DE3781926T2 - Medium fuer optische informationsaufzeichnung. - Google Patents

Medium fuer optische informationsaufzeichnung.

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DE3781926T2
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Akio C O Nec Corporat Morimoto
Katsuji C O Nec Corpo Nakagawa
Mitsuru C O Nec Corporat Sakai
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Medium zur optischen Informationsaufzeichnung in Form einer Reihe von durch einen Laserstrahl gebildeten Vertiefungen, und insbesondere einen weiterentwickelten Werkstoff zur Verwendung als Aufzeichnungsschicht zur optischen Informationsaufzeichnung.
  • Das Medium zur optischen Informationsaufzeichnung, beispielsweise eine VLP-Speicherplatte, bietet den Vorteil, daß infolge ihrer hohen Speicherungsdichte eine große Menge an Informationen gespeichert werden kann. Das Aufzeichnungsmedium weist mindestens ein Substrat und eine Aufzeichnungsschicht aus einem auf dem Substrat angeordneten Werkstoff mit niedrigem Schmelzpunkt auf. Als Werkstoff für die Aufzeichnungsschicht wurden in den US-PS 39 71 874 (Ohta u. a.), 43 73 004 (Asano u. a.), 43 85 376 (Takaoka u. a.) und 44 33 340 (Mashita u. a.) Tellur (Te) bzw. dessen Verbindungen vorgeschlagen. Als weiteres Beispiel für Werkstoffe für die Aufzeichnungsschicht wurde eine Tellur-Selen-Legierung (Te-Se-Legierung) vorgeschlagen, wie dies in den US-PS 42 14 249 (Kasai u. a.), 42 38 803 (Terao u. a.), 43 48 461 (Terao u. a.), 43 85 305 (Terao u. a.), 44 34 429 (Terao u. a.) sowie in der EP-A-01 30 755 beschrieben ist.
  • Unter dem Gesichtspunkt, daß die in der Aufzeichnungsschicht gebildeten Vertiefungen bzw. Grübchen oder Lochmuster gut geformt sind, wird Tellur bzw. eine Te-Se-Legierung wegen der niedrigen Oberflächenspannung bevorzugt. Um in einer Aufzeichnungsschicht aus Te bzw. einer Te-Se-Legierung eine Vertiefung einzulassen, ist jedoch ein hoher Energieaufwand erforderlich, weshalb Tellur oder Te-Se nicht uneingeschränkt akzeptabel ist, wenn eine hohe Aufzeichnungsempfindlichkeit und Aufzeichnungs-Grenzleistung erreicht werden sollen.
  • Es wird außerdem von einem Aufzeichnungsmedium zur Verwendung bei einem optischen Informationsaufzeichnungs- und -lesesystem gefordert, daß eine übermäßige Erweiterung der Größe der in der Aufzeichnungsschicht bei einem Aufzeichnungsvorgang gebildeten Vertiefungen verhindert wird, um so einen stabilen Betrieb des Fokussiersystems und des Servosystems zur Spureinstellung zu gewährleisten. Die Abmessungen der Vertiefungen werden jedoch in der Aufzeichnungsschicht unweigerlich groß, da eine hohe Laserenergie zur Bildung der Vertiefungen in der Te- bzw. Te-Se-Aufzeichnungsschicht benötigt wird. Wird führt zu Schwierigkeiten bei der Erzielung einer hohen Funktionsstabilität der Servosysteme.
    • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Medium zur optischen Informationsaufzeichnung bereitzustellen, das in hohem Maß aufzeichnungsempfindlich ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Medium zur optischen Informationsaufzeichnung zu schaffen, das eine hohe Aufzeichnungsgrenzleistung erbringt, so daß sich durch einen Schreiblaserstrahl in der Aufzeichnungsschicht eine Vertiefung ohne übermäßige Erweiterung ausbilden läßt.
  • Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Medium zur optischen Informationsaufzeichnung zu schaffen, dessen optisches Verhalten über lange Zeit stabil bleibt.
  • Ein Medium zur optischen Informationsaufzeichnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich durch seine Aufzeichnungsschicht auf, die eine Verbindung aus Tellur (Te), Selen (Se) und Stickstoff (N) enthält, wobei der N-Gehalt mindestens 2 Atom-% beträgt.
