DE3586816T2 - Medium zur optischen informationsspeicherung und verfahren und geraet zur anwendung eines solchen mediums. - Google Patents

Medium zur optischen informationsspeicherung und verfahren und geraet zur anwendung eines solchen mediums.

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DE3586816T2 DE8585308850T DE3586816T DE3586816T2 DE 3586816 T2 DE3586816 T2 DE 3586816T2 DE 8585308850 T DE8585308850 T DE 8585308850T DE 3586816 T DE3586816 T DE 3586816T DE 3586816 T2 DE3586816 T2 DE 3586816T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Medium zur optischen Informationsspeicherung, wie beispielsweise in einer optischen Platte.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren und eine Vorrichtung, bei welchen ein derartiges Speichermedium verwendet wird.
  • Da eine hohe Speichergeschwindigkeit und -dichte durch die optische Informationsspeicherung ermöglicht werden, fand das optische Informationsspeicherungsverfahren als vielversprechendes Informationsspeicherungsverfahren Beachtung. Unter den herkömmlichen optischen Informationsspeichermedien gibt es ein Medium, bei welchem ein Metallfilm mit Laserstrahlen bestrahlt wird und feine Löcher am bestrahlten Teil zum Speichern von Informationen gebildet werden. In diesem Medium ist eine Aufzeichnung möglich, das Medium ist jedoch insofern einschränkend, als das Löschen der aufgezeichneten Informationen und das Aufzeichnen neuer Informationen unmöglich ist. Als Speichermedium, in welchem nicht nur ein optisches Aufzeichnen von Informationen, sondern auch ein Löschen und erneutes Aufzeichnen möglich sind, wurde ein Speichermedium vorgeschlagen, bei welchem ein Film eines amorphen Halbleiters, wie Te&sub8;&sub1;Ge&sub1;&sub5;5&sub2;P&sub2;, verwendet wird und zwei Strukturzustände, das heißt, ein stabiler Zustand hohen Widerstands (der sogenannte amorphe Zustand, in dem die Anordnung von Atomen oder Molekülen unregelmäßig oder gestört ist) und ein stabiler Zustand mit niedrigem Widerstand (der sogenannte kristalline Zustand, in dem Atome oder Moleküle regelmäßig angeordnet sind) werden reversibel untereinander gewechselt, um das Aufzeichnen, Löschen und erneute Aufzeichnen von Informationen zu bewirken (siehe US-Patent 3 530 441, und die geprüfte Japanische Patentveröffentlichung (Kokuku) 47-26897).
  • Im oben erwähnten löschbaren Speichermedium ist jedoch, da der Zustand einer gestörten Atomanordnung (amorphe Zustand) als ein Zustand verwendet wird, ein Halten der Informationen inhärent instabil. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der amorphe Zustand ein metastabiler Zustand ist, der zum kristallinen Zustand führt, und der amorphe Zustand durch die Anwendung von Wärmenergie oder chemischer Energie leicht zum kristallinen Zustand geändert wird, und so gespeicherte Informationen leicht verlorengehen. Da der Übergang zwischen zwei stark unterschiedlichen Zuständen erfolgt, das heißt, dem amorphen und dem kristallinen Zustand, tritt außerdem während wiederholtem Aufzeichnen und Löschen Ermüdung auf, und demgemäß ist die Anzahl möglicher Wiederholungen eines Aufzeichnens oder Löschens begrenzt.
  • Es wurden Legierungen untersucht, die den gegenständlichen Materialien der vorliegenden Erfindung ähnlich sind, diese Materialien werden jedoch nicht als Speichermedium verwendet, in dem Informationen zwischen zwei stabilen kristallinen Zuständen aufgezeichnet und gelöscht werden, da die obigen Untersuchungen auf das Auffinden eines Speichermediums gerichtet waren, das zwei Zustände annehmen kann, d. h. zwischen dem amorphen und dem kristallinen Zustand (beispielsweise M. Wihl, M. Cardona and J. Tauc, "RAMAN SCATTERING IN AMORPHOUS Ge and III-V COMPOUNDS, journal of Non-Crystalline Solids, 8-10 (1982), 172-178; G. Fuxi, S. Baorong and W. Hao, GLASS FORMATION OF SEVERAL SEMI- CONDUCTORS AND ALLOYS BY LASER IRRADIATION, Journal of Non- Crystalline Solids 56 (1983), 201-206; W. Eckenback, W. Fuhs and J. Stuke, PREPARATION AND ELECTRICAL PROPERTIES OF AMORPHOUS InSb, journal of Non-Crystalline Solids 5 (1971), 264-275; J. Feinleib, J. de Neufville, S. C. Moss and S. R. Obshinsky, RAPID REVERSIBLE LIGHT-INDUCED CRYSTALLIZATION OF AMORPHOUS SEMICONDUCTORS, Applied Physics Letters, Bd. 18, Nr. 6, 3. März (1971), 5.254-257; IBM Thomas J. Watson Research Center, LASER WRITING AND ERASING ON CHALCOGENIDE FILMS, Journal of Applied Physics, Bd. 43, Nr. 11, November (1972), 5.4688-4693).
  • Die EP-A-0 033 667 offenbart eine reversible Speicherstruktur für thermooptisches Aufzeichnen und optisches Lesen, bei welcher eine thermisch verformbare erste Schicht von einer zweiten Schicht bedeckt ist, die eine martensitische Phasentransformation eingehen kann.
  • Die DE-A-2 024 374 offenbart ein den thermochromischen Effekt verwendendes Aufzeichnungsmedium, wodurch die Farbe des Mediums thermisch verändert wird und das Reflexionsvermögen von der Temperatur abhängt. Das Aufzeichnen und das Lesen werden vorzugsweise bei einer spezifischen Temperatur durchgeführt.
  • Chemical Abstracts, Bd. 73, Nr. 22, 1970, Abstract Nr. 114995r, offenbart ein mikrophotographisches Verfahren unter Verwendung von Dauerstrich-Laseraufzeichnung auf einem dünnen Metallfilm. Auf dünne Filme aus Bi, Cd, Au, Co und Zr werden Linien durch lokales Schmelzen aufgezeichnet.
  • Die EP-A-0 136 801 ist gemäß Artikel 54(3) EPC Stand der Technik. Sie offenbart ein aus einer Cu, Ag oder Au-Legierung hergestelltes Aufzeichnungsmaterial, das verschiedene Kristallstrukturen mit unterschiedlichem spektralen Reflexionsvermögen aufweisen und das von einem Laserstrahl beschrieben, gelesen und gelöscht werden kann.
  • Die JP-A-57-24035 offenbart ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, das 30 bis 50 Atom-% Bi und 50 bis 70 Atom-% In umfaßt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein ein Substrat enthaltendes optisches Informationsspeichermedium vorgesehen, mit:
  • einem dünnen Speicherfilm, der auf dem Substrat gebildet ist und selektiv zwei stabile kristalline Zustände bilden kann, wobei der genannte Speicherfilm einen ersten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen gelöscht worden sind, von denen der erste kristalline Zustand ein erstes Reflexionsvermögen hat, das durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine erste Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird, und der zweite kristalline Zustand ein zweites Reflexionsvermögen hat, das durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine zweite Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird;
  • dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherfilm eine einzelne Schicht mit einem Mehrkomponentensystem ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
  • (i) 35 bis 45 Atom-% Indium (In) und 55 bis 65 Atom-% Antimon (Sb); oder
  • (ii) 10 bis 40 Atom-% Thallium (Tl) und 60 bis 90 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (iii) 30 bis 60 Atom-% Gallium (Ga) und 40 bis 70 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (iv) 15 bis 25 Atom-% Indium (In) und 75 bis 85 Atom-% Arsen (As); oder
  • (v) 70 bis 75 Atom-% Indium (In) und 25 bis 30 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (vi) 5 bis 50 Atom-% Gallium (Ga) und 50 bis 95 Atom-% Antimon (Sb).
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein optisches Informationsspeichermedium vorsehen, bei welchem einmal aufgezeichnete Informationen gelöscht und neue Informationen aufgezeichnet werden können.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein optisches Informationsspeichermedium vorsehen, bei welchem Informationen durch Bestrahlung mit optischen Impulsen aufgezeichnet werden, die aufgezeichneten Informationen gelöscht werden können, wenn erforderlich, oder die Informationen stabil gehalten werden können.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Film vorsehen, der aus einem Aggregat von Kristalliten mit regelmäßiger Atomanordnung besteht, der zumindest zwei in ihren optischen Eigenschaften unterschiedliche stabile Zustände aufweist und mit zwei Arten in der Energie und Zeitlänge unterschiedlicher optischer Impulse bestrahlt wird, und einer der oben erwähnten zwei Zustände wird herbeigeführt, um Informationen zu speichern. In der vorliegenden Erfindung sind beide stabilen Zustände des Speicherfilms zum Aufzeichnen von Informationen, die in ihren optischen Eigenschaften unterschiedlich sind, kristalline Zustände, und der Übergang zwischen zwei stabilen kristallinen Zuständen, die in ihren optischen Eigenschaften unterschiedlich sind, wird verwendet. Um den kristallinen Zustand vom amorphen Zustand zu unterscheiden, bedeutet in der folgenden Beschreibung der Ausdruck "kristallin", daß die Größe der Zone des Films mit einer regelmäßigen Atomanordnung (die Teilchengröße des Kristallits) zumindest etwa 5 nm und gewöhnlich 20 bis 30 nm oder mehr beträgt.
  • Da die zwei stabilen Zustände des kristallinen Speicherfilms in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Bestrahlung mit optischen Impulsen unter geeigneten Bedingungen reversibel untereinander gewechselt werden, können einmal aufgezeichnete Informationen gelöscht werden, und der Film kann wiederholt verwendet werden.
  • Gewöhnlich können die zwei stabilen Zustände des kristallinen Films eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, und es kann kein wesentlicher Unterschied zwischen den elektrischen Leitfähigkeiten der zwei Zustände bestehen (die elektrische Leitfähigkeit des amorphen Zustands ist im wesentlichen niedriger als die des kristallinen Zustands).
  • Die zwei stabilen kristallinen Zustände des kristallinen Films sind in ihren optischen Eigenschaften, wie Lichtreflexionsvermögen und Lichttransmittanz, geringfügig unterschiedlich, und daher können der Zustand des Aufzeichnens von Informationen und der Zustand des Löschens von Informationen auf Basis der Differenz des Reflexionsvermögens unterschieden werden. Außerdem können die zwei stabilen Zustände eine geringe Volumsveränderung und eine leichte Verformung der Gestalt des Films begleiten, und daher wird angenommen, daß der optische Unterschied demgemäß erhöht sein kann.
  • Bei einem die Erfindung verkörpernden Speichermedium wird der Übergang zwischen dem amorphen Zustand und dem kristallinen Zustand nicht verwendet. Da die amorphe Phase eine metastabile Phase ist, wird die amorphe Phase durch die Wirkung von Wärme über einen langen Zeitraum allmählich in die kristalline Phase umgewandelt. Wenn der Unterschied zwischen den zwei Phasen zum Speichern von Informationen verwendet wird, gehen die Informationen demgemäß leicht verloren. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Erfindung ein Übergang zwischen zwei Zuständen einer thermodynanisch stabilen Phase, d. h. der kristallinen Phase, bewirkt, und daher können Informationen während eines langen Zeitraums stabil gehalten werden.
