DE3783244T2 - Optischer aufzeichnungstraeger. - Google Patents

Optischer aufzeichnungstraeger.

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DE3783244T2 DE8787102796T DE3783244T DE3783244T2 DE 3783244 T2 DE3783244 T2 DE 3783244T2 DE 8787102796 T DE8787102796 T DE 8787102796T DE 3783244 T DE3783244 T DE 3783244T DE 3783244 T2 DE3783244 T2 DE 3783244T2
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Description

    Hintergrund der Erfindung Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Speicher, durch den Information aufgezeichnet, wiedergegeben und gelöscht werden kann, auf der Basis eines Phasenübergangs des Speichers, bewirkt durch Einstrahlung eines Laserstrahls oder ähnlichem, und genauer einen optischen Speicher, der aufgezeichnete Information in stabilem Zustand für eine lange Zeitspanne erhalten kann.
    • Beschreibung des Stands der Technik
  • Als optischer Speicher, durch die Information aufgezeichnet, wiedergegeben und gelöscht werden kann, sind magneto-optische Medien und Phasenübergangsmedien bekannt.
  • Bei den optischen Speichern vom Phasenübergangstyp wird Information aufgezeichnet und gelöscht auf der Basis eines reversiblen Phasenübergangs in der Kristallstruktur des Speichers, der durch Einstrahlung eines Laserstrahls bewirkt wird.
  • Zum Beispiel wird Aufzeichnen und Löschen bewirkt durch Ausnutzung einer Änderung der Kristallstruktur zwischen einem kristallinen Zustand und einem nicht-kristallinen Zustand (in Bezug genommen als: amorpher Zustand) oder zwischen zwei kristallinen Zuständen. Das heißt, wenn ein Laserstrahl auf einen Aufzeichnungsfilm eingestrahlt wird, um den Film schnell zu erhitzen und ihn dann rasch abzukühlen, wird ein Phasenübergang von einer Gleichgewichtsphase in eine Nicht-Gleichgewichtsphase bewirkt, um Information aufzuzeichnen. Andererseits wird, wenn der Laserstrahl auf den Aufzeichnungsfilm eingestrahlt wird, um ihn zu erhitzen und ihn dann langsam abzukühlen, die Nicht-Gleichgewichtsphase zurückgeführt in die Gleichgewichtsphase, um die aufgezeichnete Information zu löschen. Ferner kann die aufgezeichnete Information wiedergegeben werden durch Einstrahlen eines Laserstrahls auf den Film, um die Veränderung der Reflektivität und/oder der Durchlässigkeit zwischen dem Bereich der Nicht-Gleichgewichtsphase, in dem Information aufgezeichnet ist, und dem Bereich der Gleichgewichtsphase, in dem keine Information aufgezeichnet ist, zu erfassen. Hier steht die Nicht-Gleichgewichtsphase für eine Nicht-Kristallstruktur oder eine Kristallstruktur einer metastabilen Phase.
  • EP-A-158 804 zeigt einen derartigen optischen Speicher, der eine intermetallische Verbindung verwendet, die in der Lage ist, Phasenänderungen zwischen verschiedenen kristallinen Zuständen zu durchlaufen. EP-A-136 801 zeigt ebenfalls einen optischen Speicher, der verschiedene Kristallstrukturen in einer Legierung verwendet, um Information zu speichern.
  • Für die obigen optischen Speicher vom Phasenübergangstyp wurden herkömmlicherweise Halbleiter auf Chalcogenid-Basis, wie Te, Ge oder ähnliches verwendet.
  • Bei den herkömmlichen optischen Speichern vom Phasenübergangstyp, da die Kristallisationstemperatur von reinem Te in der Nähe von Raumtemperaturen (ungefähr 10ºC) liegt, nachdem ein Laserstrahl, der die Aufzeichnungsinformation umfaßt, eingestrahlt wurde, um die Phase eines reinen Te-Films von der Gleichgewichtsphase zur Nicht-Gleichgewichtsphase zur Informationsaufzeichnung zu verändern, besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß der Nicht-Gleichgewichtsphasenzustand zu dem Gleichgewichtsphasenzustand aufgrund einer Veränderung im Laufe der Zeit zurückkehrt und dadurch die aufgezeichnete Information natürlich gelöscht wird. Andererseits, wenn Ge für den Speicher verwendet wird, da ein Ge-Film chemisch instabil ist, wird der Ge-Film unmittelbar in der Atmosphäre erodiert und es ist daher unmöglich, Information stabil darauf aufgezeichnet zu halten.
