CN1421851A - 一次性写入应用的相变记录元件 - Google Patents

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Abstract

一种WORM光记录元件，它包括衬底和相变记录层，其中相变记录层的组成可表示为SbaInbSncZndSieOfSh，式中a＞0，b＞0，c＞0，d＞0，e＞0，f＞0，h＞0，且a+b+c+d+e+f+h＝100。

Description

一次性写入应用的相变记录元件
技术领域
本发明涉及特别适合于一次写入多次读出(WORM)应用的相变光记录元件。
背景技术
近年来光记录越来越多地用于出版、分配、存储和检索数字信息。做法是将激光束聚焦在通常是旋转光盘形式的光记录元件上来写入和/或读出信息。在只读存储器(ROM)格式中，信息以编码的小特征在工厂里预先制作在元件上，激光束则用来读出这些信息。在可写的格式中，激光束用来通过各种物理记录机制创建小编码标记。这就允许用户在光盘上记录他们自己的数据。有些记录物理机制是可逆的。记录的标记可反复擦除和重做。利用这些机制的光盘称为可擦除或可重写光盘。这些物理机制有些是单向的，一旦作了标记，就不能逆转或改变而不留下可检测到的清晰而可识别的痕迹。利用这些机制的光盘称为WORM(一次写入多次读出)光盘。每种格式都适合于某种实际的应用。
近年来小型可记录光盘(CD-R)(也是一种WORM光盘)的普及流行预示着对WORM光盘的大量需求。WORM光盘适合于许多应用。在某些应用中，数据需要存储为只要改变其内容就会留下易于检测到的痕迹的形式。例如，试图在以前已记录过的区域上作记录就会增加读出数据的抖动。数据抖动增加50％很容易检测到，可以用来识别已被改动的记录元件。具有允许检测改动企图的特性的记录元件此后称之为真WORM。在某些其他应用中，例如出版和数据分配等，并不需要重新可写性，价廉的WORM记录元件就十分理想。但在某些其他应用中，WORM记录元件的性能优势，例如较高的写入速度，成为选择WORM而不选可写元件的决定因素。
许多物理机制已用来作WORM记录。最初的实用WORM光记录元件利用烧融记录法，即利用脉冲激光束在记录层造出实际的小坑。这种机制要求记录元件具有一种空间夹层结构，使记录层的表面在形成小坑的过程中没有任何物理阻挡。这一要求不仅增加了成本，而且会引入许多不好的特性，严重限制了记录元件的实用性。另一种机制是使用激光束将好几层熔融或化学相互作用成一个不同的层。这种机制要求较高的激光功率。
还有另一种途径是利用有机染料作为记录层。虽然这种机制成功地用在了CD-R光盘上，但它与波长紧密相关。例如，工作在650nm的DVD装置中使用的光学头就不能读出设计成工作在780nm CD波长的CD-R光盘。而且，基于染料的记录元件需要更大的激光功率作记录，并可能难于支持高速的记录。
更理想的一种途径是基于非晶-结晶相变机制。相变材料是作为DVD-RAM和DVD-RW产品引入市场的可重写DVD盘的基础。适当选择不同的成分，相变材料也可制造WORM。基于相变的DVD-WORM盘在特性上与可写DVD盘最为近似，而且可以与可重写盘共用同样的制造设备。这两点都很理想。由于WORM特性要求光盘不可重写，作WORM的相变材料必须与通常作可写光盘用的材料不同。共同转让的US-A-4,904,577；US-A-4,798,785；US-A-4,812,386；US-A-4,865,955；US-A-4,960,680；US-A-4,774,170；US-A-4,795,695；US-A-5,077,181；US-A-5,271,978提出各种可以用来作一次写入相变记录的合金。当用这些合金制造WORM光记录元件时，用记录激光束将记录相变材料的原子结构从非晶态改变为结晶态。这些合金区别于常规可写相变材料的独特特性在于在稍低于熔点的高温下其结晶速度非常之快，实际上一旦已结晶就不可能将材料逆转为非晶相。因此，基于这些合金的光学元件就具有真WORM特性。一旦数据记录在这些元件上，它们就不可能被改变而不留下可检测到的痕迹。基于这些合金的光记录元件，特别是使用基于Sb100-m-nInmSnn的合金，(其中m和n代表In和Sn在合金中的浓度)，具有比其他WORM光记录元件更强的优越性。它们很稳定，具有高的记录灵敏度，并可用在简单的单层构造中，可大大降低制造成本。  但基于这些合金的记录元件也有一些缺点。主要缺点之一就是最近发现这些元件的记录特性随着记录密度的增加而变差。