  • Die Stärke der Aufzeichnungsschicht 2 liegt günstigerweise im Bereich zwischen etwa 100 Ångström (10 Å=1 mm) und etwa 1000 Å, und noch günstiger zwischen 180 Å und 400 Å. Der Se- Gehalt in der Aufzeichnungsschicht 2 hat günstigerweise einen Wert von 2 bis 40 Atom-%, noch besser zwischen 10 und 30 Atom-%. Der N-Gehalt beträgt günstigerweise 2 bis 20 Atom-% und noch besser 2 bis 10 Atom-%.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die aus der Te-Se-N-Verbindung bestehende Aufzeichnungsschicht kristallisiert. Außerdem kann die Aufzeichnungsschicht mindestens ein Element aus der Gruppe Pb, As, Sn, Ge, Cd, Tl, Sb, S, P, In, Ga, Zn, Bi, Al, Cu, Ag, Mg, Ta, Au, Pd, Ti, Zr, Hf, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Ni, Co und Fe in einer Menge bis zu 20 Atom-% enthalten. Zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht kann eine Zwischenschicht ausgebildet werden, die mindestens eine Verbindung aus einer Gruppe enthält, die Oxide, Nitride, Sulfide, Fluoride, Karbide, Boride, Co- Legierungen, Metallniedrigoxide, Gemische aus Metall und Oxid, sowie organische Verbindungen umfaßt.
  • Die Aufzeichnungsschicht für das erfindungsgemäße Medium zur optischen Informationsaufzeichnung kann auf einem Substrat durch Aufstäuben von Te und Se bzw. einer Te-Se-Legierung auf das Substrat in einer stickstoffgashaltigen (N) Atmosphäre hergestellt werden.
  • Da Te-Nitrid und Se-Nitrid leicht explodieren, wird die Temperatur, bei welcher die Bildung der Vertiefungen durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl einsetzt, gesenkt. Dementsprechend besitzt die erfindungsgemäße Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung eine höhere Aufzeichnungsempfindlichkeit als die aus Te oder einer Te-Se-Legierung bestehende Aufzeichnungsschicht.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Mediums zur optischen Informationsaufzeichnung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Mediums zur optischen Informationsaufzeichnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Fig. 1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Mediums zur optischen Informationsaufzeichnung, welches ein transparentes Substrat 1 und eine auf einer Oberfläche des Substrats 1 ausgebildete Aufzeichnungsschicht 2 aufweist. Durch das Substrtat 1 wird ein Schreiblaserstrahl von einem Halbleiterlaserelement auf die Aufzeichnungsschicht 2 gerichtet und darauf fokussiert. Der Laserstrahl erwärmt diesen Teil der Aufzeichnungsschicht 2, die entsprechend schmilzt und unter Bildung einer Vertiefung bzw. eines Grübchens 3 verdampft.
  • Das Substrat 1 besteht aus transparentem Werkstoff, beispielsweise einem Polykarbonat, einem Polyolefin, Polymethylpenten, Acrylharz, einem Epoxidharz oder Glas und weist die Form einer runden Scheibe auf. Das Substrat 1 ist mit koaxial oder spiralig verlaufenden Führungsrillen 5 versehen, entlang welchen der Laserstrahl während der Aufzeichnung und des Lesens einfallen soll. Die Führungsrillen 5 sind etwa 0,3 um bis 1,3 um breit, was in etwa dem Durchmesser des fokussierten Laserstrahls entspricht, und weisen eine Tiefe auf, die gleich einem Zwölftel bis einem Viertel der Wellenlänge des Laserstrahls ist.
  • Wird der Laserstrahl auf eine der Führungsrillen fokussiert, wird der Strahl in der Rille gebrochen. Weicht der vom einfallenden Strahl auf dem Substrat 1 gebildete Fleck zufällig in radialer Richtung von der jeweiligen Rille ab, so verändert sich die räumliche Verteilung der Intensität des gebrochenen Strahls. Zur Erfassung einer solchen Veränderung der räumlichen Verteilung der Lichtintensität und zur entsprechenden Ansteuerung des Strahls, damit dieser korrekt auf die Mittellinie der Führungsrille gerichtet wird, ist ein Fokussier- und Spureinstell- Servosystem für die Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung vorgesehen. Die aufgezeichneten Informationen werden mittels eines Leselaserstrahls vom Aufzeichnungsmedium ausgewiesen, der eine geringere Energie als der Schreiblaserstrahl aufweist. Mit dem Leselaserstrahl wird so bestrahlt, daß er der Mittellinie der Führungsrille folgt und das Vorhandensein bzw. Fehlen der Vertiefungen entsprechend der Intensitätsveränderung des reflektierten Strahls des Leselaserstrahls in der auf diesem Gebiet allgemein bekannten Weise erfaßt wird.