  • Wie oben beschrieben, da die herkömmlichen optischen Speicher einen Halbleiter auf Chalcogenid-Basis als aufzeichnenden dünnen Film einsetzen, besteht das Problem dahingehend, daß es unmöglich ist, einen stabilen Aufzeichnungszustand für lange Zeit zu erhalten.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Angesichts dieser Probleme ist es daher die primäre Aufgabe der Erfindung, einen optischen Speicher zu schaffen, der stabil den aufgezeichneten Nicht-Gleichgewichtsphasenzustand für einen langen Zeitraum erhalten kann, ohne daß die aufgezeichnete Information gelöscht wird, das heißt, ohne daß er einen schädlichen Einfluß aufgrund einer Veränderung im Laufe der Zeit unterzogen wird.
  • Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung einen optischen Speicher zur Aufzeichnung von Information mit:
  • (a) einem Substrat; und
  • (b) einer Aufzeichnungsschicht, die auf dem Substrat getragen wird und die einer Phasenveränderung von einem kristallinen Zustand einer Gleichgewichtsphase in eine Nicht-Gleichgewichtsphase durch eine flüssige Phase durchläuft, wenn die Aufzeichnungsschicht erhitzt und dann schnell abgekühlt wird, und von der Nicht-Gleichgewichtsphase in die Gleichgewichtsphase, wenn die Aufzeichnungsschicht erhitzt und dann allmählich abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
  • die Nicht-Gleichgewichtsphase ein amorpher Zustand ist und die Aufzeichnungsschicht eine intermetallische Verbindung in einem Anteil von mehr als 80 Atom-% enthält, wobei die intermetallische Verbindung nur eine Art von kristalliner Struktur in einer Zwischenfestphase mit einem Schmelzpunkt zwischen 300ºC und 800ºC besitzt.
  • Der Grund, weshalb der obige Schmelzpunkt (300 bis 800ºC) wichtig ist, ist folgender: die Nicht-Gleichgewichtsphase ist ein Zustand, der erzielt wird, wenn eine Flüssigkeit rasch abgekühlt wird. Damit die Nicht-Gleichgewichtsphase bei Raumtemperaturen stabil vorliegt, sollte die Übergangstemperatur höher als Raumtemperaturen sein. Im allgemeinen ist es bekannt, daß die Kristallisationstemperatur einer amorphen Substanz ein wenig höher ist als einhalb bis zweidrittel (1/2 bis 2/3) des Schmelzpunktes oder der Flüssigphasentemperatur einer Substanz, wenn durch absolute Temperatur ausgedrückt. Daher ist es zu bevorzugen, daß der Schmelzpunkt der intermetallischen Verbindung über 300ºC liegt, damit die Information stabil in einem amorphen Zustand einer Nicht-Gleichgewichtsphase bei Raumtemperaturen für einen langen Zeitraum
  • aufgezeichnet gehalten wird.
  • Zusätzlich ist es bei dem optischen Speicher zu bevorzugen, da es notwendig ist, daß Information mittels eines optischen Strahls (Laserstrahls) mit ungefähr 5 bis 20 mW Ausgangsleistung aufgezeichnet oder gelöscht werden kann, daß der Schmelzpunkt der intermetallischen Verbindung niedriger ist als 800ºC.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die intermetallische Verbindung eine Normal-Valenzverbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AuSn, AuIn&sub2;, InSb, BiTe, SnAs, CaSb und GeTe von dem Gesichtspunkt des Schmelzpunktes aus.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die intermetallische Verbindung eine Größenfaktorverbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AuPd&sub2;, PdGa&sub2;, KPb&sub2;, Au&sub2;Pb, KBi&sub2;. MgZn&sub2;, Mg&sub2;Ba, Au&sub2;Bi, Mg&sub2;Sr, Mg&sub2;Ca und MnSn&sub2; aus demselben Grund.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden ERfindung ist die intermetallische Verbindung eine Elektronenverbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgTl, LiPb, CuGa&sub2;, Cu&sub5;Cd&sub8;, MgHg und AuZn.
  • In der Beschreibung ist die intermetallische Verbindung eine Zwischenphasenverbindung AmBn einschließlich reiner Metalle A und B. Die durch die intermetallische Verbindung gebildete Aufzeichnungsschicht wird phasenmäßig von der Gleichgewichtsphase in die Nicht-Gleichgewichtsphase verändert, um Information darauf aufzuzeichnen, wenn sie durch einen Laserstrahl erhitzt und dann rasch abgekühlt wird und umgekehrt, zum Löschen von darauf aufgezeichneter Information, wenn sie durch einen Laserstrahl erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Die aufgezeigte Information kann gelesen werden auf der Basis der Veränderung der Reflektivität und/oder Durchlässigkeit zwischen der Gleichgewichtsphase und der Nicht-Gleichgewichtsphase.
