CN1230815C - 信息记录介质和信息记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信息记录介质，该信息记录介质用于通过能量束的照射而记录信息。该信息记录介质具有槽形的信息记录道并带有记录层、一或多种热沉控制层和热沉层。一种以上的记录层的膜厚度之和等于或小于信息记录道之间的一个阶梯，且一或多种热沉控制层的膜厚度之和大于信息记录道的槽深度。借助这种配置，即使该信息记录介质被应用于道节距为70%或更小的高密度记录，也不会产生交叉擦除。

Description

信息记录介质和信息记录装置
技术领域
本发明涉及其中通过能量束的照射来记录信息的一种信息记录介质，以及该信息记录介质，且更具体地说是涉及一种相改变光盘或诸如光-磁盘的可重写光盘。进一步地，本发明涉及一种信息记录设备，其中以一种优越的方式进行信息记录介质的再现或记录。
背景技术
在本发明的描述中，信息记录介质有时被称为相改变光盘、光-磁盘、或光盘。另外，如果该信息记录介质是这样一种介质，即其中能量束的照射可产生热量且这种热量可产生原子排列或磁矩排列的一定变化以进行信息记录操作，则本发明可被应用于这种介质，因而本发明还可提供对诸如光卡等的盘状信息记录介质以外的信息记录介质的一定的作用。
另外，虽然能量束有时被称为激光束或激光，如果能量束能够在信息记录介质上产生如上所述的热量，则本发明可被应用于其中用诸如电子束、离子束等非光束的能量束进行信息记录的信息记录介质。
在可重写光盘的情况下，一般提供了一种方法，其中在一种塑料基底上设置了一些槽或台(槽形)型阶梯，以用作激光束跟踪，而在这种槽或台上进行信息记录。然而，为了改善记录的密度(窄的道节距)，近年来开发了一种在槽和台的每一个上记录信息的方法。在此情况下，槽和台中的突出的形状被称为台，且槽和台的凹下的形状被定义为槽。一般地，当信息记录介质中的道节距被改变至激光束光点的约80％的窄道节距且信息同时被记录在台和槽上时，从相邻的道(槽对台或台对槽)产生了再现信号的泄漏。例如，当再现记录在台上的信息时，来自记录在槽上的信息的再现信号被泄漏，而产生了一个问题，即记录在台上的信息不能被准确地再现。从记录在相邻的道上的信息的再现信号泄漏被称为交扰。
为了解决这种问题，本领域中众所周知的是提供一种方法，其中设置了多个磁层以作为记录层，且当激光束被照射时，利用记录层上的温度分布，而只再现在高温部分的信息(现有技术1：日本专利公开Hei 8-249737，现有技术2：日本专利公开Hei 9-293286)。根据这些方法，由于在相邻道中的记录层处的温度与在中心道的记录层处的温度相比变得较低，不会产生从记录在相邻道中的信息的再现信号泄漏)。然而，上述这样一种记录系统不能为这样的一种方法提供充分的措施，即该方法用于限制记录在相邻道(当在台上记录时是相邻的槽，或者当在槽中记录时是相邻的台)的信息被擦除。例如，虽然现有技术具有在与激光束入射侧相反的一侧上的高热传导的热沉层，磁层与热沉层之间的距离短至20nm或更短，因而热量容易通过热沉层而在相邻的道上扩散。另外，虽然在现有技术2中磁层与热沉层之间的距离是比较厚的80nm，提供了作为记录层的三个磁层(在激光束照射的作用下改变原子排列或改变电子状态的功能薄膜，且这三个层的总膜厚度是比较厚的厚度145nm)。由于这些情况，发现热量在该记录层内扩散，从而删除了记录在相邻道中的信息。
因此，开发一种用于减少交叉擦除的技术，就成为了一个关键的问题。
然而，槽和台形状中的槽的中心与台的中央之间的阶梯(槽深度)通常被设定为λ/8，其中λ是形成激光束的激光的波长。设定这样的值的一个理由，是当槽深度为λ/8时能够获得最大的跟踪误差信号。然而，由于近来开发了一种台槽记录系统，有时会出现这样的情况，即槽深度是λ/7或更大及λ/5或更小(现有技术3：日本专利公开Hei 6-338064)。这种系统的一个特征，是即使道节距比激光束点窄约60％，也能够消除来自相邻道的交扰(来自相邻道的信号泄漏)。然而，这种记录系统不为这样的一种方法提供足够的措施，即该方法用于限制对记录在相邻道(当台记录时是相邻槽，或当槽记录时是相邻的台)中的记录标记的删除。例如，在现有技术3中，虽然采用了具有比金属低的热传导率的GeSbTe相改变记录材料来作为记录层，且进一步地该记录层的厚度是5至50nm，因而发现产生了一个问题，即记录层与热沉层(一种反射层)之间的距离具有较低的值18nm，从而使热量在信息记录时通过热沉层而被扩散到相邻道中并容易产生交叉擦除。
例如，在具有2.6GB/屏幕的DVD-RAM标准中，由于波长(λ)为645至660nm的激光用具有数值孔径(NA)0.6的透镜进行了会聚，可以在采用0.97至0.99μm(0.9λ/NA)的激光束点的情况下进行记录和再现。因此，即使在道节距被设定为0.7μm或更小的情况下，也可以消除交扰。相反地，在2.6GB/屏幕的DVD-RAM标准下的道节距被设定为0.74μm其理由是在道节距比该值窄的情况下产生了交叉擦除。
因此，开发用于减少交叉擦除的技术是一个关键问题。
另外，可重写型光盘的一种膜结构是多重干涉结构，其中诸如Si2N4、ZnS-SiO2的介电保护层(以下称为下保护层)、诸如GeSbTe等的硫族相改变膜或TbFeCo型磁膜代表的记录层、与下保护层类似的一个介电保护层(以下称为热沉控制层)依次叠置在用塑料材料制成的一个透明基底上，且还提供了用Al合金、Au合金等制成的一个金属反射膜(以下称为热沉层)。这种结构的一个特征，是通过维持记录层中的光学特性值的变化和通过设定下保护层、记录层、热沉控制层和热沉层中的每一个的折射率并设定适当的膜厚度值，而获得了高的载波与噪声比。
热沉层的一种功能，是反射通过下保护层、记录层和热沉控制层的光并将其返回到入射侧。因此，要求其光学反射率高。然而，一般地，诸如Al、Au、Pd、Pt、Cu和Ag等的高反射率金属的导热率都很高，因而产生了以下的一些问题。
在热沉层具有高导热率的情况下，在记录层中产生的热量容易散到热沉层中，因而记录层的温度难于提高且记录操作所要求的激光功率增大(记录灵敏度降低)(记录灵敏度的问题)。
为了解决这些问题，众所周知的技术是提供一种方法-其中设置了两个热沉层，接近记录层的热沉层的导热率被设定为低的导热率且该热沉层的侧面设置有一个具有较高导热率的一个热沉层(现有技术4：日本专利公开Hei 3-272032)。
然而，由于满足该热条件的低导热率金属的反射率为60％，低导热率金属膜不能充分地满足作为反射膜的光学特性，造成了再现信号的信号编码度、CNR比(一种载波/噪声比)和多重干涉结构的总体反射率等不能被设定为足够高的值(低CNR问题)。
另外，在热沉层具有高导热率的情况下，可能发生一种现象(交叉擦除)，即热量容易沿着热沉层的方向扩散，且在这种热量的影响下，记录在相邻道上的信息被删除(交叉擦除问题)。
另外，当可重写光盘的记录膜是用相改变记录材料制成时，这些信息记录介质由保护层、诸如GeSbTe的记录膜、一个保护层和在基底上的GeSbTe的反射区组成，且在晶体状态下的反射率高于非晶状态下的反射率。借助上述设置，记录膜处的吸收率在非晶状态下呈现为一个较高的值。如果在此状态下进行盖写，非晶状态下的记录标记(recordingmark)可比在其晶体状态下更为容易地吸收光，从而使其温度容易升高，且新记录的标记的尺寸比其正常尺寸大，且在再现信号时产生一定的畸变。
为了防止这种现象，进行了一种尝试，以增大记录膜处在晶体状态下的吸收率而使其大于在其非晶状态下的吸收率。例如当前有一种情况，其中晶体状态下的吸收率与非晶状态下的吸收率之间的关系，在设置了一种厚度为10nm的相当薄的Au反射层的情况下，被逆转了(现有技术5：Shingaku Technical Bulletin MR92-71，CPM92-148(1992-12)P.37)，或者是有一种情况-其中在设置了在一个反射层处的厚度为65nm的Si的情况下在晶体状态下的吸收率与在非晶状态下的吸收率之间的关系被逆转了(现有技术6：Shingaku Technical Bulletin MR93-53，CPM93-105(1993-12)P.1)。
然而，由于这些方法都没有具有足够厚度的热沉层，不能在记录膜被熔化之后对记录膜进行快速冷却。因此，产生了一个问题，即记录膜在进行了若干次的重写操作之后退化了(在进行了若干次重写操作时记录膜退化的问题)。
