DE60004163T2 - Optisches aufzeichnungsmedium mit gesbte-aufzeichnungsschicht - Google Patents

Optisches aufzeichnungsmedium mit gesbte-aufzeichnungsschicht Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein überschreibbares, optisches Informationsmedium zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei das Medium ein Substrat aufweist, welches übereinander angeordnete Schichten in der folgenden Reihenfolge trägt: eine erste dielektrische Schicht, eine Aufzeichnungsschicht aus einem Phasenveränderungsmaterial mit einer Legierung aus Ge, Sb und Te, eine zweite dielektrische Schicht sowie eine Metallspiegelschicht.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Verwendung eines solchen optischen Mediums bei Anwendungen mit hoher Speicherdichte und hoher Übertragungsgeschwindigkeit.
  • Eine, auf dem Phasenveränderungsprinzip basierende, optische Informations- und Datenspeicherung ist attraktiv, da sie die Möglichkeiten eines direkten Überschreibens (DOW) und einer hohen Speicherdichte mit einfacher Kompatibilität bei Nurlesesystemen kombiniert. Eine optische Phasenveränderungsaufzeichnung umfasst die Ausbildung submikrometergroßer, amorpher Aufzeichnungszeichen in einer dünnen, kristallinen Schicht unter Verwendung eines fokussierten Laserstrahls. Während der Aufzeichnung von Informationen wird das Medium gegenüber dem fokussierten Laserstrahl, welcher entsprechend den aufzuzeichnenden Informationen moduliert wird, bewegt. Dieses ruft eine Löschung in der Phasenveränderungs-Aufzeichnungsschicht hervor und bewirkt die Ausbildung amorpher Informationsbits in den freien Bereichen der Aufzeichnungsschicht, welche auf den nicht freien Flächen kristallin bleibt. Eine Löschung beschriebener, amorpher Zeichen wird durch Rekristallisierung durch Erhitzung mit dem gleichen Laser realisiert. Die amorphen Zeichen stellen die Datenbits dar, welche durch einen schwachen, fokussierten Laserstrahl über das Substrat reproduziert werden können. Reflexionsdifferenzen der amorphen Zeichen gegenüber der kristallinen Aufzeichnungsschicht ermöglichen einen modulierten Laserstrahl, welcher dann von einem Detektor in einen modulierten Fotostrom entsprechend den codierten, aufgezeichneten, digitalen Informationen umgewandelt wird.
  • Eine der meisten Anforderungen bei optischen Phasenveränderungsaufzeichnungen ist eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit. Für eine hohe Übertragungsge schwindigkeit ist es erforderlich, dass die Aufzeichnungsschicht eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit, d.h. eine kurze Kristallisationszeit, aufweist. Um sicherzustellen, dass die zuvor aufgezeichneten, amorphen Zeichen bei direktem Überschreiben kristallisiert werden können, sollte die Aufzeichnungsschicht eine korrekte Kristallisationszeit vorsehen, um die lineare Geschwindigkeit des Mediums relativ zu dem Laserstrahl abzugleichen. Sollte die Kristallisationsgeschwindigkeit nicht hoch genug sein, um die lineare Geschwindigkeit des Mediums relativ zu dem Laserstrahl abzugleichen, können die alten Daten (amorphen Zeichen) von der vorherigen Aufzeichnung bei DOW nicht vollständig gelöscht (rekristallisiert) werden. Hierdurch entsteht ein hoher Störpegel. Eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit ist insbesondere bei hochdichten Aufzeichnungen und Einsätzen mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit, wie z.B. einer plattenartigen DVD+RW, einem DVR-rot und blau sowie einer CD-RW, erforderlich, wobei die komplette Löschzeit kürzer als etwa 50 ns sein muss. Bei einer DVD+RW, welche eine Aufzeichnungsdichte von 4,7 GB pro 120 mm Platte aufweist, ist eine Benutzerdaten-Übertragungsgeschwindigkeit von 33 Megabits/s, bei einem DVR-rot eine solche von 35 Megabits/s erforderlich. Bei überschreibbaren, optischen Phasenveränderungs-Aufzeichnungssystemen, wie z.B. DVR-blau (digitale Videoaufzeichnung mit einem blauen Laserstrahl) ist eine höhere Benutzerdaten-Übertragungsgeschwindigkeit als 50 Megabits/s erforderlich.
