DE3011690A1 - Aufzeichnungsmedium - Google Patents
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
- Y10S430/146—Laser beam
Description
SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK
MARIAHIU=PLATz 2 Λ 3, MDNCHEN 90 POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, P-8OOO MÖNCHEN SB
■5
HITACHI, LTD. 26. März 1980
DEA-25 151
Auf zeichnungsmeditun
030041/0720
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsmedium oder Aufzeichnungsmaterial,
das das Entfernen von Material durch Verdampfen aus oder die Deformation von etc» einer dünnen
Aufzeichnungsschicht ausnützt, welche Veränderungen durch die Einwirkung von Wärme verursacht werden, die
mit Hilfe eines Aufzeichnungsstrahls, wie eines Laserstrahls und/oder indirekt mit Hilfe von zusätzlichen
Einrichtungen erzeugt wird.
Bislang ist als dünne Aufzeichnungsschicht des oben beschriebenen Typs ein Material bekannt geworden, das beispielsweise
Paraffin, öl oder dergleichen verwendet. Mit Hilfe dieser Technik wird die Anzeige, die Speicherung,
die übertragung etc. eines Bildes dadurch bewirkt, daß
man infrarotes Licht auf die dünne Aufzeichnungsschicht aus Paraffin oder dergleichen projiziert und die Deformation
der dünnen Schicht, die durch ein Verdampfen des Materials und/oder durch eine Diffusion des Materials
zur Peripherie hin erfolgt, ausnützt. Zur Überwindung der Nachteile dieser Methode, die beispielsweise darin
zu sehen sind, daß das in dem Paraffin oder dergleichen erzeugte Bild durch die nach der Projektion noch verbleibende
Wärme zum Verschwinden gebracht wird, wurde der nachstehend erläuterte Vorschlag gemacht. Man ordnet
eine Substanz, die das zu projezierende Licht absorbiert, auf einem vorbestimmten Substrat an, so daß die Wärme,
die durch das Licht erzeugt wird, das von der. Substanz absorbiert worden ist, auf die Aufzeichnungsschicht übertragen
wird, wodurch als Folge einer Verdampfung oder einer Bewegung eine Deformation der Aufzeichnungsschicht
verursacht wird. Selbst wenn die Schicht aus der Substanz, die das pröjizierte Licht absorbiert, dünn ist,
030041/0720
ist die Lichtabsorption ausreichend groß. Demzufolge erfolgt die Zuführung der Wärme zu der Aufzeichnungsschicht
in wirksamer Weise und es wird das oben angesprochene natürliche Verschwinden des Bildes nach der Projektion erschwert.
Dies bedeutet, daß das Bild in zufriedenstellender Weise gespeichert werden kann. Als Substanzen/ die das
projizierte Licht absorbieren, werden CdS, CdSe, As2S
etc. verwendet. Aufzeichnungsmedien dieser Art sind in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 48-142442
beschrieben.
Diese Aufzeichnungsmedien haben sich jedoch für die praktische Anwendung als nicht geeignet erwiesen, da die Aufzeichnungsempfindlichkeit
und die Lesefehlerrate (Signal/ Rausch-Abstand) für die praktische Anwendung nicht ausreichend
gut sind.
Es besteht daher ein Bedürfnis dafür, eine Halbleiter-Laservorrichtung
als Schreibstrahlquelle für das Aufzeichnungsmedium des angegebenen Typs zu verwenden.
Als Stand der Technik darf folgendes genannt werden: (1) S. Kobayashi und K. Kurihara, Appl. Phys. Letters
19 (1971), 1482 und
(2) M. Terao, Proceedings of the 6th Conference on Solid
State Devices, Tokyo (1974), Supplement to the Journal of the Japan Society of Applied Physics, Vol. 44,
(1975) 79 bis 84.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Aufzeichnungsmedium
mit mindestens einer ersten Schicht aus einem anorganischen Material, die auf einem vorbestimmten Substrat angeordnet
ist und ein Lichtabsorptionsvermögen für projiziertes
Licht aufweist, und einer Aufzeichnungsschicht,
35 die die erste Schicht aus dem anorganischen Material
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überdeckt und als Hauptbestandteil ein organisches Material umfaßt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die
erste Schicht aus dem anorganischen Material mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die In, Bi, Te, Sb, Ge, Sn", Pb, Cr, Nb, Ni, Pd, Fe, Pt,
Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl umfaßt, wobei der Gehalt dieser Elemente mindestens 65 Atom-% beträgt.
Weiterhin kann die erste Schicht aus dem anorganischen Material mit einer zweiten Schicht aus einem anorganischen
Material überdeckt sein, die eine Lese-Lichtdurchlässigkeit besitzt, die größer ist als die der ersten
Schicht aus dem anorganischen Material. Vorzugsweise umfaßt die zweite Schicht aus dem anorganischen Material
ein anorganisches Material, das mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi,
Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt, und mindestens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die S, Se und 0 einschließt.
2o
2o
In der Nähe mindestens einer Oberfläche der ersten Schicht aus dem anorganischen Material kann gewünschtenfalls mindestens
eine Stabilisatorschicht angeordnet werden.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium besitzt ausgezeichnete Eigenschaften insbesondere dann, wenn die
Durchmesser der einzelnen Löcher oder Vertiefungen, die
während des Aufzeichnungsvorgangs gebildet werden, o,5 ,um bis 1,5,um betragen und die Projektionszeit des Schreib-Strahls
für einen Flecken 1o ns bis 5oo ns beträgt.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium kann zufriedenstellenderweise
zur Aufzeichnung von Informationen verwendet werden, selbst wenn man als Quelle für den Schreibstrahl
eine Halbleiter-Laservorrichtung verwendet. Somit
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wird erfindungsgemäß ein Aufzeichnungsmedium geschaffen, das eine höhere Aufzeichnungsempfindlichkeit, eine geringere
Lese-Fehlerrate und ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist als die herkömmlichen Aufzeichnungsmedien.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
1o
1o
Fig. 1 und 2 Schnittansichten von erfindungsgemäßen Aufz e i chnungsmedi en;
Fig. 3 und 4 Schnittansichten eines Aufzeichnungsmediums
bzw. eine Draufsicht auf ein scheibenförmiges
Aufzeichnungsmedium, in das bereits Informationen
eingeschrieben worden sind;
Fig. 5 eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums
wiedergibt;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums
verwendeten Bedampfungsvorrichtung;
Fig. 7 eine Schnittansicht, die den Zustand verdeutlicht, in dem das Aufzeichnungsmedium montiert ist;
Fig. 8 und 13 Diagramme, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens der Aufzeichnungsmedien
wiedergeben;
Fig. 9 und 1o Diagramme, die die Beziehung zwischen der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserenergie
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und der Materialzusammensetzung wiedergeben; und
Fig. 11 und 12 Diagramme, die die Beziehung zwischen der
Dicke der Schicht aus dem anorganischen Material bzw. der Aufzeichnungsschicht und der für die
Aufzeichnung erforderlichen Laserenergie wiedergeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium wird ein das projizierte Licht absorbierendes Material, wie es
unten beschrieben wird, ausgewählt und man bildet eine Aufzeichnungsschicht aus einem organischen Material, die
in ausreichender Nähe (die einen "engen Kontakt" einschließt) zu dem Licht absorbierenden Material angeordnet
ist.
Die Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums, das ein
Substrat 1, eine erste Schicht 2 aus einem anorganischen Material und eine Aufzeichnungsschicht 3 umfaßt. Es ist
wesentlich, daß die erste Schicht 2 aus dem anorganischen Material, die als Lichtabsorptionsschicht dient, prinzipiell
mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Bi, Te, Sb, In, Sn, Pb, Ge7 Cr, Nb,
Ni, Pd, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl umfaßt. Von diesen Elementen sind Bi, In, Ge, Sn etc. bevorzugt, da
sie frei von toxischen Wirkungen sind.
