CN101194310A - 信息记录介质及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在高线速度且宽线速度范围内,确保高的记录消去性能和优良的记录保存性的信息记录介质。此种信息介质通过如下构成得到作为整体具有可产生相变化的组成的记录层,即:由在厚度方向上叠层的第1至第M(M为2以上的整数)的结构层,在将位于激光入射侧的第m的结构层设为第m结构层(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,邻接的第m结构层与第m+1结构层具有相互不同的元素组成。在该信息记录介质中,构成记录层的至少一个第m结构层优选包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。

Description

信息记录介质及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学或电方式记录、消去、重写、及再生信息的信息记录介质及其制造方法。
背景技术
发明者开发了可以作为数据文件及图像文件使用的、再写型信息记录介质即4.7GB/DVD-RAM(以下,DVD-RAM),并在2000年商品化。在实用化后的最初的DVD-RAM中,记录层是SnTe/Ge-Sb-Te的二层结构(例如,日本国专利公开特开2001-209970号公报)。此为作为在以往的产品中使用的高速结晶化材料的Ge-Sb-Te(例如,日本国特许第2584741号公报参照)构成的相变态层之前,设置结晶性强的SnTe构成的结晶化能提高层的结构。
此外,作为实用化后的DVD-RAM的记录层的材料有Ge-Sn-Sb-Te(例如,参照日本国特许公开特开2001-322357号公报)。此为在GeTe和Sb2Te3中添加有SnTe的材料。SnTe是Te化物且结晶构造与GeTe相同的岩盐型构造,所以SnTe替换GeTe的一部分地被添加。因此,如果使用该材料,则能够提高结晶化速度,而不会由反复记录导致相分离。为确保非晶体相的稳定性,SnTe的添加浓度被严格的最佳化。如此,本发明者发现,通过特定的二层结构构成,及由添加有特定的添加物的材料适宜地形成可实用的记录层。
现在,DVD-RAM市售有对应2倍速(22Mbps)和对应3倍速的介质。此外,2004年市售作为高清晰图像的记录介质的对应1倍速(36Mbps)的重写型Blu-ray Disc(以下,BD-RE)。BD-RE的容量为25GB和50GB。近年来,对于数据文件用途的介质,要求数据处理的高速化,对于图像文件用途的介质,要求能够实施高速翻印(dubbing)。考虑到这些要求,需要开发能以更高速记录的BD-RE及DVD-RAM。具体地,对于BD-RE需要对应(适应,adapted)12倍速,对于DVD-RAM需要对应16倍速。
16倍速相当于驱动电动机旋转数约11000转/分(现状大致上限值)时介质最外周的线速度。在使旋转数恒定进行记录的方法(恒定角速度,Constant Angular Velocity(以下,简称为CAV))中,对于直径12cm尺寸的介质,介质的最外周的线速度是最内周的线速度的约2.4倍。从而,CAV模式的BD-RE需要开发在5倍速至12倍速的线速度范围内可良好地记录/消去,CAV模式的DVD-RAM需要开发在6倍速至16倍速的线速度范围内可良好地记录/消去。
无论BD-RE还是DVD-RAM,为与市售品的数倍的线速度对应,记录层材料的结晶化速度的飞跃性的提高是不可缺的。因此,提出了例如,增加上述Ge-Sn-Sb-Te中SnTe的浓度,或将被称为Ge-Bi-Te系材料的GeTe与Bi2Te3混合的材料(例如,参照日本国专利第2574325号公报)作为超高速结晶化材料使用的方案。
本发明者们确认,所述SnTe/Ge-Sb-Te是能够确保非晶体相的稳定性地提高结晶化速度的结构。因为相变化材料如果增大结晶化速度,易结晶化(易消去),则结晶化温度下降,从而非晶体相的稳定性降低(记录标识的保存性降低)。在SnTe/Ge-Sb-Te的二层结构中,认为结晶化温度低的SnTe承担提高结晶化速度的责任,结晶化温度高的Ge-Sb-Te承担维持非晶体的稳定性的责任,并且利用激光照射发生光学性的变化,从而可记录再生信息。但是,该二层结构的记录层即使调整Ge-Sb-Te的组成,或调整SnTe的厚度,结晶化温度不足,不能够对应作为目标的16倍速。
此外,在所述Ge-Sn-Sb-Te的情况下,为与16倍速对应,需要大量增加SnTe的浓度。在该情况下,(为以SnTe置换GeTe)Ge的浓度减少,光学变化减小,由此,产生信号品质降低,及结晶化温度下降,无法确保非晶体相的稳定性的问题。此外,所述Ge-Bi-Te仅具有能够足够对应16倍速的结晶化速度,但存在无法确保以16倍速记录的信号(即,由16倍速形成的非晶体相)的稳定性的问题。如此,SnTe/Ge-Sb-Te的二层结构、Ge-Sn-Sb-Te层及Ge-Bi-Te层均无法实现与在高线速度且宽速度范围下进行的记录相对应的介质。
发明内容
本发明为解决上述问题,目的在于提供一种同时具有大的结晶化和非晶体相的稳定性的记录层。此外,通过使用该记录层,不依赖记录波长,在高线速度且宽线速度范围内,同时具有高的消去性能和优良的记录保存性的信息记录介质。
本发明的信息记录介质包括作为整体具有可产生相变化的组成的记录层,其中,记录层包括在厚度方向上叠层的第1至第M(M为2以上的整数)的结构层,在将位于激光入射侧第m的结构层设为第m结构层(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,第m结构层与第m+1结构层的元素组成相互不同。
“作为整体具有可产生相变化的组成的记录层”是指,在以构成各结构层的成分占记录层整体的比例表示记录层整体的组成时,记录层整体的组成可产生相变化的组成。此外,本说明书中“结构层”这一用语用于指记录层由两个以上的层构成的情况下的各层。此外,希望留意“元素组成”这一用语除二种以上的元素的组合,也包括单体的意思来被使用。例如,第m结构层由单体构成,第m+1层由其他的单体构成的情况下,及第m结构层为单体,第m+1层由二种以上的元素构成的情况都可说是第m结构层与第m+1结构层的元素组成相互不同。此外,即使层与层的界面不清晰,在厚度方向上分析元素组成时,具备包括两种以上不同部分(例如,比较厚度方向的某一位置与其他的位置中的元素组成时,具有相互不同的元素组成)的记录层的介质均包括在本发明的介质中。
即,本发明的信息记录介质的特征在于,具有将可产生相变化的组成物(以下,也称作“相变化组成物”)分割为多个层以使相邻层之间由相互不同的材料构成而形成的记录层。此种记录层与相变化组成物的各成分均匀地分布的由单一层构成的记录层比较,各成分的特征表现更强,能够更有效地利用各成分具有的优点。从而,根据本发明的信息记录介质,通过适宜地选择相变化组成物及其分割方式,可实现更高的结晶化温度和更大的结晶化速度。
本发明的信息记录介质中,在M为3以上的情况下,第1结构层与第M结构层优选具有相同的元素组成。由此,在记录层的厚度方向上,得到周期性的构造,记录层的性能向上,特别有助于低倍速的记录保存性的提高。如前述,希望注意在两个结构层由相同的单体构成的情况下,可以称为具有相同的元素组成。
在本发明的信息记录介质中,第1结构层与第M结构层不根据M的数,只要具有不同的元素组成即可。根据此种结构,可实现各种功能。此外,具有此种结构的记录层的介质通常具有良好的高倍速的重写保存性。
记录层的各结构层的厚度dm(nm)优选满足0.1≤dm≤15。dm在0.1nm以下时,不能够充分发挥各层的功能,dm超过15nm时(即,一个结构层的厚度变大时),其他的层的厚度变小,难以得到将相变化组成物分割为层状所应产生的效果。
至少一个第m结构层优选是包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素的层(以下,将该层方便地称为结构层R)。以单体、混合物、合金或者化合物的方式包含这些元素的结构层R赋予记录层各种性能,作为光学变化大的层或者结晶化速度大的层。
所述包含特定的元素的结构层R优选包含Ge、Al、In及Ga中的至少一种元素和Te。包含此种元素的结构层具有高结晶化温度,从而确保低线速度下的非晶体相的稳定性。
与包含所述Ge、Al、In及Ga中的至少一种元素和Te的结构层R相邻的结构层(以下,将该层简便地称为结构层Q)优选包含Bi和Te。因为包含Bi和Te的材料是结晶化速度大的相变化材料,所以结构层Q确保高线速度下的消去性能的可靠性。此外,如果使包含所述确定的元素和Te的结构层R与包含Bi-Te的结构层Q相邻,则层的界面中,两层的材料非常接近而变成混合状态,由此确立使用线速度范围的初期性能。由此,该特定的两个层的组合可确保初期性能及可靠性。
所述结构层Q还可包含从Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。如果包含这些元素,则可进一步提高记录层的性能(例如,低线速度下的记录保存性)。
记录层的至少一个结构层优选为包含Sb的结构层(以下,将该层简便地称为结构层T)。Sb单体在例如形成厚度10nm左右的膜时,具有如结晶性强,结晶化温度在100℃以下的性质,所以利用其,能够给记录层赋予期望的结晶性,因而优选使用。此外,Sb通过与其他的元素的组合,结晶化温度变高,提高记录层的可靠性,因而作为记录层的结构层的成分优选使用。
包含Sb的结构层T优选还包含从Te、Al、In、Ge、Sn及Ga中选择的至少一种元素。如前述,Sb单体是结晶性强的物质,但如果与从这些元素中选择的一或者多种元素组合,则形成可产生可逆性相变化的记录材料。进而,通过调整这些元素的添加量,可使结晶化温度上升到200℃以上,及根据使用条件使结晶化速度最佳化。
一个第m结构层优选包含从Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一种稀土类金属元素和从Ge、Sb、Bi及Te构成的群α中选择されゐ至少一种元素。包含此种从2个群中选择的元素的结构层(以下,将该层简便地称为结构层X)因为具有高结晶化温度,所以能够使记录层的结晶化温度提高。
所述结构层X优选还包含从Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hf、In、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Se、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、及Zr构成的群β中选择的至少一种元素。如果在所述特定的层中包含这些元素,则可调整结晶化温度或结晶化速度。
本发明的信息记录介质能够提供包含两个以上的信息层,且信息层中的至少一个信息层包含由上述多个结构层构成的记录层。该信息记录介质利用分割为多个结构层的记录层,更容易地如期望地(例如,高速)记录信息。
由多个结构层构成的记录层由于各结构层的厚度薄,或者初始化工序中照射激光等理由,层与层之间的界面不清晰。如前述,包括此种记录层的信息记录介质也包括在本发明的范围内,可如下地特定。即,本发明为包含作为整体具有可产生相变化的组成的记录层的信息记录介质,提供记录层包含二种以上的元素,且元素组成在厚度方向上变化的信息记录介质。换言之,在此种信息记录介质的记录层中,组成分布在厚度方向并不一定。元素组成根据所述的优选的记录层的结构,可以某种元素组成周期性出现地变化。或者,记录层中的元素组成,例如,沿激光的入射方向,某种元素逐渐减少,其他的元素逐渐增多地变化。
本发明还形成本发明的信息记录介质的制造方法,提供如下制造方法:包括成膜作为整体具有可产生相变化的组成的记录层的工序,其中,成膜记录层的工序包括从第1至第M(M为2以上的整数)的工序,在将第m的工序设为第m工序(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,使用元素组成相互不同的溅射靶,实施连续的第m工序和第m+1工序。
发明效果
根据本发明的信息记录介质,能够在高线速度且宽线速度范围内,实现高的消去性能和优良的记录保存性。具体地,可在12倍速至5倍速下向BD-RE实施记录,或在16倍速至6倍速向DVD-RAM实施记录。此外,根据本发明,能够提供不根据记录密度及容量和记录波长地,即使高线速度下,消去性能高,且在低的线速度下记录的信号的记录保存性优良的、大容量、可高速记录的信息记录介质。
附图说明
图1是表示本发明的信息记录介质的一例的局部剖面图。
图2是表示本发明的信息记录介质的其他例的局部剖面图。
图3是表示本发明的信息记录介质的其他例的局部剖面图。
图4是表示本发明的信息记录介质的其他例的局部剖面图和表示使用其的系统的一例示意图。
图5是表示本发明的信息记录介质的制造方法中使用的溅射装置的一例示意图。
图中,100、200、300、400-信息记录介质;
35、107、214、301、401-基板;
102、105、202、205、207、209、212、302、306-电介体层;
103、203、210、303、305-界面层;
104、204、211、304、403-记录层;
121、221、231、321-第1结构层;
122、222、232、322-第2结构层;
123、223、233、323-第m结构层;
124、224、234、324-第m+1结构层;
125、225、235、325-第M结构层;
307-光吸收修正层;106、206、213、308-反射层;309-粘接层;310-虚设基板;208-中间层;101、201-覆盖层;240-第1的信息层;250-第2的信息层;120、220、320-激光;402-下部电极;404-上部电极;405-脉冲发生部;406-阻抗测定器;407、408-开关;409-施加部;410-判定部;411-电写入/读出装置;32-排气口;33-溅射气体导入口;34-基板支撑架(阳极);36-溅射靶(阴极);37-靶电极;38-电源;39-溅射室。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。以下的实施方式为例示的实施方式,本发明并不限定于以下的方式。
(实施方式1)
作为本发明的实施方式1,说明使用激光实施信息的记录及再生的、光信息记录介质的一例。图1表示该信息记录介质的局部剖面。
如图1表示的信息记录介质100具有如下结构,即:在基板107的一侧的表面上形成反射层106,在反射层106的表面上形成电介体层105,在电介体层105的表面上形成记录层104,在记录层104的表面上形成界面层103,在界面层103的表面上形成电介体层102,进而形成覆盖层101。此处,记录层104包括从第1至第M的结构层,从电介体层125侧开始,依次形成第M结构层125、…第m+1结构层124、第m结构层123、…第2结构层122、第1结构层121。
该结构的信息记录介质能够作为以波长405nm附近的青紫色区域的激光记录再生信息的、25GB容量的蓝光光盘(Blu-ray Disc)使用。激光120从覆盖层101侧向该结构的信息记录介质100入射,由此实施信息的记录及再生。
本发明的信息记录介质具有记录层拥有特定的结构的特征。因此,首先对记录层104进行说明。
记录层104具有如下特征:
1)包括在厚度方向上叠层的第1至第M(M为2以上整数)的结构层,
2)在将从激光入射侧位于第m的结构层设为第m结构层(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,第m结构层与第m+1结构层的元素组成不同,
3)在作为整体产生相变化(在BD-RE的情况下为可逆性相变化)的、即以构成各结构层的成分的比例表示记录层整体的组成时,记录层整体的组成变为可产生相变化的组成。
通过由具有相互不同元素组成的结构层形成记录层,能够在具有一个组成的一层结构的记录层(以下,将此种记录层称为“单层记录层”)中,使难以两全的性能得以实现,或者能够得到更优良的性能。只要记录层整体的组成产生相变化,并不需要各个结构层具有可由激光的照射产生相变化的组成。此外,各结构层也可不在介质的整面上连续地形成。根据成膜的情况,结构层也可在局部断续,例如,也可形成为岛状地散布。
在具有单层记录层的介质中,即使可确立介质的初期性能(在室温下的性能),也难以确立在假想的使用环境或输送环境的高温高湿下的可靠性。此外,在高且宽的线速度范围内进行介质的记录再生的情况下,可靠性的确立更加困难。
例如,为开发对应高线速度且宽线速度的信息记录介质,需要使用结晶化速度大的相变化材料。但是,对于从非晶体相向结晶相产生相变化的材料可知,如果其结晶化速度相对大,则结晶化温度具有相对变低的倾向。即,如果使用结晶化速度大的材料,则难以确保低速度下的非晶体相的稳定性。
本发明的信息记录介质100的记录层104克服或减轻此种困难性。其理由考虑如下。但需要注意该考察并不限定于本发明。多个结构层如果被激光照射,则在一部分上,层之间的界面混合而消失,从而同时发挥各结构层具有的性能。同时地,各结构层在一部分上保持独立的层的形态,呈现构成各结构层的材料的特性。即,各结构层并不是利用激光照射完全混合,认为在记录层104中,形成混合了的部分和未混合地残留各结构层的组成的部分。此种结构不能由两个以上成分的简单混合得到,由分割成各成分并且叠层构成来实现。
从而,例如,在以由结晶化温度高的材料构成的结构层和由结晶化速度快的相变化材料构成的结构层形成记录层104的情况下,通过两个结构层相互混合,确立使用线速度范围的初期性能,结晶化温度高的材料的结构层确保低线速度下的非晶体相的稳定性,结晶化速度大的相变化材料的结构层确保高线速度下的消去性能的可靠性。其结果,能够实现结晶化速度大且结晶化温度高的记录层104,能够实现与高线速度且宽线速度范围对应的信息记录介质100。即,通过分割为记录层结晶化温度高的材料的层与结晶化速度大的相变化材料的层的叠层构造,能够实现更加发挥这些材料的优点的信息记录介质。
各结构层121-125在将所有的结构层的成分合并为一个组成式表示时,适宜选择成分及厚度地形成,以使该组成式表示的材料变为相变化(在BD-RE的情况下为可逆相变化)的材料。在本发明中,合并表示构成记录层104的所有的结构层的成分的组成式(也将其称为“记录层组成式”)可以是任意的公知的相变化材料的组成式,也可根据记录介质的种类适宜地选择。
例如,在介质为BD-RE的情况下,记录层组成式优选具有产生可逆相变化的组成,例如包括GeTe和Bi2Te3的材料的组成式。如果包括GeTe,则能够得到光学变化大的记录层。光学变化意味着记录层在非晶体相与结晶相之间产生相变化时的、双折射率的变化。更详细地,光学变化是指结晶相中的双折射率(nc-ikc)与非晶体相中的双折射率(na-ika)的差,Δn及Δk。此处,nc是指结晶相下的折射率,kc是结晶相下的衰减系数,na是非晶体相下的折射率,ka是非晶体相下的衰减系数,Δn=nc-na,Δk=kc-ka。光学变化越大,从记录信号检测的信号振幅越大。从而,如果记录层包括大量GeTe,则得到良好的信号品质。但是,如果仅以GeTe构成记录层,则结晶化速度下降,重复记录性能也降低,所以需要其比例少于100mol%,更优选98mol%以下。
Bi2Te3是薄膜的结晶化温度在室温以下,结晶性非常强的材料,包括其的记录层构成为结晶化速度快的记录层。Bi2Te3的比例相对于GeTe的比例最佳化,由此能够得到使用条件最佳的记录层组成。从而,通过包含GeTe和Bi2Te3,能够得到光学变化大且结晶化速度也大的优良的记录层。
此外,如果在包含GeTe与Bi2Te3的材料中进一步包含从Te化物及Sb化合物选择的材料,则可进一步提高可靠性,及进一步增大结晶化速度。例如,因为In2Te3与Bi2Te3价数相同,且熔点高,所以如果在记录层中包括它,则能够提高结晶化温度,并且能够得到非晶体相的稳定性。此意味着即使在高温条件下放置记录有信号的信息记录介质,也不回产生信号的裂化。但是,如果添加过多,则使结晶化速度降低,所以其比例优选相对于GeTe和Bi2Te3的比例最优化。
具体地,从2倍速至5倍速下使用的BD-RE的记录层组成的优选的一例以(GeTe)x(Bi2Te3)y(In2Te3)100-x-y(mol%)(式中、x及y满足90≤x<100、0<y<10、90<x+y<100)表示。上式中,In2Te3也可由结晶性强的SnTe、PbTe、SeSn、BiTe或BiSe替换,在此情况下,能够进一步提高结晶化速度。或者,In2Te3也可由SiTe2、SiSe2、Ga2Te3、Al2Te3、或Sb2Te3替换。此外,GaTe及InTe具有与GeTe相同的性质,所以上式中,GeTe的一部分或全部也可置换为GaTe及InTe。
记录层组成式并不限定于上述式。例如,可将组合从Bi2Te3、BiTe、Sb2Te3、GeTe、In2Te3、InTe、Ga2Te3、GaTe、Al2Te3、SnTe、SiTe2、及PbTe中选择的多个Te化物的组成式、组合从这些Te化物中选择的一个或多个Te化物和从SeSn、Bi2Se3、BiSe、及SiSe2中选择的一种或多种硒化物的组成式确定为记录层组成式,并形成各结构层。各化合物的比例根据记录介质的种类及记录速度,适宜地选择。记录层组成式并不一定需要以化合物的比例表示,也可由元素的比例表示。
作为其他的记录层组成式具有包括大量结晶化温度在25℃以下、结晶性非常强的材料的组成式。此处,结晶化温度在25℃以下的材料是指以10nm厚度形成时,在室温(25℃左右)下,至少一部分结晶化的材料。根据本发明,能够将记录层组成式中的此种材料的比例形成在例如40mol%以上,也能够形成在45%以上,也能够形成在50mol%,也能够形成在60mol%以上。如果单层构造的记录层以此种比例包含结晶性强的材料,则可靠性降低,难以用于高速记录。根据本发明,通过将此种记录层组成式分割为多个成分,并叠层构造记录层,则可得到满足初期性能与可靠性的两方面的介质。包括大量结晶化温度25℃以下的材料的记录层特别优选用于图1所示的记录介质及后述的图2所示的记录介质。