随着世界进入数字时代，每天产生的数字数据越来越多，储存这些不断增加的数据的需求也在不断的增长。因此强烈需要不断增加储存装置的密度。在光记录元件中，增加密度主要是通过减小储存信息的特征尺寸来实现的。为了实现特征尺寸的减小，激光波长就应减小，聚焦透镜的数值孔径就应增大，以减小读/写激光光点的尺寸。但储存介质支持小特征尺寸的能力却不能保证。在烧融型介质中，烧融标记周围常有一圈边沿，防碍小特征的形成。在上述Sb100-m-nInmSnn相变合金中，记录的结晶标记变小时，噪声增加。噪声增加的机理尚不清楚。透射电子显微照片显示这些合金的记录标记通常只有少数几个结晶粒子，提示这些合金膜的成核点(nucleation site)密度较低。低的成核密度对于低密度的记录并不构成问题。但当记录密度增加时，标记更小，在写入激光的辐照时间内适当成核的概率也就更小。结果，记录的标记的均匀性就较差，读出时的抖动就增加。在Sb100-m-nInmSnn合金中加入氧(共同转让的US-5,271,978)，水，氮，或甲烷(共同转让的US-A-5,312,664和US-A-5,234,803)可以稍稍改善这种情况，但小标记记录仍是个问题。
Sb100-m-nInmSnn合金的另一缺点是合金的光密度较高。在某些应用中，需要构建多层结构并利用光干扰来增强记录性能或改变记录信号的极性。例如，可以使用包括相变记录层、介质层和反射层的三层结构；或者在相变记录层的另一面再加一介质层的四层结构。要使光干扰起作用，必须要有一定量的光穿透相变层，因此相变层的厚度就应较小。所需厚度随相变层光密度的增加而减少。Sb100-m-nInmSnn合金具有高的光吸收，非晶相时其光学常数k的虚数部分大于3.0，而且当材料结晶时还会增加到更高的数值。当Sb100-m-nInmSnn合金薄膜作为三层或四层记录元件的记录层时，其厚度必须如此的小，以致于薄膜的化学稳定性就会成问题。例如，在650nm波长工作时，相变记录层的厚度需小于10nm。介质层的厚度也取决于相变层的光密度：光密度增加，厚度减小。由于介质层的淀积速率小于合金的淀积速率，所以需要相对较厚的介质层就降低了产量，增加了产品成本。介质层的淀积温度也比合金的淀积温度要高，介质层所用的较长的淀积时间会引起衬底过热。Sb100-m-nInmSnn的高光密度也需要使用较厚的介质层。
另外，对于某些应用，需要使用微分相位检测信号(DPD)进行跟踪。最近发现使用Sb100-m-nInmSnn合金的三层或四层记录元件不具有足够的DPD信号作可靠的跟踪。
发明内容
因此本发明的一个目的就是提供一种改进的、能支持更高的记录密度的基于相变的WORM记录元件。
本发明的另一目的就是提供一种改进的具有低光密度的相变材料，以便能构成更为稳定和更易于制造的三层或四层结构中的WORM记录元件。
本发明还有一个目的就是提供一种改进的、具有增强的微分相位检测信号(DPD)的基于相变的WORM记录元件。
以上这些目的是利用包括衬底和相变记录层的WORM光记录元件来实现的，其中，所述相变记录层的成分可表示为：SbaInbSncZndSieOfSh，式中a＞0，b＞0，c＞0，d＞0，e＞0，f＞0，h＞0，且a+b+c+d+e+f+h＝100。
附图说明
图1是按照本发明制作的具有单层结构的WORM光记录元件的截面示意图；
图2是按照本发明制作的具有三层结构的另一WORM光记录元件的截面示意图；
图3是按照本发明制作的另一WORM光记录元件的截面示意图，其中读/写激光束从元件正面照射；
图4是按照本发明制作的具有四层结构的另一WORM光记录元件的截面示意图；
图5是锑、铟和锡的三元组成图，示出用于本发明的优选成分范围。
图6示出读出数据-时钟的抖动与溅射速率比R以及相变层厚度T之间的关系。
图7示出读出数据-时钟的对比度与溅射速率比R以及相变层厚度T之间的关系。
图8示出DPD跟踪信号与溅射速率比R以及相变层厚度T之间的关系。
图9示出读出数据-时钟的抖动与溅射速率比R以及ZnS∶SiO2靶的成分之间的关系。
