CN1677525A - 信息记录介质及其生产方法 - Google Patents

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土居由佳子
儿岛理惠
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Abstract

本发明提供一种具有很高的用于记录信息的记录灵敏性和优异的重复重写性能的信息记录介质。该信息记录介质至少具有记录层和介电层,记录层在应用激光束或电流时能够在晶相和非晶相之间变化,介电层至少含有C、Si、Sn和O。一种替代方案是,该信息记录介质中包括至少两个信息层和一个介电层,至少一个信息层包括在应用激光束或电流时能够在晶相和非晶相之间变化的至少一个记录层,介电层至少含有C、Si、Sn和O。

Description

信息记录介质及其生产方法
                    相关申请的交叉引用
本申请要求日本专利申请2004-066878和2004-070414的优先权。此处引入日本专利申请2004-066878和2004-070414的全部公开文本作为参考。
                        发明背景
1、发明领域
总的来说,本发明涉及利用光或电记录、删除、重写或复制信息用的信息记录介质及其生产方法。
2、背景技术
一种传统的信息记录介质是相变型信息记录介质。在相变型信息记录介质上记录、删除和重写信息要利用的一种现象是:记录层(相变材料层)在晶相和非晶相之间变化,以记录、删除、重写或复制信息。在相变型信息记录介质中,利用激光束进行光学记录、删除、重写或复制信息的一种称为光学相变型信息记录介质。这种光学相变型信息记录介质具有记录层,记录层上有能够因激光束产生的热而在晶相和非晶相之间变化的相变材料。探测晶相和非晶相之间反射系数差,以从记录层读取信息。在光学相变型信息记录介质中,可重写的光学相变型信息记录介质是记录的信息可以被删除或重写的一种光学相变型信息记录介质。换句话说,可重写的光学相变型信息记录介质具有其初始状态通常是晶相的记录层,而记录状态通常是非晶相。一般来说,当记录信息时,在能量比删除时高的激光束照射下(记录能),记录层熔融后快速冷却,使照射部分变为非晶相。相反,在能量比记录时低的激光束照射下(删除能),记录层被加热后慢慢冷却,使照射部分变为晶相。因此,可以在将记录的信息删除的同时,通过用其能量在高能和低能之间调制的激光束照射记录层,在可重写的光学相变型信息记录介质上记录或重写新信息。另外,在光学相变型信息记录介质中,一次写入的光学相变型信息记录介质是信息只能记录一次并且记录的信息不能被删除或重写的一种光学相变型信息记录介质。一次写入的光学相变型信息记录介质具有其初始状态通常是非晶相的记录层。当在这种信息记录介质中记录信息时,在高能激光束照射下(记录能),记录层被加热,然后慢慢冷却,使照射部分变为晶相。
不用上述激光束时,可以将电能(如:电流)应用于另一种介质,以产生焦耳热,并且改变用于记录信息的记录层相变材料的状态。这种介质称为电相变型信息记录介质。在这种电相变型信息记录介质中,记录层相变材料的状态因电流产生的焦耳热而在晶相(低电阻)和非晶相(高电阻)之间变化。探测晶相和非晶相之间的电阻差,以从记录层读取信息。
光学相变型信息记录介质的一个例子是日本未审公开专利2001-322357中公开的4.7GB/DVD-RAM。如图12所示,4.7GB/DVD-RAM基本上具有7层结构,其中,从激光入射侧观察时,7层结构依次包括在基板1上的第一介电层2、第一界面层3、记录层4、第二界面层5、第二介电层6、吸光调节层7和反射层8,从而形成了信息记录介质12。第一介电层2和第二介电层6具有调节光程和提高记录层4吸光效率的光学功能,从而能够增加晶相和非晶相之间的反射系数差,以扩大信号强度。
第一介电层2和第二介电层6还具有热功能,能够将热敏性基板1、仿真基板10等与记录信息时温度升高的记录层4绝热。使用的材料(ZnS)80(SiO2)20(mol%)是良好的透明介质材料,具有高折射率、良好绝热性的低导热系数、良好的机械性能和良好的抗湿性。注意:根据矩阵法计算,可以精确确定第一介电层2和第二介电层6的膜厚值,以满足使记录层4实际上在晶相和非晶相之间变化时反射的光量差及记录层4吸收光增大的条件。
作为记录层4的材料,使用含(GeSn)Te-Sb2Te3的高速结晶材料,它是用Sn部分取代假二元线相变材料GeTe-Sb2Te3中的Ge得到的。GeTe-Sb2Te3假二元线是化合物GeTe和Sb2Te3的混合物,它不仅能够实现初始记录和重写性能,而且还具有良好的记录保存性能(长时间保存后能否将记录信号复制的性能)和良好的重写保存性能(长时间保存后能否将记录信号删除或重写的性能)。
第一界面层3和第二界面层5具有防止第一介电层2和记录层4之间及第二介电层6和记录层4之间可能发生的物质传递。物质传递是在第一介电层2和第二介电层6是用(ZnS)80(SiO2)20(mol%)制成的情况下在记录或重写信息时用激光束重复照射记录层4时S(硫)扩散到记录层中的一种现象。当硫扩散到记录层中时,记录层4的反射性受损,使重复重写性能遭到破坏。为了防止重复重写性能遭到破坏,日本未审公开专利10-275360建议将含Ge的氮化物用于第一界面层3和第二界面层5。
吸光调节层7具有调节Ac/Aa的功能,Ac是记录层4处于晶态时的吸光率,Aa是记录层4处于非晶态时的吸光率,吸光调节层7可以抑制重写的符号形状发生畸变。
反射层8具有增加记录层4吸收光量的光学功能和将记录层4产生的热量快速散去以快速冷却使记录层4易于成为非晶态的热功能。另外,反射层8还具有保护多层膜免受周围环境影响的功能。
利用上述技术,可以实现优异的重写性能和很高的可靠性,并且已经实现了4.7GB/DVD-RAM的工业化。
注意:为了防止重复重写性能遭到破坏,可以将不含硫的材料用于介电层。日本未审公开专利2003-091870和2003-228881中建议用主要含SnO2的材料作为其中一种用于介电层的材料,该材料不含硫。
另外,近年来,为了提供更大储存容量的信息记录介质,人们研究了各种技术。例如,人们研究的一项为实现高密度记录的技术是,采用波长短于传统上使用的红色激光束波长的蓝色-紫色激光束,或者使用在激光束入射侧上的薄基板和大数值孔径NA的物镜,以减小激光束的光点直径。当减小光点直径以记录信息时,用激光束照射的面积限定为更小的面积。结果,记录层吸收的功率密度增加,使得体积变化量增加。因此,如果用诸如含硫的ZnS-SiO2材料与记录层接触,则更易于发生物质传递现象,而重复重写性能也可能遭到破坏。
另外,人们还研究了为光学相变型信息记录介质提供两个信息层的其他技术。用从两个信息层中的一个入射的激光束对两个信息层进行记录/复制。这种使用两个信息层的技术能够使记录密度大约增加一倍。从一侧记录/复制信息的包括两个信息层的信息记录介质在下面被称为双信息记录层介质。用从一侧进入的激光束将信息记录和/或复制在两个信息层上。日本未审公开专利2000-036130和2002-144736中对此已有建议。在这种双信息记录层介质中,用穿过靠近激光束入射侧的一个信息层的激光束(下面称为信息层)在远离激光束入射侧的另一信息层(下面称为第二信息层)上记录和复制信息。因此,必须使信息层的膜厚非常薄,以提高其透明度。但是当记录层薄化时,从与记录层接触的层传递的物质的影响增强。因此,如果用含硫材料如ZnS-SiO2与记录层接触,则重复重写性能可能很快遭到破坏。在这种情况下,防止重复重写性能遭到破坏的一种方法是在记录层两侧上设置用含Ge的氮化物制成的界面层,用与4.7GB/DVD-RAM相同的方式降低物质传递的影响。
但是,在通过减小激光束光点直径将光学相变型信息记录介质用于高密度记录信息的情况下,在记录信息时需要在记录层上应用较大的能量(激光能)。因此,如果传统界面层含有含Ge的氮化物,则记录层中产生的热量将破坏界面层膜。结果将不能防止硫从介电层向外扩散,重复重写性能可能很快遭到破坏。
另外,含Ge的氮化物具有很高的导热性。因此,如果为了抑制硫从介电层向外扩散而加厚界面层,则热量易于扩散。结果使记录灵敏性遭到破坏。
鉴于上述问题,本领域普通技术人员很清楚现在需要改善信息记录介质。本发明能够满足这一需要和其他需要,本领域普通技术人员从本申请的公开可以明白这一点。
                        发明概述
本发明的目的是提供一种重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
本发明的信息记录介质包括信息层和介电层,信息层至少包括在应用激光束或电流时能够在晶相和非晶相之间变化的记录层,介电层至少含有C、Si、Sn和O。
另外,在信息记录介质中包括多个信息层和一个介电层,至少一个信息层至少包括上述记录层,介电层至少可以含有C、Si、Sn和O。
根据这些结构,可以得到重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质的信息层。
另外,优选地是,本发明的信息记录介质包括的记录层比介电层更靠近信息记录介质的激光入射侧。还可以在记录层和介电层之间设置界面层。
根据该结构,可以防止可能发生在记录层和介电层之间的物质传递。
在本发明的信息记录介质中,介电层的组成可以用组成式CdSieSnfO100-d-e-f表示,其中,0<d<25,0<e<25,15<f<40(atom%)。在本发明的信息记录介质中,介电层还可以用SnO2和SiC的混合物制成。在这种情况下,介电层的组成可以用组成式(SnO2)100-x(SiC)x表示,其中,0<x≤50(mol%)。
另外,在本发明的信息记录介质中,介电层还可以含有至少一种下述元素:Ti、Zr、Hf、Y、Zn、Nb、Ta、Al、Bi、Cr、Ga、Ge和La。另外,介电层还可以含有至少一种下述化合物:TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Si-N、Ge-N、Cr-N和LaF3
根据这些结构,相变型信息记录介质的重复重写性能和记录灵敏性都能得到改善。
在本发明的信息记录介质中,介电层的膜厚优选为2-75nm,更优选2-40nm。
根据该结构,记录层中产生的热能够有效地分散到反射层侧。
在本发明的信息记录介质中,记录层可以含有至少一种下述元素:Sb、Bi和Sn,还含有Ge和Te。另外,记录层可以用下面的其中一种组合物表示:(Ge-Sn)Te、GeTe-Sb2Te3、(Ge-Sn)Te-Sb2Te3、GeTe-Bi2Te3、(Ge-Sn)Te-Bi2Te3、GeTe-(Sb-Bi)2Te3和(Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3。根据该结构,可以改善相变型信息记录介质的重复重写性能。
在本发明的信息记录介质中,界面层可以含有至少一种下述元素:Zr、Hf、Y和Si,还含有Ga和Cr中至少一种元素,还含有O。
另外,界面层可以含有至少一种下述氧化物:ZrO2、HfO2、Y2O3和SiO2,还含有Ga2O3和Cr2O3中至少一种氧化物。
根据该结构,可以进一步改善相变型信息记录介质的重复重写性能。
另外,界面层的膜厚优选为0.5-15nm,更优选1-7nm。
根据该结构,能够满足反射光变化量应当很大的条件。
另外,生产本发明的信息记录介质的方法包括形成信息层和形成介电层,形成信息层至少包括形成相变型记录层,在形成介电层时使用至少含C、Si、Sn和O的溅射目标。
另外,生产本发明的信息记录介质的方法包括形成多个信息层和形成一个介电层,至少一个信息层的形成至少包括形成相变型记录层,在形成介电层时使用至少含C、Si、Sn和O的溅射目标。
根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的信息层。
另外,生产本发明的信息记录介质的方法还可以包括在形成记录层和形成介电层之间形成界面层。
在生产本发明的信息记录介质的方法中,用于形成介电层的溅射目标可以用组成式CgSihSniO100-g-h-i表示,其中,0<g<30,0<h<30,15<i<40(atom%)。
另外,在生产本发明的信息记录介质的方法中,用于形成介电层的溅射目标可以是SnO2和SiC的混合物。在这种情况下,用于形成介电层的溅射目标可以用组成式(SnO2)100-y(SiC)y表示,其中,0<y≤55(mol%)。
根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
另外,在生产本发明的信息记录介质的方法中,用于形成介电层的溅射目标还可以含有至少一种下述元素:Ti、Zr、Hf、Y、Zn、Nb、Ta、Al、Bi、Cr、Ga、Ge和La。
另外,用于形成介电层的溅射目标还可以含有至少一种下述化合物:TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Si-N、Ge-N、Cr-N和LaF3
根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
在生产本发明的信息记录介质的方法中,可以用Ar气或Ar气与O2气的混合气体形成介电层。根据该结构,可以更精确地生产相变型信息记录介质。
本发明的信息记录介质是通过应用光能和电能中的至少一种进行记录信息和复制信息中的至少一种用途,其包括的信息层中包括介电层,介电层含有由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素,还含有由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素,还含有氧和碳。根据该结构,没有必要提供界面层。
在本发明的信息记录介质中,介电层用组成式MHOILJCK(atom%)表示,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,还应当满足下面的关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+I+J+K=100。
介电层还可以含有Zr和Hf中的至少一种,并且可以用MHAPOILJCK(atom%)表示,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素A是由Zr和Hf组成的组中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,还要满足下面的关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+P+I+J+K=100。
另外优选地是,介电层中的M是Sn,或者介电层可以含有作为元素M的Sn和Ga。另外,介电层可以含有作为元素A的Zr。根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
本发明的信息记录介质优选具有相变型记录层。记录层优选含有至少一种下述材料:Ge-Sb-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te、Ge-Sn-Sb-Bi-Te、Ag-In-Sb-Te和Sb-Te。
根据这些结构,可以生产能够高密度高速传递信息的信息记录介质。
另外,记录层的膜厚优选小于或等于15nm。根据该结构,可以消除重写信息的障碍。
在生产本发明的信息记录介质的方法中,信息记录介质包括包括介电层,介电层是用溅射法形成的,使用的溅射目标含有由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素,还含有由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素,还含有氧和碳。
另外优选地是,溅射目标含有用组成式MHOILJCK(atom%)表示的材料,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,还要满足下面的关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+I+J+K=100。
另外优选地是,溅射目标含有Zr和Hf中的至少一种,还含有用组成式MHAPOILJCK(atom%)表示的材料,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素A是Zr和Hf中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,还要满足下面的关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+P+I+J+K=100。
另外优选地是,溅射目标中的元素M是Sn,或者元素M含有Sn和Ga,或者元素A含有Zr。
根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
溅射目标可以含有由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素的氧化物和由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素的碳化物。溅射目标还可以含有Zr和Hf的氧化物中的至少一种。
另外优选地是,溅射目标中GM组元素氧化物含量是50mol%或更高,或者Sn氧化物和Ga氧化物总含量是50mol%或更高。
溅射目标可以含有用组成式Dx(B)100-x(mol%)表示的材料,其中,元素D是SnO2和Ga2O3中的至少一种化合物,元素B是SiC、TaC和TiC中的至少一种化合物,x的范围是50≤x≤95。溅射目标优选含有其中的元素D用组合物SnO2表示的材料,或者含有用组合物SnO2和Ga2O3作为元素D所表示的材料。
另外优选地是,溅射目标含有用组合物ZrO2作为元素A所表示的材料,溅射目标优选含有其中的元素B用组合物SiC表示的材料。
根据这些结构,可以生产重复重写性能和记录灵敏性都得以改善的相变型信息记录介质。
根据本发明的相变型信息记录介质,可以改善重复重写性能和记录灵敏性。另外,根据本发明的生产相变型信息记录介质的方法,易于生产本发明的相变型信息记录介质。
当结合附图阅读下面的详述部分后,这些和其他目的、特征、方面及优点对于本领域普通技术人员来说都是显而易见的,下面的详述部分公开了本发明的优选实施方案。
                        附图简述
下面参考构成本发明原始公开一部分的附图。
图1是示出本发明一个实施方案的带有单层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图2是示出本发明另一个实施方案的具有N层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图3是示出本发明的具有双层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图4是示出本发明另一个实施方案的具有单层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图5是示出本发明另一个实施方案的具有N层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图6是示出本发明另一个实施方案的具有双层信息层的信息记录介质层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图7是用于在本发明的信息记录介质上记录和/或复制信息的记录和/或复制装置的部分结构的简化示意图。
图8是本发明的信息记录介质和电信息记录和/或复制装置的部分结构的简化示意图。
图9是本发明的大容量电信息记录介质的部分结构的简化示意图。
图10是本发明的电信息记录介质和记录和/或复制系统的部分结构的简化示意图。
图11示出将本发明另一个实施方案的电信息记录介质的脉冲波形记录和删除的一个例子。
图12是示出4.7GB/DVD-RAM层结构的一个例子的信息记录介质的部分横截面图。
图13是本发明另一个实施方案的信息记录介质的部分横截面图。
图14是本发明另一个实施方案的信息记录介质的部分横截面图。
图15是根据本发明通过应用电能记录信息的信息记录介质的简化透视图。
图16是使用图15所示信息记录介质的系统的一个例子的简化示意图。
                        具体实施方式
下面参照附图描述本发明选定的实施方案。注意:下面的实施方案只是例子,本发明不限于这些实施方案。换句话说,本领域普通技术人员由该公开文本可以清楚地是,下面描述的本发明的实施方案只是为了例示,其目的不是为了限定本发明,本发明由附加的权利要求书及其等同物定义。另外,在下面的实施方案中,用相同的符号表示相同的部件,以略去重复说明。
                        实施方案1
作为第一个实施方案,下面说明本发明的信息记录介质的一个例子。图1示出第一个实施方案的信息记录介质15的部分横截面图。信息记录介质15优选是利用激光束11可以在其上记录和/或复制信息的光学信息记录介质。
信息记录介质15包括透明层13和基板14,在透明层13和基板14之间设置信息层16。透明层13用树脂材料如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂、电介质等制成。透明层13的树脂材料优选对激光束11的吸光值小,并且在短波长范围内具有很小的光学双折射值。另外,透明层13可以是透明盘状树脂如聚碳酸酯、无定形聚烯烃或PMMA或玻璃。在这种情况下,可以用树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)、延迟作用树脂等将透明层13粘结在第一介电层102上。
用于高密度记录时,激光束11的波长λ优选小于或等于450nm,因为聚焦激光束(collected laser beam)11的光点直径取决于波长λ(波长λ越短,光点直径越小)。另外,如果波长λ短于350nm,则透明层13及其他层的吸光性过大。因此,波长λ更优选是350-450nm。
基板14是透明盘状基板。例如,基板14可以用聚碳酸酯、无定形聚烯烃、PMMA等或玻璃制成。如果需要,基板14面对信息层16的侧表面上可以设置导向槽,用于引导激光束11。背对信息层16的基板14的另一个侧表面优选是光滑的。作为基板14的材料,聚碳酸酯特别有用,因为其具有优异的迁移性和规模生产能力,并且便宜。注意:基板14的厚度优选是0.5-1.2mm,以保证其具有足够高的强度,信息记录介质15的厚度约为1.2mm。注意:如果透明层13的厚度约为0.6mm,则在物镜的数值孔径(NA)等于0.6时,可以很好地进行记录和复制。因此,当在NA=0.6条件下记录和复制时,透明层13的厚度优选为5.5-6.5mm。另外,如果透明层13的厚度约为0.1mm,则当NA=0.85时,可以很好地进行记录和复制。因此,当在NA=0.85条件下记录和复制时,透明层13的厚度优选为1.05-1.15mm。
下面详细描述信息层16的结构。
信息层16包括第一介电层102、第一界面层103、记录层104、第二界面层105、第二介电层106和反射层108,这些层从激光束11的入射侧开始依次排列。
第一介电层102用介电材料制成。第一介电层102的作用是防止记录层104氧化、腐蚀、变形等。第一介电层102的作用还有:调节光程以提高记录层104的吸光效率,增加记录前后反射光量的差值,从而扩大信号强度。第一介电层102可以用氧化物如TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SnO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3或Ga2O3制成。第一介电层102还可以用氮化物如C-N、Ti-N、Zr-N、Nb-N、Ta-N、Si-N、Ge-N、Cr-N、Al-N、Ge-Si-N或Ge-Cr-N制成。第一介电层102还可以用硫化物如ZnS、碳化物如SiC、氟化物如LaF3和C制成。第一介电层102还可以用上述材料的混合物制成。例如,材料ZnS-SiO2是ZnS和SiO2的混合物,是用于第一介电层102的优异材料。材料ZnS-SiO2是无定形材料,具有高折射率、快速沉积速度、良好的机械性能和良好的抗湿性。
可以用矩阵法经过计算精确确定第一介电层102的膜厚,使反射光量基本上在记录层104是晶相状态和记录层104是非晶相状态之间变化。
第一界面层103的作用是防止第一介电层102和记录层104之间由于重复记录而可能产生的物质传递。优选地是,第一界面层103由吸光性小且熔点高的材料制成,使其在记录信息时不会熔融,该材料还具有良好的粘结记录层104的性能。第一界面层103的材料的优选性能是具有高熔点,使其在记录信息时不会熔融,这是为了防止应用高能激光束11时其熔入记录层104。如果第一界面层103的材料被混合,则记录层104的组成将发生变化,使其重写性能受到极大地破坏。另外,第一界面层103的优选性能是具有良好的粘结记录层104的性能,以确保其可靠性。
可以用与第一介电层102相同类型的材料制成第一界面层103。其中,为了促进记录层104结晶,特别优选使用含Cr和O的材料。其中,优选将其中Cr和O形成Cr2O3的含氧化物的材料用于第一介电层103。含Cr2O3的材料与记录层104有良好的粘结性。另外,第一界面层103还可以用含Ga和O的材料制成。其中,优选其中Ga和O形成Ga2O3的含氧化物的材料。含Ga2O3的材料与记录层104有良好的粘结性。
另外,第一界面层103还可以含有Cr和O、或Ga和O及M1(元素M1优选是Zr和Hf中的至少一种元素)。含ZrO2和HfO2的材料是透明的,具有约2700-2800℃的高熔点。在这些氧化物中,其还具有低导热性和良好的重复重写性能。将这两种氧化物混合时,即使形成的第一界面层103与记录层104部分接触,也能够实现具有优异重复重写性能和高可靠性的信息记录介质15。
为了保证其与记录层104的粘结性,优选使用含10mol%或更多的Cr2O3或Ga2O3的材料如Cr2O3-M1O2或Ga2O3-M1O2,还可以使用含70mol%或更少的Cr2O3的材料Cr2O3-M1O2,使第一界面层103吸收的光保持很小的量(吸光性有随Cr2O3增加而增加的趋势)。
第一界面层103还可以由含Cr、M1和O,或Ga、M1和O,及Si的材料制成。含SiO2的材料具有很高的透明度,所以信息层16具有良好的记录性能。为了保证与记录层104的粘结性,SiO2-Cr2O3-M1O2或SiO2-Ga2O3-M1O2中的SiO2含量优选大于或等于5mol%且小于或等于50mol%。SiO2含量更优选大于或等于10mol%且小于或等于40mol%。
第一界面层103的膜厚优选是0.5-15nm,更优选1-7nm,使信息层16在信息记录前后反射的光量差不会因第一界面层103中光的吸收而减小。
与第一界面层103类似,第二界面层105的作用是防止第二介电层106和记录层104之间由于重复记录而可能产生的物质传递。可以用与第一介电层102相同类型的材料制成第二界面层105。其中,特别优选将含Ga和O的材料用于第二界面层105。另外,优选将其中Ga和O形成Ga2O3的含氧化物的材料用于第二界面层105。另外,第二界面层105还可以用含Cr和O的材料制成。其中,优选将其中Cr和O形成Cr2O3的含氧化物的材料用于第二界面层105。另外,用于第二界面层105的材料可以含有Cr和O、或Ga和O及元素M1。用于第二界面层105的材料还可以含有Cr、M1和O,或Ga、M1和O,及Si。因为第二界面层105的粘结性趋向比第一界面层103差,所以Cr2O3-M1O2、Ga2O3-M1O2、SiO2-Cr2O3-M1O2或SiO2-Ga2O3-M1O2中优选含有20mol%或更多的Cr2O3或Ga2O3,其含量比第一界面层103中的大。