另外，为了解决上述问题，提供了一种方法，其中在记录膜与激光束入射侧相反的一侧上设置了两个反射层，接近记录膜的反射层是作为Si而被加上的，且另一反射膜(热沉层)是作为Al合金而被添加的，从而使在晶体状态下的吸收率与在非晶状态下的吸收率之间的关系被逆转了(现有技术7：Proceeding of International Symposium on Optical Memory1995，pp 151-152)。虽然这种方法是优越的，吸收率的逆转不能被充分地进行；由于Si薄膜的厚度必须被限制在50nm至100nm以获得光学上优越的多重干涉结构，从而使热设计的自由度减小了；另外，由于提供了足够的热沉层(在记录层与Si薄膜之间有一个保护层)，热量通过具有高导热率的该Si薄膜和一个热沉层(Al合金)而扩散到相邻道中，从而产生交叉擦除。进一步地，由于诸如Si等的半导体膜通常具有低的膜形成率，其产量不是优越的且在其生产中出现了一些问题。
如以上所详细描述的，当进行高密度记录时，可能出现各种问题。具体地，在用小于70％或更小的道节距进行高密度记录时，用于显著地减小交叉擦除的技术是非常重要的。
虽然所有这些方法都是优越的方法，道节距为激光点直径的70％或更小的高密度记录未被充分地用来使道节距变为激光束点直径的70％或更小，从而使得所有这些方法都不能充分地减小交叉擦除。另外，显然的是其中容易发生交扰的结构是其中从台至槽或从槽至台的热流很高的结构。进一步地，在台与槽之间的热流高的情况下，产生了一个问题，即如下所述地，当在台和槽上都进行信息记录时，记录操作所需的激光功率，在其中在台上进行记录的情况下和其中在槽中进行记录的情况下，是不同的。
发明内容
本发明的一个目的，是提供一种信息记录介质，其中即使在其中道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下进行高密度记录时，CNR、改写特性和记录灵敏度也不会降低，且不会产生交叉擦除。
进一步地，本发明的另一个目的，是即使在其中道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下进行高密度记录时，也能够实现窄道节距，且不会减小CNR、改写特性和记录灵敏度，并实现了与采用低成本半导体激光器的信息记录和再现设备相应的高记录密度的信息记录介质。
进一步地，本发明的另一个目的，是即使在道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下进行高密度记录时，也能够实现窄道节距，而不降低CNR和记录灵敏度，并特别地提供了一种信息记录介质-其中即使在记录标记长度变为能量束点直径的一半或更小的情况下进行高密度记录时也能够实现优越的改写特性。
进一步地，本发明的一个进一步的目的，是即使在道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下进行高密度记录时，也能够实现窄的道节距，而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，并提供了一种信息记录介质-其中再现信号在约100000次的重写操作之后之后也不退化。
进一步地，本发明的再一个目的，是即使在道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下进行高密度记录时，也能够实现窄道节距，而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，并进一步地提供了一种信息记录介质-其中在把信息记录在槽中的情况与把信息记录在台上的情况之间不会有记录灵敏度的不同。
为了解决现有技术的上述问题并实现本发明的目的，以令人满意的方式采用了以下的信息记录介质。
(1)一种信息记录介质，其中在以相对方式移动的能量束的照射下原子排列被改变了且/或信息(一种记录标记)在电子状态改变的情况下得到记录，提供了沿着与该相对移动方向平行的多个信息记录道，在这些信息记录道之间提供了一个阶梯，提供了一或多种信息记录薄膜作为记录层，记录层与能量束入射侧相反的侧带有一或多种热沉控制层和具有与该热沉控制层不同的组成成分的热沉层，一种以上的记录层的膜厚度之和等于或小于信息记录道之间的阶梯，且一种以上的热沉控制层的膜厚度之和等于或大于信息记录道之间的阶梯，因而这些特征实现了一种信息记录介质，在该信息记录介质中交叉擦除得到降低，CNR高，且对多次重写造成的退化的耐久性得到了改善，且进一步地，即使在台和槽上都记录信息的情况下，从台和槽上获得的再现信号的质量没有实质的不同。进一步地，即使在其中道节距为激光束点直径的70％或更小的高密度记录的情况下，也能够实现窄的道节距而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，且实现了一种信息记录介质，其中在信息被记录在台上的情况下和在信息被记录在槽中的另一情况下记录灵敏度没有不同。具体地，在其中一种以上的记录层的膜厚度之和为5nm或更大及20nm或更小的情况下，由于在激光容易透过记录层的情况下热沉层与记录层之间的光学干涉作用得到了有效利用，能够获得具有高CNR的信息记录介质。另外，在其中一种以上的热沉控制层的膜厚度之和为大于信息记录道之间的阶梯和300nm或更小且较好地为70nm或更大和150nm或更小的情况下，其产量连同效果都得到了改善。
(2)根据上述(1)的信息记录介质是这样制成的，即使得信息记录道之间的阶梯是具有缺口与突出部分的形状(一种槽形状)的阶梯，且各个相邻的缺口(一种槽部分)和相邻的突出部分(一个台部分)被提供有一种信息记录道，从而能够实现信息记录道的窄的道节距，而不增大交叉擦除。
(3)根据上述(1)和(2)的信息记录介质，其中信息记录道是以一定的道节距(信息记录道的中心线之间的距离)设置的，且该道节距是能量束点直径的50％或更大和70％或更小；和/或
(4)根据上述(3)信息记录介质是这样制成的，即使得能量束是激光束，且道节距为5λ/NA或更大/及0.6λ/NA或更小，其中λ表示所施加的激光束的激光波长且NA表示用于形成该激光束的透镜的数值孔径，其中本发明的最大作用表现在该信息记录介质中。
(5)根据上述(4)的信息记录介质是这样制成的，即使得该信息记录介质具有在能量束入射侧的一个透明基底，该能量束是激光束，其中缺口和突出部分的形状的缺口的中心与突出部分的中心之间的一个阶梯(一个槽深度)是λ(7n)或更大以及λ/(6.2n)或更小，其中λ表示激光束的激光波长且n表示透明基底在波长λ下的折射率，从而不仅减小了交扰，而且减小了交叉擦除而不降低记录灵敏度、CNR和对多次重写操作的耐久性。
(6)根据权利要求上述(4)和(5)中的任何一项的信息记录介质是这样制成的，即使得该信息记录介质带有在能量束入射侧的一个透明基底，该能量束是激光束，其中该激光束的激光波长是630nm至660nm，用于形成该激光束的透镜的数值孔径是0.57至0.643，该透明基底在该波长范围中的折射率是1.45至1.65，道节距是0.615±0.03μm且槽深度是59至67μm，从而可以实现具有高记录密度的信息记录介质，诸如具有4.7GB的记录容量的DVD-RAM。
(7)根据上述(1)和(2)中的任何一个的信息记录介质，其中一种或更多的热沉控制层包含金属氧化物、碳化物、氮化物、硫化物和硒化物；和/或
(8)根据上述(7)的信息记录介质，其中在一种或更多热沉控制层中的至少一种热沉控制层包含硫元素；和/或
(9)根据上述(8)的信息记录介质，其中包含的硫元素的量是5％或更多且50％或更少，从热沉层至记录层的热量反向流动的现象，由于热沉控制层的导热率可被减小1W/mK，而得到减小，且交叉擦除可得到减小，而不降低记录灵敏度、CNR、和对多次重写操作的耐久性。
(10)根据上述(1)和(2)中的任何一项信息记录介质，其中提供了Al、Cu、Ag、Au、Pt和Pd的总量大于90％的热沉层；和/或
(11)根据上述(10)的信息记录介质，其中提供了Al元素的量为97％或更大的热沉层；
(12)根据(10)的信息记录介质，其中热沉层的膜厚度是30nm或更大和300nm或更小，且在其中记录层不仅用于具有作为其主组分的Ge、Sb、Te、In、和Ag等的相改变记录层而且用于例如具有作为其主组分的Tb、Fe、Co、Dy和Gd等的光磁记录层的记录期间，交叉擦除可被减小，而不降低记录灵敏度、CNR和对多次重写操作的耐久性。