具体实施方式
图1是按照本发明制作的WORM光记录元件10的截面示意图。
如图1所示，作为本发明的光记录介质10，在衬底11的一侧形成相变记录层12。而且，在相变记录层12的表面形成保护层13。衬底11可用金属(例如铝)、玻璃、或聚合物(例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)制成。在涂覆有相变记录层12的表面上可以作有导槽用于读/写激光束跟踪。保护层可用紫外线(UV)可固化的清漆制成。如果使用的是不透明的(如铝)衬底，则读/写激光束照射到记录层12的表面上。如果用的衬底11是透明的，则读/写激光束可以照射到记录膜12的表面上，也可穿透过衬底11照射。
图2是按照本发明制作的另一WORM光记录元件20的截面示意图。如图2所示，它有衬底21、相变记录层22、介质层23、反射层24和任选的保护层25。衬底21可用玻璃或塑料例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等制成。在作有相变记录层12的表面上可以有导槽。介质层23可以是氧化物(例如氧化硅或氧化铝)、氮化物(例如氮化硅或氮化铝)、硫化物(如硫化锌)。介质层23也可以是不同材料的混合物，如ZnS和SiO2的混合物。反射层24可以是金属层，例如Al，Ag，或Ti。保护层25可以是UV-可固化的清漆层。相变记录层22和介质层23的厚度应选择得使记录性能和记录对比度最佳。例如，对于650nm波长的应用，按本发明的记录层，相变记录层22的厚度为大约15nm。介质层23的厚度为大约40nm。在这种情况下，记录标记的反射率高于未记录区域。介质层23的厚度也可选择为大约70nm，在这种情况下，记录标记的反射率低于未记录区域。
图3是按照本发明制作的另一WORM光记录元件的截面示意图。在此情况下，反射层32涂敷在衬底31的上面，接着涂敷介质层33、相变记录层34和可选的保护层35。在这种结构中，材料和各层的厚度都与图2类似，但衬底材料可以是不透明的，读/写激光束穿过保护层35进行照射，或者如果没有保护层，则直接照射到相变记录层34上。
图4是本发明的又一实施例。在此实施例中，记录元件的构造与图2所示类似，不同的是有另一介质层42。从衬底41开始，有介质层42、相变记录层43、第二介质层44、反射层45和任选的保护层46。读/写激光束穿过透明衬底。另加的介质层42用来进一步优化记录元件的光和热性能以获得所需的特性。
其他记录元件可按本发明用记录材料构成。根据记录元件的具体结构的不同，激光束引起的相变可以增加反射率、降低反射率、或使反射光束的相位有与周围未记录区域不同的改变。
按照本发明，这些元件中的相变记录层至少是由锑(Sb)、锡(Sn)，铟(In)、锌(Zn)、硫(S)、硅(Si)和氧(O)制成。共同转让的US-A-4,960,680提出WORM记录元件含有Sb100-m-nInmSnn合金，其中m和n分别代表In和Sn在合金中的浓度，以原子百分比表示。m和n的值应选择成使合金成分在如共同转让的US-A-4,960,680提出以及本发明图5和表1所示的优选范围之内。Sb100-m-nInmSnn合金具有许多理想的特性并已成功地使用在数种市售产品中。意外发现在Sb100-m-nInmSnn合金中加入Zn，S，Si，和O，可以极大地改进记录性能。这些改进包括：支持高密度记录的能力；较低的光密度；以及对于三层和四层元件的较高DPD跟踪信号。
通常Sb100-m-nInmSnn合金薄膜制备时具有非晶结构。当用这些薄膜作光记录时，用写入激光束将非晶相转变为结晶标记。透射电子显微照片显示这些记录标记通常只有少数几个结晶粒子。这就提示这些合金膜的成核点密度较低。低的成核密度对于低密度的记录并不构成问题。但当记录密度增加时，标记更小，在写入激光的辐照时间内相应的成核概率也就更小。结果，记录的标记的均匀性就较差，读出时的抖动就增加。在Sb100-m-nInmSnn合金中加入氧(共同转让的US-A-5,271,978)，水，氮，或甲烷(共同转让的US-A-5,312,664和US-A-5,234,803)可以稍稍改善这种情况，但小标记记录仍是个问题。本发明发现在Sb100-m-nInmSnn合金中加入Zn，S，Si，和O，对于改善小标记的抖动最为有效。
