素或化合物
本发明排除仅仅由金属铋组成的记录层。这是因为对于记录层来说熔融变为主导，且不容易发生微晶化。此外，可引起微晶化的金属铋的足够比例为约50％质量或更高。
记录层的复数折射率(complex refractive index)显示出正常的分散，这是因为记录层包括铋和/或铋的氧化物作为主要组分(另一方面，对于有机材料来说，存在其中的复数折射率显示出不正常分散的波长区域，而该波长区域用作记录/再现波长)。复数折射率具有小的波长依赖性，这是因为本发明的材料与有机材料不同，它在特定的波长范围内不包含大的吸收带。因此，它能显著解决常规的一次写入多次读取的光记录介质的问题：因激光束之间的单独差别导致的记录/再现波长的变化，以及环境温度的变化大大地影响例如记录灵敏度、调制、抖动和误差率的记录性能和反射率。
对于迄今为止已知的一次写入多次读取的光记录介质，有机薄膜既充当记录层，又充当光吸收层，并且对于有机材料来说具有大的折射率n和较小的吸收系数k是先决条件。对于介质来说，为了达到有机材料分解的温度，认为需要膜具有较大的厚度。因此，需要的是，在具有含有机材料的记录层的常规一次写入多次读取的光记录介质的基底中的沟槽必须具有显著的深度，并通过例如在基底的沟槽中嵌入颜料来使膜增厚。
相应地，通过使用本发明的记录层，可使用具有较浅沟槽的基底，它具有优异的转移性能(成形性)。与常规的等同物相比，这类基底可以较低成本容易地制造(成形)，且所得光记录介质具有显著改进的信号质量。
接下来，以下将说明在本发明中定义作为一次写入多次读取的光记录介质的反射率的原因。
目前，存在对于BD-R(Blu-ray标准的一次写入多次读取盘)和HDDVD-R(HD DVD标准的一次写入多次读取盘)的作为使用蓝色激光束的一次写入多次读取的光记录介质的标准。对于包含本发明记录介质的一次写入多次读取的光记录介质来说，为了满足记录灵敏度(最佳记录功率)的标准，当将激光施加到基底的平坦部分(其中不存在导槽的区域，换句话说，其中所有层是平坦的区域)时，反射率必须为35％或更低。该反射率在下文被称为平坦部分处的反射率。
当平坦部分处的反射率超过35％时，常常出现最佳记录功率超过标准值：所述标准值对BD-R来说是6mW(1x)，而对HD DVD-R来说是10mW(1x)。因此，对于含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录层的一次写入多次读取的光记录介质来说，非常重要的是设定厚度，以便使平坦部分的反射率为35％或更低。
接下来，以下描述了含硫化物的层为何优选与记录层相邻设置的原因。
如上所述，本发明记录层的记录原理是微晶化。已发现，设置含硫化物的层作为相邻层会促进微晶化，且该介质显示出优异的记录/再现性能。
下述机理目前被认为是将硫原子添加到在本发明中作为底涂层和上涂层的相邻层中使记录/再现性能改进的原因：
-铋与硫反应，并出现结晶
-由于在记录层内生成的热量导致硫化合物结晶
-铋促进硫化合物结晶
-硫促进铋或铋的氧化物结晶
-硬度较低的硫化合物促进记录层的结晶(它能接受因结晶导致的体积变化)
-硫化合物具有较高的传热系数，产生骤冷条件，并因此促进结晶
-可采用较低强度的激光束升高记录层的温度，这是因为存在其中与氧化物相比，硫化合物包括较大的吸收系数(复数折射率的虚部)的情况。
此处，对于改进的生产率(改进的膜沉积速度)、合适的膜硬度和合适的复数折射率来说，在相邻层内的硫化物的组成优选为50摩尔％或更高。
在本发明中，作为记录层的相邻层，设置含硫化物的层，该层是指上涂层或底涂层，从而显著改进记录/再现性能。可以的情况是：仅上涂层包括硫化物，仅底涂层包括硫化物，或者上涂层和底涂层均包括硫化物。
作为一次写入多次读取的光记录介质的优选组成，本发明提供不具有底涂层的一次写入多次读取的光记录介质(例如，具有基底、记录层、上涂层和反射层的介质)。在这种情况下，上涂层优选包含硫化物作为主要组分。优选的是，其中仅仅底涂层包含硫化物作为主要组分的结构。更优选的是，其中仅仅上涂层包含硫化物作为主要组分的结构，以及其中上涂层和底涂层均包含硫化物作为主要组分的结构。
优选的硫化物的实例包括AgS、AlS、BS、BaS、BiS、CaS、CdS、CoS、CrS、CuS、FeS、GeS、InS、KS、LiS、MgS、MnS、MoS、NaS、NbS、NiS、PbS、SbS、SnS、SrS、WS和ZnS。
然而，并不强制上涂层和/或底涂层包含硫化物；相反，可单独或结合使用氧化物、氮化物、氟化物和碳酸盐。
除了硫化物以外的上涂层用材料的实例包括Al2O3、SiO2和MgF2，而除了硫化物以外的底涂层用材料的实例包括Al2O3、AlN、SiN和ZrN。Al2O3、AlN、SiN和ZrN是具有较高传热系数的通用材料，但它取决于膜的质量和杂质含量。这些是在形成记录标记的过程中，对于作为本发明的记录原理的记录层材料的微晶化来说，产生骤冷条件的有效材料。
此外，以下说明了在本发明中定义各层优选厚度范围的原因。
首先，含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的本发明的记录层具有实部为约2.3～3.0且虚部为约0.3～0.8的复数折射率。
为了高反射率及有利的记录/再现性能，普通的一次写入多次读取的光记录介质通常包含反射层，并且该反射层通过上涂层设置在记录层上(不优选将反射层直接设置在记录层上，这是因为含无机材料的记录层的最优选的厚度显著小于含有机材料的记录层)。因此，上涂层是本发明的一次写入多次读取的光记录介质的必不可少的层。
在含该反射层的一次写入多次读取的光记录介质情况下，含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录层的最优选的厚度为3nm～20nm。厚度小于3nm的记录层具有显著受损的记录灵敏度以及不足的调制。厚度超过20nm的记录层也具有受损的记录灵敏度的倾向。另外，对于厚度超过20nm的记录层来说，存在摆动信号和推挽信号质量下降的情况，尽管这取决于在基底内沟槽的形状。
在本发明中，将含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的记录层的最优选的厚度设定为3nm～20nm时，检测对于有利的记录/再现性能和可靠度来说上涂层和底涂层的最优选的厚度范围。
发明人确定，对于一次写入多次读取的光记录介质来说，记录灵敏度是最关键的条件，且发明人研究了满足标准中的记录灵敏度的上涂层和底涂层最优选的厚度范围，即：使得在平坦部分处的反射率基本上为35％或更低的上涂层和底涂层的最优选厚度范围。此处，可任意选择用于上涂层和底涂层的材料。ZnS-SiO2可优选用于本发明的上涂层和底涂层任何一层中，这是因为就沉积速度、易于制备溅射靶和稳定性来说，ZnS-SiO2是优良的材料。如下所述，底涂层的作用是保护记录层不受包含于基底或渗透过基底的氧和水分的侵害；因此，与上涂层相比，底涂层通常具有窄的材料选择范围。如上所述，考虑到材料的选择、制造的成本和本发明的记录原理，至少上涂层包含ZnS-SiO2作为主要组分。此处，主要组分是指该组成为50摩尔％或更高。