Die erste Schicht aus dem anorganischen Material enthält neben mindestens einem Element der oben angesprochenen
Gruppe von Elementen mindestens ein weiteres Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Sauerstoff, Schwefel
und Selen umfaßt. Sauerstoff und Schwefel sind nicht toxisch und daher bevorzugt. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gehalt
an dem oder den zusätzlichen Elementen im Höchst-
030041/0720
fall 35 Atom-%. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit
sich, daß die Lichtabsorptionsschicht während des Aufzeichnungsvorgangs nur schwer verformt werden kann. Bevorzugt
sind die folgenden Kombinationen: Bi-S, In-S, Bi - In - S, Bi - Ge - 'S, Sn - In - S, Bi - Sn - S,
Bi-O-S, Bi-O-In-S, Bi-O-Sn-S, Sn-O, In-O und Bi-O. Konkret handelt es sich bei diesen
Kombinationen um Chalcogengläser, Mehrfachschichten
aus einem Oxid oder Sulfid und Wismut oder dergleichen, einem Sulfid mit niedrigem Schwefelgehalt, einem Oxid
mit niedrigem Sauerstoffgehalt etc. Natürlich kann man in diese Zusammensetzung geringe Mengen anderer Elemente
einmischen.
Besonders bevorzugte Materialien sind die der nachstehenden allgemeinen Formel I
Ax · By (I)
2o in der
A für mindestens ein Element steht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi, Te, Sb, Pb,
Ge und Sn umfaßt, während
B für mindestens ein Element steht, das aus der 25 Gruppe ausgewählt ist, die S, Se und 0 umfaßt,
wobei die folgenden Beziehungen erfüllt sind: 65 - χ - 1oo und ο - y - 35.
Für χ ist der Bereich 65 - χ - 8o besonders bevorzugt. Wenn der Wert von χ 8o übersteigt, neigt die erste
Schicht aus dem anorganischen Material dazu, verformt zu werden.
Der Laserstrahl, mit dem das Aufzeichnungsmedium bestrahlt wird, wird überwiegend durch die erste Schicht
G30CH1/Q720
2 aus dem anorganischen Material absorbiert. Die in diesem Bereich freigesetzte Wärme wird auf die diese
Schicht überdeckende Aufzeichnungsschicht übertragen, in der sich Löcher oder Vertiefungen bilden.
5
Für die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht ist ein Bereich von mindestens 2o nm bis höchstens 3oo nm bevorzugt.
Die Dicke der Aufzeichnungsschicht erstreckt sich vorzugsweise von mindestens 2o nm bis höchstens 2oo nm und
noch bevorzugter von mindestens 5o nm bis höchstens 15o nm.
Das Substrat 1, auf das die oben angesprochene Schicht
aus dem anorganischen Material und die oben beschriebene Aufzeichnungsschicht aufgebracht sind, besitzt keinen
wesentlichen Einfluß auf die Aufzeichnung. Die Tatsache, ob das Substrat aus einer transparenten, halbtransparenten
oder undurchlässigen Substanz besteht, hängt davon ab, ob Änderungen des Transmissionsfaktors ausgenützt
werden sollen oder ob irgendein anderes Verfahren bei der Steuerung der Dicke bei der Bildung der entsprechenden
Schichten auf dem Substrat angewandt wird. Da die physikalischen Eigenschaften des Substrats, wie die
Wärmekapazität und ihr Reflexionsvermögen, durch die Intensität etc. des verwendeten Laserstrahls begrenzt
werden, hängt die für das Substrat verwendete Substanz ebenfalls von diesen Eigenschaften ab. Die für das Substrat
im allgemeinen verwendeten Substanzen sind Oxidgläser oder synthetische Harze, wie Polymethylmethacrylat,
Polyvinylchlorid, Polyester, Polyäthylen etc.
Die lichtabsorbierende Schicht kann man in beliebiger
Weise aufbringen, beispielsweise durch Aufspritzen bzw.
030041/0720
Aufsputtern, durch Aufdampfen unter Einwirkung eines
Elektronenstrahls, durch Aufdampfen im Vakuum, durch
Intra-Gasbedampfung etc. Wenn man beim Aufdampfen des
organischen Materials für,die Aufzeichnungsschicht ein
organisches Material in geringer.Menge (im Höchstfall
ein Drittel, bezogen auf das Verhältnis der Dicke im Fall der Aufdampfung einer einzigen Substanz) einmischt,
oder wenn man eine Vielquellen-Hochgeschwindigkeits-Rotationsbedampfung
anwendet, wird die thermische Leitfähigkeit erniedrigt, wodurch die Empfindlichkeit des
Aufzeichnungsmediums gesteigert wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, die lichtabsorbierende Schicht durch die Intra-Gasverdampfung (intra-gaseous
evaporation) zu bilden. Dies beruht auf der Tatsache, daß die durch Intra-Gasverdampfung gebildete Schicht
eine große Anzahl von Hohlräumen aufweist und eine niedrige thermische Leitfähigkeit besitzt. Vorzugsweise
enthält das zu verwendende Gas prinzipiell mindestens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserstoff umfaßt. Von diesen ist das Gas besonders bevorzugt, das
überwiegend Sauerstoff enthält. Vorzugsweise liegt
-4 der Druck des Gases in einem Bereich von 1,33 χ 1o
-2 -4 -2 25 bis 1,33 χ Io mbar (1o bis 1o Torr).
Beispiele für das organische Material, mit dem man die Aufzeichnungsschicht bilden kann, sind Materialien,
deren Hauptbestandteile die folgenden sind: Acrylsäure und Methacrylsäure und deren Äthyl- oder Methylester
und deren Derivate (beispielsweise Acrylnitril); mindestens ein Polymeres, Copolymeres, Ester-polymeres
oder iiisehungen davon aus Kohlenstoff fluoriden, wie 3-Fluoräthylen-chlorid
und 4-Fluoräthylen, Vinylchlorid,
35 Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Styrol, Butadien,
030041/0720
Buten, Äthylen, Propylen, Chloropren, Vinylacetat, Urethan,
Vinylalkohol, Vinylformal, Viny!butyral und/oder
Äthylenglykol (beispielsweise Polyglycidylmethacrylat
oder ein Acrylnitril/Butadien/Styrol-Harz (ABS-Harz);
Polyimide; Polyamide; Polyacrylamide; Polyvinylpyrrolidon; Nitrocellulose; Celluloseacetat; Poly-p-xylylen;
Polyvinylcinnamat; Polyvinylidenchlorid; Polycarbonat;
Polyesterharze, wie Polyäthylenterephthalat; Phenolharze;
Phenol-Formaldehyd-Harze; Harnstoff-Harze; Silikonharze; Furanharze; Cumaronharze; Epoxidharze;, mit Naturharz
denaturiertes Maleinsäureharz; mit Naturharz denaturiertes Phenolharz; Alkylphenolharze; Ketonharze
Alkydharze, wie Glycero-phthalsäure-Harze; mehrwertige
Alkohole, wie Pinacol, Äthylenglykol und Hexandiol;
höhere Alkohole, wie Myristylalkohol; höhere
Fettsäuren, aromatische Carbonsäuren, Carbonsäuren, wie Polycarbonsäuren und Salze, Ester etc. davon, wie beispielsweise
Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure,
Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Fettsäureamide, Bis-fettsäureamide, wie Äthylen-bisstearinsäureamid,
Ester von Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, wie Leinsamenöl und Ölfirnis oder Oxide
davon, Hydroxyfettsäuren, Abietinsäure, Neoabietinsäure,
Dihydroabietinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und/oder Bernsteinsäure; aromatische Sulfonsäuren,
wie Sulfanilsäure; Phthalocyanin;Rhodamin B;
Saccharose; Diphenylenoxid; organische acyclische Schwefelverbindungen, wie Thioharnstoff; heterocyclische
Verbindungen mit Stickstoffatomen. oder Schwefelatomen
als Heteroatome, wie Imidazol; 1-Aminoanthrachinon, 2-Aminoanthrachinon,
2-Aminoanthracen, Chinizarin, Purpuroxanthin,
Anthrarufin, Chinazolin, Anthragallol, Tectochinon, Indigo, Indirubin oder Thioindigo; Hydroxyphenylessigsäure;
Chinhydron; Phthalanil; Fluorescin; Isatin; Valin; Leucomethylenblau; Leuco-olamin;
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Isodonobenzospyropylan; oder mindestens ein Azofarbstoff,
Anthrachinonfarbstoff, Indigoidfarbstoff, Phthalocyaninfarbstoff,
Carboniumfarbstoff, Chinoniminfarbstoff/ Methinfarbstoff,
Chinolinfarbstoff, Nitrofarbstoff, Nitrilofarbstoff,
Benzochinonfarbstoff, Naphthochinonfarbstoff,
Naphthalamidfarbstoff, Perinonfarbstoff, Triacrylmethanfarbstoff,
Nitrosofarbstoff, Stilbenfarbstoff, Pyrazolonfarbstoff,
Thiazolfarbstoff und Acridinfarbstoff;
mindestens einen Ester, ein Säureamid, ein Säureazid, ein Säureimid oder ein Amin; mindestens einen Vertreter
der Urethan und Aminophenol umfassenden Gruppe; Gelatine oder Chitin; Hemicellulose; Pectin; Pflanzengummen; Casein;
Wachse, wie Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, Paraffin, Bienenwachs, Carnaubawachs, Halowaxes,
Chlornaphthalin und niedrigpolymeres Trifluoräthylenchlorid; Schellack; Naturharz oder Kolophonium; Asphalt;
Vaseline, Naturkautschuk; Synthesekautschuk, wie Silikonkautschuk; bekannte Fotolacke oder lichtempfindliche
Lacke; Polybutensulfon; oder Verbundschichten, die aus den oben beschriebenen orgainischen Substanzen gebildet
worden sind.