与第一界面层103类似,第二界面层105的膜厚优选是0.5-15nm,更优选1-7nm。
可以用与第一介电层102相同类型的材料制成第二介电层106。其中,特别优选将含C、Si、Sn和O的材料用于第二介电层106。其中,在用于第二介电层106的含有化合物的材料中优选,Sn和O形成SnO2、Si和C形成SiC。含SnO2-SiC的材料是SnO2和SiC的混合物,其导热性低,并且不含S,因此,它是用于第二介电层106的优质材料,还可以用于第一介电层102。注意:当第二介电层106的组成用组成式CdSieSnfO100-d-e-f(atom%)表示时,d、e和f分别优选为0<d<25,0<e<25,15<f<40,更优选1<d<12,1<e<12,26<f<33。另外,当第二介电层106的组成用组成式(SnO2)100-x(SiC)x(mol%)表示时,x优选为0<x≤50,更优选5≤x≤30。注意:第二介电层106还可以含有至少一种下述元素:Ti、Zr、Hf、Y、Zn、Nb、Ta、Al、Bi、Cr、Ga、Ge和La。在这种情况下,所含元素优选形成为化合物,如:TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Si-N、Ge-N、Cr-N或LaF3
第二介电层106的膜厚优选是2-75nm,更优选2-40nm。在该范围内选择第二介电层106的膜厚时,可以有效地将记录层104中产生的热扩散到反射层108一侧。
记录层104由用激光束11照射时能够在晶相和非晶相之间产生相变的材料制成。可以用能够产生可逆相变的含Ge、Te和M2(M2优选是Sb和Bi中的至少一种元素)的材料形成记录层104。更具体地说,可以用以组成式GeaM2bTe3+a表示的材料制成记录层104,“a”值优选满足关系式0<a≤60,更优选满足关系式4≤a≤40。选择特殊的“a”值,能够使非晶相稳定,低传输速率下的记录储存性能良好,熔点很少增加,结晶速度很少降低,并且高传输速率下的重写储存性能良好。另外,“b”值优选满足关系式1.5≤b≤7,更优选满足关系式2≤b≤4。选择特殊的“b”值,能够使非晶相成为稳定的非晶相,并且结晶速度很少降低。
另外,可以用以组成式(Ge-M3)aM2bTe3+a(M3优选是Sn和Pb中的至少一种元素)表示的能够产生可逆相变的材料制成记录层104。当使用这种材料时,取代Ge的元素M3能够改善其结晶性能,因此,即使记录层104很薄,也能够得到足够高的删除率。元素M3优选是Sn,因为其毒性低。当将这种材料用于M3时,还优选满足关系式0<a≤60(更优选4≤a≤40),1.5≤b≤7(更优选2≤b≤4)。
另外,还可以用例如含Sb和元素M4(M4是至少一种下述元素:V、Mn、Ga、Ge、Se、Ag、In、Sn、Te、Pb、Bi、Tb、Dy和Au)且能够产生可逆相变的材料制成记录层104。更具体地说,可以用以SbzM4100-z(atom%)表示的材料制成记录层104。如果“z”值满足关系式50≤z≤95,则记录层104是晶相时和非晶相时信息记录介质15的反射系数差增大,从而能够得到良好的记录和复制性能。如果满足关系式75≤z≤95,则结晶速度特别快,能够在高传输速率下得到良好的重写性能。另外,如果满足关系式50≤z≤75,则非晶相特别稳定,能够在低传输速率下得到良好的记录性能。
记录层104的膜厚优选是6-15nm,以提高信息层16的记录灵敏性。即使在该范围内,如果记录层104很厚,则由于热量直接沿表面扩散,所以对邻近区域的热影响增加。另外,如果记录层104很薄,则信息层16的反射系数减小。因此,记录层104的膜厚更优选是8-13nm。
另外,还可以用以Te-Pd-O表示的不能引起可逆相变的材料制成记录层104。在这种情况下,记录层104的膜厚优选是10-40nm。
反射层108具有增加记录层104吸收光量的光学功能。另外,反射层108还具有将记录层104中产生的热快速扩散的热功能,从而使记录层104易于成为非晶态。另外,反射层108还具有保护多层膜不受使用环境影响的作用。
反射层108可以用导热性高的单一金属材料如Ag、Au、Cu和Al制成。还可以用合金材料制成,如Al-Cr、Al-Ti、Al-Ni、Al-Cu、Au-Pd、Au-Cr、Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti、Ag-Ru-Au、Ag-Cu-Ni、Ag-Zn-Al、Ag-Nd-Au、Ag-Nd-Cu、Ag-Bi或Cu-Si。Ag合金作为反射层108的材料特别合适,因为其导热性高。反射层108的膜厚优选是大于或等于30nm,以获得足够高的热扩散功能,同样在该范围内时,如果反射层108的厚度超过200nm,则其热扩散功能太大,将致使信息层16的记录灵敏性下降。因此,反射层108的膜厚更优选是30-200nm。
可以在反射层108和第二介电层106之间设置界面层107。在这种情况下,可以用导热性比上述反射层108材料的导热性低的材料制成界面层107。如果将Ag合金用于反射层108,则可以将Al或Al合金用于界面层107。另外,界面层107可以用诸如下面的元素制成:Cr、Ni、Si或C,或者氧化物如TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、SnO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3。还可以用氮化物如C-N、Ti-N、Zr-N、Nb-N、Ta-N、Si-N、Ge-N、Cr-N、Al-N、Ge-Si-N或Ge-Cr-N。还可以用硫化物如ZnS、碳化物如SiC、或氟化物如LaF3,还可以用C。还可以用上述材料的混合物。另外,其膜厚优选是3-100nm(更优选10-50nm)。
至于信息层16,记录层104是晶相时的反射系数Rc(%)与记录层104是非晶相时的反射系数Ra(%)优选满足关系式Ra<Rc。因此,在没有信息记录时的初始状态下反射系数很高,所以能够稳定地进行记录和复制。另外,为了增加反射系数差(Rc-Ra),并且为了得到良好的记录和复制性能,Rc和Ra优选满足不等式0.2≤Ra1≤10和12≤Rc≤40。更优选满足关系式0.2≤Ra≤5和12≤Rc≤30。
可以用下述方法生产信息记录介质15。
首先在基板14(例如,其厚度是1.1mm)上沉积信息层16。信息层包括单层膜或多层膜。每一层都可以在成膜装置中通过依次溅射将要成为所用材料的溅射目标的方式形成。
更具体地说,首先在基板14上沉积反射层108。在Ar气氛中或Ar气和反应气(至少一种气体选自氧气和氮气)的混合气氛中将由构成反射层108的金属或合金组成的溅射目标溅射,可以用该方法形成反射层108。
然后,如果需要,在反射层108上沉积界面层107。在Ar气氛中或Ar气和反应气的混合气氛中将由构成界面层107的元素或化合物组成的溅射目标溅射,可以用该方法形成界面层107。
然后在反射层108或界面层107上沉积第二介电层106。在Ar气氛中或Ar气和反应气的混合气氛中将由构成第二介电层106的化合物组成的溅射目标(如:SnO2-SiC)溅射,可以用该方法形成第二介电层106。另外,还可以在Ar气和反应气的混合气氛中将由构成第二介电层106的金属组成的溅射目标进行反应性溅射,以此形成第二介电层106。注意:当沉积第二介电层106时,溅射目标用组成式CgSihSniO100-g-h-i(atom%)表示,其中,g、h和I优选分别满足关系式0<g<30,0<h<30,15<i<40,更优选满足关系式1<g<17,1<h<17,26<i<33。另外,当沉积第二介电层106时,溅射目标用组成式(SnO2)100-y(SiC)y(mol%)表示,其中,y优选满足关系式0<y≤55,更优选满足关系式5≤y≤35。
然后,如果需要,在反射层108、界面层107或第二介电层106上沉积第二界面层105。第二界面层105的形成方法与第二介电层106的形成方法相同。
然后在第二介电层106或第二界面层105上沉积记录层104。可以根据其组成用单一电源通过溅射下述溅射目标形成记录层104:由Ge-Te-M2合金组成的溅射目标、由Ge-M3-Te-M2合金组成的溅射目标、由Sb-M4合金组成的溅射目标、由Te-Pd合金组成的溅射目标。
可以用Ar气、Kr气、Ar气和反应气的混合气或Kr气和反应气的混合气作为用于溅射的保护气。另外,还可以用多个电源同时溅射Ge、Te、M2、M3、Sb、M4和Pd的溅射目标,以形成记录层104。另外,还可以用多个电源同时溅射其中的一些元素Ge、Te、M2、M3、Sb、M4和Pd相结合的二元溅射目标或三元溅射目标,以形成记录层104。在这些情况下,同样也在Ar气氛中、在Kr气氛中、在Ar气和反应气的混合气氛中或Kr气和反应气的混合气氛中进行溅射。
然后,如果需要,在记录层104上沉积第一界面层103。第一界面层103的形成方法与第二介电层106的形成方法相同。
然后在记录层104或第一界面层103上沉积第一介电层102。第一介电层102的形成方法与第二介电层106的形成方法相同。
最后在第一介电层102上形成透明层13。用旋涂法在第一介电层102上涂布光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂,然后使树脂硬化,以此形成透明层13。另外,可以用由树脂如聚碳酸酯、无定形聚烯烃或PMMA或玻璃制成的透明盘状基板作为透明层13。在这种情况下,可以用下述方法形成透明层13:在第一介电层102上涂布树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂,为了进行旋涂,使基板与第一介电层102紧密接触,然后将树脂固化。另外还可以事先在基板上均匀涂布粘结性树脂,然后使其与第一介电层102紧密接触。
注意:沉积第一介电层102后或形成透明层13后,如果需要,可以进行用于将记录层104的整个表面结晶的初始化步骤。记录层104的结晶可以通过使用激光束来进行。
用上述方法可以生产信息记录介质15。尽管在该实施方案中每一层沉积膜时都使用的是溅射法,但是由本申请应当明白,可以使用其他方法。例如,可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法等。
                        实施方案2
作为第二个实施方案,下面根据第二个实施方案说明本发明的光学信息记录介质22的一个例子。图2示出信息记录介质22的部分横截面图。光学信息记录介质22是具有包括多个信息层的多层结构并且利用从一侧入射的激光束11可以记录和/或复制信息的光学信息记录介质。鉴于第一个实施方案和第二个实施方案的类似性,第二个实施方案中与第一个实施方案中部件相同的部件用与第一个实施方案中相同的符号表示相同的部件。另外,为了简化起见,与第一个实施方案部分相同的第二个实施方案部分将不再描述。因此,除非特别指出,对第一个实施方案部分的描述适用于对第二个实施方案部分的描述。
信息记录介质22包括透明层13和基板14,在透明层13和基板14之间设置多个信息层。信息层包括N组(N是自然数,并且满足关系式N≥2)信息层,图中只示出了信息层18、21和23。第一信息层23形成在透明层13上,而信息层21形成在基板14上。每一对相互邻近的信息层都通过光学分离层叠加(图中只示出了光学分离层17、19和20)。本发明优选地是,除信息层21以外所有的信息层都是透明的信息层。换句话说,信息层18、第一信息层23、从激光束11入射侧数直到第(N-1)组信息层都是透明的信息层。其原因是必须使激光束能够到达第N个信息层21。信息层21是从激光束11入射侧数第N个信息层,因此,信息层21在后面可以称为“第N个信息层”。基板14和透明层13可以用与第一个实施方案中所述的相同的材料制成。另外,其形状和功能也都与第一个实施方案中所述的相同。
光学分离层17、19、20和其他光学分离层是用树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂、电介质等制成的。优选地是,每一个光学分离层对使用的激光束11都有很小的吸光性,并且在短波长范围内其光学双折射很小。
设置光学分离层17、19、20和其他光学分离层是为了区分信息记录介质22的信息层18、21、23和其他信息层(未示出)的焦点位置。光学分离层17、19、20和其他光学分离层的厚度要求大于或等于焦点深度ΔZ,焦点深度ΔZ由物镜的数值孔径NA和激光束11的波长λ所确定。假定光焦点的参比强度是消像散(stigmatic)时的80%,则ΔZ大致是ΔZ=λ/{2(NA)2}。如果λ=405nm且NA=0.85时,ΔZ=0.280μm。从-0.3μm至+0.3μm的范围在焦点深度范围内。因此,在这种情况下,光学分离层17、19、20和其他光学分离层的厚度要求是0.6μm或更大。第一信息层23与每一个其他信息层18、21等的距离设为需要在用物镜能够将激光束11聚焦的范围内的数值。因此,光学分离层17、19、20和其他光学分离层的总厚度值优选在物镜所允许的误差范围内(如:小于或等于50μm)。
在光学分离层17、19、20和其他光学分离层上,如果需要,可以在激光束11入射侧的表面上形成导向槽,用于引导激光束。
在这种情况下,用从一侧入射并且穿过第1至第(K-1)个信息层的激光束11可以在第K个信息层(K是自然数,满足关系式1<K≤N)上记录和/或复制信息。
注意:第一信息层至第N个信息层中的任何一个信息层都可以是只读式(ROM)信息层或一次写入式(WO)信息层。
下面详述第一信息层23的结构。
第一信息层23包括第三介电层202、第三界面层203、第一记录层204、第四界面层205、第一反射层208和透射率调节层209,这些层从激光束11的入射侧开始依次排列。
第三介电层202可以用与第一个实施方案中第一介电层102相同的材料制成。另外,其功能也与第一个实施方案中的第一介电层102相同。
可以根据矩阵法经过计算精确确定第三介电层202的膜厚,使反射光量基本上在记录层204是晶相和记录层204是非晶相之间变化,并且第一记录层204吸光很多,第一信息层23具有很大的透射率。
第三界面层203可以用与第一个实施方案中第一界面层103相同的材料制成。另外,其功能也与第一个实施方案中的第一界面层103相同。
第四界面层205的作用是:调节光程以提高第一记录层204的吸光效率,增加记录前后反射光量的差值,从而扩大信号强度。第四界面层205可以用与第一个实施方案中第二界面层105相同类型的材料制成。另外,第四界面层205的膜厚优选是0.5-75nm,更优选1-40nm。在上述范围内选择第四界面层205的膜厚时,可以有效地将第一记录层204中产生的热扩散到第一反射层208一侧。
注意:可以在第四界面层205和第一反射层208之间设置第四介电层206。第四介电层206可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同类型的材料制成。
第一记录层104由用激光束11照射时能够在晶相和非晶相之间产生相变的材料制成。例如,可以用能够产生可逆相变的含Ge、Te和M2的材料制成第一记录层204。更具体地说,可以用以组成式GeaM2bTe3+a表示的材料制成第一记录层204。优选满足关系式0<a≤60,更优选满足关系式4≤a≤40,使非晶相稳定,低传输速率下的记录储存性能良好,熔点很少增加,结晶速度很少降低,并且高传输速率下的重写储存性能良好。另外,优选满足关系式1.5≤b≤7,更优选满足关系式2≤b≤4,使非晶相稳定,并且结晶速度很少降低。
另外,可以用以组成式(Ge-M3)aM2bTe3+a表示的能够产生可逆相变的材料制成第一记录层204。当使用这种材料时,取代Ge的元素M3能够改善其结晶性能,因此,即使第一记录层204很薄,也能够得到足够高的删除率。元素M3优选是Sn,因为其毒性低。当使用这种材料时,同样优选满足关系式0<a≤60(更优选4≤a≤40),1.5≤b≤7(更优选2≤b≤4)。
为了保证记录和复制所必需的激光光量能够在比从激光束11入射侧的第一信息层23更远的一侧到达信息层,要求第一信息层23有很高的透射率。因此,第一记录层204的膜厚优选小于或等于9nm,更优选为2-8nm。
另外,还可以用以化合物Te-Pd-O表示的导致不可逆相变的材料制成第一记录层204。在这种情况下,第一记录层204的膜厚优选是5-30nm。
第一反射层208具有增加第一记录层204吸收光量的光学功能。另外,第一反射层208还具有将第一记录层204中产生的热快速扩散的热功能,从而使第一记录层204易于成为非晶态。另外,第一反射层208还具有保护多层膜不受使用环境影响的作用。
第一反射层208可以用与第一个实施方案中反射层108相同的材料制成。另外,其功能也与第一个实施方案中反射层108的相同。特别优选用Ag合金作为第一反射层208的材料,因为其导热性高。第一反射层208的膜厚优选是3-15nm,更优选8-12nm,以使第一信息层23的透射率尽可能高。当第一反射层208的膜厚在该范围内时,则其热扩散功能将很充分,可以确保第一信息层23具有足够高的反射系数。另外还可以保证第一信息层23具有足够高的透射率。
透射率调节层209由电介质制成,其作用是调节第一信息层23的透射率。透射率调节层209能够升高第一记录层204是晶相时第一信息层23的透射率Tc(%)与第一记录层204是非晶相时第一信息层23的透射率Ta(%)。更具体地说,与不设置透射率调节层209相比,具有透射率调节层209的第一信息层23的透射率大约增加2-10%。另外,透射率调节层209还具有扩散第一记录层204中产生的热的作用。
为了提高第一信息层23的透射率Tc和Ta的增加效应,透射率调节层209的折射率n和消光系数k优选满足关系式2.0≤n和k≤0.1,更优选满足关系式2.4≤n≤3.0和k≤0.05。
透射率调节层209的膜厚l优选满足关系式(1/32)λ/n≤l≤(3/16)λ/n或(17/32)λ/n≤l≤(11/16)λ/n,更优选满足关系式(1/16)λ/n≤l≤(5/32)λ/n或(9/16)λ/n≤l≤(21/32)λ/n。注意:上述关系式优选是3nm≤l≤40nm或60nm≤l≤130nm,更优选7nm≤l≤30nm或65nm≤l≤120nm,例如采用的方法是将激光束11的波长λ和透射率调节层209的折射率n选择为350nm≤λ≤450nm和2.0≤n≤3.0。在该范围内选择l值时,第一信息层23的透射率Tc和Ta都可以设为很高的值。
透射率调节层209可以用氧化物如TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Sr-O等制成。另外还可以用氮化物如Ti-N、Zr-N、Nb-N、Ta-N、Si-N、Ge-N、Cr-N、Al-N、Ge-Si-N、Ge-Cr-N等制成。另外还可以用硫化物如ZnS制成。还可以用上述材料的混合物制成。其中,特别优选将TiO2和含TiO2的材料用于透射率调节层209。这些材料具有很大的折射率(n=2.6-2.8)、很小的消光系数(k=0.0-0.05),因此能够提高第一信息层23的透射率增加效应。
第一信息层23的透射率Tc和Ta优选满足40<Tc和40<Ta,更优选满足46<Tc和46<Ta,使得记录和复制所必需的足量的激光能够到达比从激光束11入射侧的第一信息层23更远的信息层。
第一信息层23的透射率Tc和Ta优选满足-5≤(Tc-Ta)≤5,更优选满足-3≤(Tc-Ta)≤3。当Tc和Ta值满足这些条件时,在从激光束11的入射侧看比第一信息层23更远的信息层上记录和复制时,由于第一信息层23的第一记录层204的状态对透射率变化的影响很小,从而可以得到良好的记录和复制性能。
优选地是,在第一信息层23中,第一记录层204是晶相时的反射系数Rc1(%)与第一记录层204是非晶相时的反射系数Ra1(%)满足关系式Ra1<Rc1。因此,在没有信息记录时的初始状态下反射系数很高,所以能够稳定地进行记录和复制。另外,为了增加反射系数差(Rc1-Ra1)以得到良好的记录和复制性能,Rc1和Ra1优选满足0.1≤Ra1≤5和4≤Rc1≤15,更优选满足0.1≤Ra1≤3和4≤Rc1≤10。
可以用下述方法生产信息记录介质22。
首先在基板14(例如,其厚度是1.1mm)上依次形成或叠加(N-1)层信息层,其中用一个光学分离层将相邻的一对信息层分开。信息层由单层膜或多层膜组成,每一层都可以在沉积装置中通过依次溅射将要成为所用材料的溅射目标的方式形成。另外,可以用下述方法形成光学分离层:在信息层上涂布光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂,旋转基板14使树脂均匀伸展(旋涂),然后将树脂固化。注意:如果光学分离层具有用于引导激光束11的导向槽,可以用下述方法形成导向槽:使带有沟槽的基板(模具)与硬化前的树脂密切接触,将基板14和用于旋涂的上模具旋转,将树脂固化,然后除去基板(模具)。
用这种方法,在基板14上形成(N-1)层信息层,光学分离层将相邻的一对信息层分开。然后,在这些信息层上形成光学分离层17。
然后在光学分离层17上形成第一信息层23。更具体地说,将其上形成有(N-1)层信息层和光学分离层的基板14置于成膜设备或沉积设备中,然后在光学分离层17上沉积透射率调节层209。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成透射率调节层209。
然后在透射率调节层209上沉积第一反射层208。可以用与第一个实施方案中反射层108相同的方法形成第一反射层208。
然后,如果需要,在第一反射层208上沉积第四介电层206。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第四介电层206。
然后在第一反射层208或第四介电层206上沉积第四界面层205。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第四界面层205。
然后在第四界面层205上沉积第一记录层204。可以用与第一个实施方案中记录层104相同的方法用对应于其组成的溅射目标形成第一记录层204。
然后在第一记录层204上沉积第三界面层203。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第三界面层203。
然后在第三界面层203上沉积第三介电层202。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第三介电层202。
最后在第三介电层202上形成透明层13。可以用第一个实施方案中所述的方法形成透明层13。
注意:形成第三介电层202后或形成透明层13后,如果需要,可以进行用于将第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。第一记录层204的结晶可以通过使用激光束来进行。
用这种方法可以生产信息记录介质22。注意:尽管在该实施方案中形成每一层膜都使用溅射法,但是可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法,不限于溅射法。
                        实施方案3
作为第三个实施方案,下面参照图3说明光学信息记录介质24的一个例子。光学信息记录介质24是具有包括多个信息层的多层结构并且利用从一侧入射的激光束11可以记录和/或复制信息的光学信息记录介质。鉴于该实施方案和前面实施方案的类似性,该实施方案中与前面实施方案中部件相同的部件用与前面实施方案中相同的符号表示。另外,为了简化起见,与前面实施方案部分相同的该实施方案部分将不再描述。因此,除非特别指出,对前面实施方案部分的描述适用于对该实施方案部分的描述。光学信息记录介质24包括两组(即,N=2)本发明第二个实施方案的多层信息层。图3示出第三个实施方案的信息记录介质24的部分横截面。信息记录介质24是通过从其一侧照射激光束11能够记录和复制信息的双层光学信息记录介质。
信息记录介质24包括透明层13和基板14,在透明层13和基板14之间设置多个信息层。具体来说,光学信息层包括用在第二个实施方案中的第一信息层23和第二信息层25,在第一信息层23和第二信息层25之间设置光学分离层17。可以用与第一和第二个实施方案中所述的相同的材料制成基板14、光学分离层17、第一信息层23和透明层13。此外,其形状和功能也与第一和第二个实施方案中所述的形状和功能相同。
下面详述第二信息层25的结构。
第二信息层25包括第一介电层302、第一界面层303、第二记录层304、第二界面层305、第二介电层306和第二反射层308,这些层从激光束11的入射侧开始依次排列。第二信息层25利用穿过透明层13、第一信息层23和光学分离层17的激光束11记录和复制信息。
可以用与第一个实施方案中的第一介电层102相同的材料制备第一介电层302。另外,第一介电层302的功能也与第一个实施方案中的第一介电层102的功能相同。
可以根据矩阵法经过计算精确确定第一介电层302的膜厚,以满足下述条件:第二记录层304在晶相时和非晶相时反射光量之间的差值增大。
可以用与第一个实施方案中的第一界面层103相同的材料制备第一界面层303。另外,第一界面层303的其功能和形状也与第一个实施方案中的第一界面层103的相同。
可以用与第一个实施方案中的第二界面层105相同的材料制备第二界面层305。另外,第二界面层305的其功能和形状也与第一个实施方案中的第二界面层105的相同。
可以用与第一个实施方案中的第二介电层106相同的材料制备第二介电层306。另外,第二介电层306的其功能和形状也与第一个实施方案中的第二介电层106的相同。
可以用与第一个实施方案中的记录层104相同的材料制备第二记录层304。如果其材料是能够产生可逆相变的材料(如GeaM2bTe3+a),第二记录层304的膜厚优选是6-15nm,以提高第二信息层25的记录灵敏性。在该范围内时,如果第二记录层304很厚,则由于热量直接沿表面扩散,所以对邻近区域的热影响增加。另外,如果第二记录层304很薄,则第二信息层25的反射系数减小。因此,第二记录层304的膜厚更优选是8-13nm。另外,如果将产生不可逆相变的材料(如:Te-Pd-O)用于第二记录层304,则与第一个实施方案相同,第二记录层304的膜厚优选是10-40nm。
可以用与第一个实施方案中的反射层108相同的材料制备第二反射层308。另外,第二反射层308的其功能和形状也与第一个实施方案中的反射层108的相同。
可以在第二反射层308和第二介电层306之间设置界面层307。可以用与第一个实施方案中的界面层107相同的材料制备界面层307。另外,界面层307的其功能和形状也与第一个实施方案中的界面层107的相同。
可以用下述方法生产信息记录介质24。
首先形成第二信息层25。更具体地说,首先制备基板14(其厚度例如是1.1mm),然后放置在沉积装置中。
然后在基板14上沉积第二反射层308。在这种情况下,如果在基板14上形成用于引导激光束11的导向槽,则在形成有导向槽的一侧上沉积第二反射层308。可以用与第一个实施方案中反射层108相同的方法形成第二反射层308。