  • Die Aufzeichnungsschicht 2 enthält eine Verbindung aus Tellur (Te), Selen (Se) und Stickstoff (N). Die Stärke der Aufzeichnungsschicht beträgt günstigerweise etwa 100 Ångström (Å) bis rund 1000 Å, aus den nachstehend noch erläuterten Gründen jedoch noch besser 180 Å bis 400 Å. Der Se-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht 2 liegt günstigerweise im Bereich zwischen 2 und 40 Atom-%, noch besser zwischen 10 und 30 Atom-%. es ist günstig, wenn der N-Gehalt zwischen 2 und 20 Atom-% beträgt, noch besser zwischen 2 und 10 Atom-%. Die Te-Se-N-Verbindung wird vorteilhafterweise so kristallisiert, daß Kristallkörner mit einem Durchmesser von 0,1 um oder weniger gebildet werden.
    • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Ein transparentes scheibenförmiges Substrat 1 mit Mittelöffnung wurde aus einem Polykarbonatharz hergestellt, auf dem Führungsrillen ausgebildet wurden; sein Innendurchmesser betrug nach Messung 15 mm, sein Außendurchmesser 130 mm (5,25 Zoll), und seine Stärke 1,2 mm. Das Substrat 1 wurde in die Kammer eines Magnetronzerstäubers mit einer HF-Stromversorgung im Bereich von 13,56 MHz gegenüber einem Zerstäubungstarget aus einer gesinterten Te-Se-Legierung mit 80 Atom-% Te und 20 Atom-% Se eingebracht.
  • Der Druck im Kammerinneren wurde auf einen Wert unter 1· 10&supmin;&sup6; Torr (1 Torr=133 Pa) abgesenkt, worauf Argongas (Ar) und Stickstoffgas (N&sub2;) eingeleitet wurden, bis der Innendruck in der Kammer 1·10&supmin;² betrug. Der Partialdruck und die Strömungsgeschwindigkeit des N&sub2;-Gases betrugen 0,266 Prozent bzw. 1,3 SCCM (Standard Cubic Centimeter per Minute), während die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus Ar-Gas und N&sub2;-Gas 115 SCCM betrug. Die Aufzeichnungsschicht 2 aus der Te-Se-N- Verbindung wurde auf dem Substrat 1 mit einer Stärke von etwa 220 Å gebildet, indem das Target aus der Te-Se-Legierung mit einer Zerstäubungsleistung von 100 W in dem Gemisch aus Ar-Gas und N&sub2;-Gas auf das Substrat 1 aufgestäubt wurde. Der Te-, Se- und N-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht 2 betrug jeweils etwa 77, 19 bzw. 4 Atom-%. Als nächstes wurde die Aufzeichnungsschicht 2 kristallisiert, indem sie 12 Studnen lang einer Atmosphäre von 85ºC bei 90% Luftfeuchtikgeit ausgesetzt wird. Auf diese Weise erhielt man eine einschichtige Scheibe zur optischen Informationsaufzeichnung mit einer Aufzeichnungsschicht 2 aus einer kristallisierten Te-SE-N-Verbindung.
  • Das Aufzeichnungs- und Leseverhalten der Scheibe zur optischen Informationsaufzeichnung wurde folgendermaßen vermessen. Auf der VLP-Speicherplatte wurde ein Satz Informationen mit einer Abfolge von Vertiefungen aufgezeichnet, die in der Aufzeichnungsschicht 2 der Scheibe entlang der Führungsrillen 5 im Substrat 1 durch Bestrahlung der Scheibe mit einem von einem Halbleiterlaser kommenden Schreiblaserstrahl mit einer Wellenlänge von 830 nm gebildet werden. Der Schreiblaserstrahl hatte eine Aufzeichnungsfrequenz von 3,77 MHz, eine Schreibimpulsbreite von 70 nsec und eine Schreibleistung von 7,5 mW. Die Scheibe wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5,65 m/sec gedreht. Der Aufzeichnungslaserstrahl wurde auf die Rückseite des Substrats 1 gerichtet und durch dieses hindurch auf die Aufzeichnungsschicht 2 mit einem Durchmesser von etwa 1,6 um fokussiert, um so eine Vertiefung 3 mit einem Durchmesser von 1 um zu bilden. Der Leselaserstrahl besitzt eine Wellenlänge von 830 nm und eine gleichbleibende Leistung von 0,7 mW; auch mit ihm wurde durch das Substrat 1 hindurch die Aufzeichnungsschicht 2 bestrahlt.