Von diesen organischen Materialien sind jene bevorzugt, die Schmelzpunkte, Erweichungspunkte oder Sublimationstemperaturen
von mindestens 6o°C und höchstens 2oo C aufweisen, wobei jene ganz besonders bevorzugt sind,
deren Schmelzpunkte, Erweichungspunkte oder Sublimationstemperaturen mindestens 7o°C und höchstens 15o C betragen.
Beispiele für solche Materialien sind Behensäure, Stearinsäure, Ketonharze, Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht,
Paraffin etc. Sublimierbare organische Substanzen sind Leucomethylenblau etc., und sind ebenfalls
35 bevorzugt.
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Die Schicht aus der organischen Substanz kann eine lichtabsorbierende
anorganische Substanz enthalten/ die durch gleichzeitiges Aufdampfen, durch Mehrquellen-Hochgeschwindigkeits-Rotationsbedampfung
oder dergleichen eingebracht worden ist. Es isrt besonders vorteilhaft, als
lichtabsorbierende anorganische Substanz die Substanz zu verwenden, die für die lichtabsorbierende Schicht
eingesetzt wird.
Die Schicht aus der organischen Substanz kann unter Erhitzen, durch Auflösen der organischen Substanz in einem
Lösungsmittel, durch Aufdampfen im Vakuum, durch Aufspritzen, durch eine Glimmentladung, durch ein Verfahren,
gemäß dem ein Monomeres oder ein Polymeres mit niedrigem Molekulargewicht unter Einwirkung eines Elektronenstrahls
, ultravioletter Strahlung öder durch Erhitzen während oder nach dem Aufdampfen gehärtet wird,
und dergleichen aufgebracht werden.
Zur Verbesserung der Empfindlichkeit ist es weiterhin von Vorteil, die Viskosität der organischen Substanz
der Schicht durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl, mit ultravioletter Strahlung oder dergleichen zu erniedrigen.
Zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der Aufzeichnungsschicht
kann eine dünne Zwischenschicht vorliegen oder die Aufzeichnungsschicht kann eine Schutzschicht
oder einen Schutzfilm tragen. Die Zwischenschicht oder die Schutzschicht können beim Aufzeichnungsvorgang gegebenenfalls mit Löchern versehen werden. Man
kann die von der Aufzeichnungsschicht verschiedenen Schichten den gleichen Deformationen oder Veränderungen
durch Verdampfen während des Aufzeichnungsvorgangs unterwerfen,
wobei es jedoch aus Gründen der Fehlerrate,
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des Signal/Rausch-Verhältnisses etc.,beim Lesevorgang
bevorzugt ist, solche Deformationen und Veränderungen nicht eintreten zu lassen.
Beispiele für die Zwischenschicht, die zwischen der Aufzeichnungsschicht
und der lichtabsorbierenden Schicht angeordnet wird, sind eine Oxid- oder Chalcogenid-Schicht,
die dazu dient, die chemische Reaktion oder die wechselseitige Diffusion dieser Schichten zu verhindern, eine
Fluorkohlenstoffschicht, die die Benetzbarkeit mit der
Aufzeichnungsschicht erniedrigt, wodurch die Bildung der Löcher oder Vertiefungen erleichtert wird, eine an
der Oberfläche modifizierte Schicht, die durch Plasmaentladung gebildet wird, und Fluoridschichten, die aus
15 BiF3' LiFf RhF-, CeF3 etc. bestehen.
Wenn man dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium den
nachstehend beschriebenen bevorzugten Aufbau verleiht, so läßt sich die Lese-Fehlerrate weiter vermindern.
Prinzipiell umfaßt diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums einen Schnittaufbau,
wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. Diese Ausfuhrungsform umfaßt eine zweite Schicht 23 aus einem
anorganischen Material, die nachstehend näher erläutert wird und zwischen einer ersten Schicht 22 aus dem anorganischen
Material, die das vorbestimmte Substrat 21 überdeckt, und der Aufzeichnungsschicht 24, die aus
einer organischen Substanz besteht, angeordnet ist.
Die Hauptmenge des Arbeitsstrahls oder Aufzeichnungsstrahls oder Schreibstrahls, der auf das Aufzeichnungsmedium
projiziert wird, wird von der ersten Schicht 22 aus dem anorganischen Material absorbiert, wobei die
35 in diesem Bereich erzeugte Wärme an die über dieser
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Schicht angeordnete Aufzeichnungsschicht abgegeben wird, in der Löcher oder Vertiefungen gebildet werden. Die Anwesenheit
der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material spielt eine wichtigere Rolle für die Lösung der
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Dies sei jedoch später erläutert.
Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen die Zustände, bei denen
Informationen in das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium
eingeschrieben sind und stellen eine Schnittansicht der wesentlichen Bereich des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums
bzw. eine Draufsicht auf ein scheibenförmiges erfindungsgemäßes Aufzeichnungsmedium dar. Natürlich
sind die Abmessungen der Schichten und der eingeschriebenen Löcher vergrößert bzw. verkleinert dargestellt,
um das Verständnis zu erleichtern. Die in den Fig. 3 und 4 angegebenen Bezugsziffern 25 stehen für die oben
angesprochenen Löcher oder Vertiefungen. Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, sind die Löcher 25 annähernd
elliptisch und in einer Reihe angeordnet. Die Informationen werden in Form der Anwesenheit oder der Abwesenheit
der Löcher oder Vertiefungen und durch die Hauptdurchmesser der Löcher ebenso wie die Abstände zwischen
den Löchern gespeichert. Wenn keine Löcher, sondern Iediglich Vertiefungen gebildet werden, entsprechen diese
Vertiefungen in ähnlicher Weise der Information.
Die erste Schicht aus dem anorganischen Material und die Aufzeichnungsschicht besitzen der gleichen Aufbau,
wie er oben beschrieben worden ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material um ein Chalcogenid
oder ein Oxid oder eine Mischung oder eine Verbindung, die aus dem Chalcogenid oder Oxid und einem
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Metall, Halbmetall oder Halbleiter besteht, beispielsweise
ein Material, das mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi, Te, Sb,
Pb, Ge, Sn, Cu, Zn, Cd und Ga umfaßt und mindestens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Te, Se,
S und O umfaßt. Besonders vorteilhaft ist ein Material, das mindestens ein Element aus der Gruppe, die In, Bi,
Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt, in der nachstehend angegebenen geeigneten Menge enthält. Besonders vorteilhaft
sind amorphe Materialien.
Die Menge wird' durch die nachstehende Formel II definiert:
D^ · E. (II)
S "C
in der
D für mindestens ein Element aus der In, Bi, Te,
Sb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe,
E für mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe stehen und wobei die folgenden
Ungleichungen erfüllt sind: 25 - s - 6o, 4o - t - 75 und s < x, y < t.
Durch Auswahl der Zusammensetzung entsprechend den nachstehenden Beziehungen: Js - χ | = 1o und y - ti
= 1o, wird der erfindungsgemäß erzielte Effekt besonders
gut erreicht.