  • Um ein Dünnfilmmedium aus einer intermetallischen Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden, wird insbesondere eine zwei-Target-Co-Sputter-Methode eingesetzt. Ferner wird der intermetallische Dünnfilm zwischen zwei transparente Schutzfilme auf einem Kunststoffsubstrat eingeschlossen (Sandwich-Struktur) und ferner mit einem gehärteten UV-Kunstharzfilm abgedeckt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen optischen Speichers gehen genauer hervor aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu sehen ist, in denen zeigt:
  • Fig. 1 eine graphische Wiedergabe, die ein typisches Zustandsdiagramm einer binären Legierung (A und B) zeigt, das erzielt wird, wenn kein Bereich mit fester Lösung enthalten ist;
  • Fig. 2 ein Aufbaubeispiel des erfindungsgemäßen optischen Speichers;
  • Fig. 3 eine diagrammartige Ansicht, die eine Zwei-Target-Co-Sputter-Vorrichtung zeigt, zur Unterstützung der Erläuterung des Herstellungsverfahrens eines intermetalischen Verbindungsfilms auf einem Substrat; und
  • Fig. 4 eine graphische Wiedergabe, die Veränderungsraten der Oberfächenreflektivität der verschiedenen optischen Speicher im Hinblick auf eine Veränderung im Laufe der Zeit zeigt, zum Vergleich der erfindungsgemäßen Speicher und der herkömmlichen Speicher.
    • Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
  • Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird zunächst auf intermetallische Verbindungen eingegangen.
  • Legierungen werden klassifiziert in den Fall, in dem eine zufällige Substitutionsfestlösung gebildet wird, in den Fall, in dem eine geordnete Substitutionsfestlösung gebildet wird, und in den Fall, in dem eine intermetallische Verbindung gebildet wird, in Abhängigkeit von einer Änderung der inneren Energie aufgrund von zwei unterschiedlichen Arten von Atomen A und B. Wenn die Atome A und B leicht miteinander gebunden werden, nimmt die innere Energie ab. Wenn jedoch die Atome A und B voneinander abgestoßen werden, nimmt die innere Energie zu. Diese Zustände sind abhängig von der Valenz und den Atomradien.
  • Bei den intermetallischen Verbindungen werden die Anzahlen der Atome der zwei unterschiedlichen eine Legierung bildenden Komponentenelemente auf einem konstanten Ganzzahlverhältnis gehalten und jedes Atom jedes Komponentenelements wird an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Kristallgitters angeordnet.
  • Bei binären Legierungen, die durch Mischen von zwei Metallen erhalten werden, entwickelt sich andererseits oft eine Zwischenphase mit einer Kristallstruktur, unterschiedlich von der der Komponentenmetalle innerhalb eines vorbestimmten Zusammensetzungsbereichs. Diese Zwischenphase besteht in der Nähe einer Zusammensetzung, die durch AmBn repräsentiert wird (m, n: positive ganze Zahlen). Daher werden durch die chemische Formel AmBn repräsentierte Legierungen mit eigentümlichen Kristallstrukturen gebildet, auf die Bezug genommen wird als intermetallische Verbindungen. Die Art, auf die zwei unterschiedliche Atome A und B in intermetallsichen Verbindungen gebunden sind, bezieht sich in Kombination kompliziert auf ionische Bindung, homopolare Bindung, metallische Bindung, etc. und die Bindungsbedingungen reichen vom Zustand starker ionischer Kristalleigenschaften bis zu starken metallischen Eigenschaften. Jedoch können die intermetallischen Verbindungen grob in drei Kategorien eingeteilt werden, nämlich (1) Normalvalzenverbindungen, (2) Größenfaktorverbindungen, und (3) Elektronenverbindungen, obwohl zwischen ihnen keine definierten Grenzen bestehen, und viele Verbindungen zu den Zwischenbereichen dazwischen gehören.
  • Die obigen drei Arten intermetallischer Verbindungen werden im folgenden genauer beschrieben.
    • (1) Normalvalenzverbindungen:
  • Diese Verbindungen unterliegen dem Einfluß der Valenz jedes Komponentenatoms als wichtigem Faktor. Die Verbindungen umschließend diejenigen einer starken ionischen Bindungseigenschaft oder einer starken homopolaren Bindungseigenschaft wie etwa elektrochemischen Verbindungen. Die intermetallischen Verbindungen eines starken Valenzeffekts können klassifiziert werden in einen NaCl-Typ, einen umgekehrten CaF&sub2;-Typ, einen CaF&sub2;-Typ, einen Zinkblende-Typ, einen Wurtzit-Typ und einen NiAs-Typ auf der Basis der Kristallsturktur.
