CN1460999A - 一次写入型光记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种非晶态记录标记类型的相变光记录介质。该光记录介质是一种一次写入型介质，能够减小已经被记录的信息信号的劣化。根据本发明的光记录介质的记录层包括第一记录层和第二记录层。第一记录层包括第一构成，该第一构成可以通过与第二记录层中包含的成分相结合，改变成另一个在非晶态下更稳定的构成。

Description

一次写入型光记录介质
技术领域
本发明涉及一种利用记录层中的相变的一次写入型光记录介质。
背景技术
相变型光记录介质是众所周知的。在这种记录介质中，可以通过改变记录介质的记录层中的相来记录和再现信息。相变是在具有彼此不同折射率的晶态和非晶态之间的变化。在相变型光记录介质的传统制造工艺中，通过真空条件下的薄膜工艺(例如真空淀积方法、离子电镀法和溅射法)，将记录层淀积在一基板上。该淀积工艺之后基板上的记录层具有非晶态。接着，将激光器、卤素灯等的光束照射在基板上，从而提供具有晶态记录层的光记录介质。(此后把上述将记录层从非晶态结晶成晶态的过程称为“初始化步骤”。)
为了将信息信号记录到这种光记录介质，使用激光束照射晶态下的记录层，以便将记录层中的相从晶态改变到非晶态。因此，信号可以由如上形成的记录标记(recording mark)所记录。
对于只能一次记录信息的一次写入型光记录介质的制造工艺，最好在记录信息信号之前记录层的晶态形成过程中，能够容易地将记录层的相从非晶态改变到晶态。相反地，记录层的相最好难以再次从非晶态改变到晶态，以便防止在记录信息之后信息信号的劣化。因此，最好在记录信息信号之前把记录层稳定在晶态，而在记录信息信号之后把记录层稳定在非晶态。
日本专利特开平11-73692公开了一种用于制造一次写入型光记录介质的方法。在基板上形成记录层的步骤中，直接在晶态(而不是非晶态)下将光记录介质中的记录层淀积在基板上。因此，可以省略初始化步骤。该记录层具有一个多层结构，该结构包括由Te系列材料构成的第一记录层和由(Ge、Sb)系列材料构成的第二记录层。在记录信息信号时，用于光记录的电源为记录层供电，以便将第一记录层和第二记录层熔融并混合。当切断光记录电源时，这些层迅速冷却并凝固在非晶态。具体地，通过对光记录电源进行开/关操作，将记录层的相从晶态改变到非晶态。从而记录信息信号。在这种一次写入型光记录介质的制造工艺中，由于由Te系列材料制成的第一记录层在晶态下被淀积在基板上而不经过非晶态，所以必须在这些材料中对Te进行提纯。第一记录层特别容易氧化而难以处理。
通过形成晶态记录标记来记录信息的方法也是已知的。通过激光照射非晶态下的记录层来改变相的状况。从而记录信息信号。但是该方法对于一次写入型光记录介质而言不是最好的，因为难以对信号记录区和基质(matrix)之间进行边缘控制进而造成抖动增加。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种非晶态记录标记类型的相变光记录介质，其通过将记录层的相从晶态改变到非晶态来记录信息。该光记录介质是“一次写入类型”的介质，能够减小已经被记录的信息信号的劣化。
根据本发明的光记录介质包括基板和记录层，该记录层用于通过将记录层的相从晶态改变到非晶态来记录信息信号。该记录层具有第一记录层和第二记录层。第一记录层包括第一构成，该第一构成可以通过与第二记录层中包含的一种成分相结合，改变为另一个在非晶态下更稳定的构成。也就是说，第一构成可以改变为另一个具有更高结晶能量的构成。优选地，第二记录层包括第二构成，该第二构成可以通过与第一记录层中包含的一种成分相结合，改变为另一个具有更高结晶能量的构成。
将用于记录信息信号的记录光照射到晶态下记录层的一个区域，于是该区域被加热并熔融。第二记录层中至少一部分成分扩散到第一记录层，使得第一构成可以通过与第二记录层中包含的成分相结合，改变为另一个具有更高结晶能量的构成。在照射步骤之后，停止照射记录光，于是被照射区域冷却下来，从而将被照射区域的相从晶态改变到非晶态。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施例的光记录介质的部分放大剖视图；