可以有多种方法在Sb100-m-nInmSnn合金中加入Zn，S，Si，和O。最方便的方法之一(至少对于研究添加的效果来说)是用共溅射技术来制备记录层。制备记录层时同时从两个靶进行溅射：一个靶含Sb100-m-nInmSnn金，另一个靶含ZnS∶SiO2混合物。Sb100-m-nInmSnn合金应选择为具有图5所示的多边形内的成分，如共同转让的US-A-4,960,680所提示。ZnS∶SiO2是通常制造相变记录层的一种介质材料。这样制备的记录层的成分可以下式表达：(Sb100-m-nInmSnn)100-x((ZnS)100-y(SiO2)y)x)，式中，x是介质混入最终合金中量的量度，y表示介质的成分。最终合金的成分可以调节，方法是改变起始靶的成分，或者也可以改变此二靶的相对溅射速率。以下的实例将表明，在x和y值很大范围内，记录性能都有改进。
共溅射相变薄膜具有非晶结构，含有一种来自两种衬底的所有原子种类的混合物。但没有证据表明有原来的ZnS，SiO2，或(Sb100-m-nInmSnn)100-x的存在。因此，本发明人预期用其他方法将Zn，S，Si，和O加入到(Sb100-m-nInmSnn)100-x也会是可能的。他们也期望Zn∶S或Si∶O2的其他比例也是有效的。但是，看来确实是所加元素的协同效果，因为单独加入ZnS，SiO2，Zn，S，Si，或O并不能得到所需的记录性能的改进。因此，所需的相变记录层以下式表示：SbaInbSncZndSieOfSh，式中a＞0，b＞0，c＞0，d＞0，e＞0，f＞0，h＞0，且  a+b+c+d+e+f+h＝100。
除了改进小标记的记录性能外，在SbSnIn合金中加入Zn，S，Si，和O还可导致一些对构建光记录元件很有利的变化。添加这些成分的一种有利效果是改变了相变记录层的光学常数。SbSnIn合金薄膜为光密致型，其消光系数k超过3.0。加入Zn，S，Si，和O可使k大大降低，因而薄膜更为透光。这种k的降低是合乎需要的。例如，当这些薄膜用来构造图2中的优化三层元件20时，相变记录层22的厚度比用较小k的记录层会厚一些，而介质层的厚度却会薄一些。较厚的相变薄膜比较好，因为很薄的相变薄膜的性能会不同于其厚膜的相变层，且较薄的薄膜更易于腐蚀或氧化。另一方面，较薄的介质层也比较好，因为介质膜的淀积速率一般较低，故制造时产量很低。而且，制造介质膜用的RF溅射过程会产生大量的热。如果用RF溅射过程来制造厚膜，则衬底的加热和由此而产生的变形就会过大。这些因素都是不合需要的。
在SbSnIn合金中加入Zn，S，Si，和O还可改善为得到低反射率标记而制作的三层结构中的微分相位检测(DPD)跟踪信号。DPD是DVD格式盘的标准跟踪信号。用SbSnIn合金构成的记录元件通常其DPD信号幅度太小，不符合DVD的规格条件。虽然其机理尚不清楚，但在SbSnIn合金中加入Zn，S，Si，和O确可大大增加DPD的幅度，能使记录元件符合DVD的规格要求。
现对本发明的实施用以下实例作进一步的说明。需指出，虽然这些实例都是使用Sb75Sn15In15组成作为添加Zn，S，Si，和O的基础，可以预期在共同转让的US-A-4,960,680所提示的范围内的所有组成都可用于本发明。图5是组成图，示出在Sb，Sn，In合金体系中的成分的最好范围，表1示出顶值点的组成。
                表1
           坐标
  顶值点     Sb     Sn     In
    a     97     0     3
    b     85     15     0
    c     60     40     0
    d     48     42     10
    e     44     10     46
    f     64     5     31
    g     70     0     30
实例1