Die erste Wirkung der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material besteht darin, das Schmelzen oder die
Oxidation der Oberfläche der ersten Schicht aus dem anorganischen Material zu verhindern, indem man das Material
für die zweite Schicht aus dem anorganischen Material aus den oben angegebenen Materialien auswählt
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- 2ο -
und so vorgeht, daß die Materialzusammensetzung der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material sich
von der der ersten Schicht aus dem anorganischen Material unterscheidet. Die.zweite Funktion dieser Schicht
besteht darin, beim Auslesen der gespeicherten Information möglichst große Lesesignale zu erzeugen. So führen
jene Bestandteile des für den Lesevorgang verwendeten Lichts, die an der Grenzfläche zwischen der ersten und
der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und dem
anorganischen Material und der Schicht aus der organischen Substanz oder einem Gas (in gewissen Fällen einer
Schutzflüssigkeit) reflektiert werden, an der Oberfläche der Scheibe zu Interferenzphänomenen. Wenn die WeI-lenlänge
des einfallenden Lichts geändert wird, variiert die Intensität des reflektierten oder durchgelassenen
Lichts erheblich durch Zunahme oder Abnahme. Wenn die Schicht aus der organischen Substanz vorhanden ist,
verschieben sich die Wellenberge und Wellentäler der Schwingungen (im allgemeinen in Richtung auf die größeren
Wellenlängen hin) im Vergleich zu dem Fall, daß diese Schicht nicht vorhanden ist oder dünn ist. Wenn demzufolge
die Information bei einer bestimmten Wellenlänge ausgelesen wird, ergeben sich größere Veränderungen bezüglich
des Reflexionsfaktors oder des Transmissionsfaktors. Es ist im allgemeinen schwierig, bei der Verwendung
einer Schicht aus einem organischen Material als Aufzeichnungsschicht starke Lese-Signale zu erzeugen,
was darauf beruht, daß die Schicht aus dem organischen Material einen niedrigeren Reflexionsfaktor besitzt
und wenig Licht absorbiert, wobei die Schicht nicht verdickt werden kann, da die Löcher oder Vertiefungen
mit hoher Dichte gebildet werden. Erfindungsgemäß können jedoch große Lese-Signale erzeugt werden, indem
man den Effekt der oben beschriebenen zweiten Schicht
030041/0120
aus dem anorganischen Material ausnützt. Dieser Effekt kann am besten dadurch ausgenützt werden, daß man die
Dicke (d) der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material derart einstellt, daß die nachstehende Gleichung
erfüllt ist:
worin η für den Brechungsindex, 1o m für eine ganze Zahl,
Λ für die Wellenlänge des Lese-Lichts stehen und die folgende Beziehung gilt:
3o nm =Δλ= 9o nm.
15
Aufgrund dieses Effekts wird die Lese-Fehlerrate vermindert
(im Fall von Videosignalen etc. wird das Signal/ Rausch-Verhältnis gesteigert).
2o Vorzugsweise liegt die Dicke der ersten bzw. zweiten
Schicht aus dem anorganischen Material innerhalb eines Bereichs von mindestens 3o nm bis höchstens 3oo nm bzw.
mindestens 2o nm bis höchstens 3oo nm. Die Dicke der Schicht aus der organischen Substanz liegt vorzugsweise
im Bereich von mindestens 2o nm bis höchstens 25o nm
und bevorzugter im Bereich von mindestens 5o nm bis höchstens 2oo nm. Vorzugsweise hält man die Dicke der
zweiten Schicht aus dem anorganischen Material unter Einhaltung der oben definierten Beziehung 2«n*d = Λ +
AAinnerhalb des oben angegebenen Bereichs. Natürlich
kann man selbst dann, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, das Material als Aufzeichnungsmedium verwenden.
Selbst für den Fall, daß:
35 2 · η - d < ^
030041/0720
ist, läßt sich ein hoher Kontrast erreichen, indem man das Reflexionsvermögen bei der Bildung der Schicht aus
der organischen Substanz vermindert.
Wenn die Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material zu gering sind, läßt sich der erfindungsgemäß
angestrebte Effekt nicht in ausreichendem Maße erreichen. Wenn andererseits die Dicken dieser
Schichten unnötig groß sind, ergibt sich durch eine Wärmeleitung in seitlicher Richtung eine Verminderung
der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums.
Die Grenzschichten zwischen den ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material müssen nicht
genau definiert sein. Erforderlichenfalls können die Zusammensetzungen der Schichten sich kontinuierlich
nach der Art eines Gradienten ändern.
Die ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material kann man, wie oben bereits angegeben, in beliebiger
Weise bilden, beispielsweise durch Aufspritzen (Aufsputtern), durch Aufdampfen unter Einwirkung eines
Elektronenstrahls, durch Vakuumbedampfen etc. Wenn man eine organische Substanz in geringer Menge (höchstens
ein Drittel, in bezug auf die Dicke für den Fall, daß eine einzige Substanz aufgedampft wird) bei der gleichzeitigen
Aufdampfung mit der organischen Substanz zur Bildung der Schicht aus der organischen Substanz oder
bei der Hochgeschwindigkeits-Rotationsbedampfung einmischt, läßt sich die thermische Leitfähigkeit vermindern,
wodurch die■Empfindlichkeit gesteigert wird.
Natürlich können die Schicht aus der organischen Substanz, die erste Schicht aus der anorganischen Substanz
und die zweite Schicht aus der anorganischen Sub-
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stanz weitere dazwischenliegende dünne Schichten aufweisen, die die Wärmeleitung nicht verhindern, jedoch den
direkten Kontakt der Schichten miteinander verhindern. Beispielsweise kann man die Reaktion der entsprechenden
Schichten miteinander oder deren Oxidation dadurch verhindern, daß man eine Oxidschicht oder eine Schicht aus
einem hochschmelzenden Metall (wobei Materialien mit einem Schmelzpunkt von mindestens 3oo°C besonders bevorzugt
sind) anordnen. Wenn man zwischen der zweiten Schicht aus der anorganischen Substanz und der Schicht
aus der organischen Substanz eine Schicht mit oberflächenaktiven Eigenschaften, die aus Fluorkohlenstoff
oder dergleichen, oder eine Fluoridschicht , die aus BiF-, LiF, RhF3, CeF3 oder dergleichen besteht und eine Dicke
von 3 bis 3oo nra aufweist, anordnet oder einen Fluorkohlenstoff oder dergleichen in die Schicht aus der organischen
Substanz einarbeitet, den Schreibvorgang oder die Aufzeichnung erleichtern.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium kann weiterhin
gemäß der nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform in seiner Stabilität verbessert werden.
Diese bevorzugte Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen
Aufzeichnungsmediums besitzt den Aufbau, der als Schnittansicht in der Fig. 5 dargestellt ist. Das Aufzeichnungsmedium
gemäß dieser Ausführungsform umfaßt eine erste Schicht 2 aus einem anorganischen Material der oben angesprochenen
Zusammensetzung, die auf dem vorbestimmten Substrat 1 angeordnet ist. Auf beiden Seiten der Schicht
2 sind dünne Stabilisatorschichten 3o und 31 aus Gold
oder dergleichen angeordnet (wobei es auch genügen kann, eine solche Schicht auf einer der beiden Seiten anzuordnen)
. Die Aufzeichnungsschicht 3, die im wesentlichen aus der organischen Substanz besteht, überdeckt wiederum
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die Stabilisatorschicht 31. Die dünne stabilisierende
Schicht zwischen der ersten Schicht 2 aus dem anorganischen Material und der Aufzeichnungsschicht 3 kann gegebenenfalls
während des Aufzeichnungsvorgangs mit Löehern oder Vertiefungen versehen werden. Besonders günstig
ist es, zwischen der ersten Schicht aus dem anorganischen Material und der Aufzeichnungsschicht eine
Schicht aus einem Oxid oder Chalcogenid mindestens eines Elements, anzuordnen, das aus der Gruppe ausgewählt
ist, die In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt. Wenn man die dünne stabilisierende Schicht auf der Seite der ersten
Schicht des anorganischen Materials anordnet, die der Aufzeichnungsschicht gegenüberliegt, wird diese
dünne Stabilisatorschicht näher in bezug auf die erste Schicht aus dem anorganischen Material angeordnet. Die
Oxidschicht oder Chalcogenidschicht entspricht der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material. Demzufolge
ist die Reihenfolge der das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium gemäß dieser Ausfuhrungsform bildenden
Schichten die folgende: erste Schicht aus dem anorganischen Material/dünne Stabilisatorschicht/zweite Schicht
aus dem anorganischen Material/Aufzeichnungsschicht.
Besonders bevorzugt als wesentliche Hauptbestandteile der dünnen Stabilisatorschicht sind die Elemente, die
aus der Gruppe ausgewählt sind, die Au, Al, Ti, Pd, Cr, Ni, Co, Sn und Ge umfaßt.
Vorzugsweise liegt die Dicke der einen der Stabilisatorschichten, die von der Aufzeichnungsschicht entfernt angeordnet
ist (die erste Stabilisatorschicht) innerhalb eines Bereiches von mindestens 1 nm bis höchstens 5o im.