在上述情况下，对于含ZnS-SiO2作为主要组分的上涂层的情况(其中包括下述情况：主要含其它材料的上涂层显示出与主要含ZnS-SiO2的上涂层相同的复数折射率)，图1～12中示出了上涂层和底涂层的最优选的厚度的检验结果。
此处，图1～12是在具有变化厚度的底涂层(在图中用UL膜厚度来表示)和上涂层(在图中用OL膜厚度来表示)的平坦部分处的反射率的计算结果，同时本发明的记录层的复数折射率被固定在2.8-i0.56，记录层的厚度固定在10nm，并且上涂层的复数折射率固定在2.3-i0.01。
图1～6是利用含Ag材料的反射层的计算结果，其复数折射率被认为等于纯Ag的，并且底涂层的复数折射率按如下所述变化：1.4-i0.01(图1)、1.6-i0.01(图2)、1.8-i0.01(图3)、2.0-i0.01(图4)、2.2-i0.01(图5)和2.4-i0.01(图6)。
图7～12是利用含Al材料的反射层的计算结果，其复数折射率被认为等于纯Al的，并且底涂层的复数折射率按如下所述变化：1.4-i0.01(图7)、1.6-i0.01(图8)、1.8-i0.01(图9)、2.0-i0.01(图10)、2.2-i0.01(图11)和2.4-i0.01(图12)。
在图1-12中，其中在平坦部分处的反射率为35％或更低的区域被表示为“A1区域”和“A2区域”，而在图右侧的箭头表示反射率的边界线。
此处，考虑到生产率(即成本)，底涂层和上涂层的厚度的上限设定在150nm处。然而，这并不意味着厚度超过150nm的上涂层和底涂层损害本发明的一次写入多次读取的光记录介质的记录/再现性能。
计算结果表示本发明的一次写入多次读取的光记录介质的反射率，即记录灵敏度，极大地取决于上涂层的厚度。另一方面，与上涂层的厚度相比，本发明的一次写入多次读取的光记录介质的灵敏度，即记录灵敏度较少地取决于底涂层。
当对于上涂层来说材料固定时(即固定上涂层的复数折射率)，随着底涂层的复数折射率的实部增加，在平坦部分处的反射率逐渐显示出对底涂层厚度的依赖性。然而，存在两个上涂层的厚度区域(区域A1和区域A2)，这是因为主要通过上涂层的厚度来确定平坦部分的反射率为35％或更低的区域。
区域A1是其中可实现优良的记录/再现性能的薄的上涂层区域。另一方面，区域A2是其中可显著改进记录灵敏度的厚的上涂层的区域，这是因为随着记录层和反射层之间的距离增加，绝缘效果得到改进。
表1示出了基于图1～12的结果在区域A1和区域A2内的厚度范围，其中厚度范围的上限和下限是满足在平坦部分处的反射率为35％或更低的最小厚度和最大厚度。表1表明在区域1内上涂层的厚度范围为0nm～60nm，和在区域2内上涂层的厚度范围为70nm～150nm。
表1
| 区域A1的范围(nm) | 区域A2的范围(nm) | |
| 图1 | 0～30 | 75～120 |
| 图2 | 0～30 | 75～120 |
| 图3 | 0～35 | 75～125 |
| 图4 | 0～35 | 75～125 |
| 图5 | 0～40 | 70～130 |
| 图6 | 0～45 | 70～135 |
| 图7 | 0～45 | 90～135 |
| 图8 | 0～45 | 90～130 |
| 图9 | 0～45 | 85～135 |
| 图10 | 0～50 | 85～140 |
| 图11 | 0～55 | 85～145 |
| 图12 | 0～60 | 80～150 |
如上所述，计算结果是当本发明的记录层的复数折射率固定在2.8-i0.56，记录层固定在10nm，并且上涂层的复数折射率固定在2.3-i0.01时在平坦部分处的反射率。
此外，在下述情况下，区域A1中上涂层的厚度范围接近0nm-60nm，并且区域A2的上涂层的厚度范围接近70nm-150nm：
a)记录层具有实部为2.3～3.0且虚部为0.3～0.8的复数折射率。
b)记录层的厚度为3nm～20nm。
c)上涂层具有实部为1.4～3.0且虚部为0～0.1的复数折射率。
d)底涂层具有实部为1.4～3.0且虚部为0～0.1的复数折射率。
如上所述，上涂层的最优选范围为0nm～60nm和70nm～150nm。当上涂层的厚度小于5nm时，记录灵敏度下降，尽管存在其中在平坦部分处的反射率为35％或更低的情况(其中平坦部分的反射率与灵敏度不成正比的区域)。因此，这一区域被排除在本发明的最优选厚度范围之外。
换句话说，在本发明中，在采用含ZnS-SiO2作为主要组分的上涂层或者采用含具有与ZnS-SiO2作为主要材料的相同复数折射率的材料的上涂层的情况下，上涂层的最优选的厚度范围为5nm～60nm和70nm～150nm。
然而，从图1-12的结果看出，与上涂层的厚度相比，底涂层的厚度没有显著影响本发明的一次写入多次读取的光记录介质的记录灵敏度；因此，可任意选择底涂层的厚度，只要它为150nm或更低。此处，底涂层有效地改进记录层的可靠度以及改进记录灵敏度、反射率和其它记录/再现性能。
一般地，从成本的角度考虑，光学记录介质的基底包含聚碳酸酯。然而，直接沉积到聚碳酸酯基底上的记录层倾向于快速降解，这是因为聚碳酸酯对水分和氧具有低的气体阻挡性能。
优选设置底涂层，从而抑制记录层的降解。底涂层的厚度优选为10nm或更高，以确保含铋和或铋的氧化物作为主要组分的记录层的可靠度，但它主要取决于底涂层的材料和膜的质量。
由于上述原因，本发明的一次写入多次读取的光记录介质的底涂层的厚度最优选为10nm～150nm。然而，当具有高的气体阻挡性能的材料用于基底或者当气体阻挡层设置在基底的激光入射侧上时，可在不具有底涂层的情况下(即底涂层的厚度为0nm)确保一次写入多次读取的光记录介质的可靠度。
本发明的一次写入多次读取的光记录介质可应用于各种类型的一次写入多次读取的光记录介质上，这是因为它具有优良的记录/再现性能。
作为用于二元记录的一次写入多次读取的光记录介质，例如它可用于常规的CD-R和DVD+/-R、利用蓝色激光束的方式进行记录/再现的BD-R，以及采用PRML的HD DVD-R上。
此外，它可用作多级记录的记录介质，与基于二元记录和PRML的记录/再现体系相比，所述多级记录的记录介质可进行高密度记录。
以下简单地说明多级记录。
简单来说，多级记录技术是改进记录线密度的技术。在光记录介质上的多级数据记录(允许多级数据记录的光记录介质被称为多级光记录介质)中，用在多级光记录介质中的记录标记的记录单元(单元记录区域)内所记录的标记的多级反射率来表达信息。
在常规的CD或DVD光记录介质中，用存在或者不存在记录标记来表示一比特(bit)。相反，根据多级记录，记录标记以例如8种不同级别的尺寸被记录，当激光束辐照到具有不同尺寸的8种类型的记录标记上时，信号级(反射率级(reflectance level))各自变化(换句话说，在再现具有不同尺寸的8种类型的记录标记中获得的再现信号级)，且记录信号被读作8种不同级下的反射率。
在多级记录中，一个记录标记代表对应于三比特的信息，并且由此可提高光记录介质的记录区域内的记录密度。
在多级记录中，再现激光束的聚束点直径通常大于单元记录区域的长度，这使一个记录标记可表达对应于三比特的信息。因此，记录线密度可增加，于是在没有使道间距变窄的情况下增加记录容量。