(13)根据上述(1)至(12)中的任何一项的信息记录介质，其中信息(一种记录标记)的记录是在原子排列改变进行的同时通过从一种晶体状态改变至一种非晶状态和/或从非晶状态改变至晶体状态的情况下进行的，即使在具有小于激光束点直径的70％的道节距的高密度记录的情况下，也能够实现窄道节距，而不减小CNR、改写特性和记录灵敏度，且可以实现与诸如DVD-RAM、DVD-RW和DVD-R的专门再现光盘(例如DVD-ROM)兼容的信息记录介质。
(14)根据上述(13)的信息记录介质，其中硫元素的含量低于在热沉控制层中的至少一种热沉控制层中的硫元素含量，且提供了在热沉控制层与热沉层之间的热缓冲；
(15)根据上述(14)的信息记录介质，其中该热缓冲层是由金属、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及金属碳化物的混合物构成的；
(16)根据上述(14)的信息记录介质，其中热沉控制层的膜厚度之和大于热缓冲层的膜厚度，其中在道节距为激光束点直径的70％或更小的高密度记录的情况下，可实现窄的道节距而不减小CNR和记录灵敏度，且即使在记录标记长度可变为能量束点直径的尺寸的一半的高密度记录的情况下也能够实现优越的改写特性。
(17)根据上述(14)的信息记录介质，其中信息记录是在多种长度的记录标记的记录情况下进行的，且多种长度的记录标记中最短的记录标记的长度是能量束点直径的40％或更大和50％或更小，其中本发明的效果显著地呈现出来。
(18)根据上述(13)的信息记录介质，其中提供了至少多个热沉控制层，在至少一种热沉控制层中S元素的含量低于其他热沉控制层中的S元素含量，且提供了与记录层接触的一种界面层，其中可实现窄的道节距而不减小CNR、改写特性和记录灵敏度，且进一步地即使在其中道节距为激光束点直径的70％或更小的高密度记录的情况下在约100000次的重写操作之后再现信号也不恶化。
根据本发明的一个方面，提供了一种信息记录介质，其中信息(一种记录标记)响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；在所述信息记录道之间有一个阶梯；所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有一或多种热沉控制层和一个热沉层；作为所述记录层的所述一或多种记录薄膜的膜厚度之和等于或小于所述信息记录道之间的所述阶梯；所述一或多种热沉控制层的膜厚度之和等于或大于所述信息记录道之间的所述阶梯；其中所述信息记录道之间的所述阶梯是一个槽部分与相邻的脊部分之间的一个阶梯部分；其中相邻的所述槽部分和相邻的所述脊部分都是信息记录道；其中所述信息记录介质具有在所述能量束入射侧的一个透明基底，且所述能量束是一个激光束；且其中所述槽部分与所述脊部分之间的阶梯的深度大于等于λ/(7n)且小于等于λ/(6.2n)，其中λ表示所述激光束的激光波长且n表示所述透明基底在波长λ处的折射率。
根据本发明的另一个方面，提供了一种信息记录介质，其中信息(一种记录标记)响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；在所述信息记录道之间有一个阶梯；所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有一或多种热沉控制层和一个热沉层；作为所述记录层的所述一或多种记录薄膜的膜厚度之和等于或小于所述信息记录道之间的所述阶梯；所述一或多种热沉控制层的膜厚度之和等于或大于所述信息记录道之间的所述阶梯；信息记录是通过在进行所述原子排列的改变时从晶体态改变到非晶态和/或从非晶态改变到晶体态而得到进行的；且其中在所述多个热沉控制层中的至少一种热沉控制层中的硫元素的含量低于在所述多个热沉控制层中的至少另一种热沉控制层中的硫元素含量，在热沉控制层与所述热沉层之间有一个热缓冲。
根据本发明的另一个方面，提供了一种信息记录介质，其中信息(一种记录标记)响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；在所述信息记录道之间有一个阶梯；所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有一或多种热沉控制层和一个热沉层；作为所述记录层的所述一或多种记录薄膜的膜厚度之和等于或小于所述信息记录道之间的所述阶梯；所述一或多种热沉控制层的膜厚度之和等于或大于所述信息记录道之间的所述阶梯；信息记录是通过在进行所述原子排列的改变时从晶体态改变到非晶态和/或从非晶态改变到晶体态而得到进行的；且所述信息记录介质具有多个热沉控制层，在所述多个热沉控制层中的至少一种热沉控制层中的S元素的含量低于所述多个热沉控制层中的至少另一种热沉控制层中的S元素的含量，且所述信息记录介质还包括与所述记录层接触的一个界面层。
在本发明中，虽然叠置了多个薄膜以实现这些薄膜的每一个的特性，但这些层并不一定要每一个都是严格分开的-如果它是例如约5nm或更小，即使在各个层的界面附近的组份比率是连续改变的，本发明的效果也不会失去。另外，本发明中的各个膜的组份是用原子％表示的。
另外，本发明中的能量束点直径指的是其中其强度变为束点中心强度的1/e2或更大的区域的直径。进一步地，本发明提供了一种用于改善沿着与信息记录道平行的方向的记录密度的效果(其中当记录标记尺寸为能量束点直径的50％或更小时也实现了优越的改写特性的效果)和用于改善相对于信息记录道的垂直方向的记录密度的效果(用于在其中道节距为能量束直径的70％或更小的情况下限制交叉擦除和交扰的效果)。在束点形状是椭圆而不是圆的情况下，本发明中的能量束点直径指的是其中其强度变为束点的中心强度的1/e2或更大的区域沿着这样一种方向的宽度，即沿着该方向各个效果都能够出现。
进一步地，界面层、热沉控制层、热缓冲层和热沉层各层的定义是如下设定的。界面层是处于记录层与热沉控制层之间以使记录层处的界面稳定的层，其中至少硫元素的含量小于在热沉控制层中的一种层的含量且膜厚度是2至10nm。例如，如果当记录层的表面由于记录层的表面处的一定的处理而被改变时(氮化、氧化等)，它的组成明显地不同于记录层或热沉控制层的组成，则这被称为界面层。
另外，热沉控制层指的是这样一种层，即其中至少膜厚度大于10nm，它出现在记录层与热沉层之间，且作为其主组份，采用了用于透过能量束的氧化物、碳化物、氮化物、硫化物和硒化物且在多种折射率n中的k，在能量束的波长处k至少是-0.1或更大。
另外，热沉层指的是这样一种层，即它至少出现在热沉控制层与热沉层之间，在多种折射率n中的k，k低于-0.1且一个膜厚度是100nm或更小。
附图说明
图1用于显示本发明的信息记录介质的结构。
图2是用于显示本发明的一个实施例的原理示意图。
图3是用于显示本发明的一个实施例的原理示意图。
图4用于显示热沉控制层的膜厚度与热沉层与相邻道记录部分之间的距离之间的关系。
图5是用于说明本发明的一个最佳实施例的原理示意图。
图6是用于说明本发明的一个最佳实施例的原理示意图。
图7是用于说明本发明的一个最佳实施例的原理示意图
图8是用于说明本发明的一个最佳实施例的原理示意图
图9是用于说明本发明的一个最佳实施例中的信息记录介质的结构的的剖视图。
图10是框图，用于显示本发明的一个最佳实施例中采用的信息记录和再现设备。
图11用于显示在本发明的一个最佳实施例中的信息记录介质的交叉擦除造成的增大的抖动与道节距之间的关系。
图12用于显示本发明的一个最佳实施例中槽深度与信息记录介质的交扰造成的增大的抖动之间的关系。
图13用于显示本发明的一个最佳实施例中的记录标记的布局和信息记录介质中的信息记录道。
图14用于显示本发明的一个最佳实施例的信息记录介质中热沉控制层处的导热率与交叉擦除温度保持时间的关系。
图15用于显示本发明的一个最佳实施例的信息记录介质中在热沉控制层处的膜厚度与交叉擦除温度保持时间之间的关系。
图16用于显示本发明的一个最佳实施例的信息记录介质中在热沉控制层处的导热率与交叉擦除温度保持时间之间的关系。
具体实施方式
现在参见附图详细描述本发明。用于说明本发明的标号的定义如下。
