CN1905032A - 光记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光记录介质(10)。该光记录介质(10)具有基板(12)、设置在该基板(12)上的光入射侧的第一信息层(14)、作为设置在比其更靠近光入射侧的半透过信息层的第二信息层(16)而成，上述第二信息层(16)包含记录膜(18)、以及相邻于该记录膜(18)的光入射侧而设置的界面层(20)而构成，该记录膜(18)由能够通过将物镜的数值孔径设为NA、激光束的波长设为λ时λ/NA≤650nm的光学系统来改写的相变材料来形成，而且界面层(20)由ZnS、SiO2以及Cr2O3来构成，另外，记录膜(18)将Sb作为主成分，而将Ge作为副成分。

Description

光记录介质
技术领域
本发明涉及一种被称为下一代DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)的光记录介质。
背景技术
作为下一代DVD，而提出有一种利用激光波长λ为405nm(蓝色)、物镜的数值孔径NA＝0.85的光学系统的DVD，并且，在单面上具有两层信息层、且改写速度为1倍速(线速度约为5.0m/s)的改写型光记录介质已被商品化。另外，还存在激光波长λ＝405nm、数值孔径NA＝0.65的规格的下一代DVD。
对于这样的下一代DVD，要求进一步增大存储容量、以及实现高速记录。
在如上所述的、单面上具有两层或者更多层的信息层的光记录介质中，为了能够对于离光入射面最远的信息层进行记录以及再现，而将除了离激光束的光入射面最远的信息层以外的信息层做成半透过的结构。
这时，虽然有必要使信息层所包含的相变记录膜的膜厚变薄，但若使该膜厚变薄，则产生如下问题：结晶化速度以及删除率降低，而记录标记(非晶态)的删除变得困难，从而改写速度降低。
另外，激光束的光点尺寸通过相变记录膜的某一点的时间越短，上述删除率的降低越明显。即，线速度越快，则删除率越容易降低。因此，光记录介质越是高密度大容量，越难提高改写速度。
例如，如JP特开2003-228881号公报所记载，作为如上所述的提高相变记录膜的结晶化速度的方法，而公开有使用Cr2O3而作为由Ge4Sb2Te7等的化合物类相变材料构成的相变记录膜的界面层的方法，并记载有：通过防止向记录膜中的ZnS扩散，来取得提高改写次数、及提高结晶化速度的效果。
但是，对多层光记录介质中的半透过信息层的记录膜使用GeSbTe、GeBiTe等化合物类相变材料，并追加Cr2O3的界面层而进行对于高速记录的研究的结果，在激光波长为405nm、NA＝0.85(或者0.65)的光学系统中，线速度为20m/s(4倍速)时无法实现对非晶态的结晶化(删除)。因此，在下一代DVD的领域中，使用GeSbTe、GeBiTe等化合物类材料来作为半透过信息层中的相变记录膜，而使其对应于4倍速或其以上的高速记录是很困难的。
对此，若作为相变记录膜而使用以Sb为主成分的SbTe共晶类材料，则能够根据Sb的含有量来控制结晶化速度，另外，由于其熔点比化合物类材料低而在600℃以下，因此能够让用于形成非晶态标记的激光束的功率变小。
但是，当使用该SbTe共晶类材料而作为记录膜时，若为了使其能够对应于高速记录而增加Sb含有量，则产生以下问题点：结晶化及活化能降低而破坏非晶态标记的热稳定性。
对此，本发明人找出了如下的一种方法，并申请了JP特愿2005-095880号：将Sb和Ge为主成分、将Mg为添加成分而形成半透过信息层中的相变材料的记录膜，而且，对于该记录膜，通过由Cr2O3来形成相邻于激光束的光入射侧的界面层，而能够不会使激光功率过大、且不会破坏非晶态标记的热稳定性地进行高速记录。
但是，在该光记录介质中，产生这样的问题点，即，若在高温高湿下保存，则发生界面层的剥离，从而会发生无法记录的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研制的，其目的在于提供一种光记录介质，其无需增大用于形成非晶态标记的激光功率、且不破坏非晶态标记的热稳定性而能够进行高速记录的同时，即使在高温高湿下保存也不会发生界面层的剥离。
本发明人努力研究的结果，找出一种方法：若代替如上所述的Cr2O3而由ZnS、SiO2以及Cr2O3来形成界面层，则即使在高温高湿下进行保存也不会发生界面层的剥离，而能够进行高速记录。
即，通过如下的实施例来解决上述问题。