作为结晶化温度25℃以下的材料,举例如,Bi2Te3、SnTe、PbTe、SeSn及BiSe。作为与此种结晶性强的材料组合的材料可使用例如GeTe、GaTe、AlTe及InTe的、光学变化大且结晶化温度高的材料。此外,作为其他的材料也可包括M2Te3(M是从Sb、In、Ga及Al中选择的至少一种元素)。
选择记录层组成式后,将该组成式的成分分割为多个群,从而形成结构层121-125。组成式的分割可以化合物为单位实施,也可以元素为单位实施。例如,以上述(GeTe)x(Bi2Te3)y(In2Te3)100-x-y(mol%)表示的组成式可分割为GeTe、Bi2Te3及In2Te3三个群,或可将一个群作为单体。或者也可分割为一个群由GeTe、Bi2Te3及In2Te3构成,另一个群由GeTe构成的两个群。或者也可分割为一个群由GeTe构成,另一个群由Bi2Te3及In2Te3构成的两个群。此外,一个群可进一步分割为多个群。例如,如后述,在将第1结构层与第M结构层的元素组成形成为相同的情况下,一个群被分割为两个群。
将记录层组成式分割为群伴随决定各结构层的厚度。即,例如,在将(GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2(mol%)的组成式分割为GeTe、Bi2Te3及In2Te3三个群的情况下,由各化合物形成的结构层的厚度的比与组成式中各化合物的比相同,为95∶3∶2。在形成多个由GeTe构成的结构层的情况下,确定各GeTe层的厚度,以使GeTe层的全厚度∶Bi2Te3层的厚度∶In2Te3层的厚度形成该比例。
各结构层的厚度优选0.1nm以上15nm以下。即,第m结构层的厚度dm(nm)优选满足在1≤m≤M中,0.1≤dm≤15。在1≤m≤M中,所有的结构层可具有相同的dm,或可具有至少一个第m结构层不同的dm。此外,dm在将记录层104的厚度设为D(nm)的情况下,满足dm<D。
以下,例示M、D及dm的组合。
(1)M=10、D=10,所有的dm为1。
(2)M=10、D=10,d1=0.1、d2=0.3、d3=0.5、d4=2、d5=2.1、d6=2.1、d7=2、d8=0.5、d9=0.3、d10=0.1。
(3)M=2、D=15,d1=5、d2=10。
(4)M=30、D=15,所有的dm为0.5。
(5)M=2、D=11,d1=2、d2=9。
(6)M=3、D=11,d1=2、d2=7、d3=2。
(7)M=4、D=10,d1=1、d2=2、d3=3、d4=4。
(8)M=5、D=10,所有的dm=2。
(9)M=3、D=10,d1=1、d2=8、d3=1。
(10)M=2、D=13,d1=3、d2=10。
结构层例如在M为3以上的情况下,分割并形成记录层组成式,以使第1结构层(m=1)121与第M结构层125具有相同的元素组成。在此情况下,如果将M设为3以上的奇数,则能够以将具有相同元素组成的结构层间隔一层地配置的方式,设计记录层。如此,在确定的组成的结构层规则地配置的记录层中,组成周期性变化,此外,因为能够在某种程度使组成分布均匀,所以记录层的性能变得更良好。
尤其是,2以上的结构层的元素组成在利用后述的溅射形成结构层的情况下,由于其条件的不同,有时也不完全一致。在此情况下,作为一例说明各结构层的元素组成,且利用下面的方法进行分析,可判断2以上的结构层的元素组成相同或不同。首先,将信息记录介质100沿厚度方向较薄地切取,从而切出剖面露出的薄片(例如,如图1所示的可见剖面的薄片)。利用透过型电子显微镜观察在该薄片中所见的记录层的剖面。只要记录层由多个结构层叠层构成,则在记录层中应观察到多个界面。
接下来,例如,使用能量分散型X射线分光(EDS:energy-dispersiveX-ray spectroscopy)法,向剖面照射电子线,并能量变换从各结构层(相当于界面和界面之间的区域)放射的特性X射线。由此,能够分析各结构层的含有元素和各元素的比例。求得包含在结构层中的所有的元素(包括杂质)的比例(原子%),各元素的比例的差只要在组成分析精度以内(通常例如±5%)一致,则将他们的结构层的元素组成看成一致,在实用上没有问题。此外,各元素的比例的差如果大于组成分析精度,则认为他们的结构层的元素组成不同。
元素分析优选从信息记录介质100的初成膜的状态(as-depo:成膜后的状态,但未初始化的状态)的区域中,切取薄片地进行。根据介质,在成膜后区域的最内周或最外周上残留有初成膜的状态。在介质的整面被初始化的情况下,也可采用同样的方法判断元素组成是相同或者不同。
或者,记录层104也可设计为第1结构层(m=1)121与第M结构层125具有不同的元素组成。此外,无论哪种地设计的情况下,记录层需要设计为相邻的结构层具有相互不同的元素组成。
在记录层104中,至少一个结构层优选包括从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一个元素。这些元素可作为化合物包含在结构层中,也可作为从Bi2Te3、BiTe、Sb2Te3、GeTe、In2Te3、InTe、Ga2Te3、GaTe、Al2Te3、SnTe、PbTe、SeSn、Bi2Se3、BiSe、SiTe2及SiSe2中选择的至少一种化合物而被包含。或者,至少一个结构层也可由从Te单体、Bi单体、Sb单体、Ge单体、In单体、Al单体、Sn单体、Pb单体、Se单体及Si单体中选择的一种单体构成。
包含至少一种所述确定的元素的结构层(以下,简便地称为结构层R)可以是由两个以上的化合物的组合、两个以上的元素的组合、或至少一个化合物与一个元素的组合构成的层。组合例如以混合或合金的形态实现。具体地,结构层R可以包含:
GeTe-(M1)2Te3(M1是从Bi、Sb、In、Ga及Al中选择的至少一个元素)(此处,“-”表示组合。以下相同)、
GeTe-(M2)Te(M2是从Bi、In、Ga、Sn、Pb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素)
Bi-Te、
Bi-(M3)、Bi-Te-(M3)(M3是从Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se、Si、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素)、
Te-(M4)(M4是从Al、Se、Si、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素)、
Ge-(M5)(M5是从Bi、Sb、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se、Si、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素)。
例如,两个以上的结构层的组合在使用“/”,以第m结构层/第m+1结构层/…表示的情况下,可形成GeTe/Bi2Te3、GeTe/Bi2Te3/In2Te3、GeTe/Bi2Te3/Ga2Te3、GeTe/Bi2Te3/Al2Te3、GeTe/Bi2Te3/Sb2Te3、GeTe/Sb2Te3、GeTe/Sb2Te3/In2Te3、GeTe/Sb2Te3/Ga2Te3、GeTe/Sb2Te3/Al2Te3、GeTe/In2Te3、GeTe/Ga2Te3、GeTe/Al2Te3、GeTe/SnTe/Sb2Te3、GeTe/SnTe/Sb2Te3/In2Te3、GeTe/SnTe/Sb2Te3/Ga2Te3、GeTe/SnTe/Sb2Te3/Al2Te3、GeTe/SnTe/Bi2Te3、GeTe/SnTe/Bi2Te3/Sb2Te3、GeTe/SnTe/Bi2Te3/In2Te3、GeTe/SnTe/Bi2Te3/Ga2Te3、GeTe/SnTe/Bi2Te3/Al2Te3、GeTe/PbTe/Sb2Te3、GeTe/PbTe/Bi2Te3、GeTe/PbTe/Bi2Te3/Sb2Te3、GeTe/Bi2Se3、GeTe/Sb2Se3、GeTe/In2Se3、GeTe/Ga2Se3、GeTe/Al2Se3、GeTe/SnTe/Sb2Se3、GeTe/SnTe/Bi2Se3、GeTe/SnTe/Bi2Se3/Sb2Se3、GeTe/PbTe/Sb2Se3、GeTe/PbTe/Bi2Se3、GeTe/PbTe/Bi2Se3/Sb2Se3、GaTe/Sb2Te3、InTe/Sb2Te3。此处例示的组合并不一定表示结构层整体的构成。例示的组合例如有时是包括在记录层中的结构层的一部分,还具有别的结构层。
如果向记录层照射激光,则存在层的界面变得不清晰,难以判别是否由多个结构层构成的记录层。在此情况下,记录层在记录层的厚度方向上能够作为元素组成变化的层来确定。例如,将第1/第2/第3结构层作为GeTe/PbTe/Bi2Se构成的记录层作为具有如下组成的层被确定,即:Ge的浓度在最靠近激光入射光侧最高,沿着激光入射光的行进方向逐渐减弱,Bi及Se的浓度沿激光入射光的行进方向逐渐增加,在离激光入射光的最远侧变为最高,在记录层的内部(称为偏离记录层与其他的层的界面的位置),Pb的浓度变为最高。此情况适用任一个由多个结构层构成的记录层。
结构层R如果包括从Ge、Al、In及Ga中选择的至少一个元素和Te,则结晶化温度在200℃以上,更优选。此外,在制作用于进行高速记录的介质的情况下,与该结构层R邻接的结构层(方便起见,将其称为结构层Q)优选包括Bi和Te。在此情况下,由结晶化温度高的材料即GeTe、AlTe、GaTe或InTe构成的层和由结晶化速度大的相变化材料即Bi-Te构成的层相邻接,从而能够达到良好的记录性能。
结构层R/结构层Q的组合例如为GaTe/Bi2Te3、InTe/Bi2Te3、及AlTe/Bi2Te3。此外,在M为3以上时,设计记录层以使结构层R/结构层Q的组合例如为GeTe/Bi2Te3/GeTe、GeTe/Bi2Te3/GaTe、或GeTe/Bi2Te3/InTe。
包括Bi及Te的结构层Q更优选包括从Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一个元素。在此情况下,结构层R/结构层Q的组合例如为GeTe/GeTe-Bi2Te3、GaTe/GeTe-Bi2Te3、InTe/GeTe-Bi2Te3、GeTe/GeTe-Bi2Te3-In2Te3、GaTe/GeTe-Bi2Te3-In2Te3、InTe/GeTe-Bi2Te3-In2Te3、GeTe/GeTe-Bi2Te3-SiTe2、GeTe/GeTe-Bi2Te3-Sb2Te3、GeTe/GeTe-SnTe-Bi2Te3、GeTe/GeTe-GaTe-Bi2Te3、GeTe/GeTe-AlTe-Bi2Te3、GeTe/GeTe-PbTe-Bi2Te3、GeTe/GeTe-Bi2Se3。通过这些结构层的组合,能够结晶化温度高,结晶化速度快的记录层104。
或在记录层104中,优选至少一个结构层包含Sb。包含Sb的结构层(方便起见,将其称为结构层T)还包括从Te、Al、In、Ge、Sn及Ga中选择的至少一种元素。结构层T中,这些元素以化合物、混合物或合金的形态存在。具体地,结构层T也可包括:Sb2Te3、Sb-Te、Sb-(M6)、Sb-Te-(M6)(M6是从Bi、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se、Si、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素)、AlSb、GaSb、或InSb。Sb-Te、Sb-(M6)及Sb-Te-(M6)都优选包括多于50原子%的Sb。
只要第m结构层与第m+1结构层的元素组成不同,可将第m结构层和第m+1结构层分别作为结构层T。例如,将第m结构层/第m+1结构层/…的组合形成为,AlSb/Sb2Te3、GaSb/Sb2Te3、InSb/Sb2Te3、AlSb/Sb-Te、GaSb/Sb-Te、InSb/Sb-Te。或者将第m结构层/第m+1结构层/…的组合形成为In-Sb/Ge-Sb、In-Sb/Ge-Sb/In-Sb、In-Sb/Ge-Sb/In-Sb/Al-Sb/In-Sb、Ge-Sb/In-Sb/Ge-Sb/Al-Sb/Ge-Sb、Ge-Sb/In-Sb/Ge-Sb、Ge-Sb/Ga-Sb/Ge-Sb/In-Sb、またはIn-Sb/Sb/Ge-Sb/Sb/In-Sb等。
或者,在记录层104中,优选至少一个结构层包括至少一个稀土类金属元素X,即从、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一个元素,和从Ge、Sb、Bi及Te中选择的至少一个元素。X形成XBi、XSb、XTe或XGe的化学量论组成的化合物。其中,XBi、XSb及XTe具有与BiTe、GeTe及SnTe同样的NaCl型构造的结晶构造,并具有1000C至2000C左右的熔点及200℃以上的结晶化温度。从而,如果将XBi、XSb或XTe作为结构层的成分使用,则能够提高记录层的结晶化温度而不改变结晶构造。
包括稀土类元素X和上述特定的元素的结构层(方便起见,称为结构层X)优选还包括从Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hf、In、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Se、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、及Zr中选择的至少一种元素。此种元素可调整记录层的结晶化温度或结晶化速度。
M个结构层的设计基于记录层组成,确定各结构层的组成及厚度地进行,以得到优选的结构层的组合。一个记录层中,结构层的数M优选3以上,更优选5以上。如果M为3以上,则将第1结构层与第M结构层的元素组成设为相同,或可间隔一层或两层规则地重复配置一个或多个特性的层,从而能够得到元素组成周期性地变化的记录层。
例如,如所述例示的记录层组成式,在GeTe作为主成分被包括的情况下,如果增多M的数,则能够设置2以上的包括GeTe的层,在记录层的厚度方向上使其均匀分散。由此,能够得到具有更良好的性能的信息记录介质。同样地,其他的元素组成的层也优选在记录层的厚度方向上形成多个层,并均匀地分散。从而,M的数期望更大。但是M的上限如果考虑可成膜的dm和制造成本及周期时间(takt time),优选在50以下。
多个不同的结构层的顺序只要记录层整体具有相变化的组成,就没有特别的限定。例如,将记录层形成为由两个结构层(M=2)构成的层,在比较两个结构层时,可将结晶化温度更高的层设为第1结构层,将结晶化速度更快的层设为第2层。通过将第2结构层形成为结晶化速度更快的层,能够得到良好的重写保存性。在此情况下,d1和d2根据各结构层的组成被适宜地选择,例如,可d1<d2,也可d1=d2,也可d1>d2。总体上说,优选增厚结晶化速度更快的层。此种结构的记录层例如在后述的图3所示的记录介质中被优选采用。
或者,在M为3以上的情况下,设计记录层以使结晶化温度在25℃以下的结晶性强的材料位于记录层的内部。根据此种结构,从记录层的中心产生结晶核生成,且结晶进行成长。此外,此种结构的记录层与将第1结构层或第M结构层作为由结晶性强的材料构成的层的情况比较,认为在结晶成长时,难以受到与记录层邻接的电介体层等的影响,结晶化变快。在此种结构的记录层中,优选以由结晶性强的材料构成的结构层位于记录层的厚度的中央的方式,设计结构层。
或者,也可所有的结构层包括Sb。如果所有的结构层包括Sb,则能够得到高的结晶化温度和高速结晶化两全的记录层。在此情况下,记录层组成式优选设定为以60原子%以上的比例包括Sb。此外,可将一个以上的结构层形成为由Sb单体构成的层。或者,交互叠层由Sb单体构成的层和由其他的单体(例如,Al)构成的结构层。在此情况下,Sb占记录层整体的比例优选60原子%以上。
所有的结构层包括Sb的记录层或将由Sb单体构成的层与由其他的单体构成的层交互叠层的记录层优选用于例如后述图2所示的具有两个信息层的记录介质。在此种记录介质中,各信息层的记录层(特别是第1信息层的记录层)的记录层组成式优选包括75原子%以上比例的Sb,更优选80原子%以上比例的Sb。
以下说明结构层的更具体的设计方法的一例。在记录层组成式为(GeTe)95(Bi2Te3)4.0(In2Te3)1.0(mol%)(或者也能够表示为Ge44.2Te51.2Bi3.7In0.9(原子%))的情况下,此例如能够分割为由各化合物构成的结构层。在此情况下,M=3。从而,在记录层104的厚度D(nm)为10时,第1结构层/第2结构层/第3结构层能够设计为GeTe(dm=9.5)/Bi2Te3(dm=0.4)/In2Te3(dm=0.1)。或者,M=2时,也能够将第1结构层/第2结构层设计为GeTe(dm=9.5)/(Bi2Te3)80(In2Te3)20(dm=0.5)。或者,M=5时,也能够将第1结构层/第2结构层/第3结构层/第4结构层/第5结构层设计为GeTe(dm=3.5)/Bi2Te3(dm=0.4)/GeTe(dm=3.0)/In2Te3(dm=0.1)/GeTe(dm=3.0)。
无论哪种设计,记录层104作为整体具有(GeTe)95(Bi2Te3)4.0(In2Te3)1.0(mol%)的组成。在由激光照射导致的构成结构层的成分混合后的部分,发挥整体的组成具有的功能,未发生混合的部分发挥作为GeTe层、Bi2Te3层、及In2Te3层的功能。此处,作为一例,以与期望的记录层组成式严密适合地确定厚度dm。在实际的设计中,最初设定的记录层组成式并不需要与实际得到的记录层的记录层组成式一致。例如,可根据需要调整dm,以满足记录再生性能或可靠性性能。
各结构层根据其元素组成,发挥记录层规定的功能。例如,如上所述,GeTe除结晶化温度高以外,具有大的光学性变化,所以通过包括GeTe的结构层,能够得到光学性变化大的记录层104。GaTe、InTe也具有同样的功能。Bi2Te3是薄膜的结晶化温度在室温以下,在室温下结晶即结晶性非常强的材料。从而,包括其的结构层实现提高结晶化速度的功能。Bi2Se3也具有与Bi2Te3同样的功能。
In2Te3是与Bi2Te3价数相同的Te化物,熔点也高,所以包括其的结构层实现提高结晶化温度的功能和使非晶体相稳定的功能。Ga2Te3,Al2Te3,Sb2Te3,SiTe2,及SiSe2也具有与In2Te3同样的功能。SnTe是价数及结晶构造与GeTe相同的Te化物,薄膜的结晶化温度在室温以下,在室温下为结晶即结晶性非常强的材料,熔点也高。从而,包含其的结构层实现提高结晶化速度的功能。BiTe、PbTe、SeSn、BiSe也具有与SnTe同样的功能。
此处,对记录层由多个结构层构成所形成的其他的效果进行说明。例如,在制造混合有如GdBi的熔点高的材料和如GeTe-Bi2Te3的熔点低的材料的记录层的情况下,需要Gd-Bi-Ge-Te溅射靶。但是,如果材料的熔点有差别,则难以制作烧结体,存在溅射靶的填充率降低的情况。如此一来,在溅射中产生溅射靶的一部分破裂、熔化的问题,从而介质的制造不能持续。或者,为回避此种问题,必须降低输入电力,所以介质的生产率降低。另一方面,如果将记录层形成为GdBi层与GeTe-Bi2Te3层的二层结构,则可分别准备Gd-Bi溅射靶とGe-Te-Bi溅射靶,从而能够容易地形成记录层,能够有效地制造介质。
记录层104整体的厚度D优选5nm~16nm,更优选6nm~13nm。如果记录层薄,则在光学设计上,Rc降低,Ra提高,反射率比减小。此外,如果厚,则热容量变大,记录灵敏度降低。
以多个结构层形成记录层也可适用于具有产生非可逆性相变化的记录层的信息记录介质。具体地,可将多个结构层以各层包含从Pd,Au,Ag,Pt,Ir及Te中选择的至少一个元素、该元素的氧化物、或其Te化物的方式构成。例如,可将第m结构层形成为由Te-O构成的层,将第m+1结构层形成为包括从Pd-Te,Au,Pd-O,Ag,Pt及Ir中选择的至少一个组合或元素的层。
接下来,说明记录层以外的要素。基板107为円盤状,使用透明且表面平滑的基板。作为材料可举出如聚碳酸酯,非晶形聚烯烃或聚甲基甲基丙烯酸酯(PMMA)的树脂,或能够举出玻璃。如果考虑成形性、价格、及机械强度,则优选使用聚碳酸酯。在图示的状态下,优选使用厚度约1.1mm,直径约120mm的基板107。在基板107的形成反射层106及记录层104等一侧的表面上,也可形成用于引导激光120的凹凸的引导槽。在基板107上形成有引导槽的情况下,在本说明书中,将位于靠近激光120侧的面简便地称为“槽(groove)面”,将远离激光侧的面简便地称为“底(land)面”。例如,在将介质作为Blu-ray Disc使用的情况下,槽面与底面的阶梯差优选10nm~30nm。此外,在Blu-ray Disc中,仅向槽面进行记录,槽-槽间的距离(从槽面中心至槽面中心)约0.32μm。
反射层106在光学性上使被记录层104吸收的光量增大,在热性上使在记录层104中产生的热快速扩散,从而具有急速冷却记录层104,且易非晶体化的功能。此外,反射层106也具有保护在电介体层105开始至电介体层102之间的多层膜与使用环境隔离的功能。作为反射层106的材料优选导热率大、且在使用的激光的波长下光吸收小的材料。例如,能够使用包含Al、Au、Ag及Cu中至少一个的材料。此外,也可使用他们的合金。特别地,因为Ag对波长405nm附近的光吸收小,所以在信息记录介质100中优选使用包含97原子%以上Ag的反射层106。