1、1’：基底
2、2’：下保护层
3、3’记录层
4、4’：热沉控制层
5、5’：热沉层
6：胶
dg：槽深度
7：物镜
8：能量束
9：热量发生部分
10：与相邻道的界面
11：相邻道中的记录部分
dhc：热沉控制层的膜厚度
drh：相邻道中的记录部分与热沉层之间的最短距离
dτ：膜厚度
12、12’：下界面层
13、13’：上界面层
14、14’热缓冲层
10-1：光盘
10-2：马达
10-3：光头
10-4：前置放大器电路
10-6：记录波形发生器
10-7：激光器驱动电路
10-8：8-16编码器
10-9：L/G伺服电路
10-10：8-10解码器
15：光盘
16：光盘
17：相邻道中的记录标记
18：中央道
19：道中心
20：激光束
21：交叉擦除观测点
以下结合附图描述本发明的各个最佳实施例。
首先，描述本发明在阻止交叉擦除上的有利之处。交叉擦除是一种现象，其中当激光束照射到记录层以记录记录标记时产生的热量被传递到叠置的薄膜上从而删除了记录在相邻道中的信息，且这是当进行高密度记录时产生的最严重的问题之一。首先，参见图1至8，描述本发明在减小交叉擦除方面的效果。
图1中显示了本发明的一种信息记录介质的一种基本结构。一个第一信息记录介质具有这样一种结构，即其中一个下保护层2、记录层3、热沉控制层4和热沉层5依次被叠置在基底1上，在该基底上有具有槽深度dg的槽形信息记录道。另外，具有与前述的类似结构并具有基底1’、下保护层2’、记录层3’、热沉控制层4’和热沉层5’的信息记录部件借助胶6而被彼此粘合在一起。
图2和3示意显示了在其中激光束从基底1照射以在记录层3处产生热量的情况下沿着剖视图的方向看到的热沉的状态。图2显示了一种情况，其中热沉控制层4的厚度dhc小于槽深度dg(结构A：对应于现有技术)，且图3显示了一种情况，其中热沉控制层4的dhc大于槽深度dg(结构B：本发明)。在此情况下，为了便于描述，假定各层中的导热率关系为热沉层的导热率＞记录层中的导热率＞热沉控制层中的导热率＞下保护层中的导热率。
首先，参见图2，描述本发明。如上所述，在图2中，使热沉控制层4的厚度dhc小于槽深度dg。通过物镜照射到记录层3上的能量束可在记录层3处产生热量。另外，在记录层3的热量发生部分9产生的热量通过热沉层5扩散。在与相邻道的界面10处，热沉层5与相邻道的记录部分11之间的最短距离drh比较小，且热沉层包围了相邻道的记录部分11，从而使得在热沉层5处扩散的热量的影响下容易产生交叉擦除。
相反地，在图3的情况下，由于热沉控制层4的厚度dhc大于槽深度dg，相邻道的记录部分11难于受到热沉层5处扩散的热量的影响。产生这种状态的一个理由，是这样的事实，即在同相邻道的界面部分10处的热沉层5与相邻道的记录部分11之间的最短距离drh与图2所示的情况相比比较大，且进一步地热沉层5未如图2所示地包围相邻道的记录部分11。
如上所述，加到相邻道的记录部分11的热量的影响随着热沉控制层4的膜厚度dhc而不同。考虑到对交叉擦除的限制，这种事实变得很重要。这种状态所以重要的一个理由，在于通过限制将要加到相邻道的记录部分11上的热量的影响而使交叉擦除得到限制。
图4显示了有关相邻道的记录部分11与热沉层5之间的最短距离drh同热沉控制层4的膜厚度dhc的关系的计算的一个例子。在其中热沉层4的膜厚度dhc大于槽深度dg的情况下，热沉层5与相邻道的记录部分11之间的最短距离drh迅速增大。
虽然在上述例子中描述了其中信息被记录在槽的记录层处的情况，当信息被记录在台上时，台的记录部分与热沉层之间的最短距离呈现处了类似的相对于热沉膜厚度的改变。另外，如图5所示，在其中热沉控制层4的膜厚度dhc小于槽深度dg的情况下，在热量发生部分9处产生的热量由于热沉层5包围了记录层3的热量发生部分9而容易向着相邻道扩散。结果，容易在相邻道上产生交叉擦除。
相反地，在图6所示的情况下，由于热沉控制层4的膜厚度dhc大于槽深度dg，相邻道的记录部分11难于受到在热沉层5上扩散的热量的影响。产生这种状态的一个原因，在于没有热沉层5象在图5所示的情况那样包围相邻道的记录部分11。如此，在台处产生的热量对槽的记录部分的影响能够以与在槽处的记录相同的方式而得到说明，且根据本发明，可以限制从台至槽或从槽至台的热量流动。如上所述，虽然如果热沉控制层的膜厚度大于槽深度就能够减小交叉擦除，在采用了台和槽记录系统以同时在台和槽上进行记录的具体情况下，也可出现交叉擦除减小的效果。
图7用于示意显示在其中记录层3的膜厚度dr大于槽深度dg的情况下当激光束照射到槽上时的热沉的状态。在此情况下，与图2和3相比，槽的记录层3的热量发生部分9和相邻道的记录部分11之间的距离减小了，且具有较高导热率的记录层中的热量扩散增大了，从而容易发生交叉擦除。
图8用于示意地显示在记录层3的膜厚度dr大于槽深度dg的情况下当激光束照射到台上时热沉的状态。在此情况下，与图5和6相比，台的记录层3的热量发生部分9同相邻道的记录部分11之间的距离减小了，且具有较高导热率的记录层中的热扩散增大，从而容易发生交叉擦除。
进一步地，在如图5所示的其中热沉控制层4的厚度dhc小于槽深度dg且激光束照射到台上的情况下，记录灵敏度与其中热沉控制层4的厚度dhc小于槽深度dg且激光束照射在槽上的情况相比减小了。在图2所示的系统的情况下，记录层3的热发生部分9的侧表面具有下保护层2且基底1具有较低的导热率，而相反地，在图5所示的系统的情况下，记录层3的热量发生部分9的侧表面带有具有较高导热率的热沉层。这种事实可造成台与槽之间的记录灵敏度的不同，从而使这在设计信息记录和再现设备时成为一个严重的问题。
虽然可以考虑提供一种方法，以当把信息记录在台上时用功率高于信息被记录在槽上的情况下的功率的激光束进行照射，以克服这种问题，在此情况下，它不是较好的，因为产生了一个新的问题，即其中在相邻槽上容易发生交叉擦除。
根据本发明的信息记录介质，还可以减小台与槽之间的记录灵敏度差。在热沉控制层4的厚度dhc大于如图3和6所示的槽深度dg的情况下，在信息被记录在槽中的情况下和在信息被记录在台上的情况下，记录层3的热量发生部分9的侧表面带有上保护层或热沉控制层。
考虑到这种现象，本发明人检查了各个记录层、热沉控制层和热沉层处的导热率、膜厚度与交叉擦除之间的关系，并发现在各个层处有最适当的导热率和膜厚度。另外，本发明人已经计算出了用于实现该导热率的各层的组成成份。实验中的例子说明如下。
具有图9所示的结构的各个薄膜(下保护层2：(ZnS)80(SiO2)20(100nm)、下界面层12：Cr2O3(5nm)、记录层3：Ag6Ge16Sb22Te55相改变记录层(10nm)、上界面层13(5nm)、热沉层4：(ZnS)80(SiO2)20(140nm)、热缓冲层14：Cr40(Cr2O3)60(35nm)、热沉层5：Al(80nm))通过溅射处理被依次形成在用聚碳酸酯制成的基底1上，用于以0.4至0.75μm的道节距、62nm的槽深度和0.6mm的厚度进行台/槽记录，其中用于在台和槽上同时记录信息的地址信息被设置在各个扇区的末端端部。
另外，具有类似结构并具有类似的基底1’、下保护层2’、下界面层12’、记录层3’、上界面层13’、热沉控制层4’、热缓冲层14’和热沉层5’的的信息记录部件借助胶6而被彼此粘合在一起。具有该配置的信息记录介质被称为光盘。聚碳酸酯基底的折射率是1.58。(构成光盘15的各个薄膜的膜厚度和组成的适当范围将在后面描述)。
沿着这种盘的径向方向上有36个用户记录区，且在各个区的一个圆周中有25至60个扇区。另外，道节距对于每一个区改变0.4至0.75μm，且交叉擦除对道节距的依赖性可得到测量。
借助图10所示的信息记录和再现设备，信息被记录在光盘15上并从其再现(在图10中，它被称为10-1)。以下描述本发明的信息记录和再现设备的操作。作为应用于进行记录和再现操作的情况中的一种马达控制方法，采用了一种ZCLV(区恒定线速度)系统，其中盘的转数在其中进行记录和再现操作的每一个区中都是改变的。一种盘线速度为8.3m/秒。
来自记录装置的信息被发送到一个8-16编码器，其中8位被作为一个单位。当信息被记录在盘1上时，用于把8位信息转换成16位的编码系统即所谓的8-16编码系统得到应用，且记录得到执行。在此编码系统中，具有与8位信息相应的3T至14T的标记长度的信息被记录在介质上。此图中的8-16编码器10-8进行这种编码操作。