(1)一种光记录介质，具有基板、设置在该基板上的激光束的光入射侧的第一信息层、设置在比该第一信息层更靠近光入射侧的至少一层的半透过信息层而成，上述半透过信息层包含记录膜、以及相邻于该记录膜的光入射侧而设置的界面层而构成，同时，上述记录膜由相变材料形成，该相变材料能够通过将物镜的数值孔径设为NA、将激光束的波长设为λ时λ/NA≤650nm的光学系统来改写，其特征在于，上述记录膜将Sb作为主成分，且作为副成分而至少含有Ge，并且上述界面层由ZnS、SiO2以及Cr2O3来形成。
(2)如(1)所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层中的Cr2O3的含有量为15mol％以上、且90mol％以下。
(3)如(1)或(2)所记载的光记录介质，其特征在于，在上述记录膜中，Sb是77.2at％以上、且88at％以下，Ge是9.9at％以上、且21at％以下。
(4)如(1)、(2)或(3)所记载的光记录介质，其特征在于，上述记录膜将Mg作为添加成分而含有1at％以上、且3.9at％以下。
(5)如(1)～(4)的任意一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的膜厚为0.4nm以上、且9nm以下。
(6)如(1)～(4)的任意一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的膜厚为0.5nm以上、且8nm以下。
(7)如(1)～(6)的任意一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的组分为{(ZnS)0.8(SiO2)0.2}(100-X)(Cr2O3)X，其中，39≤X≤86。
在本发明的光记录介质中，通过由SbGe共晶类材料形成记录膜，且在该激光束入射侧形成由ZnS、SiO2、Cr2O3构成的界面层，而虽是推测，通过界面层来促进从记录膜界面开始的结晶核的生成，而且由该所生成的结晶核迅速进行结晶成长，而缩短了结晶化时间，从而无需增大激光功率、且不会破坏非晶态标记的热稳定性而能够进行高速记录。另外，即使在高温高湿下进行保存之后，也没有发生过界面层的剥离。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第一实施例的光记录介质的剖面图。
图2是表示在第一实施例的光记录介质的界面层中的Cr2O3含有量和4倍速删除之间的关系的曲线图。
图3是表示在与上述第一实施例的光记录介质除了界面层的组分不同之外结构相同的光记录介质的样品中的、记录线速度和删除率之间的关系的曲线图。
图4是表示在同样的、界面层的组分不同的多个样品中进行4倍速记录时的时基误差特性的曲线图。
具体实施方式
最佳实施方式中的光记录介质具有基板、设置在该基板上的激光束的光入射侧的第一信息层、设置在比第一信息层更靠近光入射侧的半透过信息层而成，而且上述半透过信息层包括记录膜以及相邻于该记录膜的光入射侧而设置的界面层的构成同时，上述记录膜将Sb作为主成分、且作为副成分至少具有Ge，且由相变材料来形成，该相变材料能够通过将物镜的数值孔径设为NA、将激光束的波长设为λ时λ/NA≤650nm的光学系统来改写，还有，上述界面层由ZnS、SiO2以及Cr2O3来形成。
作为上述半透过信息层的构成例，可举例在基板上依次层叠第一电介质层、反射层、第二电介质层、记录膜(层)、界面层、第三电介质层、散热层的结构。
第一电介质层是为保护反射层以及调整光透过率而设置的，其材料并非特别受到限定，可使用包含从Ti、Zr、Hf、Ta、Si、Al、Mg、Y、Ce、Zn、In、Cr、Nb等中选择的至少一种金属的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、或者这些的复合物等。在最佳实施方式中是由作为主成分而含有氧化锆的材料来形成。在此所谓的主成分是指在全体中所占摩尔比为60％以上的成分。第一电介质层的膜厚D1优选1nm≤D1≤60nm。当不到1nm时，对反射层的保护不充分，而当厚于60nm时，超出优选的光透过率范围。
反射层是为了散热和光干涉效果而设置的，其材料优选使用Ag合金，并且为了作成半透过结构，其膜厚Tr为0＜Tr＜30nm。优选为0＜Tr＜20nm。记录膜(层)的优选膜厚Trec是2nm≤Trec≤12nm，优选为2.5nm≤Trec≤8nm。
由此，整个半透过信息层对记录波长的光透过率为30％以上、且80％以下。若半透过信息层的光透过率不到30％，则对于离激光束的光入射面最远的信息层的记录变得困难，而若超过80％，则对于半透过信息层的记录变得困难。这是作为半透过信息层而被要求的一般的条件。
