DE60027396T2

DE60027396T2 - Optisches Aufzeichnungsmedium und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60027396T2
Application number: DE60027396T
Authority: DE
Inventors: Mitsubishi Chemical Corporation Haruo Kurashiki-shi Kunitomo; Mitsubishi Chemical Corporation Takashi Aoba-ku Yokohama-shi Ohno
Original assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: DE60037045D1; DE60037045T2; DE60027396D1; EP1107244A2; EP1107244B8; EP1655386A2; EP1655386A3; US20010003641A1; EP1655386B1; EP1107244B1; EP1107244A3; US6632583B2; TW501123B

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium und sein Herstellungsverfahren. Spezieller betrifft sie ein optisches Aufzeichnungsmedium, das zur Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Dichte, zum Löschen und Wiedergewinnen von Information durch Laserbestrahlung imstande ist, und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Aufzeichnungsmediums.
Optische Aufzeichnungsmedien vom Phasenumwandlungstyp, wodurch Aufzeichnen und Wiedergewinnen von Information durch eine Phasenumwandlung erzeugt werden, sind bekannt, d.h. eine Umwandlung der atomaren Konfiguration wird zwischen dem kristallinen und amorphen Zustand beobachtet. In den gewöhnlichen optischen Phasenumwandlungsaufzeichnungsmedien ist eine ein dielektrisches Material umfassende Schutzschicht auf der oberen und/oder unteren Seite der Aufzeichnungsschicht, wo Aufzeichnen und Wiedergewinnen von Information durch eine Phasenumwandlung erzeugt wird, vorgesehen.
Gewöhnlich werden in den Phasenumwandlungsaufzeichnungsmedien vom überschreibbaren Typ wenigstens zwei unterschiedliche Laserstrahlgeräte zur Erzeugung der unterschiedlichen kristallinen Zustände verwendet. Ein Aufzeichnungsmedium dieses Systems wird hier erläutert. Kristallisation erfolgt durch Erwärmen der Aufzeichnungsschicht auf eine Temperatur zwischen der Kristallisationstemperatur dieser Schicht und etwa ihrem Schmelzpunkt, während die Bildung des amorphen Zustandes durch Erwärmen der Aufzeichnungsschicht auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes davon und dann schnelles Abkühlen erfolgt. In diesem Fall wirkt die Schutzschicht als ein Wärmeumwandler, um eine gewünschte Kühlgeschwindigkeit (Superkühlgeschwindigkeit) zu ermöglichen. Die Schutzschicht ist außerdem zur Unterdrückung von Verformung, die durch eine mit der Verschmelzung oder Phasenänderung der Aufzeichnungsschicht einhergehende Volumenänderung oder durch eine thermische Ausdehnung der Schutzschicht selbst während des Verfahrens zur Bildung des amorphen Zustands verursacht werden kann, sowie zur Vermeidung von thermischer Schädigung des Plastiksubstrats oder der Verschlechterung der Aufzeichnungsschicht aufgrund von Feuchtigkeit wichtig.
Das für solch eine Schutzschicht verwendete Material wird ausgewählt unter Berücksichtigung der Anforderungen, beispielsweise dass sie gegenüber eingestrahlter Laserstrahlung optisch transparent ist, einen hohen Schmelzpunkt, Erweichungspunkt und eine hohe Zersetzungstemperatur aufweist, leicht zu formen ist und einen geeigneten Grad an Wärmeleitfähigkeit besitzt. Während des cyclischen Erwärmens und schnellen Abkühlens beim Überschreibvorgang tritt sofort, d.h. im Bruchteil von weniger als 100 nsec, eine Temperaturänderung über einige hundert °C im Inneren der Schutzschicht auf, und zwar an der Seite, die mit dem geschmolzenen Bereich der Aufzeichnungsschicht, deren Temperatur erhöht wird, in Kontakt ist, während die Temperatur der Seite, die mit dem Substrat oder der Reflektionsschicht in Kontakt ist, niedrig bleibt. Dementsprechend kommt es zu einer abrupten, durch Wärmeausdehnung verursachten Verformung, so dass die Aufzeichnungsschicht herausgepresst wird. Es ist daher erforderlich, dass die Schutzschicht solch einer abrupten, durch thermische Ausdehnung verursachten Verformung dieser Schicht selbst standhalten kann.