Die Funktion dieser Schicht dient dazu, Sauerstoff und Wasser fernzuhalten, die sonst von der Substratseite
eindringen können, insbesondere dann, wenn man ein Sub-
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strat aus einer organischen Substanz verwendet. Wenn die
Dicke dieser Schicht zu gering ist, ist die Wirkung nur gering, während bei einer zu großen Schichtdicke die
Aufzeichnungsempfindlichkeit wegen der Wärmeleitung in seitlicher Richtung vermindert wird. Die Dicke der anderen
Stabilisatorschicht, die in der Nähe der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist (die zweite Stabilisatorschicht)
liegt vorzugsweise in einem Bereich von mindestens 1 nm bis höchstens 1o nm. Die Wirkung dieser
Schicht dient dazu, Sauerstoff und Wasser fernzuhalten, die von der Seite der Aufzeichnungsschicht her eindringen
können. Demzufolge ist, wenn diese Schicht zu dünn ist, dieser Effekt gering, wobei dann, wenn diese
Schicht zu dick ist, sich nicht nur Verluste durch eine zunehmende Wärmeleitung ergeben, sondern sich auch:'die optimalen
Bedingungen für die Lichtabsorption nicht erreichen lassen, was zur Folge hat, daß die Aufzeichnungsempfindlichkeit
vermindert wird.
Die Anwesenheit der Stabilisatorschicht auf einer der beiden Seiten der lichtabsorbierenden Schicht genügt,
wennyleich die Anwesenheit der Stabilisatorschicht auf
beiden Seiten bevorzugt ist.
Vorzugsweise liegt die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht im Bereich von mindestens 2 nm bis höchstens
3oo nm.
Die Dicke der Aufzeichnungsschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von mindestens 2o nm bis höchstens
2oo nm und insbesondere im Bereich von mindestens 5o nm bis höchstens 15o nm.
Die Stabilisatorschxchten können in der oben beschriebenen Weise durch Vakuumbedampfen, durch Aufspritzen
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oder Aufsputtern, durch Aufdampfen unter Einwirkung eines
Elektronenstrahls etc. aufgebracht werden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Man bildet ein Substrat aus einer chemisch verstärkten Glasscheibe mit einem Durchmesser von 31 cm und einer
Dicke von 1,1 mm. Dann bildet man mit Hilfe der in der
Fig. 6 dargestellten Vakuumbedampfungsvorrichtung eine erste Schicht aus einem anorganischen Material auf dieser
Glasscheibe.
Die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung. Man dreht das Substrat 1o4 um eine zentrale Achse 1o5 mit
einer Drehfrequenz von 12o min . Unterhalb des Substrats 1o4 sind Bedampfungsschiffchen 1o6, 1o7 und 1o8
bzw. Masken 1o9, 11o und 111 mit sektorartig angeordneten Schlitzen oberhalb der Bedampfungsschiffchen vorgesehen.
Weiterhin sind die sektorförmigen Schlitzmasken 1o9/ 11o und 111 mit Blenden 112, 113 bzw. 114 versehen.
Die verdampfte Menge der verdampfenden Substanzen wird mit Hilfe von Quarzoszillator-Filmdickenmonitoren 115,
116 und 117 gemessen. Andererseits kann man die Dicke
der aufgedampften Schicht dadurch steuern, daß man den Transmissionsfaktor mit Hilfe eines Projektors 118, der
unterhalb des Substrats''. 1o4 angeordnet wird und den kollimierten Strahl eines Halbleiterlasers geringfügig
schräg durch das Substrat führt, und einen oberhalb des Projektors 118 und des Substrats 1o4 angeordneten
Lichtdetektors 12o mißt, oder indem man den Reflexionsfaktor
mißt, indem man einen Lichtdetektor 119 ähnlich wie den Projektor 118 unterhalb des Substrats 1o4 an-
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ordnet.
Man beschickt die Bedampfungsschiffchen 1o6 und 1o7 mit
Wismut bzw. Behensäure als Ausgangsmaterialien. 5
Zunächst evakuiert man das Innere der Bedampfungsvorrichtung auf 2,67 χ 1o mbar (2 χ 1o Torr). Anschließend
führt man über ein variables Leckventil gasförmigen
-3 Sauerstoff ein und hält den Druck bei 5,3 χ Io mbar
(4 χ Io Torr). Anschließend verdampft man Wismut, indem man einen Strom durch das Schiffchen 1o6 führt. Man
dampft Wismut mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von 3 nm/ min bis zu einer Schichtdicke von etwa 15 nm auf. Anschließend
erhöht man die Stromstärke und dampft Wismut
15 mit einer Geschwindigkeit von 6 nm/min bis zu einer
Schichtdicke von 4o nm auf, worauf man die Stromstärke weiter steigert und Wismut mit einer Geschwindigkeit
von 8 nm/min bis zu einer Schichtdicke von 8o nm aufdampft. In dieser Weise bildet man die erste Schicht aus
2o dem anorganischen Material.
Anschließend verschließt man das Leckventil und evakuiert das Innere der Bedampfungsvorrichtung erneut auf
ein Vakuum von 2,67 mbar (2 χ 1o~ Torr). Anschließend verdampft man die Behensäure, indem man einen Strom
durch das Schiffchen 1o7 führt und dampft diese Säure bis zu einer Schichtdicke von etwa 8o nm auf. In dieser
Weise bildet man die Aufzeichnungsschicht.
Die Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des fertiggestellten Aufzeichnungsmediums. Nachdem Abstandshalter 53 und
54 mit jeweils einer Dicke von o,5 mm und einer Breite von 1o mm an der äußeren Peripherie und der inneren Peripherie
der Scheibe angeordnet worden sind, verbindet man das Aufzeichnungsmedium mit einer chemisch verstärk-
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ten Glasscheibe 55 mit einem Durchmesser von 31 cm und einer Dicke von 1 mm, um die Aufzeichnungsschicht zu
schützen. Die Bezugsziffern 2 und 3 dieser Figur stehen für die erste Schicht aus dem anorganischen Material
bzw. die Aufzeichnungsschicht.
In dieser Weise wird das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium
fertiggestellt. Auf dieses erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium werden Informationen wie folgt eingeschrieben
und ausgelesen.
Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße
Aufzeichnungsmedium (die Scheibe) auf einer Aufzeichnungsvorrichtung
angeordnet und um die Drehachse 1o5 mit einer Drehgeschwindigkeit von 24o min gedreht.
Als Lichtquelle verwendet man einen Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 83o mn und einer Leistung von 1o
mW. Mit Hilfe einer Linse, die in dem Lesekopf 57 angeordnet ist, wird ein durch digitale Signale mit einer
Pulsbreite von 1oons Puls-modul-ierter Laserstrahl 56
durch die chemisch verstärkte Glasscheibe 55 geführt und auf die Aufzeichnungsschicht 3 und die lichtabsorbierende
Schicht 2 projiziert. In jenen Bereichen, auf die der Laserstrahl projiziert wird, wird eine Anordnung
von elliptischen Löchern mit jeweils einem kleineren Durchmesser von etwa o,8 ,um in einer kreisförmigen Spur
in der aus der organischen Substanz bestehenden Aufzeichnungsschicht aufgezeichnet. Die Anwesenheit oder
die Abwesenheit des Loches entspricht dabei der Informa-
3o tion.
Der Lesevorgang wird wie folgt durchgeführt. Währenddem
man die Scheibe mit einer Drehfreguenz von 24o min dreht, fokussiert man den Strahl eines Halbleiterlasers
mit einer Wellenlänge von 83o nm und einer Leistung von
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5 mW mit Hilfe einer Linse durch die chemisch verstärkte
Glasscheibe und projiziert diesen Strahl auf die Aufzeichnungsschicht und die lichtabsorbierende Schicht.
Zur Erzeugung der reproduzierten Signale fängt man die Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts mit Hilfe
eines Detektors auf. Die Fehlerrate des Lesevorgangs beträgt etwa 1o .Da die in dem vorliegenden Beispiel
verwendete lichtabsorbierende Schicht das Lese-Licht in geringer Menge durchläßt, ist es weiterhin möglich, den
Lese-Strahl von der Substratseite einzuführen und die Information über das reflektierte Licht auszulesen.
Die Fig. 8 verdeutlicht das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums.
Die Kurve A steht für das Reflexionsvermögen einer Schicht, die man durch Aufdampfen von
Wismut in Sauerstoff erhält, während die Kurve B das Reflexionsvermögen einer Schicht wiedergibt, die man
dadurch erhält, daß man ein Ketonharz mit einer Dicke von etwa 8o nm auf die aufgedampfte Schicht aufbringt.
