CN1229980A - 光记录介质及其制造方法 - Google Patents

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秋元义浩
高濑史则
斋藤喜浩
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Abstract

一种相变型光盘,该光盘具有由可进行晶态和非晶态转变的相变型材料构成的记录层,并且通过光线照射在该记录层上使其发生从晶态向非晶态的相变把信息信号写入该记录层,其中所述相变型材料包含GeSbTe合金,且所述记录层在至少包含N2和O2气之一的Ar气氛中通过溅射形成。该光记录介质的重复记录耐用性被进一步提高,即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的写/读特性。

Description

光记录介质及其制造方法
本发明涉及一种光记录介质及其制造方法。该记录介质包含由可发生晶态和非晶态相变的材料构成的记录层，且该光记录介质的在光束聚射点下的部分能在晶态和非晶态间变化以记录信息信号。
通过记录介质的在光束发激光聚射点下面的部分写入或读出各种信息信号的传统光记录介质包括：把信息信号先用凸点写入的光盘、利用其记录层的晶态一非晶态相变反应将信息信息写入记录层的相变型光盘、利用其记录层的磁光效应将信息信号写入记录层的磁光盘等。这些光盘的每一种都包含由塑料如聚碳酸酯制成的透明衬底和在衬底上形成的功能层如记录层、反射层等。
在上述光记录介质中，磁光盘和相变型光盘是可重写或可擦除型。尤其是相变型光盘，由于易于重写，而且所用的磁盘驱动器因不需任何产生外加磁场的装置就可读写而使得它可以被设计得更加紧凑，所以优点特别显著。因此在工业生产中相变型光盘十分引人注目。
在这样的相变型光盘中，把具有高功率值(下文称“记录功率”)的激光束集中在光盘的记录层上，把记录层加热至高于其熔点的温度，然后以足够快的速度急冷使得激光束照射点下面的记录层凝聚成非晶态，形成信息信号的记录标记，由此写入信息信号。
为了擦除相变型光盘的记录层上记录的信息信号，把具有低于用来记录信息信号的激光束的功率值的激光，即低于记录功率值的低功率激光束至少聚集在记录标记处，把光束照射点下面的部分加热到高于结晶温度又低于熔点的温度，然后使加热部位冷却使其再结晶，即，使记录层部分从非晶态又回到结晶态，由此擦除非晶态的记录标记。
而且，在相变型光盘中，由于即使是激光束照射点下面的记录层的同一部位，根据它是晶态相还是非晶态相也可以具有不同的反射率，所以通过向记录层照射具有最低功率值的激光束就可以检测出晶态和非晶态的反射率差值，从而读出记录的信息信号。
这样的相变型光盘的记录层由相变型记录材料如包含GeSbTe合金的Calcogenide(下文称“Ge-Calcogenide”)、包含AgInSbTe合金的Calcogenide(下文称“Ag-Calcogenide)等构成。已经公知具有Ge-Calcogenide记录层的相变型光盘在重复记录耐用性上优于具有Ag-Calcogenide记录层的相变型光盘。
如上所述，在重复记录耐用性方面，具有Ge-Calcogenide记录层的相变型光盘优于具有Ag-Calcogenide记录层的相变型光盘。然而还知道，其读出信号的特性重复记录几次到几十次后被局部损伤，而重复记录几万次后就被极严重地破坏了。
因此，传统的相变型磁盘在重复记录小数目次数如几到几十次时不能保证信号的稳定性，且在重复记录大数目次数如几万次时不能保证信号的质量。事实上，传统相变型光盘的写/读特征是不可靠的。
因此，本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺点，提供一种相变型光盘，能进一步提高重复记录耐用性能，且即使在重复记录后也能经常保持稳定和良好的读出信号特性，以及这种相变型光盘的制造方法。
为实现本发明的目标，提供一种光记录介质，该光记录介质具有由可进行晶态和非晶态转变的相变型材料构成的记录层，并且通过光线照射在该记录层上使其发生从晶态向非晶态的相变把信息信号写入该记录层，其中根据本发明：
所述相变型材料包含GeSbTe合金；且
所述记录层在至少包含N2和O2气之一的Ar气氛中通过溅射形成。
在根据本发明的光记录介质中，由于记录层的成膜条件已确定，最好使形成记录层的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质减小重复记录几到几十次后读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的读/写特性。
更具体地，若所述记录层在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2和O2气对Ar气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％),O2气对N2和O2气的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，则参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
而且，若所述记录层在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中O2气和Ar气的混合比O2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y 2.3X+1.0     (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
而且，若所述记录层在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2气和Ar气的混合比N2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(2)和(5)
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)
为实现上述目标还提供一种制造光记录介质的方法，该光记录介质具有由可进行晶态和非晶态转变的相变型材料构成的记录层，并且通过光线照射在该记录层上使其发生从晶态向非晶态的转变把信息信号写入该记录层，根据本发明，在该制造方法中包括步骤：
所述相变型材料采用GeSbTe合金；且
在至少包含N2和O2气之一的Ar气氛中通过溅射形成所述记录层。
在根据本发明的制造方法中，由于记录层的成膜条件已确定，最好使形成记录层的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质减小重复记录几到几十次后读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的读/写特性。
更具体地，若所述记录层在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2和O2气对Ar气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％),O2气对N2和O2气的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，则参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
而且，若所述记录层在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中O2气和Ar气的混合比O2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
而且，若所述记录层在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2气和Ar气的混合比N2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(2)和(5)，
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)
通过下面的结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的目标、其它目标、特征和优点将更加显而易见。
图1是根据本发明的光记录介质的一个主要部分的放大的剖面图；
图2是根据本发明的光记录介质的另一个主要部分的放大的剖面图；
图3是在记录信号的试验中使用的光照射图形；
图4是当记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图5是当记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与槽反射率的关系图；
图6是当记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图7是当记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与槽反射率的关系图；
图8是当记录层成膜速度为0.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图9是当记录层成膜速度为0.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与槽反射率的关系图；
图10是当记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图11是当记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar与槽反射率的关系图；
图12是记录层成膜速度和记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar的关系图；
图13是记录层成膜气氛中的混合比O2/(N2+O2)和读出信号的关系图；
图14是不稳定性记录层成膜气氛中的混合比O2/(N2+O2)和记录功率边缘的关系图；
图15示出本发明的光记录盘的记录层材料的成分；
图16是根据本发明的光记录盘的记录层材料即GeSbTe合金的三元成分相图；
图17是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Ge含量与读出信号不稳定性的关系图；
图18是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Te含量与读出信号不稳定性的关系图；
图19是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Sb含量与读出信号不稳定性的关系图；
图20是记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图21是记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与槽反射率的关系图；
图22是记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图23是记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与槽反射率的关系图；
图24是记录层成膜速度为1.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图25是记录层成膜速度为1.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与槽反射率的关系图；
图26是记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图27是记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与槽反射率的关系图；
图28是记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar与读出信号不稳定性的关系图；
图29是作为记录层材料的GeSbTe合金的Ge含量和读出信号不稳定性的关系图；
图30是作为记录层材料的GeSbTe合金的Te含量和读出信号不稳定性的关系图；
图31是作为记录层材料的GeSbTe合金的Sb含量和读出信号不稳定性的关系图；
图32是当记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和读出信号不稳定性的关系图；
图33是当记录层成膜速度为0.42nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和槽反射率的关系图；