Wie oben erwähnt, waren dielektrische Materialien, wie Oxide und Nitride von Metallen, als Schutzschichtmaterialien bekannt, die chemisch stabil sind und eine ausreichende Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit sogar im Hochtemperaturbereich aufweisen.
Aufgrund des großen Unterschieds des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der elastischen Eigenschaften zwischen dem dielektrischen Film und dem Plastiksubstrat neigt jedoch der dielektrische Film gewöhnlich dazu, sich vom Substrat abzutrennen, wodurch die Bildung von Pin-Holes oder Rissbildung verursacht wird, wenn Aufzeichnen und Löschen wiederholt werden. Die Oxide, Nitride, Carbide und Fluoride von Silicium, Tantal, Seltenerdelementen usw., die typische amorphe Dielektrika sind, sind hinsichtlich Temperaturbeständigkeit unter statischen Hochtemperaturbedingungen ausgezeichnet, aber sie weisen eine große Härte auf und sind brüchig, so dass, wenn eine plötzliche und lokale Temperaturänderung, wie oben erwähnt, auftritt, ein mikroskopischer Defekt dazu neigt, in einen Riss zu wachsen, wodurch Zerplatzen verursacht wird. Da das Plastiksubstrat außerdem aufgrund von Feuchtigkeit für Verformung anfällig ist, neigt die Schutzschicht, die aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, dazu, an der Grenzfläche mit dem Substrat oder der Aufzeichnungsschicht eine Spannung zu erzeugen, wodurch Schichtbruch verursacht wird. Ferner besitzt solch eine dielektrische Schutzschicht gegenüber den Chalcogenelementen, die gewöhnlich für die Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht verwendet werden, eine schlechte Adhäsion, so dass es noch wahrscheinlicher wird, dass sie sich abtrennt, wenn solche Elemente verwendet werden.
Um andererseits die spezifischen Eigenschaften zu entwickeln, die durch die Verwendung eines reinen dielektrischen Materials nicht erhältlich sind, ist vorgeschlagen worden, ein Kompositdielektrikum, umfassend eine Mischung aus einer Vielzahl an dielektrischen Materialien, als Schutzschicht zu verwenden. Für solche Kompositdielektrika sind verschiedene Mischungen aus Chalcogenelement-haltigen Verbindungen wie ZnS, ZnSe, PbS, CdS usw. und die Oxide, Nitride, Fluoride, Carbide usw. vorgeschlagen worden. Vor allem wurde die Verwendung eines Kompositdielektrikums, umfassend eine Mischung aus ZnS, das die Hauptkomponente darstellt, mit SiO₂, Y₂O₃ oder dergleichen vorgeschlagen, um eine Schutzschicht bereitzustellen, die über 1.000.000faches wiederholendes Überschreiben bei der Pitpositions-Modulationsaufzeichnung ermöglicht.
Zum Beispiel offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 5-174423 ein Kompositdielektrikum, umfassend ZnS und Y₂O₃. In einem Beispiel dieser früheren Literatur gibt es eine Beschreibung, dass die Überschreibungswiederholbarkeit durch die Verwendung von sowohl einer Schutzschicht, umfassend Y₂O₃ allein, als auch einer anderen Schutzschicht, umfassend Y₂O₃, substituiert mit höchstens 80 mol-% ZnS, verbessert wurde. Das ZnS/SiO₂-Kompositdielektrikum ist bereits als Material für die Schutzschichten von Phasenumwandlungsaufzeichnungsmedien verwendet worden. Insbesondere werden Targets mit einem molaren ZnS zu SiO₂-Verhältnis von 80 zu 20 weithin verwendet.
Die Kompositdielektrika umfassenden Schutzschichten übertreffen solche, die bloß Oxid- oder Nitrid-Dielektrika in Adhäsion mit den Chalcogenidlegierungsfilmen (wie GeTeSb und AgInSbTe) umfassen. Diese aus Kompositdielektrikum hergestellten Schutzschichten weisen kaum mehr das Problem des Zerplatzens auf, das aus der Bildung und Ausbreitung von Rissen resultiert, das typischerweise beobachtet wird, wenn ZnS alleine verwendet wird. Daher ist durch die Verwendung dieser Schutzschichten die wiederholende Überschreibleistung des Aufzeichnungsmediums verbessert, Filmabtrennung im Schnelltest minimiert und hohe Überschreibverlässlichkeit wird erhalten.