  • Das Reflexionsverhalten eines Steg- bzw. Gratbereichs (Bereich ohne Vertiefungen) der Aufzeichnungsschicht 2 betrug etwa 35%, während es an der Vertiefung rund 0 Prozent betrug. Das Verhältnis zwischen Träger und Rauschpegel (C/N-Verhältnis) innerhalb der Bandbreite von 30 KHz zeigte einen stabilen Wert von 50 dB. Bei vielen Probeplatten war die Varianz gering. Das C/N-Verhältnis änderte sich auch dann nicht, wenn die Laserleistung bei der Aufzeichnung in einem bestimmten Bereich verändert wurde, was bedeutet, daß die Platte eine großen Aufzeichnungsgrenzleistung erbringt. Erreicht wurde eine stabile Bitfehlerrate (BER) von rund 1·10&supmin;&sup6;, was ein Hinweis auf eine hohe Betriebssicherheit in der Bildung der Vertiefungen ist.
  • Somit eignet sich die optische Platte wegen ihrer hohen optischen Empfindlichkeit, ihres hohen C/N-Verhältnisses und ihrer hohen Aufzeichnungsgrenzleistung zur Verwendung einer Vorrichtung zum Aufzeichnen und Lesen optisch aufgezeichneter Information mit einem Halbleiterlager.
  • Die Beziehungen zwischen dem N-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht 2 und der optischen Aufzeichnungsempfindlichkeit, dem BER-Wert, dem C/N-Verhältnis und der Stabilität des Servoantriebs zur Rillenführung wurden gemessen. Die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 ausgewiesen. Tabelle 1 Probe Nr. N (Atom-%) Aufzeichnungsleistung (mW) BER C/N (dB) Stabilität des Rillenführ-Servos schlecht gut nicht erfaßt (nicht aufgezeichnet)
  • Das herkömmliche Aufzeichnungsmedium, bei dem die Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-Legierung (Probe 1-1) keinen Stickstoff enthält, besitzt eine geringe Empfindlichkeit in der optischen Aufzeichnung, während zur Ausbildung der Vertiefungen in der Aufzeichnungsschicht eine Schreiblaserleistung von 9 mW erforderlich ist. Gelegentlich kommt es dazu, daß keine Vertiefungen gebildet werden, weshalb der BER-Wert hoch ist. Darüberhinaus sind die Vertiefungen in Form und Größe nicht einheitlich, während das C/N-Verhältnis gering ist. Wird die Schreibleistung noch gesteigert, so kann zwar ein hohes C/N- Verhältnis erreicht werden, doch leidet darunter die Stabilität des Servoantriebs für die Rillenführung. Außerdem verändert sich der BER-Wert infolge seiner geringen Schreib-Grenzleistung bei der geringen Varianz der Intensität der Schreiblaserleistung. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Aufzeichnungsschicht aus stickstofffreier Te-Se-Legierung eine hohe Intensität der Schreiblaserleistung voraussetzt, damit die Vertiefungsbildung in der Aufzeichnungsschicht beginnen kann. Außerdem nimmt wegen der hohen Intensität der Schreiblaserleistung und wegen des niedrigen Schmelzpunktes die Größe der Vertiefungen sofort zu, sobald die Bildung der Vertiefungen eingeleitet wurde. Infolgedessen leidet die Stabilität des Servoantriebs zur Rillenführung darunter, weil nur ein relativ kleiner Anteil des Laserstrahls von der Aufzeichnungsschicht reflektiert wird.
  • Bei den Aufzeichnungsschichten gemäß den Proben 1-2, 1-3 und 1-4 ist ein Teil von Te und Se jeweils auf einen jeweiligen N-Gehalt von 2,4 bzw. 10 Atom-% nitrifiziert. Bei diesen Aufzeichnungsschichten wird die Bildung der Vertiefungen bei einer geringen Intensität der Schreiblaserleistung eingeleitet, da Te-Nitrid und Se-Nitrid leicht explodieren. Somit besitzen die Aufzeichnungsschichten eine hohe Aufzeichnungsempfindlichkeit und werden die Informationen mit einer jeweiligen Schreiblaserleistung von 3,0 mW, 7,5 mW bzw. 6,0 mW sicher aufgezeichnet, so daß man einen niedrigen BER-Wert von etwa 10&supmin;&sup6; erhält. Das C/N-Verhältnis erreicht bei den Proben 1-2, 1-3 und 1-4 jeweils einen Wert von 51 dB, 50 dB bzw. 46 dB und verändert sich nicht, wenn sich die Schreiblaserleistung um etwa ±0,2 mW ändert. Dies bedeutet, daß die Schreibgrenzleistung bei den Aufzeichnungsschichten für den praktischen Einsatz hoch genug ist. Da die Vertiefungen infolge der hohen Aufzeichnungsempfindlichkeit nicht übermäßig groß sind, läßt sich der Servoantrieb für die Rillenführung stabil betreiben.
