CN1231361C - 多层光盘 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种由多个具有相变记录层的信息记录部分形成的多层光盘。提供在激光入射侧的第一信息记录部分用相变记录材料作为记录材料，该相变记录材料用Sb和Te作为主要成分并使它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0。由于这种相变记录材料提供了快的结晶速度，所以，能够以高传输速度稳定地记录、再现和重写信息信号。

Description

多层光盘
技术领域
本发明涉及一种多层光盘，这种光盘由多个分层的信息记录部分以多层的形式形成。更具体地说，本发明涉及一种至少有一个由相变记录材料形成的相变记录层的多层光盘。
背景技术
随着信息通信设备的发展，需要具有更大记录容量的光盘用作这种设备的记录媒介。DVD(数字多功能盘)是用来增加记录容量的光盘的一个例子。还有一种只读DVD，通过使用两层信息记录部分，可以达到8.5G字节的记录容量。另外的一种读/写DVD，能够重写信息信号，该读/写DVD有5.25G字节的记录容量但只有一层记录部分。
记录四小时的NTSC(国家电视系统委员会)系统的电视节目，需要用记录容量为8G字节的光盘。记录两小时的高清晰度播放的电视节目，需要用记录容量为24G字节的光盘。
待处理的信息量随着数字信息通信系统的发展而增加。因此，越来越需要高密度和大容量的媒介，以记录大量信息。特别是需要高密度和大容量的光盘。
为了提高记录密度和增加记录在光盘上的信息容量，必须减小用以在光盘上记录或再现信息信号的激光的波长，并增加用以将激光会聚到光盘信号记录表面上的物镜的数值孔径(NA)。为了在这种为高密度和大容量而设计的光盘上记录或再现信息信号，提出了一种记录和再现装置，该装置使用的激光的波长大约是400nm，用来会聚这种激光的物镜的数值孔径大约为0.6数值孔径。另外的一种方案是，为了配合高密度和大容量光盘，提出了一种记录和再现装置，该装置使用的激光的波长大约是660nm，用来会聚这种激光的物镜的数值孔径大约为0.85数值孔径。为了配合高密度和大容量光盘，还提出了一种记录和再现装置，该装置使用波长大约是400nm的激光，并用数值孔径大约为0.85的数值孔径物镜来会聚这种激光。
这里提出了一种记录和再现光盘形式的DVD，通过形成两层由相变记录材料制成的信息记录部分，可实现高密度和大容量设计。
当光盘包括一个两层的信息记录部分时，每一个部分都由相变记录材料构成，这种相变记录材料的组份具有理想配料比，如Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5(原子比例，atomic ratio)。为了进一步增加记录容量，并提高用相变记录材料形成信息记录部分的光盘的传输速度，必须在信息记录部分使用结晶加速层，并进一步使用一种被称作吸收性控制(absorptivity control)的技术。
其中，结晶加速层是一个介电层，该层有通过与相变记录材料接触而加速该材料结晶的能力。相应地，结晶加速层被提供在光盘上接触相变记录材料。用来形成结晶加速层的材料包括介电材料，如Si3N4，GeN等，这些材料对于熔融的相变记录材料具有差的可润湿性。
为了增加光盘的容量和密度，可以考虑减小用以记录和再现信息信号的激光的波长，增大用以会聚激光的物镜的数值孔径(NA)，减小形成在光盘信号记录表面上的光斑直径，并提高光盘的旋转速度以得到更高的传输速度。这些条件缩短了允许光斑穿过信息记录部分上一个给定位置所用的时间。结果，当激光射向相变记录材料以记录信息信号时，用以加热记录材料的时间被缩短了。
为了将信息信号记录到使用相变记录材料的信息记录部分，必须使对应于待记录信息信号的非晶区域结晶。这种方法通过使用所谓的偏置电源，将激光射向记录材料层的非晶部分，使其热熔，并随后冷却该部分使之结晶，从而，以此来记录信息。