US 5,848,043, welche die Präambel der unabhängigen Ansprüche widerspiegelt, betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium und ein optisches Aufzeichnungsverfahren und insbesondere ein Aufzeichnungsverfahren, das einen breiten Bereich linearer Geschwindigkeiten für die Verwendung mit einem optischen Aufzeichnungsmedium vom Phasenumwandlungstyp ermöglicht, worin Information durch Einstrahlung von Laserstrahlen oder dergleichen aufgezeichnet, gelöscht oder wiedergegeben werden kann. Die Schutzschicht des Aufzeichnungsmediums ist zusammengesetzt aus einer Mischung, enthaltend: wenigstens ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (1a) Sulfid oder Selenid eines Elements der IIa-Gruppe, (1b) Sulfid oder Selenid eines Seltenerdmetalls oder (1c) wenigstens eine der Verbindungen TaS₂, TaSe₂, ZrS₂ und WS₂; und wenigstens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe (2) von hitzebeständigen Verbindungen, andere als Sulfid oder Selenid, welche eine Schmelztemperatur oder Zersetzungstemperatur von 1.000°C oder höher besitzen.
EP 0 844 607 A2 betrifft ein Informationsaufzeichnungsmedium zur Aufzeichnung von Information, wenn ein Energiestrahl empfangen wird, und betrifft außerdem ein Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerät, welches das Informationsaufzeichnungsmedium anwendet. Das Material, das für die Schutzschicht verwendet wird, ist eine Mischzusammensetzung aus ZnS und SiO₂, eine Mischung aus ZnS und Y₂O₃ oder dergleichen und als ein zusätzliches Material zu dem obigen ein Oxid (Oxynitrid), wie SiON, Nitrid wie TaN, Sulfid wie ZnS und Fluorid wie CeF₃.
EP 0 867 868 A2 betrifft ein überschreibbares Phasenänderungsmedium. Das Material, das für die Schutzschicht verwendet wird, ist ein Kompositdielektrikum, hergestellt aus einer wärmebeständigen Verbindung, die 20 bis 90 mol-% einer oder mehrerer von ZnS, ZnO, TaS₂ und einem Seltenerdsulfid enthält und einen Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt von wenigstens 1.000°C besitzt. Ferner ist das Seltenerdmetall des Sulfids bevorzugt La, Ce, Nd oder Y und die wärmbeständige Verbindung, die hinzu gemischt werden soll und einen Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt von wenigstens 1.000°C besitzt, ist ein Oxid, Nitrid oder Carbid von unter anderem Mg, Y, La und Zn.
Sella et al. (Institute of Electrical Engineers, Stevenage, GB, "RF-sputtered luminescent rare earth and yttrium oxysulphide films", Band 90, Nr. 2, Seiten 181–185) beschreiben RF-gesputterte lumineszierende Seltenerd- und Yttriumoxysulfidfilme. Die Seltenerd- und Yttriumoxysulfide bilden eine Familie von hoch lumineszierenden Materialien und sind von praktischer Wichtigkeit für Kathodenstrahlröhren und anderen optischen Displayvorrichtungen.
In den letzten Jahren jedoch wurde die Nachfrage nach besserer wiederholender Überschreibungsleistung und Haltbarkeit der Aufzeichnung sehr groß. Zum Beispiel wurde zur Erzielung höherer Aufzeichnungsdichte Marklängenmodulationsaufzeichnung angewendet, aber wenn die Marklänge kürzer als etwa 0,5 μm wird, ist die Wiedergabehaltbarkeit merklich verringert. Dies liegt daran, dass eine leichte Erhöhung des Rauschens oder eine kleine Änderung der Reflektivität, die bei der Markpositionsaufzeichnung übersehen wurden, bei Marklängenmodulationsaufzeichnung nicht erlaubt sind.