图34是当记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和读出信号不稳定性的关系图；
图35是当记录层成膜速度为0.1nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和槽反射率的关系图；
图36是当记录层成膜速度为1.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和读出信号不稳定性的关系图；
图37是当记录层成膜速度为1.6nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和槽反射率的关系图；
图38是当记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和读出信号不稳定性的关系图；
图39是当记录层成膜速度为5.0nm/s时，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar和槽反射率的关系图；
图40是记录层成膜速度和记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar的关系图；
图41是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Ge含量与记录信号不稳定性的关系图；
图42是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Te含量与记录信号不稳定性的关系图；
图43是作为记录层材料的GeSbTe合金中的Sb含量与记录信号不稳定性的关系图；
图44是根据本发明的相变型光盘的第一试验方案的一个实例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
图45是根据本发明的相变型光盘的第一试验方案的一个比较例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
图46是根据本发明的相变型光盘的第二试验方案的一个实例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
图47是根据本发明的相变型光盘的第二试验方案的一个比较例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
图48是根据本发明的相变型光盘的第三试验方案的一个实例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
图49是根据本发明的相变型光盘的第三试验方案的一个比较例中，记录的重复次数和读出信号不稳定性的关系图；
第一实施方案
参照图1，该图示出了根据本发明的相变型光盘的一个主要部分的放大的剖面图。相变型光盘总是用图号1表示。
如图1所示，相变型光盘1包括：衬底2和依次在其上形成的第一介电层3、记录层4、第二个电层5、光反射层6以及保护层7。
在衬底2的一个主面2a上形成沿记录磁道方向的槽2b。衬底2厚为如0.6mm，由塑料衬底如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃的衬底等形成。衬底2由例如注射成型或光聚合(2P法)制得。注意，为了从/向光盘1读/写信息信号，光如激光束从衬底2入射。
如上所述，记录层形成在第一介电层3上。它由在激光束之类的照射点之下能进行从晶态到非晶态相变的相变型材料构成。即，记录层4是在激光束聚集下进行相变以写入、擦除或读出信息信号的光记录层。
更具体地，记录层4的相变型材料在加热到熔点以上温度并快冷时变成非晶态。而在加热到结晶化温度以上熔点以下的温度并冷却时相变材料转变成晶态。因此，为了记录信息信号，把记录层加热到相变型材料的熔点以上温度并迅速冷却，在非晶态相中形成记录标记。
记录层4的反射率根据其是晶态还是非晶态而有所不同。因此，通过检测入射到记录层4上的激光束的返回光的反射率变化可读出信息信号。
具体地，本发明中的记录层4的相变型材料是含有GeSbTe合金的Calcogenide。该记录层4的厚度优选地为18～30nm。
注意，优选地，记录层4应在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中，N2、O2气对A2气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％)，O2气对N2和O2混合物的混合比(O2/N2+O2)为Z(％)，且参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)。
注意，混合比(N2+O2)/Ar是(N2+O2)和Ar的流量比，即Ar气氛中(N2+O2)和Ar的体积比。
而且，记录层成膜速度X应优选为大于0.1nm/s且小于5.0nm/s。具体地，速度X应优选满足下式(6)：
0.1≤X≤5               (6)。1．记录层成膜气氛条件和成膜速度X
形成根据本发明的光记录介质和光记录介质制造方法中的记录层的N2、O2气和A2气混合比(N2+O2)/Ar即Y(％)与记录层成膜速度X由上式(1)～(3)确定，其原因基于在本发明实施方案和比较例中的试验结果：1-2记录层成膜气氛条件和读出信号特性的关系
首先，描述相变型光盘的制作：
首先制作直径为120nm、厚度为0.6nm的衬底2，然后用溅射在衬底2上形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上用Ge2Sb2Te5靶在混入了N2、O2气体的Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成25nm厚的GeSbTe的记录层4。
此时，在混入了N2、O2气体的Ar气氛中，混合比O2/(N2+O2)定为20％，而混合比(N2+O2)/Ar在0～20％范围内变动。由此制作分别具有在不同气氛条件下形成的记录层的多个相变型光盘。
然而应当指出，气氛条件中的(N2+O2)/Ar=0％即意味着不含N2和O2的Ar气氛，不包括在本发明的光记录介质制造方法中采用的记录层形成条件中。
然后，在在不同条件下形成的各记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的铝合金的光反射层6，然后通过施加紫外线硬化树脂在光反射层6上形成保护层7，以制作相变型光盘。
将由此制作的各种相变型光盘1做两个。将由此获得的每种类型的两个相变型光盘1通过在其光反射层6之间施加粘接剂9结合起来，且其光反射层6彼此相对而置。最后，制成了如图2所示的直径为120nm、厚为1.2mm的可用其两面进行读写的双面相变型光盘10。注意，该相变型光盘10的磁道高度约0.8μm，每面的记录容量约为3.0GB。
在不同的记录层成膜条件下制作的多个相变型光盘中的每一个都通过使高功率激光束照射点下面的记录层4结晶化而初始化。
然后，对这些被初始化的相变型光盘中的每一个使用27.7MHz的频道时钟和图3所示的光照射图形进行随机EFM信号的记录。图3中，记录功率用图号Ph表示，擦除功率用Pl表示，冷却功率用Pc表示。在图3所示的光照射图形中，1T表示一个时钟，一个光脉冲的脉冲长度是13ns。
此时，使用其线速度为4.8m/s、记录功率Ph为14.5mW、擦除功率Pl为5.8mW、冷却功率Pc为1.5mW的记录/重放设备或磁盘驱动器。向该磁盘驱动器提供能产生波长为650nm的激光束的激光器。
在这些条件下，向每个相变型光盘重复记录信号两次。
然后，评价形成记录层时采用的N2和O2的混合比和读出信号特性的关系，测量了从每个重复记录两次后的相变型光盘中读出的信号的不稳定性。
测量结果示于图4，其中水平轴表示混合比(N2+O2)/Ar，纵轴表示在同一磁道重复记录两次后从光盘中读出的信号的不稳定性。
对于重复记录少数次如2次后读出的信号的不稳定性，把10％作为介质可接受的参考值。
在上述试验中，鉴于下述原因测量了重复记录两次后读出信号的不稳定性，即，重复记录两次后读出信号的不稳定性通常是最高的，而重复记录超过10,000次后读出信号不稳定性趋于减小。这就是测量重复记录两次后的读出信号不稳定性的原因。
从图4所示的试验结果可看出，当混合比(N2+O2)/Ar=0％时即A2气体中不含N2和O2时，不稳定性最高为12.7％，并随N2和O2含量的增加而降低。当混合比(N2+O2)/Ar=6～10％时，不稳定性最低。随混合比(N2+O2)/Ar继续增加，不稳定性又逐渐升高。
因此，图4所示的试验结果表明，为了使重复记录后信号读出的不稳定性小于10％(此时可保证信号质量)，记录层应优选地，在混合比(N2+O2)/Ar＞6％的气氛中形成。1-2记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系
下面，为了评价每一个光盘的记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系，对在图4所示试验中的不同气氛条件下形成的记录层和由此制造的每个相变型光盘进行了初始化。测量了每个相变型光盘的槽反射率。
试验结果示于图5，其中水平轴表示混合比(N2+O2)/Ar，纵轴表示槽反射率。
从图5的槽反射率可看出，随混合比(N2+O2)/Ar增加槽反射率急剧减小。当混合比(N2+O2)/Ar＞21.0％时，槽反射率＜11％，信号调制不理想。
因此，从试验结果可看出，为了获得满意的信号调制，记录层成膜气氛中的混合比(N2+O2)/Ar应当小于21.0％。1-3满足读出信号特性和槽反射率要求的气氛条件
如上所述，图4和图5的结果表明，在根据本发明的光记录介质及其制造方法中，当记录层成膜速度为0.42nm/s，混合比O2/(N2+O2)为20％时，记录层应当在混合比(N2+O2)/Ar=6～21.0％的Ar气氛中形成，以满足读出信号不稳定性和槽反射率的要求。
图4和图5示出了在分别具有以0.42m/s的速度形成的记录层的各光盘中进行的试验的结果。因此，在记录层成膜速度不同时，为了获得与图4和图5中相似的读出信号特性，还应当改变混合比(N2+O2)/Ar。1-4记录层成膜速度变化时的气氛条件、读出信号特性和槽反射率之间的关系
接着，研究了当记录层成膜速度变化时满足读出信号不稳定性和槽反射率要求的混合比(N2+O2)/Ar。
首先，在与结果示于图4的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于向靶材Ge2Sb2Te5施加的电压是变化的，记录层成膜速度为0.1m/s以及混合比(N2+O2)/Ar在0～20％范围内变化。与结果示于图4的试验相同地，测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性。测量结果示于图6。在该试验中，混合比O2/(N2+O2)定为20％。
而且，在记录层成膜速度为0.1nm/s、记录层成膜气氛如上变化的情况下对光盘进行了初始化。用与结果示于图5的试验同样的方式测量了这样初始化后的光盘的槽反射率。测量结果示于图7。
同样地，在与结果示于图4的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于记录层成膜速度为1.6m/s以及混合比(N2+O2)/Ar在0～45％范围内变化。与结果示于图4和图5的试验相同地，在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图8和图9。
同样地，在与结果示于图4的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于记录层成膜速度为5.0m/s以及混合比(N2+O2)/Ar在0～90％范围内变化。与结果示于图4和图5的试验相同地，在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图10和图11。
图6、8和10所示的试验结果表明，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比(N2+O2)/Ar分别为＞5％、＞8％和＞14％。
而且，从图7、9和11所示的试验结果可看出，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比(N2+O2)/Ar分别为＜17％、＜40％和＜80％。1-5满足读出信号特性和槽反射率要求的记录层成膜条件