一般地，如图13所示，通常相对于假设单元记录区域来改变记录标记的面积比(光记录介质的平面方向上的面积比)，从而生成三种或更多种不同的再现信号级别。根据本发明，除面积比以外，还可通过在光记录介质的截面方向上改变记录标记形成区域的尺寸来产生三种或更多种的再现信号级别。这一记录方法被称为多级记录。
抖动用作测量二元记录中信号质量的指标，而SDR用作测量多级记录中信号质量的指标。
此处，SDR是相当于在二元记录中的抖动的指标，它用下述方程式(1)给出：
SDR＝(σm0+σm1+σm2+...+σmα-2+σmα-1)/(α·|R0-Rα-1|)...方程式(1)
其中Ri(R0、R1、R2、...、Rα-2、Rα-1)是α种类型的多数值级别mi(m0、m1、m2、...、mα-2、mα-1)的反射级，并且σmi是在多数值级mi下，反射率级Ri的标准偏差。
以下说明在本发明的一次写入多次读取的光记录介质内包含的其它层。
对于基底材料没有限制，只要当从基底侧(通过该基底)发生记录再现时，该材料具有优异的热和机械性能以及优异的透光性能即可。用于基底的材料的实例包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、无定形聚烯烃、乙酸纤维素和聚对苯二甲酸乙二酯。在它们当中，优选聚碳酸酯和无定形聚烯烃。
基底的厚度没有限制，且可以根据应用来合适地选择。
当使用反射层时，在再现光波长下反射率足够高的材料优选作为这一层所使用的材料。例如，金属如Au、Al、Ag、Cu、Ti、Cr、Ni、Pt、Ta和Pd可单独或者作为其合金使用。在它们当中，就高反射率来说，最优选Au、Al和Ag。此外，在上述金属是主要组分时，还可包含其它元素，这些元素包括金属和半金属，例如Mg、Se、Hf、V、Nb、Ru、W、Mn、Re、Fe、Co、Rh、Ir、Zn、Cd、Ga、In、Si、Ge、Te、Pb、Po、Sn和Bi。在这些当中，从低成本和高反射率的角度来看，最优选含Ag或Al作为主要组分的材料。在这一情况下，作为主要组分，Ag或Al的组成优选为90质量％或更高，从而利用Ag和Al的特征。
另外，可通过交替层压低折射率的非金属薄膜和高折射率的非金属薄膜来形成多层膜，并且该多层膜可用作反射层。
反射层所使用的成膜方法的实例包括溅射法、离子镀法、化学气相沉积法和真空气相沉积法。
在单层结构(例如，被称为单层的光盘)中，反射层的厚度优选为30nm～300nm。
在多层结构例如被称为双层的光盘中，除了离激光束入射平面最远的层以外的反射层一般被称为半透明层，这是因为该层必须透射激光束；该半透明层的厚度优选为3nm～40nm。
另外，可在基底上或者反射层下使用常规已知的有机或无机中间层和粘合层，以便改进反射率、记录性能和粘合性。
可在反射层上或者在构成层(constitutive layer)之间合适地使用保护层。
对于保护层来说，可使用避免外力而起保护功能的任何常规已知的材料。有机材料的实例包括热塑性树脂、热固性树脂、电子辐射固化树脂和UV固化树脂。UV固化树脂的实例包括丙烯酸类树脂，例如聚氨酯丙烯酸酯类、环氧丙烯酸酯类和聚酯丙烯酸酯类。此外，无机材料的实例包括SiO2、SiN4、MgF2和SnO2。这些材料可单独或者作为混合物形式使用；可使用多层来替代单层。
保护层所使用的成膜方法的实例类似于记录层，包括涂布法，例如旋涂法和流延法，溅射法和化学气相沉积法。在这些当中优选旋涂法。
对于热塑性树脂和热固性树脂，通过涂布树脂溶解在合适溶剂内的涂布液体接着干燥来形成层。对于UV固化的树脂来说，通过涂布树脂本身或者树脂溶解在合适溶剂内的涂布液体接着通过UV光辐照硬化来形成层。
保护层的厚度优选为0.1μm～100μm，更优选为3μm～30μm。
本发明的光记录介质可包含在预定构成层上层压的另一基底，或者它可包含在内侧构成层彼此面对的多层结构。或者，它可包含多层结构，在该多层结构中在预定的构成层上用UV固化树脂形成导槽，在前述预定的构成层上层压有另一预定的构成层)。此外，可在基底的空置表面(free surface)上沉积UV固化树脂层或无机薄膜以保护表面并防止灰尘附着。本发明的光记录介质不限于允许仅通过从基底侧施加光记录/再现的结构，而是可在构成层上设置预定的覆盖层并从该覆盖层侧施加光以记录/再现。通过设置薄的覆盖层并允许从该覆盖层记录/再现可实现高密度记录。覆盖层通常包含聚碳酸酯片材或者UV固化树脂。本发明的覆盖层可包括用于将覆盖层与相邻层粘结在一起的粘合层。
对于较高密度的记录来说，本发明的一次写入多次读取的光记录介质所使用的激光束优选其波长短；该波长更优选为350nm～530nm。中心波长为405nm的激光束是典型的实例。
根据本发明，优化了构成一次写入多次读取的光记录介质的记录层、底涂层和上涂层的结合与厚度范围，并可提供具有优异的反射率、记录灵敏度和记录性能，例如SDR、抖动、PRSNR和误差率的一次写入多次读取的光记录介质，其中PRSNR是对噪音比的部分应答信号的缩写，是代表基于HDDVD标准的信号质量的指标。
此外，通过限制层的组成、各层的厚度范围和材料，并通过结合这些，可低成本地制造具有简单层组成的高性能一次写入多次读取的光记录介质。另外，根据本发明，可提供具有可靠度高的一次写入多次读取的光记录介质，且还根据本发明，可提供与常规的等价物相比能高密度记录的一次写入多次读取的光记录介质。
下文将参考以下给出的实施例和对比例，更详细地阐述本发明，但这些不应被解释为限制本发明。
(实施例1)
如图16所示，通过溅射，在具有深度为20nm的导槽(未示出)的聚碳酸酯基底11上按序形成记录层12、上涂层13、反射层14和含UV固化树脂且厚度为约5μm的保护层15，从而制备一次写入多次读取的光记录介质10。
记录层包含Bi2O3且厚度为10nm。上涂层包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且厚度为17nm。反射层包含Ag合金(AgIn，其中In的组成为约0.5质量％)且厚度为100nm。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径、和约0.55m的射束直径，利用该射束直径的中心处激光强度为1/e2；根据在光记录介质上的多级记录步骤，使用由Sony Tektronics，Inc.制造的AWG-610生成的逐级波形以配置记录策略(控制记录中激光束的发射波形)进行记录。
更具体地说，根据单元记录区域长度(记录标记的记录单元)为0.24μm、具有8级(0～7级)的多级记录步骤，单元记录区域长度的持续时间为48ns且记录/再现线速度为5.0m/s，使用图14所示的策略，记录了逐级波形。
基本图案是记录具有5个连续的记录单元(假设的记录区域)的多级m0(0级)和具有32个连续的记录单元(假设的记录区域)的多级mi，并使用了记录所有多级mi(I＝0～7)中各级的基本图案的图案。这一逐级波形是其中码间干扰(intersymbol interference)固定时的状态，且理论上多级m0～m7(0～7级)中的各级显示出固定的反射率水平。