在此采用的符号T表示了当信息被记录时的一个时钟周期，且其实际值是17.1ns。
通过8-16编码器10-8转换的周期为3T至14T的数字信号被传递到一个记录波形发生器10-6，其中高功率脉冲的宽度被设定为约T/2，具有约T/2的宽度的低功率电平的激光照射得到执行，同时采用了高功率电平的激光辐射，中等功率电平的激光辐射在高功率脉冲串之间得到执行，以产生一种多脉冲记录波形。在此情况下，用于形成记录标记的高功率电平为11.0mW，能够删除记录标记的中等功率电平是4.0mW，且低于中等功率电平的低功率电平是3.0mW。另外，某些具有3T至14T的信号与记录波形发生器6内的时间序列中的“0”和“1”交替地对应，与如果该信号是“0”，用中等功率电平的激光功率进行照射，且如果该信号是“1”，则用包括高功率电平脉冲的一系列高功率脉冲串进行照射。在此情况下，光盘1上中等功率电平的激光束照射到的位置变得关键(一个空白部分)，且在光盘上的另一位置-在那里由包括高功率电平脉冲的一系列高功率脉冲串构成的激光束进行照射-被改变成非晶状态(一个标记部分)。另外，记录波形发生器10-6具有一种多脉冲波形表，它与一种系统对应，在该系统中，当形成包括用于形成标记部分的高功率电平的高功率脉冲串(一种自适应型记录波形控制)时，多脉冲波形的最后脉冲的宽度和末端端部脉冲宽度响应于标记部分上的空白部分的长度而得到改变，从而产生了一种多脉冲记录波形，该波形能够尽量地消除标记之间产生的标记间热干扰的影响。
记录波形发生器10-6产生的记录波形被传递到激光器驱动电路10-7，且随后激光器驱动电路10-7在光头10-3内发射半导体激光。
在安装在本记录设备中的光头10-3内采用了具有655nm的光波长的半导体激光器，这种光被用作用于记录信息的能量束。另外，信息借助一种方法而得到记录，即在该方法中这种激光束通过具有0.6的透镜NA的一个物镜而被会聚到光盘12上的一个记录层上，且用具有对应于记录波形的能量的激光束进行了照射。
一般地，在用具有透镜NA数值的透镜对具有激光波长λ的激光束进行会聚的情况下，激光束的光点直径变为约0.9×λ/NA。相应地，在此条件下的激光束的光点直径大约为0.98μ。此时，激光束的一种偏心光作为圆形偏心光而被施加。
另外，本记录设备对应于用于把信息同时记录到槽和台(槽之间的区域)上一种系统(所谓的台和槽记录系统)。在本记录设备中，对台和槽的跟踪能够可选地通过一种L/G伺服电路10-9而得到选择。
记录的信息也通过采用光头10-3而得到再现。一激光束照射到记录的标记上且来自该标记和标记之外的部分的反射光得到探测，以获得一种再现信号。该再现信号的幅度通过前置放大器10-4得到得到增大并被传递到8-16解码器10-10。在8-16解码器10-10，这种信号每16位被转换成8位的信息。借助这种操作，记录的标记的再现得到完成。
在记录是在这种条件下在光盘12上进行的情况下，作为最短的标记的3T标记的标记长度变为约0.42μm，且作为最长标记的14T标记的标记长度变为约1.96μm。
在信息在此条件下被记录在槽中之后，信息被进一步记录在相邻道(台)上，由于再现信号交叉擦除造成的抖动增大量得到测量，且这被显示在图11中。
另外，制成了具有与该光盘类似的结构的光盘16，只是热沉控制层的膜厚度为15nm，由于交叉擦除造成的槽处的再现信号的抖动增大量得到测量，且这在图11中得到表示。在此情况下，在光盘16处的进行记录操作所需的功率，与光盘15的情况相比，增大了约1.3倍。在光盘15中在0.7μm的道节距处的抖动在台上为8.0％且在槽中为8.2％，且在光盘16中在0.7μm的道节距处的抖动在台上为8.5％且在槽中为8.7％。
在其中热沉控制层的膜厚度比槽深度小的光盘16中的道节距为0.7μm或更小的情况下，产生了由于交叉擦除而增大的抖动。然而，在其中热沉控制层的膜厚度大于槽深度的光盘15的情况下，在比0.55μm窄的道节距处产生了由于交叉擦除而造成的增大的抖动，且在其中道节距为0.55μm或更大的条件下，完全没有发现由于交叉擦除而造成的增大的抖动。因此，显然的是在从0.55μm至0.65μm的道节距范围中实现了本发明的效果。
另外，在具有从0.55至0.7μm的道节距的光盘15的情况下，在以与该实验相同的方式把信息记录在台上之后，把信息记录在相邻道(槽)中，且对由于在台处的再现信号的交叉擦除造成的抖动量增大的测量表明获得了本发明的减小交叉擦除的效果。
进一步地，在以下的最佳实施例中，信息借助图10所示的信息记录和再现设备而得到记录和再现。
另外，为了显示本发明与槽深度之间的关系，本发明人进行了以下实验。
具有图9所示的结构的各个薄膜，通过溅射过程，而被依次形成在聚碳酸酯基底1上，以用于记录几种台/槽，其中在各个扇区的末端端部处设置了用于在台和槽上都进行记录的地址信息和0.615μm的道节距，其厚度是0.6mm且槽深度在从50至80nm的范围内改变。进一步地，具有一种类似结构的信息记录部件借助胶而被彼此粘合到。该聚碳酸酯基底的折射率是1.58。
信息利用图10所示的信息记录和再现设备而被记录在光盘上和从光盘再现。
在最佳实施例中信息在与光盘15相同的条件下得到记录和再现。
当在此条件下进行记录时，作为最短标记的3T标记的标记长度变为约0.42μm，且作为最长标记的14T标记的标记长度变为约1.96μm。
在把信息记录在具有改变的槽深度的几种光盘的槽中之后，信息被记录在相邻道(台)上，由于交扰造成的再现信号的抖动量增大对槽深度的依赖性得到测量，并被表示在图12中。
在槽深度在从59nm至67nm范围内的情况下，没有发生由于交扰导致的抖动增大，但在槽深度小于59nm或大于67nm的情况下，产生了由于交叉擦除和交扰造成的抖动增大。如上所述，在槽深度在从59nm或更大至67nm或更小的范围中，显然是实现了本发明的效果。另外，减小交扰的效果是参照激光束的激光波长与槽深度之间的关系而确定的，且如果槽深度是λ/(7n)或更大且为λ/(6.2n)或更小，则该效果是令人满意的，其中激光束的激光波长被定义为λ且基底在波长λ处的折射率被定义为n。
另外，对具有59nm或更大及67nm或更小的槽深度的光盘的各个台和槽进行了进行了大于100,000次的盖写操作，显示出抖动增大为1％或更小，且发现多次重写操作的特性是非常优越的。
进一步地，其中具有本发明的效果的热沉控制层具有可选地从1.4至3.0的折射率，且所希望的是它用不吸收光的材料制成，特别地，它包含金属氧化、碳化物、氮化物、硫化物和硒化物等。另外，还令人满意的是，具有不同的组成的多个热沉控制层被彼此结合在一起。在热沉控制层中的至少一种热沉控制层中同时包含了锌和硫的情况下，特别显著地实现了减小交叉擦除的效果，虽然具体在热沉控制层用(ZnS)80(SiO2)20(摩尔比值)、或具有改变的ZnS和SiO2混合比(SiO2为5至50摩尔％)、具有ZnS与以下氧化物的混合组成接近5至40摩尔％的混合物构成的材料制成的情况下，其导热率减小了，因而热沉控制可以容易地进行。该混合氧化物较好地是SiO2、SiO、TiO2、Al2O3、Y2O3、CeO、La2O3、In2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Sc2O3、Ta2O5以及ZrO2。另外，还可采用一种热沉控制层，它包含氧化物，诸如Si-O-N材料、Si-Al-O-N材料、诸如Cr2O3的Cr-O材料、诸如Co2O3和CoO的Co-O材料；氮化物，诸如象TaN、AlN、Si3N4的Si-N材料、Al-Si-N材料(例如AlSiN2)、Ge-N材料；硫化物，诸如ZnS、Sb2S3、CdS、In2S3、Ga2S3、GeS、SnS2、PbS、Bi2S3；硒化物，诸如SnSe3、Sb2Se3、CdSe、ZnSe、In2Se3、Ga2S3、GeSe、GeSe2、SnSe、PbSe、Bi2Se3；氟化物，诸如CeF3、MgF2、CaF2等。另外，可应用这些混合材料的层。另外，如在最佳实施例中发现的，可应用一种多层热沉控制层，其中由ZnS和氧化物构成的热沉控制层和这些材料构成的层彼此重叠。在这些情况下，这些材料中除了ZnS和氧化物以外的任何氧化物、氮化物、氟化物之一都是优选的。具体地，在热沉控制层的膜厚度之和大于信息记录道之间的阶梯或更大且为300nm或更小的情况下，可以改善减小交扰、高CNR和多次重写的退化的耐久性，且进一步地在同时在台和槽中进行信息记录的情况下，得到了其中从台和槽获得的再现信号的质量没有显著的不同的信息记录介质。更优选地，在热沉控制层的膜厚度是100nm或更大以及150nm或更小的情况下，其产量以及效果得到了改善。