  • Obwohl es eine große Anzahl intermetallischer Verbindungen vom Normalvalenztyp existieren, können Verbindungen mit einem Schmelzpunkt zwischen 300 und 800ºC wie im folgenden aufgelistet ausgewählt werden. Normalvalenz-Verbindung Schmelzpunkt (ºC) Kristallstruktur ungefähr
  • Wie bereits unter "Zusammenfassung der Erfindung" beschrieben, wird die untere Grenze des Schmelzpunkts festgelegt auf 300ºC um zuzulassen, daß der amorphe Zustand einer Nicht-Gleichgewichtsphase bei intermetallischen Verbindungen stabil bei Raumtemperatur existiert, da die Kristallisationstemperatur (1/2 bis 2/3 des Schmelzpunktes in absoluter Temperatur) höher sein sollte als Raumtemperatur. Andererseits wird die obere Grenze davon festgelegt auf 800ºC unter der Berücksichtigung der praktikablen Laserstrahl-Ausgangsleistung.
    • (2) Größenfaktorverbindungen:
  • Diese Verbindungen unterliegen dem Einfluß des Verhältnisses der Atomradien zweier verschiedener Komponentenatome. Diese Verbindungen können klassifiziert werden in einen Laves-Phasen-Typ, einen CuAl&sub2;-Typ im Kristallgitter und interstitielle Verbindungen.
  • Die Verbindungen vom Laves-Phasen-Typ haben eine Kristallstruktur, der das Verhältnis der Atomradien zweier Komponentenatome 1,255 ist und können weiter unterteilt werden in drei Typen (MgCu&sub2;, MgZn&sub2; und MgNi&sub2;) vom Standpunkt der Kristallgitterstruktur her. Die Verbindungen vom CuAl&sub2;-Typ besitzen keine spezifische Beschränkung zwischen den beiden Komponentenatomen in relativer Anordnung auf der Periodentafel und das Verhältnis der Atomradien der unterschiedlichen Komponentenatome erstreckt sich über einen relativ großen Bereich.
  • Die interstitilen Verbindungen haben eine derartige Struktur, daß nicht-metallische Atome wie etwa H, N, C oder ähnliches mit einem kleinen Atomradius Gitterfehlstellen eines Übergangsmetalls einnehmen.
  • Die intermetallischen Verbindungen vom Größenfaktortyp sind Verbindungen, die erzielt werden, wenn nicht-metallische Atome mit einem kleinen Elektronenradius wie etwa H, N oder C in die Gitterfehlstellen eines übergangsmetalls infiltriert oder fest gelöst werden. Die intermetallische Verbindung vom Größenfaktor mit einem Schmelzpunkt zwischen 300 und 800ºC kann wie unten aufgelistet ausgewählt werden. Größenfaktor Verbindung Schmelzpunkt (ºC) Kristallstruktur ungefähr Laves-Phase
    • (3) Elektronenverbindung:
  • Diese Verbindungen haben metallische Eigenschaften und schließend oft Festlösungsbereiche über einen relativ weiten Bereich ein.
  • Die Bindungsstärke dieser Verbindung ist stark, insbesondere zwischen zwei Metallen unter den gewöhnlichen Legierungen. Bei vielen Legierungsarten tritt eine Zwischenphase mit einer feststehenden Kristallstruktur bei vorbestimmter Valenzelektronenkonzentration von ungefähr 3/2, 21/13 und 7/4 auf.
  • Die obigen Zwischenphasen werden als Elektronenverbindungsphasen bezeichnet. Die Elektronenverbindungsphase ist stöchiometrisch keine Verbindung eines ganzzahligen Atomkonzentrationsverhältnisses, sondern vielmehr eine Zwischenfestlösungsphase, die eine Kristallstruktur bereitstellt, mit einer minimalen Energie der gesamten Valenzelektronen.