此处，单元记录区域的持续时间对应于48ns，并且下述数值固定在规定值：用于形成1级(包含第二最小尺寸和/或深度的记录标记)的激光束的脉冲宽度为7.2nm；用于形成2级的激光束的脉冲宽度为10.4ns；用于形成3级的激光束的脉冲宽度为12.8ns；用于形成4级的激光束的脉冲宽度为15.2ns；用于形成5级的激光束的脉冲宽度为16.8ns；用于形成6级的激光束的脉冲宽度为19.2ns；用于形成7级(包含最大尺寸和/或深度的记录标记)的激光束的脉冲宽度为24.0ns，其中脉冲宽度对应于叠加在激光束元件上的脉冲电压的持续时间。
如上所述记录逐级波形，且如图15所示，发现可实现在各多级的连续部分处具有均匀再现信号级(这几乎是理想的)并且具有多级的显著高线性(多级及其再现信号级是大致成比例的)的记录。此外，在基底的平坦部分处的反射率为35％。
另一方面，包括含常规颜料的记录层的一次写入多次读取的光记录介质导致在各多级的连续部分处不均匀的再现信号级，这是由于码间干扰造成的，且确认该介质不适合于作为用于多级记录的一次写入多次读取的光记录介质。
(实施例2)
如图16所示，通过溅射，在具有深度为21的nm导槽(未示出)的聚碳酸酯基底11上按序形成记录层12、上涂层13、反射层14和包含UV固化树脂且厚度为约5m的保护层15，从而制备一次写入多次读取的光记录介质10。
更具体地说，采用含Bi2O3且厚度为10nm的记录层、含Ag合金(AgBi，其中Bi的组成为约0.5质量％)且厚度为100nm的反射层、和含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且具有各种厚度的上涂层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径，测量这些光记录介质的反射率和抖动。
如图17所示，当上涂层的厚度范围在5nm～25nm和75nm～120nm时，观察到合适的SDR。此处“有利的SDR”是指3.2％或更低的SDR，这是因为已证实了对于有效的多级记录体系来说，在方程式(1)中定义的SDR应当为3.2％或更低。
图17也示出了SDR和反射率之间的某些相关程度。也就是说，当SDR为3.2％或更低时，在基底的平坦部分处的反射率为35％或更低。此外，本实施例的一次写入多次读取的光记录介质的反射率根据上涂层的厚度而变化，且发现在反射率变得太大的区域内SDR增加。
原因是与反射率增加有关的灵敏度劣化。认为SDR劣化是因为在高反射率区域内记录所需大的记录功率将增加相邻标记和相邻道的串扰量。此外，即使在高反射率区域内实现有利的SDR，灵敏度通常也会降低；因此，这种光记录介质不适合于作为商业产品。
然而，实施例最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
(实施例3)
如图16所示，通过溅射，在具有深度为22nm的导槽(未示出)的聚碳酸酯基底11上按序形成记录层12、上涂层13、反射层14和含UV固化树脂且厚度为约5μm的保护层15，从而制备一次写入多次读取的光记录介质10。
更具体地说，采用包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔为80∶20)且厚度固定为15nm的上涂层、包含Ag合金(AgBi，其中Bi的组成为约0.5质量％)且厚度固定为100nm的反射层、和包含Bi2O3且具有各种厚度的记录层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径，测量这些光记录介质的反射率和SDR。
如图18的结果所示，当记录层的厚度范围为3nm～15nm时，观察到合适的SDR。存在下述倾向：当记录层的厚度小于3nm时由于不足的调制导致灵敏度下降。另一方面，当记录层厚度超过15nm时，SDR值劣化，这是因为记录层中的热干扰增加。
然而，实施例中的最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
(实施例4)
如图19所示，通过溅射，在具有深度为21nm的导槽(未示出)的聚碳酸酯基底11上按序形成底涂层16、记录层12、上涂层13、反射层14和包含UV固化树脂且厚度为约5μm的保护层15，从而制备一次写入多次读取的光记录介质20。
更具体地说，采用包含Bi2O3且厚度固定为10nm的记录层、包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且厚度固定为15nm的上涂层、包含Ag合金(AgIn，其中In的组成为约0.5质量％)且厚度固定为100nm的反射层、和包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔为80∶20)且具有各种厚度的底涂层，制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径，测量这些光记录介质的反射率和SDR。
根据图20所示的结果，观察到当底涂层的厚度范围为0nm～15nm、50nm～90nm和140nm～190nm时，观察到合适的SDR(这大致相当于在图6中上涂层的厚度设定为15nm时的情况。然而，由于记录层、底涂层和上涂层的复数折射率不同于计算条件，因此上涂层的最优选的厚度范围略微不同。)
图20也示出了SDR和反射率之间的某些相关程度。也就是说，当SDR为3.2％或更低时，在基底的平坦部分处的反射率为35％或更低。此外，发现本实施例的一次写入多次读取的光记录介质的反射率根据底涂层的厚度而变化，且在反射率变得太大的区域内SDR增加。
原因是与反射率增加有关的灵敏度劣化。认为SDR劣化是因为在高反射率区域内记录所需的大的记录功率将增加相邻标记和相邻道的串扰量。
然而，实施例最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
另外，当作为记录层的Bi2O3膜包括选任何元素M时将进一步改进SDR，所述元素M选自：Al、Cr、Mn、Sc、In、Ru、Rh、Co、Fe、Cu、Ni、Zn、Li、Si、Ge、Zr、Ti、Hf、Sn、Pb、Mo、V和Nb。这可能是因为添加元素M导致记录层的热传导系数下降，并且在记录标记处的晶体进一步被细化(refined)。
所添加的元素M的用量优选设定在Bi与Bi和元素M之和的原子比(Bi/Bi+元素M)不低于0.3的范围内。
接下来，评价根据二元记录过程的抖动。
(实施例5)
通过溅射，在具有深度为22nm的导槽和厚度为1.1mm的聚碳酸酯基底上按序形成反射层、上涂层和记录层，并通过粘结厚度为0.08mm的覆盖层与厚度为0.02mm的双面粘合剂片材，从而制备一次写入多次读取的光记录介质(依照蓝色射线标准的所谓的一次写入多次读取的光记录介质)。
更具体地说，采用包含Bi2O3且厚度固定为10nm的记录层、包含Ag合金(AgBi，其中Bi的组成为约0.5质量％)且厚度固定为100nm的反射层、和包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔为80∶20)且具有各种厚度的上涂层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.85的数值孔径，在这些光记录介质的覆盖层侧进行记录/再现，并测量这些光记录介质的反射率和抖动。