  • Ein optisches Informationsmedium der in dem einleitenden Absatz beschriebenen An ist aus US-Patent 5 191 565 bekannt. Das bekannte Medium des Phasenveränderungstyps weist ein plattenartiges Substrat auf, welches übereinander angeordnete Schichten trägt, die nacheinander aus einer ersten dielektrischen Schicht, einer Aufzeichnungsschicht aus einer Ge-Sb-Te-Phasenveränderungslegierung, einer zweiten dielektrischen Schicht sowie einer reflektierenden Metallschicht bestehen. Ein solcher Schichtenstapel kann als IPIM-Struktur bezeichnet werden, wobei M eine reflektierende bzw. Spiegelschicht, I eine dielektrische Schicht und P eine Phasenveränderungs-Aufzeichnungsschicht darstellt. Das Patent offenbart in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm (5) eine Impulszeitlinie von 70 ns um die stöchiometrische Verbindung Ge2Sb2Te5, bei welcher die Ge-Sb-Te-Zusammensetzungen zu kristallisieren beginnen. Diese Zeit gleicht nicht der kompletten Löschzeit CET, sondern ist kürzer. Die komplette Löschzeit CET wird als Mindestdauer des Löschimpulses für die komplette Kristallisation eines beschriebenen, amorphen Zeichens in kristalliner Umgebung, welche statisch gemessen wird, definiert. Zur vollständigen Löschung eines amorphen Zeichens sind zwei Vorgänge, d.h. Keimbildung und Korn-(Kristallit)-Wachstum, erforderlich. Die in dem Patent erwähnte Zeit ist die Keimbildungszeit, d.h. die Zeit, nach welcher die ersten Kristallite beobachtet werden können. Die vollständige Löschung, d.h. die vollständige Kristallisation des amorphen Zeichens, nimmt zusätzliche zehn Nanosekunden oder mehr in Anspruch. Das Patent lehrt, dass Zusammensetzungen auf der GeTe-Sb2Te3 Verbindungslinie in dem ternären Diagramm schneller kristallisieren. So ist z.B. die stöchiometrische Verbindung Ge2Sb2Te5 (Ge22.2Sb22.2Te55.6 in Atomprozent) mit einer Keimbildungszeit von 50 ns angegeben. Von der gegenwärtigen Anmelderin durchgeführte Versuche zeigen, dass diese Verbindung einen CET-Wert von 53 ns aufweist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter anderem ein überschreibbares, optisches Informationsmedium vorzusehen, welches zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wie z.B. DVD-RAM und optisches Band mit einem CET-Wert von 50 ns oder weniger, geeignet ist. Unter Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung wird in diesem Zusammenhang eine lineare Geschwindigkeit des Mediums von mindestens 7,2 m/s relativ zu dem Laserstrahl, welche sechsmal die Geschwindigkeit entsprechend dem Compact-Disk-Standard ausmacht, verstanden.
  • Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein optisches Informationsmedium, wie in dem einleitenden Absatz beschrieben, erfüllt, wobei das optische Informationsmedium dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aufzeichnungsschicht eine Legierung mit einer Zusammensetzung, welche durch eine Fläche in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm Ge-Sb-Te in Atomprozent definiert ist, vorsieht, wobei die Fläche eine pentagonale Form mit den folgenden Eckpunkten aufweist:
    Figure 00030001
    • – wobei die erste dielektrische Schicht eine Dicke von 70 bis (70 + λ/2n) nm aufweist, wobei λ die Wellenlänge des Laserstrahls und n den Brechungsindex dieser Schicht darstellt;
    • – wobei die Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 10 bis 35 nm aufweist;
    • – wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von 10 bis 50 nm aufweist;
    • – wobei die Metallspiegelschicht eine Dicke von 60 bis 160 nm aufweist.