以提高反射层106的耐湿性为目的及/或者调整导热率或光学特性(例如,光反射率、光吸收率或光透过率)为目的,也可使用在从上述Al、Au、Ag、及Cu中选择的一个或多个元素中添加有其他的一个或多个元素的材料。具体地也可添加从Mg、Ca、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、Pt、Zn、Ga、In、C、Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Te、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、及Dy中选择的至少一种元素。此时,添加浓度优选3原子%以下。作为添加有上述元素的一个或多个的材料,例如能够使用Al-Cr、Al-Ti、Al-Ni、Au-Cr、Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti、Ag-Nd、Ag-Nd-Au、Ag-Nd-Pd、Ag-In、Ag-In-Sn、Ag-In-Ga、Ag-In-Cu、Ag-Ga、Ag-Ga-Cu、Ag-Ga-Sn、Ag-Cu、Ag-Cu-Ni、Ag-Cu-Ca、Ag-Cu-Gd及Ag-Zn-Al等合金材料。这些材料都是耐腐蚀性优良且具有骤冷功能的优良的材料。同样的目的可通过将反射层106形成为2层以上的层而实现。
反射层106的厚度配合使用的介质的线速度或记录层104的组成进行调整,优选位于40nm~300nm的范围内。如果薄于40nm,则骤冷功能不足,记录层的热难以扩散,记录层难以非晶体化。如果厚于300nm,则骤冷功能变为过剩,记录层的热扩散过大,从而记录灵敏度降低(即,需要更大的激光功率)。
电介体层102及电介体层105具有调节光学距离,提高记录层104的光吸收效率,并增大结晶相的反射率与非晶体相的反射率的差,从而增大信号振幅的功能。此外,也兼具保护记录层104隔离水分等的功能。电介体层105及102可使用从氧化物、硫化物、硒化物、氮化物、炭化物及氟化物中选择的一个材料或多个材料的混合物而形成。
更具体地,作为氧化物,可举例如,Al2O3、CeO2、Cr2O3、Dy2O3、Ga2O3、Gd2O3、HfO2、Ho2O3、In2O3、La2O3、Nb2O5、Nd2O3、Sc2O3、SiO2、Sm2O3、SnO2、Ta2O5、TiO2、Y2O3、Yb2O3、ZnO、及ZrO2等。硫化物例如为ZnS等,硒化物例如为ZnSe等。作为氮化物,能够举例如AlN、BN、Cr-N、Ge-N、HfN、NbN、Si3N4、TaN、TiN、VN及ZrN等。作为碳化物,能够举例如Al4C3、B4C、CaC2、Cr3C2、HfC、Mo2C、NbC、SiC、TaC、TiC、VC、W2C、WC、及ZrC等。作为氟化物,能够举例如,CeF3、DyF3、ErF3、GdF3、HoF3、LaF3、NdF3、YF3、及YbF3等。
作为这些化合物的混合物,能够举例如ZnS-SiO2、ZnS-LaF3、ZnS-SiO2-LaF3、ZrO2-SiO2、ZrO2-LaF3、ZrO2-Cr2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3、ZrO2-Cr2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-LaF3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、ZrO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-Ga2O3、ZrO2-Ga2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、ZrO2-In2O3、ZrO2-SiO2-In2O3、ZrO2-In2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-Ga2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-In2O3、ZrO2-SiC、ZrO2-SiO2-SiC、HfO2-SiO2、HfO2-LaF3、HfO2-Cr2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3、HfO2-Cr2O3-LaF3、HfO2-SiO2-LaF3、HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、HfO2-Ga2O3、HfO2-SiO2-Ga2O3、HfO2-Ga2O3-LaF3、HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、HfO2-In2O3、HfO2-SiO2-In2O3、HfO2-In2O3-LaF3、HfO2-SiO2-In2O3-LaF3、HfO2-SiO2-Cr2O3-Ga2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3-In2O3、HfO2-SiC、HfO2-SiO2-SiC、SnO2-Ga2O3、SnO2-In2O3、SnO2-SiC、SnO2-Si3N4、SnO2-Ga2O3-SiC、SnO2-Ga2O3-Si3N4、SnO2-Nb2O5、SnO2-Ta2O5、CeO2-Al2O3-SiO2等。
这些材料中,ZnS-SiO2为非晶体,导热性低,具有高透明性及高折射率,此外,膜形成时的成膜速度快,机械特性及耐湿性优良,所以优选使用。ZnS-SiO2更优选具有(ZnS)80(SiO2)20(mol%)的组成。特别地,位于激光120的入射侧的电介体层102优选以ZnS-SiO2形成。在此情况下,在电介体层102与记录层104之间优选设置界面层103(后述)。
电介体层102及105能以不包含硫化物及Zn的任一种的材料形成。特别地,电介体层105能以此种材料直接形成在记录层104上。此种材料是ZrO2-SiO2-Cr2O3、ZrO2-SiO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-In2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、ZrO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3、ZrO2-In2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3、HfO2-SiO2-Ga2O3、HfO2-SiO2-In2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、HfO2-SiO2-In2O3-LaF3、SnO2-Ga2O3-SiC、及SnO2-Ga2O3-Si3N4等。这些材料透明且具有高折射率,导热性低,机械特性及耐湿性优良,优选使用。
电介体层102及电介体层105通过改变各个光程长(即,电介体层的折射率n与电介体层的厚度d的积nd),具有调整结晶相的记录层104的光吸收率Ac(%)和非晶体相的记录层104的光吸收率Aa(%);记录层104为结晶相时的信息记录介质100的光反射率Rc(%)和记录层104为非晶体相时的信息记录介质100的光反射率Ra(%);记录层104为结晶相的部分和非晶体相的部分的信息记录介质100的光的相位差Δφ的功能。为增大记录标识的再生信号振幅,提高信号品质,期望反射率差(|Rc-Ra|)或反射率比(Rc/Ra)大。此外,也期望Ac及Aa大,以使记录层104吸收激光。以同时满足这些条件地确定电介体层102及电介体层106的光程长。满足这些条件的光程长能够通过例如基于矩阵法(例如参照久保田广著「波动光学」岩波新书,1971年,第3章)的计算,正确地确定。
在将电介体层的折射率设为n,厚度设为d(nm),激光120的波长设为λ(nm)的情况下,光程长nd以nd=aλ表示。此处,a为正数。为增大信息记录介质100的记录标识的再生信号振幅,提高信号品质,例如,在使用如信息记录介质100的Blu-ray Disc的情况下,优选18%≤Rc且Ra≤4%。为满足该条件,通过基于矩阵法的计算,严密地确定电介体层102及电介体层105的光程长nd。其结果,在使用折射率为1.8~2.5的电介体材料的情况下,电介体层102的厚度在20nm~100nm的范围内,更优选位于30nm~80nm的范围内。此外,电介体层105的厚度优选位于3nm~50nm的范围内,更优选位于5nm~40nm的范围内。
在电介体层102与记录层104之间设置界面层103,以防止由于重复记录产生的物质移动。此处,物质移动是指在以(ZnS)80(SiO2)20(mol%)形成电介体层102的情况下,在向记录层104照射激光120重复重写期间,ZnS的S向记录层104扩散的现象。此外,界面层103在电介体层102与记录层104的密接性恶劣的情况下,具有使两者粘接的功能。如果需要界面层,则也可设在电介体层105与记录层104之间。
界面层103的材料优选由不含Zn及/或S的材料形成,更优选由不含Zn及S的任一种的材料形成。此外,界面层103优选与记录层104的密接性优良,且在向记录层104照射激光120时,不熔化或不分解的耐热性高的材料形成。具体地,界面层103使用从氧化物、氮化物、碳化物及氟化物中选择的一个材料或多个的材料的混合物形成。
更具体地,作为氧化物能够举例如,Al2O3、CeO2、Cr2O3、Dy2O3、Ga2O3、Gd2O3、HfO2、Ho2O3、In2O3、La2O3、MgO、Nb2O5、Nd2O3、Sc2O3、SiO2、Sm2O3、SnO2、Ta2O5、TiO2、Y2O3、Yb2O3、及ZrO2等。作为氮化物能够举例如,AlN、BN、Ge-N、HfN、Si-N、Ti-N、VN、及ZrN等。作为炭化物能够举例如,C、Al4C3、B4C、CaC2、Cr3C2、HfC、Mo2C、NbC、SiC、TaC、TiC、VC、W2C、WC、及ZrC等。作为氟化物能够举例如,CeF3、DyF3、ErF3、GdF3、HoF3、LaF3、NdF3、YF3、及YbF3等。
作为混合物能够举例如,ZrO2-Cr2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、ZrO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、ZrO2-In2O3、ZrO2-SiO2-In2O3、ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3、HfO2-Cr2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、HfO2-Ga2O3、HfO2-SiO2-Ga2O3、HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、HfO2-In2O3、HfO2-SiO2-In2O3、HfO2-SiO2-In2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-SiC、HfO2-SiO2-SiC、Ge-Cr-N、及Si-Cr-N等。
界面层103的厚度优选1nm~10nm,更优选2nm~7nm。如果界面层103厚,则形成在基板107的表面上的、从反射层106开始至电介体层102为止的叠层体的光反射率及光吸收率发生变化,从而对记录消去性能造成影响。在以硫化物或不含Zn的材料形成电介体层102的情况下,也可不设置界面层103。此外,在电介体层102与记录层104的密接性不充分的情况下,优选设置界面层103。在电介体层105为硫化物或含Zn材料的情况下,或电介体层105向记录层104的密接性不充分的情况下,在记录层104与电介体层105之间优选设置其它的界面层(未图示)。在此情况下,该其它的界面层能够以与关于界面层103说明的材料相同材料形成。
接下来,对覆盖层101进行说明。作为增大信息记录介质的记录密度的方法具有:使用短波长的激光,并增大对物透镜的数值孔径N A,以绞入激光束的方法。在此情况下,因为焦点位置变浅,所以位于激光120入射侧的覆盖层101被较薄地设计。根据此结构,能够得到可进行更高密度的记录的大容量信息记录介质100。
覆盖层101与基板107同样为圆盘状,透明、且表面平滑的板或片材。覆盖层101的厚度优选80μm~120μm,更优选90m~110μm。覆盖层101例如可由圆盘状的片材和粘接层构成,或者,也可由如丙烯酸树脂或者环氧树脂的紫外线硬化性树脂的单一层构成。此外,覆盖层101也可在电介体层102的表面上设置保护层,并设置在保护层的表面上。覆盖层101可具有任意的结构,但优选设计覆盖层,以使总厚度(例如,片材的厚度+粘接层的厚度+保护层的厚度,或者紫外线硬化性树脂的单一层的厚度)为80μm~120μm。片材优选以如聚碳酸酯、非结晶聚烯烃或PMMA的树脂形成,特别优选以聚碳酸酯形成。此外,覆盖层101因为位于激光120的入射侧,所以优选在光学上短波长区域内的双折射小的材料。
接下来,对制造实施方式1的信息记录介质100的方法进行说明。在信息记录介质100中,因为构成用于形成各层的支持体的基板107位于激光光入射侧的相反侧,所以在基板107上从反射层106开始依次形成层,从而制造介质。通过如下工序制造信息记录介质100,即:将形成有引导槽(槽面和底面)的基板107配置在成膜装置上,在基板107的形成有引导槽的表面上依次实施,成膜反射层106的工序(工序a),成膜电介体层105的工序(工序b),成膜记录层104的工序(工序c),成膜界面层103的工序(工序d),成膜电介体层102的工序(工序e),此外,在电介体层102的表面上实施形成覆盖层101工序。
此处,对用于信息记录介质的制造的溅射(成膜)装置的一例进行说明。图5表示二极辉光放电型溅射装置的一例。溅射室39内保持高真空。真空状态由与排气口32连接的真空泵(未图示)维持。从溅射气体导入口33导入一定流量的溅射气体(例如Ar气等)。基板35安装在基板支撑架(阳极)34上,溅射靶(阴极)36固定在靶电极37上,电极37与电源38连接。通过在两极间施加高电压,产生辉光放电,例如加速Ar正离子,使其与溅射靶36碰撞,从而从靶中放出粒子。放出的粒子堆积在基板35上,形成薄膜。溅射装置根据与阴极连接的电源的种类分为直流型和高频型。
溅射装置也可具有将多个溅射室39连接的结构。或者,也可在溅射装置的溅射室39中配置多个靶36。如果使用这些结构的装置,则能够实施多个成膜工序,从而形成多层膜。该装置能够用于形成包括电介体层及记录层的各种层,此外,也能够用于制造后述的实施方式的介质。图5中表示的基板35,具体地分别为图1~4中表示基板107,214,301及401。
在包括以下的说明的本说明书中,关于各层,在称作“表面”时,只要没有特别的限定,均指形成各层后露出的表面(与厚度方向垂直的表面)。
最初,在形成有基板107的引导槽的面上,实施成膜反射层106的工序a。工序a由溅射实施。溅射使用直流电源或者高频电源,在稀有气体气氛中实施。稀有气体可以是Ar气体,Kr气体,及Xe气体的任一种。
作为溅射靶(以下,称为靶)可使用包括从Al、Au、Ag及Cu中选择的至少一种元素的材料,或者,由他们的合金构成的材料。因为利用成膜装置存在靶的组成与形成的反射层的组成不一致的情况,因此在此情况下,适宜地调整靶的组成,得到期望的组成的反射层106。靶并不限定于由特定的制造方法制造的靶,可以使用熔化粉末并使其固化的靶,及在高温高压下固化粉末的靶。作为反射层106,例如形成Ag-Cu系合金层时,可使用Ag-Cu系合金靶。
接下来,实施工序b,在反射层106的表面上,成膜电介体层105。工序b也利用溅射实施。溅射可使用高频电源,在稀有气体气氛中,或者氧气及/或氮气与稀有气体的混合气体气氛中实施。如果可能,也可使用直流电源。稀有气体可以是Ar气体,Kr气体,及Xe气体的任一种。
作为工序b中使用的靶可以使用从氧化物、氮化物、碳化物及氟化物中选择的一种材料,或者多种材料的混合物。确定靶的材料及组成,以能够形成期望的组成的电介体层105。因为利用成膜装置存在靶的组成与形成的电介体层的组成不一致的情况,所以在此情况下,适宜地调整靶的组成,从而得到期望的组成的电介体层105。
在形成包含氧化物的电介体层时,因为溅射中存在氧缺损的情况,所以可使用抑制氧缺损的靶,或者也可在稀有气体中混合有5体积%以下的少量的氧气体的气氛中实施溅射。此外,也可使用由金属、半金属、或者半导体材料构成的靶,在稀有气体中混合有10体积%以上的高浓度的氧气及/或氮气的气氛中,利用反应性溅射形成电介体层。
例如,在形成ZrO2-In2O3作为电介体层105的情况下,能够使用固化了ZrO2与In2O3的粉末的靶。如果将粉末无间隙地固化的靶的密度定义为100%,则优选密度为80%以上。密度越低,水分或气体越容易作为杂质混入靶。此外,如果向间隙多的靶输入大的溅射功率,则因为有皲裂、裂纹的产生,所以靶的密度优选更高。作为其它的方法,也可将ZrO2靶和In2O3靶分别安装在电源上,通过共同溅射,形成ZrO2-In2O3。在此情况下,能够调整输入各靶的溅射功率比,从而控制ZrO2与In2O3的组成比。
接下来,实施工序c,从而在电介体层105的表面上,成膜记录层104。工序c进一步包括从第1至第N(N为2以上的整数)个工序,此处,将第n个工序称为工序cn(n为整数,且满足1≤n≤M)。在此方式中,因为从第M结构层开始形成,所以第m结构层在工序c(M-m+1)中形成。工序cn也利用溅射实施。溅射也可使用直流电源或者高频电源,在稀有气体气氛中,或者氧气及/或氮气与稀有气体的混合气体气氛中实施。如果可能,也可使用溅射速度大的直流电源。
在工序cn中使用的靶适宜地确定二种以上的元素(在将结构层形成为单体的层的情况下为一种元素)的比例地制作,以得到期望的组成的第(M+1-n)结构层。例如,在形成前面说明的结构层R的情况下,靶优选包括从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。靶也可包括作为这些元素的组合(例如,化合物或者混合物)的、从Bi-Te、Sb-Te、Ge-Te、In-Te、Ga-Te、Al-Te、Sn-Te、Pb-Te、Se-Sn、Bi-Se、Si-Te、及Si-Se中选择的至少一种组合。
例如,在将第m结构层123的组成形成为Bi2Te3(表示为Bi40Te60(原子%))的情况下,溅射Bi-Te靶,从而形成Bi2Te3层。此时,因为利用成膜装置在第c(M-m+1)工序中使用的靶的组成与形成的第m结构层的组成存在不一致的情况,所以调整靶中的Bi与Te的比例比,以得到具有Bi2Te3的组成的层。在形成包括Sb2Te3、GeTe、In2Te3、SnTe、或PbTe等的结构层的情况下,同样地,调整包含在靶中的元素的比例,从而得到期望的组成的结构层。
从第1结构层开始至第M结构层(M为2以上的整数)为止的结构层以如下的顺序形成。首先,在电介体层105的表面上,成膜第M结构层125(工序c1)。接下来,在第M结构层125的表面上,成膜第M-1结构层(未图示)(工序c2)。然后,依次形成第M-2结构层(工序c3)、第M-1结构层(工序c4)、…,形成第m+1结构层124(工序cM-(m+1)+1),并在其表面上,成膜第m结构层123(工序cM-m+1)。进而,依次形成第m-1结构层(工序cM-(m-1)+1)、第m-2结构层(工序cM-(m-2)+1)、…,形成第2结构层122(工序cM-1),并在其表面上,成膜第1结构层121(工序cM),从而完成工序c。
如前述,在结构层R包括从Ge、Al、In及Ga中选择的至少一种元素与Te的情况下,与其邻接的结构层优选是包括Bi和Te的层(结构层Q)。此两种结构层能够通过如下方法形成,即:溅射包含从Ge、Al、In及Ga中选择的至少一种元素和Te的靶,从而形成结构层R后,溅射包含Bi和Te的靶,从而形成结构层Q的方法,或者,利用溅射形成结构层Q后,利用溅射形成结构层R的方法。此外,前述的优选的结构层T及结构层X也能够使用包含这些结构层需包含的元素的靶,通过溅射形成。
c1-cM工序可在一个溅射室内安装多个靶来实施,或也可在其他的溅射室内实施。或者,c1-cM工序使用设置多个安装有多个靶的溅射室的装置来实施。例如,如GeTe/Bi2Te3/GeTe/Bi2Te3/GeTe/Bi2Te3/GeTe/Bi2Te3/GeTe,在记录层104中,某种组成的结构层重复形成的情况下,c1-cM工序优选在一个溅射室内实施。此外,在一个溅射室内安装多个靶的情况下,为避免成膜装置的大型化,优选使用小径的靶。
各结构层如前述优选形成为具有0.1nm~15nm的厚度dm。此种极薄的层可进一步减小溅射功率地形成,以能够精度良好地控制厚度。
接下来,实施工序d,在记录层104(第1结构层121)的表面上成膜界面层103。工序d也通过溅射来实施。溅射可使用高频电源,在稀有气体气氛中,或者氧气及/或氮气与稀有气体的混合气体气氛中实施。如果可能也可使用直流电源。稀有气体可以是Ar气体,Kr气体,及Xe气体的任一种。