然后,如果需要,在第二反射层308上沉积界面层307。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成界面层307。
然后在第二反射层308或界面层307上沉积第二介电层306。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第二介电层306。
然后,在界面层307或根据需要在第二介电层306上沉积形成第二界面层305。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第二界面层305。
然后,在第二介电层306或第二界面层305上沉积第二记录层304。可以用与第一个实施方案中记录层104相同的方法用对应于其组成的溅射目标形成第二记录层304。
然后,如果需要,在第二记录层304上沉积第一界面层303。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第一界面层303。
然后,在第二记录层304或第一界面层303上形成第一介电层302。可以用与第一个实施方案中第二介电层106相同的方法形成第一介电层302。
用这种方法形成第二信息层25。
然后在第二信息层25的第一介电层302上形成光学分离层17。在第一介电层302上旋涂光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂,然后使树脂硬化,以此可以形成光学分离层17。注意:如果光学分离层17具有用于引导激光束11的导向槽,则其上形成有导向槽的基板(模具)与硬化前的树脂密切接触,然后将树脂固化。树脂固化后,除去基板(模具),以此形成导向槽。
注意:形成第一介电层302后或形成光学分离层17后,如果需要,可以进行用于将第二记录层304的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将第二记录层304结晶。
然后在光学分离层17上形成第一信息层23。更具体地说,首先在光学分离层17上依次沉积透射率调节层209、第一反射层208、第四界面层205、第一记录层204、第三界面层203和第三介电层202。在这种情况下,如果需要,可以在第一反射层208和第四界面层205之间形成第四介电层206。这些层都可以用第二个实施方案中所述的方法形成。
最后,在第三介电层202上形成透明层13。可以用第一个实施方案中所述的方法形成透明层13。
注意:形成第三介电层202后或形成透明层13后,如果需要,可以进行用于将第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将第一记录层204结晶。
另外,形成第三介电层202后或形成透明层13后,如果需要,可以进行用于将第二记录层304和第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。在这种情况下,如果首先将第一记录层204结晶,则将第二记录层304结晶所需要的激光能有增加的趋势。因此,优选首先将第二记录层304结晶。
用这种方法可以生产信息记录介质24。注意:尽管在该实施方案中形成每一层膜都使用溅射法,但是可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法,不限于溅射法。
                    实施方案4
下面参照图4描述本发明的光学信息记录介质29的一个例子。图4示出第四个实施方案的信息记录介质29的部分横截面图。信息记录介质29是用与第一个实施方案中信息记录介质15相同的方式应用激光束11可以记录和复制信息的光学信息记录介质。
在信息记录介质29具有的结构中,在基板26上形成信息层16,利用粘结层27将假基板28粘结在信息层16上。
基板26和假基板28是透明的,具有圆盘形状。可以用树脂如聚碳酸酯、无定形聚烯烃、PMMA等、或玻璃通过如与第一个实施方案中基板14相同的方法制成基板26和假基板28。
如果需要,基板26面对第一介电层102一侧的表面上可以设置用于引导激光束的导向槽。与第一介电层102反向的基板26的表面和与粘结层27反向的假基板28的表面优选是光滑的。作为基板26和假基板28的材料,特别优选使用聚碳酸酯,因为其具有优异的迁移性和规模生产能力,并且便宜。注意:基板26和假基板28的厚度优选是0.3-0.9mm,以保证其具有足够高的强度,信息记录介质29的厚度约为1.2mm。
粘结层27优选用树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂制成,并且对于使用的激光束11吸光性小。并且优选在短波长范围内粘结层27具有很小的光学双折射。注意:粘结层27的厚度优选是0.6-50μm,其原因与光学分离层19、17及其他光学分离层相同。
对用与第一个实施方案中相同的符号表示的其他部分不再描述。
可以用下述方法生产信息记录介质29。
首先在基板26(其厚度例如是0.6mm)上形成第一信息层16。在这种情况下,如果在基板26上形成用于引导激光束11的导向槽,则在形成有导向槽的一侧上形成信息层16。更具体地说,将基板26置于沉积装置中,然后依次沉积第一介电层102、第一界面层103、记录层104、第二界面层105、第二介电层106和反射层108。注意,如果需要,可以在第二介电层106和反射层108之间沉积界面层107。这些层的形成方法都与第一个实施方案中的相同。
然后用粘结层27将其上形成有信息层16的基板26和假基板28(其厚度例如是0.6mm)粘结在一起。更具体地说,将树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂涂布在假基板28上,其上形成有信息层16的基板26与用于旋涂的假基板28密切接触,然后使树脂固化。另外还可以事先将粘结剂树脂均匀涂布在假基板28上,然后使其与其上形成有信息层16的基板26密切接触。
注意:基板26与假基板28相互密切接触后,如果需要,可以进行用于将记录层104的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将记录层104结晶。
用这种方法可以生产信息记录介质29。注意:尽管在该实施方案中形成每一层膜都使用溅射法,但是可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法,不限于溅射法。
                    实施方案5
作为第五个实施方案,下面参照图5描述本发明的光学信息记录介质31的一个例子。图5示出第五个实施方案的信息记录介质31的部分横截面图。信息记录介质31是应用从类似于第二个实施方案中信息记录介质22的一侧入射的激光束11可以记录和复制信息的多层光学信息记录介质。
在信息记录介质31具有的结构中,利用光学分离层17、19和其他光学分离层在基板26上依次形成N组第一信息层23和信息层18,并利用粘结层27使其与形成在基板30上的信息层21密切接触。
基板30是透明的,具有圆盘形状。可以用树脂如聚碳酸酯、无定形聚烯烃、PMMA等、或玻璃通过如与基板14相同的方法制成基板30。
如果需要,信息层21一侧上的基板30表面上可以设置用于引导激光束的导向槽。与信息层21反向的基板30的表面优选是光滑的。作为基板30的材料,特别优选使用聚碳酸酯,因为其具有优异的迁移性和规模生产能力,并且便宜。注意:基板30的厚度优选是0.3-0.9mm,以保证其具有足够高的强度,信息记录介质31的厚度约为1.2mm。
对用与第二和第四个实施方案中相同的符号表示的其他部分不再描述。
可以用下述方法生产信息记录介质31。
首先在基板26(其厚度例如是0.6mm)上形成第一信息层23。在这种情况下,如果在基板26上形成用于引导激光束11的导向槽,则在形成有导向槽的一侧上形成第一信息层23。更具体地说,将基板26置于沉积装置中,然后依次沉积第三介电层202、第三界面层203、第一记录层204、第四界面层205、第一反射层208、透射率调节层209。注意,如果需要,可以在第四界面层205和第一反射层208之间沉积第四介电层206。这些层的形成方法都与第二个实施方案中的相同。然后利用光学分离层一个接一个地沉积(N-2)层信息层。
另外,在基板30(其厚度例如是0.6mm)上形成信息层21。信息层由单层膜或多层膜组成。可以用与第二个实施方案中相同的方法在沉积装置中通过将要成为该材料的溅射目标溅射的方式依次形成这些层。
最后用粘结层27将其上形成有信息层的基板26和基板30粘结在一起。更具体地说,将树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂涂布在信息层21上,其上形成有第一信息层23的基板26与用于旋涂的信息层21密切接触。然后使树脂固化。另外还可以事先将粘结剂树脂均匀涂布在信息层21上,然后使其与基板26密切接触。
注意:基板26与基板30相互密切接触后,如果需要,可以进行用于将第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将第一记录层204结晶。
用这种方法可以生产信息记录介质31。注意:尽管在该实施方案中形成每一层膜都使用溅射法,但是可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法,不限于溅射法。
                    实施方案6
作为第六个实施方案,下面描述信息记录介质的一个例子,其包括在本发明第五个实施方案的多层光学信息记录介质中的两组(N=2)信息层。图6示出第六个实施方案的信息记录介质32的部分横截面图。信息记录介质32是用从类似于第三个实施方案中信息记录介质24的一侧入射的激光束11可以记录和复制信息的双信息记录层介质的信息记录介质。
在信息记录介质32具有的结构中,在基板26上形成第一信息层23,在基板30上形成第二信息层25,二者通过粘结层27密切接触。
如果需要,可以在靠近第二反射层308的基板30表面上形成用于引导激光束的导向槽。与第二反射层308反向的基板30的表面优选是光滑的。
另外,对用与第三、第四和第五个实施方案中相同的符号表示的其他部分不再描述。
可以用下述方法生产信息记录介质32。
首先在基板26(其厚度例如是0.6mm)上用与第一个实施方案中相同的方法形成第一信息层23。
注意:在形成透射率调节层209后,如果需要,可以进行用于将第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将第一记录层204结晶。
另外,在基板30(其厚度例如是0.6mm)上形成第二信息层25。在这种情况下,如果在基板30上形成用于引导激光束11的导向槽,则在形成有导向槽的一侧上形成第二信息层25。更具体地说,将基板30置于沉积装置中,然后依次沉积第二反射层308、第二介电层306、第二界面层305、第二记录层304、第一界面层303、第一介电层302。注意,如果需要,可以在第二反射层308和第二介电层306之间沉积界面层307。这些层的形成方法都与第三个实施方案中的相同。
注意:在形成第一介电层302后,如果需要,可以进行用于将第二记录层304的整个表面结晶的初始化步骤。可以通过应用激光束将第二记录层304结晶。
最后用粘结层27将其上形成有第一信息层23的基板26和其上形成有第二信息层25的基板30粘结在一起。更具体地说,将树脂如光固化树脂(特别是紫外线固化树脂)或延迟作用树脂涂布在第一信息层23或第二信息层25上,基板26与基板30密切接触应用旋涂,然后使树脂固化。另外还可以事先将粘结剂树脂均匀涂布在第一信息层23或第二信息层25上,然后使基板26与基板30密切接触。
然后,如果需要,可以进行用于将第二记录层304和第一记录层204的整个表面结晶的初始化步骤。在这种情况下,由于和第三个实施方案相同的原因,优选首先将第二记录层304结晶。
用这种方法可以生产信息记录介质32。注意:尽管在该实施方案中形成每一层膜都使用溅射法,但是可以使用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法,不限于溅射法。
                      实施方案7
作为第七个实施方案,下面描述在本发明第一至第六个实施方案中所述的信息记录介质上记录和复制信息的方法。
图7示意性地示出本发明的记录和复制信息方法中使用的记录和复制装置38的部分结构。如图7所示,记录和复制装置38包括用于转动信息记录介质37的主轴马达33、半导体激光器35和具有用于将半导体激光器35发射的激光束11聚焦的物镜34的光学头36。第一至第六个实施方案中所述的信息记录介质37包括单个信息层(如:信息层16)或多个信息层(如:第一信息层23和第二信息层25)。物镜31将激光束11聚集在信息层上。
将激光束11在高能即最大功率(Pp(mW))和低能即偏移功率(biaspower)(Pb(mW))之间调制,以此在信息记录介质上进行记录、删除和重写信息。当使用最大功率的激光束11时,在一部分记录层上形成非晶相,非晶相变成记录印记。在记录印记之间的部分上应用偏移功率的激光束11,以形成晶相(删除部分)。注意:当使用最大功率的激光束11时,通常使用称为多脉冲的脉冲串。注意:多脉冲可以只在最大功率和偏移功率之间调制,也可以在0至最大功率范围内调制。
另外,复制功率(Pr(mW))可以具有低于最大功率或偏移功率的功率电平,在该功率电平下使用激光束11时,复制功率不影响记录印记的光学状态,使得用信息记录介质可以得到用于复制记录印记所需的足量的反射光。然后使用复制功率的激光束11,以由信息记录介质得到信号,信号被探测器读取,从而可以复制信息信号。
物镜34的数值孔径NA优选是0.5-1.1(更优选0.6-0.9),以将激光束的光点直径调节为0.4-0.7μm。激光束11的波长优选小于或等于450nm(更优选350-450nm)。记录信息时信息记录介质的线速度优选是1-20m/s(更优选2-15m/s),使得复制光难以导致结晶,还能够得到充分的删除性能。
当在信息记录介质24或具有两个信息层的信息记录介质32的第一信息层23上记录信息时,在第一记录层204上聚焦激光束11,使通过透明层13的激光束11能够用于在第一记录层204上记录信息。复制时使用的激光束11是被第一记录层204反射后通过透明层13的激光束。当在第二信息层25上记录信息时,在第二记录层304上聚焦激光束11,使通过透明层13、第一信息层23和光学分离层17的激光束11能够用于记录信息。复制时使用的激光束11是被第二记录层304反射后通过光学分离层17、第一信息层23和透明层13的激光束。
注意:如果在基板14、光学分离层20、19和17上形成引导激光束11的导向槽,则信息可以记录在靠近激光束11入射侧的导向槽中或更远的陆地中。另外还可以在导向槽和陆地上都记录信息。
用下述方法评价记录性能:用(1-7)调制法在0-Pp(mW)之间调制激光束11的功率,记录印记长度为0.149μm(2T)-0.596μm(8T)的随机信号,用时间间隔分析仪测量记录印记前端和后端之间的波动信号(印记位置误差)。注意:波动信号值越小,记录性能越好。注意:确定Pp和Pb值,使前端和后端的波动信号平均值(平均波动信号)最小。将这种情况下的最佳Pp定义为记录灵敏性。
另外,用下述方法评价信号强度:在0-Pp(mW)范围内调制激光束11的功率,在相同的导向槽上连续和交替10次记录印记长度为0.149μm(2T)-0.671μm(9T)的信号,最后重写2T信号,用光谱分析仪测量在2T信号频率下的信号振幅(载波电平)与噪声振幅(噪声电平)的比(CNR∶载波与噪声的比)。注意:CNR越大,信号强度越大。
另外,用下述方法评价重复重写次数:在0-Pp(mW)之间调制激光束11的功率,在相同的导向槽上连续记录印记长度为0.149μm(2T)-0.596μm(8T)的随机信号,用时间间隔分析仪测量前端和后端之间每一次记录时的波动信号。将前端和后端的平均波动信号值比第一次测量值增加3%时的重写次数定义为最大值。注意,确定Pp和Pb值,使平均波动信号值最小。
                    实施方案8
作为第八个实施方案,下面描述本发明的信息记录介质的一个例子。图8示出第八个实施方案的电信息记录介质44及记录和复制装置50的结构的一个例子。电信息记录介质44通过施加电能(特别是电流)可以记录和复制信息。
作为基板39的材料,可以使用树脂基板如聚碳酸酯、玻璃基板、陶瓷基板如Al2O3、各种半导体基板如Si、各种金属基板如Cu。此处以使用Si基板为例子进行描述。在电信息记录介质44具有的结构中,在基板39上依次沉积下部电极40、第一介电层401、第一记录层41、第二记录层42、第二介电层402和上部电极43。形成下部电极40和上部电极43的目的是在第一记录层41和第二记录层42上施加电流。注意:第一介电层401调节施加在第一记录层41上的电能量,而设置第二介电层402的目的是调节施加在第二记录层42上的电能量。
第一介电层401和第二介电层402可以用与第一个实施方案中的第二介电层106相同的材料制成。
可以用施加电流时产生的焦耳热能够在晶相和非晶相之间产生可逆相变的材料制成第一记录层41和第二记录层42,利用晶相和非晶相之间比电阻变化的现象记录信息。可以用与第二个实施方案的第一记录层204相同的材料制成第一记录层41,可以用与第三个实施方案的第二记录层304相同的材料制成第二记录层42。
可以分别用与第二个实施方案的第一记录层204和第三个实施方案的第二记录层304相同的方法形成第一记录层41和第二记录层42。
另外,下部电极40和上部电极43可以用含有单一金属材料如Al、Au、Ag、Cu或Pt等或上述元素中的一种或多种作为主要组分的合金材料制成,加入一种或多种其他元素是为了改善抗湿性或调节导热性。可以通过在Ar气氛中溅射金属母体材料或合金母体材料形成下部电极40和上部电极43。注意:可以用真空蒸发法、离子电镀法、CVD法、MBE法或其他方法形成这些膜层。
如图8所示,利用应用部分45将电信息记录和复制装置50与电信息记录介质44电连接。使用这种电信息记录和复制装置50,脉冲电源48利用开关47连接在下部电极40和上部电极43之间,从而在第一记录层41和第二记录层42上施加电流脉冲。另外,为了探测由于第一记录层41和第二记录层42的相变造成的电阻值的变化,电阻测量仪46利用开关49连接在下部电极40和上部电极43之间。为了将第一记录层41或第二记录层42的非晶相(高电阻状态)变化到晶相(低电阻状态),合上开关47(打开开关49),在电极之间施加电流脉冲。因此,施加电流脉冲部分的温度高于材料的结晶温度,低于其熔点,并且在结晶期内保持该较低温度。为了使晶相再次返回非晶相,在更短的时间内施加比结晶电流脉冲更高的电流脉冲,使记录层温度高于其熔点以熔融,然后快速冷却。注意:电信息记录和复制装置50的脉冲电源48是能够释放如图11所示的记录和删除脉冲波形的电源。
在本申请中,用ra1表示第一记录层41处于非晶相时的电阻值,用rc1表示第一记录层41处于晶相时的电阻值,用ra2表示第二记录层42处于非晶相时的电阻值,用rc2表示第二记录层42处于晶相时的电阻值。此时,如果满足关系式rc1≤rc2<ra1<ra2或rc1≤rc2<ra2<ra1或rc2≤rc1<ra1<ra2或rc2≤rc1<ra2<ra1,则第一记录层41和第二记录层42的总电阻值可以设定四个不同的值:ra1+ra2、ra1+ra2、ra2+rc1和rc1+rc2。因此,通过用电阻测量仪46测量电极之间的电阻值可以同时测定四种不同的状态,即,二进制信息。
当多个电信息记录介质44矩阵排列时,可以组构如图9所示的大容量电信息记录介质51。每一个存储单元54都有一个微区,其中形成有作为电信息记录介质44的相同结构。通过指定其中一个字线52和其中一个位线53可以将信息记录和复制在每一个存储单元54上。
图10示出使用电信息记录介质51的信息记录系统的结构的一个例子。存储设备56包括电信息记录介质51和寻址标记电路55。寻址标记电路55标记电信息记录介质51的字线52和位线53,从而可以使信息记录和/或复制在存储单元54中。另外,存储设备56可以与外电路57电连接,外电路57至少包括脉冲电源58和电阻测量仪59,使信息可以记录和/或复制在电信息记录介质51上。
                        实施方案9
在本发明的信息记录介质中,邻近记录层形成的材料层含有:选自由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素,选自由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素,氧和碳。另外,材料层可以含有至少一种选自Zr和Hf的元素。当用这样的材料制成材料层时,可以使沉积速度等于或高于用于传统信息记录介质的介电层的ZnS-20mol%SiO2。另外,因为构成材料层的元素不含S,所以当材料层用于介电层时不需要提供其他的界面层。另外可以形成对用于记录和复制的光波长有一定透明度的介电层。再者,当这种材料层用于介电层时,即使在没有界面层的情况下直接将介电层设置在记录层的上下侧上,也能够保证充分的记录灵敏性和重写性能。注意:本发明的信息记录介质是应用光或电能记录和复制信息的介质。一般来说,光的应用是通过应用激光束进行的,电能的应用是通过在记录层上施加电压进行的。下面将更详细地描述构成本发明信息记录介质的材料层的材料。
在本发明的信息记录介质中,材料层可以含有用组成式(1)表示的材料。
        MHOILJCK(atom%)        (1)
在式(1)中,元素M表示选自GM组中的至少一种元素,元素L表示选自GL组中的至少一种元素,H、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+I+J+K=100。在本申请中,“atom%”表示组成式(1)是以“M”原子、氧原子、“L”原子和碳原子总数(100%)为基准表示的。在下面的描述中,“atom%”具有相同的含义。另外,组成式(1)只是用材料层中含有的“M”原子、氧原子、“L”原子和碳原子数表示的。因此,含有用组成式(1)表示的材料的材料层可以含有除上述原子外的组分。另外,每一种原子在组成式(1)中以何种化合物的形式存在并不重要。用这种组成式表示材料的原因是:当研究作为薄膜形成的层的组成时,难以确定复合物的组成,通常只能实际测定元素组成(即:原子比)。在式(1)表示的材料中,可以认为:大多数元素M和氧原子一起作为氧化物存在,而大多数元素L和碳原子一起作为碳化物存在。但是,元素M和元素L都可以和氧原子或碳原子有效连接形成复合物。
如果本发明的信息记录介质是光学信息记录介质,使用的材料层优选含有:选自GM组的元素,选自GL组的元素,氧和碳(下面称之为“氧化物-碳化物体系材料层”),以邻近记录层形成一个或两个介电层。例如,在使用相变的记录介质中,构成记录层的主材料体系的熔点约为500-700℃,构成GM组的Sn和Ga的氧化物熔点都高于或等于1000℃,它们都有优异的热稳定性。含热稳定性良好的材料的介电层不容易受损,即使在包括这种介电层的信息记录介质上重复重写信息,也具有优异的耐久性。另外,构成GL组的Si、Ta和Ti碳化物具有良好的抗湿性,当其与氧化物混合时能够大幅改善记录灵敏性。另外,上述氧化物和碳化物都与用硫属元素化物形成的记录层有良好的粘结性。因此,在包括用这种氧化物-碳化物体系材料层作为介电层的信息记录介质中,可以得到下述效果。
(1)因为可以形成不含S的介电层,并能够使其与记录层在良好条件下密切接触,所以不需要界面层。
(2)可以将耐久性、耐湿性赋予信息记录介质以提供同等或高于图5所示的传统信息记录介质的重复重写性能。
(3)因为结构由于多种氧化物或碳化物混合而变得复杂,介电层的导热性下降,从而使记录层可以快速冷却,提高了记录灵敏性。
当本发明的信息记录介质是光学信息记录介质时,材料层可以含有用下述组成式表示的材料。
    MHAPOILJCK(atom%)       (2)
在式(2)中,元素M表示选自GM组中的至少一种元素,元素A表示选自Zr和Hf中的至少一种元素,元素L表示选自GL组中的至少一种元素,H、P、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+P+I+J+K=100。
在含式(2)表示的材料的材料层中,可以认为:大多数元素A作为氧化物存在。与元素M或元素L类似,元素A可以和氧原子或碳原子有效连接形成复合物。元素A的作用是提高材料层的热阻,优选加入元素A,以赋予材料层以良好的热阻性,以得到快速记录性能和高密度性能。当将含式(2)表示的材料的材料层用于邻近信息记录介质的记录层的一个或两个介电层时,可以低成本地生产具有更好记录灵敏性、优异重复重写性能和产率的信息记录介质。另外还支持高密度和快速记录的信息记录介质。
在上述氧化物-碳化物体系的材料层中,更优选地是,式(1)和式(2)中的元素M是Sn,特别是在含有Sn和Ga的情况下。另外更优选地是,式(2)中的元素A是Zr,因为材料层的热阻能够得以改善,而记录灵敏性也能够得到保证。
如上所述,可以认为:在上述氧化物-碳化物体系的材料层中,选自由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素和氧一起存在形成氧化物,选自由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素和碳一起存在形成碳化物,因此可以将其定义为含有这些元素的层。另外,选自由Zr和Hf组成的组中的至少一种元素可以和氧一起存在形成氧化物,并且可以自由地含有这些元素。在用这种方法定义的材料层中,当以选自GM组中的至少一种元素的氧化物和选自GL组中的至少一种元素的碳化物总量为基准(100mol%)时,选自GM组中的至少一种元素的氧化物的含量优选大于或等于50mol%,更优选为50-95mol%。
本申请中使用的术语“氧化物”是在层中有两种选自GM组的元素并且存在两种氧化物时所有氧化物的总称。另外,术语“氧化物”用于指称在层中只有一种选自GM组元素之一的元素并且在层中存在一种氧化物时的一种氧化物。术语“碳化物”与此相同。换句话说,在氧化物-碳化物体系的材料层中,除上述组分外的其他化合物(这种化合物也称为“第三组分”)的含量至多为10mol%。其原因是:如果第三组分的比例超过10mol%,则材料层的热稳定性下降,记录灵敏性和重写性能可能受损,而抗湿性也易于遭到破坏,从而难以达到上述效果。
注意:在由上述材料层制成的介电层中,杂质或构成邻近层的材料组成的几种元素的含量小于或等于百分之几摩尔。
当选自GM组中的至少一种元素的氧化物的比例低于50mol%时,沉积速率有下降的趋势。尽管选自GL组中的元素的碳化物的沉积速率不快,但是如果其与氧化物混合使用,则可以在沉积速率下降不大的条件下形成材料层。
另外,在本发明的信息记录介质中,材料层可以含有:选自优选由SnO2和Ga2O3组成的GM组中的至少一种元素的氧化物,选自优选由SiC、TaC和TiC组成的GL组中的至少一种元素的碳化物。更具体地说,它可以含有用下述组成式表示的材料。
        Dx(B)100-x(mol%)        (3)
在式(3)中,D表示选自SnO2和Ga2O3中的至少一种氧化物,B表示选自SiC、TaC和TiC中的至少一种碳化物,x满足关系式50≤x≤95。