  • Als Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, d. h. als Material eines kristallinen Films, der zumindest zwei in ihrer Kristallstruktur und ihren optischen Eigenschaften unterschiedliche stabile Zustände zeigt, kann beispielsweise eine Legierung umfassend 35 bis 45 Atom-% Indium (In) und 55 bis 65 Atom-% Antimon (Sb) erwähnt werden. Ferner kann eine Legierung umfassend In und Sb und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus Aluminium (Al), Silizium (Si), Phosphor (P), Schwefel (S), Zink (Zn), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Arsen (As), Selen (Se), Silber (Ag), Cadmium (Cd), Zinn (Sn), Tellur (Te), Thallium (Tl), Blei (Pb), Wismut (Bi), etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%, bezogen auf die gesamten Elemente erwähnt werden.
  • Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung enthalten auch eine Legierung umfassend 10 bis 40 Atom-%, bevorzugter 20 bis 30 Atom-%, Tl und 60 bis 90 Atom-%, bevorzugter 70 bis 80 Atom-%, Bi; eine Legierung umfassend Tl und Bi und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Pb, etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%, bezogen auf die gesamten Elemente; eine Legierung umfassend 30 bis 60 Atom-%, bevorzugter 40 bis 60 Atom-%, Ga und 40 bis 10 Atom-%, bevorzugter 40 bis 60 Atom-%, Bi; eine Legierung umfassend Ga und Bi und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe von Al, Si, P, S, Zn, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Tl, Pb, etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%; eine Legierung umfassend 15 bis 25 Atom-% In und 75 bis 85 Atom-% As; eine Legierung umfassend In und As und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, Bi, Se, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Tl, Pb, etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%; eine Legierung umfassend 70 bis 75 Atom-% In und 25 bis 30 Atom-% Bi; eine Legierung umfassend In und Bi und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus Al, Si, P, S, zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Tl, Pb, etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%; eine Legierung umfassend 5 bis 50 Atom-%, bevorzugter 15 bis 35 Atom-%, Ga und 50 bis 95 Atom-%, bevorzugter 65 bis 85 Atom-%, Sb; und eine Legierung umfassend Ga und Sb und zusätzlich zumindest ein Element ausgewählt aus Al, Si, P, 5, Zn, Ge, As, Se, In, Sn, Te, Bi, Pb, etc., in einer Menge von bis zu 20 Atom-%, vorzugsweise 5 bis 20 Atom-%, können ebenfalls erwähnt werden.
  • Auch werden Legierungen umfassend zwei oder mehrere Elemente, die eine eutektische Mischung bilden können, und die eine einer eutektischen Mischung naheliegende Zusammensetzung in einem Gleichgewichtsdiagramm der obigen zwei oder mehreren Elemente aufweisen, zweckmäßig als Material eines den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpernden Speicherfilms, der zwei stabile kristalline Zustände zeigt, die in ihrer Kristallstruktur und ihren optischen Eigenschaften unterschiedlich sind, und als Material eines Speicherfilms eines optischen Informationspeichermediums verwendet.
  • Der Ausdruck "eutektisches Phänomen" ist in der Metallurgie wohlbekannt und bezeichnet ein Phänomen, bei dem eine Mischung von zwei oder mehreren Elementen mit einer bestimmten Zusammensetzung einen niedrigeren Schmelzpunkt zeigt als die ursprünglichen Schmelzpunkte des (der) konsistenten Elements (Elemente) oder der Verbindung(en). Wenn eine Legierung mit einer eutektischen Zusammensetzung aus einem geschmolzenen Zustand verfestigt wird, wird (werden) das (die) jeweilige(n) Bestandteilelement(e) oder die Verbindung(en) nicht in einer Reihenfolge von Atom- oder Molekülgröße miteinander gemischt, sondern Kristallite des (der) Bestandteilelements (-elemente) oder der Verbindung(en) werden in einer verfestigten Legierung gleichförmig miteinander gemischt.
  • Phasendiagramme verschiedener Legierungen, einschließlich In-Sb-, Tl-Bi-, In-As-, In-Bi- und Ga-Sb-Systeme, sind bekannt und veröffentlicht, beispielsweise als "Constitution of Binary Alloys" von McGRAW-HILL.
  • Ein Film dieser Materialien kann auf einem Glas-, Kunststoff- oder Metallsubstrat gebildet werden, indem ein Legieren durch Co-Vakuumabscheidung, Co-Zerstäubung oder Co-Ionplating der Ausgangskomponenten bewirkt wird. Ferner kann das legierte Material vakuumabgeschieden oder zerstäubt werden.
  • In dem Film, wie abgeschieden (unbehandelt), ist die Atomanordnung gewöhnlich gestört (unregelmäßig), und der Film ist amorph. Wenn der Film erwärmt oder mit Licht bestrahlt wird, kann jedoch der gesamte Film oder nur der Aufzeichnungsteil des Films kristallisiert werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen in einem Speicherfilm eines optischen Informationsspeichermediums vorgesehen, wobei das Medium ein Substrat und einen auf dem Substrat gebildeten dünnen Speicherfilm enthält, der selektiv zwei stabile kristalline Zustände bilden kann, einen ersten kristallinen Zustand, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand, wenn Informationen gelöscht worden sind; dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Speicherfilm eine einzelne Schicht mit einem Mehrkomponentensystem ist, das ausgewählt Ist aus der Gruppe bestehend aus:
  • (i) 35 bis 45 Atom-% Indium (In) und 55 bis 65 Atom-% Antimon (Sb); oder
  • (ii) 10 bis 40 Atom-% Thallium (Tl) und 60 bis 90 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (iii) 30 bis 60 Atom-% Gallium (Ga) und 40 bis 70 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (iv) 15 bis 25 Atom-% Indium (In) und 75 bis 85 Atom-% Arsen (As); oder
  • (v) 70 bis 75 Atom-% Indium (In) und 25 bis 30 Atom-% Wismut (Bi); oder
  • (vi) 5 bis 50 Atom-% Gallium (Ga) und 50 bis 95 Atom-% Antimon (Sb);
  • und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verfahren die Schritte umfaßt:
  • (a) Bestrahlen eines ersten Teils des Speicherfilms mit einem optischen Energiestrahl, der eine erste Intensität während eines ersten Zeitraumes aufweist, so daß die gesamte Dicke des Speicherfilms am bestrahlten Teil geschmolzen wird, um den ersten kristallinen Zustand mit einem ersten Reflexionsvermögen zu bilden; und
  • (b) Bestrahlen eines zweiten Teils des Speicherfilms mit einem optischen Energiestrahl, der eine zweite Intensität, die kleiner oder gleich ist der ersten Intensität, während eines zweiten Zeitraumes, der länger ist als der erste Zeitraum, aufweist, um den zweiten kristallinem Zustand mit einem zweiten Reflexionsvermögen zu bilden, das niedriger ist als das erste Reflexionsvermögen, wodurch Informationen an einem des ersten und zweiten Teils des Speicherfilms aufgezeichnet werden.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein ein Substrat enthaltendes optisches Informationsspeichermedium vor, mit:
  • einem dünnen Speicherfilm, der auf dem Substrat gebildet ist und selektiv zwei stabile kristalline Zustände bilden kann, wobei der genannte Speicherfilm einen ersten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen gelöscht worden sind, der erste kristalline Zustand, der ein erstes Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine erste Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird, und der zweite kristalline Zustand, der ein zweites Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine zweite Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird; dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherfilm ein Paar von Elementen umfaßt, die eine eutektische Mischung bilden können, und in einer einer eutektischen Mischung naheliegenden Zusammensetzung vorliegt, wobei das genannte Paar von Elementen eines der folgenden ist: Al und Ca, Al und Ge, Al und Mg, Al und Te, As und Pb, Bi und Te, Ca und Mg, Ge und Sb, Ge und Te, In und Sn, In und Te, Mg und Sn, Pb und Sb oder Pb und Sn.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Aufzeichnen mit einer hohen Dichte einfach durch Bestrahlen des Films mit Lichtimpulsen bewirkt und das Löschen und erneute Aufzeichnen, wenn erforderlich, durchgeführt werden. Ferner können Informationen während eines langen Zeitraums stabil gehalten werden.
  • Es wird nun beispielsweise auf die beigeschlossenen Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
  • Fig. 1 ein Bild ist, das ein optisches System zum Aufzeichnen und Reproduzieren optischer Informationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 2 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung des Reflexionsvermögens eines Speicherfilms gemäß den Bedingungen von Laserlichtbestrahlung zeigt;
  • Fig. 3 ein Kurvenbild ist, das den relativen Kontrast des Aufzeichnens in bezug auf eine Bestrahlungszeit zum aufzeichnen zeigt;
  • Fig. 4A und 4B Elektronenmikroskopaufnahmen des Elektronenstrahl-Beugungsmusters eines Teils mit niedrigem Reflexionsvermögen eines Aufzeichnungsmediums und die Kristallstruktur des Films in dem Teil mit niedrigem Reflexionsvermögen zeigen;
  • Fig. 5A und 5B Elektronenmikroskopaufnahmen des Elektronenstrahl-Beugungsmusters eines Teils mit hohem Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums und die Kristallstruktur des Films in dem Teil mit hohem Reflexionsvermögen zeigen;
  • Fig. 6 ein typisches Gleichgewichtsdiagramm eines einfachen binären Legierungssystems ist;
  • Fig. 7A und 7B schematische Draufsichten der zwei Kristallstrukturen an Teilen eines Films sind, die unter unterschiedlichen Bedingungen mit Laserstrahlen bestrahlt wurden;
  • Fig. 8 und 9 Schnittansichten sind, die den Hauptteil des optischen Informationsspeichermediums zur Verwendung in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • Fig. 10 ein Kurvenbild ist, das die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit eines InSb-Films zeigt;
  • Fig. 11 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung eines C/N-Verhältnisses des InSb-Films mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigt;
  • Fig. 12 ein Gleichgewichtsdiagramm eines InSb-Legierungssystems ist;
  • Fig. 13 ein ternäres Phasendiagramm ist, das zeigt, ob eine Segregation bewirkt wird oder nicht, wenn Se einem InSb-System zugesetzt wird;
  • Fig. 14 ein Kurvenbild ist, das einen Reflexionskontrast relativ zu einer Laserimpulsenergie zeigt, wenn As InSb zugesetzt wird;
  • Fig. 15 und 16 Kurvenbilder sind, die die Veränderungen des Reflexionsvermögens und C/N eines TIBi-Films mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigen;
  • Fig. 17 ein Kurvenbild ist, das die Kontrastveränderung eines TIBi-Films mit zugesetztem As mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigt;
  • Fig. 18 ein Kurvenbild ist, das die Kontrastveränderung, die erhalten wird, wenn Pb einem TIBi-Film zugesetzt wird, relativ zu einer Laserimpulsenergie zeigt.