  • Ist der N-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht höher als 10 Atom-%, so wird die Oberfläche der Aufzeichnungsschicht rauh, während das C/N-Verhältnis leichter absinkt. Darüberhinaus sinkt auch die Aufzeichnungsempfindlichkeit. Die Aufzeichnungsschicht gemäß Probe 1-5 weist einen N-Gehalt von 20 Atom-% auf. In dieser Schicht können mit einer Schreibleistung von 10,0 mW keine Vertiefungen gebildet werden. Dementsprechend sollte der N-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N- Verbindung wünschenswerterweise im Bereich zwischen 2 und 10 Atom-% liegen.
  • Der N-Gehahlt der Aufzeichnungsschicht kann dadurch verändert werden, daß man auf den Partialdruck des N&sub2;-Gases im inerten Gas (einem Gemisch aus Ar-Gas und N&sub2;-Gas) Einfluß nimmt und/ oder die Strömungsgeschwindigkeit des in die Kammer der Zerstäubervorrichtung eingeleiteten Gasgemisches entsprechend steuert, wobei eine Te-Se-Legierung mit 80 Atom-% Te und 20 Atom-% Se als Zerstäubungstarget in der Kammer verwendet wird. Wie bereits erläutert, wird der Parialdruck des N&sub2;-Gases auf einen Wert von 0,26% eingestellt, während die Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches 115 SCCM beträgt, wenn die Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung mit 4 Atom-% Stickstoff hergestellt werden soll. Ohne Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemisches zur Herstellung der Aufzeichnungsschicht mit 2 Atom-% Stickstoff (Probe 1-2) kann der Partialdruck des N&sub2;-Gases auf einen Wert von 0,13% eingestellt werden. Zur Herstellung der Aufzeichnungsschicht mit 10 Atom-% N (Probe 1-4) kann in gleicher Weise der Partialdruck des N&sub2;-Gases auf einen Wert von 0,65% eingestellt werden. Die Erfinder haben experimentell festgestellt, daß das Gasgemisch gleichmäßig in die Kammer des Zerstäubers einströmt, wenn seine Strömungsgeschwindigkeit auf über 20 SCCM eingestellt wird, um so die Qualitätsschwankungen in der Aufzeichnungsschicht zu verringern. Unter diesen Bedingungen kann der Partialdruck des N&sub2;-Gases auf einen Wert unter 1% eingestellt werden.
  • Kristallisiert man die Aufzeichnungsschicht der Te-Se-N-Verbindung, so verbessert sich noch die Grenzleistung beim Schreibbetrieb, so daß das C/N-Verhältnis und der BER-Wert auch dann unverändert bleiben, wenn die Schreiblaserleistung sich gegenüber dem in Tabelle 1 ausgewiesenen Wert innerhalb einer Breite von ±0,5 mW verändert. Ein Grund für diese Verbesserung besteht darin, daß die Vertiefungsbildung wegen der Gleichmäßigkeit der Kristallkörner der Te-Se-N-Verbindung problemlos beginnt. Der andere Grund ist darin zu sehen, daß eine übermäßig starke Erweiterung der Vertiefungen in der Aufzeichnungsschicht durch die Grenzschicht der Kristallkörner verhindert wird. Da die Aufzeichnungsschicht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer Te-SE-N-Verbindung dadurch kristallisiert wird, daß man sie in einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit hält, wird ihre Obefläche leicht oxidiert, so daß eine übermäßig starke Vergrößerung der Vertiefungen noch weiter verhindert wird. Die gleiche Wirkung läßt sich dadurch erzielen, daß man den N-Gehalt in der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht ansteigen läßt.
  • Daneben erzielt die Kristallisierung der Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung die Wirkung, daß das optische Verhalten des Aufzeichnungsmediums über eine lange Zeit auf konstantem Niveau gehalten werden, was bedeutet, daß sich die Wetterbeständigkeit des Aufzeichnungsmediums erhöht.
  • Mit der VLP-Speicherplatte gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde unter den folgenden Bedingungen ein beschleunigter Verschlechterungsversuch durchgeführt: hohe Temperatur von 60ºC und hohe Luftfeuchtigkeit von 90% über eintausend Stunden. Im Anschluß an den Versuch erwies sich das optische Verhalten, einschließlich der optischen Reflexionskraft, des C/N-Verhältnisses, der Aufzeichnungsempfindlichkeit und des BER-Wertes, unverändert. Außerdem wurden weitere Verschlechterungsversuche bei höherer Temperatur von 80ºC und einer Luftfeuchtikgeit von 90% über dreitausend Stunden, sowie bei der viel höheren Temperatur von 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 90% über zweitausend Stunden durchgeführt. Im Ergebnis konnten auf der geprüften VLP-Platte mit dem Schreiblaserstrahl mit einer Leistung von 7,5 mW die Informatinen korrekt aufgezeichnet werden, während der BER-Wert auf einem bevorzugten Wert von unter 5·10&supmin;&sup5; blieb.