当信息信号被记录在使用相变记录材料的信息记录部分上时，被激光照射而熔化的区域，具有足够快的结晶速度，将使以高传输速度记录信息信号成为可能。为了以高传输速度和高密度将信息信号记录到使用相变记录材料的信息记录部分，必须形成记录材料层来接触结晶加速层，以在熔化后提高结晶速度。
吸收性控制技术用来增加信息记录部分使用相变记录材料的光盘容量和密度。这种吸收性控制技术控制用于结晶的光吸收系数Ac和用于相变记录材料层的非晶状态的光吸收系数Aa。该技术提供控制以便使用于结晶的光吸收系数Ac和用于非晶状态的光吸收系数Aa之间的关系满足Ac/Aa≥1.0。优选地，所提供的控制满足Ac/Aa≥1.2。
一般地，相变记录材料相应于所施加的能量，根据结晶态和非晶态的不同，会产生不同的温升。
当另外的信息被覆写到已经记录有信息信号的信息记录部分时，通过以相同的条件将激光照射到混合地包括非晶区域和结晶区域的区域，来记录信息信号。即，激光同时照射到非晶区域和结晶区域，使其熔化并随后使这些区域结晶，以记录信息信号。此时，当在结晶状态下的吸收系数Ac和在非晶状态下的光吸收系数Aa之间的关系Ac/Aa＜1.0时，非晶区域的最终温度变得比结晶区域的最终温度高。即，在Ac/Aa＜1.0的情况下，在记录前，根据相变记录材料是结晶状态或是非晶状态，在相变记录材料层上形成了不同的记录标记。然而，这种情形使抖动值变得恶化。抖动值是一个评估函数，一般用作再现信号的评估；这种情形也损害了再现信号的再现特征并且使所记录的具有良好再现特征的信息信号不能再现。为解决这些问题，提出了一种吸收性控制技术，用以提供控制以使结晶状态下的吸收系数Ac和在非晶状态下的光吸收系数Aa之间的关系满足Ac/Aa≥1.0。
本发明人使用Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的相变记录材料形成了记录层，并形成了一个两层的信息记录部分，该部分包括在记录层上的结晶加速层。此外，本发明人造出了一种多层光盘并通过控制上述记录材料层结晶状态下的光吸收系数Ac和其在非晶状态下的光吸收系数Aa之间的关系，来检验该多层光盘的特性。
本发明人利用数值孔径(NA)为0.85的物镜，将波长大约是400nm的激光照射到光盘上，来获取每一个信息记录部分的记录特征。结果，我们发现很难在位于激光入射侧的两层信息记录部分中的一层内产生30Mbps或更大的传输速度。这似乎是由难以控制记录材料层结晶状态下的光吸收系数Ac和其在非晶状态下的光吸收系数Aa之间的关系导致的。
Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料被用于上述光盘的记录层并显示了复杂的折射率，对应于波长大约是400nm的激光，该折射率在结晶状态下大约是(2.0-3.0i)，在非晶状态下大约是(3.0-2.0i)。该光盘包括两个分层的信息记录部分。一个部分位于激光入射侧。另一个部分，即，第二信息记录部分，相对于激光入射侧来说位于衬底侧。为了在第二信息记录部分上记录和再现信息信号，必须将位于激光入射侧的第一信息记录部分的光透射率设为40％或更大。相应地，如果仅具有一个信息记录部分的光盘可以设有一个金属层，或者在两层结构的衬底侧的第二信息记录部分可以使用一个金属层，那么，该金属层不能被用作激光入射侧的第一信息记录部分的记录层。
如上所述的，由包括相变记录材料的两个记录层形成的光盘，很难根据记录材料所要求的光学常数和激光入射侧所要求的光透射率的条件，使记录材料层结晶状态下的光吸收系数Ac和其在非晶状态下的光吸收系数Aa之间的关系满足Ac/Aa≥1.2。相应地，对于使用上述Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的相变记录材料作为多个记录层的光盘，很难使光盘上的每一个信息记录部分都具有高的传输速度。