SnO2和Ga2O3的熔点都高于1000℃,都具有良好的热稳定性和很高的沉积速率。SiC、TaC和TiC都具有良好的抗湿性,特别是当其与上述氧化物混合时,具有很高的降低导热性的效果,因此,它们具有改善记录灵敏性的良好效果。另外,它们成本低廉,所以它们最适于实际应用。这些化合物的优选比例由上述x定义。将这种氧化物-碳化物体系的材料层用于邻近记录层的介电层时,可以在介电层和记录层之间取消界面层。因此,包括用这种材料层作为介电层的信息记录介质具有良好的记录性能、良好的抗湿性、良好的记录灵敏性、良好的记录和重写储存性能。
另外,在本发明的信息记录介质中,材料层可以含有用下述组成式表示的材料。
        Dx(E)Y(B)100-(x+Y)(mol%)        (4)
在式(4)中,元素D表示选自SnO2和Ga2O3中的至少一种氧化物,E表示选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物,B表示选自SiC、TaC和TiC中的至少一种碳化物,X和Y满足关系式50≤x≤95和0<Y≤40。
其优选比例由上述X和Y定义。自由加入的选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物的更优选比例是小于或等于40mol%。其加入量范围应当保证生产所需的沉积速率以能够赋予材料层更好的热稳定性,从而得到所需的快速记录性能。
例如,用X射线显微分析仪可以对存在于本发明的信息记录介质中的氧化物-碳化物体系的材料层进行组成分析。在这种情况下,得到的组成是元素的原子密度。
在本发明的信息记录介质中,上述氧化物-碳化物体系的材料层优选邻近记录层设置,也可以邻近记录层的两个表面设置。在本发明的信息记录介质中,材料层可以作为设置在记录层和介电层之间的界面层存在。
本发明提供的信息记录介质优选作为在记录层中可以导致可逆相变的介质,即,作为可重写的信息记录介质。更具体地说,可以导致可逆相变的记录层优选含有至少一种下述材料:Ge-Sb-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te、Ge-Sn-Sb-Bi-Te、Ag-In-Sb-Te和Sb-Te。这些材料都是快速结晶材料。因此,当用这些材料制成记录层时,可以得到能够高密度高传递速率地记录信息且具有良好可靠性(具体来说,具有良好的记录储存性能或良好的重写储存性能)的信息记录介质。
另外,为了使本发明的信息记录介质中的记录层能够可逆相变,记录层的膜厚需要小于或等于15nm。如果膜厚超过15nm,则添加到记录层的热量沿表面扩散,很难在厚度方向上扩散,这将对重写信息造成障碍。
在本发明的信息记录介质可以具有的结构中,在基板的一个表面上依次形成第一介电层、记录层、第二介电层和反射层。具有这种结构的信息记录介质是利用光线记录信息的介质。使用的光线穿过第一介电层和记录层,到达第二介电层。具有这种结构的信息记录介质使用在例如用波长约为660nm的激光束记录和复制信息的情形中。如果本发明的信息记录介质具有这种结构,则第一介电层和第二介电层中的至少一个介电层优选用上述氧化物-碳化物体系的材料层制成。另外,两个介电层都可以用任意一种上述材料层制成,它们可以用具有相同组成的材料层或具有不同组成的材料层制成。
作为具有这种结构的信息记录介质的一个实施方案,信息记录介质可以包括在基板的一个表面上依次形成第一介电层、界面层、记录层、第二介电层、吸光调节层和反射层,第二介电层是用邻近记录层的氧化物-碳化物体系的材料层制成。
在本发明的信息记录介质可以具有的结构中,在基板的一个表面上依次形成反射层、第二介电层、记录层和第一介电层。这种结构特别适用于需要实现光线进入薄基板的情况。例如,如果用波长约为405nm的短波激光束记录和复制信息,则物镜的数值孔径NA设为一个大值如0.85,使焦点位置变浅。在该情况下使用这种结构的信息记录介质。当使用这种波长和数值孔径NA时,例如必须将光线进入的基板厚度设为约60-120μm的值。在如此薄的基板表面上难以形成多个层。因此,将这种结构的信息记录介质定义为通过在光线不进入的作为支撑体的基板的一个表面上形成反射层和其他层的结构。
如果本发明的信息记录介质具有这种结构,则第一介电层和第二介电层中的至少一个介电层用上述氧化物-碳化物体系的材料层制成。如果两个介电层都用上述氧化物-碳化物体系的材料层制成,则这两个介电层可以是用具有相同组成的材料层或具有不同组成的材料层制成。
作为具有这种结构的信息记录介质的一个实施方案,信息记录介质可以包括在基板的一个表面上依次形成的反射层、吸光调节层、第二介电层、记录层、界面层和第一介电层,第二介电层是用氧化物-碳化物体系的材料层制成。
本发明的信息记录介质可以具有两个或多个记录层。这种信息记录介质具有单侧双层结构,例如,利用介电层和中间层等在基板的一个表面上形成两个记录层。它也可以具有在基板两侧上形成多个记录层的结构。根据这些结构,可以提高记录容量。
另外,在本发明的信息记录介质可以具有的结构中,记录层本身可以包括多个叠加层。这种结构适用于为保证一些性能以实现高密度或快速记录性能而需要将记录层自身叠加的情况。可以使形成的氧化物-碳化物体系的材料层邻近叠加记录层的至少一个界面。
下面说明本发明的信息记录介质的生产方法。
本发明的信息记录介质的生产方法包括用溅射法形成包括在本发明的信息记录介质中的材料层的步骤。根据溅射法,可以形成其组成基本与溅射目标相同的材料层。因此,根据这种生产方法,通过适当选择溅射目标易于形成具有所需组成的氧化物-碳化物体系的材料层。更具体地说,可以使用的溅射目标含有用下述组成式表示的材料。
        MHOILJCK(atom%)        (5)
在式(5)中,元素M表示选自GM组中的至少一种元素,元素L表示选自GL组中的至少一种元素,H、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+I+J+K=100。
在式(5)表示的材料中,大多数元素M以氧化物形式存在,大多数元素L和碳原子一起形成作为元素组成的碳化物形式存在。根据这种溅射目标,可以形成含有用式(1)所示材料的介电层。
可以使用的另一种溅射目标含有用下述组成式表示的材料。
        MHAPOILJCK(atom%)        (6)
在式(6)中,M表示选自GM组中的至少一种元素,A表示选自Zr和Hf中的至少一种元素,元素L表示选自GL组中的至少一种元素,H、P、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+P+I+J+K=100。
在组成式(6)中,大多数元素A作为氧化物存在。根据这种溅射目标,可以形成含有用式(2)所示材料的介电层。
在上述氧化物-碳化物体系的材料层中,更优选地是,式(5)和式(6)中的元素M是Sn,更优选含有Sn和Ga。另外更优选地是,式(6)中的元素A是Zr,因为这样可以提高材料层的热阻。
另外,本申请的发明人已经证实:通过用X射线显微分析仪分析元素组成由这种方法表示的溅射目标得到的元素组成基本上与对所示组合物计算得到的元素组成相同(即,组成表示式(公称组成)是正确的)。因此,在本发明的信息记录介质的生产方法中优选使用用氧化物和碳化物的混合物形式提供的溅射目标。
关于用氧化物和碳化物的混合物形式提供的溅射目标,为了提高生产率,当以选自GM组中的元素的氧化物和选自GL组中的至少一种元素的碳化物总量为基准(100mol%)时,选自GM组中的元素的氧化物的含量优选大于或等于50mol%,更优选为50-95mol%。如果使用的溅射目标中GM组的氧化物含量低于50mol%,则在得到的氧化物-碳化物体系的材料层中,GM组的氧化物含量也低于50mol%,从而难以得到具有上述效果的信息记录介质。这同样适用于还混合有选自Zr和Hf的至少一种氧化物的溅射目标。
更具体地说,优选使用的溅射目标中含有:用选自SnO2和Ga2O3的至少一种氧化物作为选自GM组中的元素的氧化物,用SiC作为选自GL组中的至少一种元素的碳化物。溅射目标优选含有用下述组成式表示的材料。
        Dx(B)100-x(mol%)            (7)
在式(7)中,元素D表示选自SnO2和Ga2O3中的至少一种氧化物,B表示选自SiC、TaC和TiC中的至少一种碳化物,x满足关系式50≤x≤95。
使用这种溅射目标,可以形成式(3)表示的材料层。
式(7)表示的溅射目标可以含有含选自ZrO2和HfO2的至少一种氧化物的材料,可以用下述组成式表示。
        Dx(E)Y(B)100-(x+Y)(mol%)        (8)
在式(8)中,元素D表示选自SnO2和Ga2O3中的至少一种氧化物,元素E表示选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物,元素B表示选自SiC、TaC和TiC中的至少一种碳化物,X和Y满足关系式50≤x≤95和0<Y≤40。
使用这种溅射目标,可以形成式(4)表示的材料层。
                    实施方案10
作为第十个实施方案,下面描述用激光束记录和复制信息的信息记录介质的一个例子。图13示出该信息记录介质的部分横截面图。
如图13所示,在该实施方案的信息记录介质具有的结构中,在基板1的一个表面上依次形成第一介电层2、记录层4、第二介电层6、吸光调节层7和反射层8,利用粘结层9将假基板10再粘结在反射层8上。具有这种结构的信息记录介质可以用作通过波长约为660nm的红色激光束记录和复制信息的4.7GB/DVD-RAM。当使用具有这种结构的信息记录介质时,激光束进入基板1的一侧,用进入的激光束记录和/或复制信息。该实施方案中的信息记录介质与图17所示的传统信息记录介质的不同之处是在记录层4与第一和第二介电层2和6中之一之间没有界面层。
基板1通常是透明的圆盘。如图13所示,基板1可以具有用于引导激光束的导向槽,导向槽形成在形成有第一介电层2和记录层4等的一侧的表面上。如果在基板1上形成导向槽,则从其横截面的方向看,在基板1上形成槽部分和陆地部分(land portion)。在两个相邻的陆地部分之间设置槽部分。因此,形成有导向槽的基板1表面上具有通过侧壁连接的顶面和底面。在本说明书中,为方便起见,在激光束方向上,靠近激光束的表面称为“槽面”,而离激光束远的表面称为“陆地面(land face)”。在图13中,基板1的导向槽的底面120对应于槽面,而顶面121对应于陆地面。注意:这同样适用于图14所示的信息记录介质,这将在第二个实施方案中描述。
基板1的槽面120和陆地面121之间的高度差优选是40-60nm。注意:将在后面所述的构成图14所示的信息记录介质的基板1的槽面120和陆地面121之间的高度差也优选在该范围内。另外,在基板1中,不形成其他层的那一侧的表面需要是光滑的。作为基板1的材料,例如可以使用光学透明树脂如聚碳酸酯、无定形聚烯烃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃。考虑到成型性、成本和机械强度,优选使用聚碳酸酯。注意:在该实施方案的信息记录介质中,基板1的厚度约为0.5-0.7mm。
记录层4是应用光线或电能时能够在晶相和非晶相之间产生相变从而形成记录印记的层。因为相变是可逆的,所以能够进行删除和重写操作。优选用快速结晶材料Ge-Sb-Te或Ge-Sn-Sb-Te作为可逆相变材料。更具体地说,在使用Ge-Sb-Te的情况下,优选GeTe-Sb2Te3假二元线组合物。在这种情况下,优选满足关系式4Sb2Te3≤GeTe≤50Sb2Te3。如果满足关系式GeTe<4Sb2Te3,则记录前后反射光量的变化小,读取信号的质量受到破坏。如果满足关系式50Sb2Te3<GeTe,则晶相和非晶相之间的体积变化大,使重复重写性能遭到破坏。材料Ge-Sn-Sb-Te比材料Ge-Sb-Te的结晶速度快。Ge-Sn-Sb-Te例如可以用Sn取代GeTe-Sb2Te3假二元线组合物中的一部分Ge制成。在记录层4中,Sn含量优选小于或等于20atom%。如果Sn含量超过20atom%,则结晶速度太高,使非晶相的稳定性遭到破坏,记录印记的可靠性也下降。注意:Sn含量可以根据记录条件进行调节。
记录层4还可以用含Bi的材料制成,如Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te或Ge-Sn-Sb-Bi-Te。Bi比Sb更易结晶。因此,通过用Bi取代Ge-Sb-Te或Ge-Sn-Sb-Te中的至少一部分Sb也可以改善记录层的结晶速度。
Ge-Bi-Te是GeTe和Bi2Te3的混合物。在该混合物中,优选满足关系式8Bi2Te3≤GeTe≤25Bi2Te3。如果满足关系式GeTe<8Bi2Te3,则结晶温度下降,记录储存性能易于受损。如果满足关系式25Bi2Te3<GeTe,则晶相和非晶相之间的体积变化大,使重复重写性能遭到破坏。
材料Ge-Sn-Bi-Te可以用Sn取代Ge-Bi-Te中的一部分Ge制成。为了根据记录条件控制结晶速度,可以调节Sn的取代密度。为了精细调节记录层4的结晶速度,用Sn取代比用Bi取代更合适。在记录层4中,Sn含量优选小于或等于10atom%。如果Sn含量超过10atom%,则结晶速度太高,使非晶相的稳定性遭到破坏,记录印记的储存性能也遭到破坏。
材料Ge-Sn-Sb-Bi-Te可以用Sn取代Ge-Sb-Te中的一部分Ge并用Bi取代一部分Sb制成。其对应于GeTe、SnTe、Sb2Te3和Bi2Te3的混合物。在该混合物中,为了根据记录条件控制结晶速度,可以调节Sn和Bi的取代密度。在材料Ge-Sn-Sb-Bi-Te中,优选满足关系式4(Sb-Bi)2Te3≤(Ge-Sn)Te≤25(Sb-Bi)2Te3。如果满足关系式(Ge-Sn)Te<4(Sb-Bi)2Te3,则记录前后反射光量的变化小,读取信号的质量受到破坏。如果满足关系式25(Sb-Bi)2Te3<(Ge-Sn)Te,则晶相和非晶相之间的体积变化大,使重复重写性能遭到破坏。另外,在记录层4中,Bi含量优选小于或等于10atom%。Sn含量优选小于或等于20atom%。如果Bi和Sn含量都在该范围内,则可以得到具有良好储存性能的记录印记。
能够导致可逆相变的其他材料例如可以包括Sb含量大于或等于70atom%的Ag-In-Sb-Te、Ag-In-Sb-Te-Ge和Sb-Te。作为可逆相变材料,例如优选使用TeOx+α,其中,α是Pd、Ge等。具有由可逆相变材料制成的记录层4的信息记录介质可以只一次性记录信息,称为一次写入型。这种信息记录介质还具有下述问题:因为介电层中的原子扩散到记录层中,所以在记录信息过程中热量会破坏信号质量。因此,本发明不仅适用于可重写的信息记录介质,而且优选适用于一次写入型信息记录介质。
如果记录层4是用能够导致可逆相变的材料制成,则如上所述,记录层4的厚度优选小于或等于15nm,更优选小于或等于12nm。
在该实施方案中,第一介电层2和第二介电层6都是氧化物-碳化物体系的材料层,其中含有:由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素的氧化物和由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素的碳化物。另外,第一介电层2和第二介电层6都可以是在上述氧化物-碳化物体系的材料中还含有选自Zr和Hf的至少一种氧化物的氧化物-碳化物体系的材料层。
对构成信息记录介质的介电层材料一般都要求:(1)具有透明度,(2)与在介电层和记录层之间设置界面层的结构相比,具有相同或更高的记录灵敏性,(3)具有高熔点,在记录时难以熔化,(4)具有大的沉积速率,和(5)与用硫属元素化物材料制成的记录层4有良好的粘结性。良好的透明度是激光束从基板1一侧进入后穿过并到达记录层4所必需的特征。这一特征对于入射侧的第一介电层2特别需要。另外,对第一介电层2和第二介电层6材料的选择要使得到的信息记录介质与传统的在由ZnS-20mol%SiO2制成的介电层和记录层之间设置界面层的信息记录介质相比具有相同或更高的记录灵敏性。另外,高熔点是防止第一介电层2和第二介电层6材料在应用最大功率的激光束时混入记录层4所必需的特征。这一特征对于第一介电层2和第二介电层6都是必需的。如果第一介电层2和第二介电层6材料混入记录层4,则重复重写性能会受到很大破坏。与用硫属元素化物材料制成的记录层4有良好的粘结性是保证信息记录介质的可靠性所必需的特征,并且对于第一介电层2和第二介电层6都是必需的。为了得到良好的生产率,要求有大的沉积速率。
在上述氧化物-碳化物体系的材料层中含有的组分中,选自GM组的每一种元素的氧化物都具有透明度、高熔点、良好的热稳定性和与记录层良好的粘结性。因此,这些化合物可以保证信息记录介质良好的重复重写性能。另外,选自GL组的每一种元素的碳化物都具有与记录层良好的粘结性和良好的抗湿性。当与选自GM组的元素的氧化物混合时,导热性下降,从而使记录灵敏性得以改善,并且能够抑制由于重复重写和记录导致的膜裂开和膜断裂。因此,通过混合选自GL组的元素的碳化物,可以保证信息记录介质的记录灵敏性和可靠性。选自GM组的元素的氧化物例如包括SnO2和Ga2O3。另外,选自GL组的元素的碳化物例如包括SiC、TaC和TiC。
使用不含S的氧化物和碳化物的混合物材料时,形成的第一介电层2和第二介电层6邻近记录层4,从而可以使信息记录介质具有良好的重复重写性能和与记录层4以及在第一介电层2和第二介电层6之间具有良好的粘结性。另外,向选自GM组的元素的氧化物中加入选自GL组的元素的碳化物以使该层结构复杂化,可以抑制第一介电层2和第二介电层6中的导热性。因此,如果将上述氧化物-碳化物体系的材料层用于第一介电层2和第二介电层6,则可以提高记录层的快速冷却作用,从而可以提高信息记录介质的记录灵敏性。
另外,可以在上述氧化物-碳化物体系的材料中加入选自Zr和Hf的至少一种氧化物,如ZrO2或HfO2。Zr或Hf的氧化物比选自GM组的元素的氧化物的熔点和热阻高,因此,将其与选自GM组的元素的氧化物混合时,可以将氧化物的结构热稳定化。还可以将选自GL组的元素的碳化物与该氧化物混合,使其结构复杂化。从而可以降低导热性,改善记录灵敏性,保证记录和复制性能的平衡性。
这种氧化物-碳化物体系的材料的具体例子例如是式(3)Dx(B)100-x(mol%)表示的材料。在式(3)中,D表示选自SnO2和Ga2O3的至少一种氧化物,B表示选自SiC、TaC和TiC的至少一种碳化物,X表示每一种化合物的混合比,其满足关系式50≤x≤95。如果D的混合比低于50mol%,则吸光率大,记录层的热量传递到材料层和其他层,使记录灵敏性受损,使记录功率不充分,不能得到良好的记录和复制性能。另外,沉积速率下降,难以改善生产率。如果D的混合比大于95mol%,则B的混合效果很小,特别是记录灵敏性不充分。
还可以用含有至少一种选自Zr和Hf的氧化物的氧化物-碳化物体系的材料形成介电层,该材料用式(4)Dx(E)Y(B)100-x-Y(mol%)表示,在式(4)中,元素E表示选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物,X和Y满足关系式50≤x≤95和0<Y≤40。
X值设在上述范围内的原因与式(3)的情况相同。另外,Y值设在上述范围内的原因是:如果Y超过上限值40,则即使B以10mol%混合,也不能得到提高记录灵敏性的效果,而沉积速率下降使生产率不能得以改善。
当用上述氧化物-碳化物体系的材料层形成介电层时,即使形成的介电层邻近记录层,也能够保证良好的记录灵敏性、重写性能和可靠性。
上述氧化物-碳化物体系的材料层可以含有除上述化合物外的第三组分,特别是可以含有百分之几或更少的杂质。另外,即使将邻近层的一些组成元素混合,其热稳定性和抗湿性也不会改变,因此优选将其用作第一介电层2和第二介电层6。当用氧化物-碳化物体系的材料层制成介电层时,不可避免地会含有或形成第三组分。第三组分包括如电介质、金属、半金属、半导体和/或非金属。
作为第三组分含有的电介质例如是Al2O3、Bi2O3、CeO2、CoO、Cr2O3、CuO、Cu2O、Er2O3、FeO、Fe2O3、Fe3O4、Ho2O3、In2O3、La2O3、MnO、MgSiO3、Nb2O5、Nd2O3、NiO、Sc2O3、SiO2、Sm2O3、SnO、Ta2O5、Tb4O7、TeO2、TiO2、VO、WO3、Y2O3、Yb2O3、ZnO、ZrSiO4、AlN、BN、CrB2、LaB6、ZrB2、CrN、Cr2N、HfN、NbN、Si3N4、TaN、TiN、VN、ZrN、B4C、Cr3C2、HfC、Mo2C、NbC、VC、W2C、WC、ZrC、CaF2、CeF3、MgF2、LaF3等。
作为第三组分含有的金属例如是Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、La、Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Yb等。
作为第三组分含有的半金属或半导体例如是C、Ge等,而非金属例如是Sb、Bi、Te、Se等。
第一介电层2和第二介电层6可以分别用组成不同的氧化物-碳化物体系的材料层制成。第一介电层2优选用例如其组成能够使其具有更好抗湿性的材料制成。式(3)和式(4)中的D优选是SnO2,更优选是SnO2和Ga2O3。为了改善式(4)所示材料层的耐热性,还优选自由加入ZrO2。另外更优选地是,式(3)和式(4)中的B是SiC。
如上所述,根据所需功能优化氧化物和碳化物的类型和/或其混合比,可以形成氧化物-碳化物体系的材料层。
第一介电层2和第二介电层6可以调节:记录层4是晶相时的吸光率Ac(%)、记录层4是非晶相时的吸光率Aa(%)、记录层4是晶相时信息记录介质的光学反射系数Rc(%)、记录层4是非晶相时信息记录介质的光学反射系数Ra(%)、通过改变每一个光程长度(即,介电层折射率n和介电层膜厚d的乘积nd)而在记录层4的晶相部分和非晶相部分之间产生的信息记录介质的光的相差Δ。为了增加记录印记复制信号的幅度以改善信号质量,反射系数差(|Rc-Ra|)或反射系数比(Rc/Ra)要求很大。另外还要求Ac和Aa很大,使记录层4能够吸收激光束。确定第一介电层2和第二介电层6的光程长度,以同时满足这些条件。例如根据矩阵法通过计算可以精确确定满足这些条件的光程长度。
上述氧化物-碳化物体系的材料层根据其组成具有不同的折射率值。当用n表示介电层折射率,用d表示膜厚(nm),用λ表示激光束波长(nm)时,用nd=aλ表示光程长度nd。此处的“a”是正数。为了增加信息记录介质的记录印记的复制信号幅度以改善信号质量,例如需要关系式15%≤Rc和Ra≤2%。另外,为了消除或减少由于重写造成的印记畸变,优选1.1≤Ac/Aa。用矩阵法确定第一介电层2和第二介电层6的光程长度(aλ),以同时满足这些优选条件。由得到的光程长度(aλ)、λ和n,确定介电层的厚度d。结果发现:当第一介电层2由组成式(3)和(4)表示的材料制成且其折射率n例如为1.8-2.4范围内时,其厚度优选为110-160nm。另外,当第二介电层6由这种材料制成时,其厚度优选为35-60nm。
吸光调节层7具有调节Ac/Aa的功能,Ac是记录层4处于晶态时的吸光率,Aa是记录层4处于非晶态时的吸光率,从而不发生如上所述的重写时印记形状的畸变。吸光调节层7优选用高折射率且适当吸光的材料制成。例如,可以用折射率n大于或等于3且小于或等于5、消光系数k大于或等于1且小于或等于4的材料形成吸光调节层7。更具体地说,优选使用的材料选自:非晶相Ge合金如Ge-Cr、Ge-Mo等,非晶相Si合金如Si-Cr、Si-Mo、Si-W等,碲化合物,晶体金属如Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、SnTe、PbTe等,半金属或半导体材料。吸光调节层7的膜厚优选是20-60nm。
反射层8具有增加记录层4吸收光量的光学功能和将记录层4产生的热量快速散去以快速冷却使记录层4易于成为非晶态的热功能。另外,反射层8还具有保护包括记录层4和介电层2和6的多层膜免受周围环境影响的功能。作为反射层8的材料,例如可以使用导热性高的单金属材料如Al、Au、Ag、Cu等。反射层8可以用向选自上述金属材料的一种或多种元素中加入一种或多种元素的材料制成,其目的是改善其抗湿性和/或调节导热性或光学特征(如:光学反射系数、吸光率或光学透射率)。更具体地说,可以使用合金材料如Al-Cr、Al-Ti、Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti、Au-Cr等。这些材料都具有良好的耐蚀性和良好的快速冷却功能。用两层或多层形成反射层8时,也能够达到相同的目的。反射层8的膜厚优选是50-180nm,更优选60-100nm。
粘结层9可以用高热阻和高粘结性能的材料形成,如紫外线固化树脂等。更具体地说,可以使用含丙烯酸酯树脂或甲基丙烯酸酯树脂作为主组分的光固化材料、含环氧树脂作为主组分的材料、热熔材料等。另外,如果需要,可以在形成粘结层9之前的反射层8表面上设置由紫外线固化树脂制成的厚度为2-20μm的保护涂层。粘结层9的厚度优选是15-40μm,更优选20-35μm。
假基板10的作用是提高信息记录介质的机械强度,保护从第一介电层2至反射层8的多个叠层。假基板10的优选材料与基板1的优选材料相同。
尽管该实施方案的信息记录介质是具有单个记录层的单侧结构圆盘,但是它可以具有两个或多个记录层,而不限于此结构。
下面说明生产该实施方案的信息记录介质的方法。
该实施方案的信息记录介质的生产方法是:将其上形成有导向槽(槽面120和陆地面121)的基板1放置在沉积装置内,在其上形成有导向槽的基板1表面上依次沉积第一介电层2(步骤“a”),沉积记录层4(步骤“b”),沉积第二介电层6(步骤“c”),沉积吸光调节层7(步骤“d”),沉积反射层8(步骤“e”),再在反射层8表面上形成粘结层9,然后粘结假基板10。注意:除非特别指出,每一层的“表面”都表示沉积该层时暴露的表面(该表面垂直于厚度方向)。
首先进行步骤“a”:在其上形成有导向槽的基板1表面上依次沉积第一介电层2。在Ar气氛中用高频电源通过溅射法进行步骤“a”。作为溅射气体,可以根据待沉积的材料层使用Ar气、或Ar气与氧气、氮气、CH4气等的混合气体。
步骤“a”中使用的溅射目标可以是含有下述物质的溅射目标:由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素的氧化物、由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素的碳化物,或者是还含有选自Zr和Hf的至少一种氧化物的溅射目标。
如上所述,含有选自GM组中的一种或多种元素、选自GL组中的一种或多种元素、氧原子和碳原子的溅射目标更具体地用式(5)MHOILJCK(atom%)表示。在该式中,元素M表示选自GM组中的至少一种元素,元素L表示选自GL组中的至少一种元素,H、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+I+J+K=100。还含有自由选自Zr和Hf的至少一种氧化物的溅射目标可以提供的形式是下述物质的混合物:选自GM组的一种元素的氧化物、选自GL组的一种元素的碳化物,和自由的选自Zr或Hf的一种氧化物。更具体地说,用式(6)MHAPOILJCK(atom%)表示该材料,在该式中,元素M表示选自GM组的至少一种元素,元素A表示选自Zr和Hf的至少一种元素,元素L表示选自GL组的至少一种元素,H、P、I、J和K满足关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,并且H+P+I+J+K=100。