Als ein Ergebnis der intensiven Studien der gegenwärtigen Erfinder zur Lösung des obigen Problems ist gefunden worden, dass in den ZnS/SiO₂-Kompositfilmen (typischerweise mit einem molaren Verhältnis von 80/20) und den ZnS/Y₂O₃-Kompositfilmen mikroskopische Plastikverformungen gespeichert werden, wodurch eine Erhöhung des Rauschens oder eine Verringerung der Reflektivität verursacht wird, und es ist möglich, die Reduzierung der Reflektivität und die Erhöhung des Rauschens zu verhindern oder zu minimieren und den Transfer von Materialien zu unterdrücken, indem eine Schutzschicht mit einer speziellen Zusammensetzung eingebaut wird, wie eine, die ein Oxysulfid, repräsentiert durch Y₂O₂S, enthält.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der obigen Ergebnisse erzielt worden.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das fähig ist, die Abnahme der Reflektivität und die Erhöhung des Rauschens zu verhindern, während der Transfer von verwendeten Materialien unterdrückt wird, und das eine ausgezeichnete wiederholende Überschreibleistung besitzt.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung des in der ersten Aufgabe erwähnten Aufzeichnungsmediums bereitzustellen.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein optisches Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das eine Schutzschicht und eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht auf einem Substrat aufweist, wobei die Schutzschicht eine Seltenerdmetalloxysulfidverbindung enthält, worin das Seltenerdmetall Yttrium oder Cer ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das eine Schutzschicht und eine Phasenumwandlungsschicht aufweist, wobei die Schutzschicht gebildet wird durch Sputtern unter Verwendung eines Targets, umfassend eine metallische Oxysulfidverbindung.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das eine Schutzschicht und eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht auf einem Substrat aufweist, wobei die Schutzschicht Yttrium, Sauerstoff, Schwefel oder Selen enthält und, wenn notwendig, andere Komponente(n); und wenn die Schutzschicht Zink enthält, ist die Anzahl von Zinkatomen kleiner als die Gesamtanzahl der Schwefel- und Selenatome.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht und Schutzschichten, die auf beiden Seiten der Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht bereitgestellt sind, umfasst, wobei wenigstens eine der Schutzschichten die Schutzschicht ist, wie in dem obigen ersten, zweiten oder dritten Aspekt definiert.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums bereitgestellt, das die Erzeugung von einer Schutzschicht(en) auf einem Substrat durch Sputtern mit einem Target zur Herstellung der Schutzschicht umfasst, wobei eine Seltenerdmetalloxysulfidverbindung als Target zur Herstellung der Schutzschicht verwendet wird, worin das Seltenerdmetall Yttrium oder Cer ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sputtertarget bereitgestellt, das eine Seltenerdmetalloxysulfidverbindung enthält, worin das Seltenerdmetall Yttrium oder Cer ist.
Y₂O₃, Y₂S₃ usw. sind als Komponenten von herkömmlichen Schutzschichten bekannt. Eine gemischte Zusammensetzung aus Y₂O₃ und ZnS ist ebenfalls bekannt. Die Schutzschichten dieser Zusammensetzungen sind jedoch nicht fähig, die ausgezeichneten Eigenschaften bereitzustellen, insbesondere die wiederholende Überschreibungsleistung, aber die Verwendung einer Seltenerdmetalloxysulfidverbindung, wie Y₂O₂S, als Sputtertarget ermöglicht es, die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Die Schutzschicht, erhalten durch Sputtern einer Seltenerdmetalloxysulfidverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung, ist ganz anders als die bekannten Schutzschichtzusammensetzungen im Hinblick auf die genaue Struktur, die aufgrund der Verwendung einer Seltenerdmetalloxysulfidverbindung als Sputtertargetmaterial stark abweicht.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel der Schichtstruktur des optischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Schnittansicht, die ein anderes Beispiel der Schichtstruktur des optischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Graph, der die Bewertungsergebnisse (3T space jitter) der Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
4 ist ein Graph, der die Bewertungsergebnisse (Reflektionsvermögen) der Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
5 ist ein Graph, der die Bewertungsergebnisse (Signalmodulation) der Beispiele 5 und 6 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird unten im Detail beschrieben.