Wie aus dieser Fig. 8 zu erkennen ist, kann man ausreichend
große Unterschiede des Reflexionsvermögens auf der Grundlage der Anwesenheit oder der Abwesenheit der
Löcher in der Aufzeichnungsschicht erzeugen.
Die für den Aufzeichnungsvorgang erforderliche Leistung
nimmt wegen der Wärmeleitung, wenn die erste Schicht aus dem anorganischen Material zu dick ist,und wegen
der Abnahme der Lichtabsorption, wenn diese Schicht zu dünn ist, wie folgt zu:
| 2oo | nm: ' | mW7 | 3oo | nm: | ~2o | mW, |
| 5o | nm: - | mW, | 2o | nm: | ^ 2o | mW, |
| 1o | nm: * | mW. | ||||
| ~ 15 | ||||||
| -j 15 | ||||||
| — 3ο |
Wenn die Dicke der Aufzeichnungsschicht groß ist, ergibt
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sich wegen einer Deformation der Löcher eine Zunahme der
Pehlerrate wie folgt:
-4 3oo nm: ~ 1o
2oo nm: <~> 1o
5 15o nm: ^ 3 χ Iq 5o nm: ^ 3 χ Io
2o nm: ~ 1o
-4 1o nm: ^ 1o
Wenn das Atomzahlverhältnis von Wismut und Sauerstoff in der ersten Schicht aus dem anorganischen Material
geändert wird, steigt die für die Aufzeichnung erforderliche Leistung schnell an, und zwar dann, wenn der
Wismutgehalt geringer als 65 Atom-% wird. Wenn andererseits der Wismutgehalt 5o Atom-% erreicht, ist eine
Leistung von etwa 3o mW erforderlich. Wenn man aus dem in der Fig. 6 dargestellten Schiffchen 1o8 Aluminium
aufdampft, um Aluminium in die lichtabsorbierende Schicht einzumischen, ergibt sich ein plötzlicher Anstieg der für
die Aufzeichnung erforderlichen Leistung, wenn der Wismutgehalt unterhalb 65 Atom-% liegt.
Es wurde weiterhin versucht, Cerdioxid als Zwischenschicht aus dem Schiffchen 1o8 aufzudampfen, nachdem die erste
Schicht aus dem anorganischen Material aufgedampft worden ist und bevor die Aufzeichnungsschicht aufgedampft wird.
Wenn man die Dicke der Cerdioxidschicht verändert und gleichzeitig die Dicke der Aufzeichnungsschicht entsprechend
ändert, so daß das Minimum des Reflexionsvermögens stets bei 83o nm liegt, ergibt sich die folgende Änderung
der Fehlerrate:
| 1ο | nm: ι | 1ο"6 |
| 2ο | nm: /■ | 1ο~5 |
| 3ο | nm: ' | |
| ~ 5 χ | ||
| -^ 5 χ | ||
| ^ 1ο~3 |
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Das in dem vorliegenden Beispiel verwendete chemisch verstärkte Glas besitzt eine hohe Festigkeit, verformt
sich nicht und besitzt eine harte Oberfläche und ist daher
als Substrat und als Schutzplatte für die Aufzeichnungsschicht geeignet.
In der nachstehenden Tabelle I sind weitere Aufzeichnungsmedien mit ersten Schichten aus dem anorganischen Material
und Aufzeichnungsschichten angegeben, die gleiche oder ähnliche Ergebnisse liefern.
Wenn man Metalle verwendet, die sich von denen unterscheiden, die erfindungsgemäß für die erste Schicht aus
dem anorganischen Material verwendet werden sollen, er-
15 geben sich sowohl eine hohe Fehlerrate als auch hohe
Leistungsanforderungen bei der Aufzeichnung, so daß die erfindungsgemäßen Vorteile nicht erreicht werden können.
Wenn man Aluminium als Material für die erste Schicht aus dem anorganischen Material und ein Alkylphenolharz
für die Ausbildung der Aufzeichnungsschicht verwendet, ergibt sich eine Fehlerrate von etwa 1o , selbst wenn
man optimale Bedingungen anwendet.
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| Nr. | Lichtabsorbierende Schicht | Aufzeichnungsschicht |
| 1 | Durch Aufdampfen von Sn in O~-Gas gebil dete Schicht |
Behensäure |
| 2 | Durch Aufdampfen von In in Ar-Gas gebil dete Schicht |
Behens äureamid |
| 3 | Bi9o°1o | Stearinsäure |
| 4 | Te6o°4o | Polyäthylen mit niedrigem Mole kulargewicht |
| 5 | Ge | Ketonharz |
| 6 | Sb | Polybutensulfon |
| 7 | Cr | Behensäure |
| 8 | Pd | Pamitinsäure |
| 9 | Eines der Elemente Nb, Pb, Ni, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl |
Alkylphenolharz |
| Bi9oSb1o | Paraffin | |
| Vergleichs beispiele |
Au | Paraffin (die Aufzeichnung ist unmög lich, selbst mit einer Aufzeichnungs leistung von 3o mW) |
| Al | Paraffin (die Aufzeichnung ist unmög lich, selbst mit einer Aufzeichnungs leistung von 3o mW) |
CD CQ O
Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 bildet man ein scheibenförmiges Substrat aus chemisch verstärktem Glas.
5
Man beschickt die Bedampfungsschiffchen 1o6 bzw. 1o7
mit Wismut bzw. In3S3 als Ausgangsmaterialien. Man
steuert das Verhältnis der aus den entsprechenden Verdampfungsschiffchen I06 und 1o7 verdampften Mengen derart/
daß das Bi/In-Atomzahlverhältnis annähernd 1 : 1 beträgt. Zunächst stellt man das Verhältnis der öffnungswinkel
der Blenden 112 und 113 für Bi und In3S auf 3 :
ein und dampft die Materialien auf, bis die Schichtdicke 80 nm erreicht hat. In dieser Weise bildet man die erste
Schicht aus dem anorganischen Material. Anschließend öffnet man die Blenden 112 und 113 nach und nach, um
schließlich ein Öffnungswinkelverhältnis von 1 : 3 zu erreichen, worauf die Materialien verdampft werden, bis
die Schichtdicke I60 nm erreicht hat. In dieser Weise
bildet man die zweite Schicht aus dem anorganischen Material. Die Zusammensetzung der ersten Schicht aus dem
anorganischen Material beträgt Bi55In13S37, während die
Zusammensetzung der zweiten Schicht des anorganischen Materials B12In35S53beträgt.
Auf das in dieser Weise bereitete Substrat trägt man ein Ketonharz, das man in Cyclohexanon gelöst hat,
durch Rotationsauftrag mit Hilfe einer Schleudervorrichtung bei einer Rotati
3o Dicke von 15o nm auf.
tung bei einer Rotationsfrequenz von 4oo min mit einer
In dieser Weise bildet man das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium.
Die Fehlerrate beim Auslesen der Information aus diesem
030041/0720
" 34 " 3011630
Aufzeichnungsmedium beträgt etwa 1o
Die Fig. 9 bis 12 geben anhand von Kurven verschiedene Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums wieder, bei dem
die erste Schicht aus dem anorganischen Material aus dem Bi-In-S-Material, die zweite Schicht aus dem anorganischen
Material aus Bi1-In-CSj.- und die Aufzeichnungsschicht
aus einem Ketonharz bestehen. Die Fig. 9 zeigt anhand eines Diagramms die für die Aufzeichnung erforderliehe
Änderung der Laserleistung, bei Änderung der Zusammensetzung der ersten Schicht aus dem anorganischen Material.
In diesem Fall ist der Gesamtgehalt der Elemente der Gruppe A von Bedeutung, wobei man ähnliche Effekte
erzielt, wenn man die Elemente ändert. Wenn die Summe des Gehalts von Wismut und Indium in der ersten Schicht
aus dem anorganischen Material auf unterhalb 65 Atom-% absinkt, nimmt die Lichtabsorption ab und die für das Aufzeichnen
erforderliche Laserleistung steigt schnell an. Wenn andererseits die Summe dieser Bestandteile zunimmt,
steigt das Reflexionsvermögen an, was zur Folge hat, daß die Laserleistung ebenfalls gesteigert werden muß. Wenn
ein Wert von 8o Atom-% überschritten wird, kann die erste Schicht aus dem anorganischen Material beim Aufzeichnungsvorgang
schmelzen. Die für die Aufzeichnung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums erforderliche Laserenergie
an der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht
2
beträgt 5 bis 1o mJ/cm . Dieser Wert entspricht etwa
beträgt 5 bis 1o mJ/cm . Dieser Wert entspricht etwa
1/5 bis 1/1 ο der Energie, die für' die Aufzeichnung unter Verwendung herkömmlicher Aufzeichnungsmedien der
3ο angegebenen Art notwendig ist.