图2示出了根据本发明一实施例的光记录介质的部分放大剖视图；
图3示出了作为比较示例的光记录介质的部分放大剖视图；和
图4示出了根据本发明另一实施例的光记录介质的部分放大剖视图。
具体实施方式
下面参考附图，对根据本发明的光记录介质的实施例进行详细说明。
如图1所示，根据本发明的光记录介质10的结构包括：反射层12、第二电介质层13、记录层14、第一电介质层15和保护层16，这些层以所述顺序形成在基板11上。记录层14包括第一记录层14a和第二记录层14b。下面将对关于第一记录层14a和第二记录层14b等的具体材料进行说明。
根据本发明的相变型光记录介质10是一个非晶态记录标记类型介质。第一记录层14a和第二记录层14b在非晶态下淀积。然后通过初始化步骤将这些层调整到晶态。此后，该介质被用于记录信息信号。如图2所示，在记录信息信号时，将激光照射到面向保护层16的光记录层10的一侧。该激光在通过第一电介质层15之后到达记录层14。记录层14的一区域在接收激光照射时，吸收激光，产生热，并随后熔融，这些过程与传统的相变型光记录介质的记录层的类似。在记录层14的熔融区17中，在第一记录层14a和第二记录层14b之间发生相互的原子扩散。
当停止激光照射时，记录层14的熔融区17迅速冷却，进而使该区域凝固并保持非晶态。具体地，通过激光照射，记录层14的熔融区17将其相从晶态改变到非晶态。因为上述相变转变了光折射率，从而可以记录信息信号。
选择一对用于第一记录层14a和第二记录层14b的材料，使得在通过激光照射记录层14进行熔融的过程中所发生的第一记录层14a和第二记录层14b之间的相互原子扩散，产生与扩散前相比更慢的结晶速率。具体地，所选的材料应该是构成改变时，材料在非晶态下表现出稳定性。下面示出了材料对的例子。应该理解所述例子不限制本发明并且可以使用任何满足上述标准的材料：
(a)元素物质Sb70Te30、或者元素物质Sb70Te30添加诸如Ag、Ge、In和Sb。
(b)诸如GeTe或者Sb2Te3的元素物质，GeTe和Sb2Te3的混合物，或者两者的混合物添加诸如Sb、Te、Sn。
对于(a)的材料特性，增加Ge或Te的量通常会降低结晶速率，也就是说，非晶态表现出更高的稳定性。而对于(b)的材料特性，由于Sb2Te3+GeTe的化学配比量(stoichiometric amount)的构成偏差导致的Sb量增加会降低结晶速率。具体地，材料(a)和(b)的熔融使得如Sb从(a)扩散到(b)那样使Ge和Te从(b)扩散到(a)，这与扩散前的状态相比，进而稳定了非晶态下的两种材料(a)和(b)。换句话说，原子扩散将各层改变成在将相从非晶态变成晶态时需要大量能量的构成。紧接着薄膜淀积之后的非晶态下的材料(a)最好表现出更高的结晶速率，也就是说，材料在晶态下表现稳定。通常，(a)最好由具有共晶成分的共晶化合物或具有接近共晶化合物的成分的固溶体构成。而(b)最好具有接近Sb2Te3+GeTe的化学配比量的构成。
可以从用于传统光记录介质的任何已知材料中，选择用于基板11、反射层12、第二电介质层13、第一电介质层15和保护层16的材料。
例如，最好从玻璃或塑料树脂(例如聚碳酸酯)中选择用于基板11和保护层16的材料。这些材料对于用来记录信息信号的光源的波长是透明的。另选地，可以通过粘合多个这样的塑料树脂制作这些层。另选地，这些层可以通过利用诸如旋转涂覆的涂覆方法(然后固化树脂)采用紫外线可固化树脂等来制造。
对于设置做保护层以防止记录层14氧化和基板11热变形的第二电介质层13和第一电介质层15，最好从ZnS、SiO2、ZnS-SiO2等中选择材料。另选地，这些材料可以从金属化合物中选择，例如金属氮化物、金属氧化物、金属碳化物、金属硫化物、金属硒化物等或上述金属化合物的混合物，其中可以使用金属如Si、Ge、Al、Ti、Zr、Ta、Ce等。这些层可以由单层或多层构成。
用于反射层12的材料最好从相对于用来记录信息的光源的波长具有较高的折射率的材料中选择。这样的材料通常可以从使用诸如金属Al、Au、Ag、Cu和Cr、上述金属的合金或混合物的金属膜中选择。
对由作为比较例的传统方法制造的一次写入型相变光记录介质，针对改写记录(overwrite-recording)之后信息信号的劣化特性进行测量。