Zunächst wird der allgemeine Aufbau des optischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel der vielschichtigen Struktur des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine schematische Schnittansicht, die ein anderes Beispiel der vielschichtigen Struktur des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 1 und 2 gezeigte Aufzeichnungsmedium umfasst in dieser Reihenfolge ein Substrat (1), eine erste Schutzschicht (2), eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht (3), eine zweite Schutzschicht (4), eine Reflektionsschicht (5) und eine Schutzbeschichtung (6). Das in 2 gezeigte Aufzeichnungsmedium umfasst in dieser Reihenfolge ein Substrat (1), eine Reflektionsschicht (5), eine zweite Schutzschicht (4), eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht (3), eine erste Schutzschicht (2) und eine Schutzbeschichtung (6). In der vorliegenden Erfindung wird die Schutzschicht auf der der Reflektionsschicht gegenüberliegenden Seite, betrachtet von der Aufzeichnungsschicht aus, als erste Schutzschicht bezeichnet, und die Schutzschicht auf der Reflektionsschichtseite, betrachtet von der Aufzeichnungsschicht aus, wird als zweite Schutzschicht bezeichnet.
Transparente Harze, wie Polycarbonate, Acrylate, Polyolefine, fotohärtende Harze usw. und Glas werden gewöhnlich als Substratmaterial (1) verwendet. Transparente Harze sind im Hinblick auf Produktivität bevorzugt. Polycarbonate sind aufgrund ausgezeichneter Wasserabsorptionseigenschaften, optischer Eigenschaften und Adhäsion zur Schutzschicht insbesondere bevorzugt.
Die Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht (3), die Schutzschichten (2) und (4) und die Reflektionsschicht (5) werden gewöhnlich durch Sputtern oder Vakuumabscheidung erzeugt. Die Durchführung der Schichtbildung in einem "in-line"-System mit einem Target für die Aufzeichnungsschicht, Targets für die Schutzschichten und einem Target für die Reflektionsschicht, die alle in dieselbe Vakuumkammer eingesetzt werden, ist zur Verhinderung von Oxidation und Kontamination zwischen den Schichten vorteilhaft. In diesem Fall ist es möglich, entweder durch die Verwendung mehrerer Targets Cosputtern durchzuführen, oder ein Komposittarget zur Bildung der entsprechenden Schichten zu verwenden. Gewöhnlich wird ein hoch-hartes UV-härtendes oder wärmehärtendes Harz als Material für die Schutzbeschichtung (6) verwendet.
Die Dicke der Aufzeichnungsschicht ist gewöhnlich 1 bis 100 nm, bevorzugt 5 bis 50 nm. Wenn die Dicke der Aufzeichnungsschicht zu klein ist, ist es schwierig, einen gewünschten Kontrast zu erhalten. Außerdem neigt die Kristallisationsgeschwindigkeit dazu, sich zu verringern, wodurch es kaum möglich ist, Aufzeichnung in einer kurzen Zeit zu löschen. Wenn die Dicke der Aufzeichnungsschicht zu groß wird, ist es ebenfalls kaum möglich, einen gewünschten optischen Kontrast zu erhalten, und Rissbildung kann auftreten. Eine Dicke von 5 bis 30 nm ist zur Erzielung eines Kontrasts (z.B. ein Kontrast mit einem Modulationsfaktor von nicht weniger als 50%) insbesondere bevorzugt, wodurch Austauschbarkeit mit einer CD, wie die kürzlich entwickelten überschreibbaren Kompaktdisks (CD-RW), bereitgestellt werden kann, und zur Erzielung eines Kontrasts, der Austauschbarkeit mit überschreibbaren DVDs bereitstellen kann, deren Erscheinen in naher Zukunft auf dem Markt erwartet wird. Eine zu kleine Dicke der Aufzeichnungsschicht wird außerdem das Reflektionsvermögen übermäßig verringern, während eine zu große Dicke die Wärmekapazität erhöhen wird, wodurch die Aufzeichnungsempfindlichkeit dazu neigt, sich zu verschlechtern.