  • Fig. 19 und 20 Kurvenbilder sind, die die Veränderungen des Reflexionsvermögens und das C/N eines GaBi-Films mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigen;
  • Fig. 21 ein ternäres Phasendiagramm ist, das zeigt, ob eine Segregation bewirkt wird oder nichts wenn Se einem GaBi-System zugesetzt wird;
  • Fig. 22 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung des Reflexionskontrasts zeigt, die erhalten wird, wenn As einem GaBi-Film zugesetzt wird;
  • Fig. 23 und 24 Kurvenbilder sind, die die Veränderungen des Reflexionsvermögens und das C/N eines InAs-Films mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigen;
  • Fig. 25 ein ternäres Phasendiagramm ist, das zeigt, ob eine Segregation bewirkt wird oder nicht, wenn Ge einem InAs-System zugesetzt wird;
  • Fig. 26 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung des Reflexionskontrasts zeigt, die erhalten wird, wenn Sn einem InAs-Film zugesetzt wird;
  • Fig. 27 und 28 Kurvenbilder sind, die die Veränderungen des Reflexionsvermögens und das C/N eines InBi-Films mit dem Verstreichen eines langen Zeitraums zeigen;
  • Fig. 29 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung des Reflexionskontrasts zeigt, die erhalten wird, wenn Ga einem InBi-Film zugesetzt wird;
  • Fig. 30 und 31 Kurvenbilder sind, die die Veränderungen des Reflexionsvermögens und das C/N eines GaSb-Films zeigen;
  • Fig. 32 ein ternäres Phasendiagramm ist, das zeigt, ob eine Segregation bewirkt wird oder nicht, wenn Se einem GaSb-System zugesetzt wird; und
  • Fig. 33 ein Kurvenbild ist, das die Veränderung des Reflexionskontrasts zeigt, die erhalten wird, wenn Te einem GaSb-Film zugesetzt wird.
  • Ein Beispiel eines Informationen speichernden optischen Systems mit einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Speichermedium ist in Fig. 1 gezeigt. Dieses System kann einem System ähnlich sein, das für eine herkömmliche einmal zu beschreibende Scheibe vom Lochablationstyp verwendet wird.
  • Von einer Laserdiode 1 emittiertes Licht 2 (mit einer gewöhnlichen Wellenlänge von 780 bis 830 nm) wird durch ein formgebendes optisches System 3, einen polarisierenden Strahlteiler 4, und eine 1/4 Wellenlängen-Platte 5 geführt, durch eine Objektivlinse 6 fokussiert und auf einen Speicherfilm 7 gerichtet. In den Zeichnungen stellen die Bezugszahlen 8 und 9 ein Substrat bzw. einen Linsenbetätiger dar. Das reflektierte Licht wird durch den polarisierenden Strahlteiler 4 in Querrichtung abgelenkt und durch eine Linse 10 zu einem Lichtdetektor 11 geführt. Der Lichtdetektor 11 ist in 4 Teile geteilt, und die Differenz der Signale diagonaler Komponenten zeigt den Grad einer Fokusverschiebung an.
  • Gewöhnlich wird die Laserdiode 1 von einem direkten Strom getrieben, so daß eine Leistung von etwa 1 mW an der Oberfläche des Speicherfilms 7 erhalten wird, und durch die Verwendung des vom Speicherfilm 7 reflektierten Lichts wird der Linsenbetätiger 9 für die Objektivlinse gesteuert, so daß die Lichtstrahlen immer auf der Filmoberfläche fokussiert sind. Die Menge des vom Speicherfilm 7 reflektierten Lichts wird als Summensignal der vier Teile des Detektors erhalten und zur Bestimmung des Speicherzustands der Signale, d. h. Informationsreproduktion, verwendet.
  • Wenn Informationen aufgezeichnet werden sollen, wird ein Modulationsstrom zum Modulieren der Intensität der Laserdiode 1 von einem aufzuzeichnenden Signal am Laserdiodenausgang überlappt (überlagert). Wenn Informationen gelöscht werden sollen, wird der gewünschte aufgezeichnete Teil mit kontinuierlichen Lichtstrahlen bestrahlt. In diesem Fall wird auch eine zum Löschen notwendige Lichtenergie auf der Lichtstrahlenergie für eine Reproduktion überlappt (überlagert).
  • Eine stärkere Energie ist gewöhnlich beim Aufzeichnungsschritt notwendiger als beim Löschschritt. Es tritt manchmal auf, daß ein Löschen durch nur einmaliges Abstrahlen von Lichtstrahlen nicht abgeschlossen werden kann. Dies ist daraufzurückzuführen, daß eine bestimmte Zeit für das Wechseln des Films zum gelöschten Zustand notwendig ist. In diesem Fall kann, wenn dieselbe Stelle wiederholt mit Löschstrahlen (mit einer notwendigen Anzahl von Drehungen) bestrahlt wird, ein vollständiger Löschzustand erhalten werden.
  • Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, wird oft ein optisches System verwendet, bei dem zwei Laserstrahlquellen angeordnet sind, Laserstrahlen von einer Quelle durch die gleiche Struktur wie in Fig. 1 gezeigt abgestrahlt und Laserstrahlen von der anderen Quelle in einer langen Form (bis zu etwa 10 um) in Umfangsrichtung auf die Filmoberfläche abgestrahlt werden. In diesem Fall werden die langen Strahlen nur zum Löschen verwendet, und Informationen können durch eine Bestrahlung vollständig gelöscht werden.
  • Die Energiezustände von zum Aufzeichnen und Löschen verwendeten Lichtstrahlen hängen vom Durchmesser oder der Drehgeschwindigkeit des Substrats, das heißt, der Geschwindigkeit des Speicherfilms, ab.
  • In den Beispielen, in denen ein InSb-Speicherfilm verwendet wird und die nachstehend gezeigt sind, wurde die Bestrahlungszeit eines Punktes des dünnen Films mit Lichtstrahlen mit einem Durchmesser von 1 um durch Ändern der Drehzahl und des Radiuspunktes verändert, und die Beziehung zwischen der Energie und der Bestrahlungszeit, die einem Aufzeichnen und einem Löschen entsprechende optische Veränderungen zeigen, wurde bestimmt, um die in Fig. 2 gezeigten Daten zu erhalten. In Fig. 2 gibt die Ordinate die Bestrahlungs-Strahlenenergie und die Abszisse die Bestrahlungs-Impulszeit an. Zeichen "o" geben eine Erhöhung des Reflexionsvermögens und Zeichen "Δ" eine Verminderung des Reflexionsvermögens an. Es ist ersichtlich, daß, wenn starke kurze Impulse abgestrahlt werden, das Reflexionsvermögen des Films erhöht wird, und, wenn schwache lange Impulse abgestrahlt werden, das Reflexionsvermögen vermindert wird.
  • Wenn das Reflexionsvermögen verändert wird, wird auch die Transmittanz verändert. Im Fall eines InSb-Films wird, wenn das Reflexionsvermögen erhöht wird, die Transmittanz vermindert, und, wenn das Reflexionsvermögen vermindert wird, die Transmittanz erhöht. Die Veränderung der Transmittanz ist jedoch kleiner als die des Reflexionsvermögens Die Amplitude des Signals ist im wesentlichen proportional zur Differenz des Reflexionsvermögens zwischen dem aufgezeichneten und gelöschten Zustand. Die Ergebnisse, die erhalten werden, wenn die relative Veränderung der Amplitude des Signals zur Bestrahlungszeit zum Aufzeichnen bestimmt wurde, sind in Fig. 3 gezeigt, in welcher die Ordinate den relativen Kontrast und die Abszisse die Aufzeichnungsbestrahlungszeit angibt. Die Energie zum Aufzeichen und die Löschbedingungen waren festgelegt. Wenn die Bestrahlungszeit erhöht wird, wird das Ausmaß der relativen Veränderung des Reflexionsvermögens erhöht, wenn jedoch die Bestrahlungszeit eine bestimmte Grenze überschreitet, ist das relative Veränderungsausmaß vermindert. Es sind nämlich optimale Bedingungen vorhanden.
  • Laserlicht, das kohärentes Licht ist, ist als Aufzeichnungs- und Reproduktionslicht geeignet. Die Wellenlänge ist nicht auf jene von Halbleiterlaserlicht beschränkt, es können jedoch jene von He-Ne-Laserlicht, He-Cd-Laserlicht und Ar-Laserlicht verwendet werden.
  • Gemäß der Analyse der in den Aufnahmen von Fig. 4A und 5A gezeigten Beugungsmuster, die im nachstehend erwähnten Beispiel 1 erhalten wurden, wurde die Hypothese aufgestellt, daß im Fall eines Insb-Legierungsfilms die Ursache der Veränderung des Reflexionsvermögens zwischen zwei Zuständen der Kristallstruktur wie nachstehend beschrieben wäre.
  • Nur Darstellungen (Hellfelddarstellungen), die in den Durchstrahlungsmikroskopaufnahmen von den Fig. 4A und Fig. 5A entsprechenden Fig. 4B und 5B gezeigt sind, werden untersucht. In den Hellfelddarstellungen sind die Größen von Kristallkörnern im zentralen Teil scheinbar unterschiedlich, es wurde jedoch folgendes durch eine detailliert Analyse der Beugungslinien bestimmt. In beiden Fig. 4A und 5A werden In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0; (kubischer Kristall, a&sub0; = 6,478 A) und 5b (hexagonaler Kristall, a&sub0; = 4,307 A, c&sub0; = 11,273 A) beobachtet, das Intensitätsverhältnis der Beugungslinien in Fig. 4A ist jedoch das Gegenteil von jenem in Fig. 5A. In Fig. 4A ist nämlich die Beugungslinie von In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0; stärker als jene von Sb, in Fig. 5A ist jedoch die Beugungslinie von Sb stärker als jene von In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0;. Dies bedeutet, daß die Menge an Sb, die aus der Legierung InSb ausgefällt wird, gemäß den Bestrahlungsbedingungen von Licht verändert wird. Da bekannt ist, daß das Reflexionsvermögen eines reinen Sb-Films 70% und das Reflexionsvermögen eines In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0;-Films 40% beträgt, kann erläutert werden, daß je größer die ausgefällte Sb-Menge ist, desto höher ist das Reflexionsvermögen.
  • Es gibt zwei wahrscheinliche Ursachen der Manifestation der Differenz des Gleichgewichts zwischen In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0; und Sb. Auf Grund des Unterschieds der Erwärmungs- und Kühlverfahren zwischen zwei Arten von Lichtbestrahlungen verschiebt sich nämlich (1) das Element Sb in Querrichtung in bezug auf den Film oder sind (2) die Menge von Sb fast gelöst in In&sub5;&sub0;Sb&sub5;&sub0; unterschiedlich und die Menge an ausgefälltem Sb unterschiedlich. In jedem Fall sind beide Zustände scheinbar kristalline Zustände.