参考图3，图3示出了由聚碳酸酯树脂制成的盘形基板11，该盘厚1.1mm，直径为120mm，并在盘表面上形成有螺距为0.315μm的螺旋槽。在基板11上按以下顺序形成有：反射层12，由厚100nm的Ag-Pd-Cu合金制成；第二电介质层13，由厚8nm的ZnS-SiO2制成；记录层14，由厚14nm的Ge-In-Sb-Te制成；和第一电介质层15，由厚35nm的ZnS-SiO2制成。通过溅射法形成各层。此外，使用紫外线可固化树脂作为两者间的粘合剂把由聚碳酸酯构成的树脂制造提供薄片(resin make provide sheet)附着在上述层之上，使得整个厚度达到0.1mm。然后通过照射波长为810nm的半导体激光使记录层14结晶(初始化步骤)。
通过将传统的非晶态标记类型的相变型光记录介质放置在用于评估光盘的驱动装置上，在该光记录介质上形成信号图形，其中该介质以线性速度10m/s旋转，并且波长为405nm的激光在通过数值孔径为0.85的光学系统之后，照射到该介质的面向保护层16的一侧。在记录信号时，使用记录功率为5.0mW和窗口宽度为15.13nsec的多路径。因此，记录具有1-7调制的随机图形。
在第一次记录之后，测量到具有大约10％抖动的优良结果。在第二次改写记录之后测量的抖动大约为10％，并且在第一百次反复改写记录之后抖动增加到大约11％。因此，确定具有这样的抖动程度的一次写入型光记录介质是不合适的，因为该介质可能存在下面的情况，即改写记录有可能改变记录数据。
对根据本发明实施例的光记录介质测量关于改写记录之后信息信号的劣化特性。
下面返回参考图1进行说明。选择具有(Sb70Te30)+Ge+In+Sb的构成的Ge-In-Sb-Te材料和GeTe材料作为材料对，分别用于第一记录层14a和第二记录层14b。另选地，可以选择GeTe和Ge-In-Sb-Te合金分别用于第一记录层14a和第二记录层14b。基板11是一个聚碳酸酯树脂盘，厚1.1mm，直径为120mm，并且在盘表面上形成有螺距为0.320μm的螺旋槽。在基板11上，通过溅射以给定顺序形成以下数层：反射层12，由厚100nm的Ag-Pd-Cu合金制成；第二电介质层13，由厚6nm的ZnS-SiO2制成；第二记录层14b，由厚6nm的GeTe制成；第一记录层14a，由厚8nm的Ge-In-Sb-Te制成；和第一电介质层15，由厚40nm的ZnS-SiO2制成。
此外，使用紫外线可固化树脂作为两者间的粘合剂将聚碳酸酯树脂片附着在上述层上，使得整个厚度达到0.1mm。在紧接着上述处理之后的时刻，第一记录层14a和第二记录层14b的材料都出于非晶态。然后通过初始化步骤对第一记录层14a和第二记录层14b进行处理。通过照射波长为810nm的半导体激光使各层结晶。从而完成非晶态标记类型的相变型光记录介质的制造。介质，即第一记录层14a和第二记录层14b在记录信息信号之前处于晶态。
通过将信息信号记录在根据第一实施例的光记录介质上，对关于改写记录之后信息信号的劣化特性进行测量。评估条件与上述比较例中使用的相同。具体地，通过将光记录介质放置在用于评估光盘的驱动装置上，在该介质上形成信号图形，其中该介质以线性速度10m/s旋转，并且波长为405nm的激光在通过数值孔径为0.85的光学系统之后，照射到介质的面向保护层16的一侧。在记录信号时，使用记录功率为5.0mW和窗口宽度为15.13nsec的多路径。从而记录下具有1-7调制的随机图形。
在第一次记录之后，测量到具有大约10％抖动的优良结果。在第二次改写记录之后测量的抖动很低并超出了可测范围。在第一次记录之后，对介质进行擦除处理，然后在该介质上进行重新记录。在重新记录之后测量的抖动仍然超出了可测范围。从而断定该介质优选用做一次写入型光记录介质。
选择具有(Sb70Te30)+Ge+In+Sb的构成的Ge-In-Sb-Te材料和具有Sb2Te3的构成的Sb-Te材料作为材料对，分别用于第一记录层14a和第二记录层14b。基板11是一个聚碳酸酯树脂盘，厚1.1mm，直径为120mm，并且在盘表面上形成有螺距为0.315μm的螺旋槽。在基板11上，通过溅射以给定顺序形成以下数层：反射层12，由厚100nm的Ag-Pd-Cu合金制成；第二电介质层13，由厚6nm的ZnS-SiO2制成；第二记录层14b，由厚12nm的Sb-Te制成；第一记录层14a，由厚8nm的Ge-In-Sb-Te制成；和第一电介质层15，由厚40nm的ZnS-SiO2制成。此外，使用紫外线可固化树脂作为两者间的粘合剂将聚碳酸酯树脂片附着在上述层上，使得整个厚度达到0.1mm。然后通过初始化步骤对第一记录层14a和第二记录层14b进行处理，其中通过照射波长为810nm的半导体激光使各层结晶。