如上所述，图4、6、8和10所示的结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比(N2+O2)/Ar分别为6％、5％、8％、14％。将结果标注于图12，其中记录层成膜速度示于水平轴方向，混合比(N2+O2)/Ar示于纵轴，画出直线α。
在图12中，水平轴表示记录层成膜速度X(nm/s)，纵轴表示混合比(N2+O2)/Ar即Y％。直线α由Y=2.3X+1.0表示，在直线α以下的区域内，读出信号不稳定性＞10％，不能提供高质量读出信号。
另一方面，如前所述，图5、7、9和11所示结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比(N2+O2)/Ar分别为21％、17％、40％、80％。将结果标注于图12，其中记录层成膜速度为水平轴，混合比(N2+O2)/Ar为垂直轴，画出直线β。
β线由Y=12.8X+16.7表示。在β线以上的区域，槽反射率＜11％，得不到满意的信号调制。
如果记录层成膜速度X＞5.0nm/s，则因其值太高而不能保证用于调整记录层厚度所需的足够长的记录层成膜时间。如果速度X＜0.1nm/s，则记录层的成膜花费很长时间，在实际制造中不合适。因此，记录层成膜速度应优选为0.1≤X≤5.0(式(6))。
由以上描述易见，根据本发明的相变型光盘1优选地应具有GeSbTe合金的记录层，该记录层在含有N2和O2的Ar气氛中以速度X(nm/s)溅射形成，其中，N2、O2和Ar的混合比(N2+O2)/Ar是Y(％)，混合气体中的O2比O2/(N2+O2)是Z(％)，参数X、Y、Z满足下式(1)和(2)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
此时，如前所述，对于本发明的相变型光盘1，优选地，记录层4应以0.1≤X≤5.0的速度X形成。2．记录层成膜的合适混合比O2/(N2+O2)
下面，考虑最佳混合比O2/(N2+O2)。
作为记录层成膜气氛条件中的一个参数，下面讨论以读出信号特性和激光束功率值(下称“记录功率边缘”)为出发点的合适混合比O2/(N2+O2)。本发明中混合比O2/(N2+O2)即Z(％)值定为10≤Z≤60(式(3))的原因基于下述的试验结果。2-1读出信号特性和混合比O2/(N2+O2)的关系
首先，以与其结果示于图4的试验相似的方式制作双面光盘，不同之处在于是在其混合比(N2+O2)/Ar=10％、混合比O2/(N2+O2)在0～100％间变化的Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射成膜获得由Ge2Sb2Te5合金形成的记录层。
将这样制作的光盘初始化，向光盘重复记录信号20,000次。用图3所示的光照射图形重复记录20,000次后测量读出信号的不稳定性。测量结果示于图13，其中水平轴表示混合比O2/(N2+O2)，垂直轴表示重复记录20,000次读出信号的不稳定性。图3中水平轴的“0％”表示记录层成膜气氛中不含O2。
对于重复记录很多次如20,000次后的高质量读出信号的不稳定性，把12.5％作为介质的可接收的参考值。
从图13的测量结果可看出，随混合比O2/(N2+O2)增加，读出信号不稳定性逐渐降低。当混合比O2/(N2+O2)＞10％时，读出信号不稳定性＜12.5％，使得即使信号被重复记录很多次后也能获得足够好的读出信号。2-2记录功率边缘和混合比O2/(N2+O2)的关系
首先制作其试验结果示于图13中的光盘，然后置于90℃的恒温环境中保温100h以加速试验。
然后，将信号在光盘的同一磁道重复记录两次，确定用于记录的记录功率边缘。结果示于图14。对于重复记录少数次如两次后的高质量读出信号的不稳定性，把10％作为介质的可接收的参考值。
以10％的读出信号不稳定性作为阈值，记录功率边缘(Pw)是如下定义的。重复记录两次后获得10％的读出信号不稳定性的记录功率最小值和最大值此处分别记为Pmin和Pmax。则记录功率边缘定义为最大、最小值的差(Pmax-Pmin)和其平均值(Pmax+Pmin)/2的比值，即是由下式(7)表示的值：
Pw=(Pmax-Pmin)/((Pmax+Pmin)/2)    (7)
由图14的结果易见，随O2的比值增加，记录功率边缘下降，且当混合比O2/(N2+O2)＞60％时，记录功率边缘＜10％。所以可以认为在记录功率边缘和气氛条件都变化时制作的光盘不能进行令人满意的记录。2-3对于良好读出信号特性和记录功率边缘的合适混合比O2/(N2+O2)
图13和图14的结果表明，为了使重复记录20,000次后读出信号的不稳定性处于可接受的信号检测水平，且即使是记录激光功率变化也能保证最小必需记录功率边缘，优选地，混合比O2/(N2+O2)应大小10％且小于60％。
如前所述，根据本发明的光记录介质具有由相变型材料如GeSbTe合金构成的记录层4，该记录层4在含有N2和O2气的Ar气氛中通过溅射形成。
而且，由图4和图14所示结果易见，优选地，根据本发明的光记录介质的记录层4应在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中，N2、O2气Ar气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％),O2气对N2和O2气的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，且参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+10       (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
这样，在根据本发明的光记录介质中，由于记录层4的成膜条件已确定，最好使形成记录层4的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层4的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质减小重复记录几到几十次后的读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的读/写特性。3．用于记录层的相变型材料的成分
图15是在本发明中用作记录层4的材料的成分的三元成分相图。在该三元(Ge、Sb和Te)成分相图中，GeSbTe合金的成分点落在由包括J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点确定的区域中。
如前所述，记录层4的Ge-Sb-Te合金的成分这样限定的原因基于下述试验的结果。3-1在Ge、Sb和Te的三元相图中Ge50Te50和Sb40Te60两点连线上的成分
首先，在衬底2上溅射形成厚为120的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成厚25nm的GeSbTe记录层4，其中Ar气氛中混合比(N2+O2)/Ar为10％，混合比O2/(N2+O2)为20％。
此时，用溅射形成记录层4，所用靶材是Ge2Sb2Te5靶、Ge靶、Sb靶、和Te靶。
首先，考虑其记录层具有在图16中直线11上的成分的相变型光盘，图16也是Ge、Sb和Te的三元相图，直线11是连接C点(2,2,5)附近的点Ge50Te50和Sb40Te60的连线。更具体地说，在Ge和Te靶材的成膜速度比值保持为1时与Ge2Sb2Te5靶材共溅，形成具有图16中点Ge50Te50和Ge2Sb2Te5之间的成分的记录层4。
然后，在记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的Al合金的光反射层6。之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂等以形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
最后，制造两片这样的相变型光盘，并将获得的两片光盘1彼此粘接在一起，使其光反射层正好相对，并在其间施加粘接剂9，得到直径为120mm、厚为1.2mm的双面相变型光盘。
同样地，制作只有记录层4由上述不同材料构成的其它相变型光盘。更具体地，在Sb和Te靶材成膜速度保持为0.67nm/s时使Ge2Sb2Te2、Sb和Te靶材共溅形成其成分位于图16中点Sb40Te60和Ge2Sb2Te5之间的记录层4。
在与其结果示于图4的试验类似的条件下，对其记录层成分落在图16的线11上的相变型光盘使用图3所示的光照射图形记录信号一次，并测量从相变型光盘读出的信号的不稳定性。
测量结果示于图17，其中水平轴表示落在点Ge50Te50和Sb40Te60连线11上的成分中Ge的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图17中的点J、L和C分别对应于图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、L(14.3、28.6、57.1)和C(2,2,5)。
由图17的结果易见，当记录层4的成分的Ge含量高于Ge、Sb和Te三元相图中的J点(26.0,19.2,54.8)时，不稳定性大于10％，且当记录层4的成分的Ge含量低于L点(14.3,28.6,57.1)时，不稳定性大于10％。因此，所述点Ge50Te50和Sb40Te60连接线11的成分优选地应是在图15中点J和L连线中的一个。3-2 Ge、Sb和Te三元相图中其Te含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Te含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Te靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线12上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线12上的相变型光盘，和其结果示于图17的试验同样地，测量了记录一次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图18，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Te连线12上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图18中的点C和K分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)。
图18的结果表明，为使不稳定性小于10％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)的连线上。3-3 Ge、Sb和Te三元相图中其Sb含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Sb含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Sb靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线13上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线13上的相变型光盘，和其结果示于图17的试验同样地，测量了记录一次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图19，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Sb连线13上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图19中的点C和M分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)。
图19的结果表明，为使不稳定性小于10％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)的连线上。3-4用于本发明记录层的合适的成分
上述结果表明，作为根据本发明的相变型光盘1的记录层材料的GeSbTe合金的成分应落在由图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)限定的区域内。
由于本发明的相变型光盘1的记录层的相变型材料的成分如上限定，记录层的重复记录耐用性和写/读特性被优化，由此即使重复记录后也能有效地保证信号的质量。4．记录层的合适厚度
优选地，本发明的记录层4的厚度应为18～30mm，其原因基于下述试验结果：4-1本发明记录层的合适厚度