  • Überraschenderweise weisen die Legierungen innerhalb der pentagonalen Fläche ABCDE in dem rechteckigen, ternären Zusammensetzungsdiagramm Ge-Sb-Te (s. 1) einen CET-Wert von 50 ns oder weniger oder sogar weniger als 45 ns auf. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen sind auf der linken Seite der Verbindungslinie, welche die Zusammensetzungen GeTe und Sb2Te3 miteinander verbindet, vorgesehen und zeigen geringere CET-Werte als die pseudobinäre Verbindung Ge2Sb2Te5 auf dieser Verbindungslinie. Dieses steht im Gegensatz zu dem oben erwähnten US-Patent 5 191 565, welches lehrt, dass ein Abweichen von der Verbindungslinie GeTe-Sb2Te3 die Keimbildungszeit von 50 ns für die Verbindung Ge2Sb2Te5 auf 70 ns oder mehr für, auf der linken Seite derselben vorgesehene Legierungen erhöhen würde. Außerhalb der Fläche ABCDE betragen die CET-Werte mehr als 50 ns.
  • Besonders zweckmäßig sind Legierungen mit einer Zusammensetzung: (Ge2Sb2Te5)1_xTex
    wobei der Molenbruch x entspricht: 0,01 ≤ x ≤ 0,43.
  • Diese Zusammensetzungen sind in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm auf der Ge2Sb2Te5 und Te verbindenden Verbindungslinie, jedoch innerhalb des pentagonalen Bereichs ABCDE vorgesehen. Eckpunkt C in 1 entspricht einer Zusammensetzung, in welcher x = 0,43 (Ge20.5Sb20.5Te59.0).
  • Bei einer weiteren Verbesserung des Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der Wert von x: 0,02 ≤ x ≤ 0,35. Bei diesen Werten von x werden CET-Werte unter 45 ns erreicht.
  • Ein Beispiel einer Zusammensetzung, welche dieser Formel entspricht, ist Ge21.5Sb21.5Te57.0 (x = 0,23) mit einem CET-Wert von 44 ns.
  • Die erste dielektrische Schicht, d.h. die Schicht zwischen dem Substrat und der Phasenveränderungs-Aufzeichnungsschicht, schützt die Aufzeichnungsschicht gegen Feuchtigkeit und das Substrat gegen thermische Schäden und optimiert den optischen Kontrast. Um Jitter zu minimieren, beträgt die Dicke der ersten dielektrischen Schicht vorzugsweise mindestens 70 nm. In Anbetracht des optischen Kontrasts ist die Dicke dieser Schicht auf (70 + λ/2n) nm beschränkt, wobei λ die Wellenlänge des Laserstrahls und n den Brechungsindex der ersten dielektrischen Schicht darstellt.
  • Der CET-Wert der oben erwähnten Ge-Sb-Te-Legierungen hängt von der Schichtdicke der Aufzeichnungsschicht ab. Die CET verringert sich rapide, wenn die Schichtdicke bis 10 nm ansteigt und erreicht einen Wert von 50 ns oder weniger, wenn eine weitere Zunahme der Schichtdicke erfolgt. Ist die Aufzeichnungsschicht dicker als 25 nm, ist die CET in hohem Maße von der Dicke abhängig. Oberhalb 35 nm wird die Kreislauffähigkeit des Mediums nachteilig beeinträchtigt. Die Kreislauffähigkeit des Mediums wird durch die relative Änderung des optischen Kontrasts nach einer großen Anzahl DOW-Zyklen, z.B. 105, gemessen. In jedem Zyklus werden die beschriebenen, amorphen Bits durch Rekristallisierung durch Erhitzung mit einem Laserstrahl gelöscht, während die neuen, amorphen Zeichen beschrieben werden. Im Idealfall bleibt der optische Kontrast nach dem Zyklus unverändert. Die Kreislauffähigkeit ist praktisch bis zu einer Schichtdicke von 35 nm der Aufzeichnungsschicht konstant. Auf Grund der Anforderungen hinsichtlich CET und Kreislauffähigkeit sollte die Dicke der Aufzeichnungsschicht zwischen 10 und 35 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 35 nm, noch besser zwischen 25 und 35 nm, liegen. Ein Medium, welches eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke zwischen 25 und 35 nm aufweist, sieht einen konstanten, geringen Jitter in den ersten 105 DOW-Zyklen vor.