通过将信息信号记录在根据第二实施例的光记录介质上，对关于改写记录之后信息信号的劣化特性进行测量。除了采用3.0mW的记录功率以外，评估条件与第一实施例中使用的几乎相同。在第一次记录之后，测量到具有大约12％抖动的优良结果。在第二次改写记录之后测量的抖动很低并超出了可测范围。在第一次记录之后，对介质进行擦除处理，然后在该介质上进行重新记录。在这样的重新记录之后测量的抖动也超出了可测范围。从而断定该介质优选用做一次写入型光记录介质。
下面参考图4进行说明。选择具有(Sb70Te30)+Ge+In+Sb的构成的Ge-In-Sb-Te化合物和具有Sb2Te3的构成的Sb-Te化合物，分别作为第一记录层14a和第二记录层14b的材料。基板11是一个聚碳酸酯树脂盘，厚1.1mm，直径为120mm，并且在盘表面上形成有螺距为0.315μm的螺旋槽。在基板11上，通过溅射以给定顺序形成以下数层：反射层12，由厚15nm的Ag-Pd-Cu合金制成；第二电介质层13，由厚7nm的ZnS-SiO2制成；第二记录层14b，由厚2nm的Sb-Te制成；第一记录层14a，由厚4nm的Ge-In-Sb-Te制成。在该实施例中，没有形成第一电介质层。此外，使用紫外线可固化树脂作为两者间的粘合剂将聚碳酸酯树脂片附着在上述层上，使得整个厚度达到0.1mm。然后通过初始化步骤对第一记录层14a和第二记录层14b进行处理，在该初始化步骤中，通过照射波长为810nm的半导体激光使各层结晶。
通过将信息信号记录在根据第三实施例的光记录介质上，对关于改写记录之后信息信号的劣化特性进行测量。除了采用5.5mW的记录功率以外，评估条件与第一实施例中使用的几乎相同。在第一次记录之后，测量到具有大约12％抖动的优良结果。在第二次改写记录之后测量的抖动很低并超出了可测范围。在第一次记录之后，对介质进行擦除处理，然后在该介质上进行重新记录。在这样的重新记录之后测量的抖动也超出了可测范围。从而断定该介质优选用做一次写入型光记录介质。
根据本发明，与淀积步骤之后的记录层相比，记录信息信号之后的记录层被改变成具有更高稳定性的非晶态。因此，防止记录层通过擦除记录标记返回到可重写状态或可改写状态。

Claims (31)

1.一种光记录介质，包括：
基板；和
记录层，通过将所述记录层的相从晶态改变到非晶态来记录信息信号；
其特征在于，所述记录层包括第一记录层和第二记录层，并且所述第一记录层包括第一构成，该第一构成可以通过与所述第二记录层中包含的成分相结合，改变成另一个在非晶态下更稳定的构成。
2.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第二记录层包括第二构成，该第二构成可以通过与所述第一记录层中包含的成分相结合，改变成另一个在非晶态下更稳定的构成。
3.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成是晶态下的Sb-Te共晶化合物。
4.根据权利要求3所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Ge和Te中至少一种。
5.根据权利要求3所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Ag、Ge、In和Sb的组中选出的至少一种元素。
6.根据权利要求5所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Ge和Te中至少一种。
7.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成是晶态下的Sb-Te固溶体，使得Ge或Te的量的增加会降低结晶速率。