首先，在衬底2上用溅射形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成Ge2Sb2Te5的记录层，其中Ar气氛中混合比(N2+O2)/Ar是10％，混合比O2/(N2+O2)是20％。形成的记录层的厚度在15～40nm之间变化。制造多个其记录层4的厚度各不相同的衬底2。
然后，在每个不同厚度的记录层4上依次溅射形成15nm厚的ZnS-SiO2的第二介电层5和150nm厚的Al合金的光反射层6，之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
将这样形成的记录层4厚度各不相同的多个相变型光盘初始化，使用图3所示的光照射图形向相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量读出的随机EFM信号的不稳定性。此时，线速度是4.8m/s，记录功率Ph、擦除功率Pl和冷却功率Pc设置为使其记录一次后的读出信号不稳定性最小。
上述试验表明，由于若这样制作的相变型光盘1的记录层4厚度＜18nm，则太脆弱，记录功率Ph为15mW的高功率激光束不能对其进行反复记录。而若相变型光盘1的记录层4厚度＞30nm，则重复记录10，000次后的读出信号不稳定性超过12.5％，即重复记录耐用性不够。因此，优选地，记录层应为18～30nm。
根据本发明，第一介电层3形成在衬底2上。第一介电层3用来保护记录层4免于氧化和因多重干涉造成的激光束的放大。
第一介电层3由选自ZnS、SiOx、Al2O3、ZrO3、Ta2O5、Si3N4、SiNx、AlNx、MoO3、WO3、ZrO2、BN、TiN、ZrN、PbF2、MgF2等中的材料构成。可用其中的一种材料也可用多种材料的混合物。其中，优选地，第一介电层3的材料应至少包含ZnS，更优选地，是ZnS-SiO2。
而且，优选地，第一介电层3的厚度为80～140nm，其原因与下述试验结果有关。
首先，用溅射在衬底2上形成ZnS-SiO2的第一介电层3。此时，使第一介电层3的厚度在70～150nm内变化以制作多个具有不同厚度的第一介电层的衬底2。
然后，在每个厚度不同的第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成厚为25nm的Ge2Sb2Te5的记录层4，其中Ar气氛中混合比(N2+O2)/Ar是10％，混合比O2/(N2+O2)为20％。
接着，在每个记录层4上依次溅射形成15nm厚的ZnS-SiO2的第二介电层5和150nm厚的Al合金的光反射层6，之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
将这样形成的相变型光盘初始化，使用图3所示的光照射图形向相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量读出的随机EFM信号的不稳定性。此时，线速度为4.8m/s，记录功率Ph、擦除功率Pl和冷却功率Pc设置为使其记录一次后的读出信号不稳定性最小。
上述试验结果表明，由于这样制得相变型光盘1中的第一介电层3厚度小于80nm，使得槽反射率很低，得不到高质量的读出信号。而在第一介电层3厚度大于140nm的相变型光盘1中，重复记录10,000后的读出信号不稳定性超过12.5％，即重复记录耐用性不够，因此，优选地，第一介电层应为80～140μm。
注意，第一介电层3可用公知的方法如汽相沉积或溅射如离子束溅射、DC溅射、RF溅射等。
用与第一介电层3同样的材料和同样的方式在记录层4上形成第二介电层5。与第一介电层3同样地，第二介电层也用来保护记录层4免于氧化和因多重干涉造成的激光束的放大。
优选地，第二介电层5应为10～30nm厚。如果第二介电层5的厚度＜10nm，激光束产生的热易于传到光反射层6，损害防止水分从外界渗入的功能。如果第二介电层厚度超过30nm，记录层4中因激光束升温造成的热量难以传到光反射层，使得对相变型光盘重复记录时使记录层4受到严重损坏。
光反射层6在第二介电层5上形成。光反射层6反射从衬底2入射的光，还用作散热器以防止过多的热量积存在记录层4内。
优选地，光反射层6由金属、金属间化合物或半导体元件的一种或其组合构成。例如，它可以是金属元素如Al、Au、Ni、Fe、Cr或其合金。
优选地，光反射层6应厚为50～300nm。如果厚度小于50nm，光反射层6将具有热量难以散失的结构，从而在对相变型光盘进行重复记录时使记录层4更易损坏。如果光反射层6厚度大于300nm，则需要更长的制造时间，降低生产率。光反射层6可用公知的方法如汽相沉积或溅射如离子束溅射、DC溅射、RF溅射等。
保护层7在光反射层6上形成。它通过把紫外线硬化树酯用旋涂法施加在光反射层6上形成，或用粘接剂把树脂、玻璃或金属板粘合到光反射层6上形成。
已经提出过这样的相变型光盘，其中两个直径为120±0.3mm、厚为0.6±0.03mm的衬底层叠在一起，功能层如记录层形成在层叠衬底的两边，磁道高度为0.8±0.01μm，用光学系统在槽中进行记录，该光学系统的数值孔径NA和光源波长λ的比值λ/NA是(1.083-0.086)～(1.083+0.167)μm，记录容量是每面3.0GB。本发明适于用在这样的双面相变型光盘上。
下面借助实例描述具有上述构造的相变型光盘1的加工过程。
首先，用聚碳酸酯注射成型获得在其上已形成了预定的槽的衬底2。然后，用RF溅射法在衬底2上形成ZnS-SiO2的第一介电层3。
接着，在第一介电层3上用DC溅射法形成GeSbTe合金的记录层4。此时，用作相变型材料的GeSbTe合金通过在含有N2和O2气的Ar气氛中溅射形成记录层4。
优选地，记录层4应在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中N2、O2气对Ar的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％),O2气对N2和O2混合物的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，且参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
这样，在根据本发明的光记录介质制造方法中，由于记录层4的成膜条件已确定，最好使形成记录层4的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层4的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质制造方法能用来减小重复记录几到几十次后的读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的读/写特性。
注意，优选地，记录层成膜速度应为大于0.1nm/s且小于0.5nm/s。这样，根据本发明的光记录介质制造系统就如上所述地限定了记录层成膜速度以优化记录层4的写/读特性，由此实现了即使在信号重复记录后也能保持良好的写/读特征的光记录介质。
构成记录层4的GeSbTe含金的成分在Ge、Sb和Te的三元相图中应落在由包括点J(26.0、19.2、54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
由于记录层4由这样的成分构成，可以获得这样的光记录介质，即其记录层4的写/读特性被优化使得反复记录后的读出信号的损伤减小了。
接着，在记录层4上用RF溅射形成ZnS-SiO2的第二介电层5。然后用Al靶在第二介电层5上形成光反射层6。
接着用旋涂法在光反射层6上涂覆紫外线硬化树脂，由此最终形成了根据本发明的相变型光盘1。
注意，为了制作图2所示的双面相变型光盘，例如，可以制作两片上述的相变型光盘1，使其彼此的光反射层6相对并在层6之间施加粘接剂而把两片相变型光盘1粘结起来。
下面将描述对具有上述构造的相变型光盘1初始化，并向其写入、擦除或从其读出信息信号。
已经描述了包含在衬底2上依次形成的第一介电层3、记录层4、第二介电层5、光反射层6和保护层7的相变型光盘1。对该相变型光盘1处理以使记录层4初始化。
初始化是处理还未写入任何信息信号的记录层，使其具有均匀的结晶态。更具体地，使预定的激光束均匀地照射在整个相变型光盘1上。此时，将记录层4加热到低于相变型材料的熔点又高于结晶化温度的某一温度。之后，将记录层4冷却到均匀的晶态。这样，记录层4就初始化了。
信息信号将被写入、擦除或读出置于磁盘驱动器中并以一预定线速度旋转的相变型光盘1上。
首先，为了向相变型光盘1记录信号，从衬底2射入高功率激光束聚集到记录层4上。这样，记录层的位于激光束照射点之下的部分就被迅速加热到高于熔点的温度，然后迅速冷却获得非晶态。在相变型光盘1中，信息信号以非晶态记录标记的形式写在晶态的记录层4上。
为了擦除写在相变型光盘1上的信息，从衬底2将比写入信息信号的激光弱的激光至少聚集在记录标记上。记录层4的位于激光束照射点之下的部分被加热到高于结晶化温度而又低于熔点的温度，然后退火使其恢复先前的结晶态。即作为信息信号的非晶态标记又变成晶态相，由此就擦除了信息信号。
为了从在其上信息信号已被写入或/和擦除的相变型光盘1中的信息信号，从衬底2射入其功率足够低不致于造成记录层4发生相变的光束并聚集到记录层4上，检测返回的入射光。
在相变型光盘1中，晶态的记录层4比非晶态的反射率高，因此，光盘驱动器就会接收来自记录层4的返回光并检测记录层4中晶态和非晶态的反射率差值，由此重放信息信号。实施方案2
与如图1所示的相变型光盘相似地，根据本发明第二实施方案的相变型光盘包括：衬底2和依次在其上形成的第一介电层3、记录层4、第二个电层5、光反射层6以及保护层7。
根据第二方案的相变型光盘与前述的第一方案不同之处仅仅在于记录层4的构造，而它包含的其它层如衬底2、第一介电层3、第二介电层5、光反射层6和保护层7都与方案几乎相同，因此，除记录层之外的其它层不再赘述，下面只讨论记录层4。
记录层4由在激光束之类的照射点之下能进行从晶态到非晶态相变的相变型材料构成。即，记录层4是在激光束聚集下进行相变以写入、擦除或读出信息信号的光记录层。
具体地，本发明中的记录层4的相变型材料是含有GeSbTe合金的Calcogenide。该记录层4的厚度优选地为18～30nm。
注意，优选地，记录层4应在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中，O2气对A2气的混合比O2/Ar为Y(％)，且参数X、Y(满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
注意，混合比O2/Ar是O2和Ar的流量比，即Ar气氛中O2和Ar的体积比。
而且，记录层成膜速度X应优选为大于0.1nm/s且小于5.0nm/s。具体地，速度X应优选满足下式(6)：
0.1≤X≤5        (6)。1．记录层成膜气氛条件和成膜速度X
形成根据本发明的光记录介质和光记录介质制造方法中的记录层的O2气和A2气混合比O2/Ar即Y(％)与记录层成膜速度X由上式(1)、(4)和(6)确定，其原因基于在本发明实施方案和比较例中的试验结果：1-2记录层成膜气氛条件和读出信号特性的关系
首先，描述相变型光盘的制作：
首先制作直径为120nm、厚度为0.6nm的衬底2，然后用溅射在衬底2上形成厚为90nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上用Ge2Sb2Te5靶在混入了O2气体的Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成25nm厚的GeSbTe的记录层4。
此时，在混入了O2气体的Ar气氛中，混合比O2/Ar在0～10％范围内变动。由此制作分别具有在不同气氛条件下形成的记录层的多个相变型光盘。
然后，在在不同条件下形成的各记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的铝合金的光反射层6，然后通过施加紫外线硬化树脂在光反射层6上形成保护层7，以制作相变型光盘。
将由此制作的各种相变型光盘1做两个。将由此获得的每种类型的两个相变型光盘1通过在其光反射层6之间施加粘接剂9结合起来，且其光反射层6彼此相对而置。最后，制成了如图2所示的直径为120nm、厚为1.2mm的可用其两面进行读写的双面相变型光盘10。注意，该相变型光盘10的磁道高度约0.8μm。
在不同的记录层成膜条件下制作的多个相变型光盘中的每一个都通过使高功率激光束照射点下面的记录层4结晶化而初始化。
然后，对这些被初始化的相变型光盘中的每一个使用27.7MHz的频道时钟和图3所示的光照射图形进行随机EFM信号的记录。图3中，记录功率用图号Ph表示，擦除功率用Pl表示，冷却功率用Pc表示。在图3所示的光照射图形中，1T表示一个时钟，一个光脉冲的脉冲长度是13ns。