  • Ein optimaler Dickenbereich für die zweite dielektrische Schicht, d.h. die Schicht zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Metallspiegelschicht, liegt zwischen 10 und 50 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 nm. Ist diese Schicht zu dünn, wird die Wärmeisolation zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Metallspiegelschicht nachteilig beeinträchtigt. Infolgedessen wird die Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht erhöht, was zu einem langsamen Kristallisationsprozess und einer geringen Kreislauffähigkeit führt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird durch Erhöhen der Dicke der zweiten dielektrischen Schicht verringert.
  • Der CET-Wert ist für die Dicke der Metallspiegelschicht nicht empfindlich, wenn diese Dicke im Bereich von 20 bis 200 nm liegt. Ist die Metallspiegelschicht jedoch dünner als 60 nm, wird die Kreislauffähigkeit nachteilig beeinträchtigt, da die Abkühlungsgeschwindigkeit zu gering ist. Weist die Metallspiegelschicht eine Dicke von 160 nm oder mehr auf, verschlechtert sich die Kreislauffähigkeit weiter, und die Aufzeichnungs- und Löschleistung muss auf Grund der erhöhten Wärmeleitung hoch sein. Vorzugsweise liegt die Dicke der Metallspiegelschicht zwischen 80 und 120 nm.
  • Die erste und zweite dielektrische Schicht können aus einem Gemisch aus ZnS und SiO2, z.B. (ZnS)80(SiO2)20 bestehen. Alternativen sind z.B. SiO2, TiO2, ZnS, AlN, Si3N4 sowie Ta2O5. Vorzugsweise wird ein Carbid, wie z.B. SiC, WC, TaC, ZrC oder TiC, verwendet. Diese Materialien ermöglichen eine höhere Kristallisationsgeschwindigkeit und eine bessere Kreislauffähigkeit als ein ZnS-SiO2-Gemisch.
  • Für die Metallspiegelschicht können Metalle, wie z.B. Al, Ti, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Cr, Mo, W und Ta, einschließlich Legierungen aus diesen Materialien, verwendet werden. Beispiele geeigneter Legierungen sind AlTi, AlCr und AlTa.
  • Sowohl die reflektierenden Schichten als auch die dielektrischen Schichten können durch Aufdampfen oder Aufsputtern vorgesehen werden.
  • Das Substrat des Informationsmediums ist zumindest für die Laserwellenlänge durchlässig und wird zum Beispiel aus Polycarbonat, Polymethacrylat (PMMA), amorphem Polyolefin oder Glas vorgesehen. In einem typischen Beispiel ist das Substrat plattenförmig und weist einen Durchmesser von 120 nm sowie eine Dicke von 0,1, 0,6 oder 1,2 mm auf. Bei Verwendung eines Substrats von 0,6 mm oder 1,2 mm können die Schichten auf diesem Substrat, beginnend mit der ersten dielektrischen Schicht, der Aufzeichnungsschicht usw., aufgebracht werden. Der Laserstrahl tritt über die Eintrittsfläche des Substrats in den Schichtenstapel ein. Die Schichten des Schichtenstapels auf dem Substrat können ebenfalls in der umgekehrten Reihenfolge (inverser Dünnschicht-Phasenveränderungs-Schichtenstapel), d.h. beginnend mit der Metallspiegelschicht, der zweiten dielektrischen Schicht, der Phasenveränderungsschicht usw., aufgebracht werden. Die letzte dielektrische Schicht (welche nun durch die erste dielektrische Schicht dargestellt ist) wird dann mit einer transparenten Deckschicht optischer Beschaffenheit oder einer Schicht aus einem der obigen Materialien mit einer Dicke von 0,1 mm (100 μm) versehen. Der Laserstrahl tritt über die Eintrittsfläche dieser transparenten Schicht in den Schichtenstapel ein. Eine solche dünne Schicht ermöglicht eine hohe, numerische Apertur der Objektivlinse des Laserstrahls, z.B. N.A. = 0,85.
  • Alternativ kann das Substrat in Form eines flexiblen Kunstharzbandes, welches z.B. aus einer Polyesterschicht hergestellt wird, vorgesehen sein. Auf diese Weise wird ein optisches Band zur Verwendung in einem optischen Bandaufnahmegerät vorgesehen, welches zum Beispiel auf einem sich schnell drehenden Polygon basiert. In einer solchen Anordnung führt der reflektierte Laserstrahl transversale Abtastungen der Bandoberfläche durch.