用两个靶共溅射法制备一系列七个记录层。第一个靶是成分为Sb75Sn15In15的合金，第二个靶的成分是ZnS∶20％SiO2。Sb75Sn15In15靶用直流溅射，ZnS∶20％SiO2靶用RF溅射。调节溅射功率，使ZnS∶20％SiO2靶对Sb75Sn15In15靶的溅射速率比R在0到1.31之间变化。溅射在大约7mTorr的氩气中进行，相变层的厚度大约为200nm。用电感耦合等离子体(ICP)法分析这些薄膜的化学成分，结果归纳在表2中。注意ICP法只能检测薄膜中的金属和半导体元素。表中所报道的数值指仅根据金属和半导体元素计算的百分数，不包括氧和硫。根据靶材的成分，薄膜中氧的浓度大约为Si的一半，硫的的浓度大约大约等于Zn的浓度。
                                     表2
试样# 溅射速率比                   用ICP测量的浓度，％
    R     Zn     Sb     In     Sn     Si
    1     1.31   45.70   31.97   7.54   6.89   7.91
    2     1.09   42.21   34.92   7.99   7.56   7.33
    3     0.86   36.90   39.39   8.89   8.47   6.32
    4     0.62   30.85   44.51   9.97   9.51   5.16
    5     0.39   21.96   51.85   11.46   11.12   3.61
    6     0.15   9.95   61.56   13.86   13.00   1.62
    7     0.00   0.07   69.08   15.56   15.29   0.00
这个实例表明共溅射是在SbSnIn合金中加入Zn，S，Si，和O，并产生含有全部有关元素的记录层的有效方法。它还表明溅射速率比R是对两个固定成分的靶用共溅射制备薄膜的有效成分的标志。实例2
按图1制作一个WORM光记录元件10。盘状的衬底11用注塑聚碳酸酯制成，厚度约为0.6mm。在盘的一个表面，模压出一连续的螺旋槽，从盘的内径向盘的外径延伸。该槽用来引导激光束记录或读出数据。该槽有大约0.74μm的磁道间距，类似于DVD格式盘的间距。用两个溅射靶共溅射，在此作有槽的表面上淀积相变记录层12。第一个靶是成分为Sb75Sn15In15的合金，第二个靶的成分是ZnS∶20％SiO2。Sb75In15Sn15靶用直流溅射，ZnS∶20％SiO2靶用RF溅射。调节溅射功率，使ZnS∶20％SiO2靶对Sb75Sn15In15靶的溅射速率比，R，为大约0.65。溅射在大约7mTorr的氩气中进行，相变层的厚度大约为84nm。最后，在相变层上作一UV-可固化的清漆层13，以提供对记录元件的机械保护。
为作比较，按图1制备了另一个WORM光记录元件10’。所有的成分和过程和上述元件相同，但记录层仅用Sb75In15Sn15靶溅射来制备。因此记录层的成分为Sb75In15Sn15，与靶的成分相同，且R＝0。
用配有635nm波长的激光器和0.6NA物镜的市售Pulstec DDU-1000 DVD测试仪来评估记录元件10和10’的记录性能。在光盘旋转，产生的线速度为8.8m/s时(大约为标准DVD盘读出速度的2.5倍)，在光盘上记录下随机EFM+数据图形。用多脉冲写入策略作记录。对于最短的3T标记，用单层脉冲，对于较长的nT标记，加上附加的(n-3)脉冲。脉冲周期优化到能产生最小的读出抖动值。对记录脉冲的时钟速率加以改变以产生不同大小的记录标记。然后记录的数据用另一台配有650nm波长的激光器和0.6NA物镜的另一台Pulstec DDU-1000DVD测试仪读出。后者根据按规范测试DVD介质的基准测试仪进行校准。在评估中用的优良指数是读出数据-时钟抖动。数据-时钟抖动数是读出记录数据并将其解码的不确定性的量度。其数量以毫微秒来表示，抖动数越小，记录性能越好。
表3示出两种记录元件的读出数据-时钟抖动(以毫微秒计)与3T标记大小的关系。R＝0的元件使用现有技术Sb75In15Sn15成分，R＝0.65的元件用按本发明的相变记录层。可以清楚的看出，对R＝0.65的记录元件10所测量的数据-时钟抖动比R＝0的记录元件10’一直要低。
                  表3
    数据-时钟抖动，nS