更优选地是,在本发明的生产方法中使用的溅射目标中,选自GM组的元素的氧化物含量是该混合物的50mol%或更多,更优选50-95mol%。
上述含特定氧化物和碳化物的溅射目标可以包括含下述物质的材料:选自SnO2和Ga2O3的至少一种氧化物和选自SiC、TaC和TiO的至少一种碳化物。更具体地说,用式(7)Dx(B)100-x(mol%)表示该材料。在该式中,元素D表示选自SnO2和Ga2O3的至少一种氧化物,元素B表示选自SiC、TaC和TiC的至少一种碳化物,x表示每一种化合物的混合比,满足关系式50≤x≤95。用这种溅射目标可以形成含式(3)表示材料的层。
式(7)表示的溅射目标还可以含有选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物,优选含有用式(8)Dx(E)Y(B)100-x-Y(mol%)表示的材料。在该式中,元素D表示选自SnO2和Ga2O3中的至少一种氧化物,E表示选自ZrO2和HfO2中的至少一种氧化物,B表示选自SiC、TaC和TiC中的至少一种碳化物,X和Y满足关系式50≤x≤95和0<Y≤40。用这种溅射目标可以形成含式(4)表示材料的层。
含上述材料的层除上述化合物外还可以含有其他第三组分,特别是可以含有百分之几或更少的杂质。还可以混合邻近层的组成元素。可以作为第三组分含有的组分如上面的例子所述。
接下来进行步骤“b”,在第一介电层2表面上沉积记录层4。步骤“b”也用溅射法进行。在Ar气氛或Ar气与N2气的混合气氛中用直流电源进行溅射法。与步骤“a”类似,可以根据目的使用其他气体。溅射目标可以含有选自Ge-Sb-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te、Ge-Sn-Sb-Bi-Te、Ag-In-Sb-Te和Sb-Te的任何一种材料。沉积后的记录层4为非晶态。
接下来进行步骤“c”,在记录层4表面上沉积第二介电层6。用与步骤“a”相同的方式进行步骤“c”。可以用含与第一介电层2相同的化合物但混合比不同的溅射目标或者用含不同于第一介电层2的氧化物和/或碳化物的溅射目标形成第二介电层6。例如,可以用SnO2-ZrO2-SiC的混合材料形成第一介电层2,用SnO2-Ga2O3-TaC的混合材料形成第二介电层6。用这种方法,根据所需功能优化其含有的氧化物和碳化物的类型和/或其混合比,可以形成第一介电层2和第二介电层6。
接下来进行步骤“d”,在第二介电层6表面上沉积吸光调节层7。在步骤“d”中,用直流电源或高频电源溅射。使用的溅射目标可以选自:非晶相Ge合金如Ge-Cr、Ge-Mo等,非晶相Si合金如Si-Cr、Si-Mo、Si-W等,碲化合物,晶体金属如Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、SnTe、PbTe等,晶体金属、半金属和半导体材料。溅射法通常在Ar气氛中进行。
接下来进行步骤“e”,在吸光调节层7表面上沉积反射层8。步骤“e”用溅射法进行。在Ar气氛中用直流电源或高频电源进行溅射法。使用的溅射目标可以含有合金材料如Al-Cr、Al-Ti、Ag-Pd、Ag-Pd-Cu、Ag-Pd-Ti、Au-Cr等。
如上所述,步骤“a”-“e”都是溅射法。因此,可以在一个溅射装置中通过依次改变溅射目标而连续进行步骤“a”-“e”。另外,可以用不同的溅射装置进行步骤“a”-“e”。
沉积反射层8后,将其上依次沉积有第一介电层2至反射层8的基板1从溅射装置中取出。然后,例如用旋涂法将紫外线固化树脂涂布在反射层8的表面上。使假基板10与涂布的紫外线固化树脂紧密接触,从假基板10的一侧应用紫外线,将树脂固化,从而完成粘结步骤。
完成粘结步骤后,如果需要,进行初始化步骤。初始化步骤是例如用半导体激光器发射的激光束照射非晶态记录层4以将记录层4的温度升高到结晶温度或更高温度将其结晶的步骤。初始化步骤可以在粘结步骤前进行。用这种方法依次进行步骤“a”-“e”、形成粘结层的步骤和粘结假基板10的步骤,以生产第一个实施方案的信息记录介质。
                    实施方案11
作为本发明的第十一个实施方案,图14示出该信息记录介质的部分横截面图。
如图14所示,在该实施方案的信息记录介质具有的结构中,在基板1表面上依次形成第一介电层102、第一界面层103、记录层4、第二介电层6、吸光调节层7和反射层8,利用粘结层9将假基板10再粘结在反射层8上。该实施方案中的信息记录介质与图12所示的传统信息记录介质的不同之处是在记录层4和第二介电层6之间没有界面层。另外,其与图13所示的信息记录介质的不同之处是在基板1和记录层4之间依次设置第一介电层102和第一界面层103。在该实施方案中,第二介电层6是用与第十个实施方案中的信息记录介质的第一和第二介电层相同的氧化物-碳化物体系材料层制成的。另外,图14中与图13中相同的数字表示具有相同功能的结构件,它们是用与参考图14所述的相同材料通过相同方法形成的。因此,对已经参考图14描述的结构件不再详述。
在该实施方案的信息记录介质中,第一介电层102是用构成传统信息记录介质的介电层所用的材料(ZnS-20mol%SiO2)制成的。因此,设置界面层103是为了防止由于重复记录而可能发生在第一介电层102和记录层4之间的物质传递。至于界面层103的优选材料和厚度,例如优选使用混合材料如ZrO2-SiO2-Cr2O3或Ge-Cr,厚度为1-10nm,更优选2-7nm。如果界面层很厚,则在基板1表面上形成的从第一介电层102至反射层8的叠层的光学反射系数和吸收系数可能变化,从而影响记录删除性能。
下面描述生产该实施方案的信息记录介质的方法。在该实施方案中,在其上形成有导向槽的基板1表面上依次沉积第一介电层102(步骤“h”),沉积第一界面层103(步骤“i”),沉积记录层4(步骤“b”),沉积第二介电层6(步骤“c”),沉积吸光调节层7(步骤“d”),沉积反射层8(步骤“e”),再在反射层8表面上形成粘结层9,然后粘结假基板10。步骤“b”、“c”、“d”和“e”都与第十个实施方案中所述的相同,这里不再详述。在粘结假基板10的步骤完成后,如果需要,可以如第十个实施方案所述进行初始化步骤以获得信息记录介质。
尽管前面已参照图13和14在第十和第十一个实施方案中对本发明的信息记录介质的实施方案进行了描述,这些实施方案是用激光束记录和复制信息的信息记录介质,但是本发明的信息记录介质不限于这些实施方案。本发明的信息记录介质可以采用任何形式,用氧化物-碳化物体系材料层形成邻近记录层的介电层。即,不管在基板上形成各层的顺序、记录层的层数、记录条件、记录容量等,都可以使用本发明。另外,本发明的信息记录介质适用于通过各种波长记录信息。因此,本发明的信息记录介质的结构和生产方法例如可以应用于:用波长为630-680nm的激光束记录和复制信息的DVD-RAM或DVD-RW,或者用波长为400-450nm的激光束记录和复制信息的大容量光盘。
                    实施方案12
作为第十二个实施方案,下面描述用电能记录和复制信息的信息记录介质的一个例子。图15示出该实施方案的信息记录介质的透视图。
如图15所示,该实施方案的信息记录介质是一种存储器,在其具有的结构中,在基板211表面上依次形成下部电极212、记录部分213和上部电极214。存储器的记录部分213具有的结构包括圆柱状记录层215和环绕记录层215的介电层216。与第十和第十一个实施方案中参考图13和14描述的信息记录介质相反,在这种形式的存储器中,记录层215和介电层216形成在同一表面上,而不是层叠关系。但是,在存储器中,记录层215和介电层216都构成了包括基板211、下部电极212和上部电极214的叠层的一部分,因此,它们都可以称为“层”。因此,本发明的信息记录介质包括具有排列在同一表面上的记录层和介电层的实施方案。
作为基板211的更具体的例子有半导体基板如Si基板,由聚碳酸酯、丙烯酸树脂等制成的基板,绝缘基板如SiO2基板或Al2O3基板。下部电极212和上部电极214用合适的导电材料制成。例如,通过溅射金属如Au、Ag、Pt、Al、Ti、W、Cr等或其混合物可以形成下部电极212和上部电极214。
构成记录部分213的记录层215用施加电能时能够产生相变的材料制成,记录层215可以称为记录部分213中的相变部分。用施加电能时产生的焦耳热能够在晶相和非晶相之间变化的材料制成记录层215。记录层215的材料例如可以是Ge-Sb-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te和Ge-Sn-Sb-Bi-Te体系的材料。更具体地说,例如可以使用GeTe-Sb2Te3体系的材料或GeTe-Bi2Te3体系的材料。
构成记录部分213的介电层216的作用是防止由于在上部电极214和下部电极212之间施加电压而使记录层215中的电流泄漏到周边部分,使记录层215电绝缘和绝热。因此,介电层216也称为绝热部分。介电层216是用氧化物-碳化物体系材料层形成的。更具体地说,它是含有式(1)-(4)表示的材料的层。优选将这些材料应用于介电层216,因为它们具有高熔点、即使加热这些材料层中的原子也难以扩散并且导热性低。
用下面实施例中的操作方法详述该实施方案。
                       实施例A
用下面实施例中的操作方法详述本发明的实施方案。
                      实施例A-1
作为第一个实施例,生产图1所示的信息记录介质15,然后研究第二介电层106的材料和信息层16的记录灵敏性及重复重写性能之间的关系。更具体地说,制造的信息记录介质15的样品具有不同材料的信息层16的第二介电层106。然后测定信息层16的记录灵敏性和重复重写性能。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板14(直径为120mm,厚度为1.1mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为20nm,磁道间距为0.32μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次形成沉积作为反射层108的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)、第二介电层106(厚度为10-20nm)、作为记录层104的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、作为第一界面层103的(ZrO2)50(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为第一介电层102的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)。
最后将紫外线固化树脂涂布在第一介电层102上,使聚碳酸酯薄片(直径为120mm,厚度为90μm)与第一介电层102密切接触,然后使其旋转,形成均匀的树脂层。然后用紫外线将树脂固化,以形成厚度为100μm的透明层13。然后进行初始化步骤,以用激光束结晶记录层104。用这种方法生产具有不同材料的第二介电层106的多个样品。
至于用上述方法得到的这些样品,用图7所示的记录和复制装置38测定信息记录介质15的信息层16的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.85,测定过程中样品的线速度设定为4.9m/s和9.8m/s,最短印记长度(2T)设定为0.149μm。另外,信息记录在沟槽中。
表1示出当线速度为4.9m/s(1X)时对信息记录介质15的信息层16的第二介电层106的材料的评价结果和信息层16的记录灵敏性和重复重写性能,表2示出当线速度为9.8m/s(2X)时的情况。注意:1X的记录灵敏性小于5.2mW时用○表示,大于或等于5.2mW且小于6mW时用△表示,大于或等于6mW时用×表示。另外,2X的记录灵敏性小于6mW时用○表示,大于或等于6mW且小于7mW时用△表示,大于或等于7mW时用×表示。再者,当重复重写次数大于或等于1000时,重复重写性能用○表示,大于或等于500且小于1000时用△表示,小于500时用×表示。
                                表1
   样品号    第二介电层106的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    1-1    (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    1-2    SnO2     △     △
    1-3    (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    1-4    (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    1-5    (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    1-6    (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    1-7    (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    1-8    (SnO2)30(SiC)70     △     ○
    1-9    SiC     ×     △
    1-10    (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    1-11    (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    1-12    (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    1-13    (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    1-14    (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    1-15    (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    1-16    (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    1-17    (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    1-18    (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    1-19    (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    1-20    (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    1-21    (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    1-22    (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    1-23    (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    1-24    (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    1-25    (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    1-26    (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
                                表2
   样品号     第二介电层106的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    1-1     (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    1-2     SnO2     △     ○
    1-3     (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    1-4     (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    1-5     (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    1-6     (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    1-7     (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    1-8     (SnO2)30(SiC)70     △     △
    1-9     SiC     ×     △
    1-10     (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    1-11     (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    1-12     (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    1-13     (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    1-14     (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    1-15     (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    1-16     (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    1-17     (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    1-18     (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    1-19     (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    1-20     (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    1-21     (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    1-22     (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    1-23     (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    1-24     (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    1-25     (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    1-26     (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
从评价结果可以发现:对于将(ZnS)80(SiO2)20用于第二介电层106的样品1-1,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的S扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第二介电层106时,对于x=0的样品1-2,1X和2X的记录灵敏性和1X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=70的样品1-8,1X和2X的记录灵敏性和2X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=100的样品1-9,1X和2X的记录灵敏性低。另外还发现:对于0<x≤50的样品1-3至1-7,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:对于在SnO2-SiC中加入其他化合物的样品1-10至1-26,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。
                    实施例A-2
作为第二个实施例A,生产图3所示的信息记录介质24,然后研究第二介电层306的材料和第二信息层25的记录灵敏性及重复重写性能之间的关系。更具体地说,制造的信息记录介质24的样品具有不同材料的第二介电层306的第二信息层25。然后测定第二信息层25的记录灵敏性和重复重写性能。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板14(直径为120mm,厚度为1.1mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为20nm,磁道间距为0.32μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第二反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)、第二介电层306(厚度为10-20nm)、作为第二记录层304的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、作为第一界面层303的(ZrO2)50(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为第一介电层302的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)。
然后将紫外线固化树脂涂布在第一介电层302上,将其上形成有导向槽(深度为20nm,磁道间距为0.32μm)的基板置于其上,使其相互紧密接触并旋转,形成均匀的树脂层。然后将树脂固化,然后除去基板。用该方法形成厚度为25μm的光学分离层17,并且在靠近第一信息层23的一侧上形成用于引导激光束11的导向槽。
然后用溅射法在光学分离层17上依次沉积作为透射率调节层209的TiO2层(厚度为20nm)、作为第一反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为10nm)、作为第四界面层205的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为10nm)、作为第一记录层204的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为6nm)、作为第三界面层203的(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)和作为第三介电层202的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为40nm)。
最后将紫外线固化树脂涂布在第三介电层202上,使聚碳酸酯薄片(直径为120mm,厚度为65μm)与第三介电层202密切接触,然后使其旋转,形成均匀的树脂层。然后用紫外线将树脂固化,以形成厚度为75μm的透明层13。然后进行初始化步骤,以用激光束结晶第二记录层304和第一记录层204。用这种方法生产具有不同材料的第二介电层306的多个样品。
至于用上述方法得到的这些样品,用图7所示的记录和复制装置38测定信息记录介质24的第二信息层25的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.85,测定过程中样品的线速度设定为4.9m/s和9.8m/s,最短印记长度(2T)设定为0.149μm。另外,信息记录在沟槽中。
表3示出当线速度为4.9m/s(1X)时对信息记录介质24的第二信息层25的第二介电层306的材料的评价结果和第二信息层25的记录灵敏性和重复重写性能,表4示出当线速度为9.8m/s(2X)时的情况。注意:1X的记录灵敏性小于10.4mW时用○表示,大于或等于10.4mW且小于12mW时用△表示,大于或等于12mW时用×表示。另外,2X的记录灵敏性小于12mW时用○表示,大于或等于12mW且小于14mW时用△表示,大于或等于14mW时用×表示。再者,当重复重写次数大于或等于1000时,重复重写性能用○表示,大于或等于500且小于1000时用△表示,小于500时用×表示。
                                            表3
   样品号    第二介电层106的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    2-1     (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    2-2     SnO2     △     △
    2-3     (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    2-4     (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    2-5     (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    2-6     (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    2-7     (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    2-8     (SnO2)30(SiC)70     △     ○
    2-9     SiC     ×     △