  • Eine weitere Ursache der Bildung von zwei kristallinen Zuständen, deren Reflexionsvermögen im Film scheinbar unterschiedlich ist, kann in Betracht gezogen werden. Da beispielsweise die Größe von Kristallkörnern unterschiedlich ist, wird eine Differenz der Lichtstreuungskapazität hervorgebracht, die zu einem Unterschied des Reflexionsvermögens führt. Im oben erwähnten Beispiel von InSb sollte die Möglichkeit, daß dieser Mechanismus zur Veränderung des Reflexionsvermögens beiträgt, in Betracht gezogen werden.
  • Außerdem führt die Veränderung der Konfiguration des Films zur Differenz in der Weise der Lichtstreuung. Scheinbar ist die Lichtstreuungswirkung, die bei einer flachen Filmoberfläche erhalten wird, von der Lichtstreuungswirkung verschieden, die bei einem verformten Film mit konkaver oder konvexer Oberfläche erhalten wird.
  • Eine weitere Möglichkeit kann in Betracht gezogen werden, bei der, sogar wenn der Film kristallin ist, unterschiedliche Kristallphasen in Übereinstimmung mit dem Unterschied des Kühlverfahrens gebildet werden. Wenn der Film beispielsweise mit starken kurzen Lichtimpulsen bestrahlt wird, wird der Film geschmolzen, da der Film jedoch abrupt abgekühlt wird, besteht die Möglichkeit der Bildung einer metastabilen Kristallphase, die durch das gewöhnliche Schmelz-, Abkühlungs- und Verfestigungsverfahren nicht erhalten werden kann.
  • Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann ein Film, der kristallin ist und bei dem das Reflexionsvermögen oder eine andere optische Eigenschaft ungeachtet der Ursache scheinbar verändert wird, verändert werden, obwohl verschiedene Ursachen dieser Veränderung angenommen werden können.
  • Wir untersuchten ferner die oben erwähnten Tatsachen und fanden, daß eine Legierung, die aus zwei oder mehreren Elementen besteht, die eine eutektische Mischung bilden können, und eine Zusammensetzung aufweist, die einer eutektischen Mischung in einem Gleichgewichtsdiagramm dieser zwei oder mehreren Elemente naheliegt, vorzugsweise für ein die Erfindung verkörperndes Speichermaterial verwendet werden kann, da es zwei stabile kristalline Zustände, die in ihrer Kristallstruktur und ihren optischen Eigenschaften unterschiedlich sind, bei Bestrahlung mit optischen Energien unter unterschiedlichen Bedingungen bilden kann.
  • Das Prinzip der Bildung von zwei stabilen kristallinen Zuständen auf Grund der eutektischen Phänomene wird wie folgt erläutert.
  • Fig. 6 zeigt schematisch ein typisches Gleichgewichtsdiagramm einer Legierung von zwei Elementen.
  • Die Erfindung kann nicht nur auf diesen Legierungstyp mit einem derartigen einfachen Gleichgewichtsdiagramm, sondern auch auf alle Legierungen mit einem Gleichgewichtsdiagramm angewendet werden, das eine eutektische Mischung als Teil hiervon einschließt. Derartige Legierungen sind Al- Ca-, Al-Ge-, Al-Mg-, Al-Te-, As-In-, As-Pb-, Au-Bi-, Bi-In, Bi-Pb-, Bi-Sn-, Bi-Te-, Ca-Mg-, Ga-Sb-, Ge-Sb-, Ge-Te-, In- Sb-, In-Sn-, In-Te-, Mg-Sn-, Pb-Sb-, Pb-Sn-, Pb-Te-, Sb- Te-, Sn-Te-, Sn-Zn-, Sn-Tl-Legierungen und dgl.
  • In Fig. 6 betrachten wir eine einer Zusammensetzung Z nahe Zusammensetzung A, obwohl (worin) die Zusammensetzung Z, in der reine Elemente X und Y in einem geeigneten Verhältnis gemischt sind, eine eutektische Mischung oder ein Kristall ist. Ein Film einer Legierung mit der Zusammensetzung A kann üblicherweise durch verschiedene Verfahren, wie Vakuumabscheidung und Zerstäubung, gebildet werden. Der Film, wie abgeschieden, ist ein amorpher Film, bei dem die Elemente X und Y in einer Atomordnung (auf der Atomebene) gemischt sind, oder der aus einer Anordnung von äußerst feinen Kristalliten besteht. Wenn ein starker Laserstrahl in einem Durchmesser von etwa 1 um durch Fokussieren des Strahls auf den Film zum Erhitzen einer kleinen Zone des Films auf den Film abgestrahlt wird, wird diese kleine Zone ein geschmolzener Zustand entsprechend dem Punkt P in Fig. 6. Nach dem Einstellen der Lichtbestrahlung fällt die Temperatur der kleinen Zone des Films allmählich auf den Liquidus l&sub1;. Zu diesem Zeitpunkt (Punkt Q) beginnt die Abscheidung oder Kristallisation des Elements x. Während des Abkühlens ist, wenn die Wärme gestreut wird und radial verlorengeht, ein Teil der kleinen Zone, der als erstes den Punkt Q erreicht, der äußerste periphere Teil der geschmolzenen Zone. Mit dem Verstreichen der Zeit und dem weiteren Fortschreiten des Abkühlens wird die geschmolzene Zone auf einen zentralen Teil der ursprünglichen geschmolzenen Zone verengt. Da das Element X allmählich auf den peripheren Teil abgeschieden wird, erhöht sich die Konzentration der Elemente Y allmählich in der mittleren Zusammensetzung der zentralen geschmolzenen Zone, d. h. die mittlere Zusammensetzung bewegt sich vom Punkt Q am Liquidus l1 zum Punkt R. Beim abschließenden Erreichen der eutektischen Temperatur T&sub1; erreicht der geschmolzene Teil den Punkt R und wird dann kristallisiert, um eine Anordnung von Kristalliten der Elemente X und Y mit der eutektischen Zusammensetzung Z zu bilden. Diese Anordnung von Kristalliten ist keine Mischung der Elemente X und Y in einer Atomordnung, sondern eine Mischung von Kristalliten der jeweiligen Elemente X und Y, wobei die mittlere Zusammensetzung hiervon Z ist.
  • Es wird jedoch angenommen, daß, da das Schmelzen und die Verfestigung durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl dynamisch sind oder in einem Nicht-Gleichgewichts zustand auftreten, die Ergebnisse nicht immer mit dem Gleichgewichtsdiagramm zusammenfallen. Da die durch einen Laserstrahl gebildete geschmolzene Zone des Films innerhalb eines äußerst kleinen Raums mit einer Größe von so wenig wie 1 um oder weniger liegt, was darin zu einer Unterkühlung, raschem Abkühlen, etc., führt, wird sogar die Anordnung von Kristalliten keine Mischung, in der die Kristallite X und Y gleichmäßig gemischt sind. Das heißt, wenn die Kristallite des Elements X an einem peripheren Teil der ursprünglichen geschmolzenen Zone während der Verfestigung eines zentralen Teils kristallisiert haben, sehen die Kristallite des Elements X Keime für die Kristallisation vor, und daher tendieren die Elemente X dazu, vorhergehend zu kristallisieren, und tendieren die Elemente Y dazu, in einem zentraleren Teil zu bleiben. Folglich ergibt sich bei einer Temperatur von weniger als T&sub1; eine Verteilung von Kristalliten wie in Fig. 7A gezeigt. In Fig. 7A bezeichnet 21 eine äußeren Teil, der nicht mit Licht bestrahlt wird und einen amorphen oder äußerst feinen Kristallitzustand einer Mischung der Elemente X und Y zeigt, 22 einen Teil des kristallinen Elements X, 23 einen Teil des kristallinen Elements X mit einer Beimischung von Kristalliten des Elements Y und 24 einen zentralen Teil des kristallinen Elements Y. Dies ist ein stabiler kristalliner Zustand des Speicherfilms, der zum Aufzeichnen von Informationen verwendet wird. Das Merkmal dieses Zustands ist, daß, obwohl die mittlere Elementzusammensetzung A ist, die Zusammensetzung eines zentralsten Teils nahezu B ist, welche eine äußerst große Menge des Elements y enthält.
  • Der zweite stabile kristalline Zustand des Speicherfilms wird nachstehend beschrieben. Ein Laserstrahl wird wiederum auf den Speicherfilm im ersten stabilen kristallinen Zustand gerichtet, wie oben beschrieben. Der Laserstrahl weist üblicherweise eine Intensitätsverteilung in Form der normalen Verteilung auf und ist daher in seiner Intensität an einem zentralen Teil des Strahls am stärksten. So ist ein Teil des Films, der durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl erhitzt wird, um seine Temperatur zu erhöhen, und als erstes einen geschmolzenen Zustand erreicht, ein zentraler Teil der mit dem Strahl bestrahlten Zone. Der geschmolzene Zustand entspricht dem Punkt L im Gleichgewichtsdiagramm von Fig. 6, da der zentrale Teil auf Grund der vorhergehenden Bestrahlung eine höhere Konzentration des Elements Y aufweist. Nach Einstellen der Bestrahlung mit dem Laserstrahl, wenn das Abkühlen fortsetzt wird und den Liquidus l&sub2; erreicht, beginnen die Elemente Y zu kristallisieren. Da jedoch der periphere Teil der geschmolzenen Zone vom kristallinen Element Y umgeben ist, gibt es keine Keime für die Kristallisation des Elements Y, und daher ist die Abscheidung des Elements Y nicht so rasch wie im vorhergehenden Fall am Punkt Q. Dennoch nähert sich mit dem allmählichen Fortschreiten des Abkühlens die Zusammensetzung des geschmolzenen Teils dem eutektischen Punkt R, und die Zusammensetzung des zentralen Teils wird der Punkt A, wobei die Konzentration des Elements x höher ist als vorher, wenn die Schmelze schließlich verfestigt wird. Dieser Zustand ist in Fig. 7B gezeigt, die ein Merkmal zeigt, bei dem Kristallite der Elemente X und Y in einem beträchtlich gestörten (unregelmäßigen) Zustand gemischt sind.
  • In Fig. 7B bezeichnet 31 einen äußeren Teil, der nicht mit Licht bestrahlt wird und in einem amorphen oder äußerst feinen Kristallitzustand vorliegt, in dem die Elemente X und Y gemischt sind, 32 einen Teil des kristallinen Elements X, 33 ein kristallines Element Y, das eine Beimischung von Kristalliten des Elements x umfaßt, und 34 einen Teil einer Mischung von Kristalliten der Elemente X und Y, wobei das Element X in einer größeren Menge vorhanden ist als das Element Y.
  • Die zwei in Fig. 7A und 7B gezeigten Zustände können reversible umgewandelt werden. Beispielsweise kann der Zustand in Fig. 7B durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl mit hoher Energie während eines kurzen Zeitraums in den Zustand in Fig. 7A umgewandelt werden, und kann der Zustand in Fig. 7A seinerseits durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl mit schwacher Energie während eines relativ langen Zeitraums in den Zustand in Fig. 7B umgewandelt werden.