  • Die intermetallischen Verbindungen vom Elektronenverbindungstyp mit einem Schmelzpunkt zwischen 300 und 800ºC können wie unten aufgelistet ausgewählt werden. Elektronenverbindung Schmelzpunkt (ºC) Valenzelektronenkonzentration ungefähr
  • Wie zuvor beschrieben, können intermetallische Verbindungen mit dem Schmelzpunkt zwischen 300ºC und 800ºC in einen Nicht-Gleichgewichtsphasenzustand durch Einstrahlung eines Lichtstrahls, um sie zu erhitzen und rasch abzukühlen, zur Informationsaufzeichnung verändert werden. Ferner, da die Kristallisationstemperatur über Raumtemperaturen liegt, wird die in dem Nicht- Gleichgewichtsphasenzustand aufgezeichnete Information für eine lange Zeit stabil erhalten. Ferner sind diese intermetallischen Verbindungen sicher gegen Oxidation, so daß der Film nicht unmittelbar beeinträchtigt wird. Dies ist der Fall, da die Bindungsstärke zwischen Metallen stark ist und daher die intermetallischen Verbindungen stabil sind.
  • Eine höhere Geschwindigkeit wird verlangt, um Information durch Veränderung des Nicht-Gleichgewichtsphasenzustands zum Gleichgewichtsphasenzustand zu löschen. Da der Phasenübergang vom Amorphen zum Kristallinen erreicht werden kann, wenn sich die Atome innerhalb eines kurzen Bereichs bewegen, ist bei intermetallischen Verbindungen die Kristallisationsgeschwindigkeit extrem hoch im Vergleich mit der gewöhnlichen Legierungszusammensetzung.
  • Im Fall von Legierungen eutektischer Zusammensetzungen, die dafür bekannt sind, eine amorphe Bildungseigenschaft zu besitzen, da diese Legierungen eine gemischte Kristallstruktur zwischen zwei festen Lösungen oder zwischen einer festen Lösung und einer intermetallischen Verbindung, wenn kristallisiert, aufweisen, tritt genauer die Kristallisation bei jeder der unterschiedlichen Phasen auf und entwickelt eine Zwei-Phasen-Trennung. Wegen dieser Zwei-Phasen-Trennung sollten solche Atome über einen langen Bereich bewegen, wann immer der amorphe Zustand sich in den kristallien Zustand verändert. Zusätzlich, da die Kristallisation durch zwei Schritte bewirkt wird, ist die Geschwindigkeit gering. Im Gegensatz dazu ist bei intermetallischen Verbindungen die Kristallisationsgeschwindigkeit extrem hoch, da keine Phasentrennung auftritt und daher die Kristallisation in einem Schritt bewirkt wird, wenn sich Atome innerhalb eines kurzen Abstandes bewegen. Daher ist es möglich, die aufgezeichnete Information mit hoher Geschwindigkeit zu löschen durch Veränderung des amorphen Zustandes in den kristallien Zustand, in Abhängigkeit von einem Laserstrahlimpuls. Um die aufgezeichnete Information zu löschen wird der intermetallische Verbindungsfilm erhitzt durch einen Laserstrahl und dann langsam abgekühlt.
  • Fig. 1 zeigt ein typisches Zustandsdiagramm einer binären Legierung (A und B), das erzielt wrid, wenn kein Bereich fester Lösung eingeschlossen ist. Wenn die Kristallstruktur einer Legierung unterschiedlich ist von der von jeder der beiden reinen Metalle A und B und die freie Energie in der Struktur relativ gering ist über einen Zusammensetzungbereich und einen Temperaturbereich, tritt in der Legierung eine Zwischenphase auf. Falls eine Zwischenverbindung AmBn existiert als stabile Phase bis zum Schmelzpunkt, kann das Zustandsdiagramm erzielt werden durch einfache Anordnung eines ersten Zwei-Element-(A und AmBn)-Diagramm und eines zweiten Zwei-Element-(AmBn und B)-Diagramms parallel, wie in Fig. 1 dargestellt, wenn kein Bereich fester Lösung auftritt. In Fig. 1 repräsentiert die vertikale Zwischenlinie AmBn eine intermetallische Verbindung. Ferner bezeichnet L eine Flüssig-Phase und E eine eutektische Linie.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird der optische Speicher gebildet durch eine Aufzeichnungsschicht, die als Hauptkomponente eine intermetallische Verbindung enthält. Dies weist darauf hin, daß der Aufzeichnungsfilm nicht notwendigerweise nur aus der intermetallischen Verbindung oder der Zwischenphasenverbindung AmBn gebildet wird, sondern vielmehr aus einer Mischung der intermetallischen Verbindung AmBn und dem reinen Metall A oder B gebildet wird, wie in Fig. 1 angezeigt ist. Der zuzulassende Zusammensetzungsbereich von der Zwischenphasenlinie AmBn ist ungefähr ± 20%. Innerhalb dieses Bereichs werden die Eigenschaften der intermetallischen Verbindung noch beibehalten. Daher sollte angemerkt werden, daß der optische Speicher gemäß der vorliegenden Erfindung eine Substanz enthält, die eine intermetallische Verbindung von mehr als 80 Atom% einschließt.