    2-10     (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    2-11     (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    2-12     (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    2-13     (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    2-14     (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    2-15     (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    2-16     (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    2-17     (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    2-18     (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    2-19     (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    2-20     (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    2-21     (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    2-22     (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    2-23     (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    2-24     (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    2-25     (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    2-26     (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
                                    表4
   样品号     第二介电层306的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    2-1     (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    2-2     SnO2     △     ○
    2-3     (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    2-4     (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    2-5     (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    2-6     (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    2-7     (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    2-8     (SnO2)30(SiC)70     △     △
    2-9     SiC     ×     △
    2-10     (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    2-11     (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    2-12     (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    2-13     (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    2-14     (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    2-15     (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    2-16     (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    2-17     (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    2-18     (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    2-19     (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    2-20     (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    2-21     (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    2-22     (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    2-23     (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    2-24     (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    2-25     (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    2-26     (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
从评价结果可以发现:对于将(ZnS)80(SiO2)20用于第二介电层306的样品2-1,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的硫扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第二介电层306时,对于x=0的样品2-2,1X和2X的记录灵敏性和1X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=70的样品2-8,1X和2X的记录灵敏性和2X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=100的样品2-9,1X和2X的记录灵敏性低。另外还发现:对于0<x≤50的样品2-3至2-7,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:对于在SnO2-SiC中加入其他化合物的样品2-10至2-26,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。
                    实施例A-3
当在第一个实施例A中排列第二界面层105时,信息记录介质15的信息层16的重复重写次数得到改善。同样,当在实施例A-2中排列第二界面层305时,信息记录介质24的第二信息层25的重复重写次数得到改善。注意:我们发现,第二界面层105和第二界面层305优选用含选自Zr、Hf、Y和Si的至少一种元素和选自Ga和Cr的至少一种元素和O的材料制成。在这种情况下还发现,它们优选用含选自ZrO2、HfO2、Y2O3和SiO2的至少一种氧化物和选自Ga2O3和Cr2O3的至少一种氧化物的材料制成。
                    实施例A-4
作为第四个实施例A,生产图3所示的信息记录介质24,然后研究第四介电层206的材料和第一信息层23的记录灵敏性及重复重写性能之间的关系。更具体地说,制造的信息记录介质24的样品具有不同材料的第四介电层206的第一信息层23。然后测定第一信息层23的记录灵敏性和重复重写性能。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板14(直径为120mm,厚度为1.1mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为20nm,磁道间距为0.32μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第二反射层308的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)、作为第二介电层306的(SnO2)80(SiC)20层(厚度为15nm)、作为第二界面层305的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为5nm)、作为第二记录层304的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、作为第一界面层303的(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为第一介电层302的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)。
然后将紫外线固化树脂涂布在第一介电层302上,将其上形成有导向槽(深度为20nm,磁道间距为0.32μm)的基板置于其上,使其相互紧密接触并旋转,形成均匀的树脂层。然后将树脂固化,然后除去基板。用该方法形成厚度为25μm的光学分离层17,并且在靠近第一信息层23的一侧上形成用于引导激光束11的导向槽。
然后用溅射法在光学分离层17上依次沉积作为透射率调节层209的TiO2层(厚度为20nm)、作为第一反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为10nm)、作为第四界面层205的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为10nm)、作为第一记录层204的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为6nm)、作为第三界面层203的(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)和作为第三介电层202的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为40nm)。
最后将紫外线固化树脂涂布在第三介电层202上,使聚碳酸酯薄片(直径为120mm,厚度为65μm)与第三介电层202密切接触,然后使其旋转,形成均匀的树脂层。然后用紫外线将树脂固化,以形成厚度为75μm的透明层13。然后进行初始化步骤,以用激光束结晶第二记录层304和第一记录层204。用这种方法生产具有不同材料的第四介电层206的多个样品。
至于用上述方法得到的这些样品,用图7所示的记录和复制装置38测定信息记录介质24的第一信息层23的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.85,测定过程中样品的线速度设定为4.9m/s和9.8m/s,最短印记长度(2T)设定为0.149μm。另外,信息记录在沟槽中。
表5示出当线速度为4.9m/s(1X)时对信息记录介质24的第一信息层23的第四介电层206的材料的评价结果和第一信息层23的记录灵敏性和重复重写性能,表6示出当线速度为9.8m/s(2X)时的情况。注意:1X的记录灵敏性小于10.4mW时用○表示,大于或等于10.4mW且小于12mW时用△表示,大于或等于12mW时用×表示。另外,2X的记录灵敏性小于12mW时用○表示,大于或等于12mW且小于14mW时用△表示,大于或等于14mW时用×表示。再者,当重复重写次数大于或等于1000时,重复重写性能用○表示,大于或等于500且小于1000时用△表示,小于500时用×表示。
                                表5
   样品号   第二介电层206的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    3-1    (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    3-2    SnO2     △     △
    3-3    (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    3-4    (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    3-5    (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    3-6    (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    3-7    (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    3-8    (SnO2)30(SiC)70     △     ○
    3-9    SiC     ×     △
    3-10    (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    3-11    (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    3-12    (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    3-13    (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    3-14    (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    3-15    (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    3-16    (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    3-17    (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    3-18    (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    3-19    (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    3-20    (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    3-21    (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    3-22    (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    3-23    (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    3-24    (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    3-25    (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    3-26    (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
                                        表6
   样品号    第二介电层206的材料 记录灵敏性 重复重写性能
    3-1     (ZnS)80(SiO2)20     ○     ×
    3-2     SnO2     △     ○
    3-3     (SnO2)98(SiC)2     ○     ○
    3-4     (SnO2)95(SiC)5     ○     ○
    3-5     (SnO2)85(SiC)15     ○     ○
    3-6     (SnO2)70(SiC)30     ○     ○
    3-7     (SnO2)50(SiC)50     ○     ○
    3-8     (SnO2)30(SiC)70     △     △
    3-9     SiC     ×     △
    3-10     (SnO2)75(SiC)15(TiO2)10     ○     ○
    3-11     (SnO2)75(SiC)15(ZrO2)10     ○     ○
    3-12     (SnO2)75(SiC)15(HfO2)10     ○     ○
    3-13     (SnO2)75(SiC)15(ZnO)10     ○     ○
    3-14     (SnO2)75(SiC)15(Nb2O5)10     ○     ○
    3-15     (SnO2)75(SiC)15(Ta2O5)10     ○     ○
    3-16     (SnO2)75(SiC)15(SiO2)10     ○     ○
    3-17     (SnO2)75(SiC)15(Al2O3)10     ○     ○
    3-18     (SnO2)75(SiC)15(Bi2O3)10     ○     ○
    3-19     (SnO2)75(SiC)15(Cr2O3)10     ○     ○
    3-20     (SnO2)75(SiC)15(Ga2O3)10     ○     ○
    3-21     (SnO2)40(SiC)20(Ga2O3)40     ○     ○
    3-22     (SnO2)75(SiC)15(Si-N)10     ○     ○
    3-23     (SnO2)75(SiC)15(Ge-N)10     ○     ○
    3-24     (SnO2)75(SiC)15(Cr-N)10     ○     ○
    3-25     (SnO2)75(SiC)15(LaF3)10     ○     ○
    3-26     (SnO2)40(SiC)15(Ga2O3)40(Nb2O5)5     ○     ○
从评价结果可以发现:对于将(ZnS)80(SiO2)20用于第四介电层206的样品3-1,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的硫扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第四介电层206时,对于x=0的样品3-2,1X和2X的记录灵敏性和1X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=70的样品3-8,1X和2X的记录灵敏性和2X的重复重写性能稍差。另外还发现:对于x=100的样品3-9,1X和2X的记录灵敏性低。另外还发现:对于0<x≤50的样品3-3至3-7,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:对于在SnO2-SiC中加入其他化合物的样品3-10至3-26,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。
                    实施例A-5
作为第五个实施例A,生产图4所示的信息记录介质29,然后进行与第一个实施例A相同的试验。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板26(直径为120mm,厚度为0.6mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为40nm,磁道间距为0.344μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第一介电层102的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)、作为第一界面层103的(ZrO2)50(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为记录层104的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、第二介电层106(厚度为10-20nm)、作为反射层108的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)。
然后将紫外线固化树脂涂布在假基板28上,使基板26的反射层108与假基板28紧密接触并旋转,形成均匀的树脂层(厚度为20μm)。然后用紫外线将树脂固化,以利用粘结层27使基板26和假基板28相互粘结。最后进行初始化步骤,以用激光束结晶记录层104的整个表面。
至于用上述方法得到的这些样品,用与第一个实施例A相同的方法测定信息记录介质29的信息层16的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.65,测定过程中样品的线速度设定为8.6m/s和17.2m/s,最短印记长度设定为0.294μm。另外,信息记录在沟槽中。
结果发现与第一个实施例A类似,当将(ZnS)80(SiO2)20用于第二介电层106时,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的硫扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第二介电层106时,使用0<x≤50的材料时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:当在SnO2-SiC中加入其他化合物时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能也均好。
                    实施例A-6
作为第六个实施例A,生产图6所示的信息记录介质32,然后进行与第二个实施例A相同的试验。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板26(直径为120mm,厚度为0.6mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为40nm,磁道间距为0.344μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第三介电层202的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为40nm)、作为第三界面层203的(ZrO2)25(SnO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为第一记录层204的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为6nm)、作为第四界面层205的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为10nm)、作为第一反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为10nm)和作为透射率调节层209的TiO2层(厚度为20nm)。
另外制备聚碳酸酯基板作为基板30(直径为120mm,厚度为0.58mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为40nm,磁道间距为0.344μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第二反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)、第二介电层306(厚度为10-20nm)、作为第二记录层304的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、作为第一界面层303的(ZrO2)50(Cr2O3)50层(厚度为5nm)和作为第一介电层302的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)。
然后将紫外线固化树脂涂布在基板30的第一介电层302上,使基板26的透射率调节层209与基板30紧密接触并旋转,形成均匀的树脂层(厚度为20μm)。然后用紫外线将树脂固化,以利用粘结层27使基板26和基板30相互粘结。最后进行初始化步骤,以用激光束结晶第二记录层304和第一记录层204的整个表面。
至于用上述方法得到的这些样品,用与第二个实施例A相同的方法测定信息记录介质32的第二信息层25的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.65,测定过程中样品的线速度设定为8.6m/s和17.2m/s,最短印记长度设定为0.294μm。另外,信息记录在沟槽中。
结果发现与第二个实施例A类似,当将(ZnS)80(SiO2)20用于第二介电层306时,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的硫扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第二介电层306时,使用0<x≤50的材料时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:当在SnO2-SiC中加入其他化合物时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能也均好。
                        实施例A-7
当在第五个实施例A中排列第二界面层105时,信息记录介质29的信息层16的重复重写次数得到改善。同样,当在实施例A-6中排列第二界面层305时,信息记录介质32的第二信息层25的重复重写次数得到改善。注意:我们发现,第二界面层105和第二界面层305优选用含选自Zr、Hf、Y和Si的至少一种元素和选自Ga和Cr的至少一种元素和O的材料制成。在这种情况下还发现,它们优选用含选自ZrO2、HfO2、Y2O3和SiO2的至少一种氧化物和选自Ga2O3和Cr2O3的至少一种氧化物的材料制成。