  • Üblicherweise haben die kristallinen Zustände der zwei Arten von Elementen, X und Y, unterschiedliche optische Eigenschaften. Wenn ein zentraler Teil einer kleinen Zone, die mit einem Laserstrahl unter unterschiedlichen Bedingungen bestrahlt wird, eine unterschiedliche Menge eines der zwei Elemente X und Y aufweist, hat daher dieser bestrahlte kleine kristalline Teil unterschiedliche optische Eigenschaften, wie Reflexionsvermögen und Transmittanz. So kann durch Bestrahlen des zentralen Teils des Films mit einem schwachen Laserstrahl und Detektieren der Intensität des reflektierten oder übertragenen Lichts erkannt werden, welcher Zustand der zwei Zustände im zentralen Teil des Films vorliegt. Da die zwei Zustände durch die Verwendung eines Zustands als aufgezeichneten Zustand und des anderen Zustands als gelöschten Zustand reversibel umgewandelt werden können, kann der Film als löschbares Speichermaterial verwendet werden, in dem Informationen frei aufgezeichnet und gelöscht werden können.
  • In den Ausführungsformen der Erfindung ist, da bei dem Film notwendigerweise das Verfahren des Schmelzens und der Verfestigung verwendet wird, wenn ein Informationen speichernder Zustand in den anderen Löschzustand umgewandelt wird, die Umwandlung zwischen unterschiedlichen Zuständen nicht auf einen bestimmten Zeitraum begrenzt, was vom Fall einer sogenannten Kristallisation eines amorphen Zustands verschieden ist und ein Aufzeichnen und Löschen mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
  • Nun werden Beispiele von den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpernden Speichermedien beschrieben.
    • Beispiel 1 Bildung eines InSb-Films
  • Mit Bezugnahme auf Fig. 8 wurde ein Film 42 einer In&sub4;&sub0;Sb&sub6;&sub0;-Legierung auf einem Acrylsubstrat 41 mit einem Außendurchmesser von 30 cm und einer Dicke von 1,2 mm durch Vakuumabscheidung gebildet. Die Temperaturen der Verdampfungsquellen der jeweiligen Komponenten wurden unabhängig geregelt, und das Substrat wurde gedreht, so daß die Verdampfungsraten der jeweiligen Komponenten konstant waren. Die Dicke des gebildeten Films betrug 90 nm. Ein Schutzfilm 43 eines organischen Polymers mit einer Dicke von 100 nm wurde auf dem Legierungsfilm gebildet. Gewöhnlich beträgt die Dicke des Schutzfilms 50 bis 300 nm. Jedes Material kann für den Schutzfilm verwendet werden, solange es keinen nachteiligen Einfluß auf den InSb-Aufzeichnungsfilm ausübt. Beispielsweise können thermoplastische Harze, wie PMMA und Polystyrol (PS), und heißerhärtende Harze, wie ein Epoxyharz, und mit Ultraviolettstrahlen härtbare Harze verwendet werden. Wie in Fig. 9 gezeigt, kann ein sehr dünner anorganischer transparenter Film (beispielsweise SiO&sub2;, CeO&sub2;, SnO&sub2; oder ZnS) mit einer Dicke von weniger als einigen Hundert Angström als stabilisierende Schicht 44 zwischen den Schichten 41 und 42 sowie zwischen den Schichten 42 und 43 gebildet werden.
    • Veränderung des Reflexionsvermögens
  • Durch die Verwendung eines optischen Kopfs, bei dem der Strahlendurchmesser von Halbleiterlaserlicht (λ = 830 nm) durch eine Kollimatorlinse und eine Objektivlinse auf 1 um vermindert wurde, wurde das Halbleiterlaserlicht direkt moduliert, während die Platte gedreht wurde, und die Platte wurde mit dem Halbleiterlaserlicht bestrahlt. An diesem Punkt wurde die Stellung der Objektivlinse gesteuert, so daß das Laserlicht auf dem Aufzeichnungsfilm am meisten konzentriert war. Das Maximum der Intensität des auf die Aufzeichnungsschicht gerichteten Lichtstrahls betrug 20 mW.
  • Als die Platte mit dem Laserlicht bei einer Laserleistung von 5 mW bestrahlt wurde, während die Platte bei 600 UpM gedreht wurde, wurde das Reflexionsvermögen vom Aufzeichnungsfilm mit der Drehung allmählich vermindert. Als die Platte 5 Drehungen durchgeführt hatte, wurde die Veränderung des Reflexionsvermögens im wesentlichen angehalten, und daher wurde die Laserleistung auf weniger als 1 mW vermindert. Dann wurde der Halbleiterlaser mit einer Spitzenleistung von 20 mW durch eine rechteckige Welle von 2 MHz betrieben, und die Platte wurde mit dem Laserlicht nur während einer Drehung bestrahlt, wodurch das Reflexionsvermögen des dem pulsierenden Licht ausgesetzten Teils erhöht wurde. Wenn das Reflexionsvermögen auf der Platte kontinuierlich bei l mW gemessen wurde, wurde ein Signal von 2 MHz bei einem C/N von 40 bis 45 dB detektiert.
  • Wenn die Platte mit einer Energie von 5 mW kontinuierlich bestrahlt wurde, wurde das Reflexionsvermögen wiederum vermindert, und die Signalkomponente von 2 MHz verschwand. So wurde bestätigt, daß durch Bestrahlen mit dem modulierten pulsierenden Licht und kontinuierliches Bestrahlen mit einer niedrigeren Energie ein Aufzeichnen und Löschen von Signalen wiederholt werden konnte, und es wurde gefunden, daß die Wiederholungsfrequenz 10&sup4; überschritt.
  • Ein Teil der Platte wurde abgetrennt, und die abgetrennte Platte wurde mit Lichtimpulsen im stationären Zustand bestrahlt. Da der Zeitraum, den ein Punkt des Aufzeichnungsfilms auf der Platte im sich drehenden Zustand zum Durchqueren des Laserlichts (Durchmesser ο = 1 pm) benötigt, etwa 200 ns betrug, wurde die Bestrahlung mit dem Lichtimpuls unter Einhaltung dieses Zeitraums bewirkt. Wenn die Bestrahlung mit einer Leistung von 5 mW während 200 ns 5 mal wiederholt wurde, war zuerst das Reflexionsvermögen vermindert. Wenn der Bestrahlungspunkt verändert wurde, die Bestrahlung bei 5 mW während 200 ns 5 mal wiederholt wurde und eine Bestrahlung bei 20 mW während 200 ns einmal durchgeführt wurde, war dann das Reflexionsvermögen erhöht. Es wurde bestätigt, daß durch Wiederholen der obigen zwei Vorgänge das Reflexionsvermögen wiederholt erhöht und vermindert wurde.
  • Im allgemeinen kann ein Laserimpuls mit einer Leistung von 3 bis 20 mW und einer Pulsbreite von 50 bis 200 ns zum Aufzeichnen und ein Laserimpuls mit einer Leistung von 1 bis 8 mW und einer Pulsbreite von 0,1 bis 10 us zum Löschen verwendet werden.
    • Prüfung der Kristallstruktur
  • Der Aufzeichnungsfilm wurde von der abgetrennten Platte abgezogen, und die Kristallstruktur des Films wurde durch ein Elektronenmikroskop untersucht.
  • Im nicht beschriebenen Teil, der nach der Bildung des Films überhaupt nicht mit Laserlicht bestrahlt wurde, wurde auf Grund einer regelmäßigen Anordnung von Kristallen keine Beugung der Elektronen beobachtet, und dieser Teil befand sich im amorphen Zustand. In dem Teil, in dem das Reflexionsvermögen durch mehrmaliges Wiederholen der Bestrahlung mit Lichtimpulsen vermindert war, wie in den Aufnahmen von Fig. 4A und 4B ersichtlich ist, wurde eine vollständige Kristallisierung von Stellen mit einem Durchmesser von etwa 1 im bewirkt. Wenn der Teil beobachtet wurde, in dem das Reflexionsvermögen durch Bestrahlung mit starken Impulsen wiederum erhöht war, wurde gefunden, daß der kristalline Zustand ähnlich hervorgerufen wurde, wie aus den Aufnahmen von Fig. 4B und 5B ersichtlich ist, die Kristallkörner am zentralen Teil wurden jedoch größer. In Fig. 4 und 5 zeigen die Aufnahmen von Fig. 4A und 5A Beugungsmuster durch das Elektronenmikroskop, und die Aufnahmen von Fig. 4B und 5B zeigen Hellfelddarstellungen durch das Elektronenmikroskop. Durch diese Elektronenmikroskopbetrachtung wurde bestätigt, daß Informationen nicht durch den Phasenübergang zwischen dem kristallinen Zustand und dem amorphen Zustand (dem gestörten kristallinen Zustand, der dem Zustand knapp nach der Bildung des Films ähnlich ist) aufgezeichnet wurden, sondern die Kristallisation zuerst bewirkt wurde, und die Informationen durch die Änderung des kristallinen Zustands aufgezeichnet wurden.
  • Es ist zu beachten, daß in dieser Raster-Elektronenmikroskopbetrachtung gefunden wurde, daß geringfügige Konvexitäten und Konkavitäten im bestrahlten Teil des Films vorhanden waren, und es wurde bestätigt, daß die Richtung der Konvexitäten und Konkavitäten im beschriebenen Teil umgekehrt zur Richtung der Konvexitäten und Konkavitäten im gelöschten Teil verlief.
    • Elektrische Leitfähigkeit
  • Ein Film wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben auf einem Quartzsubstrat gebildet, und der Film wurde in einem elektrischen Ofen erhitzt, aus dem Ofen genommen und bei Raumtemperatur abgekühlt. Dann wurde die elektrische Leitfähigkeit gemessen. Die erhaltenen Ergebnise sind in dem Kurvenbild von Fig. 10 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die elektrische Leitfähigkeit bei etwa 190ºC abrupt erhöht wurde. Diese Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit ist auf den Übergang vom amorphen Zustand in den kristallinen Zustand zurückzuführen. Bei mehr als 200ºC wurde keine große Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit beobachtet. Da durch die Ergebnisse der Elektronenmikroskopbetrachtung bestätigt wurde, daß sowohl der aufgezeichnete als auch der gelöschte Zustand kristalline Zustände sind, wird angenommen, daß kein wesentlicher Unterschied der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den zwei zum Aufzeichen von Informationen verwendeten kristallinen Zuständen vorliegt, im Gegensatz zu dem Fall, in dem ein amorpher-kristalliner Übergang verwendet wird, der von einer wesentlichen Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit begleitet wird.
    • Haltbarkeitstest
  • Die oben erwähnte Platte mit aufgezeichneten Informationen wurde in eine Atmosphäre gesetzt, bei einer Temperatur von 70ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 85% gehalten, und zu bestimmten Zeitpunkten wurde die Temperatur auf Raumtemperatur vermindert und das C/N-Verhältnis gemessen. Wie in Fig. 11 gezeigt, betrug sogar nach einem Verstreichen von 3 Monaten das Ausmaß der Verminderung des C/N-Verhältnisses weniger als 3 dB.