如图21的结果所示，当上涂层的厚度范围为5nm～30nm和75nm～120nm时，获得合适的抖动。抖动的基准设定为8.5％；当抖动低于该基准时，定义为厚度的有利范围(这同样适用于以下的实施例)。
图21还示出了抖动和反射率之间的某些相关程度。也就是说，当抖动为8.5％或更低时，在基底的平坦部分处的反射率为35％或更低。此外，发现本实施例的一次写入多次读取的光记录介质的反射率根据上涂层的厚度而变化，且在反射率变得太大的区域内抖动增加。
原因是与反射率增加有关的灵敏度劣化。认为抖动劣化是因为在高反射率区域内记录所需的大的记录功率将增加相邻标记和相邻道的串扰量。此外，即使在高反射率区域内实现有利的抖动，灵敏度通常也会降低；因此这种光记录介质不适合于作为商业产品。
然而，实施例最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
(实施例6)
通过溅射，在具有深度为23nm的导槽和厚度为1.1mm的聚碳酸酯基底上按序形成反射层、上涂层和记录层，并通过粘结厚度为0.08mm且具有厚度为0.02mm的双面粘合剂片材的覆盖层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
更具体地说，采用包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且厚度固定为15nm的上涂层、包含Ag合金(AgBi，其中Bi的组成为约0.5质量％)且厚度固定为100nm的反射层、和包含Bi2O3且具有各种厚度的记录层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，采用405nm的波长、0.85的数值孔径，在这些光记录介质的覆盖层侧进行记录/再现，并测量这些光记录介质的反射率和抖动。
如图22的结果所示，当记录层的厚度范围为3nm～15nm时，获得合适的抖动。存在下述倾向：当记录层的厚度小于3nm时由于不足的调制导致灵敏度下降。另一方面，当记录层厚度超过15nm时，抖动值劣化，这是因为在记录层中的热干扰增加。图22还示出了抖动和反射率之间的某些相关程度。也就是说，当抖动为8.5％或更低时，在基底的平坦部分处的反射率为35％或更低。
然而，实施例最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
(实施例7)
通过溅射，在具有深度为21nm导槽和厚度为1.1mm的聚碳酸酯基底上按序形成反射层、上涂层、记录层和底涂层，并通过粘结厚度为0.08mm且具有厚度为0.02mm的双面粘合剂片材的覆盖层，来制备一次写入多次读取的光记录介质。
更具体地说，采用包含Bi2O3且厚度固定为10nm的记录层、包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且厚度固定为15nm的上涂层、包含Ag合金(AgBi，其中Bi的组成为约0.5质量％)且厚度固定为100nm的反射层、和包含ZnS和SiO2(ZnS与SiO2的摩尔比为80∶20)且具有各种厚度的底涂层，制备一次写入多次读取的光记录介质。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.85的数值孔径，在这些光记录介质的覆盖层侧进行记录/再现，并测量这些光记录介质的反射率和抖动。
如图23的结果所示，当记录层的厚度范围为0nm～15nm、50nm～90nm和140nm～190nm时，获得合适的抖动。(这大致相当于其中在图6中上涂层的厚度设定为15nm的情况。然而，底涂层和上涂层的计算条件不同；由于记录层的复数折射率不同，因此最优选的上涂层厚度范围略微不同。)
图23也示出了抖动和反射率之间的某些相关程度。也就是说，当抖动为8.5％或更低时，在基底的平坦部分处的反射率为35％或更低。此外，发现本实施例的一次写入多次读取的光记录介质的反射率根据底涂层的厚度而变化，且在反射率变得太大的区域内抖动增加。
原因是与反射率增加有关的灵敏度劣化。认为抖动劣化是因为在高反射率区域内记录所需的大的记录功率将增加相邻标记和相邻磁迹的串扰量。
然而，实施例最优选的厚度仅仅是本实施例的最优选数值；它不表明本发明作为整体的最优选数值(本实施例的厚度的最优选范围包括在本发明的最优选范围内)。
另外，当作为记录层的Bi2O3膜包括任何一种元素M时，将进一步改进抖动，所述元素M选自：Al、Cr、Mn、Sc、In、Ru、Rh、Co、Fe、Cu、Ni、Zn、Li、Si、Ge、Zr、Ti、Hf、Sn、Pb、Mo、V和Nb。这可能是因为添加元素M导致记录层的导热率下降，并且在记录标记处的晶体进一步被细化。
所添加的元素M的用量优选设定在Bi与Bi和元素M之和的摩尔比(Bi/Bi+元素M)为不低于0.3的范围内。
(实施例8-32)
检验在本发明的一次写入多次读取的光记录介质的上涂层和/或底涂层中包含硫化物的重要性。
通过溅射，在具有深度为23nm的导槽和厚度为0.6mm的聚碳酸酯基底上按序形成底涂层(存在该层省去的情况)、记录层、上涂层、反射层和包含UV固化树脂且厚度为约5μm的保护层，并通过在该保护层上粘结厚度为0.6mm的空白基底(dummy substrate)，从而制备一次写入多次读取的光记录介质。
更具体地说，记录层包含厚度为10nm～15nm的Bi10Fe5Ox或Bi6Fe5Ox；底涂层和上涂层包含表2所示的材料；底涂层的厚度为10nm～30nm，且上涂层的厚度为15nm～25nm；和反射层包含厚度为40nm～100nm的Ag合金或Al合金。
通过卢瑟福背散射法(RBS)检验记录层的组成，并证实Bi没有被完美地氧化，但Bi具有氧空穴(即，Bi以Bi+BiO或Bi+BiO+BiFeO的形式存在)。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径，在这些光记录介质上进行依照HD DVD-R标准的记录/再现。要注意所有实施例8-32的光记录介质满足在平坦部分处的反射率为35％或更低。
表2示出了当进行依照HD DVD-R标准的记录/再现时，记录灵敏度和PRSNR的评价结果。对于记录灵敏度，具有最有利的小于或等于10mW的PRSNR记录功率的情况表示为“OK”，否则为“NG”。对于PRSNR，15或更大的最有利的PRSNR表示为“OK”，否则为“NG”。
表2
| 底涂层的材料 | 上涂层的材料 | 记录灵敏度 | PRSNR | |
| 实施例8 | 无 | SiO2 | NG | OK |
| 实施例9 | 无 | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例10 | 无 | Al2O3 | NG | OK |
| 实施例11 | ZnS-SiO2(80∶20) | MgF2 | OK | OK |