作为在工序d中使用的靶能够使用从氧化物、氮化物、碳化物及氟化物中选择的一种材料,或者由多种材料的混合物构成的材料。确定靶的材料及组成,以能够形成规定的组成的界面层103。利用成膜装置,因为存在靶的组成与形成的界面层的组成不一致的情况,所以在此情况下,适宜地调整靶的组成,以能够得到期望的组成的界面层103。
在形成包含氧化物的界面层时,因为在溅射中存在氧缺损的情况,所以可使用抑制氧缺损的靶,或者在稀有气体中混合有5体积%以下的少量的氧气的气氛中实施溅射。此外,也可使用由金属、半金属、或者半导体材料构成的靶,在稀有气体中混合有10体积%以上的高浓度的氧气及/或氮气的气氛中,通过反应性溅射形成界面层。
例如,将ZrO2-SiO2-Cr2O3作为界面层103形成的情况下,靶可使用抑制氧缺损的ZrO2-SiO2-Cr2O3,在Ar气体气氛中实施溅射。或者,此种界面层103也可使用Zr-Si-Cr合金靶,在稀有气体中混合有氧气的气氛中实施溅射来形成。
接下来,实施工序e,在界面层103的表面上,成膜电介体层102。工序e也通过溅射来实施。工序e因为能够与工序b同样地实施,所以省略关于电源、靶及气氛气体的说明。在工序e中使用的靶,可由与在工序b中使用的靶相同的材料构成,或者也可由不同的材料构成。例如,在形成由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的层作为电介体层102的情况下,溅射可使用由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的靶,在Ar气中混合有1~3体积%的氧气的气氛中实施。
如上述,工序a~e都为溅射工序。从而,工序a~e可在一个溅射装置内依次变更靶而连续地实施。或者,也可将工序a~e中的至少一个工序使用其他的溅射装置来实施。
接下来,对形成覆盖层101的工序进行说明。在成膜电介体层102后,从溅射装置中取出基板107。然后,在电介体层102的表面上,例如通过旋转涂敷法涂敷紫外线硬化性树脂。使圆盘状的片材与涂敷的紫外线硬化性树脂密接,并从片材侧照射紫外线,使树脂硬化,由此能够形成覆盖层101。作为其他的方法,例如通过旋转涂敷法在电介体层102的表面上涂敷厚度100μm的紫外线硬化性树脂,照射紫外线,使树脂硬化,由此也能够形成覆盖层101。如此地,完成覆盖层形成工序。
覆盖层形成工序完成后,根据需要实施初始化工序。初始化工序是例如照射半导体激光,升温到结晶化温度以上,从而使非晶体状态下的记录层104结晶化的工序。初始化工序可在覆盖层形成工序之前实施。如此地,通过依次实施工序a~e及覆盖层形成工序,能够制造实施方式1的信息记录介质100。
(实施方式2)
作为本发明的实施方式2,说明信息记录介质的一例。图2表示该信息记录介质的局部剖面。
图2所示的信息记录介质200具有:依次配置有基板214、中间层208、第1信息层240及覆盖层201的结构。为了与图2所示的结构的介质204相关地区别两个信息层及含于其中的记录层,将相对入射的光较近的层称为“第1”,将较远的层称为“第2”。
更具体来说,第2信息层250在基板214的一表面依次配置反射层213、电介体层212、第2记录层211、界面层210、电介体层209而成。其中,第2记录层211包含第1到第M为止的结构层,且从电介体层212层侧依次形成有第M结构层235……、第m+1结构层234、第m结构层233、……、第2结构层232、及第1结构层231。
中间层208形成在电介体层209的表面。第1信息层240在该中间层208的表面依次配置有电介体层207、反射层206、电介体层205、第1记录层204、界面层203及电介体层202。其中,第1记录层204包含第1到第M为止的结构层,且从电介体层205侧依次形成有第M结构层225、……、第m+1结构层224、第m结构层223、……、第2结构层222、及第1结构层221。
在所述方式中,激光220从覆盖层201侧入射。第2信息层250的信息的记录通过使用经过了第1信息层240的激光220进行。由第2信息层250再生信息的情况下也与上述相同。在信息记录介质200中,可以分别在两个记录层记录。该介质200例如使用波长405nm附近的蓝紫色区域的激光于记录再生,从而,作为具有上述实施方式1的两倍左右的50GB的容量的介质提供。以下,说明各要素。
首先,对两个第2记录层211及204进行说明。在图示的方式中,第2记录层211与实施方式1的记录层104相同,由M个结构层235-231构成。第2记录层211可以通过与实施方式1中记录层104相同的方式,规定第2记录层211的记录组成式,将该式分割来设计。结构层235-231的优选的材料及厚度如在先对实施方式1的说明所述,在此省略对其的说明。
第1记录层204也由M个结构层225-221构成。第1记录层204的结构层的数目M可以与第2记录层211的结构层的数目M相同,也可以不相同。构成第1记录层204的结构层225-221的优选的材料也与实施方式1的记录层104的结构层125-121的材料相同,因此,在此,省略对其的详细说明。
第1记录层204的厚度优选比第2记录层211的厚度小。之所以是因为第1信息层240需要设计成高光透过率,使得激光220到达第2信息层250。具体来说,优选在将第1记录层204为结晶相时的第1信息层240的光透过率设为Tc(%)、将第1记录层204为非晶体相时的第1信息层240的光透过率设为Ta(%)的情况下为45%≤(Ta+Tc)/2。优选第1记录层204的厚度为3nm~10nm,更优选5nm~8nm,使得第1记录层204具有上述光透过率。
在第1记录层204中,第m结构层的厚度d1m(nm)(1表示第1信息层)满足0.1≤d1m<10。在1≤m≤M中,所有结构层可以具有相同的d1m,或者至少一个第m结构层具有不同的dm。另外,d1m在将第1记录层204的厚度设为D1(nm)的情况下满足d1m<D1
以下,关于第1记录层204,例示M、D1及d1m的组合。
(1)M=10、D1=7、所有的d1m为0.7。
(2)M=10、D1=7、d11=0.4、d12=1、d13=0.1、d14=1.3、d15=1.2、d16=0.2、d17=0.5、d18=0.9、d19=0.8、d110=0.6。
(3)M=2、D1=6、d11=1、d12=5。
(4)M=16、D1=8、所有d1m为0.5。
(5)M=2、D1=7、d11=2、d12=5。
(6)M=3、D1=6、d11=1、d12=2、d13=3。
(7)M=4、D1=6.5、d11=0.5、d12=1、d13=2、d14=3。
(8)M=50、D1=5、所有d1m为0.1。
(9)M=2、D1=7.5、d11=6、d12=1.5。
(10)M=5、D1=5、所有的d1m为1。
其次,说明记录层以外的要素。基板214与实施方式1的基板107相同。从而,在此,省略对基板214的详细的说明。
反射层213具有与实施方式1中的反射层106相同的功能,其优选的材料及厚度与反射层106相同。从而,在此,省略对反射层213的详细的说明。
电介体层212及电介体层209具有与实施方式1中的电介体层105及102相同的功能,能够由与层105及102相同的材料形成。记录在第2信息层250的信号通过经过了第1信息层240并被第2信息层250反射的激光再生。从而,第2信息层250的反射率R优选18%≤Rc。为了满足这个条件,电介体层209的厚度优选为20nm~100nm,更优选30nm~70nm。电介体层212的厚度优选3nm~40nm,更优选5nm~30nm。
界面层210具有与实施方式1中的界面层103相同的功能,其优选的材料及厚度与界面层103相同。从而,在此,省略对界面层210的详细的说明。在由不含有硫化物及Zn中的任一种的材料形成电介体层209的情况下,不设界面层210也可。
中间层208具有隔开第1信息层240中的焦点位置和第2信息层250中的焦点位置的功能。根据需要,在中间层208可以形成有第1信息层240的引导槽。中间层208可以由紫外线固化性树脂形成。中间层208优选相对记录再生的波长λ透明,使得激光220有效到达第2信息层250。
中间层208的厚度优选选择如下:(i)由物镜的数值孔径和激光波长确定的焦点深度以上,(ii)第1记录层204和第2记录层211间的距离在物镜的能够聚光的范围内,(iii)与覆盖层201的厚度加起来在使用的物镜能够容许的基板厚度公差之内。从而,中间层208的厚度优选10μm~40μm。根据需要,中间层208可以层叠多层的树脂层而成。例如,也可以构成为由保护电介体层209的层、和具有引导槽的层构成的两层结构。
其次,对第1信息层240的结构进行说明。电介体层207具有提高第1信息层240的光透过率的功能。电介体层207的材料优选透明,且相对波长405nm的激光220具有2.4以上的折射率。作为这样的材料,例如,可以使用ZrO2、Nb2O5、Bi2O3、CeO2、及TiO2。TiO2由于具有2.7的高折射率,耐湿性优越,故优选。或者,也可以使用含有90mol%以上TiO2的材料。或者,也可以使用含有从ZrO2、Nb2O5、Bi2O3、CeO2、及TiO2选择的至少一种氧化物90mol%以上的材料。或者,也可以使用含有混合了从ZrO2、Nb2O5、Bi2O3、CeO2、及TiO2选择的至少两种氧化物的材料。电介体层207的厚度优选10nm~40nm。
反射层206具有迅速发散第1信息层240的热量的功能。另外,如上所述,第1信息层240需要具有高光透过率,因此,优选反射层206的光吸收小。从而,与反射层213相比,反射层206的材料及厚度被进一步限定。优选反射层206设计得薄,优选设计为光学性衰减系数小,热方面来说,热传导率大。
具体来说,反射层206优选由Ag或Ag合金形成。更具体来说,使用Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti、Ag-Nd、Ag-Nd-Au、Ag-Nd-Pd、Ag-In、Ag-In-Sn、Ag-In-Ga、Ag-In-Cu、Ag-Ga、Ag-Ga-Cu、Ag-Ga-Sn、Ag-Cu、Ag-Cu-Ni、Ag-Cu-Ca、Ag-Cu-Gd、或Ag-Zn-Al等合金材料形成。尤其,Ag-Pd-Cu、Ag-Ga-Cu、及Ag-In-Cu由于光吸收小。热传导率大,耐湿性也优越的缘故而优选使用。反射层206优选具有5nm以上15nm以下的厚度。若小于5nm,则散热功能降低,难以在第1记录层204上形成标识。另外,若厚度大于15nm,则第1信息层240的光透过率变得不能达到45%。
电介体层202及电介体层205具有调节光程长度nd来调节第1信息层240的Rc、Ra、Tc及Ta的功能。例如,可以根据基于矩阵法的计算,严密确定电介体层202及电介体层205的光程长度nd,使得45%≤(Ta+Tc)/2、5%≤Rc、Ra≤1%。例如,在由折射率为1.8~2.5的电介体材料形成电介体层202及205的情况下,电介体层202的厚度优选为10nm~80nm,更优选20nm~60nm。另外,电介体层205的厚度优选3nm~40nm,更优选5nm~30nm。
这些形成电介体层的材料可以与实施方式1中的电介体层102及105相同。但是,在如上所述地由Ag或Ag合金形成反射层206的情况下,优选电介体层205不含有硫化物或Zn。例如,优选电介体层202由ZnS-SiO2形成。在这种情况下,优选设置界面层203(后述)。作为电介体层205的材料,优选使用ZrO2-SiO2-Cr2O3、ZrO2-SiO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-In2O3、ZrO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、ZrO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、ZrO2-Ga2O3、ZrO2-SiO2-In2O3-LaF3、ZrO2-In2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3、HfO2-SiO2-Ga2O3、HfO2-SiO2-In2O3、HfO2-SiO2-Cr2O3-LaF3、HfO2-SiO2-Ga2O3-LaF3、及HfO2-SiO2-In2O3-LaF3
界面层203具有与实施方式1中的界面层103相同的功能,其优选的材料及厚度与界面层103相同。在由不含有硫化物及Zn的任一种的材料形成电介体层202的情况下,可以不设置界面层203。另外,在图示的方式中,在电介体层205和第1记录层204之间未设置有界面层。这是由于电介体层205优选地由不含有Zn及S的任一种的材料形成的原因。
覆盖层201具有与实施方式1的覆盖层101相同的功能,可以使用相同的材料形成。覆盖层201的厚度来说,自覆盖层101的表面至第2记录层211的距离优选设定为80μm~120μm,更优选90μm~110μm。例如,在中间层208的厚度为15μm的情况下,覆盖层201的厚度可以为85μm。或者,在中间层208的厚度为25μn的情况下,覆盖层201的厚度可以为75μm。或者,在中间层208的厚度为30μm的情况下,覆盖层201的厚度可以为70μm。通常,覆盖层201的厚度为60μm~90μm。
还有,在本实施方式中,将包含两个信息层的信息记录介质作为例子进行了说明,但如果将信息层增加为3个、4个……,则中间层的数目也为两个以上。在那种情况下,中间层优选分别具有不同的厚度。例如,优选第1中间层、第2中间层、第3中间层……的厚度分别设定为15μm、17μm、18μm、……。另外,即使增加信息层的数量,也优选自覆盖层表面至离激光最远的信息层的记录层为止的距离为80μm~120μm,覆盖层的厚度优选为10μm~70μm。
在上述中,对包含两个具有记录层的信息层的结构的信息记录介质进行了说明。具有多个记录层的信息记录介质不限于这些结构,可以形成为具有三个以上信息层的结构。另外,在图示的方式的变形例中,例如,在两个信息层中,可以将一个信息层的记录层由多个结构层构成,形成为整体上产生可逆的相变化的层,将另一个信息层的记录层形成为产生非可逆相变化的层。另外,在具有三个信息层的信息记录介质中,将三个信息层中的一个形成为再生专用的信息层,将另一个由多个结构层形成,形成为具有产生可逆相变化的记录层的信息层,将另一个形成为具有产生非可逆相变化的记录层的信息层。
这样,具有两个以上信息层的信息记录介质有各种方式。无论任一方式,至少一个记录层由在厚度方向上层叠的第1至第M的结构层形成。各结构层的元素组成不同的层作为一个层发挥功能,并且各结构层的材料与相邻的结构层的材料一同像混合物一样发挥功能。由此,记录层整体的结晶化速度变大,且非晶体相的稳定性也变得优越,含有这样的记录层的信息记录介质在高线速度且宽的线速度范围内显示优越的高消除性的记录保存性。
接着,对制造实施方式2的信息记录介质200的方法进行说明。信息记录介质200通过在作为支撑体的基板214上依次形成第2信息层250、中间层208、第1信息层240、及覆盖层201制造。
具体来说,依次实施将形成有引导槽(槽面和底面)的基板214配置在成膜装置,在基板214的形成有引导槽的表面将基板213成膜的工序(工序f)、将电介体层212成膜的工序(工序g)、将第2记录层211成膜的工序(工序h)、将界面层210成膜的工序(工序i)、将电介体层209成膜的工序(工序j),进而在实施在电介体层209的表面形成中间层208的工序,然后依次实施在中间层208的表面成膜电介体层207的工序(工序k)、将反射层206成膜的工序(工序l)、将电介体层205成膜的工序(工序m)、将第1记录层204成膜的工序(工序n)、及将界面层203成膜的工序(工序O)、及将电介体层202成膜的工序(工序p),进而实施在电介体层202的表面形成覆盖层201的工序,由此制造。
最初,实施在基板的形成有引导槽的面成膜基板213的工序f。工序f与实施方式1的工序a相同地实施。
其次,实施工序g,在基板213的表面将电介体层212成膜。工序g与与实施方式1的工序b相同地实施。
其次,实施工序h,在电介体层212的表面将第2记录层211成膜。工序h与与实施方式1的工序c相同地实施。即,在工序h中,使用多个靶,多次实施形成结构层的工序。
其次,实施工序i,在第2记录层211的表面将界面层210成膜。工序i与实施方式1的工序d相同地实施。
其次,实施工序j,在界面层210的表面将电介体层209成膜。工序j与实施方式1的工序b相同地实施。
如上所述,工序f~j均为溅射工序。从而,工序f~j可以在一个溅射装置内依次变更靶而连续实施。或者,将工序f~j中的至少一个工序使用其他的溅射装置实施。
从溅射装置取出利用工序f~j形成了第2信息层250的基板214,形成中间层208。按接下来的步骤形成中间层208。首先,在电介体层209的表面利用旋涂涂敷紫外线固化性树脂。其次,将具有与需要在中间层形成的引导槽配合的凹凸的聚碳酸酯基板的凹凸形成面紧密接触在紫外线固化性树脂。在这种状态下,照射紫外线,使树脂固化后,剥离具有凹凸的聚碳酸酯基板。由此,在紫外线固化性树脂上形成与所述凹凸配合的形状的引导槽,形成具有需要形成的引导槽的中间层208。形成在基板214的引导槽和形成在中间层208的引导槽的形状可以相同,也可以不相同。在其他方法中,中间层208可以通过由紫外线固化性树脂形成保护电介体层209的层,并在其上形成具有引导槽的层而形成。在这种情况下,得到的中间层是两层结构。或者,可以层叠3个以上的层而构成。
将形成至中间层208的基板214再次配置在溅射装置,并在中间层208的表面形成第1信息层240。形成第1信息层240的工序相当于工序k~p。
工序k是在中间层208的具有引导槽的面将电介体层207成膜的工序。工序k也由溅射实施。溅射可以使用高频电源,在稀有气体气氛中或氧气及/或氮气和稀有气体的混合气体气氛中实施。如果可能,可以使用直流电源。稀有气体可以是Ar气体、Kr气体、及Xe气体的任一种。
在工序k中使用的靶的材料及组成按照可形成优选的组成的电介体层207的方式确定。例如,作为靶,可以使用由Zr-O、Nb-O、Bi-O、Ce-O、或Ti-O构成的靶。或者,可以使用含有90mol%的从Zr-O、Nb-O、Bi-O、Ce-O及Ti-O选择的至少一种组合(例如,混合物)的材料。或者,可以使用混合了从Zr-O、Nb-O、Bi-O、Ce-O、及Ti-O选择的至少两种组合的材料。根据成膜装置的不同,有靶的组成和形成的电介体层的组成不一致的情况,因此,在那种情况下,适当调节靶的组成来得到优选的组成的电介体层207。形成含有氧化物的电介体层207时的溅射条件等如对在先对实施方式1的工序b的说明所述。
其次,实施工序1,在电介体层207的表面将反射层206成膜。在工序l中,使用直流电源或高频电源,使用含有Ag的合金的靶,在稀有气体气氛中实施方式溅射。稀有气体可以是Ar气体、Kr气体、及Xe气体的任一种。根据成膜装置的不同,有靶的组成和形成的电介体层的组成不一致的情况,因此,在那种情况下,适当调节靶的组成来得到优选的组成的电介体层206。反射层206的优选的厚度较薄,且为5~15nm,因此,优选调节溅射功率,将信息记录介质面内的厚度分布设在±5%以内。
其次,实施工序m,在反射层206的表面将电介体层205成膜。工序m与实施方式1的工序b相同地实施。
其次,实施工序n,在电介体层205的表面将第1记录层204成膜。工序n与实施方式1的工序c相同地实施。构成第1记录层204的结构层的厚度d1m优选满足0.1≤d1m<10,因此,在形成极其薄的结构层的情况下,使溅射功率小,以能够高精度控制厚度。
其次,实施工序o,在第1记录层204的表面将界面层203成膜。工序o与实施方式1的工序d相同地实施。
其次,实施工序p,在界面层203的表面成膜电介体层202成膜。工序p与实施方式1的工序b相同地实施。
如上所述,工序k~p均为溅射工序。从而,工序k~p可以在一个溅射装置内依次变更靶而连续实施。或者,将工序k~p中的至少一个工序使用其他的溅射装置实施。这样,实施工序k~p,形成第1信息层240。
在形成至第1信息层240后,从溅射装置取出基板214。之后,与实施方式1相同地,在电介体层202的表面形成覆盖层201。例如,涂敷作为粘接剂的紫外线固化性树脂,使其厚度为10μm,层叠65μm的片材,照射紫外线,使树脂固化,由此可以形成75μm的覆盖层201。另外,在电介体层202的表面例如利用旋涂法涂敷紫外线固化性树脂,使其厚度为75μm,照射紫外线,使树脂固化,由此也可以形成覆盖层201。由此,结束覆盖层形成工序。
在结束覆盖层形成工序后,根据需要,实施第2信息层250及第1信息层240的初始化工序。初始化工序可以在形成中间层208前或后对第2信息层250实施,也可以在形成覆盖层201前或后对第1信息层240实施。或者,也可以在形成覆盖层201前或后,对第1信息层240及第2信息层250实施初始化工序。这样,依次实施工序f~j、中间层形成工序、工序k~p、及覆盖层形成工序,由此可以制造实施方式2的信息记录介质200。
(实施方式3)
作为本发明的实施方式3,说明信息记录介质的一例。图3表示该信息记录介质的局部剖面。
图3所示的信息记录介质300具有:在基板301的一表面形成有电介体层302,在电介体层302的表面形成有界面层303,在界面层303的表面形成有记录层304,在记录层304的表面形成有界面层305,在界面层305的表面形成有电介体层306,在电介体层306的表面形成有光吸收修正层307,在光吸收修正层307的表面形成有反射层308,且虚设基板310通过粘接层309贴合的结构。记录层304包含第1至第M为止的结构层,从界面层303侧开始依次形成有第1结构层321、第2322、……第m结构层323、第结构层324、……、第M结构层325.