  • Dies zeigt an, daß der zum Aufzeichnen verwendete InSb-Film chemisch stabil und zum Halten von Informationen während eines langen Zeitraums geeignet ist.
    • Beispiel 2
  • Zusammensetzungsabhängigkeit des Insb-Films Filme von Legierungen aus In und Sb wurden auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie zur Bildung des In&sub4;&sub0;Sb&sub6;&sub0;-Films in Beispiel 1 vorgenommen hergestellt, außer daß die Zusammensetzung verändert wurde.
  • Die so hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf folgende Weise geprüft. Im stationären Zustand wurde die Platte alternativ mit zwei Arten von Laserlichtimpulsen mit unterschiedlicher Energie und Pulsbreite durch die Verwendung eines optischen Kopfs bestrahlt, bei dem der Strahlendurchmesser eines Halbleiterlaserlichts (830 nm) durch eine Kollimatorlinse und eine Objektivlinse auf 1 pm vermindert wurde, und das Reflexionsvermögen wurde mit dem Laserlicht mit niedriger Energie gemessen. In einigen Proben wurde ein unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 10 mW während 200 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 5 mW während 500 ns gefunden. Das Reflexionsvermögen wurde reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch kurze Impulse mit niedriger Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert war, wenn der Sb-Gehalt im Bereich von 20 Atom-% oder mehr (jedoch nicht 100%) lag. In der Zone, in der der In-Gehalt hoch war, wurde jedoch eine Segregation von In bewirkt, und der Film war praktisch nicht geeignet. Es wurde auch gefunden, daß der Sb-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 85 Atom-% liegt.
    • Gleichgewichtsdiagramm
  • Fig. 12 zeigt das Gleichgewichtsdiagramm eines binären In-Sb-Legierungssystems (aus "Constitution of binary alloy", MCGTAW-HILL). In einer Legierung aus In und Sb wird eine intermetallische Verbindung InSb bei einem Atomverhältnis von In:Sb von 1 : 1 gebildet, und eine eutektische Zusammensetzung wird bei einem Atomverhältnis von In:Sb von 31,7 : 68,3 verwendet. Aus dem in Fig. 12 gezeigten Gleichgewichtsdiagramm ist theoretisch ersichtlich, daß eine aus 50 Atom-% oder weniger In und 50 Atom-% oder mehr Sb bestehende Legierung ein eutektisches Phänomen zeigt und so für ein Speichermaterial geeignet ist; und insbesondere ist eine aus 15 bis 50 Atom-%, bevorzugter 35 bis 45 Atom-%, In und 50 bis 85 Atom-%, bevorzugter 55 bis 65 Atom-%, Sb bestehende Legierung ein bevorzugtes Speichermaterial, da, wenn eine Legierung mehr als 68,3 Atom-% Sb umfaßt, eine erhebliche hohe Energie zum Aufzeichnen und Löschen notwendig ist oder die Empfindlichkeit vermindert wird. Diese theoretischen Erkenntnisse stimmen grundsätzlich mit den experimentellen Ergebnissen überein.
    • Beispiel 3
  • Ein Additiv wurde dem Medium aus InSb zugesetzt und die Wirkung untersucht. Se wurde in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Durch das Zusetzen von Se wurde das Auftreten einer Segregation von In verhindert, sogar wenn der In-Gehalt hoch war. Wie in Fig. 13 gezeigt, war die Zone, in der keine Segregation von In auftrat, expandiert, und es wurde gefunden, daß das Zusetzen von Se für eine Stabilisierung wirksam ist. In Fig. 13 ist die schraffierte Zone die Zone, in der keine Segregation bewirkt wurde.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Si, P, S, Ge oder As anstelle von Se zugesetzt wurde.
    • Beispiel 4
  • Medien wurden durch Zusetzen von Zn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung hergestellt, während das in/Sb Atomverhältnis konstant (40/60) gehalten wurde, und sie wurden gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohen Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt.
  • Zn-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 25
  • 5 28
  • 10 33
  • 20 30
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der
  • Kontrast durch das Zusetzen von Zn erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Ag, Cd, Sn, Pb, Te oder Bi anstelle von Zn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 5
  • Medien wurden durch Zusetzen von As in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung hergestellt, während das In/Sb-Atomverhältnis konstant (40/60) gehalten wurde, und sie wurden gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskonstanten wurden nur durch eine Veränderung der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 14 gezeigt. Wie aus den in Fig. 14 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von As verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Ga, Pb oder Sn anstelle von As zugesetzt wurde.
    • Beispiel 6 TlBi-Film
  • Filme von Legierungen aus Tl und Bi mit verschiedenen Zusammensetzungen wurden auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 und 2 hergestellt, außer daß die Dicke des TlBi-Films 80 nm betrug.
  • Die hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 geprüft. In einigen Proben wurde ein unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 10 mW während 200 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 5 mW während 1 us gefunden. Das Reflexionsvermögen war reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch lange Impulse mit niedriger Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert wurde, wenn der Bi-Gehalt im Bereich von 30 Atom-% oder mehr (jedoch nicht 100%) lag. In der Zone, in der der Bi-Gehalt in einem Bereich von 30 bis 60 Atom-% lag, war jedoch eine Veränderung der Charakteristiken mit der Zeit bemerkenswert, und der Film war praktisch nicht geeignet. Es wurde gefunden, daß der Bi-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 60 bis 90 Atom-% liegt.
  • Die Elektronenmikroskopanalyse und Raster-Mikroskopbetrachtung der Kristallstruktur der TlBi-Filme zeigen Ergebnisse ähnlichen jenen von Beispiel 1.
  • Zur Untersuchung der Haltbarkeit des TlBi-Mediums wurde das TlBi-Medium auf Objektträgergläser abgeschieden und dann 30 min bei 200ºC für die Kristallisation erhitzt; das TlBi-Medium war nicht mit einer Schutzschicht bedeckt. Eine Platte, wie in Fig. 8 gezeigt, wurde mit dem TlBi-Medium hergestellt und in Form von Spuren bei 600 UpM und 2 MHz beschrieben. Nachdem das Medium bei 70ºC und 85% RH gehalten wurde, wurden die Veränderungen des Reflexionsvermögens des Mediums auf den Objektträgergläsern und die Veränderung des C/N der Platte bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 15 bzw. 16 gezeigt. Wie in Fig. 15 und 16 ersichtlich ist, war die Veränderung des Reflexionsvermögens des Mediums ohne Schutzschicht sogar nach 3 Monaten gering, und die Verminderung des C/N betrug weniger als 3 dB.
    • Beispiel 7
  • Ein Additiv wurde dem TlBi-Medium zugesetzt und die Wirkung untersucht. As wurde in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 6 beschriebenen Verfahren geprüft.
  • Es wurde gefunden, daß als Ergebnis des Zusetzens von As die Veränderung von Charakteristiken mit der Zeit sogar in Zusammensetzungen mit einer hohen Tl-Menge vermindert bar und, wie in Fig. 17 ersichtlich, die Veränderung mit der Zeit des Kontrasts sogar eines 50 Atom-% Tl oder mehr enthaltenden Mediums vermindert war, wodurch es für die Stabilisation verwendbar wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn P, S, Se oder Te anstelle von As zugesetzt wurde.
    • Beispiel 8
  • Durch Zusetzen von Zn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Tl/Bi-Atomverhältniskonstante (30/70) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 6 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohem Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt:
  • Zn-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 18
  • 5 20
  • 10 23
  • 20 20
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kontrast durch das Zusetzen von Zn erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Si, Ge, Ag, Cd, Sn, Pb, Te, Sb oder In anstelle von Zn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 9
  • Durch Zusetzen von Pn in einer Menge von 5, 10 oder 15 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Tl/Bi-Atomverhältniskonstante (30/70) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 6 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskontraste wurden nur durch Verändern der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 18 gezeigt. Wie aus den in Fig. 18 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von Pb verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn In oder Sn anstelle von Pb zugesetzt wurde.
    • Beispiel 10 GaBi-Film
  • Filme von Legierungen aus Ga und Bi mit verschiedenen Zusammensetzungen wurde auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 oder 2 hergestellt.
  • Die hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 geprüft in einigen Proben wurde ein Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 15 mW während 200 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 5 mW während 1 us gefunden. Das Reflexionsvermögen wurde reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch lange Impulse mit niedriger Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert wurde, wenn der Bi-Gehalt im Bereich von 15 Atom-% oder mehr (jedoch nicht 100%) lag. In der Zone, in der der Ga-Gehalt hoch war, wurde jedoch eine Segregation von Ga bewirkt, und der Film war praktisch nicht geeignet. Es wurde gefunden, daß der Bi-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 40 bis 70 Atom-% liegt.
  • Elektronenmikroskopanalyse und Raster-Mikroskopbetrachtung der Kristallstruktur des BiGa-Films zeigen Ergebnisse ähnlich jenen von Beispiel 1.
  • Der Haltbarkeitstest wurde in einer Weise ähnlich jener in Beispiel 6 durchgeführt, und ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wie in Fig. 19 und 20 gezeigt.
    • Beispie 11
  • Ein Additiv wurde dem GaBi-Medium zugesetzt und die Wirkung untersucht. Se wurde in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Durch das Zusetzen von Se wurde das Auftreten einer Segregation von Ga verhindert, sogar wenn der Ga-Gehalt hoch war. Wie in Fig. 21 gezeigt, war die Zone, in der keine Segregation von Ga auftrat, expandiert, und es wurde gefunden, daß das Zusetzen von Se für eine Stabilisierung wirksam ist. In Fig. 21 zeigen die Zeichen "o" ein Nicht-Auftreten einer Segregation an, die Zeichen "x" geben ein Auftreten einer Segregation an, und die schraffierte Zone ist die Zone, in der keine Segregation bewirkt wurde.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Si, P, S, Ge oder As anstelle von Se zugesetzt wurde.
    • Beispiel 12
  • Durch Zusetzen von Zn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Ga/Bi-Atomverhältniskonstante (60/40) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohem Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt:
  • Zn-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 20
  • 5 23
  • 10 23
  • 20 23
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kontrast durch das Zusetzen von Zn erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Ag, Cd, Sn, Pb, Te, Sb oder In anstelle von Zn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 13
  • Durch Zusetzen von As in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Ga/Bi-Atomverhältniskonstante (60/40) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskonstanten wurden nur durch Verändern der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 22 gezeigt. Wie aus den in Fig. 22 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von As verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn In, Pb oder Sn anstelle von As zugesetzt wurde.
    • Beispiel 14 InAs-Film
  • Filme von Legierungen aus In und As mit verschiedenen Zusammensetzungen wurde auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Dicke des InAs-Films 100 nm betrug.
  • Die hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 geprüft. In einigen Proben wurde ein Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 20 mW während 200 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 5 mW während 500 us gefunden. Das Reflexionsvermögen wurde reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch lange Impulse mit niedriger Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert wurde, wenn der As-Gehalt im Bereich von 35 Atom-% oder mehr (nicht 100%) lag. In der Zone, in der der As-Gehalt niedrig war, wurde jedoch eine Segregation von In bewirkt, und der Film war praktisch nicht geeignet. Es wurde gefunden, daß der As-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 50 Atom-% oder mehr (jedoch nicht 100 Atom-%) liegt.