作为热沉层，具有高反射率和高导热率的金属或合金都是优选的，且所希望的是Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd的总含量为90％或更大。具体地，在热沉层包含95％或更多的Al的情况下，可以实现低成本和具有对多次重写操作的优越耐久性以及高交叉擦除减小效果的信息记录介质。具体地，在热沉层的组份包含95％或更多的Al的情况下，可以实现低成本且具有优越的耐腐蚀状态的信息记录介质。作为Al的添加元素，在耐腐蚀的考虑上优选的材料是Co、Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Sb、Te、Ta、W、Ir、Pb、B和C，虽然在添加元素是Co、Cr、Ti、Ni、Fe和Cu的情况下，这些元素提供了实质性地改善耐腐蚀性的效果。另外，优选的是热沉层的膜厚度是30nm或更大和300nm或更小。在热沉层的膜厚度低于30nm的情况下，在记录层产生的热量难于被扩散，从而使得当盘具体地被重写约100,000次时，记录膜有时容易产生退化且容易产生交叉擦除。另外，光通过它，因而难于用它作为反射层且再现信号的幅度减小了。
在热沉层的膜厚度是300nm或更大的情况下，其产量很差，在基底处由于热沉层的内应力而产生了弯曲，且有时发生不能准确地进行信息记录和再现的情况。另外，若热沉层的膜厚度是70nm或更大且为150nm或更小，热沉层在耐腐蚀和产量方面是优越的，且这是更为优选的。
虽然在本发明的最佳实施例中，记录是对光盘中的具有作为其主组份的Ge、Sb、Te、In和Ag等的相改变记录层进行的，本发明的一种基本概念在于获得能量束产生的热量并控制光盘的光学特性(反射率、编码度(encoding degree))和热特性(温度分布和冷却速度分布)-其中记录标记将要借助热量进行记录，因而本发明不具体限于相改变光盘，且其效果还可在对具有作为其主组份的Tb、Fe、Co、Dy和Gd等的光磁记录层进行信息记录时得到实现。另外，本发明不限于可重写信息记录介质。另外，在用于在基底或记录层的形状被改变的情况下进行记录操作的有机染料记录的情况下，只是当用具有高功率的激光束进行照射时才产生变化。虽然这种变化是不可逆的，本发明的基本概念在于获得由能量束产生的热量并控制光盘的光学特性(反射率、编码度)以及温度特性(温度分布以及冷却速度分布)-记录标记是是如上所述地借助热量进行记录的，因而本发明不具体限于可重写光盘，且它也可应用于其他的写入式光盘。
另外，作为本发明中采用的记录膜，一种相改变记录材料是特别适合的，且作为取代最佳实施例中的Ag6Ge16Sb22Te55的用于记录膜的材料，具有不同的Ag-Ge-Sb-Te组份比的材料，诸如Ag5Ge20Sb20Te55、Ag1Ge21Sb23Te55、，几乎不产生可重写操作的次数的减小。随着Ag量的增大，记录灵敏度得到改善，虽然未擦除信息量增大了。另外，随着Ag量减小，其擦除特性得到改善，虽然记录灵敏度降低。已经发现，具体地，在Ag的组成为1至5原子％、Ge为17至23原子％、Sb为19至25原子％且Te为53至59原子％的Ag-Ge-Sb-Te材料中，几乎不产生可重写操作的次数的减小。进一步地，发现优选的是制成其中AgSbTe2或其邻近材料占据2至20％且Ge2Sb2Te5或其邻近材料占据其余部分的组成，从而使其晶体状态与其非晶状态之间的反射率差呈现出较高的值且再现信号增大。
即使在诸如((Cr4Te5)10(Ge2Sb2Te6)90)等等在30,000次或更多的重写操作时呈现大的抖动的Cr-Ge-Sb-Te型记录膜的情况下，在很多其他的特性上也能够获得类似的优越的结果。已经发现在具有1至5原子％的W、17至23原子％的Ge、19至25原子％的Sb和53至59原子％的Te的组成的W-Ge-Sb-Te材料中，在重写操作时几乎不产生擦除量的减小。
一般地，在这样的记录膜中，添加了以Ge-Sb-Te作为其主组份的相改变成份和高熔点成份。相改变成份中大于总原子数的95％部分由GeTe与Sb2Te3构成，且占总原子数95％或更多的高熔点成份是Cr-Te、Cr-Sb、Cr-Ge、Cr-Sb-Te、Cr-Sb-Ge、Cr-Ge-Te、Co-Te、Co-Sb、Co-Ge、Co-Sb-Te、Cr-Sb-Ge、Co-Ge-Te、Cu-Te、Cu-Sb、Cu-Ge、Cu-Sb-Te、Cu-Sb-Ge、Cu-Ge-Te、Mn-Te、Mn-Sb、Mn-Ge、Mn-Sb-Te、Mn-Sb-Ge、Mn-Ge-Te、V-Te、V-Sb、V-Ge、V-Sb-Te、V-Sb-Ge、V-Ge-Te、Ni-Te、Ni-Sb、Ni-Ge、Ni-Sb-Te、Ni-Sb-Ge、Ni-Ge-Te、Mo-Te、Mo-Sb、Mo-Ge、Mo-Sb-Te、Mo-Sb-Ge、Mo-Ge-Te、W-Te、W-Sb、W-Ge、W-Sb-Te、W-Sb-Ge、W-Sb-Ge、W-Ge-Te、Ag-Te、Ag-Sb、Ag-Ge、Ag-Sb-Te、Ag-Sb-Ge、Ag-Ge-Te、或与它们接近的组成中的至少一种，从而使重写操作的次数几乎不减小。已经发现诸如Cr4Te5、Cr2Te3和Cr5Te8的Cr-Te等在10至10000次的重写操作时显示了特别低的抖动。已经发现W-Te、W-Sb、W-Ge、W-Sb-Te、W-Sb-Ge和W-Ge-Te在重写操作时显示了特别少量的擦除。另外，即使光源波长短，已经具体地发现Ag2Te、AgSbTe2等具有高的信号强度且Ag-Te、Ag-Sb-Te具有特别优越的状态。
在相改变成份的总原子数的95％或更多的部分是Ge2Sb2Te5的情况下，高熔点成份的原子在记录膜的总原子数中的比率在从5原子％或更大及20原子％或更小的范围显示了优越的重写特性。5原子％或更大及15原子％或更小的组成显示了优越的擦除特性，因而它具有优越的重写特性。
进一步地，即使Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4、GeSb4Te7、In3SbTe2、In35Sb32Te33、In31Sb26Te43、GeTe、Ag-In-Sb-Te、Co-Ge-Sb-Te、V-Ge-Sb-Te、Ni-Ge-Sb-Te、Pt-Ge-Sb-Te、Si-Ge-Sb-Te、Au-Ge-Sb-Te、Cu-Ge-Sb-Te、Mo-Ge-Sb-Te、Au-Ge-Sb-Te、Cu-Ge-Sb-Te、Mo-Ge-Sb-Te、Mn-Ge-Sb-Te、Fe-Ge-Sb-Te、Ti-Ge-Sb-Te、Bi-Ge-Sb-Te、W-Ge-Sb-Te和它们除了上述以外的邻近组成中的至少一种被取代或Ge的一部分被In所代替时，也能够获得其邻近的特性。
虽然在记录膜的各个组成中包含15原子％或更小的氮的材料显示了再现信号输出的略微减小，它具有一个优点，即记录膜的流动在几次重写操作时受到了限制。
进一步地，包含在记录膜中的杂质元素即还未描述过的元素优选地是构成了记录膜的组成的10原子％或更小，以减小重写特性的恶化。5原子％或更小的值是进一步优选的。
记录膜的膜厚度在减小交扰上具有较大的效果-至少如果它小于台与槽之间的阶梯(槽深度)的话。另外，从5nm或更大至20nm或更小的范围中的值优选地显示了高的编码度且几乎不产生其流动。如果该值是15nm或更小，则是更为优选的。
本发明的记录膜按照原子排列的变化而进行记录操作。在此情况下，原子排列的变化指的是其中几乎不发生膜的外形的改变的原子排列变化，诸如相变。
作为热缓冲层，优选的是多种折射率n，k的范围表示为1.4＜n＜4.5，-2.5＜k＜-0.5，且具体地，优选地是提供具有2＜n＜3，-1.5＜k＜-0.5的范围的材料。在热缓冲层，光被吸收，因而热稳定的材料是优选的，且所希望的是其熔点要求为1000℃或更高。
另外，在硫化物被添加到热沉控制层中的情况下，它具有减小非常高的交叉擦除的效果。然而，在热缓冲层的情况下，所希望的是诸如ZnS等的硫化物的含量小于至少添加至热沉控制层中的硫化物的含量。这种低的设定，对于提供对诸如熔点降低、导热率的降低以及吸收率的降低等的不利效果的应付措施，是优选的。