该构成的信息记录介质可以作为用波长660nm附近的红色区域的激光记录再生的DVD-RAM使用。该构成的信息记录介质300中由基板301侧入射激光320,由此,实施信息的记录及再生。
首先,对记录层304进行说明。记录层304与实施方式1的记录层104及实施方式2的记录层204及211相同地由M个结构层321-325构成。记录层304可以通过与实施方式1中记录层104相同的方式,规定记录层304的记录组成式,将该式分割来设计。结构层321-325的优选的材料及厚度如在先对实施方式1的说明所述,在此省略对其的说明。
其次,对记录层以外的要素进行说明。基板301是圆盘状,透明且表面光滑的板。基板301使用与实施方式1的基板107相同的材料形成。在图示的方式中,优选使用厚度约0.6mm、直径120mm的基板301。在基板301的形成电介体层及记录层等的一侧的表面也可以形成有引导激光的凹凸引导槽。在将所述方式的介质例如作为DVD-RAM使用的情况下,槽面和底面的高低差优选是40nm~65nm。DVD-RAM的情况下,记录在槽面和底面两者上实施,凹槽-底面(land)的距离(从槽面中心至底面的中心为止)是约0.615μm。
电介体层302及电介体层306具有与实施方式1中的电介体层102及电介体层105相同的功能,其优选的材料及厚度与电介体层102及电介体层105相同。例如将信息记录介质300作为DVD-Ram使用的情况下,反射率Rc优选是15%≤Rc且Ra≤4%。为了满足这个条件,电介体层302的厚度优选是100nm~200nm,更优选是130nm~170nm。电介体层306的厚度优选是20nm~60nm,更优选是30nm~50nm。
电介体层302及306优选由ZrO2-SIO3形成。另外,电介体层302及306也可以分别由折射率不同的两个以上的层形成。例如,电介体层302也可以构成为……/(界面层303)/SiO2/ZnS-SiO2/(基板301)。通过这样的结构,Rc/Ra变大,信号质量提高。
与实施方式1的界面层103相同地,界面层303及界面层305为了防止通过反复记录产生的物质移动而设置在电介体层302和记录层304之间、和电介体层306和记录层304之间。另外,界面层具有:在电介体层和记录层的紧密接触性差的情况下,粘接两者的功能。界面层303及305的优选的材料及厚度与实施方式1的界面层103的材料相同。电介体层302及/或电介体层306由不含有硫化物及Zn的任一种的材料形成,且与记录层304良好地紧密接触的情况下,也可以不设置界面层303及/或界面层305。
光吸收修正层307具有:调节记录层304为结晶状态时的光吸收率Ac和非晶体状态时的光吸收率Aa之比Ac/Aa,使重写时的标识形状不变形的作用。光吸收修正层307优选由折射率高且吸收适当的光的材料形成。例如,可以使用折射率为3以上且6以下,衰减系数k为1以上且4以下的材料,形成光吸收修正层307。具体来说,优选使用从Ge-Cr及Ge-Mo等非晶体的Ge合金、Si-Cr、Si-Mo及Si-W等非晶体的Si合金、SnTe及PbTe等Te化物、以及Ti、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、及W等结晶性金属、半金属、及半导体材料选择的材料。光吸收修正层307的厚度优选为20nm~50nm。
反射层308具有与实施方式1的反射层106相同的功能。反射层308优选由热传导率大的Ag或Ag合金、例如,Ag-In、Ag-Cu、或Ag-Ga形成。为了不降低热传导率,优选Ag以外的元素的浓度是1.5原子%以下。反射层308的厚度根据使用的介质的线速度或记录层304的组成调节,优选为60nm~300nm。若小于60nm,则骤冷条件不足,且记录层的热量难以发散,记录层难以非晶体化。若大于300nm,则骤冷条件过剩,记录层的热量过度发散,降低记录灵敏度(即,需要更大的激光功率)。
在图示的信息记录介质300中,粘接层309为了将虚设基板310粘接在反射层308而设置。粘接层309可以由耐热性及粘接性高的材料,例如,紫外线固化性树脂等粘接树脂形成。具体来说,可以由以丙烯酸树脂为主成分的材料或以环氧树脂为主成分的材料形成粘接层309。另外,可以根据需要,在形成粘接层309前,在反射层308的表面设置由紫外线固化性树脂构成的厚度1μm~20μm的保护层。粘接层309的厚度优选是15μm~40μm,更优选20μm~35μm。
虚设基板310提高信息记录介质300的机械强度,并且保护形成在基板301上的层叠体。虚设基板310的优选的材料与基板301的优选材料相同。在贴合有虚设基板310的信息记录介质300中,优选由基本上相同的材料形成虚设基板310和信息记录介质300,并具有相同的厚度,使得不产生机械性翘起、及变形等。
实施方式3的信息记录介质300是具有一个记录层的单面结构设备。本发明的信息记录介质可具有两个记录层。例如,使实施方式3中层叠至反射层308的层叠体与反射层308之间相对,并经由粘接层309将其贴合,由此,得到两面结构的信息记录介质。在这种情况下,两个层叠体的贴合通过由滞效性树脂形成粘接层109,利用压力和热量的作用而实施。在反射层308上设置保护层的情况下,使形成至保护层的层叠体与保护层之间相对,并将其贴合,由此得到两面结构的信息记录介质。
接着,对制造实施方式3的信息记录介质300的方法进行说明。本实施方式的制造方法中,最初进行激光入射侧的电介体层302的形成方面与实施方式1及2的制造方法不同。信息记录介质300通过在形成有引导槽(槽面和底面)的基板301配置基板301,依次实施在基板301的形成有引导槽的表面将电介体层302成膜的工序(工序q)、将界面层303成膜的工序(工序r)、将记录层304成膜的工序(工序s)、将界面层305成膜的工序(工序t)、将电介体层306成膜的工序(工序u)、将光吸收修正层307成膜的工序(工序v)及将反射层308成膜的工序(工序w),进而实施在反射层308的表面形成粘接层309的工序、及贴合虚设基板310的工序来制造。
最初,实施在基板301的形成有引导槽的面将电介体层302成膜的工序q。工序q与实施方式1的工序e相同地实施。
其次,实施工序r,在电介体层302的表面将界面层303实施。工序r与实施方式1的工序d相同地实施。
其次,实施工序s,在界面层303的表面将记录层304成膜。工序s中,从第1结构层依次形成结构层,最后,除了形成第M结构层之外,与实施方式1的工序c相同地实施。各结构层的形成通过溅射实施。溅射可以使用直流电源或高频电源,在稀有气体中、或氧气及/或氮气和稀有气体的混合气体气氛中实施。如果肯,可以使用溅射速度大的直流电源。所述工序中使用的靶可以使用与实施方式1的工序c中使用的靶相同的材料制作。
其次,实施方式工序t,在记录层3049(第M结构层325)的表面将界面层305成膜。工序t与实施方式的工序d相同地实施。
其次,实施工序u,在界面层305的表面将电介体层306成膜。工序u与实施方式1的工序e相同地实施。例如,由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的电介体层306可以使用由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的靶,在Ar气体中混合有1~3体积%的氧气的气氛中溅射来形成。
其次,实施工序v,在电介体层306的表面将光吸收修正层307成膜。在工序v中,使用直流电源或高频电源,实施溅射。溅射优选使用由从Ge-Cr及Ge-Mo等非晶体的Ge合金、Si-Cr、Si-Mo及Si-W等非晶体的Si合金、SnTe及PbTe等Te化物、以及Ti、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、W等结晶性金属、半金属及半导体材料选择的材料构成的靶。溅射可以在稀有气体气氛中实施,也可以在Ar气体气氛中实施。根据成膜装置的不同,有靶的组成和形成的光吸收修正层的组成不一致的情况,因此,在那种情况下,可以适当调节靶的组成,得到优选的光吸收修正层307。
其次,实施工序w,在光吸收修正层307的表面将反射层308成膜。工序w与实施方式1的工序a相同地实施。作为靶,优选使用由Ag或Ag合金、例如,Ag-In、Ag-Cu、或Ag-Ga构成的靶。
根据成膜装置的不同,有靶的组成和形成的反射层的组成不一致的情况,因此,在那种情况下,可以适当调节靶的组成,得到优选的反射层308。
如上所述,工序q~w均为溅射工序。从而,工序q~w可以在一个溅射装置内依次变更靶而连续实施。或者,将工序q~w中的至少一个工序使用其他的溅射装置实施。
在将反射层308成膜后,从溅射装置取出基板301。然后,在反射层308的表面例如利用旋涂法涂敷紫外线固化性树脂。使涂敷的紫外线固化性树脂与虚设基板310紧密接触,从虚设基板310侧照射紫外线,使树脂固化,结束贴合工序。
在贴合工序结束后,根据需要实施初始化工序。初始化工序是将处在非晶体状态的记录层304例如通过照射半导体激光使其升温至结晶化温度以上而进行结晶化的工序。初始化工序可以在贴合工序前实施。这样,可以通过依次实施工序q~w、粘接层的形成工序、及虚设基板的贴合工序,制造实施方式3的信息记录介质300。
(实施方式4)
作为本发明的实施方式4,对施加电能来实施信息的记录及再生的信息记录介质的一例。图4中表示其信息记录介质400的局部剖面和使用其的系统的一例。信息记录介质400是所谓的存储器。
信息记录介质400在基板401的表面依次形成有下部电极402、记录层403及上部电极404。具体来说,作为基板401,可以使用Si基板等半导体基板、聚碳酸酯基板、或SiO2基板及Al2O3基板等绝缘性基板。下部电极402及上部电极404通过溅射导电材料,例如,Au、Ag、Pt、Al、Ti、W及Cr及它们的混合物之类的金属来形成。
在所述介质中,记录层403可以由通过施加电能产生的焦耳热来在结晶相和非晶体相之间产生可逆相变化。记录层403包括在厚度方向上层叠的第1至第M(M为2以上的整数)为止的结构层,在将位于从基板401起算的第m位置的结构层设为第m结构层(m是整数,满足1≤m≤M)的情况下,第m结构层和第m+1结构层的元素组成互不相同,在以构成的各结构层的成分的比例表示记录层整体的组成时,所述组成为记录层整体上能够产生相变化的组成。在该介质中,将表示记录层整体的组成的式分割为多个群,并叠层与各群相对应层,从而形成记录层,由此记录层的结晶化速度及结晶化温度提高,可在高速下进行信息的记录。
在该方式中,构成记录层的结构层中至少一个结构层优选包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择d的至少一种元素。此外,各结构层的厚度dm(nm)优选满足1<dm≤100。对于该信息记录介质400,在后述的实施例中,与其工作方法同时进一步说明。
(实施例)
接下来,使用实施例详细地说明本发明。在以下的实施例中,为确定制作的各介质,使用介质序号,称为“介质‘介质序号’”。
(实施例1)
在实施例1中,制作Blu-ray Disc模式的信息记录介质,并进行实验。制造图1中表示的信息记录介质100,并实施记录再生评价及可靠性评价。此评价在2倍速和5倍速下实施。
在信息记录介质100中,记录层104包括从第1至第M为止的结构层。准备改变了结构层的数M及厚度dm的、7种介质100-1~7。此外,为进行比较,也准备介质100-A。介质100-A的记录层104是由(GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2(mol%)构成,厚度D为10nm的单层。
介质100-1的记录层104由三个结构层构成(M=3),三个结构层分别由GeTe、Bi2Te3及In2Te3构成(以下,为方便起见,将这些层称为GeTe层、Bi2Te3层及In2Te3层)。介质100-2的记录层104由六个结构层构成(M=6),具有GeTe层、Bi2Te3层及In2Te3层以此顺序重复两次而形成的结构。介质100-3的记录层104由七个结构层构成(M=7),包括GeTe层、Bi2Te3层及In2Te3层的3种结构层。在介质100-3中,第1结构层与第7结构层是具有相同元素组成的层(即,GeTe层),GeTe层间隔两层地设置。
介质100-4的记录层104是由11个结构层构成(M=11),与介质100-1同样地包括三种的结构层。在介质100-4中,第1结构层与第11结构层是具有相同元素组成的层(GeTe层),GeTe层间隔一层地设置。介质100-5的记录层104由七个结构层构成(M=7),与介质100-1同样地包括三种结构层。在介质100-5中,第1结构层与第7结构层是具有相同元素组成的层(即,GeTe层),GeTe层间隔一层地设置。介质100-6的记录层104由五个结构层构成,与介质100-1同样地包括三种结构层。第1结构层与第5结构层是具有相同元素组成的层(即,GeTe层),GeTe层间隔一层地设置。介质100-7的记录层104由三个结构层构成,包括将GeTe层作为第1及第3结构层,由(Bi2Te3)60(In2Te3)40作为第2结构层构成的层。第1结构层与第3结构层是具有相同元素组成的层(即,GeTe层)。
在任一种介质中,各结构层的厚度dm分配为,使符合各结构层的化合物地表示的组成式与介质100-A的记录层的组成相同。此外,第1至第M的结构层dm的合计与介质100-A的D相等。
以下,对实施例1的介质100-1~7的制造方法进行说明。除记录层104以外的各层无论在哪种介质中,都以相同材料,形成相同厚度地,在相同溅射条件下形成。说明各层的材料与厚度。
作为基板107,准备形成有引导槽(深度20nm,槽-槽间的距离0.32μm)的聚碳酸酯基板(直径120mm,厚度1.1mm),安装在如图5所示的溅射装置内。在基板107的形成有引导槽的表面上,通过溅射,形成由Ag-Cu系合金构成的厚度80nm的层作为反射层106,形成由(ZrO2)50(In2O3)50(mol%)构成的厚度22nm的层作为电介体层105。在电介体层105的表面上,从第M结构层开始至第1结构层为止,依次利用溅射积层,分别形成如表1表示的结构的记录层104。接下来,在记录层104上,依次通过溅射,形成由(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)构成的厚度5nm的层作为界面层103,形成由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的厚度60nm的层作为电介体层102。
对各层的溅射条件进行说明。所有使用的靶为圆形,具有100mm的直径及6mm的厚度。反射层106在压力0.4Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以200W的输出溅射Ag-Cu系合金靶而形成。电介体层105在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用高频电源,以400W的输出溅射(ZrO2)50(In2O3)50(mol%)靶而形成。
接下来,对记录层104的溅射条件,按介质进行说明。用于形成结构层的溅射都使用直流电源,在压力0.13Pa的Ar气体气氛中实施。
介质100-1的记录层104的形成顺序如下。首先,以50W的输出溅射In-Te靶,从而在电介体层105上形成In2Te3层作为第3结构层。接下来,以50W的输出溅射Bi-Te靶,从而形成Bi2Te3层作为第2结构层。接下来,以100W的输出溅射Ge-Te靶,从而形成GeTe层作为第1结构层。
介质100-2的记录层104的形成顺序如下。首先,以50W的输出溅射In-Te靶,从而在电介体层105上形成In2Te3层作为第6结构层。接下来,以50W的输出溅射Bi-Te靶,从而形成Bi2Te3层作为第5结构层。接下来,以50W的输出溅射Ge-Te靶,从而形成GeTe层作为第4结构层。接下来,分别使用与在第6~第4结构层的形成中使用的相同的靶,以相同的输出重复溅射,从而形成了作为第3结构层的In2Te3层,作为第2结构层的Bi2Te3层,及作为第1结构层的GeTe层。
介质100-3的记录层104的形成顺序如下。首先,以50W的输出溅射Ge-Te靶,从而在电介体层105上形成GeTe层作为第7结构层。接下来,以50W的输出溅射In-Te靶,从而形成In2Te3层作为第6结构层。接下来,以50W的输出溅射Bi-Te靶,从而形成Bi2Te3层作为第5结构层。接下来,使用在第7~第5结构层中使用的同样的靶,以相同的输出,重复溅射,从而形成作为第4结构层的GeTe层,作为第3结构层的In2Te3层,及作为第2结构层的Bi2Te3层。接下来,以50W的输出再次溅射Ge-Te靶,从而形成作为第1结构层的GeTe层。
介质100-4的记录层104的形成顺序如下。首先,以50W的输出溅射Ge-Te靶,从而在电介体层105上形成GeTe层作为第11结构层。接下来,以50W的输出溅射Bi-Te靶,从而形成Bi2Te3层作为第10结构层。
然后,依次以50W的输出分别溅射Ge-Te靶(第9结构层),In-Te靶(第8结构层),Ge-Te靶(第7结构层),Bi-Te靶(第6结构层),Ge-Te靶(第5结构层),In-Te靶(第4结构层),Ge-Te靶(第3结构层),Bi-Te靶(第2结构层),Ge-Te靶(第1结构层)。由此,如表1所示,形成GeTe层作为第9、第7、第5、第3及第1结构层,形成In2Te3层作为第8及第4结构层,形成Bi2Te3层作为第6及第2结构层。
介质100-5的记录层104如下形成,即:依次以50W的输出分别溅射Ge-Te靶(第7结构层),Bi-Te靶(第6结构层),Ge-Te靶(第5结构层),In-Te靶(第4结构层),Ge-Te靶(第3结构层),Bi-Te靶(第2结构层)及Ge-Te靶(第1结构层)。如表1所示,形成GeTe层作为第7、第5、第3及第1结构层,形成Bi2Te3层作为第6及第2结构层,形成In2Te3层作为第4结构层。
介质100-6的记录层104依次以50W的输出分别溅射Ge-Te靶(第5结构层),In-Te靶(第4结构层),Ge-Te靶(第3结构层),Bi-Te靶(第2结构层)及Ge-Te靶(第1结构层)而形成。
介质100-7的记录层104以如下的顺序形成。首先,以50W的输出溅射Ge-Te靶,从而形成GeTe层作为第3结构层,接下来,以50W的输出溅射Bi-In-Te靶,从而形成(Bi2Te3)60(In2Te3)40层作为第2结构层,接下来,以与第3结构层同样的靶及输出形成作为第1结构层的GeTe层。
介质100-A的记录层104以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-In靶,从而形成得到以(GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2(mol%)表示的组成的层。
界面层103,在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用高频电源,以400W的输出溅射具有(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)的组成的靶,从而形成在第1结构层121上。电介体层102在压力0.13Pa的Ar气中混合有3体积%的O2气的气氛中,使用高频电源以400W的输出溅射具有(ZnS)80(SiO2)20(mol%)的组成的靶而形成。
如上所述,在基板107上依次成膜反射层106、电介体层105、记录层104、界面层103及电介体层102后,从溅射装置中取出基板107。然后,以旋转涂敷法在电介体层102的表面上涂敷100μm厚度的紫外线硬化性树脂,照射紫外线,使树脂硬化,从而形成覆盖层。
覆盖层形成工序完成后,实施初始化工序。在初始化工序中,使用波长810nm的半导体激光,在半径22~60mm的范围的环状区域内,大致贯穿整面地使信息记录介质100的记录层104结晶化。在初始化工序中,为不使记录层104的材料熔融,初始化后的记录层104中,认为各个结构层结晶化,相邻的结构层的材料不发生混合或即使发生,其程度也小。由此完成初始化工序,介质100-1~7及100-A的制作完成。制作后的介质100-1~7中任一个的镜面部反射率Rc约20%,Ra约3%。
接下来,对信息记录介质100的记录再生评价方法进行说明。记录再生评价使用具备如下通常结构的记录再生装置来实施,即:芯轴电动机,使信息记录介质100旋转;光头,具备发出激光120的半导体激光器;对物透镜,其使激光120聚光在信息记录介质100的记录层104上。在介质100的评价中,使用波长405nm的半导体激光和数值孔径0.85的对物透镜,进行25GB容量相当的记录。记录由控制旋转数以使在半径50mm的位置处,在2倍速(9.84m/秒,72Mbps)和5倍速(24.6m/秒,180Mbps)下记录信息来实施。记录的信号的再生评价通过以1倍速照射0.35mW的激光来实施。而且,再生评价条件也可在大于1倍速的线速度下实施,再生功率也可大于0.35mW。
记录再生评价基于信号振幅对噪音比(CNR)和消去率的测定来实施。CNR的测定方法如下。在高功率等级的峰值功率Pp(mW)和低功率等级的偏置功率Pb(mW)之间功率调制激光120同时向信息记录介质100照射,在槽面上交替记录2T(标识长0.149μm)的单一信号和9T(标识长0.671μm)的单一信号计11次。在记录第11次的2T信号后的状态下,用频谱分析仪测定振幅(C)(dBm)和噪音(N)(dBm),并由其差测定CNR(dB)。
消去率的测定方法如下。测定上述的第11次的2T信号的振幅,在第12次中记录9T信号,用频谱分析仪测定2T信号衰减多少。将该衰减量定义为消去率(dB)。
为确定CNR测定时的记录功率,依靠以下的顺序设定峰值功率(Pp)及偏置功率(Pb)。将偏置功率固定在恒定的适宜的值上,测定2T振幅的峰值功率依存性,使2T振幅饱和。将比2T振幅的饱和值低3dBm的2T振幅下的峰值功率假定为Pp1。将峰值功率固定在Pp1,测定CNR与消去率的偏置功率依存性。在该测定中,将消去率变为20dB以上时的、低功率侧的偏置功率Pb0与高功率侧的偏置功率Pb1的平均值设为Pb。将偏置功率固定在Pb,并再次测定2T振幅的峰值功率依存性,使2T振幅饱和,将比2T振幅的饱和值低3dBm的2T振幅下的峰值功率的1.3倍的值设为Pp。以此顺序分别确定2倍速及5倍速的Pp和Pb。
对于介质100-1~7及100-A,使用以上述顺序求得的Pp和Pb,在2倍速和5倍速的条件下测定CNR和消去率((1)2TCNR,(2)2T消去率)。
接下来,对介质的可靠性评价方法进行说明。实施可靠性评价是为调查记录后的信号即使被放置在高温高湿条件下是否能够保存,或,被放置在高温高湿条件下后是否也可重写。评价使用与上述同样的记录再生装置。首先,对各介质,在上述的Pp和Pb之间功率调制,同时在同一轨道的槽面上交替记录2T信号和9T信号共11次。以2倍速和5倍速,在多个轨道上实施此种记录,测定2TCNR。
接下来,将这些介质放置在温度80℃,相对湿度80%的恒温槽内100小时后取出。取出后,以1倍速再生事先记录的2T信号,测定CNR(记录保存性)。此外,对事先记录的2T信号,在Pp与Pb之间功率调制同时复写一次9T信号,测定消去率(重写保存性)。复写是对以2倍速记录的信号用2倍速,以5倍速记录的信号用5倍速来实施。
由放置在恒温槽之前的CNR(B)与放置后的CNR(A)的差、CNR(A)-CNR(B)评价记录保存性((3)CNR变化)。如果放置后的CNR降低,则可靠性不令人满意。记录保存性易在低倍速下劣化。此外,由放置在恒温槽之前的消去率(B)与放置后的消去率(A)的差(消去率(A)-消去率(B))评价重写保存性((4)消去率变化)。如果放置后的消去率降低,则可靠性不令人满意。重写保存性易在高倍速下劣化。
表1表示8种介质的2倍速及5倍速下的(1)2TCNR、(2)2T消去率、(3)CNR变化、(4)消去率变化的评价结果。表中,各标记的意思如下。
(1)CNR
○:45dB以上
△:40dB以上但不足45dB
×:不足40dB
(2)消去率
○:30dB以上
△:20dB以上但不足30dB
×:不足20dB
(3)CNR变化
○:1dB以下
△:大于1dB但不足3dB
×:3dB以上
(4)消去率变化
○:3dB以下
△:大于3dB但不足5dB
×:5dB以上
无论对于哪种评价,×评价表示难以在其线速度下使用,○和△评价表示可使用。○更优选。
[表1]
表1
介质序号                   记录层     2TCNR     2T消去率     CNR变化   消去率变化
第m结构层   材料   膜厚(nm)  2倍速  5倍速  2倍速  5倍速  2倍速  5倍速  2倍速   5倍速
  100-1 第3结构层   In2Te3   0.2  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第2结构层   Bi2Te3   0.3
第1结构层   GeTe   9.5
100-2 第6结构层   In2Te3   0.1
第5结构层   Bi2Te3   0.15
第4结构层   GeTe   4.75
第3结构层   In2Te3   0.1
第2结构层   Bi2Te3   0.15
第1结构层   GeTe   4.75
  100-3 第7结构层   GeTe   3.1  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第6结构层   In2Te3   0.1
第5结构层   Bi2Te3   0.15
第4结构层   GeTe   3.2
第3结构层   In2Te3   0.1
第2结构层   Bi2Te3   0.15
第1结构层   GeTe   3.2
  100-4 第11结构层   GeTe   1.5  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第10结构层   Bi2Te3   0.1
第9结构层   GeTe   1.5
第8结构层   In2Te3   0.1
第7结构层   GeTe   1.5
第6结构层   Bi2Te3   0.1
第5结构层   GeTe   1.5
第4结构层   In2Te3   0.1
第3结构层   GeTe   1.5
第2结构层   Bi2Te3   0.1
第1结构层   GeTe   2
  100-5 第7结构层   GeTe   2.3  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第6结构层   Bi2Te3   0.15
第5结构层   GeTe   2.4
第4结构层   In2Te3   0.2
第3结构层   GeTe   2.4
第2结构层   Bi2Te3   0.15
第1结构层   GeTe   2.4
  100-6 第5结构层   GeTe   3.1  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第4结构层   In2Te3   0.2
第3结构层   GeTe   3.2
第2结构层   Bi2Te   0.3
第1结构层   GeTe   3.2
  100-7 第3结构层   GeTe   4.75  ○  ○  ○  ○  ○  ○  ○   ○
第2结构层   (Bi2Te3)60(In2Te3)40   0.5
第1结构层   GeTe   4.75
  100-A (GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2   10  ○  ○  ○  ×  ○  ○  △   ×
如表1所示,记录层由多个结构层构成的介质100-1~7在所有的项目中得到○的评价,能够在从2倍速至5倍速中使用。与此相反介质100-A得到2 T消去率的5倍速为×,消去率变化的2倍速为△,5倍速为×的评价。由该结果可知,记录层为单层构造的介质,不能在从2倍速至5倍速下使用。从这些结果可发现,即使记录层整体的组成相同,通过如介质100-1~7地分割组成,从而形成多个层构造的记录层,可使初期性能与可靠性两全。
如果进一步严格比较这些介质,则根据叠层数或者叠层方式的不同,可见可靠性不同的特征。具体地,如介质100-1及100-2,在第1结构层与第M结构层的元素组成不同的情况下,高倍速的重写保存性优良。更具体地,两介质在5倍速下的消去率变化小到2dB以内。此外,与介质100-1的消去率变化为2dB左右相对应,介质100-2的消去率变化为1dB左右,极小。即,第1结构层与第M结构层在具有不同的元素组成的情况下,如果结构层的数M更多,则高速的重写保存性具有更优良的倾向。
另一方面,如介质100-3~100-7,在第1结构层与第M结构层具有相同元素组成的情况下,低倍速的记录保存性优良。为验证此,继续评价可靠性的试验,将介质分别放置在恒温槽内200小时、300小时、及500小时,评价记录保存性。因为在80℃ 80%的条件下放置100小时后,如果得到○或者△的评价,则在常温环境下的推定寿命为30年以上,在实用上没有问题。从而,即使在200小时以上的试验中被评价×,在实用上也没有问题,如果为○,则意味着推定寿命延长到数百年或者数千年。结果表示在表1-2中。