8.根据权利要求7所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Ge和Te中至少一种。
9.根据权利要求7所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Ag、Ge、In和Sb的组中选出的至少一种元素。
10.根据权利要求9所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Ge和Te中至少一种。
11.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成是GeTe化合物，使得添加Sb会降低结晶速率。
12.根据权利要求11所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
13.根据权利要求11所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
14.根据权利要求13所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
15.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成包括Sb2Te3化合物，使得增加Sb的量会降低结晶速率。
16.根据权利要求15所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
17.根据权利要求15所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
18.根据权利要求17所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
19.根据权利要求1所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成包括Sb2Te3-GeTe混合物，使得增加Sb的量会降低结晶速率。
20.根据权利要求19所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
21.根据权利要求19所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
22.根据权利要求21所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成包括Sb。
23.根据权利要求2所述的光记录介质，其特征在于，  所述第一构成是晶态下的Sb-Te共晶成分，而所述第二构成是GeTe化合物，使得增加Sb的量会降低结晶速率。
24.根据权利要求23所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Ag、Ge、In和Sb的组中选出的至少一种元素。
25.根据权利要求23所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
26.根据权利要求2所述的光记录介质，其特征在于，  所述第一构成是晶态下的Sb-Te共晶化合物，而所述第二构成是Sb2Te3-GeTe化合物，使得增加Sb的量会降低结晶速率。
27.根据权利要求26所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Ag、Ge、In和Sb的组中选出的至少一种元素。
28.根据权利要求26所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
29.根据权利要求2所述的光记录介质，其特征在于，  所述第一构成是晶态下的Sb-Te共晶化合物，而所述第二构成包括Sb2Te3-GeTe混合物，使得增加Sb的量会降低结晶速率。
30.根据权利要求29所述的光记录介质，其特征在于，所述第一构成还包括从包括Ag、Ge、In和Sb的组中选出的至少一种元素。
31.根据权利要求29所述的光记录介质，其特征在于，所述第二构成还包括从包括Sb、Te和Sn的组中选出的至少一种元素。
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