  • Die beste Möglichkeit zur Kristallisierung der Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung besteht darin, das Aufzeichnungsmedium in einer Atmosphäre hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit in der vorbeschriebenen Weise zu halten. Die Temperatur sollte so hoch wie möglich eingestellt werden, allerdings auf einen Wert, bei dem die Qualität des Substrats unter dem Aufzeichnungsmedium nicht beeinträchtigt wird, um so die Dauer des Kristallisierungsprozesses zu verkürzen. Wird ein Polykarbonatharz als Substrat verwendet, so wird eine Temperatur im Bereich zwischen 70ºC und 95ºC bei einer Luftfeuchtigkeit im Bereich zwischen 80% und 95% bevorzugt.
  • Wird die Stärke der Aufzeichnungsschicht auf der VLP-Platte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verändert, so verändert sich auch die zur Informationsaufzeichnung erforderliche Schreiblaserleistung neben dem C/N-Verhältnis, wie die folgende Tabelle 2 veranschaulicht. Tabelle 2 Probe Nr. Stärke der Aufzeichnungsschicht (Å) Aufzeichnungsleistung (mW) C/N-Wert (dB)
  • Entsprechend der Probe 2-1 wird die Aufzeichnungsschicht umso empfindlicher, je dünner die Stärke der Aufzeichnungsschicht ist. Allerdings verschlechtert sich das C/N-Verhältnis, da die Ausbildung der Vertiefungen ungleichmäßig wird und das Reflexionsvermögen der Aufzeichnungsschicht abnimmt. Wird andererseits die Aufzeichnungsschicht dick gemacht, wie in Probe 2-6, so wird zur Aufzeichnung eine hohe Schreibleistung benötigt. Außerdem verschlechtert sich die Ausbildung der Vertiefungen, so daß das C/N-Verhältnis kleiner wird, da eine große Menge des Material der Aufzeichnungsschicht durch den Schreiblaserstrahl zur Bildung der Vertiefung geschmolzen wird. Dementsprechend wird eine Dicke der Aufzeichnungsschicht im Bereich zwischen 180 Å und 400 Å bevorzugt.
  • In der nachfolgenden Tabelle 3 sind die Beziehungen zwischen dem Se-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N- Verbindung und der Oberflächenrauhigkeit der Aufzeichnungsschicht sowie des Zeitraums ausgewiesen, in dem es bei dem beschleunigten Verschlechterungsversuch bei einer Temperatur von 85ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 90% zu einer Beeinträchtigung der Qualität kommt. Tabelle 3 Probe Nr. Se-Gehalt (Atom-%) Oberflächenrauhigkeit Qualitätsverlust (Std.) gut unter 12 etwa 60 über 2000 nicht gut nicht erfaßt
  • Der Se-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht kann dadurch verändert werden, daß der Se-Gehalt im Zerstäubungstarget aus einer Te-Se-Legierung entsprechend eingestellt wird und im wesentlichen gleich dem Se-Gehalt im Zerstäubungstarget ist. Ist der Se-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht zu klein, wie dies bei den Proben 3-1 und 3-2 der Fall ist, so verschlechtert sich rasch die Qualität der Aufzeichnungsschicht. Ist der Se-Gehalt zu hoch, wie bei Probe 3-6, so leidet darunter die Oberflächenrauhigkeit der Aufzeichnungsschicht wegen der einige um großen Vertiefungen, die sich während des Zerstäubungsvorgangs in der Aufzeichnungsschicht bilden, mit der Folge, daß das C/N- Verhältnis absinkt. Deshalb wird ein Se-Gehalt in der Aufzeichnungsschicht im Bereich zwischen 10 Atom-% und 30 Atom-% bevorzugt.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Bei der Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann das C/N-Verhältnis dadurch verbessert werden, daß man der Aufzeichnungsschicht mindestens ein Element aus einer Gruppe Pb, As, Sn, Ge, Cd, Tl, Sb, S, P, In, Ga, Zn, Bi, Al, Cu, Ag, Mg, Ta, Au und Pd zusetzt. Durch diese Metallzusätze kann die Form der Vertiefungen verbessert werden. Vorzugsweise liegt der Gehalt dieser Metallzusätze unter 20 Atom-%.