记录膜(层)至少由Sb以及Ge构成。还有，也可以含有从Mg、Al、Si、Mn、Zn、Ga、Sn、Bi、In等中选择的至少一种添加成分。
Sb的优选原子重量百分比为77.2≤Sb≤88，更优选为81≤Sb≤88。当Sb不到77.2at％时，结晶化速度降低，从而标记的删除变得困难。还有，标记的热稳定性被破坏。Ge的优选原子重量百分比是10≤Ge≤22，更优选是10≤Ge≤21。当Ge不到10at％时，标记的热稳定性被破坏。另外，当超过21at％时，结晶化速度降低，从而删除变得困难。从Mg等中选择的至少一种添加成分的优选原子重量百分比为1≤Mg等≤3.9。当Mg等不到1at％时，不能取得降低噪声的效果。另外，当大于3.9at％时，结晶化速度降低，从而删除变得困难。
第二电介质层控制记录层和反射层的保护以及从记录层到反射层的散热性。其材料并没有特别受到限定，可以使用包含从Ti、Zr、Hf、Ta、Si、Al、Mg、Y、Ce、Zn、In、Cr、Nb等中选择的至少一种金属的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、或者这些的复合物等。在本发明的实施方式中，由作为主成而包含氧化锆的材料来形成。所谓主成分是指在全体中所占摩尔比为60％以上的材料。膜厚D2优选为2nm≤D2≤20nm。当不到2nm时，对记录层以及反射层的保护不充分，而当厚于20nm时，来自记录层的热量无法迅速散热到反射层而冷却速度降低，从而正确形成非晶态标记变得困难。
界面层进行对结晶化速度的控制。通过对界面层使用ZnS、SiO2、Cr2O3、特别是通过使用Cr2O3，而能够提高结晶化速度。界面层的膜厚Ti为0.5nm≤Ti≤8nm。当界面层的膜厚不到0.5nm时，无法获得可改写的最大线速度，还有，当厚于8nm时，虽然可改写的最大线速度提高，但因由Cr2O3的光吸收而半透过记录层的光透过率减少。
第三电介质层进行对于光学特性的调整以及从记录层到散热层的散热性的控制。其材料并没有特别受到限定，但可以使用包含从Ti、Zr、Hf、Ta、Si、Al、Mg、Y、Ce、Zn、In、Cr、Nb等中选择的至少一种金属的氧化物、氮化物、硫化物、碳化物、氟化物、或者这些的复合物等。优选由ZnS和SiO2的混合物来形成。优选的ZnS和SiO2的摩尔比是从50∶50到95∶5。当超出该范围时，ZnS和SiO2的混合物的折射率发生变化，而光学特性的调整变得困难。第三电介质层的膜厚D3优选为5nm≤D3≤50nm。当薄于5nm时，记录层的保护以及光学特性的调整变得困难，而当厚于50nm时，从记录层到散热层的散热性降低。
散热层是用于控制来自记录层的散热而提高记录层的冷却效果，从而容易正确地形成非晶态标记的层。其材料并没有特别受到限定，但优选比第三电介质层的材料热传导率高的材料，优选AlN、SiN、BN、Al2O3、TiO2等。在最佳实施方式中是由AlN来形成的。散热层的优选膜厚Theat为15≤Theat≤150nm，更优选的是20≤Theat≤120nm。当散热层的膜厚不到15nm时，来自记录层的散热效果变弱，另外，当变为150nm以上时，成膜所需的时间变长，从而导致生产效率降低。
此外，第一、第二、第三电介质层可以是单层，也可以是由两层以上的多层电介质层构成。
[第一实施例]
以下参照图1，详细说明本发明的第一实施例的光记录介质10。
该光记录介质10具有基板12、设置在该基板12上的激光束的光入射侧(在图1中为上侧)的第一信息层14、作为设置在比该第一信息层14更靠近光入射侧的半透过信息层的第二信息层16而成，而且，上述第二信息层16包含记录膜18、以及相邻于该记录膜18的光入射侧而设置的界面层20而构成。
在上述第一信息层14和第二信息层16之间设置有间隔层22，另外，在上述第二信息层16的光入射侧设置有光透过层24。
上述第二信息层16具有从间隔层22侧开始依次通过阴极溅镀形成如下结构：例如由膜厚为5nm的ZrO2膜构成的第一电介质层26；例如由膜厚为10nm的AgPdCu(98∶1∶1at％)膜构成的反射层28；例如由膜厚为5nm的ZrO2膜构成的第二电介质层30；膜厚为6nm的上述记录层18；例如由膜厚为5nm的ZnS、SiO2、Cr2O3膜构成的上述界面层20；例如由膜厚为15nm的ZnS∶SiO2(80∶20mol％)膜构成的第三电介质层32；例如由膜厚为50nm的AlN膜构成的散热层34。