发明内容
考虑到前述内容做出了本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种多层光盘，能够在每一个多层信息记录部分上，稳定地以高传输速度记录和再现信息信号。
为了实现上述目的，本发明提出的多层光盘，其包括按顺序形成在一个衬底上的至少一个光传输保护层、第一信息记录部分、具有透光性的中间层和第二信息记录部分，并使用从第一信息记录部分一侧照射来的激光，该激光的波长为大于等于385nm而小于等于450nm，其中，第一信息记录部分包括：一个由相变记录材料形成的第一相变记录层，该相变记录材料至少以Sb和Te作为主要成分并使它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0；两个ZnS-SiO2层，第一相变记录材料层夹在两个ZnS-SiO2层之间；两个介电材料层，其导热率高于ZnS-SiO2层，两个ZnS-SiO2层夹在两个介电材料层之间，其中，所述介电材料层含有Si3N4、AIN、SiC、BeO和BN中的至少一种材料。
此外，优选地，第二信息记录部分包括一个相变记录材料层，形成该层的相变记录材料，至少以Sb和Te作为主要成分，并使它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0。
此外，优选地，将Ge、In、Zn、Sn、Ag和Au中的至少一种加入相变记录材料层。
在根据本发明的多层光盘中，优选地，当信息被记录到所有记录轨道上时，第一信息记录部分的平均透射率(Tavg)的范围为：70％≥Tavg≥40％。
此外，优选地，第一相变记录材料层在结晶状态下的光吸收系数(A1c)和在非晶状态下的光吸收系数(A1a)在：1.7≥A1c/A1a≥0.8的范围内。
此外，优选地，第一信息记录部分在非晶状态下的光反射率高于在结晶状态下的光反射率。
根据本发明的上述构造的多层光盘包括第一信息记录部分，该部分有一个第二相变记录材料层，形成该层的相位记录改变材料的主要成分至少包括Sb和Te并且它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0。这种相变记录材料提供了快速的结晶速度。相应地，即使用于记录和再现的激光具有短的波长并且物镜有大的NA时，根据本发明的多层光盘仍然能够以高传输速度稳定地将信息信号记录、再现和覆写到第一信息记录部分。
下面参照附图对本发明的优选实施例所进行的详细描述，将使前述内容和本发明的其他优点和特征变得更加清楚。
附图说明
图1是实施本发明的一个光盘基本结构的剖视图；
图2是第一信息记录部分附近的层结构的剖视图；
图3是第一信息记录部分的层结构例子的示意图；
图4是第一信息记录部分的层结构另一个例子的示意图；
图5是第一信息记录部分的层结构又一个例子的示意图；
图6是具有高光传输速度的第一信息记录部分的层结构例子的示意图；
图7是具有低光传输速度的第一信息记录部分的层结构例子的示意图；
图8是具有高光反射率的第二信息记录部分的层结构例子的示意图；
图9是具有高光吸收系数和宽熔化范围的相变记录材料的示意图；
图10是具有低光吸收系数和窄熔化范围的相变记录材料的示意图；
图11是从低到高的光能量分布示意图；
图12是从高到低的光能量分布示意图；
图13是第二信息记录部分的层结构另一个示例的剖视图；
图14示出的是当相变记录材料层是由不同材料形成时，传输速度和擦除率之间的关系；以及
图15示出的是当相变记录材料层由Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料形成时，针对每个物镜NA值的传输速度和擦除率之间的关系。
具体实施方式
以下将参照附图进一步详细描述本发明的优选实施例。