  • Beispielsweise wurde die Aufzeichnungsschicht, aus einer Te- Se-N-Pb-Verbindung folgendermaßen hergestellt. In der Zerstäubungsvorrichtung wurde eine Te-Se-Legierung mit Pb-Spitzen als Zerstäubungstarget präpariert. Durch Zerstäubung des Target auf das Substrat unter den gleichen Bedingungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel bildete sich auf dem Substrat eine Aufzeichnungsschicht mit 86 Atom-% Te, 4 Atom-% Se, 6 Atom-% N und 4 Atom-% Pb. Die 250 Å starke Aufzeichnungsschicht wurde in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel kristallisiert.
  • Nun wurde in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel darauf aufgezeichnet und davon gelesen. Dabei erhielt man ein C/N-Verhältnis von 55 dB, also um 5 dB höher als beim ersten Ausführungsbeispiel.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Die Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann im Hinblick auf ihre Aufzeichnungs-Grenzleistung dadurch noch weiter verbessert werden, daß mindestens ein Element aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Ni, Co und Fe zugesetzt wird. Diese Metallzusätze verhindern eine übermäßige Vergrößerung der vom Schreiblaserstrahl in der Aufzeichnungsschicht gebildeten Vertiefungen. Der Gehalt dieser Metallzusätze liegt vorzugsweise unter 20 Atom-%.
  • Die vorgenannten Metallzusätze können in die Aufzeichnungsschicht dadurch eingearbeitet werden, daß der jeweils gewünschte Metallzusatz auf dem Zerstäubungstarget aus Te-Se- Legierung in ähnlicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen wird. Beispielsweise wird durch Zerstäubung des Target aus einer Te-Se-Ti-Legierung auf dem Substrat unter den gleichen Bedingungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Ti-Verbindung mit einer Stärke von 250 Å auf dem Substrat gebildet, deren Te-Gehalt 72 Atom-%, Se-Gehalt 18 Atom-%, N-Gehalt 4 Atom-% und Ti-Gehalt 6 Atom-% beträgt. In ähnlicher Weise kann durch Zerstäubung des Target aus einer Te-Se-Ru-Legierung eine Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Ru-Verbindung mit einer Stärke von 250 Å gebildet werden, deren Te-Gehalt 74 Atom-%, Se-Gehalt 19 Atom-%, N-Gehalt 4 Atom-% und Ru-Gehalt 3 Atom-% beträgt. Zusätzlich kann durch Zerstäuben eines Target aus einer Te-Se-Ni-Legierung eine Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Ni-Verbindung mit einer Stärke von 275 Å gebildet werden, deren Te-Gehalt 77 Atom-%, Se-Gehalt 13 Atom-%, N-Gehalt 6 Atom-% und Ru-Gehalt 4 Atom-% beträgt.
    • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 2 zeigt einen anderen Aufbau eines erfindungsgemäßen Mediums zur optischen Informationsaufzeichnung, welches eine Zwischenschicht 4 aufweist, die zwischen dem Substrat 1 und der Aufzeichnungsschicht 2 ausgebildet ist. Die Zwischenschicht 4 wird auf einer Oberfläche des Substrats 1 durch Zerstäuben, Vakuumverdampfung oder ein anderes zu diesem Zweck allgemein bekanntes Verfahren gebildet. Die Aufzeichnungsschicht 2 aus einer Te-Se-N-Verbindung wird in der zuvor erläuterten Weise auf der Zwischenschicht 4 ausgebildet.
  • Die Zwischenschicht 4 besteht aus einer Verbindung aus der Gruppe der Oxide, z. B. Ce-Oxid, Mg-Oxid, Si-Monoxid, Si-Dioxid und Sn-Dioxid; der Nitride, z. B. Si-Nitrid, Zr-Nitrid, Cr-Nitrid und Ti-Nitrid; der Sulfide, z. B. Zn-Sulfid; der Fluoride, z. B. Ce- Fluorid, La-Fluorid, Mg-Fluorid und Fluoride der Elemente aus der Gruppe der seltenen Erden; der Karbide, z. B. Zr-Karbid, Si- Karbid, Cr-Karbid und Ti-Karbid; der Boride, z. B. Ti-Borid; der Co-Legierungen, z. B. eine Co-Cr- und eine Co-Ta-Legierung; der Metallniedrigoxide, z. B. Ge-Niedrigoxid, Ni-Niedrigoxid und Co- Niedrigoxid; der Gemische aus einem Metall und einem Oxid, z. B. ein Gemisch aus einer Te-Se-Legierung mit Co-Oxid und ein Gemisch aus Te-Se-Legierung mit Ni-Oxid; oder der organischen Verbindungen, beispielsweise 3,4,9,10-Perylentetracarboxydianhydrid (PTCDA) und Fluorkarbid. Die Zwischenshcicht 4 wird zu dem Zweck vorgesehen, eine zu starke Vergrößerung der in der Aufzeichnungsschicht 2 durch den Schreiblaserstrahl gebildeten Vertiefungen zu verhindern, um so die Grenzleistung im Aufzeichnungsbetrieb noch weiter zu verbessern.