此时，使用其线速度为4.8m/s、记录功率Ph为14.5mW、擦除功率Pl为5.8mW、冷却功率Pc为1.5mW的记录/重放设备或磁盘驱动器。向该磁盘驱动器提供能产生波长为650nm的激光束的激光器。
在这些条件下，向每个相变型光盘重复记录信号20,000次。
然后，评价形成记录层时采用的O2和Ar的混合比和读出信号特性的关系，测量了从每个重复记录20,000次后的相聚型光盘中读出的信号的不稳定性。
测量结果示于图20，其中水平轴表示混合比O2/Ar，纵轴表示在同一磁道重复记录20,000次后从光盘中读出的信号的不稳定性。
对于可纠正的不稳定性，把10％作为介质可接受的参考值。
从图20所示的试验结果可看出，当混合比O2/Ar=0％时即A2气体中不含O2时，不稳定性最高为15.8％，并随O2含量的增加而降低。当混合比O2/Ar=1.5～4％时，不稳定性最低。随混合比O2/Ar继续增加，不稳定性又逐渐升高。
因此，图20所示的试验结果表明，为了使重复记录后信号读出的不稳定性小于12.5％(此时的不稳定性可纠正)，记录层应优选地，在混合比O2/Ar＞1.5％的气氛中形成。1-2记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系
下面，为了评价每一个光盘的记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系，对不同气氛条件下形成的记录层和由此制造的每个相变型光盘进行了初始化。测量了每个相变型光盘的槽反射率。
试验结果示于图21，其中水平轴表示混合比O2/Ar，纵轴表示槽反射率。
从图21的槽反射率可看出，随混合比O2/Ar增加槽反射率急剧减小。当混合比O2/Ar＞5.0％时，槽反射率＜11％，信号调制不理想。
因此，从图21的试验结果可看出，为了获得满意的信号调制，记录层成膜气氛中的混合比O2/Ar应当小于5.0％。1-3满足读出信号特性和槽反射率要求的气氛条件
如上所述，图20和图25的结果表明，在根据本发明的光记录介质及其制造方法中，当记录层成膜速度为0.42nm/s，记录层应当在混合比O2/Ar=1.5～5.0％的Ar气氛中形成，以满足读出信号不稳定性和槽反射率的要求。
图20和图21示出了在分别具有以0.42m/s的速度形成的记录层的各光盘中进行的试验的结果。因此，在记录层成膜速度不同时，为了获得与图20和图21中相似的读出信号特性，还应当改变混合比O2/Ar。1-4记录层成膜速度变化时的气氛条件、读出信号特性和槽反射率之间的关系
接着，研究了当记录层成膜速度变化时满足读出信号不稳定性和槽反射率要求的混合比O2/Ar。
首先，在与结果示于图20的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于向靶材Ge2Sb2Te5施加的电压是变化的，记录层成膜速度为0.1m/s以及混合比O2/Ar在0～5％范围内变化。与结果示于图20的试验相同地，测量了向光盘重复记录20,000次后读出信号的不稳定性。测量结果示于图22。而且，在记录层成膜速度为0.1nm/s、记录层成膜气氛如上变化的情况下对光盘进行了初始化。用与结果示于图21的试验同样的方式测量了这样初始化后的光盘的槽反射率。测量结果示于图23。
同样地，在与结果示于图20的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于记录层成膜速度为1.6m/s以及混合比O2/Ar在0～20％范围内变化。在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录20,000次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图24和图25。
同样地，在与结果示于图20的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于记录层成膜速度为5.0m/s以及混合比O2/Ar在0～40％范围内变化。在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录20,000次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图26和图27。
图22、24和26所示的试验结果表明，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比O2/Ar分别为＞1％、＞4％和＞12％。
而且，从图23、25和27所示的试验结果可看出，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比(N2+O2)/Ar分别为＜3％、＜12％和＜30％。1-5满足读出信号特性和槽反射率要求的记录层成膜条件
如上所述，图20、22、24和26所示的结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比O2/Ar分别为1.5％、1％、4％、12％。将结果标注于图28，其中记录层成膜速度示于水平轴方向，混合比O2/Ar示于纵轴，画出直线α。
在图28中，水平轴表示记录层成膜速度X(nm/s)，纵轴表示混合比O2/Ar即Y％。直线α由Y=2.3X+1.0表示，在直线α以下的区域内，读出信号不稳定性＞12.5％，不能提供高质量读出信号。
另一方面，如前所述，图21、23、25和27所示结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比O2/Ar分别为5％、3％、12％、30％。将结果标注于图28，其中记录层成膜速度为水平轴，混合比O2/Ar为垂直轴，画出直线β。
β线由Y=5.5X+2.7表示。在β线以上的区域，槽反射率＜11％，得不到满意的信号调制。
如果记录层成膜速度X＞5.0nm/s，则因其值太高而不能保证用于调整记录层厚度所需的足够长的记录层成膜时间。如果速度X＜0.1nm/s，则记录层的成膜花费很长时间，在实际制造中不合适。因此，记录层成膜速度应优选为0.1≤X≤5.0(式(6))。
由以上描述易见，根据本发明的相变型光盘1优选地应具有GeSbTe合金的记录层，该记录层在含有O2的Ar气氛中以速度X(nm/s)溅射形成，其中，O2和Ar的混合比O2/Ar是Y(％)，参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
此时，如前所述，对于本发明的相变型光盘1，优选地，记录层4应以0.1≤X≤5.0的速度X形成。
这样，在根据本发明的光记录介质中，最好使形成记录层4的GeSbTe合金合适地氧化以优化用于读/写的记录层4的物理性能。由此可以使根据本发明的光记录介质满足读出信号不稳定性和槽反射率的要求，减小重复记录后的读出信号的损伤能保持稳定和良好的读/写特性。2．用于记录层的相变型材料的成分
图15是在本发明中用作记录层4的材料的成分的三元成分相图。在该三元(Ge、Sb和Te)成分相图中，GeSbTe合金的成分点落在由包括J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点确定的区域中。
如前所述，记录层4的Ge-Sb-Te合金的成分这样限定的原因基于下述试验的结果。2-1在Ge、Sb和Te的三元相图中Ge50Te50和Sb40Te60两点连线上的成分
首先，在衬底2上溅射形成厚90nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成厚为25nm的GeSbTe记录层4，其中Ar气氛中混合比O2/Ar为2.5％。
此时，用溅射形成记录层4，所用靶材是Ge2Sb2Te5靶、Ge靶、Sb靶、和Te靶。
首先，考虑其记录层具有在图16中直线11上的成分的相变型光盘，图16也是Ge、Sb和Te的三元相图，直线11是连接C点(2,2,5)附近的点Ge50Te50和Sb40Te60的连线。更具体地说，在Ge和Te靶材的成膜速度比值保持为1时与Ge2Sb2Te5靶材共溅，形成具有图16中点Ge50Te50和Ge2Sb2Te5之间的成分的记录层4。
然后，在记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的Al合金的光反射层6。之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂等以形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
最后，制造两片这样的相变型光盘，并将获得的两片光盘1彼此粘接在一起，使其光反射层正好相对，并在其间施加粘接剂9，得到直径为120mm、厚为1.2mm的双面相变型光盘。
同样地，制作只有记录层4由上述不同材料构成的其它相变型光盘。更具体地，在Sb和Te靶材成膜速度保持为0.67nm/s时使Ge2Sb2Te2、Sb和Te靶材共溅形成其成分位于图16中点Sb40Te60和Ge2Sb2Te5之间的记录层4。
在与其结果示于图20的试验类似的条件下，对其记录层成分落在图16的线11上的相变型光盘使用图3所示的光照射图形记录信号20,000次，并测量从相变型光盘读出的信号的不稳定性。记录的信号是具有频道时钟27.7MHz的随机EFM信号。
测量结果示于图29，其中水平轴表示落在点Ge50Te50和Sb40Te60连线11上的成分中Ge的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图17中的点J、L和C分别对应于图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、L(14.3、28.6、57.1)和C(2,2,5)。
由图29的结果易见，当记录层4的成分的Ge含量高于Ge、Sb和Te三元相图中的J点(26.0,19.2,54.8)时，不稳定性大于12.5％，且当记录层4的成分的Ge含量低于L点(14.3,28.6,57.1)时，不稳定性大于12.5％。因此，所述点Ge50Te50和Sb40Te60连接线11的成分优选地应是在图15中点J和L连线中的一个。2-2 Ge、Sb和Te三元相图中其Te含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Te含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Te靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线12上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线12上的相变型光盘，和其结果示于图29的试验同样地，测量了记录20,000次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图30，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Te连线12上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录20,000次后读出信号的不稳定性。注意，图30中的点C和K分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)。
图30的结果表明，为使不稳定性小于12.5％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)的连线上。3-3 Ge、Sb和Te三元相图中其Sb含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Sb含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Sb靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线13上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线13上的相变型光盘，和其结果示于图29的试验同样地，测量了记录20,000次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图31，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Sb连线13上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录20,000次后读出信号的不稳定性。注意，图31中的点C和M分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)。