   3T标记大小，μm     R＝0     R＝0.65
    0.50     3.3     2.4
    0.45     3.4     2.8
    0.43     4.4     3.1
    0.41     5.2     4.5
实例3
按图2制作WORM光记录元件20。盘状的衬底21用注塑聚碳酸酯制成，厚度约为0.6mm。在盘的一个表面模压出连续的螺旋槽，从盘的内径向盘的外径延伸。该槽用来引导激光束记录或读出数据。该槽有大约0.74μm的轨道间距，类似于DVD格式盘的间距。用两个溅射靶共溅射，在这种刻槽的表面上淀积相变记录层22。第一个靶是成分为Sb75In15Sn15的合金，第二个靶的成分是ZnS∶20％SiO2。Sb75In15Sn15靶用直流溅射，ZnS∶20％SiO2靶用RF溅射。调节溅射功率，使ZnS∶20％SiO2靶对Sb75In15Sn15靶的溅射速率比，R大约为0.61。溅射在大约7mTorr的氩气中进行，相变层的厚度大约为12nm。在相变记录层22上用ZnS∶20％SiO2靶射频溅射介质层23。溅射压力大约为7mTorr，层厚大约为73nm。在介质层23上，用Al∶1％Cr靶直流溅射反射层24。溅射压力大约为5mTorr，层厚大约为100nm。最后，在反射层24上涂敷UV可固化的清漆层25，以提供对记录元件的机械保护。
为作比较，按图2制备了另一个WORM记录元件20’。所有的成分和过程和上述元件相同，但记录层通过仅用Sb75In15Sn15靶溅射来制备。因此记录层的成分为Sb75In15Sn15，与靶的成分相同，且R＝0。
用配有635nm波长的激光器和0.6NA物镜的市售Pulstec DDU-1000DVD测试仪来评估记录元件20和20’的记录性能。在光盘旋转、产生的光记录元件的线速度为8.8m/s时(大约为标准DVD盘读出速度的2.5倍)，在光盘上记录下随机EFM+数据图形。使用多脉冲写入策略：对于最短的3T标记，用单层脉冲，对于较长的nT标记，加上附加的(n-3)脉冲。脉冲周期优化到能产生最小的读出抖动值。对记录脉冲的时钟速率加以改变以产生不同大小的记录标记。然后记录的数据用另一台配有650nm波长的激光器和0.6NA物镜的Pulstec DDU-1000DVD测试仪读出。后面这种测试仪根据按规范测试DVD介质的基准测试仪进行校准。在评估中用的优良指数是读出数据-时钟抖动。数据-时钟抖动数是读出记录数据并将其解码的不确定性的量度。其数量以毫微秒来表示，抖动数越小，记录性能越好。
表4示出两种记录元件的读出数据-时钟抖动(以毫微秒计)与3T标记大小的关系。R＝0的元件20’使用现有技术Sb75In15Sn15成分，而R＝0.61的元件20用按本发明的相变记录层。可以清楚的看出，与R＝0的记录元件相比较，对R＝0.61的记录元件所测量的数据-时钟抖动一直较低。标记越小，差异越明显。表4还列出了两种元件的载波-噪声比(CNR)。CNR是在单音，3T大小的标记记录上测量的。用本发明的元件20(R＝0.61)比用现有技术的元件20’具有更高CNR。两种元件的记录标记的反射率都低于未记录区域。
                           表4
数据-时钟抖动，nS          CNR
 3T标记大小，μm     R＝0   R＝0.61     R＝0   R＝0.61
    0.5     4.01     2.38     50.2     51.7
    0.45     4.65     2.51     48.3     51.0
    0.43     5.05     2.66     47.4     50.2
    0.41     5.69     2.73     45.5     49.6
实例4
为进一步说明添加ZnS∶SiO2(20％)的效果。用实例3所述的结构和条件制作了一系列33个盘。这些盘分成6组，每组有5和6个盘。每组的溅射速率比R都不同，从0到1.0，增量约为0.2。每一组中，各盘的相变记录层23的厚度T也各不相同，从约8nm到约20nm。由于相变记录层23的光学常数取决于溅射速率比R，所以介质层22的厚度调节到对每个R值都能得到最佳的性能。介质层的厚度在R＝0的约86nm到R＝1.0的约54nm之间变化。这33个盘的记录性能用实例3中说明的同样方法测试，结果汇总于图6。