  • Die geweils geeignete Stärke der Zwischenschicht 4 ändert sich in Abhängigkeit vom Material der Zwischenschicht 4, wie die nachfolgende Tabelle 4 zeigt. Tabelle 4 Material der Zwischenschicht Stärke der Zwischenschicht (A) Polyethylentetrafluorid
  • Wie vorstehend erläutert wurde, enthält das erfindungsgemäße Medium zur optischen Informationsaufzeichnung eine Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbidnung. Die Aufzeichnungsschicht besitzt eine hohe Empfindlichkeit in der optischen Aufzeichnung und weist eine hohe Grenzleistung im Aufzeichnungsbetrieb auf, wodurch ein Fehler in der Intensität eines Schreiblaserstrahls auftreten darf. Aus diesem Grund bietet dieses Medium zur optischen Informationsaufzeichnung ein hervorragendes Betriebsverhalten, wenn es in einer Vorrichtung zum optischen Aufzeichnen und Lesen von Informationen in der Praxis eingesetzt wird.

Claims (21)

1. Medium für optische Informationsaufzeichnung, bei dem durch Bestrahlung mit Laserstrahlen Informationen aufgezeichnet und ausgelesen werden, wobei das Medium ein Substrat und eine Aufzeichnungsschicht auf dem Substrat enthält und die Aufzeichnungsschicht mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, um Vertiefungen in der Schicht hervorzurufen und wobei die Aufzeichnungsschicht eine Verbindung von Te, Se und N enthält, bei der der N-Gehalt wenigstens 2 Atom-% beträgt.
2. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Te-, Se-, N-Verbindung kristallisiert ist.
3. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der N-Gehalt 2 bis 10 Atom-% beträgt.
4. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aufzeichnungsschicht 180 bis 400 Å beträgt.
5. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Se-Gehalt der Verbindung 10 bis 30 Atom-% beträgt.
6. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht weiterhin wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe PB, As, Sn, Ge, Cd, Tl, Sb, S, P, In, Ga, Zn, Bi, Al, Cu, Ag, Mg, Ta, Au und Pd enthält.
7. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht weiterhin ein Element aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Ni, Co und Fe enthält.
8. Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist.
9. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Oxid, wie Ce-Oxid, Mg-Oxid, Si-Monooxid, Si-Dioxid und Sn-Dioxid enthält.
10. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Nitrid, wie Si-Nitrid, Zr- Nitrid, Cr-Nitrid oder Ti-Nitrid enthält.
11. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Sulfid, wie Zn-Sulfid enthält.
12. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Fluorid, wie Ce-Fluorid, La- Fluorid, Mg-Fluorid und ein Fluorid der seltenen Erden enthält.
13. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichent, daß die Zwischenschicht ein Carbid, wie Zr-Carbid, Si- Carbid, Cr-Carbid oder Ti-Carbid enthält.
14. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Borid, wie Ti-Borid enthält.
15. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Co-Legierung, wie eine Co-Cr- und eine Co-Ta-Legierung enthält.
16. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Metallniedrigoxid, wie Ge- Niedrigoxid, Ni-Niedrigoxid und Co-Niedrigoxid enthält.
17. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Gemisch aus Metall und Oxid, wie eine Te-Se-Legierung und Co-Oxid und eine Te-Se- Legierung und Ni-Oxid enthält.
18. Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine organische Verbindung, wie 3,4,9,10-Perylentetracarboxydianhydrid und Fluorcarbid enthält.
19. Verfahren zur Herstellung eines Mediums für Informationsaufzeichnung, in dem ein Substrat hergestellt wird und ein Te- und Se-Zerstäubungstarget mit dem Substrat in eine Kammer eines Zerstäubungsapparates derart eingebracht wird, daß eine Fläche des Substrates dem Zerstäubungstarget gegenüberliegt, ein Gasgemisch in die Kammer zugeführt wird, das Stickstoff enthält, und die Zerstäubung des Zerstäubungstargets auf die eine Fläche des Substrates innerhalb des Gasgemisches vorgenommen wird, wobei eine Aufzeichnungsschicht aus einer Te-Se-N-Verbindung mit wenigstens 2 Atom-% N auf der einen Substratfläche gebildet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des Gasgemisches größer als 20 SCCM ist und der Partialdruck des Stickstoffgases geringer als 1% ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium nach der Zerstäubung in einer Atmosphäre bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gehalten wird, wobei die Te-Se-N- Aufzeichnungsschicht kristallisiert wird.
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