  • Elektronenmikroskopanalyse und Master-Mikroskopbetrachtung der Kristallstruktur des InAs-Films zeigen Ergebnisse ähnlich jenen von Beispiel 1.
  • Der Haltbarkeitstest wurde in einer Weise ähnlich jener in Beispiel 6 mit den folgenden zwei Arten von Proben durchgeführt:
    • Probe I:
  • Eine Legierung von In in einer Menge von 20 Atom-% und As in einer Menge von 80 Atom-% wurde auf ein Acrylsubstrat in Form eines Objektträgerglases abgeschieden und dann 2 h bei 80ºC für die Kristallisation wärmebehandelt. Diese Probe hatte keine Schutzschicht.
    • Probe II:
  • Während des Drehens von Probe 1 bei 600 UpM wurde ein fokussierter Strahl eines Halbleiterlasers konzentrisch auf den Legierungsfilm zur Aufzeichnung von Informationen von 2 MHz gerichtet.
  • Ergebnisse können in Fig. 23 und 24 abgelesen werden und waren ähnlich jenen von Beispiel 6.
    • beispiel 15
  • Ein Additiv wurde dem InAs-Medium zugesetzt und die Wirkung untersucht. Ge wurde in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Durch das Zusetzen von Ge wurde das Auftreten einer Segregation von In verhindert, sogar wenn der In-Gehalt hoch war. Wie in Fig. 25 gezeigt, war die Zone, in der keine Segregation von In auftrat, expandiert, und es wurde gefunden, daß das Zusetzen von Ge für die Stabilisierung wirksam ist. In Fig. 25 ist die schraffierte Zone die Zone, in der keine Segregation bewirkt wurde.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Si, Zn, Se oder Te anstelle von Ge zugesetzt wurde.
    • Beispiel 16
  • Durch Zusetzen von Bi in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die In/As-Atomverhältniskonstante (20/80) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohem Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt:
  • Bi-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 15
  • 5 20
  • 10 17
  • 20 14
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kontrast durch das Zusetzen von Bi in einer Menge von 5 oder 10 Atom-% erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Pb, Tl, Ag, Sb oder Cd anstelle von Bi zugesetzt wurde.
    • Beispiel 17
  • Durch Zusetzen von Sn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die In/As-Atomverhältniskonstante (20/80) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskonstanten wurden nur durch Verändern der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 26 gezeigt. Wie aus den in Fig. 26 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von Sn verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn P, S, Ga, Pb oder Si anstelle von Sn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 17 InBi-Film
  • Filme von Legierungen aus In und Bi mit verschiedenen Zusammensetzungen wurden auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Dicke des InBi-Films 120 nm betrug.
  • Die hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 geprüft. In einigen Proben wurde ein Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 20 mW während 200 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit Laserlicht von 5 mW während 500 us gefunden. Das Reflexionsvermögen wurde reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch lange Impulse mit geringer Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert wurde, wenn der Bi-Gehalt im Bereich von 10 bis 40 Atom-% lag. Es wurde gefunden, daß der Bi-Gehalt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 33% liegt.
  • Elektronenmikroskopanalyse und Raster-Mikroskopbetrachtung der Kristallstruktur des inBi-Films zeigen Ergebnisse ähnlich jenen von Beispiel 1.
  • Haltbarkeitstests wurden in einer Weise gemäß dem Verfahren in Beispiel 6 unter Verwendung der folgenden drei Arten von Proben durchgeführt:
    • Probe 1 (Bezug)
  • Eine Legierung aus In in einer Menge von 70 Atom-% und Bi in einer Menge von 30 Atom-% wurde auf ein Acrylsubstrat in Form eines Objektträgerglases abgeschieden. Dieser Film wurde nicht wärmebehandelt und war mit keiner Schutzschicht bedeckt.
    • Probe II (Ausführungsform der Erfindung):
  • Eine Legierung aus In&sub7;&sub0;Bi&sub3;&sub0; wurde auf einem Acrylsubstrat in Form eines Objektträgerglases abgeschieden und 2 h bei 80ºC für die Kristallisation wärmebehandelt. Es wurde keine Schutzschicht auf der Legierungsschicht gebildet.
    • Probe III (Ausführungsform der Erfindung):
  • Unter Drehen der Probe II bei 600 UpM wird ein fokussierter Strahl eines Halbleiterlasers konzentrisch auf das Medium zur Aufzeichnung von Informationen von 2 MHz gerichtet.
  • Die Ergebnisse sind in Fig. 27 und 28 gezeigt.
  • Die Probe I zeigte eine bemerkenswerte Veränderung des Reflexionsvermögens mit der Zeit, als Linie I in Fig. 27 gezeigt. Im Gegensatz dazu zeigte Probe II, ein Beispiel eines Mediums gemäß der Erfindung, ein sehr stabiles Reflexionsvermögen, als Linie II in Fig. 27 gezeigt. Tatsächlich veränderte sich das Reflexionsvermögen der Probe nach 3 Monaten kaum. Die Veränderung des Reflexionsvermögens von Probe III war ähnlich jener von Probe II.
  • Die Probe II zeigte die Veränderung des C/N-Verhältnisses, als Linie III in Fig. 28 gezeigt. Wie in Fig. 28 ersichtlich, zeigte Probe III nur eine Veränderung des C/N- Verhältnisses von weniger als 3 dB nach 3 Monaten.
    • Beispiel 18
  • Ein Additiv wurde dem In&sub7;&sub0;Bi&sub3;&sub0;-Medium zugesetzt und die Wirkung untersucht. As wurde in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Durch das Zusetzen von As wurde das Auftreten einer Segregation von In verhindert, sogar wenn der In-Gehalt hoch war.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Si, Zn, Ge, Ag, Sb, Se oder Te anstelle von As zugesetzt wurde.
    • Beispiel 19
  • Durch Zusetzen von Sn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die In/Bi-Atomverhältniskonstante (70/30) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohem Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt:
  • Sn-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 16
  • 5 21
  • 10 18
  • 20 15
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kontrast durch das Zusetzen von Sn in einer Menge von 5 oder 10 Atom-% erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn As, Cd, Tl oder Pb anstelle von Sn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 20
  • Durch Zusetzen von Ga in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die In/Bi-Atomverhältniskonstante (70/30) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskonstanten wurden nur durch Verändern der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 29 gezeigt. Wie aus den in Fig. 29 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von Ga verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn P, S, Se oder Sn anstelle von As zugesetzt wurde.
    • Beispiel 21 GaSb-Fi Im
  • Filme von Legierungen aus Ga und Sb mit verschiedenen Zusammensetzungen wurden auf Acrylsubstraten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Dicke des GaSb-Films 180 nm betrug.
  • Die hergestellten Aufzeichnungsmedien wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 geprüft. In einigen Proben wurde ein Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 10 mW während 100 ns und dem Reflexionsvermögen nach der Bestrahlung mit einem Laserlicht von 5 mW während 500 ns gefunden. Das Reflexionsvermögen war reversibel verändert, und das Reflexionsvermögen wurde durch kurze Impulse mit hoher Energie erhöht und durch lange Impulse mit niedriger Energie vermindert. Als die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Zusammensetzung des Legierungsfilms untersucht wurde, wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen reversibel verändert war, wenn der Ga-Gehalt im Bereich von 60 Atom-% oder weniger lag. In der Zone, in der der Ga-Gehalt mehr als 50 Atom-% betrug, traten gestreifte Muster auf dem Film auf, von denen angenommen wurde, daß sie durch eine Segregation von Ga bewirkt wurden, und der Film war praktisch nicht geeignet. In der Zone, in der der Ga-Gehalt weniger als 5 Atom-% betrug, trat ein Pile-up des Films an dem Teil auf, der mit einem Laserstrahl bestrahlt wurde, wobei angenommen wurde, daß es durch Blasen hervorgerufen wurde, und bewirkte, daß das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens instabil wurde, und so war der Film in praktischer Verwendung nicht geeignet. So wurde gefunden, daß der Ga- Gehalt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Atom-% liegt.
  • Elektronenmikroskopanalyse und Raster-Mikroskopbetrachtung der Kristallstruktur der GaSb-Filme zeigen Ergebnisse ähnlichen jenen von Beispiel 1.
  • Die Haltbarkeitstests wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 17 unter Verwendung einer Legierung aus Ga in einer Menge von 35 Atom-% und Sb in einer Menge von 65 Atom-% durchgeführt.
  • Die Ergebnisse sind in Fig. 30 und 31 gezeigt und ähnlich jenen von Beispiel 17.
    • Beispiel 22
  • Ein Additiv wurde dem Ga&sub3;&sub5;Sb&sub6;&sub5;-Medium zugesetzt und die Wirkung untersucht. Se wurde in einer Menge von 5, 10 oder 15 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung zugesetzt, und das erhaltene Medium wurde gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Durch das Zusetzen von Se wurde das Auftreten einer Segregation von Ga verhindert, sogar wenn der Ga-Gehalt hoch war. Wie in Fig. 32 gezeigt, war die Zone, in der keine Segregation von Ga auftrat, expandiert, und es wurde gefunden, daß das Zusetzen von Ga für die Stabilisierung wirksam ist. In Fig. 32 ist die schraffierte Zone die Zone, in der keine Segregation bewirkt wurde.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn Al, Si, Zn, Ge oder As anstelle von Se zugesetzt wurde.
    • Beispiel 23
  • Durch Zusetzen von Sn in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Ga/Sb-Atomverhältniskonstante (35/65) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Das Ausmaß der Veränderung des Reflexionsvermögens wurde auf Basis des Reflexionskontrasts untersucht, der durch Dividieren des Ausmaßes der Veränderung des Reflexionsvermögens durch das Reflexionsvermögen des Zustands mit hohem Reflexionsvermögen erhalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend gezeigt:
  • Sn-Gehalt (Atom-%) Kontrast (%)
  • 0 19
  • 5 24
  • 10 29
  • 20 26
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kontrast durch das Zusetzen von Sn erhöht wird.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn As, Pb oder Zn anstelle von Sn zugesetzt wurde.
    • Beispiel 24
  • Durch Zusetzen von Te in einer Menge von 5, 10 oder 20 Atom-% bezogen auf die gesamte Zusammensetzung wurden Medien hergestellt, während die Ga/Sb-Atomverhältniskonstante (35/65) aufrechterhalten wurde, und gemäß dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren geprüft. Die Reflexionskonstanten wurden nur durch Verändern der Energie durch Laserlicht mit hoher Energie und kurzen Impulsen bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 33 gezeigt. Wie aus den in Fig. 33 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums durch das Zusetzen von As verbessert.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn In, P, S, Se oder Sn anstelle von Te zugesetzt wurde.