图31的结果表明，为使不稳定性小于12.5％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)的连线上。2-4用于本发明记录层的合适的成分
上述结果表明，作为根据本发明的相变型光盘1的记录层材料的GeSbTe合金的成分应落在由图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)限定的区域内。
由于本发明的相变型光盘1的记录层的相变型材料的成分如上限定，记录层的重复记录耐用性和写/读特性被优化，由此即使重复记录后也能有效地保证信号的质量。3．记录层的合适厚度
优选地，本发明的记录层4的厚度应为18～30mm，其原因基于下述试验结果：
首先，在衬底2上用溅射形成厚为90nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成Ge2Sb2Te5的记录层，其中Ar气氛中混合比O2/Ar是2.5％。形成的记录层的厚度在15～40nm之间变化。制造多个其记录层4的厚度各不相同的衬底2。
然后，在每个不同厚度的记录层4上依次溅射形成15nm厚的ZnS-SiO2的第二介电层5和150nm厚的Al合金的光反射层6，之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
将这样形成的记录层4厚度各不相同的多个相变型光盘初始化，使用图3所示的光照射图形向相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量读出的随机EFM信号的不稳定性。此时，线速度是4.8m/s，记录功率Ph、擦除功率Pl和冷却功率Pc设置为使其记录一次后的读出信号不稳定性最小。
上述试验表明，由于若这样制作的相变型光盘1的记录层4厚度＜18nm，则太脆弱，记录功率Ph为15mW的高功率激光束不能对其进行反复记录。而若相变型光盘1的记录层4厚度＞30nm，则重复记录20,000次后的读出信号不稳定性超过12.5％，即重复记录耐用性不够。因此，优选地，记录层应为18～30nm。
下面借助实例描述具有上述构造的相变型光盘1的加工过程。
首先，用聚碳酸酯注射成型获得在其上已形成了预定的槽的衬底2。然后，用RF溅射法在衬底2上形成ZnS-SiO2的第一介电层3。
如果相变型光盘1中的第一介电层3厚度小于70nm，使得槽反射率很低，得不到高质量的读出信号。而在第一介电层3厚度大于130nm的相变型光盘1中，重复记录20,000后的读出信号不稳定性超过12.5％，即重复记录耐用性不够，因此，优选地，根据本发明的相变型光盘1的第一介电层应为70～130μm，以确保重复记录后足够好的读出信号和耐久性。
接着，在第一介电层3上用DC溅射法形成GeSbTe合金的记录层4。此时，用作相变型材料的GeSbTe合金通过在含有N2和O2气的Ar气氛中溅射形成记录层4。
优选地，记录层4应在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中O2气对Ar的混合比O2/Ar为Y(％)，且参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
这样，在根据本发明的光记录介质制造方法中，由于记录层4的成膜条件已确定，最好使形成记录层4的GeSbTe合金合适地氧化以优化用于读/写的记录层4的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质制造方法能用来减小重复记录多次后的读出信号的局部损伤并经常保持稳定和良好的读/写特性。
注意，优选地，记录层成膜速度应为大于0.1nm/s且小于0.5nm/s。这样，根据本发明的光记录介质制造系统就如上所述地限定了记录层成膜速度以优化记录层4的写/读特性，由此实现了即使在信号重复记录后也能保持良好的写/读特征的光记录介质。
构成记录层4的GeSbTe含金的成分在Ge、Sb和Te的三元相图中应落在由包括点J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
由于记录层4由这样的成分构成，可以获得这样的光记录介质，即其记录层4的写/读特性被优化使得反复记录后的读出信号的损伤减小了。
接着，在记录层4上用RF溅射形成ZnS-SiO2的第二介电层5。然后用Al靶在第二介电层5上形成光反射层6。
接着用旋涂法在光反射层6上涂覆紫外线硬化树脂，由此最终形成了根据本发明的相变型光盘1。
注意，为了制作图2所示的双面相变型光盘，例如，可以制作两片上述的相变型光盘1，使其彼此的光反射层6相对并在层6之间施加粘接剂而把两片相变型光盘1粘结起来。实施方案3
与如图1所示的相变型光盘相似的，根据本发明第三实施方案的相变型光盘1包括：衬底2和依次在其上形成的第一介电层3、记录层4、第二个电层5、光反射层6以及保护层7。
根据第三方案的相变型光盘与前述的第一方案不同之处仅仅在于记录层4的构造，而它包含的其它层如衬底2、第一介电层3、第二介电层5、光反射层6和保护层7，与方案几乎相同，因此，除记录层之外的其它层不再赘述，下面只讨论记录层4。
如上所述，记录层4形成在第一介电层3上。它由在激光束之类的照射点之下能进行从晶态到非晶态相变的相变型材料构成。即，记录层4是在激光束聚集下进行相变以写入、擦除或读出信息信号的光记录层。
具体地，本发明中的记录层4的相变型材料是含有GeSbTe合金的Calcogenide。该记录层4的厚度优选地为18～30nm。
注意，优选地，记录层4应在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中，N2气对A2气的混合比N2/Ar为Y(％)，且参数X、Y(满足下式(2)和(5)：
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)。
注意，混合比N2/Ar是N2和Ar的流量比，即Ar气氛中N2和Ar的体积比。
而且，记录层成膜速度X应优选为大于0.1nm/s且小于5.0nm/s。具体地，速度X应优选满足下式(6)：
0.1≤X≤5             (6)。1．记录层成膜气氛条件和成膜速度X
形成根据本发明的光记录介质和光记录介质制造方法中的记录层的N2气和A2气混合比N2/Ar即Y(％)与记录层成膜速度X由上式(2)和(5)确定，其原因基于在本发明实施方案和比较例中的试验结果：1-2记录层成膜气氛条件和读出信号特性的关系
首先，描述相变型光盘的制作：
首先制作直径为120nm、厚度为0.6nm的衬底2，然后用溅射在衬底2上形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上用Ge2Sb2Te5靶在混入了N2气体的Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成25nm厚的GeSbTe的记录层4。
此时，在混入了N2气体的Ar气氛中，混合比N2/Ar在0-20％范围内变动。由此制作分别具有在不同气氛条件下形成的记录层的多个相变型光盘。
然后，在在不同条件下形成的各记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的铝合金的光反射层6，然后通过施加紫外线硬化树脂在光反射层6上形成保护层7，以制作相变型光盘。
将由此制作的各种相变型光盘1做两个。将由此获得的每种类型的两个相变型光盘1通过在其光反射层6之间施加粘接剂9结合起来，且其光反射层6彼此相对而置。最后，制成了如图2所示的直径为120nm、厚为1.2mm的可用其两面进行读写的双面相变型光盘10。注意，该相变型光盘10的磁道高度约0.8μm，每面的记录容量约为3.0GB。
在不同的记录层成膜条件下制作的多个相变型光盘中的每一个都通过使高功率激光束照射点下面的记录层4结晶化而初始化。
然后，对这些被初始化的相变型光盘中的每一个使用27.7MHz的频道时钟和图3所示的光照射图形进行随机EFM信号的记录。图3中，记录功率用图号Ph表示，擦除功率用Pl表示，冷却功率用Pc表示。在图3所示的光照射图形中，1T表示一个时钟，一个光脉冲的脉冲长度是13ns。
此时，使用其线速度为4.8m/s、记录功率Ph为14.5mW、擦除功率Pl为5.8mW、冷却功率Pc为1.5mW的记录/重放设备或磁盘驱动器。向该磁盘驱动器提供能产生波长为650nm的激光束的激光器。
在这些条件下，向每个相变型光盘重复记录信号两次。
然后，评价形成记录层时采用的N2和Ar的混合比和读出信号特性的关系，测量了从每个重复记录两次后的相聚型光盘中读出的信号的不稳定性。
测量结果示于图32，其中水平轴表示混合比(N2+O2)/Ar，纵轴表示在同一磁道重复记录两次后从光盘中读出的信号的不稳定性。
对于可纠正的不稳定性，把10％作为介质可接受的参考值。
在上述试验中，鉴于下述原因测量了重复记录两次后读出信号的不稳定性，即，重复记录两次后读出信号的不稳定性通常是最高的，而重复记录超过10,000次后读出信号不稳定性趋于减小。这就是测量重复记录两次后的读出信号不稳定性的原因。
从图32所示的试验结果可看出，当混合比N2/Ar=0％时即A2气体中不含N2合比N2/Ar=6～10％时，不稳定性最低。随混合比N2/Ar继续增加，不稳定性又逐渐升高。
因此，图32所示的试验结果表明，为了使重复记录后信号读出的不稳定性小于10％(此时可保证信号质量)，记录层应优选地，在混合比N2/Ar＞6％的气氛中形成。1-2记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系
下面，为了评价每一个光盘的记录层成膜气氛条件和槽反射率的关系，对在不同气氛条件下形成的记录层和由此制造的每个相变型光盘进行了初始化。测量了每个相变型光盘的槽反射率。
试验结果示于图33，其中水平轴表示混合比N2/Ar，纵轴表示槽反射率。
从图33的槽反射率可看出，随混合比N2/Ar增加槽反射率急剧减小。当混合比N2/Ar＞21.0％时，槽反射率＜11％，信号调制不理想。
因此，从试验结果可看出，为了获得满意的信号调制，记录层成膜气氛中的混合比N2/Ar应当小于21.0％。1-3满足读出信号特性和槽反射率要求的气氛条件
如上所述，图32和图33的结果表明，在根据本发明的光记录介质及其制造方法中，当记录层成膜速度为0.42nm/s，记录层应当在混合比N2/Ar=6～21.0％的Ar气氛中形成，以满足读出信号不稳定性和槽反射率的要求。
图32和图33示出了在分别具有以0.42m/s的速度形成的记录层的各光盘中进行的试验的结果。因此，在记录层成膜速度不同时，为了获得与图32和图33中相似的读出信号特性，还应当改变混合比N2/Ar。1-4记录层成膜速度变化时的气氛条件、读出信号特性和槽反射率之间的关系
接着，研究了当记录层成膜速度变化时满足读出信号不稳定性和槽反射率要求的混合比N2/Ar。
首先，在与结果示于图32的试验相似的条件下制作光盘，不同之处在于向靶材Ge2Sb2Te5施加的电压是变化的，记录层成膜速度为0.1m/s以及混合比N2/Ar在0～20％范围内变化。与结果示于图32的试验相同地，测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性。测量结果示于图34。
而且，在记录层成膜速度为0.1nm/s、记录层成膜气氛如上变化的情况下对光盘进行了初始化。用与结果示于图33的试验同样的方式测量了这样初始化后的光盘的槽反射率。测量结果示于图35。
同样地，制作光盘，记录层成膜速度为1.6m/s且混合比N2/Ar如上变化。在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图36和图37。
同样地，制作光盘，记录层成膜速度为5.0m/s且混合比(N2+O2)/Ar在0～90％范围内变化。在光盘初始化之后测量了向光盘重复记录两次后读出信号的不稳定性和槽反射率。测量结果示于图38和图39。
图34、36和38所示的试验结果表明，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比N2/Ar分别为＞5％、＞8％和＞14％。
而且，从图35、37和39所示的试验结果可看出，在其记录层分别以0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比N2/Ar分别为＜17％、＜40％和＜80％。1-5满足读出信号特性和槽反射率要求的记录层成膜条件
如上所述，图32、34、36和38所示的结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＜10％的读出信号不稳定性的混合比N2/Ar分别为6％、5％、8％、14％。将结果标注于图40，其中记录层成膜速度示于水平轴方向，混合比N2/Ar示于纵轴，画出直线α。