  • Die obige Beschreibung kann entnommen werden aus "Metal Data Book" der japanischen metallographischen Gesellschaft, Maruzen co. "Introduction of Metallography" von Abe, Corona Co., und "Science of Glass Amorphous" von Sakuhana, Uchida Rokakuho Co., (1983). Daher werden diese Dokumente hier durch Bezugnahme für weitere Einzelheiten einbezogen.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des optischen Speichers gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung ist ein optischer Speicher 1 in eine Plattenform gebildet durch Anordnung eines Substrats 3, eines ersten Schutzfilms 5, eines Aufzeichnungsfilms 7, eines zweiten Schutzfilms 9 und eines ultraviolettstrahlungsgehärteten (UV) Kunstharzfilms 11 in dieser Reihenfolge, wie dargestellt.
  • Das Substrat 3 ist eine transparente Platte, hergestellt aus Acryl oder Polycarbonatkunstharz oder Glas.
  • Der erste und zweite Schutzfilm 5 und 9 werden hergestellt durch Ablagerung von SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 50 bis 5000 Angström (0,005 bis 0,5 um) mit Hilfe der Sputter-Technik. Durch diese Schutzfilme 5 und 9 wird der Aufzeichnungsfilm 7 davor bewahrt, oxidiert zu werden oder beim Aufzeichnen durchlöchert zu werden.
  • Ferner wird der UV-Film 11 durch Aufbringen eines UV-Kunstharzes auf den zweiten Schutzfilm 9 und durch Härten mit Hilfe von ultravioletten Strahlen gebildet. Aufgrund dieses UV-Films 11 ist der optische Speicher 1 beim Gebrauch vor mechanischen Beschädigungen wie etwa Kratzern oder Rissen geschützt.
  • Der Aufzeichnungsfilm 7 wird gebildet durch Ablagerung einer intermetallischen Verbindung auf dem ersten Schutzfilm 5 bis zu einer Dicke von 50 bis 5000 Angström (0,005 bis 0,5 um) gemäß einer binären Co-Sputter-Methode.
  • Fig. 3 zeigt ein Beispiel der binären Co-Sputter-Vorrichtung. In der Zeichnung ist ein Behälter 21 angeschlossen an ein Gaseinleitungssystem durch eine Gasleitung 22 und an ein Vakuumauslaßsystem über eine Auslaßleitung 23. Eine Vielzahl von Substraten 24 ist auf einem drehbaren Substrathalter 25 angeordnet. Zwei Targets (26A und 26B) sind auf zwei Elektroden 27A und 27B getrennt angeordnet. Jede der Elektroden wird gehalten durch einen Elektrodenhalter 28A oder 28B. Zwei Masken 29A und 29B sind über die beiden Targets 26A und 26B getrennt in einem Abstand voneinander plaziert. Jede von zwei Hochfrequenzleistungsquellen 30A und 30B ist an jede der Elektroden 27A und 27B angeschlossen. Ferner ist der drehbare Substrathalter 23 geerdet.
  • Beim Sputter-Vorgang kollidieren durch Glühendladung erzeugte Gasionen mit den Targets, um Targetmaterial zu emittieren. Die emittierten Targetmataterialien bildenen einen Film auf den Substraten. Durch Einstellen jeder der Leistungen, die den Targets zugeführt werden, ist es möglich, das Mischungsverhältnis der beiden Targetmaterialien zu regulieren.
    • (Beispiel 1)
  • Der erste Schutzfilm 5 wurde ausgebildet durch Ablagerung von SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 1000 Angström (0,1 µm) auf einem Acrylharzsubstrat durch eine Sputter-Methode, die ein SiO&sub2; Target verwendet.
  • Dann wurde ein AuIn&sub2;-Aufzeichnungsfilm 7 mit einer Dicke von 2000 Angström (0,2 um) auf dem ersten Schutzfilm 5 gemäß der Binär-Target-Co-Sputter-Technik ausgebildet, indem zwei Au- und In-Targets gleichzeitig verwendet wurden und die Leistungen, die den Targets zugeführt wurden, wurden justiert.
  • Ein zweiter SiO&sub2; Schutzfilm mit einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) wurde auf dem Aufzeichnungsfilm 7 mit derselben Methode wie der erste Schutzfilm 5 ausgebildet. Ferner wurde ein UV-Film 11 ausgebildet durch Aufbringen eines UV-Kunstharzes auf den zweiten Schutzfilm 9 und Härten des Kunstharzes durch ultraviolette Strahlen.