根据本发明的光盘1是多层光盘，其包括两层有相变记录层的信息记录部分。光盘1使用了一个支持衬底2，支持衬底上形成有引导槽。在支持衬底2上，通过诸如溅射技术形成第二信息记录部分3，以得到引导槽。在第二信息记录部分3上，形成了第一信息记录部分5，从而经过一个有透光性的中间层4得到引导槽。在第一信息记录部分5上形成有光传输保护层6。此处，用作记录和再现光束的激光从如图1中箭头所示的光传输保护层6一侧进入光盘1。
根据本发明的光盘1将形成在第一信息记录部分5和第二信息记录部分3上的引导槽的周期(cycle)定为0.6μm，将中间层4的厚度定为20μm，将光传输保护层6的厚度定为90μm。下面的表1列出了根据本实施例的用于记录和再现的系统条件。一种平台-凹槽记录技术(land-groove recordingtechnique)被用来在从入射光一侧看的凸引导槽(凹槽)和凹引导槽(平台)两者上记录信息。即，实际的记录轨道的间距是0.3μm，为引导槽周期的一半。
            表1
激光波长 407nm
物镜NA 0.85
信号调制系统 1-7系统
信息记录行密度 0.14μm/比特
传输速度 35Mbps
现在描述第一信息记录部分5。第一信息记录部分5使用Sb和Te作为主要成分，它们的原子比例是2.3＜Sb/Te≤4.0。其中，形成有一个由相变记录材料制成的相变记录材料层，相变记录材料作为共晶组分。如图2所示，第一信息记录部分5构造成：第一介电层11形成在光传输保护层6的一侧，第二介电层12形成在中间层4的一侧，由相变记录材料制成的相变记录层10形成在第一介电层11和第二介电层12之间。
信息信号如下所述地记录在第一相变记录材料层10上。
当第一相变记录材料层10通过例如溅射的方法沉积时，该层在沉积后马上显示出非晶的状态。非晶状态下的第一相变记录材料层10被加热超过发生相变的结晶温度而转变到结晶状态(初始化)。在这种状态下，例如，当激光从光传输保护层6一侧照射时，在激光被会聚的区域发生从结晶状态到非晶状态的相变，并改变了光反射率。光反射率发生变化了的部分变成一个非晶的记录凹坑。通过利用结晶区域和凹坑之间光反射率的差别可以检测出非晶记录凹坑。
第一相变记录材料层10使用Sb和Te作为主要成分，并由原子比例为2.3＜Sb/Te≤4.0的材料制成。通过使用这种材料形成第一相变记录材料层10，光盘1能够提供30Mbps或更高的传输速度，这将在以后描述。
最好，在使用Sb和Te作为主要成分且原子比为2.3＜Sb/Te≤4.0的相变记录材料中，加入Ge、In、Zn、Sn、Ag和Au。通过加入这些材料，第一信息记录部分5可保持重写的特征，提高了保存非晶记录标记的稳定性，因此，使非晶记录标记在室温很难被擦除。
这种相变记录材料的特征在于很快的结晶速度。相应地，第一信息记录部分不需要通过使用例如组分为Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料，形成相变记录材料层所需的结晶加速层。相反，为生成非晶记录标记，第一信息记录部分5需要被构造成能够快速冷却已被加热的第一相变记录材料层10。
为了提高第一相变记录材料层10的冷却效果，考虑在第一信息记录部分5内加入一由金属材料制成的金属层。但是，第一信息记录部分5除第一相变记录材料层10外需要使用尽可能透明的介电材料。这是因为第一信息记录部分5需要提供尽可能高的光传输率，并防止第一信息记录部分5本身的记录和再现特征变差，以便对第二信息记录部分3进行记录和再现。加入金属材料或其类似物会在金属层中产生光吸收，因而减小了第一信息记录部分5的光传输率。即，除了第一相变记录材料层10，不希望对第一信息记录部分5使用光吸收材料。如果使用了光吸收材料，那么就需要例如薄膜厚度为5nm或更小的Ag层。