[表1-2]
表1-2
介质序号                  记录层  CNR变化(200小时后)  CNR变化(300小时后)   CNR变化(500小时后
第m结构层   组成     膜厚(nm)   2倍速   5倍速   2倍速   5倍速  2倍速   5倍速
100-1 第3结构层   In2Te3     0.2   ○   ○   △   ○  ×   △
第2结构层   Bi2Te3     0.3
第1结构层   GeTe     9.5
100-2 第6结构层   In2Te3     0.1
第5结构层   Bi2Te3     0.15
第4结构层   GeTe     4.75
第3结构层   In2Te3     0.1
第2结构层   Bi2Te3     0.15
第1结构层   GeTe     4.75
100-3 第7结构层   GeTe     3.1   ○   ○   ○   ○  △   △
第6结构层   In2Te3     0.1
第5结构层   Bi2Te3     0.15
第4结构层   GeTe     3.2
第3结构层   In2Te3     0.1
第2结构层   Bi2Te3     0.15
第1结构层   GeTe     3.2
100-4 第11结构层   GeTe     1.5   ○   ○   ○   ○  ○   ○
第10结构层   Bi2Te3     0.1
第9结构层   GeTe     1.5
第8结构层   In2Te3     0.1
第7结构层   GeTe     1.5
第6结构层   Bi2Te2     0.1
第5结构层   GeTe     1.5
第4结构层   In2Te3     0.1
第3结构层   GeTe     1.5
第2结构层   Bi2Te3     0.1
第1结构层   GeTe     2
100-5 第7结构层   GeTe     2.3   ○   ○   ○   ○  △   ○
第6结构层   Bi2Te3     0.15
第5结构层   GeTe     2.4
第4结构层   In2Te3     0.2
第3结构层   GeTe     2.4
第2结构层   Bi2Te3     0.15
第1结构层   GeTe     2.4
100-6 第5结构层   GeTe     3.1   ○   ○   ○   ○  △   △
第4结构层   In2Te3     0.2
第3结构层   GeTe     3.2
第2结构层   Bi2Te3     0.3
第1结构层   GeTe     3.2
100-7 第3结构层   GeTe     4.75   ○   ○   ○   ○  ×   △
第2结构层   (Bi2Te3)60(In2Te3)40     0.5
第1结构层   GeTe     4.75
100-A (GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2     10   △   ○   ×   △  ×   ×
如表1-2所示,与在100-1及100-2的介质中,如果放置300小时以上,得到△或者×的评价相反,介质100-3~100-7的任一个即使放置300小时,仍表示良好的记录保存性。对于介质100-3,放置500小时间,在2倍速下产生2.7dB、在5倍速下产生1.3dB的CNR降低。对于介质100-4,放置500小时后,CNR降低为1dB以下。对于介质100-5,放置500小时后,在2倍速下产生1.8dB的CNR降低。对于介质100-6,放置500小时后,在2倍速下产生2.8dB、在5倍速下产生1.5dB的CNR降低。对于介质100-7,放置500小时后,在2倍速下产生4dB,在5倍速下产生2.5dB的CNR降低。
从这些结果可知,在第1结构层与第M结构层的元素组成相同的情况下,如果结构层的数多,则记录保存性变得更良好。此外,从介质100-3与介质100-5的比较可知,如果包含在记录层整体中的成分(本实施例中为GeTe)分割为多个薄的层,并以尽可能短的周期,即间隔一层地设置,则介质的可靠性变得更高。
(实施例2)
在实施例2中,制作Blu-ray Disc模式的信息记录介质并进行实验。与实施例1同样,制造图1的信息记录介质100,并实施记录再生评价及可靠性评价。准备具有与实施例1的介质100-1同样的结构的介质100-11~13及用于比较的介质100-B~D。介质100-11~13与介质100-1的不同点,如表2所示是记录层104的第3结构层的材料。
介质100-11~13除将第3结构层的溅射条件设为以下条件外,以与实施例1中说明的介质100-1的制造方法同样的方法进行制造。对于任一种介质,第3结构层使用直流电源,在压力0.13Pa的Ar气体气氛中实施溅射来形成。
介质100-11的第3结构层通过以50W的输出溅射Ga-Te靶而形成,并形成Ga2Te3层。用于比较的介质100-B的记录层形成为由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Ga2Te3)2(mol%)构成的单层。该单层记录层通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Ga靶而形成。
介质100-12的第3结构层通过以50W的输出溅射Al-Te靶而形成,并形成Al2Te3层。用于比较的介质100-C的记录层形成为由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Al2Te3)2(mol%)构成的单层。该单层记录层通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Al靶而形成。
介质100-13的第3结构层通过以50W的输出溅射Sb-Te靶而形成,并形成Sb2Te3层。用于与介质100-13比较的介质100-D的记录层形成为由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Sb2Te3)2(mol%)构成的单层。该单层记录层通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Sb靶而形成。
制作的介质100-11~13及100-B~D中的任一个,镜面部反射率为Rc约20%、Ra约3%。
这些介质的记录再生评价方法及可靠性评价方法如实施例1中进行的说明。表2表示此六种介质的2倍速及5倍速下的(1)2TCNR、(2)2T消去率、(3)CNR变化、(4)消去率变化的评价结果。表中的符号的意思如与实施例1相关联进行的说明。
[表2]
表2
介质序号                记录层          2TCNR     2T消去率     CNR变化     消去率变化
第m结构层     组成   膜厚(nm)  2倍速   5倍速  2倍速  5倍速  2倍速   5倍速   2倍速   5倍速
100-11 第3结构层     Ga2Te3   0.2
第2结构层     Bi2Te3   0.3
第1结构层     GeTe   9.5
100-B (GeTe)95(Bi2Te3)3(Ga2Te3)2   10  ○   ○  ○  ×  ○   ○   △   ×
100-12 第3结构层     Al2Te3   0.2  ○   ○  ○  ○  ○   ○   ○   ○
第2结构层     Bi2Te3   0.3
第1结构层     GeTe   9.5
100-C (GeTe)95(Bi2Te3)3(Al2Te3)2   10  ○   ○  △  ×  ○   ○   ×   ×
100-13 第3结构层     Sb2Te3   0.2  ○   ○  ○  ○  ○   ○   ○   ○
第2结构层     Bi2Te3   0.3
第1结构层     GeTe   9.5
100-D (GeTe)95(Bi2Te3)3(Sb2Te3)2   10  ○   ○  ○  ×  ○   ○   △   ×
如表2所示,记录层由多个结构层构成的介质100-11~13在所有的项目中得到○的评价,能够在2倍速至5倍速下使用。与此相反,对于介质100-A~100C,消去率评价为△或者×。在以Ga2Te3、Al2Te3、或者Sb2Te3形成第3结构层的情况下,得到与实施例1相同的结果。
(实施例3)
在实施例3中,制作Blu-ray Disc模式的信息记录介质并进行实验。制造图1的信息记录介质100,并实施记录再生评价及可靠性评价。在本实施例中,准备介质100-21~29及用于比较的介质100-E~M。这些介质除记录层104以外,具有与实施例1相同的结构(包括材料及厚度),并以相同方法进行制造。介质100-21~29与实施例1的介质的不同点为,如表3所示,记录层104由两个结构层构成(M=2),第1结构层包含Bi-Te或Bi-Te与其他的元素的组合,及记录层104整体的厚度为16nm。此外,在任一介质中,第2结构层以15.2nm的厚度作为GeTe层形成在电介体层105上。
以下对各介质的第1结构层进行说明。在任一介质中,第1结构层或者单层记录层的形成使用直流电源,在压力0.13Pa的Ar气体气氛中实施溅射而形成。
介质100-21的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-In-Te靶而形成,并形成由(Bi2Te3)60(In2Te3)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-E的记录层104以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-In靶而形成,并形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2(mol%)构成的厚度16nm的单层。
介质100-22的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Sb-Te靶而形成,并形成由(Bi2Te3)60(Sb2Te3)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-F的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Sb靶而形成,并形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Sb2Te3)2(mol%)构成的、厚度16nm的单层。
介质100-23的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Si-Te靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(SiTe2)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-G的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Si靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(SiTe2)2(mol%)构成的、厚度16nm的单层。
介质100-24的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Te-Si-Se靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(SiSe2)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-H的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Si-Se靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(SiSe2)2(mol%)构成的、厚度16nm的单层。
介质100-25的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Ga-Te靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(Ga2Te3)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-I的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Ga靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Ga2Te3)2(mol%)构成的、厚度16nm的单层。
介质100-26的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Al-Te靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(Al2Te3)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-J的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Al靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(Al2Te3)2(mol%)构成的、厚度16nm的单层。
介质100-27的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Sn-Te靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(SnTe)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-K的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Sn靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(SnTe)2(mol%)构成的厚度16nm的单层。
介质100-28的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Pb-Te靶而形成,从而形成由(Bi2Te3)60(PbTe)40(mol%)构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-L的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Pb靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)3(PbTe)2(mol%)构成的厚度16nm的单层。
介质100-29的第1结构层通过以50W的输出溅射Bi-Te靶而形成,从而形成由Bi2Te3构成的厚度0.8nm的层。用于比较的介质100-M的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi靶而形成,从而形成由(GeTe)95(Bi2Te3)5(mol%)构成的厚度16nm的单层。
制作的介质100-21~29及100-E~M中的任一个的镜面部反射率为Rc约25%,Ra约2%。
这些介质的记录再生评价方法及可靠性评价方法如实施例1中说明。表3表示该18种介质的2倍速及5倍速下的(1)2TCNR、(2)2T消去率、(3)CNR变化、(4)消去率变化的评价结果。表中的符号的意思如与实施例1相关联进行的说明。
[表3]
表3
介质序号                     记录层     2TCNR   2T消去率   CNR变化   消去率变化
第m结构层     组成     膜厚(nm)  2倍速  5倍速  2倍速 5倍速   2倍速   5倍速  2倍速  5倍速
100-21 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(In2Te3)40     0.8
100-E (GeTe)95(Bi2Te3)3(In2Te3)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-22 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(Sb2Te3)40     0.8
100-F (GeTe)95(Bi2Te3)3(Sb2Te3)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-23 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(SiTe2)40     0.8
100-G (GeTe)95(Bi2Te3)3(SiTe2)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-24 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(SiSe2)40     0.8
100-H (GeTe)95(Bi2Te3)3(SiSe2)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-25 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)80(Ga2Te3)40     0.8
100-I (GeTe)95(Bi2Te3)3(Ga2Te3)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-26 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(Al2Te3)40     0.8
100-J (GeTe)95(Bi2Te3)3(Al2Te3)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-27 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(SnTe)40     0.8
100-K (GeTe)95(Bi2Te3)3(SnTe)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-28 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     (Bi2Te3)60(PbTe)40     0.8
100-L (GeTe)95(Bi2Te3)3(PbTe)2     16  △  ○  ○  ○   ×   △  ○  ○
100-29 第2结构层     GeTe     15.2
第1结构层     Bi2Te3     0.8
100-M (GeTe)95(Bi2Te3)5     16  △  ○  ○  ○   ×   ×  ○  ○
如表3所示,记录层104的一个结构层为包含两种化合物的层的情况下,得到最大速度/最小速度为2.5的、从2倍速至5倍速的范围内可使用的介质。与此相反,作为整体具有相同的组成的单层记录层的介质在该速度范围内没有实用性。其结果,将三种成分系的材料分为GeTe、Bi2Te3及其它的Te化物或Se化物的组合,并形成二层结构,显示出有利于记录层的性能提高。
记录层由多个结构层构成的介质100-21~28在所有的项目中得到○的评价。介质100-29在2倍速下的CNR变化为△。从该结果可知,除Bi与Te外,包含其他的元素的记录层即使整体的厚度大至16nm,仍带来更好的记录再生性能和可靠性性能。介质100-E~L的任一个,CNR变化的评价在2倍速下为×,虽然在5倍速下可使用,但至少在CAV需要的最大速度/最小速度为2.4的线速度范围内不适合使用。认为此是由于将记录层的厚度增大至16nm,结晶化速度变大,由此,记录保存性降低造成的。介质100-M在2倍速和5倍速下的CNR变化的评价为×。
(实施例4)
在实施例4中,制作Blu-ray Disc模式的信息记录介质并进行实验。制造图1的信息记录介质100,并以5倍速和12倍速的极大的线速度,实施记录再生评价及可靠性评价。在本实施例中,准备介质100-31~35及用于比较的介质100-N~R。这些介质除记录层104外,具有与实施例1相同的结构(包括材料及厚度),并以相同方法进行制造。
本实施例的介质100的记录层104将记录层整体的厚度形成为8nm。记录层104的厚度与实施例1~3相比较,考虑到记录再生评价时的线速度增大,向记录层104照射激光的激光照射时间缩短,为减少记录时的热容量,因此形成为比实施例1~3的介质的记录层的厚度薄。此外,为能够与线速度12倍速对应,记录层整体的组成形成为增大Bi2Te3的比例,从而结晶化速度变得足够大。
介质100-31~35的记录层104由五个结构层构成。在任一个介质中,将第5及第2结构层设为由GeTe构成的层,将第4及第1结构层设为由Bi2Te3构成的层,如表4所示,以结晶性强的各种材料形成第3结构层。
对记录层104的结构,进行更具体的说明。第5结构层作为由GeTe构成的厚度2.1nm的层,形成在电介体层105上。第4结构层作为由Bi2Te3构成的厚度0.9nm的层形成在第5结构层上。第3结构层以后述的方法构成2nm厚度地形成在第4结构层上。第2结构层作为由GeTe构成的厚度2.1nm的层形成在第3结构层上。第1结构层作为由Bi2Te3构成的厚度0.9nm的层形成在第2结构层上。
在任一介质中,各结构层使用直流电源,在压力0.13Pa的Ar气体气氛中实施溅射来形成。GeTe层通过溅射Ge-Te靶而形成,Bi2Te3层通过溅射Bi-Te靶来形成。
以下对各介质的第3结构层进行说明。介质100-31的第3结构层通过以50W的输出,溅射Sn-Te靶来形成,从而形成SnTe层。用于比较的介质100-N的记录层104通过以100W的输出溅射Ge-Te-Bi-Sn靶来形成し,从而形成由(GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(SnTe)25(mol%)构成的、厚度8nm的单层。
介质100-32的第3结构层通过以50W的输出,溅射Bi-Te靶来形成,从而形成BiTe层。用于比较例的介质100-O的记录层104通过以100W的输出,溅射Ge-Te-Bi靶来形成,从而形成由(GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(BiTe)25(mol%)构成的厚度8nm的单层。
介质100-33的第3结构层通过以50W的输出,溅射Pb-Te靶来形成,从而形成PbTe层。用于比较的介质100-P的记录层104通过以100W的输出,溅射Ge-Te-Bi-Pb靶来形成,从而形成由(GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(PbTe)25(mol%)构成的厚度8nm的单层。
介质100-34的第3结构层通过以50W的输出溅射Se-Sn靶来形成,从而形成SeSn层。用于比较的介质100-Q通过以100W的输出,溅射Ge-Te-Bi-Se-Sn靶来形成,从而形成由(GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(SeSn)25(mol%)构成的厚度8nm的单层。
介质100-35的第3结构层通过以50W的输出溅射Bi-Se靶来形成,从而形成BiSe层。用于比较的介质100-R通过以100W的输出,溅射Ge-Te-Bi-Se靶来形成,从而形成由(GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(BiSe)25(mol%)构成的厚度8nm的单层。
制作的介质100-31~35及100-N~R中的任一个的镜面部反射率为Rc约18%、Ra约3%。
接下来,对本实施例的记录再生评价方法进行说明。评价使用与在实施例1中使用的装置相同的结构的记录再生装置来实施。记录在半径57mm处,控制介质的旋转数,以在5倍速(24.6m/秒,180Mbps)和12倍速(59.0m/秒,432Mbps)下记录信息地实施。记录的信号的再生评价在1倍速下,照射0.35mW的激光来实施。记录再生评价利用信号振幅对噪音比(CNR)和消去率的测定来实施。在本实施例中,以与实施例1中使用的顺序相同的顺序,分别确定5倍速及12倍速的Pp和Pb,并使用与在实施例1中使用的方法相同的方法,测定CNR及消去率。对于信息记录介质100-31~35及100-N~R,利用Pp和Pb进行功率调制,从而在5倍速和12倍速的条件下测定记录的信号的CNR和消去率((1)2TCNR,(2)2T消去率)。
可靠性评价除线速度以外以与在实施例1中使用的方法相同的方法来实施。表4表示10种信息记录介质在5倍速及12倍速下的(1)2TCNR、(2)2T消去率、(3)CNR变化、(4)消去率变化的评价结果。表中的符号的意思如在实施例1中相关的说明。
[表4]
表4
介质序号                        记录层     2TCNR   2T消去率   CNR变化   消去率变化
  第m结构层     组成   膜厚(nm)  2倍速   12倍速   2倍速   12倍速  2倍速   12倍速   2倍速   12信速
100-31   第5结构层     GeTe   2.1  ○   ○   ○   ○  ○   ○   ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   0.9
  第3结构层     SnTe   2
  第2结构层     GeTe   2.1
  第1结构层     Bi2Te3   0.9
100-N   (GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(SnTe)25   8  ×   △   ○   ○  ×   △   ○   ○
100-32   第5结构层     GeTe   2.1  ○   ○   ○   ○  ○   ○   ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   0.9
  第3结构层     BiTe   2
  第2结构层     GeTe   2.1
  第1结构层     Bi2Te3   0.9
100-O   (GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(BiTe)25   8  ×   △   ○   ○  ×   △   ○   ○
100-33   第5结构层     GeTe   2.1  ○   ○   ○   ○  ○   ○   ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   0.9
  第3结构层     PbTe   2
  第2结构层     GeTe   2.1
  第1结构层     Bi2Te3   0.9
100-P   (GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(PbTe)25   8  ×   △   ○   ○  ×   △   ○   ○
100-34   第5结构层     GeTe   2.1  ○   ○   ○   ○  ○   ○   ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   0.9
  第3结构层     SeSn   2
  第2结构层     GeTe   2.1
  第1结构层     Bi2Te3   0.9
100-Q   (GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(SeSn)25   8  ×   △   ○   ○  ×   △   ○   ○
100-35   第5结构层     GeTe   2.1  ○   ○   ○   ○  ○   ○   ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   0.9
  第3结构层     BiSe   2
  第2结构层     GeTe   2.1