在图40中，水平轴表示记录层成膜速度X(nm/s)，纵轴表示混合比N2/Ar即Y％。直线α由Y=1.8X+5.0表示，在直线α以下的区域内，读出信号不稳定性＞10％，不能提供高质量读出信号。
另一方面，如前所述，图33、35、37和39所示结果表明，在其记录层分别以0.42nm/s、0.1nm/s、1.6nm/s和5.0nm/s的速度形成的各光盘中，获得＞11％的槽反射率的混合比N2/Ar分别为21％、17％、40％、80％。将结果标注于图40，其中记录层成膜速度为水平轴，混合比N2/Ar为垂直轴，画出直线β。
β线由Y=12.8X+16.7表示。在β线以上的区域，槽反射率＜11％，得不到满意的信号调制。
如果记录层成膜速度X＞5.0nm/s，则因其值太高而不能保证用于调整记录层厚度所需的足够长的记录层成膜时间。如果速度X＜0.1nm/s，则记录层的成膜花费很长时间，在实际制造中不合适。因此，记录层成膜速度应优选为0.1≤X≤5.0(式(6))。
由以上描述易见，根据本发明的相变型光盘1优选地应具有GeSbTe合金的记录层，该记录层在含有N2的Ar气氛中以速度X(nm/s)溅射形成，其中，N2和Ar的混合比N2/Ar是Y(％)，参数X、Y满足下式(2)和(5)：
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)。
此时，如前所述，对于本发明的相变型光盘1，优选地，记录层4应以0.1≤X≤5.0的速度X形成。2．用于记录层的相变型材料的成分
图15是在本发明中用作记录层4的材料的成分的三元成分相图。在该三元(Ge、Sb和Te)成分相图中，GeSbTe合金的成分点落在由包括J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点确定的区域中。
如前所述，记录层4的Ge-Sb-Te合金的成分这样限定的原因基于下述试验的结果。2-1在Ge、Sb和Te的三元相图中Ge50Te50和Sb40Te60两点连线上的成分
首先，在衬底2上溅射形成厚为120的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成厚为25的GeSbTe记录层4，其中Ar气氛中混合比N2/Ar为10％。
此时，用溅射形成记录层4，所用靶材是Ge2Sb2Te5靶、Ge靶、Sb靶、和Te靶。
首先，考虑其记录层具有在图16中直线11上的成分的相变型光盘，图16也是Ge、Sb和Te的三元相图，直线11是连接C点(2,2,5)附近的点Ge50Te50和Sb40Te60的连线。更具体地说，在Ge和Te靶材的成膜速度比值保持为1时与Ge2Sb2Te5靶材共溅，形成具有图16中点Ge50Te50和Ge2Sb2Te5之间的成分的记录层4。
然后，在记录层4上依次溅射形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层5和厚为150nm的Al合金的光反射层6。之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂等以形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
最后，制造两片这样的相变型光盘，并将获得的两片光盘1彼此粘接在一起，使其光反射层正好相对，并在其间施加粘接剂9，得到直径为120mm、厚为1.2mm的双面相变型光盘。
同样地，制作只有记录层4由上述不同材料构成的其它相变型光盘。更具体地，在Sb和Te靶材成膜速度保持为0.67nm/s时使Ge2Sb2Te2、Sb和Te靶材共溅形成其成分位于图16中点Sb40Te60和Ge2Sb2Te5之间的记录层4。
在与其结果示于图32的试验类似的条件下，对其记录层成分落在图16的线11上的相变型光盘使用图3所示的光照射图形记录信号一次，并测量从相变型光盘读出的信号的不稳定性。
测量结果示于图41，其中水平轴表示落在点Ge50Te50和Sb40Te60连线11上的成分中Ge的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图41中的点J、L和C分别对应于图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、L(14.3、28.6、57.1)和C(2,2,5)。
由图41的结果易见，当记录层4的成分的Ge含量高于Ge、Sb和Te三元相图中的J点(26.0,19.2,54.8)时，不稳定性大于10％，且当记录层4的成分的Ge含量低于L点(14.3,28.6,57.1)时，不稳定性大于10％。因此，所述点Ge50Te50和Sb40Te60连接线11的成分优选地应是在图15中点J和L连线中的一个。2-2 Ge、Sb和Te三元相图中其Te含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Te含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Te靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线12上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线12上的相变型光盘，和其结果示于图41的试验同样地，测量了记录一次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图42，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Te连线12上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图42中的点C和K分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)。
图42的结果表明，为使不稳定性小于10％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和K(21.0,21.0,58.0)的连线上。2-3 Ge、Sb和Te三元相图中其Sb含量大于点C(2,2,5)的成分
下面，制作其记录层成分的Sb含量大于点C(2,2,5)的相变型光盘。更具体地，用Ge2Sb2Te5和Sb靶共溅以制作其记录层4成分位于从C点开始的直线13上的相变型光盘。
对于其记录层4成分位于直线13上的相变型光盘，和其结果示于图41的试验同样地，测量了记录一次后读出信号的不稳定性。
测量结果示于图43，其中水平轴表示落在点Ge2Sb2Te5和Sb连线13上的成分中Te的混合比，垂直轴表示记录一次后读出信号的不稳定性。注意，图42中的点C和M分别对应于图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)。
图43的结果表明，为使不稳定性小于10％，优选地，记录层4的成分应落在图15所示的点C(2,2,5)和M(21.6,24.4,54.0)的连线上。2-4用于本发明记录层的合适的成分
上述结果表明，作为根据本发明的相变型光盘1的记录层材料的GeSbTe合金的成分应落在由图15中的点J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)限定的区域内。
由于本发明的相变型光盘1的记录层的相变型材料的成分如上限定，记录层的重复记录耐用性和写/读特性被优化，由此即使重复记录后也能有效地保证信号的质量。
优选地，本发明的记录层4的厚度应为18～30mm，其原因基于下述试验结果：
首先，在衬底2上用溅射形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层3。
然后，在第一介电层3上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度溅射形成Ge2Sb2Te5的记录层，其中Ar气氛中混合比(N2+O2)/Ar是10％，混合比O2/(N2+O2)是20％。形成的记录层的厚度在15～40nm之间变化。制造多个其记录层4的厚度各不相同的衬底2。
然后，在每个不同厚度的记录层4上依次溅射形成15nm厚的ZnS-SiO2的第二介电层5和150nm厚的Al合金的光反射层6，之后在光反射层6上施加紫外线硬化树脂形成保护层7，这样就形成了相变型光盘1。
将这样形成的记录层4厚度各不相同的多个相变型光盘初始化，使用图3所示的光照射图形向相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量读出的随机EFM信号的不稳定性。此时，线速度是4.8m/s，记录功率Ph、擦除功率Pl和冷却功率Pc设置为使其记录一次后的读出信号不稳定性最小。
上述试验表明，由于若这样制作的相变型光盘1的记录层4厚度＜18nm，则太脆弱，记录功率Ph为15mW的高功率激光束不能对其进行反复记录。而若相变型光盘1的记录层4厚度＞30nm，则重复记录10，000次后的读出信号不稳定性超过12.5％，即重复记录耐用性不够。因此，优选地，记录层应为18～30nm。
下面借助实例描述具有上述构造的相变型光盘1的加工过程。
首先，用聚碳酸酯注射成型获得在其上已形成了预定的槽的衬底2。然后，用RF溅射法在衬底2上形成ZnS-SiO2的第一介电层3。
接着，在第一介电层3上用DC溅射法形成GeSbTe合金的记录层4。此时，用作相变型材料的GeSbTe合金通过在含有N2气的Ar气氛中溅射形成记录层4。
优选地，记录层4应在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，其中N2气对Ar的混合比N2/Ar为Y(％)，且参数X、Y满足下式(2)和(5)：
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)。
这样，在根据本发明的光记录介质制造方法中，由于记录层4的成膜条件已确定，最好使形成记录层4的GeSbTe合金合适地氮化以优化用于读/写的记录层4的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质制造方法能用来减小重复记录后的读出信号的损伤。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定的读/写特性。
注意，优选地，记录层成膜速度应为大于0.1nm/s且小于0.5nm/s。这样，根据本发明的光记录介质制造系统就如上所述地限定了记录层成膜速度以优化记录层4的写/读特性，由此实现了即使在信号重复记录后也能保持良好的写/读特征的光记录介质。
构成记录层4的GeSbTe含金的成分在Ge、Sb和Te的三元相图中应落在由包括点J(26.0,19.2,54.8)、K(21.0,21.0,58.0)、L(14.3,28.6,57.1)和M(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
由于记录层4由这样的成分构成，可以获得这样的光记录介质，即其记录层4的写/读特性被优化使得反复记录后的读出信号的损伤减小了。
接着，在记录层4上用RF溅射形成ZnS-SiO2的第二介电层5。然后用Al靶在第二介电层5上形成光反射层6。
接着用旋涂法在光反射层6上涂覆紫外线硬化树脂，由此最终形成了根据本发明的相变型光盘1。
注意，为了制作图2所示的双面相变型光盘，例如，可以制作两片上述的相变型光盘1，使其彼此的光反射层6相对并在层6之间施加粘接剂而把两片相变型光盘1粘结起来。试验
为了评价制造方法的效果，对根据本发明的光记录介质制造方法的实例和光记录介质的比较例进行了下列试验：
试验1：
在该试验中，研究了在形成记录层时含有N2和O2气的Ar气作为溅射气氛的效果。
(实例1)
首先，用聚碳酸酯制作沿记录磁道具有凹槽的衬底，并在该衬底上形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层。
然后，在第一介电层上以0.42nm/s的速度形成厚为25nm的Ge2Sb2Te5的记录层，成膜气氛的混合比(N2+O2)/Ar为10％，混合比O2/(N2+O2)是20％。
之后，在记录层上用溅射依次形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层以及厚为150nm的Al合金的光反射层。并进一步用旋涂法向光反射层旋加紫外线硬化树脂形成厚为10μm的保护层。由此得到相变型光盘。
<比较例1>
另一方面，用与实例1相似的工艺制作相变型光盘，两工艺的差别在于用于形成光记录层的气氛是不含N2和O2的Ar气即只有Ar气。