  • Die Oberfläche des plattenförmigen Substrats auf der Seite der Aufzeichnungsschicht ist vorzugsweise mit einer Servospur versehen, welche optisch abgetastet werden kann. Diese Servospur wird oftmals durch eine spiralförmige Rille vorgesehen und während des Spritzgießens oder -drucks in dem Substrat mittels einer Form ausgebildet. Diese Rille kann alternativ in einem Replikationsprozess in einer Kunstharzschicht, z.B.
  • einer UV-Licht ausgehärteten Schicht aus Acrylat, welche auf dem Substrat getrennt vorgesehen wird, ausgebildet werden. Bei hochdichten Aufzeichnungen weist eine solche Rille einen regelmäßigen Abstand von z.B. 0,7 – 0,8 um und eine Breite von 0,5 um auf.
  • Optional ist die äußerste Schicht des Schichtenstapel durch eine Schutzschicht, z.B. eine UV-Licht ausgehärtete Schicht aus Poly(meth)acrylat gegen die Umgebung abgeschirmt.
  • Eine hochdichte Aufzeichnung und Löschung kann durch Verwendung eines Lasers für kurze Wellenlängen, z.B. einer Wellenlänge von 675 nm oder kürzer (rot bis blau), erreicht werden.
  • Die Phasenveränderungs-Aufzeichnungsschicht kann durch Aufdampfen oder Aufsputtern aus einer geeigneten Quelle auf das Substrat aufgebracht werden. Die so aufgebrachte Schicht ist amorph und weist eine geringe Reflexion auf. Um eine geeignete Aufzeichnungsschicht mit einer hohen Reflexion vorzusehen, muss diese Schicht zunächst vollständig kristallisiert werden, was in der Regel als Initialisierung bezeichnet wird. Zu diesem Zweck kann die Aufzeichnungsschicht in einem Ofen bis auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur der Ge-Sb-Te-Legierung, z.B. 180°C, erhitzt werden. Alternativ kann ein Kunstharzsubstrat, wie z.B. Polycarbonat, durch einen Laserstrahl ausreichender Leistung erhitzt werden. Dieses kann z.B. in einem Aufzeichnungsgerät realisiert werden, wobei der Laserstrahl die sich bewegende Aufzeichnungsschicht abtastet. Die amorphe Schicht wird dann lokal auf die zur Kristallisation der Schicht erforderliche Temperatur erhitzt, ohne dass das Substrat einer nachteiligen Wärmebelastung ausgesetzt wird.
  • Falls gewünscht, kann eine zusätzliche, dünne Metallschicht M' zwischen dem Substrat und der ersten dielektrischen Schicht vorgesehen werden, wodurch eine sogenannte M'IPIM-Struktur gebildet wird. Obgleich die Struktur komplizierter wird, erhöht die zusätzliche Metallschicht die Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht sowie den optischen Kontrast.
  • Die Kristallisationsgeschwindigkeit kann weiter erhöht werden, wenn die obigen Materialien in einem Schichtenstapel II+PI+IM oder II+PIM verwendet werden, wobei I+ Nitrid, Oxid oder vorzugsweise Carbid ist. Bei diesem Schichtenstapel ist die Aufzeichnungsschicht P zwischen zwei zusätzlichen Schichten I+ angeordnet. Das Carbid der ersten und zweiten Carbidschicht gehört vorzugsweise der Gruppe SiC, ZrC, TaC, TiC und WC an, wobei eine ausgezeichnete Kreislauffähigkeit mit einer kurzen CET kombiniert wird. Bei SiC handelt es sich auf Grund seiner optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften um ein bevorzugtes Material; darüber hinaus ist der Preis relativ gering. Versuche zeigen, dass der CET-Wert eines II+PI+IM-Schichtenstapels geringer als 60% dieses eines IPIM-Schichtenstapels ist.