另外，上述基板12由厚度为1.1mm的聚碳酸酯构成，间隔层22的厚度为25μm，并且利用紫外线固化型树脂、且通过旋涂法来形成厚度为75μm的上述光透过层24。通过初始化设备使上述第二信息层全面结晶化之后，形成该光透过层24。
在该第一实施例中，上述记录层18的材料可以使用SbGe(87.0∶13.0at％)。
对于该第一实施例的光记录介质10，通过波长为405nm的激光束，且利用具有NA＝0.85的光学系统的评估机，在线速度为19.68m/s(4倍速)、时钟频率为264MHz、记录信号为(1，7)RLL调制信号的条件下进行了对记录删除特性的评估。再现是在线速度4.92m/s下进行的。另外，对于80℃85％RH50小时保存后的样品在光学显微镜下确认膜剥离。
对于如上所述条件的光记录介质中改变了界面层的组分的样品1～10的膜剥离、删除特性、时基误差的评价表示在表1中。在此，如果在4倍速下删除DC1次的8T信号时的删除率是25dB以上，则用○来表示，如果不到25dB，则用×来表示；4倍速时基误差是，如果第10次记录的混合信号的时基误差值不到9％，则用○来表示，如果是9％以上且不到12％，则用△来表示，如果在12％以上，则用×来表示；如果发生膜剥离，则用×来表示，如果没有发生，则用○来表示。
表1
  样品   ZnS(mol％)  SiO2(mol％) Cr2O3(mol％)  4×删除率   4×时基误差   膜剥离
  1   80  20 0  ×   ×   ○
  2   74  18 8  ×   ×   ○
  3   66  17 17  △   △   ○
  4   59  15 26  ○   △   ○
  5   49  12 39  ○   ○   ○
  6   39  10 51  ○   ○   ○
  7   26  7 67  ○   ○   ○
  8   11  3 86  ○   ○   ○
  9   6  2 92  ○   ○   ×
  10   0  0 100  ○   ○   ×
另外，将表1中的Cr2O3含有量和4倍速删除率之间的关系表示在图2中。删除率为25dB、Cr2O3为15mol％。
另外，将改变了对于上述样品1、4、6、7以及10进行删除时的线速度时的DC删除率变化，表示在图3中。从该图3可知，在4倍速(线速度为19.68m/s)下，对于样品4、6、7、10得到了25dB以上的删除率。
还有，在图4中表示样品4、6、7、10的、在4倍速记录下的时基误差特性。从该图4可知，记录功率在一定范围的区域内，获得了时基误差值为9％以下的良好的记录特性。
下面，在上述光记录介质中，改变了界面层的膜厚，而测量了4倍速删除率、4倍速时基误差、调制度，并将结果表示在表2中。此外，将ZnS∶SiO2∶Cr2O3的组分设定为26∶7∶67(mol％)。
上述4倍速删除率以及4倍速时基误差的判定基准与上述表1的情况相同。另外，对于调制度，当35％以上时表示为○，当30％以上且不到35％时表示为△，当不到30％时表示为×。在此，调制度是，记录无规则晶体点阵(random pattern)的信号之后，测定结晶部(未记录部)和非晶态部(记录部)的反射率，并将(结晶部的反射率-非晶态部的反射率)/结晶部的反射率×100作为调制度。
表2
  ZnS∶SiO2∶Cr2O3膜厚(nm)  4×删除率   4×时基误差   调制度
  0  ×   ×   ○
  0.3  △   △   ○
  0.4  ○   △   ○
  0.5  ○   ○   ○
  1  ○   ○   ○
  3  ○   ○   ○
  5  ○   ○   ○
  8  ○   ○   ○
  9  ○   ○   △
  10  ○   △   △
  13  ○   △   ×
从上述可知，界面层的组分是{(ZnS)0.8(SiO2)0.2}(100-X)(Cr2O3)X，其中，39≤X≤86，膜厚为0.5nm以上、且0.8nm以下时，不会破坏4倍速删除率、4倍速时基误差特性而能够进行高速记录，且也不发生界面层的剥离。
[第二实施例]
第二实施例制作与变更SbGeMg记录膜的组分的第一实施例同样的光记录介质(样品11～21)，与上述同样地，记录8T标记之后，改变线速度的同时测定了以DC删除功率4mW进行了1次删除时的删除率。另外，从该删除线速度和删除率之间的关系，求出能够得到作为可删除的标准的删除率25dB的线速度。该可删除的最大线速度为可改写的最大线速度，数值越大越能够高速记录。