  • Der wie oben ausgebildete Aufzeichnungsfilm 7 ist im amorphen Zustand. Daher wurde der Film 7 in eine Gleichgewichtsphase kristallisiert durch kontinuierliche Einstrahlung eines 5 mW Laserstrahls und langsames Abkühlen. Danach wurde der Aufzeichnungsfilm in eine Nicht-Gleichgewichtsphase verändert durch Einstrahlen eines Laserstrahls 15 von 9 mW Ausgang und einem 200 ns langen Impuls, einschließend die Aufzeichnungsinformation, und durch rasches Abkühlen des Films 7, damit die Information aufgezeichnet wurde, um einen aufgezeichneten Bitbereich 13 zu bilden.
    • (Beispiel 2)
  • Der erste Schutzfilm 5 wurde gebildet durch Ablagerung von SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) auf einem Acrylharzsubstrat mittels einer Sputter-Methode, die ein SiO&sub2;-Target verwendet.
  • Anschließend wurde ein MgZn&sub2;-Aufzeichnungsfilm 7 mit einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) auf dem ersten Schutzfilm 5 gemäß einer Binär-Target-Co-Sputter-Technik ausgebildet, in der zwei Mg- und Zn-Targets gleichzeitig verwendet wurden und die Leistungen, die den Targets zugeführt wurden, justiert wurden.
  • Ein zweiter SiO&sub2; Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) wurde auf dem Aufzeichnungsfilm 7 auf die gleiche Methode wie der erste Schutzfilm 5 ausgebildet. Ferner wurde ein UV-Film 11 ausgebildet durch Aufbringen eines UV-Kunstharzes auf den zweiten Schutzfilm 9 und durch Härten des Harzes mittels ultravioletter Strahlen.
  • Der wie oben beschrieben ausgebildete Aufzeichnungsfilm 7 ist in einem amorphen Zustand. Daher wurde der Film 7 in eine Gleichgewichtsphase kristallisiert durch kontinuierliche Einstrahlung eines 5 mW Laserstrahls und durch langsames Abkühlen. Danach wurde der Aufzeichnungsfilm in eine Nicht-Gleichgewichtsphase verändert durch Einstrahlen eines Laserstrahls 15 von 9 mW Ausgang und 200 ns-langen Impulsen, einschließend die Aufzeichnungsinformation, und durch rasches Abkühlen des Films 7, damit die Information aufgezeichnet wurde, um einen aufgezeichneten Bitbereich 13 zu bilden.
    • (Beispiel 3)
  • Der erste Schutzfilm 5 wurde gebildet durch Ablagerung von SiO&sub2; bis zu einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) auf einem Acrylharzsubstrat mittels einer Sputter-Methode, die ein SiO&sub2;-Target verwendet.
  • Anschließend wurde ein CuGA&sub2;-Aufzeichnungsfilm 7 mit einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) auf dem ersten Schutzfilm 5 gemäß einer Binär-Target-Co-Sputter-Technik ausgebildet, in der zwei Cu und Ga-Targets gleichzeitig verwendet wurden und die Leistungen, die den Targets zugeführt wurden, justiert wurden.
  • Ein zweiter SiO&sub2; Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 1000 Angström (0,1 um) wurde auf dem Aufzeichnungsfilm 7 auf die gleiche Methode wie der erste Schutzfilm 5 ausgebildet. Ferner wurde ein UV-Film 11 ausgebildet durch Aufbringen eines UV-Kunstharzes auf den zweiten Schutzfilm 9 und durch Härten des Harzes mittels ultravioletter Strahlen.
  • Der wie oben beschrieben ausgebildete Aufzeichnungsfilm 7 ist in einem amorphen Zustand. Daher wurde der Film 7 in eine Gleichgewichtsphase kristallisiert durch kontinuierliche Einstrahlung eines 5 mW Laserstrahls und durch langsames Abkühlen. Danach wurde der Aufzeichnungsfilm in eine Nicht-Gleichgewichtsphase verändert durch Einstrahlen eines Laserstrahls 15 von 9 mW Ausgang und 200 ns-langen Impulsen, einschließend die Aufzeichnungsinformation, und durch rasches Abkühlen des Films 7, damit die Information aufgezeichnet wurde, um einen aufgezeichneten Bitbereich 13 zu bilden.