  • Die Dicke der zusätzlichen Carbidschicht liegt vorzugsweise zwischen 2 und 8 nm. Die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit hat lediglich eine geringe Auswirkung auf den Schichtenstapel, wenn diese Dicke gering ist, wodurch die thermische Bemessung des Schichtenstapels erleichtert wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 – einen Teil des ternären, dreiseitigen Zusammensetzungsdiagranuns Ge-Sb-Te in Atomprozent;
  • 2 – einen schematischen Querriss eines optischen Informationsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung; sowie
  • 3 – einen Teil des ternären Zusammensetzungsdiagranuns, in welchem Ge (in Atomprozent) und Sb/Te (Atomverhältnis) dargestellt ist.
  • Beispiele 1 bis 8 (gemäß der Erfindung)
  • 2 zeigt schematisch einen Teil eines Querschnitts einer optischen Informationsplatte gemäß der Erfindung. Bezugsziffer 1 kennzeichnet ein plattenförmiges Polycarbonatsubstrat mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 1,2 mm. Das Substrat 1 ist mit einem IPIM-Schichtenstapel der folgenden Struktur versehen:
    • – erste dielektrische Schicht (I) 2 aus (ZnS)80(SiO2)20 mit einer Dicke von 90 nm,
    • – Aufzeichnungsschicht (P) 3 aus einer Legierung aus Ge-Sb-Te mit einer Dicke von 28 nm,
    • – zweite dielektrische Schicht (I) 4 aus (ZnS)80(SiO2)20 mit einer Dicke von 25 nm,
    • – Metallspiegelschicht (M) 5 aus A1 mit einer Dicke von 100 nm.
  • Sämtliche Schichten werden durch Aufsputtern vorgesehen. Der anfängliche, kristalline Zustand der Aufzeichnungsschicht 3 wird durch Erhitzen der aufgebrachten, amorphen Legierung in einem Aufzeichnungsgerät erhalten, wobei die Aufzeichnungsschicht durch einen kontinuierlichen Laserstrahl oberhalb deren Kristallisationstemperatur erhitzt wird.
  • Ein Laserstrahl zur Aufzeichnung, Reproduzierung und Löschung von Informationen tritt über das Substrat 1 in die Aufzeichnungsschicht 3 ein. Dieser Strahl ist durch einen Pfeil 6 schematisch dargestellt. Die amorphen Zeichen werden mit einzelnen Laserimpulsen der Leistung Pw = 1,25 Pm (Pm = Schmelzschwellwertleistung) und Dauer von 100 ns beschrieben. Die Löschleistung beträgt Pw/2.
  • In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Beispiele gemäß der Erfindung zusammengefasst, wobei die Zusammensetzung der Ge-Sb-Te-Legierung verändert wurde.
  • Tabelle 1
    Figure 00090001
  • Die Beispiele 1 bis 8 befinden sich innerhalb der pentagonalen Fläche ABCDE in 1 und 3. Die Eckpunkte des Pentagons A, B, C, D und E stellen Legierungen mit Zusammensetzungen, wie in Anspruch 1 angegeben, dar. 1 ist Teil des vollständigen, dreiseitigen, ternären Zusammensetzungsdiagramms Ge-Sb-Te. Das Diagramm weist die Eckpunkte Te (100% Te), die Verbindung Gere (50% Ge, 50% Te, 0% Sb) sowie die Zusammensetzung 0% Ge, 50% Sb, 50% Te auf. Die Verbindung Ge2Sb2Te5 (Ge22. 2Sb22.2Te55.6 in Atomprozent) ist auf der Verbindungslinie (gestrichelte Linie), welche die Verbindungen Gere und Sb2Te3 verbindet, vorgesehen.
  • 3 zeigt ein vergrößertes Zusammensetzungsdiagramm in einem anderen Format. Die vertikale Achse gibt den Ge-Gehalt (in Atomprozent) an, während die horizontale Achse das Sb-Te-Atomverhältnis darstellt. Diese Figur zeigt einen Teil der Verbindungslinien von 1 sowie die Verbindung Ge2Sb2Te5. Eckpunkt C befindet sich auf der Verbindungslinie, welche Te und Ge2Sb2Te5 verbindet. Die Beispiele 1 bis 8 gemäß der Erfindung sind im Bereich des Pentagons ABCDE durch ein Kreuz x gekennzeichnet.