Die Fig. 1o verdeutlicht anhand eines Diagramms die Änderung
der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserleistung, wenn, ähnlich wie bei den oben angegebenen
Beispielen, die erste Schicht aus dem anorganischen Ma-
030041/0720
terial aus Bi55In18S27, die Aufzeichnungsschicht aus dem
Ketonharz und die zweite Schicht aus dem anorganischen Material aus dem Bi-In-S~Material besteht, wobei die Zusammensetzung
der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material variiert wird. Wenn der Gehalt an den Elementen
der Gruppe D der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material erhöht wird, nimmt das Reflexionsvermögen dieser
Schicht zu, was zur Folge hat, daß auch die für die Aufzeichnung erforderliche Laserleistung zunimmt. Wenn
andererseits der Gehalt der Elemente der Gruppe D zu niedrig ist, nimmt der Gehalt des Chalcogen-Elernents zu,
so daß die aufgedampfte Schicht instabil wird. Demzufolge definiert die Beziehung:
15 25 - s - 60 Atom-%
einen geeigneten Zusammensetzungsbereich.
Auch in diesem Fall ist der Gesamtgehalt der Elemente der Gruppe D kritisch, wobei sich ähnliche Effekte erzielen
lassen, wenn man die Elemente ändert.
Die Fig. 11 verdeutlicht anhand eines Diagramms die für
die Aufzeichnung erforderliche Laserleistung bei Änderung
der Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material. Die Kurven 81 und 82 verdeutlichen
Beispiele der Eigenschaften für den Fall, daß die Dicke der ersten Schicht aus dem anorganischen
Material bzw. die der zweiten Schicht aus dem anorganisehen Material variiert werden. Es ist ersichtlich, daß
die Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material vorzugsweise innerhalb eines Bereiches
von mindestens 3o nm bis höchstens 3oo nm bzw. von mindestens 2o nm bis höchstens 3oo nm liegen sollten.
Die ersten bzw. zweiten Schichten aus dem anorgani-
03C041/0720
" 36 " 3011S90
sehen Material bestanden aus BicnIn^oS__ bzw. Bi-50In01-S,.-,
5b (o 27 \i Jb 5J
während die Aufzeichnungsschicht aus dem Ketonharz gebildet
worden war.
Die Fig. 12 verdeutlicht anhand eines Diagramms die Änderung der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserleistung-
und die Fehlerrate des AusIeseVorgangs bei einer Änderung
der Dicke der Aufzeichnungsschicht aus der. organischen Substanz. Der restliche Aufbau des Aufzeichnungsmediums
entspricht dem, wie er für die Fig. 11 angegeben ist.
Die Kurve 91 stellt eine charakteristische Kurve für die Auslese-Fehlerrate dar, während die Kurve 92 eine charakteristische
Kurve für die Laserleistung wiedergibt, die für die Aufzeichnung erforderlich ist. Es ist ersichtlieh,
daß im Hinblick auf die Lese-Fehlerrate eine Dicke von mindestens 2o nm bis höchstens 25o nm geeignet ist.
In der nachstehenden Tabelle II sind weitere erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedien zusammengestellt, bei denen
die für die ersten und zweiten Schichten verwendeten anorganischen Materialien von den Bi-In-S-Materialien der
bisherigen Beispiele verschieden sind. Mit diesen Aufzeichnungsmedien lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen.
030041/0720
| Anorganisches Material für die erste Schicht |
Anorganisches Material für die zweite Schicht |
Aufzeichnungsschicht |
| Bi8o°2o Sn8o°2o |
Bi55°45 In15Sn4o°45 |
Alkylphenolharz Mit Naturharz denaturiertes Maleinsäure harz |
| Sn7oS3o | SnS | Polyäthylen mit niedrigem Molekular gewicht |
| Bi7o°3o | Bi5o°5o | Polyäthylen mit niedrigem Molekular gewicht |
| Te | In2S3 | Ketonharz |
| In7o°3o | In2°3 | Alkylphenolharz |
| Bi8o°2o | In2S3 | Alkylphenolharζ |
| Sn1oIn6o°3o Sb7oSe3o |
Bi5o°4oSe1o Sb2S3 |
Alkylphenolharz Polyamidharz |
| Pb6oS3oSe1o | SnS | Methylenbisstearylsäureamid |
| Te65°35 | Te4o°6o | Stearinsäureamid |
| Ge65S35 | GeS | Verseifter Fettsäureester |
| Bi7oSe3o | In4oSe5oS1o | Polypropylen mit niedrigem Molekular gewicht |
| In7oSe2o°1o | Pb5oS4o°1o | Celluloseacetat |
CD CO CD
Die Fig. 13 verdeutlicht anhand von Kurven das Reflexionsvermögen
bei verschiedenen Wellenlängen, und zwar A vor dem Auftragen der Aufzeichnungsschicht aus der organischen
Substanz und B nach deren Auftrag, wobei in diesem Fall Wismut in einer Schichtdicke von 8o nm als erste
Schicht aus dem anorganischen Material, In„S-, mit einer
Dicke von 15o nm als zweite Schicht aus dem anorganischen
Material und eine Ketonharzschicht mit einer Dicke von 12o nm als Aufzeichnungsschicht aus der organischen Substanz
verwendet werden. Wenn die Dicke der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material etwa 3o nm beträgt, erfolgt
weder eine Verminderung des Reflexionsvermögens bei Wellenlängen unterhalb 8oo nm vor dem Auftrag dieser Schicht,
noch eine Verminderung des Reflexionsvermögens bei Wellenlängen oberhalb 1ooo nm nach deren Auftrag, wobei sich
hohe Reflexionswerte ergeben- Andererseits erzielt man
einen hohen Kontrast in der Nähe von 83o nm. In diesem Fall sind die Schwankungen des Reflexionsvermögens bei
Wellenlängen unterhalb 8oo nm gering.
Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 bereitet man ein scheibenförmiges Substrat aus chemisch verstärktem
Glas.
Dann beschickt man die Verdampfungsschiffchen 1o6, 1o7
bzw. 1o8 mit Gold, Wismut und Behensäure als Ausgangsmateriälien.
3o
3o
Zunächst evakuiert man das Innere der Bedampfungsvor-
— C — C
richtung auf 2,67 χ 1o mbar (2 χ Io Torr). Man verdampft
Gold und dampft es bis zu einer Schichtdicke von etwa Io nm mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von 3o nm/
min auf, um in dieser Weise die erste Stabilisatorschicht
030 0 41/0720
zu bilden. Anschließend dampft man Wismut mit einer Geschwindigkeit
von 60 nm/min bis zu einer Dicke von 4o nm auf, um die erste Schicht aus dem anorganischen Material
zu bilden. Anschließend dampft man erneut Gold bis zu einer Schichtdicke von 5 nm auf, um die zweite Stabilisatorschicht
zu bilden.
In der nächsten Stufe evakuiert man das Vakuumgefäß auf
— 5 — 5
2,67 χ 1o mbar (2 χ 1o Torr), worauf man Strom durch
das Schiffchen 1o7 führt, um die Behensäure zu verdampfen und sie in einer Schichtdicke von etwa 80 nm aufzudampfen.
In dieser Weise wird die Aufzeichnungsschicht gebildet.
Die Lese-Fehlerrate dieses Aufzeichnungsmediums beträgt
etwa 3 χ 1o
Wenn die Dicke der zweiten Stabilisatorschicht gesteigert wird, wird eine hohe Leistung für die Aufzeichnung
erforderlich und es ergibt sich ein Anstieg der Fehlerrate wie folgt:
15 nm:~2o mW, 2o nm: ^3o mW, 3o nm: Das Aufzeichnen
ist nicht möglich. 25
Wenn die Dicke der ersten Stabilisatorschicht gesteigert wird, steigt die Aufzeichnungsleistung wie folgt an:
4o nm:~/2o mW, 5o nm: ~-3o mW, 7o nm: Das Aufzeichnen
ist unmöglich.