                        实施例A-8
作为第八个实施例A,生产图6所示的信息记录介质32,然后进行与第四个实施例A相同的试验。
用下述方法制造样品。首先制备聚碳酸酯基板作为基板26(直径为120mm,厚度为0.6mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为40nm,磁道间距为0.344μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第三介电层202的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为40nm)、作为第三界面层203的(ZrO2)25(SnO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)、作为第一记录层204的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为6nm)、作为第四界面层205的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为5nm)、第四介电层206(厚度为5nm)、作为第一反射层208的Ag-Pd-Cu层(厚度为10nm)和作为透射率调节层209的TiO2层(厚度为20nm)。
另外制备聚碳酸酯基板作为基板30(直径为120mm,厚度为0.58mm),其上形成用于引导激光束11的导向槽(深度为40nm,磁道间距为0.344μm)。然后用溅射法在聚碳酸酯基板上依次沉积作为第二反射层308的Ag-Pd-Cu层(厚度为80nm)、作为第二介电层306的(SnO2)80(SiC)20层(厚度为15nm)、作为第二界面层305的(ZrO2)25(SiO2)25(Ga2O3)50层(厚度为5nm)、作为第二记录层304的Ge28Sn3Bi2Te34层(厚度为10nm)、作为第一界面层303的(ZrO2)25(SiO2)25(Cr2O3)50层(厚度为5nm)和作为第一介电层302的(ZnS)80(SiO2)20层(厚度为60nm)。
然后将紫外线固化树脂涂布在基板30的第一介电层302上,使基板26的透射率调节层209与基板30紧密接触并旋转,形成均匀的树脂层(厚度为20μm)。然后用紫外线将树脂固化,以利用粘结层27使基板26和基板30相互粘结。最后进行初始化步骤,以用激光束结晶第二记录层304和第一记录层204的整个表面。
至于用上述方法得到的这些样品,用与第四个实施例A相同的方法测定信息记录介质32的第一信息层23的记录灵敏性和重复重写性能。在这种情况下,将激光束11的波长设定为405nm,物镜34的数值孔径NA设定为0.65,测定过程中样品的线速度设定为8.6m/s和17.2m/s,最短印记长度设定为0.294μm。另外,信息记录在沟槽中。
结果发现与第四个实施例A类似,当将(ZnS)80(SiO2)20用于第四介电层206时,1X和2X的重复重写性能不好,因为ZnS中含有的硫扩散到记录层中。另外还发现:当将用组成式(SnO2)1-x(SiC)x(mol%)表示的材料用于第四介电层206时,使用0<x≤50的材料时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能均好。另外还发现:当在SnO2-SiC中加入其他化合物时,1X和2X的记录灵敏性和重复重写性能也均好。
                        实施例A-9
在第一个实施例A至第八个实施例A中,将用(Ge-Sn)Te、GeTe-Sb2Te3、(Ge-Sn)Te-Sb2Te3、GeTe-Bi2Te3、(Ge-Sn)Te-Bi2Te3、GeTe-(Sb-Bi)2Te3和(Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3中的一个组成式表示的材料用于记录层104或第二记录层304。结果得到相同的结论。
                        实施例A-10
作为第十个实施例A,生产图8所示的电信息记录介质44。然后检测由于施加电流造成的相变。
制备在其上进行氮化处理的Si基板作为基板39。然后用溅射法在基板上依次沉积:面积为6μm×6μm、厚度为0.1μm的作为下部电极40的Pt层,面积为4.5μm×5μm、厚度为0.01μm的作为第一介电层401的(SnO2)80(SiC)20层,面积为5μm×5μm、厚度为0.1μm的作为第一记录层41的Ge22Bi2Te25层,面积为5μm×5μm、厚度为0.01μm的作为第二记录层42的Sb70Te25Ge5层,面积为4.5μm×5μm、厚度为0.01μm的作为第二介电层402的(SnO2)80(SiC)20层,面积为5μm×5μm、厚度为0.1μm的作为上部电极43的Pt层。第一介电层401和第二介电层402都是绝缘体。因此,为了给第一记录层41和第二记录层42供应电流,第一介电层401和第二介电层402的形成面积小于第一记录层41和第二记录层42,以保证有能够使下部电极40、第一记录层41、第二记录层42和上部电极43接触的部分。
然后将Au导线粘结在下部电极40和上部电极43上,利用应用部分45使电信息记录和复制装置50与电信息记录介质44连接。这种电信息记录和复制装置50能够使脉冲电源48利用开关47连接在下部电极40和上部电极43之间,另外,用利用开关49连接在下部电极40和上部电极43之间的电阻测量仪46探测由于相变造成的第一记录层41和第二记录层42的电阻值的变化。
在本申请中,第一记录层41的熔点Tm1是630℃,结晶温度Tx1是170℃,结晶时间tx1是100ns。另外,第二记录层42的熔点Tm2是550℃,结晶温度Tx2是200℃,结晶时间tx2是50ns。另外,第一记录层41非晶相时的电阻值ra1是500Ω,第一记录层41晶相时的电阻值rc1是10Ω。第二记录层42非晶相时的电阻值ra2是800Ω,第二记录层42晶相时的电阻值rc2是20Ω。
当第一记录层41和第二记录层42均处于作为第一状态的非晶相时,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在记录波形501中Ic1=5mA且tc1=150ns的电流脉冲。然后只有第一记录层41从非晶相变成晶相(下面称为第二状态)。另外,在第一状态下,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在记录波形502中Ic2=10mA且tc2=100ns的电流脉冲。然后只有第二记录层42从非晶相变成晶相(下面称为第三状态)。另外,在第一状态下,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在记录波形503中Ic2=10mA且tc1=150ns的电流脉冲。然后第一记录层41和第二记录层42均从非晶相变成晶相(下面称为第四状态)。
接下来,当第一记录层41和第二记录层42均处于晶相和低电阻状态的第四状态时,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在记录波形504中Ia1=20mA、Ic2=10mA且tc2=100ns的电流脉冲。结果,只有第一记录层41从晶相变成非晶相(第三状态)。另外,在第四状态下,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在记录波形505中Ia2=15mA且ta2=50ns的电流脉冲。结果,只有第二记录层42从晶相变成非晶相(第二状态)。另外,在第四状态下,在下部电极40和上部电极43之间施加图11所示的在删除波形506中Ia1=20mA且ta1=50ns的电流脉冲。结果,第一记录层41和第二记录层42均从晶相变成非晶相(第一状态)。
另外,在第二状态或第三状态下,施加图11所示的在记录波形503中Ic2=10mA且tc1=150ns的电流脉冲。结果,第一记录层41和第二记录层42均从非晶相变成晶相(第四状态)。另外,在第二状态或第三状态下,施加图11所示的在删除波形507中Ia1=20mA、Ic2=10mA、tc1=150ns和ta1=50ns的电流脉冲。结果,第一记录层41和第二记录层42均从晶相变成非晶相(第一状态)。另外,在第二状态下,施加图11所示的在记录波形508中Ia1=20mA、Ic2=10mA、tc2=100ns和ta1=50ns的电流脉冲。结果,第一记录层41从晶相变成非晶相,而第二记录层42从非晶相变成晶相(第三状态)。另外,在第三状态下,施加图11所示的在记录波形509中Ia2=15mA、Ic1=5mA、tc1=150ns和ta2=50ns的电流脉冲。结果,第一记录层41从非晶相变成晶相,而第二记录层42从晶相变成非晶相(第二状态)。
从上述结果可以发现:在图8所示的电相变型信息记录介质44中,第一记录层41和第二记录层42中都可以在晶相和非晶相之间进行电可逆变化,从而得到四种状态。第一状态是第一记录层41和第二记录层42都是非晶相的状态,第二状态是第一记录层41是晶相而第二记录层42是非晶相的状态,第三状态是第一记录层41是非晶相而第二记录层42是晶相的状态,第四状态是第一记录层41和第二记录层42都是晶相的状态。
另外还测定了电相变型信息记录介质44的重复重写次数。结果发现:与不设置第一介电层401和第二介电层402的情况相比,其重复重写次数改善十倍或更多。这是因为第一介电层401和第二介电层402分别抑制下部电极40和上部电极43向第一记录层41和第二记录层42的物质传递。
                        实施例B
下面详述本发明。
首先是关于沉积本发明的信息记录介质的介电层用的由氧化物-碳化物体系材料层制成的目标,事先通过试验检验公称组成(即,目标供应商公开的组成)和分析组成之间的关系。
在该试验中,用对应于组成式(11)的公开公称组成为(SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)的溅射目标作为例子。将溅射目标磨成粉末,用X射线显微分析仪法进行组成分析。结果得到的溅射目标的分析组成是用元素比表示的组成式(原子%)。分析结果示于表7。表7还示出转化组成,它是用公称组成计算出的元素组成。
                             表7
公称组成(mol%)(SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20 材料层的组成分析
材料层的组成分析:Sn11.1Ga22.2O55.5Si5.6C5.6 分析组成(atom%):Sn10.2Ga23.1O56.4Si5.1C5.2
如表7所示,分析组成基本与转化组成相同。由该结果可以证实:组成式(3)和(4)表示的溅射目标的实际组成(即分析组成)基本上与通过计算确定的元素组成(即,转化组成)相同,这意味着公称组成是正确的。因此,在下面的实施例中用公称组成(mol%)表示溅射目标的组成。另外,如果将溅射目标的公称组成当作用溅射目标通过溅射法形成的氧化物-碳化物体系材料层的组成(mol%),则应当认为没有问题。因此,在下面的实施例中将用溅射目标形成层的组成认为是溅射目标的公开组成。
                        实施例B-1
在第一个实施例中,在参考图13所述的第十一个实施方案的信息记录介质中,用公称组成表示为(SnO2)95(SiC)5(mol%)的溅射目标形成第一介电层2和第二介电层6。第一介电层2和第二介电层6是用相同的材料制成的。下面说明生产该实施例的信息记录介质的方法。在下面的叙述中,使用与图13中所述的结构件相同的数字。
首先制备直径为120mm、厚度为0.6mm的圆盘状聚碳酸酯基板作为基板1,事先在基板1的一个表面上形成导向槽,导向槽的深度为56nm,磁道间距为0.615μm,磁道间距是槽表面中心与平行于基板1主表面的平面上陆地表面的距离。
在基板1上用溅射法依次沉积厚度为145nm的第一介电层2、厚度为8nm的记录层4、厚度为45nm的第二介电层6、厚度为40nm的吸光调节层7和厚度为80nm的反射层8,溅射法将在后面说明。
用(SnO2)95(SiC)5(mol%)作为构成第一介电层2和第二介电层6的材料。
在形成第一介电层2和第二介电层6的步骤中,将含上述材料的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)附着在沉积装置上,在0.13Pa压力下进行高频溅射沉积。
用下述方法进行形成记录层4的步骤:将由Ge-Sn-Sb-Te体系材料制成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上,在0.13Pa压力下进行直流电溅射,Ge-Sn-Sb-Te体系材料是用Sn取代GeTe-Sb2Te3假二元体系组成中的一部分Ge得到的材料。记录层的组成是Ge27Sn8Sb12Te53(原子%)。
用下述方法进行形成吸光调节层7的步骤:将由组成为Ge80Cr20的材料制成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上,在约0.4Pa压力下进行直流电溅射。
用下述方法进行形成反射层8的步骤:将由Ag-Pd-Cu合金制成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上,在约0.4Pa压力下进行直流电溅射。
形成反射层8后,将紫外线固化树脂涂布在反射层8上。使直径为120mm、厚度为0.6mm、由聚碳酸酯制成的假基板10与涂布的紫外线固化树脂紧密接触。然后用从假基板10一侧入射的紫外线将树脂固化,以使它们粘结。
上述粘结步骤完成后,用波长为810nm的半导体激光进行初始化步骤,使记录层4结晶。当初始化步骤完成后,就产生了信息记录介质。
                        实施例B-2
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第二个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)80(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-3
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第三个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)60(SiC)40(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-4
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第四个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)75(ZrO2)10(SiC)15(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-5
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第五个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)60(HfO2)20(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-6
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第六个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)50(ZrO2)40(SiC)10(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-7
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第七个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(Ga2O3)80(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-8
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第八个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(Ga2O3)70(ZrO2)15(TaC)15(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-9
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第九个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)60(Ga2O3)20(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-10
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第十个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-11
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第十一个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)20(Ga2O3)60(SiC)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-12
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第十二个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)40(Ga2O3)40(ZrO2)10(TiC)10(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        实施例B-13
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第十三个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)60(Ga2O3)20(ZrO2)5(SiC)15(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        对比实施例1
作为第一个对比实施例的信息记录介质,生产具有图17所示结构的信息记录介质。这里的第一介电层102和第二介电层106是用(ZnS)80(SiO2)20(mol%)表示的溅射目标沉积的。另外,第一界面层103和第二界面层105是用ZrO2-SiO2-Cr2O3制成的,是厚度为5nm的层。
第一介电层102和第二介电层106是用(ZnS)80(SiO2)20(mol%)在0.13Pa的压力下制成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)通过高频溅射形成的。
第一界面层103和第二界面层105是将用组成为(ZnO2)25(SiO2)25(CrO2)50(mol%)的材料制成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上然后通过高频溅射形成的。其他的吸光调节层7、反射层8以及与假基板10的粘结都与第一个实施例中的信息记录介质的情况相同。
                        对比实施例2
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第二个对比实施例的信息记录介质,只是仅用公称组成为SnO2表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        对比实施例3
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第三个对比实施例的信息记录介质,只是仅用公称组成为Ga2O3表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        对比实施例4
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第四个对比实施例的信息记录介质,只是仅用公称组成为SiC表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        对比实施例5
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第五个对比实施例的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)50(Ga2O3)50(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
                        对比实施例6
用类似于第一个实施例B中信息记录介质的方法生产第六个对比实施例的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)80(ZrO2)20(mol%)表示的溅射目标沉积第一介电层2和第二介电层6。
下面对上述第一至第十三个实施例和第一至第五个对比实施例的信息记录介质进行评价。下面说明评价方法。三项评价指标为:(1)介电层和记录层之间的粘结性,(2)记录灵敏性和(3)重写性能。
首先对指标(1)粘结性的评价方法是检查在高温高湿度条件下是否存在脱落现象。更具体地说,将初始化步骤后的信息记录介质在温度为90℃、相对湿度为80%的室内放置100小时,然后用光学显微镜检查在记录层4和介电层2和6之间的一个或多个界面处是否产生了脱落。
用记录和复制评价装置检测最佳功率和在记录功率下的重复重写次数,以此评价指标(2)记录灵敏性和指标(3)重写性能。
用信息记录系统对信息记录介质进行信号评价,信息记录系统具有下述部件的普通结构:用于转动信息记录介质的主轴马达、具有用于发射激光束的半导体激光器和用于将激光束聚焦在信息记录介质记录层4上的物镜的光学头。更具体地说,用波长为660nm的半导体激光器和数值孔径为0.6的物镜进行对应于约4.7GB的记录。在这种情况下,信息记录介质转动的线速度设定为8.2m/s。另外,用时间间隔分析仪测定跳动值,以计算平均跳动值,这将在下面说明。
首先按下述程序设定最大功率(Pp)和偏移功率(Pb),以确定测定重复次数的测试条件。利用上述系统,将激光束的功率在高能即最大功率(mW)和低功率即偏移功率(mW)之间调制,在信息记录介质上应用激光束,在记录层4相同的沟槽表面中对印记长度为0.42μm(3T)-1.96μm(14T)的随机信号记录十次(作为沟槽记录)。然后测定前端的跳动值(记录印记前端部分的跳动)和后端的跳动值(记录印记后端部分的跳动),计算其平均值作为平均跳动值。在最大功率变化而偏移功率保持恒定值的记录条件下测定平均跳动值。逐渐升高最大功率,当随机信号的平均跳动值达到13%的数值时,将其值为最大功率1.3倍的功率确定为临时Pp1。然后在偏移功率变化而最大功率固定为Pp1的记录条件下测定平均跳动值。然后,当随机信号的平均跳动值变为13%或更小的数值时,将偏移功率的上限值和下限值的平均值设为Pb。在最大功率变化而偏移功率固定为Pb的记录条件下测定平均跳动值。逐渐升高最大功率,当随机信号的平均跳动值达到13%的数值时,将其值为最大功率1.3倍的功率设为Pp。当在如上所述设置Pp和Pb的条件下进行记录时,例如在十次重复记录后得到8-9%的平均跳动值。考虑到该系统中激光器功率的上限值,需要满足关系式Pp≤14mW和Pb≤8mW。
在该实施例中根据平均跳动值确定重复次数。在信息记录介质上应用在如上所述设定的Pp和Pb之间调制其功率的激光束,在相同的沟槽表面上对印记长度为0.42μm(3T)-1.96μm(14T)的随机信号重复记录预定次数(作为沟槽记录),然后测定平均跳动值。当重复次数为1、2、3、5、10、100、200和500时,测定平均跳动值,从1000次数开始直至10000次数,每1000次测定一次平均跳动值。用平均跳动值达到13%时的重复次数评价重复重写性能。重复次数越多,重复重写性能越高。当信息记录介质应用图像和声音记录时,重复次数优选大于或等于10000次,更优选大于或等于10000次。
                                        表8
公称组成(mol%)  转化组成(atom%) 脱落现象  Pp(mW)  重写性能
实施例B  1 (SnO2)95(SiC)5  Sn32.2O64.4Si1.7C1.7  12.9  ○
 2 (SnO2)80(SiC)20  Sn28.6O57.1Si7.1C7.1  11.7  ○
 3 (SnO2)60(SiC)40  Sn23.1O46.2Si15.4C15.4  10.8  ○
 4 (SnO2)75(ZrO2)10(SiC)15  Sn26.3Zr3.5O59.6Si5.3C5.3  12.0  ○
 5 (SnO2)60(HfO2)20(SiC)20  Sn21.4Zr7.1O57.1Hf7.1C7.1  12.2  ○
 6 (SnO2)50(ZrO2)40(SiC)10  Sn17.2Zr13.8O62.1Si3.4C3.4  12.7  ○
 7 (Ga2O3)80(SiC)20  Ga36.4O54.5Si4.5C4.5  13.8  ○
 8 (Ga2O3)70(ZrO2)15(TaC)15  Ga32.9Zr3.5O56.5Ta3.5C3.5  13.7  ○
 9 (SnO2)60(Ga2O3)20(SiC)20  Sn18.8Ga12.5O56.3Si6.3C6.3  12.6  ○
 10 (SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20  Sn11.1Ga22.2O55.6Si5.6C5.6  13.1  ○
 11 (SnO2)20(Ga2O3)60(SiC)20  Sn5Ga30O55Si5C5  13.2  ○
 12 (SnO2)40(Ga2O3)40(ZrO2)10(TiC)10  Sn10.8Ga21.6Zr2.7O59.5Ti2.7C2.7  13.3  ○
 13 (SnO2)60(Ga2O3)20(ZrO2)5(SiC)15  Sn18.5Ga12.3Zr1.5O58.5Si4.6C4.6  13.5  ○
对比实施例  1 传统实施例中的七层  -  12.0  ○
 2 SnO2  Sn33.3O66.7  14.5  △
 3 Ga2O3  Ga40O60  14.9  ○
 4 SiC  Si50C50  14<  -
 5 (SnO2)50(Ga2O3)50  Sn12.5Ga25O62.5  14.3  △
 6 (SnO2)80(ZrO2)20  Sn26.7Zr6.7O66.7  14.7  ×