所有33个盘的记录标记的反射率都低于未记录区。图6示出读出数据-时钟抖动和溅射速率比R以及相变厚度间的关系。6条曲线代表6组不同溅射速率比的盘，曲线上的各点代表不同的相变层厚度。没有添加任何成分(R＝0)的盘，抖动值都太高，不能用做储存装置。在SbSnIn合金中加入Zn，S，Si，和O后，可以观察到抖动值的显著改善。R＝0.2时改善很明显，即使R值更小，也会有一些改善。R值增高，改善愈显著。可看出在本例所用的数值范围内数据-时钟抖动与相变记录层的厚度基本无关。但其他特性确实与相变厚度有关。
图7示出读出对比度与相变记录层厚度的关系。对比度的最佳相变记录层厚度，在R＝0时，小于8nm，随着R增加，记录层厚度亦增加。R＝1.0时，厚度大于14nm。这种最佳相变厚度的变化是由于Sb100-m-nInmSnn合金中加入Zn，S，Si，和O后光密度减小了。也可看出DPD跟踪信号与相变记录层厚度的关系和读出对比度的情况基本相同。图8示出6组盘中每一组的最大DPD信号与这些组的R值的关系。从图中明显可见在SbInSn合金中加入Zn，S，Si，和O显著改善了DPD信号强度。实例5
用类似例3所用的结构和过程制作了四个系列的记录元件。但从ZnS∶0％SiO2到ZnS∶30％SiO2每一系列ZnS∶SiO2靶的成分都不同。每一系列中，溅射速率比R也各不相同。用实例3中说明的同样方法评估这些元件，结果汇总于图9。从这些结果可以看出，即使只加了ZnS也会使数据-时钟抖动得到改进，在第二个靶中有SiO2时可以观察到更多的改进。但在ZnS∶7％SiO2和ZnS∶30％SiO2之间性能没有明显的差异，这提示在ZnS∶SiO2中SiO2可用的浓度范围比本例所研究的范围更宽。按本发明的最佳成分范围可大致表示为(Sb100-m-nInmSnn)100-x((ZnS)100-y(SiO2)y)x)，式中，70＞x＞10，40＞y＞1，而m和n的选择应使Sb100-m-nInmSnn合金满足图5所示的成分范围。

Claims (5)

1.一种WORM光记录元件，它包括衬底和相变记录层，其中相变记录层的组成可表示为SbaInbSncZndSieOfSh，式中a＞0，b＞0，c＞0，d＞0，e＞0，f＞0，h＞0，且a+b+c+d+e+f+h＝100。
2.如权利要求1所述的WORM光记录元件，其特征在于：Sb，In，Sn成分的比例在采用近似等边三角形的图形坐标方式表示的优选范围之内，坐标三角形的上部顶点是锑(Sb)、左下角顶点是锡(Sn)、右下角顶点是铟(In)，三角形的三个边和三角形内的面积上的点的位置坐标表示三种金属锑(Sb)，锡(Sn)，铟(In)的不同的含量，在三角形的Sb至Sn的三角形一边上，设有点b和点c，其中点b靠近Sb，在三角形的Sb至In的三角形一边上，设有点a和g，其中点a靠近Sb，在三角形内部设有点f，e，d，所述各点之中，a和b连成直线，以及g，f，e，d，c之间连成gf，fe，ed，dc线段的直线，使三角形内形成不同区域，在三角形三边的中点之间用虚线连接，形成不同区域，三角形各边中点所示的坐标是该边相应两端顶点所示金属含量各50％的一种组成，所设各点在本三角形中的坐标是，按Sb，Sn，In排列依次是，a点(97，0，3)，b点(85，15，0)，c点(60，40，0)，d点(48，42，10)，e点(44，10，46)，f点(64，5，31)，g点(70，0，30)。
3.如权利要求1所述的WORM光记录元件，其特征在于：相变记录层的成分可表示为(Sb100-m-nInmSnn)100-x((ZnS)100-y(SiO2)y)x，其中这样选择m和n、使得Sb100-m-nInmSnn合金满足权利要求2的组成范围，70＞x＞10，以及40＞y＞1。
4.如权利要求1所述的WORM光记录元件，其特征在于：所述相变记录层在记录之前为非晶态，记录的标记为结晶态。
5.如权利要求1所述的WORM光记录元件，其特征在于：所述记录标记具有比未记录区低的反射率。
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