用相变记录材料作记录材料的光盘，广泛使用了ZnS-SiO2作为介电材料。这是因为ZnS-SiO2与其他的介电材料相比，其优点在于具有高溅射沉积率以及对施加在薄膜上的外力所造成的损害具有高抵抗力。
从冷却第一相变记录材料层10的角度来看，最好是，第一介电层11和第二介电层12设计成使用导热率能够快速冷却第一相变记录材料层10的介电材料，即，一种具有高导热率的介电材料。具有高导热率的介电材料包括Si3N4、AlN、SiC、BeO和BN等。下面的表2列出了ZnS-SiO2、Si3N4、和AlN的导热率参考值。导热率示出的是根据制造方法而得出的导热率范围内的一批值。
            表2
 材料名称  导热率参考值(W/m/k)
 ZnS-SiO2  0.6
 Si3N4  20-130
 AIN  90-200
可以利用具有高导热率的材料通过形成第一介电层11和第二介电层12来快速冷却第一相变记录材料层10。对于第一信息记录部分5，能够以高传输率稳定地执行记录、再现和重写操作。
优选地，将第一介电层11和第二介电层12构造成包括Si3N4、AlN等材料、导热率比ZnS-SiO2高的单层，或具有高导热率的材料和另一种透明介电材料的多层。最好是，两个介电层都是具有上述高导热率的透明材料。
图3到图5示出了第一介电层11和第二介电材料12的层结构的例子。第一介电层11和第二介电材料12的层结构例子不限于图3到图5所示出的那些。可用于第一信息记录部分5的介电材料的光常数和参照波长为407nm的激光的光常数接近Sb和Te的共晶组分。
                表3
材料名称 光常数参考值(410nm)
ZnS-SiO2  2.32
Si3N4  2.05
AlN  2.05
Mx(SbyTe1-y)1-x 结晶的 1.5-3.3i
非晶的 3.0-3.1i
在第一信息记录部分5中，最好保证下面的式3所表述的关系，该式作为相变记录材料的非晶状态下的光传输率(T1a)和其在结晶状态下的光传输率(T1c)的平均光传输率(Tavg)的范围。
70％≥Tavg≥40％                 …式3
此处，Tavg取决于光盘的信息记录系统：当系统在凹槽和平台上都记录信息时，Tavg＝(T1c+T1a)/2，当系统仅在凹槽或平台中的一个上记录信息时，Tavg＝(3T1c+T1a)/4。
平均光传输率范围的上限取决于第一相变记录材料层10的厚度。第一信息记录部分5需要高传输率以便能够在第二信息记录部分3上进行记录和再现。为增加第一信息记录部分5的光传输率，只需要使第一相变记录材料层10变薄。但是，如果第一相变记录材料层的厚度变为5nm或更小，相变记录材料会碎裂，不能构成层。相应地，第一相变记录材料层10需要5nm或更大的厚度。在这种情况下，可得到Tavg≤70％。
平均光传输率范围的下限能够从就记录和再现装置来说的第一信息记录部分5和第二信息记录部分3的光反射率、记录功率和再现功率中的大约相等的必需条件找出。当第一信息记录部分5的光传输率减小时，从第二信息记录部分3反射的光强度，按照与第一信息记录部分5的光传输率的平方成比例地减小。为了平衡从第一信息记录部分5和从第二信息记录部分3所反射的光强度，必须减小第一信息记录部分5的光反射率。当第一信息记录部分5的光反射率被过量减小时，记录和再现装置从反射光检测信息的能力、聚焦伺服能力和循轨伺服能力降低。在这种情况下，很难在信息再现过程中对光盘1增加入射光强以增加反射光强。这是因为在信息再现过程中入射光强的过量增加会提高温度并促进结晶，因而擦除了非晶记录标记，即，所记录的信息信号丢失。出于上述的原因，发现：通过对相变记录材料在结晶状态下的光反射率(R1c)和其在非晶状态下的光反射率(R1a)进行平均，第一信息记录部分5的光反射率代表下限的大约5％。当仅仅考虑第二信息记录部分3时，通过使相变记录材料在结晶状态下的光反射率(R1c)和其在非晶状态下的光反射率(R1a)平均，光反射率可以增大到30％。相应地，下面的式4可用来决定用于第一信息记录部分5的平均光反射率的下限。