| 实施例12 | ZnS-SiO2(80∶20) | SiO2 | OK | OK |
| 实施例13 | ZnS-SiO2(80∶20) | Al2O3 | OK | OK |
| 实施例14 | ZnS-SiO2(80∶20) | ZnS-SiO2(70∶30) | OK | OK |
| 实施例15 | ZnS-SiO2(80∶20) | In2O3-ZnO(90∶10) | OK | OK |
| 实施例16 | ZnS-SiO2(70∶30) | CaS | OK | OK |
| 实施例17 | ZnS-SiO2(70∶30) | GeS | OK | OK |
| 实施例18 | ZnS-SiO2(70∶30) | SrS | OK | OK |
| 实施例19 | ZnS-SiO2(70∶30) | SrS-SiO2(90∶10) | OK | OK |
| 实施例20 | Al2O3 | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例21 | Al2O3 | ZnS | OK | OK |
| 实施例22 | In2O3-ZnO(90∶10) | Al2O3 | NG | OK |
| 实施例23 | In2O3-ZnO(90∶10) | SiO2 | NG | OK |
| 实施例24 | In2O3-ZnO(90∶10) | MgF2 | NG | OK |
| 实施例25 | In2O3-ZnO(90∶10) | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例26 | In2O3-ZnO(90∶10) | ZnS-SiO2(50∶50) | NG | OK |
| 实施例27 | AlN | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例28 | AlN | ZnS-SiO2(90∶10) | OK | OK |
| 实施例29 | MgF2 | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例30 | ZrN | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
| 实施例31 | SiN | ZnS-SiO2(70∶30) | OK | OK |
| 实施例32 | SiN | ZnS-SiO2(80∶20) | OK | OK |
上述结果证明，在本发明的含铋和/或铋的氧化物作为主要组分的一次写入多次读取的光记录介质中上涂层和/或底涂层中包含的硫化物非常有效。
(实施例33-44)
检验本发明的底涂层的下限设定为10nm的有效性。
通过溅射，在具有深度为24nm的导槽且厚度为0.6mm的聚碳酸酯基底上按序形成底涂层、记录层、上涂层、反射层和保护层，并通过粘结厚度为0.6mm的空白基底，从而制备一次写入多次读取的光记录介质。
表3中示出了各层的材料和厚度。在表3中，在圆括号内的数值表示厚度，和在方括号内的数值表示摩尔比。
此处，记录层包含厚度为10nm～15nm的Bi10Fe5Ox。通过卢瑟福背散射(RBS)证实了Bi没有被完美地氧化，但Bi具有氧空穴(即，Bi以Bi+BiO或Bi+BiO+BiFeO的形式存在)。
采用由Pulstec Industrial Co.，Ltd.制造的光盘检测仪DDU-1000，以405nm的波长、0.65的数值孔径，在这些光记录介质上进行依照HD DVD-R标准的记录/再现。要注意所有实施例33-44的光记录介质满足在平坦部分处的反射率为35％或更低。
表4示出了在样品上进行依照HD DVD-R标准的记录/再现的评价结果，和通过保存试验(在80℃的温度和85％的相对湿度下)从下述存档性能(archival property)方面观察变化：PRSNR、模拟的比特误差率(SbER)和记录部分的反射率(I11H)。表4还示出了以下评价的结果：在未记录的样品上进行的保存试验(在80℃的温度和85％的相对湿度下)，在样品上进行的依照HD DVD-R标准的记录/再现，以及从以下储存性能(shelving property)方面观察的变化：PRSNR、SbER和记录部分的反射率(I11H)。
当就存档性能来说，其PRSNR小于15或者SbER超过5×10-5时，样品被视为不可靠，该样品在表4的评估栏中用‘NG’标记。
对于储存性能，当在保存试验之后的记录功率值Pw、Pb1和Pb3与在0小时的保存试验时记录的相差大于0.5mW时，样品被视为不可靠，该样品在表4的评估栏中用‘NG’标记。
此处在本发明的实施例中提到的术语Pw是在‘DVD Specification forHigh Density Recordable disc(HD DVD-R)Part 1(Version 1.0)’中提及的峰值功率。类似地，Pb1是偏压(bias)功率1；Pb3是偏压功率2和偏压功率3(在本发明的实施例中，偏压功率2等于偏压功率3)。
表4的结果证明了，通过将本发明的一次写入多次读取的光记录介质的底涂层的厚度设定为10nm或更大可确保可靠度。
此外，对于在实施例8-30中实现有利的记录性能的底涂层和上涂层的结合，在可靠性方面获得或类似结果。
表3
| 底涂层 | 记录层 | 上涂层 | 反射层 | |
| 实施例33 | Al2O3(5nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例34 | Al2O3(5nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(40nm) |
| 实施例35 | ZnS-SiO2[80∶20](7nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | SiO2(15nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例36 | ZnS-SiO2[80∶20](7nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | SiO2(20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例37 | Al2O3(8nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例38 | ZnS-SiO2[80∶20](8nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[70∶30](15nm) | AlTi(40nm) |