  • Die niedrigsten CET-Werte befinden sich auf der Verbindungslinie (gestrichelte Linie), welche Te und Ge2Sb2Te5 verbindet, jedoch innerhalb des Pentagonbereichs ABCDE, wie z.B. Beispiel 5 in Tabelle 1. Wird dem reinen Ge2Sb2Te5 Te zugegeben, verschiebt sich die Zusammensetzung entlang der, diese zwei Endpunkte verbindenden Verbindungslinie von Ge2Sb2Te5 zu Te entsprechend der Zusammensetzung: (Ge2Sb2Te5)1-XTeX. Wenn x = 0,00, d.h. die reine Verbindung Ge2Sb2Te5, beträgt der CET-Wert 53 ns. Nach einer geringfügigen Zugabe von Te (x = 0,01) fällt der CET-Wert unter 50 ns. CET bleibt unterhalb 50 ns, bis x = 0,43 (Ge20.5Sb20.5Te59.0 in Atomprozent), was dem Eckpunkt C in den 1 und 3 entspricht. CET bleibt sogar unterhalb 45 ns, wenn x zwischen 0,02 und 0,35 liegt. Beispiel 5 (x = 0,23) befindet sich auf dieser Verbindungslinie.
  • Vergleichsbeispiele 9 bis 14 (nicht gemäß der Erfindung)
  • In Tabelle 2 sind die Ergebnisse von nicht erfindungsgemäßen Beispielen zusammengefasst.
  • Tabelle 2
    Figure 00100001
  • Diese Beispiele zeigen einen höheren CET-Wert als 50 ns. Die Zusammensetzungen befinden sich außerhalb des Bereichs des Pentagons ABCDE und sind in 3 durch einen Punkt • gekennzeichnet.
  • Gemäß der Erfindung weist ein überschreibbares, optisches Phasenveränderungs-Informationsmedium einen CET-Wert von 50 ns oder weniger auf, welcher zum direkten Überschreiben und zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wie z.B. DVD+RW, DVD-rot und -blau, geeignet ist.

Claims (9)

  1. Überschreibbares, optisches Informationsmedium zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei das Medium ein Substrat aufweist, welches übereinander angeordnete Schichten in der folgenden Reihenfolge trägt: eine erste dielektrische Schicht, eine Aufzeichnungsschicht aus einem Phasenveränderungsmaterial mit einer Legierung aus Ge, Sb und Te, eine zweite dielektrische Schicht sowie eine Metallspiegelschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Zusammensetzung, welche durch eine Fläche in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm Ge-Sb-Te in Atomprozent definiert ist, vorsieht, wobei die Fläche eine pentagonale Form mit den folgenden Eckpunkten aufweist:
    Figure 00110001
    – wobei die Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 10 bis 35 nm aufweist; – wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von 10 bis 50 nm aufweist; – wobei die Metallspiegelschicht eine Dicke von 60 bis 160 nm aufweist.
  2. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung die Zusammensetzung (Ge2Sb2Te5)1_xTex aufweist, wobei der Molenbruch x entspricht: 0,01 ≤ x ≤ 0,43, vorzugsweise 0,02 ≤ x ≤ 0,35.
  3. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 20 bis 35 nm, vorzugsweise 25 bis 35 nm, aufweist.
  4. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von 20 bis 40 nm aufweist.
  5. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspiegelschicht eine Dicke zwischen 80 und 120 nm aufweist.
  6. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspiegelschicht zumindest eines der Metalle, welche der aus Al, Ti, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Cr, Mo, W und Ta, einschließlich Legierungen aus diesen Metallen, bestehenden Gruppe angehören, aufweist.
  7. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch eine Platte oder ein Band dargestellt ist.
  8. Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsschicht zwischen zwei zusätzlichen Carbidschichten, welche beide eine Dicke zwischen 2 und 8 nm aufweisen, angeordnet ist.
  9. Verwendung eines optischen Mediums nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wobei die relative Geschwindigkeit zwischen dem Laserstrahl und dem Medium mindestens 7,2 m/s beträgt. Inschrift der Zeichnung: 1 at.% – At.-% 3 atomic ratio – Atomverhältnis at.% – At.-%
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