30％×(第一信息记录部分5的平均光传输率的下限)2＝5％
                                                  …式4
式4所得的值(第一信息记录部分5的平均光传输率的下限)＝40％，即，40％≤Tavg。
图6到图8示出了用于第一信息记录部分5和第二信息记录部分3的层的结构例子。图6示出了具有高光传输率的第一信息记录部分5的层结构。该层结构使得Tavg＝61.5％，(R1a+R1c)/2＝6.5％。图7示出了具有低光传输率的第一信息记录部分5的层结构。该层结构使得Tavg＝40％，(R1a+R1c)/2＝5％。图8示出了具有高光传输率的第二信息记录部分3的层结构。该层结构使得(R2a+R2c)/2＝29.5％。
优选地，第一信息记录部分5提供由下面的式5所规定的、相变材料在非晶状态下的光吸收系数(A1a)和其在结晶状态下的光吸收系数(A1c)之间的关系。
1.7≥A1c/A1a≥0.8                        式5
为了在第一相变记录材料层10上形成非晶记录标记，激光被照射到第一相变记录材料层10上以提高温度并熔化材料。当停止照射激光并进入相变记录材料的冷却过程时，围绕熔化的区域开始再结晶并向其中心进行。由于熔化区域的中心的冷却速度比其周围快，所以，在冷却过程完成后形成了非晶记录标记。
在这种情况下，当第一相变记录材料层10需要吸收大量的光时，它被熔化并产生很高的最终温度。如图9所示，熔化区域扩大，同时再结晶区域A也扩大。当第一相变记录材料层10需要吸收小量的光时，它被熔化并产生较低的最终温度。如图10所示，熔化区域变窄，同时再结晶区域A也变窄。通过控制在最后结果中的激光照射可以使两种情况下的非晶区域大约相等。
此处，熔化区域指的是图9和图10中溶化边界15的所有内侧。非晶记录标记B形成在再结晶区域A的内侧，如图9和图10所示。
当A1c/A1a＜1时，非晶记录标记显示了比结晶区域更高的光吸收系数并能容易地提高温度。当非晶区域标记被重写时，熔化区域和再结晶区域两者都扩大，如图9所示。当结晶区域被重写时，熔化区域和再结晶区域两者都变窄，如图10所示。当组分为Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料被用来形成相变记录材料层时，必须满足条件：A1c/A1a≥1。但是，用Sb和Te作为主要成分并且原子比2.3＜Sb/Te≤4.0的材料导致了快的结晶速度。这种材料可以满足A1c/A1a＜1的条件，  因为它受到的光吸收系数的影响小于组分为Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料。
出于以下原因，A1c/A1a＜0.8的情况使重写变得困难。当信息被覆写到已经记录了信息信号的第一信息记录部分5时，非晶记录标记处的产生了温升并使其完全熔化。但是，结晶区域具有低的光吸收系数，妨碍了温升的进行，导致了不充分的熔化，因而不能形成非晶记录标记。相应地，需要A1c/A1a≥0.8的条件。
此外，出于和对于上述条件A1c/A1a＜0.8来说相反的原因，A1c/A1a＞1.7的条件也会使重写变得困难。即，当信息被覆写到已经记录有信息信号的部分时，结晶区域产生温升并使其完全熔化。但是，非晶标记具有低的光吸收系数，妨碍了温升的进行，导致了不充分的熔化，并因而不能形成非晶标记。相应地，需要A1c/A1a≤1.7的条件。
优选地，使用从低到高类型的第一信息记录部分5，其导致相变记录材料在非晶状态下的光反射率高于其在结晶状态下的反射率。使用从低到高类型的第一信息记录部分5可以使A1c/A1a≥0.8。图11和图12示出了用于反射、吸收和传输入射到第一信息记录部分5上的光能的能量分布。根据图11和图12，非晶状态下的吸收系数高于结晶状态下的吸收系数。很明显，从高到低类型可以减小这些吸收系数之间的差异。作为模拟的结果，发现从高到低类型难以使A1c/A1a≥0.8，而从低到高类型可以。