  第1结构层     Bi2Te3   0.9
100-R   (GeTe)52.5(Bi2Te3)22.5(BiSe)25   8  ×   △   ○   ○  ×   △   ○   ○
如表4所示,记录层由多个结构层构成的介质100-31~35在所有的项目中得到○的评价,能够在5倍速至12倍速下使用。与此相反,为进行比较制作的介质100-N~R的2TCNR及CNR变化的评价都为×。为增加Bi2Te3从而将结晶化速度变得足够大,虽然消去率在12倍速下良好,但难以形成记录标识,初期性能不充分。此外,在评价介质100-N~R的记录保存性时,事先记录的标识基本(发生结晶化)消失。如此,介质100-N~R难以共同在5倍速及12倍速下使用。
从介质100-N~R的评价结果明确可知,为使介质与更高的线速度对应,必须增大记录层的结晶化速度,因此,难以确保低线速度下的记录保存性。所述问题如介质100-31~35,通过将具有高结晶化速度的相变化材料分割为结构成分,从而形成多层记录层,能够得到解決。即,在介质100-31~35中,能够使优良的初期性能及可靠性(即,小的CNR变化及消去率变化)两全。在这些介质的记录层中,认为第3结构层有助于结晶化速度的提高,第2及第5结构层有助于CNR变化的抑制,第1及第4结构层有助于消去率变化的抑制。此外,通过以设置两个GeTe层,并具有周期构造的方式设计记录,能够在高线速度下、宽线速度范围内实现可使用的信息记录介质。
(实施例5)
在实施例5中,为Blu-ray Disc模式,制造具有两个信息层的图2的信息记录介质200,并与实施例4同样,在5倍速和12倍速下实施记录再生评价及可靠性评价。
准备介质200-1及200-2和用于比较的介质200-A及200-B。具体地,如表5所示,介质200-1的第2记录层211形成为5层构造(M=5),将第1结构层形成为由Bi2Te3构成的层,将第2结构层形成为由GeTe构成的层,将第3结构层形成为由SnTe构成的层,将第4结构层形成为由In2Te3构成的层,将第5结构层形成为由GeTe构成的层,并将记录层整体的厚度D形成为8nm。第1记录层204也形成为5层构造(M=5),将第1结构层形成为由Bi2Te3构成的层,将第2结构层形成为由GeTe构成的层,将第3结构层形成为由SnTe构成的层,将第4结构层形成为由Bi2Te3构成的层,将第5结构层形成为由GeTe构成的层,并将记录层整体的厚度D形成为6nm。
介质200-A的第2记录层211是与介质200-1的第2记录层211的整体的组成具有相同的组成的材料,即由(GeTe)44(In2Te3)13(SnTe)25(Bi2Te3)18(mol%)构成,厚度为8nm。第1记录层204也是与介质200-1的第1记录层204的整体的组成具有相同的组成的材料即由(GeTe)34(SnTe)33(Bi2Te3)33(mol%)构成,厚度为6nm。
介质200-2的第2记录层211形成为5层构造(M=5),将第1结构层形成为由Ge20Sb80构成的层,将第2结构层形成为由Sb构成的层,将第3结构层形成为由In20Sb80构成的层,将第4结构层形成为由Sb构成的层,将第5结构层形成为由Ge20Sb80构成的层,记录层整体的厚度D形成为8nm。第1记录层204也为5层构造(M=5),第1结构层为由Ge15Sb85构成的层,第2结构层为由Sb构成的层,第3结构层为由In15Sb85构成的层,第4结构层为由Sb构成的层,第5结构层为由Ge15Sb85构成的层,记录层整体的厚度为6nm。
介质200-B的第2的记录层211是与介质200-2的第2记录层211的整体的组成具有相同的组成的材料,即由In4Ge8Sb88(原子%)构成,厚度为8nm。第1记录层204也是与介质200-2的第1记录层204的整体的组成具有相同的组成材料,由In3Ge6Sb91(原子%)构成,厚度为6nm。
接下来,对各介质的制造方法进行说明。介质200-1及2与介质200-A及B除记录层211和204以外,具有相同的结构,并以相同的方法制造。具体地,任一介质在基板214的引导槽形成侧表面上,形成由Ag-Cu系合金构成的厚度80nm的层作为反射层213,并形成由(ZrO2)50(In2O3)50(mol%)构成的厚度18nm的层作为电介体层212,并且作为第2记录层211,形成整体的厚度为8nm的层。记录层211的结构如前说明。接下来,在第2记录层211上形成由(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)构成的厚度5nm的层作为界面层210,并形成由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的厚度60nm的层作为电介体层209。由此,形成第2信息层250。
接下来,在电介体层209的表面上以25μm的厚度形成具有引导槽的中间层208。在中间层208的引导槽形成侧表面上,形成由TiO2构成的厚度20nm的层作为电介体层207,形成由Ag-Cu系合金构成的厚度10nm的层作为反射层206,并形成由(ZrO2)50(In2O3)50(mol%)构成的厚度12nm的层作为电介体层205,作为第1记录层204形成整体的厚度为6nm的层。第1记录层204的结构如前说明。接下来,在第1记录层204上,形成由(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)构成的5nm的层作为界面层203,并形成由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的厚度40nm的层作为电介体层202。由此,形成第1信息层240。
对各层的溅射条件进行说明。反射层213在与实施例1的反射层106的溅射条件相同的条件下形成。电介体层212在与实施例1的电介体层105的溅射条件相同的条件下形成。
对介质200-1的第2记录层211的溅射条件进行说明。构成第2记录层211的第1~第5结构层都通过在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以50W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的靶,从第5结构层开始依次形成。第5结构层的溅射使用Ge-Te靶,以在电介体层212上形成由GeTe构成的厚度2nm的层地进行实施。第4结构层的溅射使用In-Te靶,以在第5结构层上形成由In2Te3构成的厚度1nm的层地进行实施。第3结构层的溅射使用Sn-Te靶,以在第4结构层上形成由SnTe构成的厚度2nm的层地进行实施。第2结构层的溅射使用Ge-Te靶,以在第3结构层上形成由GeTe构成的厚度1.5nm的层地进行实施。第1结构层的溅射使用Bi-Te靶,以在第2结构层上形成由Bi2Te3构成的厚度1.5nm的层地进行实施。
介质200-2的第2记录层211的各结构层使用在介质200-1的第2记录层211的形成时使用的,输出,气氛及靶尺寸来形成。第5结构层以使用Ge-Sb靶,在电介体层212上形成由Ge20Sb80构成的厚度1.6nm的层地进行实施。第4结构层的溅射以使用Sb靶,在第5结构层上形成由Sb构成的厚度1.6nm的层地进行实施。第3结构层的溅射以使用In-Sb靶,在第4结构层上形成由In20Sb80构成的厚度1.6nm的层地进行实施。第2结构层的溅射以使用Sb靶,在第3结构层上形成由Sb构成的厚度1.6nm的层地进行实施。第1结构层以使用Ge-Sb靶,在第2结构层上形成由Ge20Sb80构成的厚度1.6nm的层地进行实施。
介质200-A的第2的记录层211以使用Ge-In-Sn-Bi-Te靶,在电介体层212上形成由(GeTe)44(In2Te3)13(SnTe)25(Bi2Te3)18(mol%)构成的厚度8nm的层地进行实施。介质200-B的第2的记录层211以使用In-Ge-Sb靶,在电介体层212上形成由In4Ge8Sb88(原子%)构成的厚度8nm的层地进行实施。两方的介质的第2记录层211通过在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以100W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的靶来形成。
接下来,在与实施例1的界面层103的溅射条件相同的条件下形成界面层210。接下来,在与实施例1的电介体层102的溅射条件相同的条件下形成电介体层209。
如上所述,在基板214上依次成膜反射层213、电介体层212、第2记录层211、界面层210及电介体层209后,从溅射装置中取出基板214。
接下来,按如下的顺序形成中间层208。首先,在电介体层209的表面上,利用旋转涂敷涂敷紫外线硬化性树脂。接下来,使具有与应形成在中间层上的引导槽互补的凹凸(深度20nm,槽-槽间的距离0.32μm)的聚碳酸酯基板的凹凸形成面与紫外线硬化性树脂密接。在该状态下照射紫外线,使树脂硬化后,剥离具有凹凸的聚碳酸酯基板。由此,与基板214具有同样的形状的引导槽形成在中间层208的表面上。
将形成中间层208后的基板214再次配置在溅射装置内,在中间层208的表面上形成第1信息层240。首先,在中间层208上形成电介体层207。电介体层207在压力0.13Pa的混合有Ar气和3%的氧气的气氛下,使用高频电源,以400W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的TiO2靶来形成。接下来,在与反射层213同样的条件下形成反射层206。在与电介体层212同样的条件下形成电介体层205。
对介质200-1的第1记录层204的溅射条件进行说明。构成第1记录层的第1~第5结构层都通过在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以50W的输出,溅射直径100mm,厚度6mm的靶来形成。第5结构层的溅射以使用Ge-Te靶,在电介体层205上形成由GeTe构成的厚度1nm的层地进行实施。第4结构层的溅射以使用Bi-Te靶,在第5结构层上形成由Bi2Te3构成的厚度1nm的层地进行实施。第3结构层的溅射以使用Sn-Te靶,在第4结构层上形成由SnTe构成的厚度2nm的层地进行实施。第2结构层的溅射以使用Ge-Te靶,在第3结构层上形成由GeTe构成的厚度1nm的层地进行实施。第1结构层的溅射以使用Bi-Te靶,在第2结构层上形成由Bi2Te3构成的厚度1nm的层地进行实施。
介质200-2的第1记录层204的各结构层使用在介质200-1的第1记录层204的形成时使用的、输出、气氛及靶尺寸来形成。第5结构层的溅射以使用Ge-Sb靶,在电介体层205上形成由Ge15Sb85构成的厚度1.2nm的层地进行实施。第4结构层的溅射以使用Sb靶,在第5结构层上形成由Sb构成的厚度1.2nm的层地进行实施。第3结构层的溅射以使用In-Sb靶,在第4结构层上形成由In15Sb85构成的厚度1.2nm的层地进行实施。第2结构层的溅射以使用Sb靶,在第3结构层上形成由Sb构成的厚度1.2nm的层地进行实施。第1结构层以使用Ge-Sb靶,在第2结构层上形成由Ge15Sb85构成的厚度1.2nm的层地进行实施。
介质200-A的第1记录层204以使用Ge-Sn-Bi-Te靶,在电介体层205上形成由(GeTe)34(SnTe)33(Bi2Te3)33(mol%)构成的厚度6nm的层地进行实施。介质200-B的第1记录层204以使用In-Ge-Sb靶,在电介体层205上形成由In3Ge6Sb91(原子%)构成的厚度6nm的层地进行实施。两方的介质的第1的记录层204都通过在压力0.13Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以50W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的靶来形成。
接下来,在与界面层210的溅射条件相同的条件下形成界面层203。接下来,,在与电介体层209的溅射条件相同的条件下形成电介体层202。
如上所述,在中间层208上依次成膜电介体层207、反射层206、电介体层205、第1记录层204、界面层203及电介体层202后,从溅射装置中取出基板214。
然后,以旋转涂敷法,在电介体层202的表面上涂敷紫外线硬化性树脂至75μm的厚度。接下来,照射紫外线,并使树脂硬化,从而形成覆盖层201。
覆盖层形成工序完成后,实施初始化工序。在初始化工序中,使用波长810nm的半导体激光,首先,初始化第2记录层211,然后,初始化第1记录层204。使他们都在半径22~60mm的范围的环状区域内大致贯穿全面地结晶化。由此完成初始化工序,介质200-1及200-2的制作完成。
制作的介质200-1中的第1信息层240及第2信息层250的镜面部反射率都为Rc约6%、Ra约1%。此外,第1信息层240的光透过率为Tc约51%,Ta约52%。制作的介质200-2中的第1信息层240及第2信息层250的镜面部反射率都为Rc约6%,Ra约1%。此外,第1信息层240的光透过率为Tc约51%,Ta约45%。每个第2信息层250的反射率都以通过第1信息层240激光进行测定。
接下来,在本实施例中使用的记录再生评价方法除以5倍速和12倍速在各第1信息层240和第2信息层250上进行记录,及记录的信号的再生评价在相当于1倍速下,照射0.7mW的激光来实施以外,与在实施例4中使用的方法相同。可靠性评价也与在实施例4中使用的方法相同的方法进行。图5表示介质200-1及200-2和介质200-A及200-B的5倍速及12倍速下的(1)2TCNR、(2)2T消去率、(3)CNR变化、(4)消去率变化的评价结果。表中的符号的意思如在实施例1中相关说明。
[表5]
表5
介质序号 记录层 第m结构层 组成 膜厚(nm)       2TCNR    2T消去率         CNR变化   消去率变化
  2倍速   12倍速  2倍速   12倍速   2倍速   12倍速  2倍速   12倍速
200-1   第2   第5结构层     GeTe   2   ○   ○  ○   ○   ○   ○  ○   ○
  第4结构层     In2Te3   1
  第3结构层     SnTe   2
  第2结构层     GeTe   1.5
  第1结构层     Bi2Te3   1.5
  第1   第5结构层     GeTe   1   ○   ○  ○   ○   ○   ○  ○   ○
  第4结构层     Bi2Te3   1
  第3结构层     SnTe   2
  第2结构层     GeTe   1
  第1结构层     Bi2Te3   1
200-A   第2   (GeTe)44(In2Te3)13(SnTe)25(Bi2Te3)18   8   ×   △  ○   ○   ×   ×  ○   ○
  第1   (GeTe)34(SnTe)33(Bi2Te3)33   6   ×   △  ○   ○   ×   ×  ○   ○
200-2   第2   第5结构层     Ge20Sb80   1.6   ○   ○  ○   ○   ○   ○  ○   ○
  第4结构层     Sb   1.6
  第3结构层     In20Sb80   1.6
  第2结构层     Sb   1.6
  第1结构层     Ge20Sb80   1.6
  第1   第5结构层     Ge15Sb85   1.2   ○   ○  ○   ○   ○   ○  ○   ○
  第4结构层     Sb   1.2
  第3结构层     In15Sb85   1.2
  第2结构层     Sb   1.2
  第1结构层     Ge15Sb85   1.2
200-B   In4Ge8Sb88   8   ×   △  ○   ○   ×   ×  ○   ○
  In3Ge6Sb81   6   ×   △  ○   ○   ×   ×  ○   ○
如表5所示,记录层由多个结构层构成的介质200-1及200-2在所有的项目中得到○的评价,可在5倍速至12倍速下以CAV方式进行记录。
与此相反,用于比较制作的200-A的记录层211(第2信息层250)的2TCNR及CNR变化的评价为×。因为包含SnTe及Bi2Te3的组成,结晶化速度足够大,消去率即使在12倍速下仍然良好,但记录标识难以形成,初始性能不充分。介质200-A的第2记录层211虽然包含In2Te3,但在评价其记录保存性时,预先记录的标识基本(结晶化)而消失。
此外,介质200-A的第1记录层204(第1信息层240)的2TCNR及CNR变化的评价也为×。因为是包含SnTe及Bi2Te3的组成,结晶化速度足够大,消去率即使在12倍速下仍然良好,但记录标识难以形成,初始性能不充分。此外,在评价介质200-A的第1信息层240的记录保存性时,预先记录的标识基本(结晶化)而消失。如此,介质200-A在5~12倍速的范围内的任一线速度下,无法共同使用两个信息层。同样的情况也适用在用于比较制作的介质200-B。
从介质200-A及B的评价结果明确可知,为使介质与更高的线速度对应,必须增大记录层的结晶化速度,因而,难以确保低线速度下的记录保存性。此外,在能够确立记录保存性的结晶化速度下,在高线速度下的消去率不充分。这些问题能够通过如介质200-1及200-2地,将具有高结晶化速度的相变化材料,分割为结构成分,从而形成多层记录层得以解決。即,介质200-1及200-2的两个信息层的初期性能、CNR变化、及消去率变化都优良。
认为由于介质200-1及200-2的两个记录层都形成为具有周期构造,从而提高记录层的性能。即,在介质200-1中,第2记录层的第2结构层与第5结构层的元素组成相同,第1记录层的第1结构层与第4结构层的元素组成还相同。此外,介质200-2的两个记录层第1结构层与第5结构层的元素组成都相同,第2结构层与第4结构层的元素组成相同,从而以第3结构层为中心形成对称。如此,根据本实施例,能够实现在更高的线速度、宽的线速度范围内可使用的两层信息记录介质。
此外,从本实施例可知,包含GeTe的化合物组成的记录层,及包含Sb的共晶组成的记录层都通过分割为多个成分,并形成叠层构造而得到效果。此外,在本实施例中,作为一例,形成由Sb构成的单体元素的结构层。验证了其以外的单体元素也能够作为结构层使用。
(实施例6)
在实施例6中,制作DVD-RAM模式的信息记录介质并进行实验。制造图3的信息记录介质300,在6倍速和16倍速下实施记录再生评价及可靠性评价。在本实施例中,将记录层304形成第1结构层及第2结构层(M=2),如表6所示,第1结构层及/或第2结构层的组成相互不同,准备11种信息记录介质300-1~300-11,并准备用于与他们比较的6种信息记录介质300-A~300-F。以下对各介质的构成及制造方法具体地进行说明。
首先,对信息记录介质300的制造方法进行说明。作为基板301,准备形成有引导槽(深度50nm,槽-底间距离0.615μm)的聚碳酸酯基板(直径120mm,厚度0.6mm),并安装在溅射装置内。在基板301的引导槽形成侧表面上,形成由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的厚度140nm的层作为电介体层302,形成由(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)构成的厚度5nm的层作为界面层303,并形成厚度8nm的层作为记录层304。记录层304的结构形成为包含第1结构层与第2结构层的二层构造。详细后述。
接下来,在记录层304上,依次形成由(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50(mol%)构成的厚度5nm的层作为界面层305,由(ZnS)80(SiO2)20(mol%)构成的厚度35nm的层作为电介体层306,由Si2Cr构成的30nm的层作为光吸收修正层307,由Ag-Cu系合金构成的厚度120nm的层作为反射层308。
对各层的溅射条件进行说明。电介体层302及电介体层306在与实施例1的电介体层102的溅射条件相同的条件下形成。界面层303及界面层305在与实施例1的界面层103的溅射条件相同的条件下形成。
接下来,对介质300-1~11的记录层304的溅射条件进行说明。对于任一个介质,构成记录层的第1及第2结构层通过在压力0.13Pa的Ar气体气氛下,使用直流电源,以50W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的靶而形成。
介质300-1的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ge-Te靶,在界面层303上形成由GeTe构成的厚度2nm的层地进行实施。接下来,使用Ge-Bi-Ga-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(Ga2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。用于比较的介质300-A的记录层304通过使用Ge-Bi-Ga-Te靶的溅射,在界面层303上形成由(GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Ga2Te3)1.5(mol%)构成的厚度8nm的层。
介质300-2的记录层的第1结构层的溅射以使用Ge-Te靶,在界面层303上形成由GeTe构成的厚度2nm的厚度的层地进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。用于比较的介质300-B的记录层304通过使用Ge-Bi-In-Te靶的溅射,在界面层303上形成由(GeTe)89.5(Bi2Te3)9(In2Te3)1.5(mol%)构成的厚度8nm的层。
介质300-3的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ge-Te靶在界面层303上形成由GeTe构成的厚度2nm的层地进行实施。接下来,使用Ge-Bi-Sb-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(Sb2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。用于比较的介质300-C通过使用Ge-Bi-Sb-Te靶的溅射,在界面层303上形成由(GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Sb2Te3)1.5(mol%)构成的厚度8nm的层。
介质300-4的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ge-Te靶,在界面层303上形成由GeTe构成的厚度2nm的层地进行实施。接下来,使用Ge-Bi-Al-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(Al2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。用于比较的介质300-D通过使用Ge-Bi-Al-Te靶的溅射,在界面层303上形成由(GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Al2Te3)1.5(mol%)构成的厚度8nm的层。
介质300-5的记录层304的第1结构层的溅射以使用Sb-Te靶,界面层303上形成由Sb70Te30(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。用于比较的介质300-E通过使用Ge-Bi-Al-Sb-Te靶的溅射,在界面层303上形成由[(GeTe)86(Bi2Te3)12(Al2Te3)2]75(Sb70Te30)25(mol%)构成的厚度8nm的厚度的层。
介质300-6的记录层304的第1结构层的溅射以使用Al-Sb靶,在界面层303上形成由Al30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
介质300-7的记录层304的第1结构层的溅射以使用In-Sb靶,在界面层303上形成由In30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
介质300-8的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ga-Sb靶,在界面层303上形成由Ga30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
介质300-9的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ge-Sb靶,界面层303上形成由Ge30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Bi-In-Te靶,利用溅射,在第1结构层上形成由(GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2(mol%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
介质300-10的记录层304的第1结构层的溅射以使用In-Sb靶,在界面层303上形成由In30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层。接下来,使用Ge-Sb靶,利用溅射,在第1结构层上形成由Ge15Sb85(原子%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
用于比较的介质300-F的记录层304使用Ge-Sb-In靶,界面层303上通过溅射形成由(Ge15Sb85)75(In30Sb70)25(mol%)构成的厚度8nm的层。
介质300-11的记录层304的第1结构层的溅射以使用Ga-Sb靶在界面层303上形成由Ga30Sb70(原子%)构成的厚度2nm的层的方式进行实施。接下来,使用Ge-Sb靶,利用溅射,在第1结构层上形成由Ge15Sb85(原子%)构成的厚度6nm的层作为第2结构层。
作为光吸收修正层307的Si2Cr层在压力0.27Pa的Ar气体气氛中,使用高频电源,以300W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的Si-Cr靶来形成。反射层308在压力0.4Pa的Ar气体气氛中,使用直流电源,以200W的输出,溅射直径100mm、厚度6mm的Ag-Cu系合金靶来形成。
如上所述,在基板301上依次成膜电介体层302、界面层303、记录层304、界面层305、电介体层306、光吸收修正层307及反射层308后,从溅射装置中取出基板301。然后,在反射层308上涂敷紫外线硬化性树脂,使作为虚设基板310的直径120mm、厚度0.6mm的圆形的聚碳酸酯基板密接在涂敷的紫外线硬化性树脂上。并且,从虚设基板310侧照射紫外线,使树脂硬化。由此,将由硬化的树脂构成的粘接层309形成为30μm的厚度,同时,将虚设基板310经由粘接层309贴合在基板301上。
贴合虚设基板310后,实施初始化工序。在初始化工序中,使用波长810nm的半导体激光,并使信息记录介质300的记录层304在半径22~60mm的范围的环状区域内大致贯穿整面地结晶化。由此完成初始化工序,介质300-1~8的制作完成。制作的介质300-1~8及300-A~F的镜面部反射率都为Rc约16%,Ra约2%。
接下来,对记录再生评价方法进行说明。使用具备如下通常结构的记录再生装置来实施,即具备:芯轴电动机,为向信息记录介质300记录信息,使信息记录介质300旋转;光头,具备发出激光320的半导体激光器;对物透镜,使激光320聚光在信息记录介质300的记录层304上。在信息记录介质300的评价中,使用波长660nm的半导体激光器和数值孔径0.65的对物透镜,进行4.7GB容量相当的记录。使信息记录介质300旋转的旋转数设在从10000旋转/分至11000旋转/分的范围内。由此,以在盘最内周相当6倍速的约25m/秒,在最外周相当16倍速的约65m/秒的线速度来记录信息。记录的信号的再生评价以相当2倍速的约8m/秒,照射1mW的激光来实施。而且,再生评价条件可以大于2倍速的线速度来实施,再生功率也可大于1mW。
记录再生评价基于抖动值(统计性地评价规定长度的记录标识在偏离规定的位置多少处形成的指标)进行。首先,为确定测定抖动值的条件,按以下的顺序设定峰值功率(Pp)及偏置功率(Pb)。在高功率等级与低功率等级之间功率调制激光320,同时向信息记录介质300照射,通过槽记录在记录层304的相同槽表面上记录10次标识长0.42μm(3T)~1.96μm(14T)的随机信号。此时,照射非多脉冲(non multi laser)的激光。