Wenn man keine der Stabilisatorschichten auf beiden Seiten bildet, nimmt der Transmissionsfaktor der Wismutschicht
zu, wodurch die Empfindlichkeit bei einem Lebensdauertest,
bei dem Licht einer Halogenlampe mit
0 3 r. 0 41/0720
60000 Lux während 5oo Stunden bei 6o°C auf das Aufzeichnungsmedium
gerichtet wird, auf etwa 2/3 abnimmt. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen
Beispiel bei dem gleichen Test nur eine geringe Verminderung der Empfindlichkeit. Selbst wenn man die
Stabilisatorschicht auf 1 nm verdünnt, lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen. Wenn die Schichtdicke jedoch
lediglich o,5 nm beträgt, ergibt sich eine abrupte Steigerung der Empfindlichkeit. Bei Stabilisatorschichten
aus anderen Materialien als Gold lassen sich ähnliche Effekte feststellen.
Die für die Aufzeichnung erforderliche Leistung steigt wegen der Wärmeleitung an, wenn die Dicke der lichtabsorbierenden
Schicht groß gemacht wird, und wegen der Abnahme der Lichtabsorption, wenn man diese Dicke der
lichtabsorbierenden Schicht klein macht. Demzufolge verkürzt sich die Lebensdauer des Halbleiterlasers.
2o 2oo nm: ~-2o mW, 3oo nm: ~3o mW, 5 nm:-J2o mW,
2 nm:—3o mW, 1 nm: Die Aufzeichnung ist nicht möglich.
Der bevorzugte Bereich für die Dicke der Aufzeichnungsschicht entspricht dem von Beispiel 1.
Bei dem erstgenannten Beispiel wurde weiterhin versucht, aus dem Schiffchen I08 Cerdioxid aufzudampfen, nachdem
die zweite Stabilisatorschicht aufgedampft worden war und bevor die Aufzeichnungsschicht aufgedampft wurde.
Bei einer Änderung der Dicke der Cerdioxidschicht und einer gleichzeitigen Änderung der Dicke der Aufzeichnungsschicht
derart, daß das Minimum des Reflexionsvermögens stets bei 83o nm liegt, ergeben sich folgende
Änderungen der Fehlerrate:
— 5 — 4 —3
1o nm:~1o , 2o nm: 1o , 3o nm: —1o
03^.; 41/0720
3011630
Wenn, man eine In„S -Schicht mit einer Dicke von etwa
180 nm anstelle der Cerdioxidschicht bildet, steigt die für den Aufzeichnungsvorgang erforderliche Laserleistu]
trägt.
trägt.
leistung an, während die Fehlerrate etwa 5 χ 1o be-
Es ist weiterhin günstig, anstelle des in dem vorliegenden Beispiel verwendeten Acrylharzes chemisch verstärktes
Glas zu verwenden. Das chemisch verstärkte Glas besitzt eine hohe Festigkeit, zeigt geringe Veränderungen
und besitzt eine harte Oberfläche.
Neben den oben angesprochenen Aufzeichnungsmedien kann man mit Aufzeichnungsmedien, die unter Verwendung der in
der nachstehenden Tabelle III angegebenen Lichtabsorptionsschichten und Aufzeichnungsschichten gebildet worden
sind, ähnliche Eigenschaften erzielen.
03C041/0720
TABELLE III
| Nr. | Erste Stabilisator schicht |
Lichtabsorbierende Schicht | Zweite Stabilisator schicht |
Aufzeichnungsschicht |
| 1 | Pd | Bi | Al | Behensäure |
| 2 | Au | Bi | Ge | Durch gleichzeitiges Auf4- dampfen von Behensäureamid und Wismut (3o Gew.-% Wis mut) gebildete Schicht |
| 3 | Au | Bi 0, (durch Verdampfen von Wismut in Cu-Gas ge bildete Schichtf |
Au | Stearinsäure |
| 4 | Cr | Te6o°4o | Au | Polyäthylen mit nie drigem Molekulargewicht |
| 5 | Al | Te | Pd | Succinimid |
| 6 | Ti | Te | Co | Bernsteinsäure |
| 7 | Ge | Te | Sn | Fumarsäure |
| 8 | Ni | Si8oH2o | Ag | Palmitinsäure |
Claims (1)
- Patentansprüche1. Aufzeichnungsmedium'..mit mindestens einer ersten Schicht aus einem anorganischen Material, das ein Lichtabsorptionsvennögen für projiziertes Licht aufweist, und die ein vor- " bestirtantes Substrat überdeckt und einer Aufzeichnungsschicht, die ein organisches Material als Hauptbestandteil enthält, und die erste Schicht aus dem anorganischen Material überdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (2) aus dem anorganischen Material mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Ge, Sn, Pb, Cr, Nb, Ni, Pd, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl umfassenden Gruppe in einer Gesamtmenge der Elemente von mindestens 65 Atom-% enthält.2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die erste Schicht (22) aus dem anorganischen Material mit einer weiteren Schicht (23) aus einem anorganischen Material überdeckt ist, die eine Lese-Lichtdurchlässigkeit besitzt, die größer ist als die der ersten Schicht (22) aus dem anorganischen Material, wobei die Aufzeichnungsschicht(24) auf der zweiten Schicht (23) aus dem anorganischen Material angeordnet ist.3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß das anorganische Material der ersten Schicht (22) ein anorganisches Material der allgemeinen FormelA*· Byin derA für mindestens ein Element aus der In, Bi, Te,030041/0720ORIGINAL INSPECTEDSb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe, B mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe und65 < χ < 1oo und ο £ y ^ 35 bedeuten,ist und das anorganische Material der zweiten Schicht (23) ein anorganisches Material der allgemeinen FormelDs ' EtIo in derD mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Pb,Ge und Sn umfassenden Gruppe,E mindestens ein Element aus der S, Se und 0 umfassenden Gruppe und15 25^ s < 6o und 4o <. t < 75 bedeuten, ist.4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht (2, 22) aus dem anorganischen Material aus einem anorganischen Material der allgemeinen FormelA · B χ y25 in derA mindestens einElement aus der In, Bi, Te, Sb, Pb, Geund Sn umfassenden Gruppe,B mindestens ein Element aus der S, Se und 0 umfassenden Gruppe und3o 65 ^ χ £ 8o und 2o^ y-< 35 bedeuten, besteht.5. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht aus dem organischen Material aus einem organischen Ma-030041/0720teriaX gebildet ist, das einen Schmelzpunkt oder einen Erweichungspunkt von 60 bis 2oo°C aufweist.6. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Schichten (22, 23) aus dem anorganischen Material eine Zusammensetzung besitzen, die sich in Richtung ihrer Dicke ändert.7. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der ersten Schicht (22) aus dem anorganischen Material eine Dicke im Bereich von 3o nm bis 3oo nm, die zweite Schicht (23) aus dem anorganischen Material eine Dicke im Bereich von 2o nm bis 3oo nm und die Schicht aus dem organischen Material eine Dicke im Bereich von 2o nm bis 25o nm aufweist.8. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke(d) der zweiten Schicht (23) aus dem anorganischen Material in einem Bereich von 2o nm bis 3oo nm liegt und die Schicht die Beziehung 2-n-d = mX + Δλ erfüllt, worin η für den Brechungsindex, m für eine ganze Zahl und Λ für die Wellenlänge des Leselichts stehen und die Beziehung 3o nm -Δλ> 9o nm gilt.9. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Stabilisa- torschicht in der Nähe mindestens einer Oberfläche der ersten Schicht (2) aus dem anorganischen Material angeordnet ist, wobei die Aufzeichnungsschicht auf der Stabilisatorschicht vorliegt.1o. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, dadurch g e -030041/0720kennzeichnet , daß die Stabilisatorschicht als Hauptbestandteil mindestens ein Element aus der Au, Ag, Al, Pd, Ti, Zr, Rh, Pt, Th, Cr, Ni, Co, Sn, Ge und Si umfassenden Gruppe enthält.
511. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Stabilisatorschichten, die auf der von der Aufzeichnungsschicht abgewandten Seite vorgesehen ist, eine Dicke von 1 nm bis 5o nm besitzt, während die andere Stabilisatorschicht, die auf der der Aufzeichnungsschicht benachbarten Seite ■vorliegt, eine Dicke von 1 nm bis 1o nm besitzt.12. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht (2) aus dem anorganischen Material 2o nm bis 3oo nm und die Dicke der Aufzeichnungsschicht (24) 2o nm bis 2oo nm betragen.13. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 9, 1o oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der ersten Schicht (2) aus dem anorganischen Material 2 bis 3oo nm und die Dicke der Aufzeichnungsschicht (24) 2o nm bis 2oo nm betragen.030041/0720
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