现在描述第二信息记录部分3。和第一信息记录部分5类似，优选地，第二信息记录部分3包括由以Sb和Te作为主要成分并且原子比为2.3＜Sb/Te≤4.0的相变记录材料形成的相变记录材料层。
图13示出了第二信息记录部分3的结构例子。根据如图13所示的例子，在支持衬底2方，在反射层20上形成第三介电层22；在中间层4方形成第四介电层23，第三介电层22和第四介电层23之间有第二相变记录材料层21。
第二信息记录部分3的结构不限于图13所示的结构。已知的传统材料可用来形成反射层20、第三介电层22和第四介电层23。
第二相变记录材料层21由以Sb和Te作为主要成分并且原子比为2.3＜Sb/Te≤4.0的材料形成。当这种材料被用来形成相变记录材料层21时，光盘能够提供30Mbps或更高的传输速度。
已知的传统材料可被用来形成光盘的支持衬底2、中间层4和光传输保护层6。
图14示出了当相变记录材料由以Sb和Te作为主要成分的材料形成时，传输速度和擦除率之间的关系。通过使用在支持衬底上按次序形成Si3N4层、ZnS-SiO2层、相变记录材料层(由以Sb和Te作为主要成分并添加少量Ge的材料制成)、ZnS-SiO2层、Si3N4层并在其上形成光传输保护层而形成的光盘，我们测量了传输速度和擦除率之间的关系。在图14中，横坐标表示传输速度，纵坐标表示擦除率。下面的表4列出了在这种情况下的光学特性。下面的表5示出了测量条件。
             表4
结晶状态下的光反射率 3％
非晶状态下的光反射率 10％
结晶状态下的传输率 59％
非晶状态下的传输率 42％
             表5
  激光波长   407nm
  物镜NA   0.85
  信号调制系统   1-7系统
  信息记录行密度   0.13μm/比特
  数据使用   80％
  记录功率和写入策略   用于各个传输速度的最优情况
如图14所示，当相变记录材料层由Sb/Te＝2.5的材料形成时，即使是在传输速度为30Mbps或更高时，可以提供26dB或更高的擦除率。信息信号能够被充分地重写。
当相变记录材料层由Sb/Te＝2.3的材料形成时，30Mbps或更高的传输速度导致擦除率是小于26dB，使得信息信号不能够被充分地重写。Sb/Te≤2.3的条件被认为会使共晶组分失效。相应地，第一相变记录材料层10需要由满足Sb/Te≤2.3的条件的材料形成。
由于在Sb/Te＞4.0的情况下Sb的比例增加，所以，第一相变记录材料层1 0即使是在室温下也很容易结晶。即，在Sb/Te＞4.0的情况下，非晶记录标记在室温下容易消失。相应地，第一相变记录材料层10需要由满足Sb/Te≤4.0情况的材料形成。
当通过向Sb/Te＝2.5的材料中加入In、Zn、Sn、Ag和Au而不是Ge来形成相变记录材料层时，也可以保证传输速度为30Mbps或更高，还保证擦除率为26dB或更高。信息信号能够被充分地重写。
图15示出当相变记录材料层由组分为Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料形成时，传输速度和擦除率之间的关系。通过使用在支持衬底上按次序形成Si3N4层、ZnS-SiO2层、GeSbTe层、ZnS-SiO2层、Si3N4层并在其上形成光传输保护层而形成的光盘，我们可以测量传输速度和擦除率之间的关系。在图15中，横坐标表示的是传输速度，纵坐标表示的是擦除率。下面的表6列出了在这种情况下的光学特征。下面的表7列出了测量的条件。
         表6
结晶状态下的光反射率 10％
非晶状态下的光反射率 3％
结晶状态下的传输率 49％