| 实施例39 | Al2O3(8nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例40 | Al2O3(10nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例41 | ZnS-SiO2[80∶20](10nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[90∶10](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例42 | Al2O3(15nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例43 | ZnS-SiO2[80∶20](15nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[70∶30](20nm) | AlTi(80nm) |
| 实施例44 | ZnS-SiO2[80∶20](20nm) | Bi10Fe5Ox(13nm) | ZnS-SiO2[70∶30](25nm) | AlTi(80nm) |
表4-1
| 保存时间(h) | 存档性能 | 储存性能 | ||||||||||
| PRSNR | SbER | I11H(％) | 评估 | Pw(mW) | Pb1(mW) | Pb3(mW) | PRSNR | SbER | I11H(％) | 评估 | ||
| 实施例33 | 0 | 24 | 1.2E-07 | 18.0 | OK | 8.5 | 3.5 | 0.0 | 24 | 1.21E-07 | 18.0 | OK |
| 100 | 17 | 1.6E-05 | 23.1 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 17 | 3.9E-05 | 22.7 | OK | 10.2 | 4.0 | 0.0 | 25 | 1.77E-07 | 22.1 | NG | |
| 300 | 15 | 6.6E-05 | 22.7 | NG | 103 | 4.2 | 0.0 | 27 | 5.00E-08 | 22.4 | NG | |
| 实施例34 | 0 | 24 | 6.2E-07 | 15.8 | OK | 8.6 | 3.5 | 0.0 | 24 | 6.23E-07 | 15.8 | OK |
| 100 | 15 | 7.8E-05 | 20.7 | NG | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 16 | 4.8E-05 | 20.7 | OK | 10.3 | 4.0 | 0.0 | 27 | 2.53E-08 | 20.3 | NG | |
| 300 | 14 | 7.1E-05 | 20.6 | NG | 10.4 | 4.0 | 0.0 | 28 | 5.33E-08 | 20.6 | NG | |
| 实施例35 | 0 | 22 | 1.5E-07 | 14.9 | OK | 12.2 | 4.0 | 0.0 | 22 | 1.47E-07 | 14.9 | OK |
| 100 | 3 | 3.2E-02 | 14.0 | NG | 11.6 | 3.0 | 0.0 | 16 | 1.10E-05 | 10.0 | NG | |
| 实施例36 | 0 | 22 | 5.8E-07 | 18.7 | OK | 12.2 | 4.0 | 0.0 | 22 | 5.83E-07 | 18.7 | OK |
| 100 | 7 | 2.6E-03 | 19.5 | NG | 12.2 | 3.0 | 0.0 | 13 | 3.50E-05 | 13.3 | NG | |
| 实施例37 | 0 | 24 | 6.7E-03 | 18.0 | OK | 9.0 | 3.5 | 0.0 | 24 | 6.73E-08 | 18.0 | OK |
| 100 | 22 | 5.6E-07 | 22.1 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 20 | 4.7E-06 | 21.9 | OK | 9.6 | 4.0 | 0.0 | 17 | 1.83E-05 | 19.2 | NG | |
| 300 | 15 | 9.3E-05 | 22.1 | NG | 9.6 | 4.2 | 0.0 | 20 | 2.33E-06 | 19.5 | NG | |
| 实施例38 | 0 | 23 | 3.1E-07 | 15.1 | OK | 9.0 | 3.5 | 0.0 | 23 | 3.10E-07 | 15.1 | OK |
| 100 | 14 | 1.2E-04 | 16.9 | NG | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 20 | 1.0E-06 | 17.5 | OK | 10.0 | 4.0 | 0.0 | 22 | 6.67E-07 | 15.3 | NG | |
| 300 | 18 | 3.8E-06 | 17.5 | OK | 10.3 | 4.0 | 0.0 | 23 | 2.10E-07 | 14.1 | NG | |
| 实施例39 | 0 | 25 | 1.0E-06 | 16.3 | OK | 9.0 | 3.5 | 0.0 | 25 | 1.04E-06 | 16.3 | OK |
| 100 | 27 | 6.8E-08 | 19.6 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 24 | 1.1E-07 | 19.9 | OK | 9.9 | 3.5 | 0.0 | 19 | 1.73E-06 | 17.2 | NG | |
| 300 | 21 | 2.2E-06 | 20.0 | OK | 9.9 | 3.5 | 0.0 | 21 | 1.40E-06 | 17.3 | NG | |
| 实施例40 | 0 | 24 | 2.8E-07 | 18.1 | OK | 9.0 | 3.5 | 0.0 | 24 | 2.83E-07 | 18.1 | OK |
| 100 | 20 | 3.2E-06 | 18.3 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 20 | 1.9E-06 | 18.0 | OK | 9.4 | 3.5 | 0.0 | 13 | 9.97E-05 | 17.2 | OK | |
| 300 | 16 | 1.4E-05 | 18.1 | OK | 9.4 | 3.5 | 0.0 | 11 | 2.40E-04 | 17.4 | OK | |
表4-2
| 保存时间(h) | 存档性能 | 储存性能 | ||||||||||
| PRSNR | SbER | I11H(％) | 评估 | Pw(mW) | Pb1(mW) | Pb3(mW) | PRSNR | SbER | I11H(％) | 评估 | ||
| 实施例41 | 0 | 25 | 1.2E-07 | 16.7 | OK | 9.1 | 3.5 | 0.0 | 25 | 1.21E-07 | 16.7 | OK |