作为热缓冲层的组成，优选的是该层是金属与金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和金属碳化物的混合以及在改写特性上呈现最优选的改善效果的Cr和Cr2O3的混合。更具体地说，作为金属，Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Co、Ti、Cr、Ni、Mg、Si、V、Ca、Fe、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、Sn、Sb、Te、Ta、W、Ir和Pb的混合物；以及金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和金属碳化物，优选的是应用SiO2、SiO、TiO2、Al2O3、Y2O3、CeO、La2O3、In2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Sc2O3、Ta2O5和ZrO2。另外，还可采用由以下材料构成的热缓冲层，这些材料即氧化物，诸如Si-O-N材料、Si-Al-O-N材料、诸如Cr2O3的Cr-O材料和诸如Co2O3、CoO的Co-O材料等；氮化物，诸如象TaN、AlN、Si3N4、的Si-N材料，Al-Si-N材料(例如AlSiN2)以及Ge-N材料；硫化物，诸如ZnS、Sb2S3、CdS、In2S3、Ga2S3、GeS、SnS2、PbS、Bi2S3等；硒化物，诸如SnSe3、Sb2S3、CdSe、ZnSe、In2Se3、Ga2Se3、GeSe、GeSe2、SnSe、PbSe、Bi2Se3；氟化物，诸如CeF3、MgF2、CaF2等；或这些材料的邻近组成。
另外，至于热缓冲层的膜厚度，所希望的是设定10nm或更大及100nm或更小的值，且在厚度是20nm或更大及50nm或更小的情况下，出现了特别优越的改写特性改善效果。
如上所述，热缓冲层具有用于吸收光的特征。因此，热缓冲层也可以与记录层吸收光和产生热量相同的方式吸收光并产生热量。另外，重要的是在热缓冲层的吸收率-如果记录层是处于非晶状态-大于其中记录层处于晶体状态的情况。以此方式用于该材料的光学设计造成了一种效果，即在其中记录层处于非晶状态的状态下，把记录层处的吸收率Aa减小得比记录层处于晶体状态下记录层处的吸收率Ac的减小程度更大。通过这种效果，改写特性可得到实质性的改善。为了获得这种特性，需要把在热缓冲层处的吸收率增大至约30至40％。热缓冲层处的加热量根据记录层的状态是处于晶体状态还是处于非晶状态而不同。结果，从记录层至热沉层的热量流动根据记录层的状态而改变，从而使这种现象能够限制由于盖写操作造成的抖动的增大。
这种效果可以是由于热缓冲层的温度上升而切断了从记录层至热沉层的热量流动的效果。为了实现这种效果的有效利用，热沉控制层与热缓冲层之间的膜厚度关系变得重要了。作为实际研究的结果，本发明人澄清了这样一个事实，即当热沉控制层的膜厚度之和大于热缓冲层的膜厚度时，窄的道节距形成可在不减小CNR和记录灵敏度的情况下得到实现，且具体地，即使在其中记录标记长度小于能量束点直径的一半大小的高密度记录操作的情况下，也能够实现优越的盖写。具体地，在最短记录标记为能量束点直径的40％或更大及50％或更小的情况下，本发明的效果呈现得最显著。
另外，当相改变记录材料如上所述地被具体用作记录层时，有时出现一种现象，即诸如100,000次的重写操作造成了晶体的反射率的减小。这种是当高功率电平的激光束熔化了记录层时产生的一种现象，热沉控制层中的S元素被熔化到记录层中且记录层的折射率被改变了。为了限制这种现象，优选的是在热沉控制层与记录层之间设置其S元素含量小于热沉控制层的S含量的界面层。借助上述设置，可以改善长期保持寿命。
作为用于该界面层的材料，优选地是应用SiO2、SiO、TiO2、Al2O3、Y2O2、CeO、La2O3、In2O3、GeO、GeO2、PbO、SnO、SnO2、Bi2O3、TeO2、WO2、WO3、Sc2O3、Ta2O5以及ZrO2。另外，还可采用一种界面层，它包含氧化物，诸如Si-O-N材料、Si-Al-O-N材料、诸如Cr2O3的Cr-O材料、诸如Co2O3、CoO的Co-O材料；氮化物，诸如象TaN、AlN、Si3N4的Si-N材料、Al-Si-N材料(例如AlSiN2)、Ge-N材料；氟化物，诸如CeF3、MgF2、CaF2等或接近这些材料的组成物。另外，可应用这些混合材料的层。本发明在以下方面是优越的，即如果界面层用ZnS、氧化物、氮化物和氟化物的混合材料制成，它的记录灵敏度得到了改善。
随后，为了获得各个热沉控制层和热沉层的最适合的膜厚度和导热率，进行了如以下所表示的热模拟。
在诸如4.7GB DVD-RAM的台-槽记录系统型高密度信息记录介质中的标记和槽的布局大体如图13所示地得到设定。即，各台和槽的宽度分别为约0.6μm，且标记宽度(熔化部分的宽度)是约0.4μm。进一步地，记录标记的熔点约600℃。因此，为了实现0.4μm的标记宽度，需要把从道的中心0.2μm范围内的部分加热至600℃。进一步地，借助上述的布局，在相邻道处的记录标记17处于于距中央道18的道中心19为0.4μm处。其中相邻道的记录标记17被晶体化的一种现象被称为交叉擦除。其中即使在100,000次记录操作之后也不产生交叉擦除的一种状态，由当激光束20照射在中央道18上时相邻道的记录标记17处的温度与时间的功能来确定。
用在诸如4.7GB DVD-RAM的高密度信息记录介质中的Ge-Sb-Te型相改变记录材料的结晶时间，变为温度的功能，因为在非晶状态与晶体状态之间有一种激发能量。激光束点通过介质上的某一点的时间，在4.7GBDVD-RAM的情况下约为100ns(8.2m/s)。估计在上述时间中晶体的形成温度大约为300至500℃。另外，在激光束照射在相邻道上100,000次的情况下，相邻道被激光束照射的累积时间值约为10秒。因此，当介质被保持约10秒时的结晶形成温度对应于其中产生交叉擦除的温度。因此，在应用加热模拟的情况下，当加热至600℃或更高的部分的宽度被设定为0.4μm时，参照在相邻道处的记录标记17的标记(一个交叉擦除观测点21)的结束部分处的温度变化，计算在200℃或更高的介质保持时间(一种交叉擦除温度保持时间)，从而可以确定是否产生了交叉擦除。
首先，在图1所示的结构中(下保护层2：(ZnS)80(SiO2)20(100nm)、记录层3：Ag6Ge16Sb22Te55相改变记录层(10nm)、热沉控制层4：(ZnS)80(SiO2)20(140nm)、热沉层5：Al(80nm))，当在热沉控制层中的导热率被改变时在热沉控制层处的导热率与在交叉擦除观测点21处的交叉擦除温度保持时间之间的关系，如图14所示地得到计算和表示。已经发现有一种导热率，在其下交叉擦除温度保持时间变为最短，且该值是约0.6W/mK。另外，为了满足100ns或更小的目标值的交叉擦除保持时间，已经发现导热率处于从0.1至2.3W/mK的范围。这种导热率是通过包含S元素的诸如(ZnS)80(SiO2)20的介电膜而实现的，且这对应于其中S元素的含量是5％或更大及50％或更小的情况。
随后，热沉层的膜厚度与在相邻道观测点处的交叉擦除温度保持时间之间的关系得到计算，且其计算结果被显示在图15中。在其中热沉层(Al)薄至具有30nm或更小的厚度的一个区域中，该交叉擦除温度保持时间变为100ns或更大，且相反地，在其中热沉层的膜厚度是30ns或更大的情况下，交叉擦除温度保持时间保持为100ns或更小。
至于其中热沉层的膜厚度是80nm的情况，热沉层的导热率与在交叉擦除观测点处的交叉擦除温度保持时间之间的关系得到计算，且计算的结果被显示在图16中。如该图中所示，已经发现随着热沉层的导热率的增大，交叉擦除温度保持时间变短。具体地，为了把交叉擦除温度保持时间保持在目标值的100nm以下，已经发现把热沉层的导热率保持在大于10W/mK是令人满意的。具有高导热率的材料是诸如Au、Al、Cu、Ag、Pd、和Pt的具有高反射率的金属或诸如金刚石等的高硬度材料。具体地，在上述高反射率金属的含量是90％或更大的情况下，它可被用作具有高反射率和高导热率的热沉层。具体地，考虑到其产量、成本、耐腐蚀性和折射率等，最好的方式是采用Al或其中诸如Ti、Cr等的金属被加到Al中的材料。具体地，包含97％或更多的Al的热沉层呈现出优越的实用性。