非晶状态下的传输率 50％
                    表7
激光波长 407nm
信号调制系统 1-7调制系统NRZI
数据使用 80％
物镜NA 0.6 0.85
信息记录行密度 0.184μm/比特 0.13μm/比特
记录功率和写入策略 用于各个传输速度和NA的最优情况
如图15所示，当相变记录材料层由组分为Ge∶Sb∶Te＝2∶2∶5的材料形成时，在传输速度为30Mbps或更高时，擦除率小于26dB，而不依赖于物镜的数值孔径。这使得信息信号不能充分重写。
相应地，当相变记录材料层由以Sb和Te作为主要成分并且原子比为2.3＜Sb/Te≤4.0的材料形成并且与共晶组分相一致时，能够以30Mbps或更高的传输率稳定地对相变记录材料层执行记录、再现和重写操作。
如上所述，实施本发明的光盘1包括由以Sb和Te作为主要成分并且原子比为2.3＜Sb/Te≤4.0的材料形成的相变记录材料层。该相变记录材料提供了快的结晶速度。相应地，即使当短波长的激光被用来记录和再现并且物镜具有高NA时，也能够以高的传输速度对信息记录部分稳定地执行记录、再现和重写操作。
在激光波长被设为例如385nm到450nm、物镜NA被设为0.85并且传输速度被设为30Mbps或更高的情况下，可以得到稳定的记录和再现操作。可以在单个光盘上处理35G字节或更多的信息。
工业实用性
根据本发明的多层光盘包括具有相变记录材料层的信息记录部分，该相变材料记录层由至少包括主要成分Sb和Te、并且按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0的相变材料形成。该相变记录材料提供了快的结晶速度。相应地，即使当使用短波长的激光来记录和再现，并且物镜有大的数值孔径时，也能够以高传输速度对信息记录部分稳定地执行记录、再现和重写操作。

Claims (6)

1.一种多层光盘，包括按次序形成在一个衬底上的至少一个光传输保护层、第一信息记录部分、具有透光性的中间层和第二信息记录部分，并使用从第一信息记录部分一侧照射来的激光，该激光的波长为大于等于385nm而小于等于450nm，其中，第一信息记录部分包括：
第一相变记录材料层，形成该相变记录材料层的相变记录材料至少用Sb和Te作为主要成分，并使它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0；
两个ZnS-SiO2层，第一相变记录材料层夹在两个ZnS-SiO2层之间；
两个介电材料层，其导热率高于ZnS-SiO2层，两个ZnS-SiO2层夹在两个介电材料层之间，
其中，所述介电材料层含有Si3N4、AlN、SiC、BeO和BN中的至少一种材料。
2.如权利要求1所述的多层光盘，其中，第二信息记录部分包括第二相变记录材料层，形成该第二相变记录材料层的相变记录材料至少用Sb和Te作为主要成分，并使它们的比例按原子比例满足2.3＜Sb/Te≤4.0。
3.如权利要求1所述的多层光盘，其中，Ge、In、Zn、Sn、Ag和Au中的至少一种被加入第一相变记录材料层。
4.如权利要求1所述的多层光盘，其中，当信息被记录到所有的记录轨道上时，第一信息记录部分的平均传输率，Tavg，满足下式1：
                 70％≥Tavg≥40％    ...式1
5.如权利要求1所述的多层光盘，其中，对于第一信息记录部分，第一相变记录材料层在结晶状态下的光吸收系数，Alc，和在非晶状态下的光吸收系数，Ala，满足下式2：
                 1.7≥Alc/Ala≥0.8   ...式2
6.如权利要求1所述的多层光盘，其中，第一信息记录部分在非晶状态下的光反射率高于在结晶状态下的光反射率。
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