  • Fig. 4 zeigt Umgebungstestergebnisse dieser Beispiele, die bei einer Temperatur von 60ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 80% RH gehalten wurden. Die Testergebnisse wurden hergestellt durch Aufzeichnen der Veränderungsrate R/Ro der Oberflächenreflektivität R zu der Originaloberflächenreflektivität Ro. Der Graph zeigt, daß die Veränderungsrate selbst nach 20 Tagen nahezu konstant ist und daher der Aufzeichnungszustand stabil gehalten wird. Ferner zeigen Röntgentstrahlenbeugungsergebnisse, daß die Proben unmittelbar nachdem der Film ausgebildet wurde, in Nicht-Gleichgewichtsphase waren und die Proben nach 20 Tagen ebenfalls in Nicht-Gleichgewichtsphase waren.
  • Bei einem Vergleich der herkömmlichen Aufzeichnungsfilme mit denen der vorliegenden Erfindung fällt, im Falle eines herkömmlichen Te-Films das R/Ro-Verhältnis merklich vom Anfang an ab. Ferner steigt im Falle eines Ge-Films das R/Ro-Verhältnis vom Anfang an an und nach 20 Tagen wird durch eine Röntgenbeugungsmethode festgestellt, daß der Ge-Film weiterhin in dem Nicht-Gleichgewichtsphasenzustand erhalten war, jedoch trat Rost über der Filmoberfläche auf.
  • Ferner wurde bei allen Beispielen die aufgezeichnete Information leicht bei einer hohen Geschwindigkeit gelöscht, durch Einstrahlen eines Laserstrahls mit ungefähr 2 mW Ausgang und einem 2 us-langen Impuls auf den aufgezeichneten Bitbereich 13 vom amorphen Zustand, um den Aufzeichnungsfilm 7 über die Kristallisationstemperatur zu erhitzen und dann den Film 7 langsam abzukühlen.
  • In der obigen Beschreibung wurde ein einseitiger optischer Speicher 1 beschrieben. Jedoch ohne Beschränkung darauf ist es möglich, die vorliegende Erfindung bei einem doppelseitigem optischen Speicher anzuwenden durch Zusammenkleben zweier UV-Filme von zwei einseitigen optischen Speichern.
  • Da der dünne Film, in dem die Information aufgezeichnet wird, durch eine intermetallische Verbindung mit einem Schmelzpunkt von 300 bis 800ºC gebildet wird, ändert sich, wie oben beschrieben, erfindungsgemäß der Nicht-Gleichgewichtsbereich, bei dem die Information aufgezeichnet ist, in die Gleichgewichtsphase aufgrund einer Veränderung im Verlauf der Zeit nicht. Daher wird die aufgezeichnete Information nicht natürlich gelöscht; d.h. daß es möglich ist, einen hochverläßlichen optischen Speicher zu schaffen, der den aufgezeichneten Zustand stabil für einen langen Zeitraum erhalten kann.

Claims (4)

1. Ein optischer Speicher zur Aufzeichnung von Information mit:
(a) einem Substrat (3); und
(b) einer Aufzeichnungsschicht (7), die auf dem Substrat (3) getragen wird und die einer Phasenveränderung von einem kristallinen Zustand einer Gleichgewichtsphase in eine Nicht-Gleichgewichtsphase durch eine flüssige Phase durchläuft, wenn die Aufzeichnungsschicht (7) erhitzt und dann schnell abgekühlt wird, und von der Nicht-Gleichgewichtsphase in die Gleichgewichtsphase, wenn die Aufzeichnungsschicht (7) erhitzt und dann allmählich abgekühlt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nicht-Gleichgewichtsphase ein amorpher Zustand ist und die Aufzeichnungsschicht (7) eine intermetallische Verbindung in einem Anteil von mehr als 80 Atom% enthält, wobei die intermetallische Verbindung nur eine Art von kristalliner Struktur in einer Zwischenfestphase mit einem Schmelzpunkt zwischen 300ºC und 800ºC besitzt.
2. Optischer Speicher gemäß Anspruch 1, in der die intermetallische Verbindung eine Normalvalenzverbindung ist, ausgewhält aus der Gruppe bestehend aus AuSn, AuIn&sub2;, InSb, BiTe, SnAs, CaSb und GeTe.
3. Optischer Speicher gemäß Anspruch 1, in der die intermetallische Verbindung eine Größenfaktorverbindung ist, ausgewhält aus der Gruppe bestehend aus AuPb&sub2;, PdGa&sub2;, KPb&sub2;, Au&sub2;Pb, KBi&sub2;. MgZn&sub2;, Mg&sub2;Ba, Au&sub2;Bi, Mg&sub2;Sr, Mg&sub2;Ca und MnSn&sub2;.
4. Optischer Speicher gemäß Anspruch 1, in der die intermetallische Verbindung eine Elektronenverbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MgTl&sub2;, LiPb, CuCa&sub2;, Cu&sub5;Cd&sub8;, MgHg und AuZn.
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