对实例1和比较例1的相变型光盘初始化处理。此后用图3所示的光照射图形向这些相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量适当次数后读出的信号的不稳定性。
实例1的测量结果示于图44，比较例1的示于图45。
如上所述，根据本发明的相变型光盘的实例1的记录层在含有一预定比例的N2和O2的Ar气氛中形成。从图44的试验结果可看出，在第二次和随后的重复记录中未发现读出信号不稳定性的增加，且重复记录多达100,000次后，读出信号的不稳定性稳定为小于12.5％。
另一方面，相变型光盘比较例1中的记录层是在不含N2和O2气的Ar气氛中形成的。从图45所示的结果可看出，在第2到第10次重复记录后，不稳定性有局部增加，且当重复记录次数超过10,000次后急剧增加。
试验结果表明，记录层以预定速度在含有预定含量的N2和O2气的Ar气氛中形成，在重复记录少数次如几到几十次后能减小不稳定性的局部增加，在重复记录大量次数如几万次后能急剧减小读出信号的不稳定性。
试验2：
在该试验中研究了含O2气的Ar气在形成记录层时用作溅射气氛的效果。
<实例2>
在衬底上形成厚为90nm的ZnS-SiO2的第一介电层后，在第一介电层上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度形成厚为25nm的Ge2Sb2Te5的记录层，其中Ar气氛中包含O2/Ar为10％的O2气。接着，在记录层上通过溅射依次形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层和厚为150nm的Al合金的光反射层。之后，向光反射层施加紫外线硬化树脂以形成厚为10nm的保护层。由此得到相变型光盘。
<比较例2>
另一方面，用与实例2相似的工艺制作相变型光盘，两工艺的差别在于用于形成光记录层的气氛是不含N2和O2的Ar气即只有Ar气。
对实例1和比较例1的相变型光盘初始化处理。此后用图3所示的光照射图形向这些相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量适当次数后读出的信号的不稳定性。实例1的测量结果示于图46，比较例1的示于图47。
如上所述，根据本发明的相变型光盘的实例1的记录层在含有一预定比例的O2的Ar气氛中形成。从图46的试验结果可看出，在第二次和随后的重复记录中发现读出信号不稳定性有很小的增加，且重复记录多达100,000次后，读出信号的不稳定性小于12.5％。可以保证相变型光盘的稳定的写/读特性。
另一方面，相变型光盘比较例2中的记录层是在不含O2气的Ar气氛中形成的。从图47所示的结果可看出，当重复记录次数超过20,000次后不稳定性急剧增加。
试验结果表明，记录层以预定速度在含有预定含量O2气的Ar气氛中形成，即使在重复记录许多次后也能使相变型光盘具有良好的读出信号。
试验3：
在该试验中研究了含N2气的Ar气在形成记录层时用作溅射气氛的效果。
<实例3>
在衬底上形成厚为120nm的ZnS-SiO2的第一介电层后，在第一介电层上在Ar气氛中以0.42nm/s的速度形成厚为25nm的Ge2Sb2Te5的记录层，其中Ar气氛中包含N2/Ar为10％的O2气。接着，在记录层上通过溅射依次形成厚为15nm的ZnS-SiO2的第二介电层和厚为150nm的Al合金的光反射层。之后，向光反射层施加厚为10nm的紫外线硬化树脂形成厚为10μm的保护层。由此得到相变型光盘。
<比较例3>
另一方面，用与实例2相似的工艺制作相变型光盘，两工艺的差别在于用于形成光记录层的气氛是不含N2的Ar气即只有Ar气。
对实例3和比较例3的相变型光盘初始化处理。此后用图3所示的光照射图形向这些相变型光盘重复记录随机EFM信号，并测量适当次数后读出的信号的不稳定性。
实例3的测量结果示于图48，比较例3的示于图49。
如上所述，根据本发明的相变型光盘的实例3的记录层在含有一预定比例的N2的Ar气氛中形成。从图48的试验结果可看出，在第二次和随后的重复记录中未发现读出信号不稳定性的增加，且重复记录多达10，000次后，读出信号的不稳定性稳定为小于8％。
另一方面，相变型光盘比较例3的记录层是在不含N2气的Ar气氛中形成的。从图49所示的结果可看出，在第2次重复记录后，不稳定性急剧增加，且必须在重复记录次数100次左右读出信号的不稳定性才会稳定到小于10％。
试验结果表明，记录层以预定速度在含有预定含量的N2气的Ar气氛中形成，即使在重复多次后，也能使相变型光盘具有良好的读出信号。
如前所述，在根据本发明的光记录介质中，由于记录层的成膜条件已确定，最好使形成记录层的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质减小重复记录几到几十次后读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。结果使得，根据本发明的光记录介质即使在信号重复记录后也能保持稳定和良好的读/写特性。即，这种光记录介质是可靠的。
还有，在根据本发明的光记录介质制造方法中，由于记录层的成膜条件已确定，最好使形成记录层的GeSbTe合金合适地氧化和氮化以优化用于读/写的记录层的物理性能，并进一步提高重复记录耐用性。由此可以使根据本发明的光记录介质制造方法减小重复记录几到几十次后的读出信号的局部损伤如不稳定性增加等，以及使其即使在重复记录几万次之后也能提供高质量的读出信号。因此，根据本发明的光记录介质制造方法即使在信号重复记录后也能提供保持稳定和良好的读/写特性的并高度可靠的光记录介质。

Claims (29)

1．一种光记录介质，该光记录介质具有由可进行晶态和非晶态转变的相变型材料构成的记录层，并且通过光线照射在该记录层上使其发生从晶态向非晶态的相变把信息信号写入该记录层，其中：
所述相变型材料包含GeSbTe合金；且
所述记录层在至少包含N2和O2气之一的Ar气氛中通过溅射形成。
2．如权利要求1所述的光记录介质，其中：
若所述记录层在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2和O2气对Ar气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％),O2气对N2和O2气的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，则参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
3．如权利要求2所述的光记录介质，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
4．如权利要求2所述的光记录介质，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
5．如权利要求2所述的光记录介质，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
6．如权利要求2所述的光记录介质，其中：
所述记录层形成在直径为120±0.3mm、厚度为0.60±0.03mm的衬底上，且
磁道高度为0.8±0.01μm。
7．如权利要求1所述的光记录介质，其中：
若所述记录层在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中O2气和Ar气的混合比O2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
8．如权利要求7所述的光记录介质，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
9．如权利要求7所述的光记录介质，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
10．如权利要求7所述的光记录介质，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
11．如权利要求7所述的光记录介质，其中：
所述记录层形成在直径为120±0.3mm、厚度为0.60±0.03mm的衬底上，且
磁道高度为0.8±0.01μm。
12．如权利要求1所述的光记录介质，其中：
若所述记录层在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2气和Ar气的混合比N2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(2)和(5)，
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)
13．如权利要求12所述的光记录介质，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
14．如权利要求12所述的光记录介质，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
15．如权利要求12所述的光记录介质，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
16．如权利要求12所述的光记录介质，其中：
所述记录层形成在直径为120±0.3mm、厚度为0.60±0.03mm的衬底上，且
磁道高度为0.8±0.01μm。
17．一种制造光记录介质的方法，该光记录介质具有由可进行晶态和非晶态转变的相变型材料构成的记录层，并且通过光线照射在该记录层上使其发生从晶态向非晶态的转变把信息信号写入该记录层，在该制造方法中：
所述相变型材料采用GeSbTe合金；且
在至少包含N2和O2气之一的Ar气氛中通过溅射形成所述记录层。
18．如权利要求17所述的方法，其中：
若所述记录层在包含N2和O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2和O2气对Ar气的混合比(N2+O2)/Ar为Y(％)，O2气对N2和O2气的混合比O2/(N2+O2)为Z(％)，则参数X、Y、Z满足下式(1)～(3)：
Y≥2.3X+1.0      (1)
Y≤12.8X+16.7    (2)
10≤Z≤60        (3)
19．如权利要求18所述的方法，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
20．如权利要求18所述的方法，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
21．如权利要求18所述的方法，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
22．如权利要求17所述的方法，其中：
若所述记录层在包含O2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中O2气和Ar气的混合比O2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(1)和(4)：
Y≥2.3X+1.0    (1)
Y≤5.5X+2.7    (4)
23．如权利要求22所述的方法，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
24．如权利要求22所述的方法，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
25．如权利要求22所述的方法，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
26．如权利要求17所述的方法，其中：
若所述记录层在包含N2气的Ar气氛中以X(nm/s)的速度形成，Ar气氛中N2气和Ar气的混合比N2/Ar为Y(％)，则参数X、Y满足下式(2)和(5)，
Y≤12.8X+16.7    (2)
Y≥1.8X+5.0      (5)
27．如权利要求26所述的方法，其中：
所述记录层成膜速度X大于0.1(nm/s)且小于5.0(nm/s)。
28．如权利要求26所述的方法，其中：
在所述相变型材料中包含的所述GeSbTe合金的成分点，在Ge、Sb和Te三元相图中，落在由包括第一点(26.0,19.2,54.8)、第二点(21.0,21.0,58.0)、第三点(14.3,28.6,57.1)和第四点(21.6,24.4,54.0)的四点限定的区域内。
29．如权利要求26所述的方法，其中：
所述记录层厚度为18～30nm。
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