如已经详细描述的，本发明的信息记录介质使得能够实现这样一种信息记录介质，即其中即使在道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下，CNR、改写特性和记录灵敏度也不降低，且不产生交叉擦除。
进一步地，本发明的信息记录介质即使在进行高密度记录而使道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下也能够实现窄的道节距而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，且能够实现具有与采用低成本半导体激光器相应的高记录密度的信息记录介质。
进一步地，本发明的信息记录介质使得即使在进行高密度记录而使道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下也能够实现一种窄的道节距而不降低CNR和记录灵敏度，且进一步地即使在进行高密度记录而使记录标记长度变为能量束点的一半的情况下也使该信息记录介质能够交换优越的改写特性。
进一步地，本发明的信息记录介质即使在进行高密度记录而使道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况下也能够实现窄的道节距而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，并进一步地使该信息记录介质即使在进行了约100,000次的重写操作之后也被呈现出再现信号的恶化。
进一步地，本发明的信息记录介质使得即使在进行高密度记录而使道节距变为激光束点直径的70％或更小的情况拱也能够实现窄的道节距而不降低CNR、改写特性和记录灵敏度，并进一步地使该信息记录介质在用于在台上进行信息记录的情况和在槽中进行信息记录的情况之间不产生不同。
如上所述，本发明作为用于使道节距变为激光束点直径的70％或更小的高密度记录操作的信息记录介质是有用的。

Claims (16)

1.一种信息记录介质，其中信息响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：
所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；
在所述信息记录道之间有一个阶梯；
所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；
所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有一或多种热沉控制层和一个热沉层；
作为所述记录层的所述一或多种信息记录薄膜的膜厚度之和小于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
所述一或多种热沉控制层的膜厚度之和大于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
其中所述信息记录道之间的所述阶梯是一个槽部分与相邻的脊部分之间的一个阶梯部分；
其中相邻的所述槽部分和相邻的所述脊部分是一个信息记录道；
其中所述信息记录介质具有在所述能量束入射侧的一个透明基底，且所述能量束是一个激光束；且
其中所述槽部分与所述脊部分之间的阶梯的深度大于等于λ/(7n)且小于等于λ/(6.2n)，其中λ表示所述激光束的激光波长且n表示所述透明基底在波长λ处的折射率。
2.根据权利要求1的信息记录介质，其中所述信息记录道以一种一定的道节距设置，且所述道节距小于等于所述激光束的能量束点直径的70％。
3.根据权利要求2的信息记录介质，其中
所述激光束的激光波长为630nm至660nm；
用于形成所述激光束的透镜的数值孔径是0.57至0.643，该透明基底在所述波长范围中的折射率是1.45至1.65；且
所述槽深度是59至67nm。
4.根据权利要求1的信息记录介质，其中所述一种或多种热沉控制层包含金属氧化物、碳化物、氮化物、硫化物和硒化物中的至少一种。
5.根据权利要求4的信息记录介质，其中在一种或更多热沉控制层中的至少一种热沉控制层包含S元素。
6.根据权利要求5的信息记录介质，其中硫元素的含量大于等于5％且小于等于50％。
7.根据权利要求1的信息记录介质，其中提供了具有Al、Cu、Ag、Au、Pt和Pd中一种或多种的总含量大于等于90％的热沉层。
8.根据权利要求7的信息记录介质，其中提供了Al元素的含量大于等于97％的热沉层；
9.根据权利要求7的信息记录介质，其中热沉层的膜厚度大于等于30nm且小于等于300nm。
10.根据权利要求1的信息记录介质，其中信息的记录是在原子排列改变进行的同时通过从一种晶体态改变至一种非晶态和/或从非晶态改变至晶体态而进行的。
11.使用根据权利要求1的信息记录介质的一种信息记录设备，其中提供了一种能量束源，且来自所述能量束源的光点的直径被设定为使得所述信息记录介质的道节距小于等于所述能量束点直径的70％。
12.一种信息记录介质，其中信息响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：
所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；
在所述信息记录道之间有一个阶梯；
所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；
所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有多种热沉控制层和一个热沉层；
作为所述记录层的所述一或多种信息记录薄膜的膜厚度之和小于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
所述多种热沉控制层的膜厚度之和大于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
信息记录是通过在进行所述原子排列的改变时从晶体态改变到非晶态和/或从非晶态改变到晶体态而进行的；且
其中在所述多个热沉控制层中的至少一种热沉控制层中的硫元素的含量低于在所述多个热沉控制层中的至少另一种热沉控制层中的硫元素含量，在热沉控制层与所述热沉层之间有一个热缓冲层。
13.根据权利要求12的信息记录介质，其中所述热缓冲层是由金属、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及金属碳化物中至少其中两种构成的混合物。
14.根据权利要求12的信息记录介质，其中所述热沉控制层的膜厚度之和大于所述热缓冲层的膜厚度。
15.根据权利要求12的信息记录介质，其中信息记录是在记录具有多种长度的记录标记的情况下进行的，且所述记录标记中最短的记录标记的长度大于等于能量束点直径的40％且小于等于能量束点直径的50％。
16.一种信息记录介质，其中信息响应于借助彼此相对移动的能量束的照射而发生的原子排列的变化和/或电子状态的变化而得到记录，其中：
所述记录介质具有与所述相对移动方向平行的多个信息记录道；
在所述信息记录道之间有一个阶梯；
所述记录介质具有作为记录层的一或多种信息记录薄膜；
所述记录层与该能量束入射侧相反的侧带有多种热沉控制层和一个热沉层；
作为所述记录层的所述一或多种信息记录薄膜的膜厚度之和小于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
所述多种热沉控制层的膜厚度之和大于等于所述信息记录道之间的所述阶梯；
信息记录是通过在进行所述原子排列的改变时从晶体态改变到非晶态和/或从非晶态改变到晶体态而进行的；且
在所述多个热沉控制层中的至少一种热沉控制层中的S元素的含量低于所述多个热沉控制层中的至少另一种热沉控制层中的S元素的含量，且所述信息记录介质还包括与所述记录层接触的一个界面层。
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