    • Beispiel 25 SnPb-Film
  • Ein Film einer Legierung aus Sn und Pb wurde auf einem Acrylsubstrat auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei die mittlere Zusammensetzung der Legierung 85 Atom-% Sn und 15 Atom-% Pb war. Das Sn-Pb-Legierungssystem hat eine eutektische Zusammensetzung, wobei der Pb-Gehalt 26,1 Atom-% und der Schmelzpunkt 183ºC beträgt.
  • Als das C/N-Verhältnis des SnPb-Films mit dem optischen System in Fig. 1 gemessen wurde, wie in Beispiel 1, wurde ein C/N von 35 dB erhalten. In einem Wiederholungstest des Aufzeichnens und Löschens veränderte sich das C/N bis zu 100 Wiederholungen nicht. Das C/N war jedoch einen Tag nach dem Aufzeichnen um 5 dB vermindert, und es wurde gefunden, daß der Film ein geringfügiges Haltbarkeitsproblem aufweist.
    • Beispiel 26 SnTe-Fi Im
  • Ein Film einer Legierung aus Sn und Te wurde auf einem Acrylsubstrat auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei die mittlere Zusammensetzung der Legierung 30 Atom-% Sn und 70 Atom-% Te war. Das Sn-Te-Legierungssystem hat eine eutektische Zusammensetzung, wobei der Te-Gehalt 84 Atom-% und der Schmelzpunkt 405ºC beträgt.
  • Das C/N-Verhältnis wurde gemessen, und ein C/N von 45 dB wurde erhalten. Das Reflexionsvermögen dieses Films wurde bei Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit niedriger Energie und langen Impulsen erhöht und bei Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit hoher Energie und kurzen Impulsen vermindert.

Claims (32)

1. Ein Substrat enthaltendes optisches Informationsspeichermedium mit:
einem dünnen Speicherfilm, der auf dem Substrat gebildet ist und selektiv zwei stabile kristalline Zustände bilden kann, wobei der genannte Speicherfilm einen ersten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen gelöscht worden sind, von denen der erste kristalline Zustand, der ein erstes Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine erste Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird, und der zweite kristalline Zustand, der ein zweites Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine zweite Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird;
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherfilm eine einzelne Schicht mit einem Mehrkomponentensystem ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
(i) 35 bis 45 Atom-% Indium (In) und 55 bis 65 Atom-% Antimon (Sb); oder
(ii) 10 bis 40 Atom-% Thallium (Tl) und 60 bis 90 Atom-% Wismut (Bi); oder
(iii) 30 bis 60 Atom-% Gallium (Ga) und 40 bis 70 Atom-% Wismut (Bi); oder
(iv) 15 bis 25 Atom-% Indium (In) und 75 bis 85 Atom-% Arsen (As); oder
(v) 70 bis 75 Atom-% Indium (In) und 25 bis 30 Atom-% Wismut (Bi); oder
(vi) 5 bis 50 Atom-% Gallium (Ga) und 50 bis 95 Atom-% Antimon (Sb).
2. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, bei welchem der Speicherfilm zwei oder mehrere Elemente umfaßt, die eine eutektische Mischung bilden können, und eine einer eutektischen Mischung naheliegende Zusammensetzung in einem Gleichgewichtsdiagramm der genannten zwei oder mehreren Elemente aufweist.
3. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, Sn, Te, Tl, Pb und Bi umfaßt.
4. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Se, Si, P, S, Ge, As, Zn, Al, Ag, Cd, Sn, Pb, Te, Bi und Ga umfaßt.
5. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm 20 bis 30 Atom-% Tl und 70 bis 80 Atom-% Bi umfaßt.
6. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 5, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te und Pb umfaßt.
7. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 5, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe von As, P, S, Se, Te, Zn, Al, Si, Ge, Ag, Cd, Sn, Pb, Sb und In umfaßt.
8. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm 40 bis 60 Atom-% Ga und 40 bis 60 Atom-% Bi umfaßt.
9. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 8, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Si, P, S, Zn, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Tl und Pb umfaßt.
10. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 8, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% Se, P, S, Ge, As, Zn, Al, Ag, Cd, Sn, Pb, Te, Sb und In umfaßt.
11. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch l oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe von Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, Bi, Se, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Tl und Pb umfaßt.
12. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch l oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% Ge, Al, Si, Zn, Se, Te, Bi, Pb, Tl, Ag, Sb, Cd, Sn, P, S und Ga umfaßt.
13. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe von Al, Si, P, S, Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Tl und Pb umfaßt.
14. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% As, Al, Si, Zn, Ge, Ag, Sb, Se, Te, Sn, Cd, Tl, Pb, Ga, P und S umfaßt.
15. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der genannte Speicherfilm 15 bis 35 Atom-% Ga und 65 bis 85 Atom-% Sb umfaßt.
16. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 15, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 20 Atom-% oder weniger eines oder mehrerer Elemente ausgewählt aus der Gruppe von Al, Si, P, S, Zn, Ge, As, Se, In, Sn, Te, Bi und Pb umfaßt.
17. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 15, bei welchem der genannte Speicherfilm ferner 5 bis 20 Atom-% Se, Al, Si, Zn, Ge, As, Sn, Pb, Zn, Te, In, P und S umfaßt.
18. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die genannten zwei stabilen kristallinen Zustände im wesentlichen keinen Unterschied in der elektrischen Konduktanz zeigen.
19. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der genannte Speicherfilm auf einem Substrat durch Co-Verdampfung, Co-Zerstäubung oder Co-Ionplating von Bestandteilen des Speicherfilms gebildet wird, um die Bestandteile auf dem Substrat zu legieren.
20. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei welchem der genannte Speicherfilm auf einem Substrat durch Verdampfen oder Zerstäuben einer Legierung auf ein Substrat gebildet wird.
21. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der genannte Speicherfilm durch Wärmebehandlung nach der Abscheidung von Bestandteilen hiervon auf ein Substrat kristallisiert wurde.
22. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die genannten stabilen kristallinen Zustände Kristallite mit einer Größe von 5 nm oder mehr umfassen.
23. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 22, bei welchem die Größe der Kristallite größer ist als 20 bis 30 nm.
24. Optisches Informationsspeichermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der genannte Speicherfilm mit einem Schutzfilm bedeckt ist.
25. Optisches Informationsspeichermedium nach Anspruch 24, bei welchem der genannte Speicherfilm aus einer oder mehreren Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO&sub2;, CeO&sub2;, SnO&sub2;, ZnS, PMMA, Polystyrol, einem Epoxyharz und einem UV-härtbaren Harz hergestellt ist.
26. Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen in einem Speicherfilm eines optischen Informationsspeichermediums, wobei das Medium ein Substrat und einen auf dem Substrat gebildeten dünnen Speicherfilm enthält, der selektiv zwei stabile kristalline Zustande bilden kann, einen ersten Kristallinen Zustand, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand, wenn Informationen gelöscht worden sind; dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Speicherfilm eine einzelne Schicht mit einem Mehrkomponentensystem ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
(i) 35 bis 45 Atom-% Indium (In) und 55 bis 65 Atom-% Antimon (Sb); oder
(ii) 10 bis 40 Atom-% Thallium (Tl) und 60 bis 90 Atom-% Wismut (Bi); oder
(iii) 30 bis 60 Atom-% Gallium (Ga) und 40 bis 70 Atom-% Wismut (Bi); oder
(iv) 15 bis 25 Atom-% Indium (In) und 75 bis 85 Atom-% Arsen (As); oder
(v) 70 bis 75 Atom-% Indium (In) und 25 bis 30 Atom-% Wismut (Bi); oder
(vi) 5 bis 50 Atom-% Gallium (Ga) und 50 bis 95 Atom-% Antimon (Sb);
und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verfahren die Schritte umfaßt:
(a) Bestrahlen eines ersten Teils des Speicherfilms mit einem optischen Energiestrahl, der eine erste Intensität während eines ersten Zeitraumes aufweist, so daß die gesamte Dicke des Speicherfilms am bestrahlten Teil geschmolzen wird, um den ersten kristallinen Zustand mit einem ersten Reflexionsvermögen zu bilden; und
(b) Bestrahlen eines zweiten Teils des Speicherfilms mit einem optischen Energiestrahl, der eine zweite Intensität, die kleiner oder gleich ist der ersten Intensität, während eines zweiten Zeitraumes, der länger ist als der erste Zeitraum, aufweist, um den zweiten kristallinen Zustand mit einem zweiten Reflexionsvermögen zu bilden, das niedriger ist als das erste Reflexionsvermögen, wodurch Informationen an einem des ersten und zweiten Teils des Speicherfilms aufgezeichnet werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem durch Bestrahlen einer Stelle des Speicherfilms mit optischen Energien unter unterschiedlichen Bedingungen die Stelle des Speicherfilms geschmolzen und dann verfestigt wird, um zwei Zustände mit Zusammensetzungen an einem zentralen Teil der Stelle zu bilden, in dem die Menge eines bestimmten Elements oder einer Verbindung des Speicherfilms höher und niedriger ist als jene einer eutektischen Mischung, die aus dem genannten Element oder der Verbindung und dem anderen Element oder der Verbindung des Speicherfilms besteht, wodurch eine Aufzeichnung oder ein Löschen bewirkt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, bei welchem ein Halbleiterlaser, ein He-Ne-Laser, ein He-Cd-Laser oder ein Ar-Laser als Quelle der genannten optischen Energien verwendet wird.
29. Verfahren nach Anspruch 26, 27 oder 28, bei welchem eine optische Energie zum Aufzeichnen mit einer Leistung von 3 bis 20 mW während 50 bis 2000 ns abgestrahlt wird, und eine optische Energie zum Löschen mit einer Leistung von l bis 8 mW während 0,1 bis 10 us abgestrahlt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, bei welchem die genannten optischen Energien auf eine Oberfläche des Speicherfilms fokussiert werden.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, bei welchem ein optischer Energiestrahl mit einer länglichen Form in Richtung der Aufzeichnung an der Oberfläche des Speicherfilms zum Löschen von Informationen verwendet wird.
32. Ein Substrat enthaltendes optisches Informationsspeichermedium mit:
einem dünnen Speicherfilm, der auf dem Substrat gebildet ist und selektiv zwei stabile kristalline Zustände bilden kann, wobei der genannte Speicherfilm einen ersten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen aufgezeichnet worden sind, und einen zweiten kristallinen Zustand aufweist, wenn Informationen gelöscht worden sind, der erste kristalline Zustand, der ein erstes Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine erste Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird, und der zweite kristalline Zustand, der ein zweites Reflexionsvermögen hat, durch Bestrahlen des genannten Speicherfilms mit einem eine zweite Intensität aufweisenden optischen Energiestrahl gebildet wird; dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherfilm ein Paar von Elementen umfaßt, die eine eutektische Mischung bilden können, und in einer einer eutektischen Mischung naheliegenden Zusammensetzung vorliegt, wobei das genannte Paar von Elementen eines der folgenden ist: Al und Ca, Al und Ge, Al und Mg, Al und Te, As und Pb, Bi und Te, Ca und Mg, Ge und Sb, Ge und Te, In und Sn, In und Te, Mg und Sn, Pb und Sb oder Pb und Sn.
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