| 100 | 21 | 2.1E-06 | 16.7 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 23 | 8.7E-07 | 16.6 | OK | 9.4 | 3.5 | 0.0 | 18 | 3.17E-06 | 15.7 | OK | |
| 300 | 21 | 2.2E-06 | 16.3 | OK | 9.4 | 3.2 | 0.0 | 16 | 1.40E-05 | 16.1 | OK | |
| 实施例42 | 0 | 23 | 5.8E-07 | 18.0 | OK | 9.3 | 3.5 | 0.0 | 23 | 5.80E-07 | 18.0 | OK |
| 100 | 19 | 4.3E-06 | 18.0 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 21 | 1.3E-06 | 17.6 | OK | 9.5 | 3.5 | 0.0 | 17 | 7.37E-06 | 16.8 | OK | |
| 300 | 18 | 7.8E-06 | 17.7 | OK | 9.5 | 3.5 | 0.0 | 19 | 3.83E-06 | 16.6 | OK | |
| 实施例43 | 0 | 26 | 9.1E-08 | 16.6 | OK | 9.5 | 3.5 | 0.0 | 26 | 9.10E-08 | 16.6 | OK |
| 100 | 22 | 6.6E-07 | 17.3 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 24 | 6.7E-06 | 16.5 | OK | 9.5 | 3.5 | 0.0 | 21 | 4.97E-07 | 16.0 | OK | |
| 300 | 21 | 1.4E-05 | 16.4 | OK | 9.6 | 3.5 | 0.0 | 21 | 6.33E-07 | 15.7 | OK | |
| 实施例44 | 0 | 21 | 1.0E-06 | 25.9 | OK | 10.6 | 4.0 | 0.0 | 21 | 1.05E-06 | 25.9 | OK |
| 100 | 18 | 2.1E-06 | 25.4 | OK | - | - | - | - | - | - | - | |
| 200 | 19 | 2.2E-06 | 25.0 | OK | 10.4 | 4.0 | 0.0 | 21 | 1.60E-06 | 23.8 | OK | |
| 300 | 17 | 6.6E-06 | 24.7 | OK | 10.5 | 4.0 | 0.0 | 21 | 5.87E-07 | 23.1 | OK | |
Claims (13)
1.一次写入多次读取的光记录介质，从激光束入射平面起依次包含基底、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，
其中当将激光施加到所述基底的平坦部分上时，该一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
2.权利要求1的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述记录层的厚度为3nm～20nm，且所述上涂层的厚度为5nm～60nm。
3.权利要求1的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述记录层的厚度为3nm～20nm，且所述上涂层的厚度为70nm～150nm。
4.一次写入多次读取的光记录介质，从激光束入射平面起依次包含基底、底涂层、含铋和铋的氧化物中的任何一种的记录层、上涂层和反射层，
其中当将激光施加到所述基底的平坦部分上时，该一次写入多次读取的光记录介质的反射率为35％或更低。
5.权利要求4的一次写入多次读取的光记录介质，其中该一次写入多次读取的光记录介质满足下述条件(i)～(iii)：
(i)底涂层的厚度为10nm～150nm，
(ii)记录层的厚度为3nm～20nm，
(iii)上涂层的厚度为5nm～60nm。
6.权利要求4的一次写入多次读取的光记录介质，其中该一次写入多次读取的光记录介质满足下述条件(i)～(ii)和(iv)：
(i)底涂层的厚度为10nm～150nm，
(ii)记录层的厚度为3nm～20nm，
(iv)上涂层的厚度为70nm～150nm。
7.权利要求4-6任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述底涂层包含氧化物和氮化物中的任何一种。
8.权利要求7的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述氧化物和氮化物中的至少任何一种是选自Al2O3、AlN、SiN和ZrN的化合物。
9.权利要求1-8任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述上涂层和底涂层中的至少任何一层包含硫化物，并且该硫化物是选自AgS、AlS、BS、BaS、BiS、CaS、CdS、CoS、CrS、CuS、FeS、GeS、InS、KS、LiS、MgS、MnS、MoS、NaS、NbS、NiS、PbS、SbS、SnS、SrS、WS和ZnS中的至少任何一种化合物。
10.权利要求1-8任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述上涂层和底涂层中的至少任何一层包含ZnS-SiO2，且ZnS与SiO2的摩尔混合比为70/30～90/10。
11.权利要求1-10任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述反射层包含银和铝中的任何一种。
12.权利要求1-11任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中所述记录层包含选自Al、Cr、Mn、Sc、In、Ru、Rh、Co、Fe、Cu、Ni、Zn、Li、Si、Ge、Zr、Ti、Hf、Sn、Pb、Mo、V和Nb中的任何一种元素。
13.权利要求1-12任何一项的一次写入多次读取的光记录介质，其中形成了生成三种或更多种不同类型再现信号级的记录标记，并基于该再现信号级来确定记录标记的类型。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108666416A (zh) * | 2017-04-01 | 2018-10-16 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 相变存储器单元及其制备方法 |
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2005
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