表8示出了第一至第十三个实施例和第一至第六个对比实施例的信息记录介质的(1)粘结性(2)记录灵敏性和(3)重写性能的评价结果。注意:用于介电层材料的atom%同样也用于第一至第十三个实施例和第二至第六个对比实施例的信息记录介质。这里用在上述高温高湿度试验后是否存在脱落现象作为粘结性的评价结果。记录灵敏性示为最大功率,如果小于或等于14mW,则评价为好。另外,如果重复次数小于1000,则评价为×(差),大于或等于1000且小于10000评价为△,大于或等于10000评价为○(好)。
从表8首先可以理解的是,如果介电层2和6的材料是SnO2、Ga2O3或SiC,则虽然记录层4和介电层2和6之间的粘结性良好,但是记录灵敏性不够(见第二至第四个对比实施例)。另外,因为SiC本身导热性良好,记录热能够扩散,所以必须使功率大于评价光学拾波器的设定值。因此,不能精确评价记录功率,也不能评价重写性能。相反,像第一至第十三个实施例那样,当向由SnO2和Ga2O3组成的氧化物中自由加入本发明定义范围内的由SiC、TaC和TiC组成的碳化物或ZrO2或HfO2时,可以得到良好的记录灵敏性和良好的重写性能。
另外还可以证明:考虑到记录灵敏性和重写性能之间的平衡,由SnO2和Ga2O组成的氧化物的比例优选大于或等于50mol%。还可以证明:考虑到记录灵敏性,由SiC、TaC和TiC组成的碳化物的比例至少是5mol%或更大。
下面描述具有第二个实施方案所示结构的信息记录介质。
                    实施例B-14
该实施例的信息记录介质是参考图14所述的第十一个实施方案的信息记录介质,用(ZnS)80(SiO2)20(mol%)形成第一介电层102,用ZrO2-SiO2-Cr2O3形成第一界面层103,其厚度为2-5nm。其他结构与第一个实施例中的信息记录介质的情况相同。在第十四个实施例中,邻近记录层4排列的第二介电层6是用第一个实施例B中所用材料的溅射目标形成的。
                    实施例B-15
用与第二个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十五个实施例B的信息记录介质,不同只是用第二个实施例B中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-16
用与第三个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十六个实施例B的信息记录介质,不同只是用第三个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-17
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十七个实施例B的信息记录介质,只是用第四个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-18
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十八个实施例B的信息记录介质,只是用第五个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-19
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十九个实施例B的信息记录介质,只是用第七个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-20
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第二十个实施例B的信息记录介质,只是用第九个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-21
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第二十一个实施例B的信息记录介质,只是用第十个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-22
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第二十二个实施例B的信息记录介质,只是用公称组成为(SnO2)40(Ga2O3)40(TaC)20(mol%)表示的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-23
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第二十三个实施例B的信息记录介质,只是用第十二个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        实施例B-24
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第二十四个实施例B的信息记录介质,只是用第十三个实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        对比实施例7
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第七个对比实施例的信息记录介质,只是用第二个对比实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        对比实施例8
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第八个对比实施例的信息记录介质,只是用第三个对比实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        对比实施例9
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第九个对比实施例的信息记录介质,只是用第四个对比实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        对比实施例10
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十个对比实施例的信息记录介质,只是用第五个对比实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                        对比实施例11
用与第十四个实施例B中信息记录介质情况下相同的方法生产第十一个对比实施例的信息记录介质,只是用第六个对比实施例中所用材料的溅射目标形成第二介电层6。
                                        表9
公称组成(mol%)  转化组成(atom%) 脱落现象 Pp(mW)  重写性能
实施例B  14 (SnO2)95(SiC)5  Sn32.2O64.4Si1.7C1.7 12.1  ○
 15 (SnO2)80(SiC)20  Sn28.6O57.1Si7.1C7.1 10.8  ○
 16 (SnO2)60(SiC)40  Sn23.1O46.2Si15.4C15.4 10.3  ○
 17 (SnO2)75(ZrO2)10(SiC)15  Sn26.3Zr3.5O59.6Si5.3C5.3 11.3  ○
 18 (SnO2)60(HfO2)20(SiC)20  Sn21.4Zr7.1O57.1Hf7.1C7.1 11.5  ○
 19 (Ga2O3)80(SiC)20  Ga36.4O54.5Si4.5C4.5 13.7  ○
 20 (SnO2)60(Ga2O3)20(SiC)20  Sn18.8Ga12.5O56.3Si6.3C6.3 11.9  ○
 21 (SnO2)40(Ga2O3)40(SiC)20  Sn11.1Ga22.2O55.6Si5.6C5.6 12.2  ○
 22 (SnO2)40(Ga2O3)40(TaC)20  Sn11.1Ga22.2O55.6Ta5.6C5.6 12.6  ○
 23 (SnO2)40(Ga2O3)40(ZrO2)10(TiC)10  Sn10.8Ga21.6Zr2.7O59.5Ti2.7C2.7 12.8  ○
 24 (SnO2)60(Ga2O3)20(ZrO2)5(SiC)15  Sn18.5Ga12.3Zr1.5O58.5Si4.6C4.6 12.5  ○
对比实施例  7 SnO2  Sn33.3O66.7 14.5  △
 8 Ga2O3  Ga40O60 14.8  ○
 9 SiC  Si50C50 14<  -
 10 (SnO2)50(Ga2O3)50  Sn12.5Ga25O62.5 13.7  △
 11 (SnO2)80(ZrO2)20  Sn26.7Zr6.7O66.7 14.2  ×
表9示出了第十四至第二十四个实施例和第七至第十一个对比实施例的信息记录介质的(1)粘结性(2)记录灵敏性和(3)重写性能的评价结果。此处的表示标准与表8相同。
从表9可以理解,在基板1和记录层4之间设置第一介电层102和界面层103的情况和只将本发明的材料用于第二介电层6的情况与表8具有基本相同的趋势。即,在只使用SnO2、Ga2O3及其混合物或SnO2、ZrO2及其混合物及单独使用SiC的情况下,虽然记录层4和介电层102和6之间的粘结性良好,但是不能得到足够好的记录灵敏性和重写性能(见第七至第十一个对比实施例)。相反,像第十四至第二十三个实施例那样,当向由SnO2和Ga2O3组成的氧化物中加入由SiC、TaC和TiC组成的碳化物,再加入本发明定义范围内的选自ZrO2和HfO2的至少一种氧化物时,可以得到良好的记录灵敏性。
另外还可以证明:考虑到记录灵敏性和重写性能之间的平衡,由SnO2和Ga2O3组成的氧化物的比例优选大于或等于50mol%。还可以证明:考虑到记录灵敏性,SiC的比例优选大于或等于5mol%。
如第一至第二十三个实施例的信息记录介质所示,当将上述氧化物-碳化物体系材料层用于邻近记录层形成的介电层时,可以实现减少层数的目的,可以得到良好的重写性能。注意:本发明不限于这些实施例。在本发明的信息记录介质中,用上述氧化物-碳化物体系材料层制作邻近记录层形成的至少一个层就足够了。
                        实施例B-25
在第一至第二十四个实施例中,制备的都是用光学装置记录信息的信息记录介质。在第二十五个实施例中,制备图15所示的用电学装置记录信息的信息记录介质。将其称为存储器。
用下述方法制备该实施例的信息记录介质。首先制备长度为5mm、宽度为5mm、厚度为1mm的Si基板211。在该基板211上形成面积为1.0mm×1.0mm、厚度为0.1μm的由Au制成的下部电极212。在下部电极212上用材料Ge38Sb10Te52(用Ge8Sb2Te11表示的化合物)形成圆形面积的直径为0.2mm、厚度为0.1μm的具有相变部分功能的记录层215(下面称为相变部分215)。然后用材料(SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)形成面积为0.6mm×0.6mm(除去相变部分215)、厚度与相变部分215相同的具有绝热部分功能的介电层216(下面称为绝热部分216)。然后形成面积为0.6mm×0.6mm、厚度为0.1μm的由Au制成的上部电极214。下部电极212、相变部分215、绝热部分216和上部电极214都是用溅射法形成的。
在沉积相变部分215的步骤中,将由Ge-Sb-Te体系材料组成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上,在Ar气体中用100W的功率进行直流溅射。将溅射过程中的压力设置为大约0.13Pa。另外,在沉积绝热部分216的步骤中,将由组成为(SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)的材料组成的溅射目标(直径为100mm、厚度为6mm)设置在沉积装置上,在约0.13Pa的压力下进行高频溅射。功率设置为400W。在溅射过程中,使用Ar气。在这些步骤中进行溅射工艺时,用掩膜工具覆盖在除其上进行沉积的表面以外的区域上,使相变部分215和绝热部分216不会相互重叠。注意:相变部分215和绝热部分216的沉积顺序并不重要,谁都可以现沉积。另外,相变部分215和绝热部分216构成记录部分213。相变部分215对应于本发明的记录层,而绝热部分216对应于本发明的材料层。
注意:下部电极212和上部电极214可以用形成电极的技术领域中广泛使用的溅射法形成,因此不再对其成膜方法进行详述。
当在用上述方法生产的信息记录介质上施加电能时,用图16所示的系统可以证明在相变部分215中产生了相变。图16所示的信息记录介质的横断面是沿图15所示的信息记录介质厚度方向上I-I线的剖面。
在图16所示的细节中,用Au导线将两个应用部分222粘结在下部电极212和上部电极214上,利用应用部分222将电写入/读取装置224连接在信息记录介质(存储器)上。在这种电写入/读取装置224中,利用开关220将产生脉冲部分218连接在两个应用部分222之间,两个应用部分222分别与下部电极212和上部电极214连接。另外,用开关221连接电阻测量仪219。将电阻测量仪219连接在判定部分223上,用电阻测量仪219确定高低电阻值。使用产生脉冲部分218,通过应用部分222在上部电极214和下部电极212之间施加电流脉冲,用电阻测量仪219测量下部电极212和上部电极214之间的电阻值,判定部分223确定高低电阻值。一般来说,因为相变部分215中的相变可造成电阻值的变化,所以可以用这种判定结果知道相变部分215的相态。
在实施例B-25中,相变部分215的熔点是630℃,结晶温度是170℃,结晶时间是130nsec。相变部分215为非晶相时下部电极212和上部电极214之间的电阻值是1000Ω,晶相时的电阻值是20Ω。相变部分215为非晶相时(即,高电阻状态)在下部电极212和上部电极214之间施加20mA和150ns的电流脉冲。然后下部电极212和上部电极214之间的电阻值减小,相变部分215由非晶相态变为晶相态。接下来,相变部分215晶相时(即,低电阻状态)在下部电极212和上部电极214之间施加200mA和100ns的电流脉冲。然后下部电极212和上部电极214之间的电阻值增加,相变部分215由晶相变为非晶相。
由上述结果可以证明:当含组成为(SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)的材料的层形成为环绕相变部分215的绝热部分216时,施加电能可以在相变部分215中产生相变,从而能够实现记录信息的功能。可以认为这种现象意味着:考虑到第一至第二十四个实施例的记录灵敏性,我们得到了与第一至第二十四个实施例B中使用的氧化物-碳化物体系材料层相同的效果。
与实施例B-25类似,当作为由(SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)制成的电介质的绝热部分216设置在圆柱状相变部分215周围时,能够有效防止在上部电极214和下部电极212之间施加电压时在相变部分215中流动的电流泄漏到周边部分。结果,电流产生的焦耳热能够有效提高相变部分215的温度。特别是当相变部分215转变为非晶相态时,必须一次性熔化相变部分215的Ge38Sb10Te52,然后将其快速冷却。当在相变部分215周围设置绝热部分216时,用很小的电流值就可以熔化相变部分215。
用于绝热部分216的(SnO)40(Ga2O3)40(SiC)20(mol%)熔点高,很难因为热量而导致原子扩散,因此它可以用于上述电存储器。例如,如果在相变部分215周围存在绝热部分216,则绝热部分216成为一个屏障,使得在电热方式下相变部分215在记录部分213表面上实际上是分离的。利用这种现象可以增加信息记录介质的存储容量,在信息记录介质中,在绝热部分216将其相互分离的条件下,当设置多个相变部分215时,可以改善寻址功能和转换功能。还可以连接多个信息记录介质。
如上关于用各种实施例描述的本发明的信息记录介质,在用光学装置记录信息的信息记录介质和用电学装置记录信息的信息记录介质中,通过提供本发明定义的氧化物-碳化物体系材料层作为邻近记录层的介电层,可以实现一种新型结构。因此可以使其性能超过传统的信息记录介质。
本发明的信息记录介质及其生产方法适用于高密度可重写光盘和一次写入型光盘,因为该介质具有能长时间保持记录信息的性能(非易失性)。另外它还适用于非易失性电存储器等。
虽然只是用选择的实施方案描述了本发明,但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是,在不背离附加的权利要求书所定义的本发明保护范围的情况下,由说明书出发可以作出各种变化和改动。另外,前面对本发明实施方案的说明只是例示性的,没有限制附加的权利要求书及其等同物所定义的本发明保护范围的用意。因此,本发明的保护范围不限于这些公开的实施方案。

Claims (54)

1、一种信息记录介质,其包括:信息层和介电层,信息层至少包括在应用激光束或电流中的至少一种时能够在晶相和非晶相之间变化的记录层,介电层至少含有C、Si、Sn和O。
2、一种信息记录介质,其包括:多个信息层和一个介电层,至少一个信息层至少具有在应用激光束和电流中的至少一种时能够在晶相和非晶相之间变化的记录层,介电层至少含有C、Si、Sn和O。
3、根据权利要求1或2的信息记录介质,其中,记录层比介电层更靠近信息记录介质的激光入射侧。
4、根据权利要求3的信息记录介质,其中还包括设置在记录层和介电层之间的界面层。
5、根据权利要求1-4的信息记录介质,其中,介电层用组成式CdSieSnfO100-d-e-f表示,其中,0<d<25,0<e<25,15<f<40(atom%)。
6、根据权利要求1-4的信息记录介质,其中,介电层含有SnO2和SiC的混合物。
7、根据权利要求6的信息记录介质,其中,介电层用组成式(SnO2)100-x(SiC)x表示,其中,0<x<50(mol%)。
8、根据权利要求1-4的信息记录介质,其中,介电层还含有至少一种下述元素:Ti、Zr、Hf、Y、Zn、Nb、Ta、Al、Bi、Cr、Ga、Ge和La。
9、根据权利要求6的信息记录介质,其中,介电层还含有至少一种下述化合物:TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Si-N、Ge-N、Cr-N和LaF3
10、根据权利要求1-9中任一项的信息记录介质,其中,介电层的膜厚是2-75nm。
11、根据权利要求1-9中任一项的信息记录介质,其中,介电层的膜厚是2-40nm。
12、根据权利要求1-11中任一项的信息记录介质,其中,记录层含有至少一种下述元素:Sb、Bi和Sn,还含有Ge和Te。
13、根据权利要求1-11中任一项的信息记录介质,其中,记录层用下面的一种组合物表示:(Ge-Sn)Te、GeTe-Sb2Te3、(Ge-Sn)Te-Sb2Te3、GeTe-Bi2Te3、(Ge-Sn)Te-Bi2Te3、GeTe-(Sb-Bi)2Te3和(Ge-Sn)Te-(Sb-Bi)2Te3
14、根据权利要求4-13中任一项的信息记录介质,其中,界面层含有至少一种下述元素:Zr、Hf、Y和Si,还含有Ga和Cr中的至少一种元素,还含有O。
15、根据权利要求4-13中任一项的信息记录介质,其中,界面层含有至少一种下述氧化物:ZrO2、HfO2、Y2O3和SiO2,还含有Ga2O3和Cr2O3中的至少一种氧化物。
16、根据权利要求14或15的信息记录介质,其中,界面层的膜厚是0.5-15nm。
17、根据权利要求14或15的信息记录介质,其中,界面层的膜厚是1-7nm。
18、一种信息记录介质的生产方法,其包括:形成信息层和形成介电层,形成信息层至少包括形成相变型记录层;和
在形成介电层时使用至少含C、Si、Sn和O的溅射目标。
19、一种信息记录介质的生产方法,其包括:形成多个信息层和形成一个介电层,至少一个信息层的形成至少包括形成相变型记录层;和
在形成介电层时使用至少含C、Si、Sn和O的溅射目标。
20、根据权利要求18或19的方法,其中还包括在形成记录层和形成介电层之间形成界面层。
21、根据权利要求18-20中任一项的方法,其中,用于形成介电层的溅射目标用组成式CgSihSniO100-g-h-i表示,其中,0<g<30,0<h<30,15<i<40(atom%)。
22、根据权利要求18-20中任一项的方法,其中,用于形成介电层的溅射目标含有SnO2和SiC的混合物。
23、根据权利要求22的方法,其中,用于形成介电层的溅射目标用组成式(SnO2)100-y(SiC)y表示,其中,0<y≤55(mol%)。
24、根据权利要求18-20中任一项的方法,其中,用于形成介电层的溅射目标还含有至少一种下述元素:Ti、Zr、Hf、Y、Zn、Nb、Ta、Al、Bi、Cr、Ga、Ge和La。
25、根据权利要求18-20中任一项的方法,其中,用于形成介电层的溅射目标还含有至少一种下述化合物:TiO2、ZrO2、HfO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、SiO2、Al2O3、Bi2O3、Cr2O3、Ga2O3、Si-N、Ge-N、Cr-N和LaF3
26、根据权利要求18-25中任一项的方法,其中,用Ar气或Ar气与O2气的混合气体形成介电层。
27、用于通过应用光能和电能中的至少一种进行记录信息和复制信息中的至少一种用途的信息记录介质,其包括:包括介电层的信息层,介电层含有由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素,还含有由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素,还含有氧和碳。
28、根据权利要求27的信息记录介质,其中,介电层用组成式MHOILJCK(atom%)表示,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,H、I、J、K还满足关系式:10≤H≤40,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,且H+I+J+K=100。
29、根据权利要求27的信息记录介质,其中,介电层含有Zr和Hf中的至少一种,用MHAPOILJCK(atom%)表示,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素A是Zr和Hf中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,H、P、I、J、K还满足关系式:10≤H≤40,0<P≤15,35≤I≤70,0<J≤30,0<K≤30,且H+P+I+J+K=100。
30、根据权利要求28或29的信息记录介质,其中,介电层中的元素M是Sn。
31、根据权利要求28或29的信息记录介质,其中,介电层中的元素M含有Sn和Ga。
32、根据权利要求28-31中任一项的信息记录介质,其中,介电层中的元素A含有Zr。
33、根据权利要求27-32中任一项的信息记录介质,其中,信息层包括相变型记录层。
34、根据权利要求33的信息记录介质,其中,记录层含有至少一种下述材料:Ge-Sb-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Bi-Te、Ge-Sn-Bi-Te、Ge-Sb-Bi-Te、Ge-Sn-Sb-Bi-Te、Ag-In-Sb-Te和Sb-Te。
35、根据权利要求34的信息记录介质,其中,记录层的膜厚小于或等于15nm。
36、根据权利要求33-35中任一项的信息记录介质,其中,排列介电层,使其与记录层的至少一个界面接触。
37、用于通过应用光能和电能中的至少一种进行记录信息和复制信息中的至少一种用途的信息记录介质的生产方法,其包括:
提供具有介电层的信息记录介质;和
用溅射法形成介电层,使用的溅射目标含有由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素,还含有由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素,还含有氧和碳。
38、根据权利要求37的方法,其中,溅射目标含有用组成式MhOiLjCk(atom%)表示的材料,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,h、i、j、k还满足关系式:10≤h≤40,35≤i≤70,0<j≤30,0<k≤30,且h+i+j+k=100。
39、根据权利要求37的方法,其中,溅射目标含有Zr和Hf中的至少一种,含有用组成式MhApOiLjCk(atom%)表示的材料,其中,元素M是GM组中的至少一种元素,元素A是Zr和Hf中的至少一种元素,元素L是GL组中的至少一种元素,h、p、i、j、k还满足关系式:10≤h≤40,0<p≤15,35≤i≤70,0<j≤30,0<k≤30,且h+p+i+j+k=100。
40、根据权利要求38或39的方法,其中,溅射目标中的元素M是Sn。
41、根据权利要求38或39的方法,其中,溅射目标中的元素M含有Sn和Ga。
42、根据权利要求39-41的方法,其中,溅射目标中的元素A含有Zr。
43、根据权利要求37的方法,其中,溅射目标含有:
(a)由Sn和Ga组成的GM组中的至少一种元素的氧化物;和
(b)由Si、Ta和Ti组成的GL组中的至少一种元素的碳化物。
44、根据权利要求43的方法,其中,溅射目标含有Zr和Hf中的至少一种氧化物。
45、根据权利要求43或44的方法,其中,溅射目标中GM组元素氧化物的含量是50mol%或更高。
46、根据权利要求45的方法,其中,溅射目标中Sn氧化物的含量是50mol%或更高。
47、根据权利要求45的方法,其中,溅射目标中Sn氧化物和Ga氧化物的总含量是50mol%或更高。
48、根据权利要求44-47中任一项的方法,其中,溅射目标含有Zr的氧化物。
49、根据权利要求43的方法,其中,溅射目标含有用组成式Dx(B)100-x(mol%)表示的材料,其中,元素D是SnO2和Ga2O3中的至少一种化合物,元素B是SiC、TaC和TiC中的至少一种化合物,x的范围是50≤x≤95。
50、根据权利要求44的方法,其中,溅射目标含有用组成式Dx(E)y(B)100-(x+y)(mol%)表示的材料,其中,元素D是SnO2和Ga2O3中的至少一种化合物,元素E是ZrO2和HfO2中的至少一种化合物,元素B是SiC、TaC和TiC中的至少一种,50≤x≤95和0<y≤40。
51、根据权利要求49或50的方法,其中,溅射目标含有其中的元素D用组成式SnO2表示的材料。
52、根据权利要求49或50的方法,其中,溅射目标含有其中的元素D用组成式SnO2和Ga2O3表示的材料。
53、根据权利要求50-52中任一项的方法,其中,溅射目标含有其中的元素A用组成式ZrO2表示的材料。
54、根据权利要求49-53中任一项的方法,其中,溅射目标含有其中的元素B用组成式SiC表示的材料。
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