记录后,使用时间间隔测量仪,测定前端间的抖动值及后端间的抖动值,并求得平均抖动值作为平均值。将偏置功率固定在恒定的值,测定使峰值功率发生各种变化的各记录条件下的平均抖动值,将平均抖动值为13%的峰值功率的1.25倍的功率假定为Pp1。接下来,将峰值功率固定在Pp1,测定使偏置功率发生各种变化后的各记录条件下的平均抖动值,将平均抖动为13%以下的偏置功率的上限值和下限值的平均值设定为Pb。并且,将偏置功率固定在Pb,在使峰值功率发生各种变化后的各记录条件下,测定平均抖动值,并将平均抖动值变为13%的峰值功率的1.25倍的功率设定为Pp。Pp与Pb的设定在16倍速及6倍速下分别实施。
如此,在以设定的Pp及Pb的条件进行记录的情况下,例如在重复10次记录中,在16倍速记录及6倍速记录下得到8~9%的平均抖动值。如果考虑系统的激光功率上限值,则期望在16倍速下满足Pp≤30mW、Pb≤13mW。
接下来,对可靠性评价进行说明。实施可靠性评价是为调查记录后的信号被置于高温高湿条件下是否被保存,或,放置在高温高湿条件下后是否可重写。评价使用与上述同样的记录再生装置来实施。预先在上述的17种的信息记录介质300上,以上述的Pp及Pb的功率,在16倍速及6倍速的条件下,在槽面的多个轨道上记录随机信号,并测定抖动值j(%)((1)抖动值)。将这些介质放置在温度80℃、相对湿度80%的恒温槽内100小时后取出。取出后,再生记录的信号,并测定抖动值ja(%)((2)记录保存性)。此外,对记录的信号,以Pp和Pb复写1次,并测定抖动值jo((3)重写保存性)。比较放置在恒温槽之前的抖动值与放置之后的抖动值,并评价可靠性。如果设Δja=(ja-j)(%),Δjo=(jo-j)(%),则Δja((2)ja变化)及Δjo((3)jo变化)越大,可靠性越低。对于在低倍速下记录的信号,Δja的值具有变大的倾向,对于在高倍速下记录的信号,Δjo的值具有变大的倾向。是Δja及Δjo的两者同时越小,越能够在宽的线速度范围内更良好地使用的信息记录介质。
对于17种信息记录介质,表6表示在16倍速和6倍速下的(1)抖动值、(2)ja变化、(3)jo变化的评价结果。表中,符号的意思分别如下。
(1)抖动值
○:8%以下
△:大于8%但在10%以下
×:大于10%
(2)记录保存性及重写保存性
○:2%以下
△:大于2%但在5%以下
×;大于5%
对于任一个评价,×评价表示难以在其线速度下使用,○和△评价表示可使用。○更优选。
[表6]
表6
介质序号                           记录层       抖动值       ja变化       jo变化
第m结构层     组成   膜厚(nm)   6倍速   16倍速   6倍速   16倍速   6倍速   16倍速
300-1 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(Ge2Te3)2   6
第1结构层     GeTe   2
300-A (GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Ge2Ta3)1.5   8   △   ○   ×   ×   ○   ○
300-2 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     GeTe   2
300-B (GeTe)89.5(Bi2Te3)9(In2Te3)1.5   8   △   ○   ×   ×   ○   ○
300-3 第2结构层     (GeTe)96(Bi2Te3)12(Sb2Te3)2   6
第1结构层     GeTe   2
300-C (GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Sb2Te3)1.5   8   △   ○   ×   ×   ○   ○
300-4 第2结构层     (Gete)86(Bi2Te3)12(Al2Te3)2   6
第1结构层     GeTe   2
300-D (GeTe)89.5(Bi2Te3)9(Al2Te3)1.5   8   △   ○   ×   ×   ○   ○
300-5 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     Sb70Te30   2
300-E [(GeTe)86(Bi2Te3)12(Al2Te3)2]75(Sb70Te30)25   8   ○   △   ○   ○   ×   ×
300-6 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     Al30Sb70   2
300-7 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     In30Sb70   2
300-8 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     Ga30Sb70   2
300-9 第2结构层     (GeTe)86(Bi2Te3)12(In2Te3)2   6
第1结构层     Ge30Sb70   2
300-10 第2结构层     Ge15Sb85   6
第1结构层     In30Sb70   2
300-F (Ge15Sb85)75(In30Sb70)25   8   △   ○   ×   ×   ○   ○
300-11 第2结构层     Ge15Sb85   6
第1结构层     Ga30Sb70   2
如表6所示,记录层由多个结构层构成的介质300-1~11在所有的项目中得到○的评价,能够在6倍速至16倍速的CAV中使用。与此相反,介质300-A~300-F在ja变化或jo变化的评价为×。ja变化为×的介质的记录层的结晶化速度足够大,即使在16倍速下,消去率仍然良好,但由于难以形成记录标识,甚至初始性能的6倍速抖动不充分。此外,对此种介质评价记录保存性时,预先记录的标识基本(结晶化)而消去。jo变化为×的介质的结晶化速度不够,初始性能的16倍速抖动不充分。因此,无论在6倍速还是16倍速下,抖动值的增加大。
从介质300-A~300-F的评价结果明确可知,为使介质与更高的线速度对应,必须增大结晶化速度,从而,难以确保低线速度下的记录保存性。相反地,如果欲确保低线速度下的记录保存性,则结晶化速度不足。这些问题能够通过如介质300-1~11地,以结晶化温度高的材料(200℃以上)形成第1结构层,以结晶化速度大的材料形成第2结构层而加以解决。即,不是混合具有两个不同的特性材料,而是通过叠层使用,能够使低线速度下记录保存性和高线速度下重写保存性两全。
(实施例7)
在实施例7中,制作与实施例6相同的DVD-RAM做法的信息记录介质进行试验。本实施例中,准备了介质300-12~14及用于比较的介质300-G~I。除这些介质的记录层304以外的要素利用与实施例6相同的材料、厚度及制造方法来形成。介质300-12~14和实施例6的介质的差别在于记录层304包括7个结构层(M=7),至少1个结构层含有从稀土类金属X选择的至少一种元素、和从Ge、Sb、Bi及Te(群α)选择的至少一种元素。
以下,具体说明各介质的记录层304的构成及形成条件。对各介质而言,其各结构层及单层构造的记录层的形成均在压力0.13Pa的Ar气气氛中利用直流电源通过溅射而形成直径100mm,厚度6mm的靶。
通过溅射Gd-Sb靶,从而在界面层303上形成介质300-12的第1结构层,并作为由GdSb构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第1结构层上形成作为第2结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Gd-Sb靶,从而在第2结构层上形成作为第3结构层的由GdSb构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第3结构层上形成作为第4结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。
接着,通过溅射Gd-Sb靶,从而在第4结构层上形成作为第5结构层的由GdSb构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第5结构层上形成作为第6结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Gd-Sb靶,从而在第6结构层上形成作为第7结构层的由GdSb构成的厚度0.5nm的层。第1结构层至第7结构层均使用直流电源以50W的输入通过溅射形成。
介质100-G的记录层304通过溅射Gd-Sb-Ge-Bi-Te靶,从而在界面层303上形成由(GdSb)25(GeTe)66(BiTe)9(mol%)构成的厚度8nm的单层结构的层。单层结构的记录层304是使用直流电源以100W的输入进行溅射。
通过溅射Dy-Te靶,从而在界面层303上形成介质300-13的第1结构层,作为由DyTe构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Sn-Te靶,从而在第1结构层上形成作为第2结构层的由(GeTe)88(SnTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Dy-Te-Si靶,从而在第2结构层上形成作为第3结构层的由(DyTe)96Si4构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Sn-Te靶,从而在第3结构层形成作为第4结构层的由(GeTe)88(SnTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Dy-Te-Si靶,从而在第4结构层上形成作为第5结构层的由(DyTe)96Si4构成的厚度0.5nm的层。
接着,通过溅射Ge-Sn-Te靶,从而在第5结构层上形成作为第6结构层的由(GeTe)88(SnTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Dy-Te靶,从而在第6结构层上形成作为第7结构层的由DyTe构成的厚度0.5nm的层。第1结构层至第7结构层均使用直流电源以50W的输入通过溅射形成。
通过溅射Dy-Si-Ge-Sn-Te靶,从而在界面层303上形成作为由(DyTe)24.5Si0.5(GeTe)66(SnTe)9(mol%)构成的厚度8nm的层的介质300-H的记录层304。单层结构的记录层304是使用直流电源以100W的输入进行溅射。
通过溅射Tb-Bi靶,从而在界面层303上形成介质300-14的第1结构层,作为由TbBi构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第1结构层上形成作为第2结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Tb-Bi靶,从而在第2结构层上形成作为第3结构层的由TbBi构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第3结构层上形成作为第4结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Tb-Bi靶,从而在第4结构层上形成作为第5结构层的由TbBi构成的厚度0.5nm的层。接着,通过溅射Ge-Bi-Te靶,从而在第5结构层上形成作为第6结构层的由(GeTe)88(BiTe)12(mol%)构成的厚度2nm的层。接着,通过溅射Tb-Bi靶,从而在第6结构层上形成作为第7结构层的由TbBi构成的厚度0.5nm的层。第1结构层至第7结构层均使用直流电源以50W的输入通过溅射形成。
通过溅射Tb-Bi-Ge-Te靶,从而在界面层303上形成作为由(TbBi)25(GeTe)66(BiTe)9(mol%)构成的厚度8nm的单结构层的介质300-I的记录层304。单层结构的记录层304是使用直流电源以100W的输入进行溅射。
表7表示6种信息记录介质的16倍速和6倍速下的(1)抖动值、(2)ja变化、(3)jo变化的评价结果。表中记号的含义如有关实施例6的说明。
[表7]
表7
介质序号                        记录层     抖动值     ja变化     jo变化
第m结构层   组成     膜厚(nn)  6倍速   16倍速  6倍速   16倍速  6倍速   16倍速
300-12 第7结构层   GdSb     0.5  ○   ○  ○   ○  ○   ○
第6结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第5结构层   GdSb     0.5
第4结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第3结构层   GdSb     0.5
第2结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第1结构层   GdSb     0.5
300-G (GdSb)25(GeTe)66(BiTe)9     8  ○   ○  ○   ○  △   ×
300-13 第7结构层   DyTe     0.5  ○   ○  ○   ○  ○   ○
第6结构层   (GeTe)88(SnTe)12     2
第5结构层   (DyTe)96Si4     0.5
第4结构层   (GeTe)88(SnTe)12     2
第3结构层   (DyTe)96Si4     0.5
第2结构层   (GeTe)88(SnTe)12     2
第1结构层   DyTe     0.5
300-H (DyTe)24.5Si0.5(GeTe)66(SnTe)9     8  ○   ○  ○   ○  △   ×
300-14 第7结构层   TbBi     0.5  ○   ○  ○   ○  ○   ○
第6结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第5结构层   TbBi     0.5
第4结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第3结构层   TbBi     0.5
第2结构层   (GeTe)88(BiTe)12     2
第1结构层   TbBi     0.5
300-1 (TbBi)25(GeTe)66(BiTe)9     8  ○   ○  ○   ○  △   ×
如表7所示,对于记录层由多个结构层构成的介质300-12~14而言,可以在全部项目中得到○的评价,因此可以在6倍速至16倍速的CAV下使用。相对于此,用于比较的介质300-G~I的16倍速的jo变化均为×评价。虽然介质300-G~I的初始性能的抖动值为○评价,但认为结晶化速度稍微不足。在本实施例中,将结晶化温度高(200℃以上),且结晶结构为NaCl型的材料用作第1,3,5,7结构层的材料,记录层构成为具有周期结构。结果,使结晶化速度提高的同时,还可以确保记录保存性。这样,即使在分开包含从稀土类金属X选择的至少1种元素、和从Ge、Sb、Bi及Te选择的至少一种元素的相变化材料形成由多个层构成的记录层的情况下,也可以使在低线速度下的记录保存性和在高线速度下的重写保存性并存。
(实施例8)
作为实施例8,制作具有与实施例7的介质300-13相似的结构的记录层的介质,与实施例7相同地进行评价。与实施例7的介质的区别在于实施例8的介质利用向DyTe中添加了Si以外的从群β(Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hf、In、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Se、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn及Zr)选择的元素的材料形成第3结构层及第5结构层。在本实施例中,制作了30种介质300-13-1~30。
介质300-13-1~30的第3结构层及第5结构层的组成依次为(DyTe)96Al4、(DyTe)96Ag4、(DyTe)96Au4、(DyTe)96Co4、(DyTe)96Cr4、(DyTe)96Cu4、(DyTe)96Fe4、(DyTe)96Ga4、(DyTe)96Hf4、(DyTe)96In4、(DyTe)96Ir4、(DyTe)96Mn4、(DyTe)96Mo4、(DyTe)96Nb4、(DyTe)96Ni4、(DyTe)96Os4、(DyTe)96Pb4、(DyTe)96Pd4、(DyTe)96Pt4、(DyTe)96Re4、(DyTe)96Rh4、(DyTe)96Ru4、(DyTe)96Se4、(DyTe)96Sn4、(DyTe)96Ta4、(DyTe)96Ti4、(DyTe)96V4、(DyTe)96W4、(DyTe)96Zn4、(DyTe)96Zr4
其中,如(DyTe)96Ga4、(DyTe)96In4、(DyTe)96Se4及(DyTe)96Sn4,对于β单体的熔点低于250℃的物质而言,通过将Dy-Te靶、β-Te靶、和Dy靶设置在1个溅射室,并同时进行溅射来形成。对介质进行评价的结果验证了,介质300-13-1~30的全部项目得到○的评价,可以在の6倍速至16倍速的CAV下使用。
(实施例9)
在实施例9中,进行了施加电能的存储器的试验。图4表示利用电机构记录信息的信息记录介质和对其进行记录的系统。在本实施例中,使图4所示的信息记录介质400的记录层403根据本发明构成为多个结构层。
本实施例的信息记录介质400如下所述地制作。首先,准备了对表面进行氮化处理的长度5mm、宽度5mm以及厚度1mm的Si基板401。在该基板401上,以1mm×1mm的区域、厚度100nm形成Au的下电极402。在下电极402上以1mm×1mm的区域、厚度100nm形成记录层403,以0.6mm×0.6mm的区域、厚度100nm形成Au的上电极404。
记录层403由第1结构层至第3结构层构成(M=3)。与下电极402最近的层作为第1结构层,第1结构层为Bi2Te3层(厚度10nm),第2结构层为GeTe层(厚度80nm),第3结构层为Bi2Te3层(厚度10nm)。
下电极402、记录层403及上电极404均利用溅射法形成。它们的溅射是在成膜装置中安装基板401后顺次施行的。首先,以功率200W溅射Au靶而在基板401上形成下电极402。接下来,以100W的功率溅射Bi-Te靶而在下电极402上形成第1结构层,以100W的功率溅射Ge-Te靶而在第1结构层上形成第2结构层。接下来,以100W的功率溅射Bi-Te靶而在第2结构层上形成第3结构层,完成了记录层403的形成。接下来,以200W的功率溅射Au靶而在记录层403上形成上电极404。靶均为直径100mm、厚度6mm。另外,溅射均在压力0.13Pa的Ar气气氛中使用直流电源施行。
根据图4所示的系统确认了,通过对这样制造的信息记录介质400施加电能,在记录层403发生可逆的相变化。如图4所示,将2个施加部409分别用Au引线与下电极402及上电极404屏蔽接地,由此经由施加部409将电写入/读出装置411与信息记录介质(存储器)400连接。在该电写入/读出装置411中,在分别与下电极402和上电极404连接的施加部409间,脉冲发生部405经由开关408进行连接,另外,电阻测定器406经由开关407进行连接。电阻测定器406与判断由电阻测定器406所测定的电阻值的高低的判定部410连接。利用脉冲发生部,经由施加部409而在上电极404及下电极402间流过电流脉冲,利用电阻测定器406测定下电极402和上电极404间的电阻值,再用判定部410判定该电阻值的高低。电阻值根据记录层403的相变化发生变化。
本实施例的情况下,记录层403的熔点是600℃,结晶化温度是160℃,结晶化时间是40ns。下电极402和上电极404间的电阻值在记录层403为非晶质时1000Ω,结晶状态下20Ω。在记录层403为非晶质状态(即,高电阻状态)下,在下电极402和上电极404间施加20mA、50ns的电流脉冲的结果,下电极402和上电极404间的电阻下降,记录层403由非晶质状态转变成结晶状态。接着,在记录层403为结晶状态(即,低电阻状态)下,在下电极402和上电极404间施加200mA、20ns的电流脉冲的结果,下电极402和上电极404间的电阻上升,记录层403从结晶状态转变成非晶质状态。即,确认了可逆的相变化。进而,可以进行100ns以下的高速转变,可以得到高速存储器。
从以上结果可知,由第1结构层Bi2Te3(10nm)、第2结构层GeTe(80nm)及第3结构层Bi2Te3(10nm)形成的三层结构的记录层通过赋予电能,可以发生相变化。由此,可以确认包含该记录层的信息记录介质400具有高速记录清除信息的功能。另外,可以连接多个信息记录介质400而增加存储器容量、可以使存取功能及开闭功能提高。
如以上的通过各种实施例进行的说明,本发明能够适用于用光学机构进行记录的信息记录介质及用电机构进行记录的信息记录介质的任意一种。即,通过用多个结构层构成记录层,可以得到至今未实现的,在高线速度且宽线速度范围内具有高记录清除性能、出色的记录保存性及重写保存性的信息记录介质。
产业上的可利用性
本发明的信息记录介质具有显示出色的性能的记录层,作为大容量的光学信息记录介质对DVD-RAM盘、DVD-RW盘、DVD+RW盘、重写型Blu-ray Disc等有用。此外,本发明的信息记录介质作为电信息记录介质、还作为电高速开关元件而有用。

Claims (31)

1.一种信息记录介质,其包括作为整体具有可产生相变化的组成的记录层,其中,
记录层包括在厚度方向上叠层的第1至第M(M为2以上的整数)的结构层,在将位于激光入射侧第m的结构层设为第m结构层(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,第m结构层与第m+1结构层的元素组成相互不同。
2.根据权利要求1所述的信息记录介质,其中,
第1结构层与第M结构层(M为3以上)具有相同的元素组成。
3.根据权利要求1所述的信息记录介质,其中,
第1结构层与第M结构层具有不同的元素组成。
4.根据权利要求1所述的信息记录介质,其中,
M为4以上,且具有相同的元素组成的层间隔一层或两层以上地重复、配置。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的信息记录介质,其中,
所述各结构层的厚度dm(nm)满足0.1≤dm≤15。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的信息记录介质,其中,
至少一个所述第m结构层为包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素的结构层R。
7.根据权利要求6所述的信息记录介质,其中,
所述结构层R包含从Ge、Al、In及Ga中选择的至少一种元素和Te。
8.根据权利要求7所述的信息记录介质,其中,
与所述结构层R邻接的结构层为包含Bi和Te的结构层Q。
9.根据权利要求8所述的信息记录介质,其中,
所述结构层Q还包含从Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。
10.根据权利要求1~6中任一项所述的信息记录介质,其中,
至少一个所述第m结构层为包含Sb的结构层T。
11.根据权利要求10所述的信息记录介质,其中,
所述结构层T还包含从Te、Al、In、Ge、Sn及Ga中选择的至少一种元素。
12.根据权利要求10或11所述的信息记录介质,其中,
所述结构层T包含50原子%以上的Sb。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的信息记录介质,其中,
所有的结构层为结构层T。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的信息记录介质,其中,
记录层整体的组成包含40mol%以上比例的结晶化温度为25℃以下的材料。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的信息记录介质,其中,
至少一个所述第m结构层为结构层X,该结构层X包含从Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu中选择的至少一种元素,和从Ge、Sb、Bi及Te中选择的至少一种元素。
16.根据权利要求15所述的信息记录介质,其中,
所述结构层X还包含从Al、Ag、Au、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Hf、In、Ir、Mn、Mo、Nb、Ni、Os、Pb、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Se、Si、Sn、Ta、Ti、V、W、Zn、及Zr中选择的至少一种元素。
17.根据权利要求1所述的信息记录介质,其中,
包括两个以上的信息层,所述信息层中至少一个所述信息层包括纪录层,且该纪录层包含所述第1~第M的结构层。
18.一种信息记录介质,其包括作为整体具有可产生相变化的组成的记录层,其中,
记录层包含二种以上的元素,且元素组成在厚度方向上变化。
19.一种信息记录介质的制造方法,其包括成膜作为整体具有可产生相变化的组成的记录层的工序,其中,
成膜所述记录层的工序包括从第1至第M(M为2以上的整数)的溅射工序,在将第m的溅射工序设为第m工序(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,使用元素组成相互不同的溅射靶,实施连续的第m工序和第m+1工序。
20.根据权利要求19所述的信息记录介质的制造方法,其中,
还包括如下设计记录层,即:确定记录层整体的组成,并将该组成分割为多个群,从而使所述记录层由第1~第M结构层构成,且第m结构层与第m+1结构层的元素组成相互不同。
21.根据权利要求19所述的信息记录介质的制造方法,其中,
至少一个所述第m工序中使用的溅射靶包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。
22.根据权利要求19所述的信息记录介质的制造方法,其中,
至少一个所述第m工序中使用的溅射靶包含从Ge、Al、In及Ga中选择的至少一种元素和Te。
23.根据权利要求22所述的信息记录介质的制造方法,其中,
在使用所述包含Ge、Al、In及Ga中的至少一种和Te的溅射靶的第m工序之前的第m-1工序或者之后的第m+1工序中使用溅射靶包含Bi和Te。
24.根据权利要求23所述的信息记录介质的制造方法,其中,
所述包含Bi和Te的溅射靶还包含从Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。
25.根据权利要求19所述的信息记录介质的制造方法,其中,
至少一个所述第m工序中使用的溅射靶包含Sb。
26.根据权利要求25所述的信息记录介质的制造方法,其中,
所述包含Sb的溅射靶还包含从Te、Al、In及Ga中选择的至少一种元素。
27.一种信息记录介质的制造方法,所述信息记录介质包含两个以上的信息层,其中,
形成各信息层的工序包括成膜作为整体具有可产生相变化的组成的记录层的工序,并包括成膜至少一个记录层的工序包括从第1至第M(M为2以上的整数)的溅射工序,将第m的溅射工序设为第m工序(m为整数,且满足1≤m≤M)的情况下,在连续的第m工序和第m+1工序中,使用具有相互不同的元素组成的溅射靶。
28.根据权利要求27所述的信息记录介质的制造方法,其中,
成膜所述至少一个记录层的工序还包括如下地设计纪录层,即:确定记录层整体的组成,并将该组成分割为多个群,从而使所述记录层由第1~第M结构层构成,且第m结构层与第m+1结构层的元素组成相互不同。
29.一种信息记录介质,其具有通过施加电能可产生相变化的记录层,其中,
所述记录层包括在厚度方向上叠层的从第1至第M(M为2以上的整数)的结构层,在将位于基板侧第m的结构层设为第m结构层(m为整数,且满足1≤m≤M的整数)的情况下,第m结构层与第m+1结构层的元素组成具有相互不同的元素组成。
30.根据权利要求29所述的信息记录介质,其中,
所述各结构层的厚度dm(nm)满足1≤dm<100。
31.根据权利要求29或30所述的信息记录介质,其中,
至少一个所述第m结构层包含从Te、Bi、Sb、Ge、In、Ga、Al、Sn、Pb、Se及Si中选择的至少一种元素。
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