将测定结果表示在表3中。从表3可知，样品11原来在线速度40m/s下也可进行删除，但是形成记录标记后的信号再现标记的一部分逐渐被结晶化，而引起了再现劣化。这是因为：由于结晶化速度过快，故非晶态的热稳定性降低的结果。
表3
样品             组分(at％)   可删除的最大线速度(m/s)
  Sb   Ge   Mg
  11   91.0   7.0   2.0   ＞40
  12   88.0   10   2.0   39
  13   86.2   9.9   3.9   18.4
  14   85.9   13.1   1.0   16.6
  15   84.9   13.2   1.9   27
  16   84.6   11.6   3.8   18.2
  17   82.9   15.2   1.9   16
  18   81.0   17.2   1.8   11.8
  19   79.0   19.2   1.8   8.5
  20   77.2   21.0   1.8   5.5
  21   76.2   22.0   1.8   不可删除
另外，在样品21中没能删除标记。认为这是结晶化速度显著降低的结果。根据以上的结果可知，Sb、Ge的优选组分范围是Sb为77.2at％以上、且88at％以下，Ge为9.9at％以上、且21at％以下。
另外，根据本发明人的其他实验，则当Mg不到1at％时得不到降低噪声效果，而当多于3.9at％时结晶化速度降低，因此Mg的组分应为1at％以上、且3.9at％以下。
此外，上述实施例涉及一种激光波长λ为405nm、物镜的数值孔径NA为0.85的规格的DVD，但是，上述各特性在λ＝405nm、NA＝0.65的规格的DVD上也相同。还有，上述实施例是关于信息层为两层的光记录介质的内容，但本发明并不限定于此，也可以适用于信息层为3层以上的光记录介质。

Claims (10)

1、一种光记录介质，具有基板、设置在该基板上的激光束的光入射侧的第一信息层、设置在比该第一信息层更靠近光入射侧的至少一层的半透过信息层而成，上述半透过信息层包含记录膜、以及相邻于该记录膜的光入射侧而设置的界面层而构成，同时，上述记录膜由相变材料形成，该相变材料能够通过将物镜的数值孔径设为NA、将激光束的波长设为λ时λ/NA≤650nm的光学系统来改写，其特征在于，
上述记录膜将Sb作为主成分，且作为副成分而至少含有Ge，并且上述界面层由ZnS、SiO2以及Cr2O3来形成。
2、如权利要求1所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层中的Cr2O3的含有量为15mol％以上、且90mol％以下。
3、如权利要求1所记载的光记录介质，其特征在于，在上述记录膜中，Sb是77.2at％以上、且88at％以下，Ge是9.9at％以上、且21at％以下。
4、如权利要求2所记载的光记录介质，其特征在于，在上述记录膜中，Sb是77.2at％以上、且88at％以下，Ge是9.9at％以上、且21at％以下。
5、如权利要求1～4中任一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述记录膜将Mg作为添加成分而含有1at％以上、且3.9at％以下。
6、如权利要求1～4中任一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的膜厚为0.4nm以上、且9nm以下。
7、如权利要求1～4中任一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的膜厚为0.5nm以上、且8nm以下。
8、如权利要求1～4中任一项所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的组分为{(ZnS)0.8(SiO2)0.2}(100-X)(Cr2O3)X，其中，39≤X≤86。
9、如权利要求5所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的组分为{(ZnS)0.8(SiO2)0.2}(100-X)(Cr2O3)X，其中，39≤X≤86。
10、如权利要求6所记载的光记录介质，其特征在于，上述界面层的组分为{(ZnS)0.8(SiO2)0.2}(100-X)(Cr2O3)X，其中，39≤X≤86。
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