Als Aufzeichnungsschichtmaterial können verschiedene Materialien verwendet werden, bei denen Phasenänderung (z.B. kristalline-amorphe Zustandsänderung) begleitet mit der Änderung verschiedener optischer Eigenschaften, wie Reflektionsvermögen, auftreten kann, und gewöhnlich werden Legierungen verwendet. Als Legierungen werden bevorzugt Legierungen, enthaltend Chalcogenelemente, wie GeSbTe, InSbTe, AgSbTe und AgInSbTe verwendet. Dieses sind Materialien, die zum Überschreiben geeignet sind. Speziellere Beispiele für solche Legierungen beinhalten {(Sb₂Te₃)_1-X(GeTe)_X}_1-YSb_Y-Legierungen (0,2 ≦ X ≦ 0,9, 0 ≦ Y ≦ 0,1), und die Legierungen mit einem Zusatzelement oder -elementen (wenigstens eins von In, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Bi, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, W und Seltenerdmetallelemente), die in den ternären Legierungen in einer Menge von bis zu etwa 10 mol-% enthalten sind. Wenn die Zusammensetzung einer pseudo-binären Legierung aus Sb₂Te₃ und GeTe mit einer intermetallischen Ge₂Sb₂Te₅-Verbindungszusammensetzung in engen Kontakt gebracht wird, wird Überschreibung sogar bei einer linearen Geschwindigkeit von nicht weniger als 10 m/s möglich.
Die MSbTe-Legierungen (wobei M wenigstens ein Element darstellt aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Bi, Pb, Cr, Co, O, N, Se, Ta, Nb, V, W und Seltenerdmetallelementen), die hauptsächlich SbTe nahe dem eutektischen Punkt von Sb(70)Te(30) umfassen, sind ebenfalls ein bevorzugtes Material, das Hochgeschwindigkeitsüberschreiben ermöglicht.
Von den obigen Legierungen sind solche noch bevorzugter, die eine Zusammensetzung von Mw(Sb_ZTe_1-Z)_1-W (0 ≦ W ≦ 0,20, 0,6 ≦ Z ≦ 0,9) aufweisen. Mit den Legierungen dieser Zusammensetzung ist gutes Überschreiben in einem breiten Bereich linearer Geschwindigkeit von 1,2 bis 30 m/s möglich (1- bis 24fache lineare Geschwindigkeit einer CD, wobei das Verhältnis der maximalen zur minimalen linearen Geschwindigkeit nicht kleiner als 2 ist).
Im Fall von Filmen aus den Legierungen, die nahe dem eutektischen Punkt von Sb(70)Te(30) sind, wird die lineare Geschwindigkeitsabhängigkeit bestimmt durch das Sb/Te-Verhältnis, da es hier die Tendenz gibt, dass je höher das Sb/Te-Verhältnis ist, desto höher wird die Kristallisationsgeschwindigkeit.
Die Aufzeichnungsschicht, die gebildet wird, ist gewöhnlich amorph und ihre gesamte Oberfläche wird kristallisiert und vor der Verwendung in einen initialisierten Zustand (nicht aufgezeichneter Zustand) gebracht. Die Initialisierung kann erzielt werden durch unverzögertes Erwärmen der Aufzeichnungsschicht auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur durch Blitzlichtglühen oder durch Lasermittel, kondensiert auf etwa 100 μm. Initialisierung durch Schmelzquenchen ist als ein Verfahren zur Verkürzung der Zeit, die für die Initialisierung und Vervollständigung der Initialisierung durch eine Bestrahlung mit Initialisierungslichtstrahlen erforderlich ist, bevorzugt.
Zum Beispiel wird Schmelzen bewirkt, indem es auf den Zentralbereich der Strahlung durch lokales Erwärmen mit Lichtstrahlen, die auf einen Durchmesser von etwa 10 bis einigen hundert μm konvergiert werden (Gaslaser- oder Halbleiterlaserstrahlung) oder Lichtstrahlen, die auf eine ovale Form mit einer längeren Achse von etwa 50 bis 100 μm und einer kürzeren Achse von etwa 1 bis 10 μm verdichtet werden, begrenzt wird. Bei diesem Vorgang wird, da der periphere Bereich des Strahls gleichzeitig erwärmt wird, die geschmolzene Fläche gequencht und durch Erniedrigen der Kühlgeschwindigkeit wieder verfestigt, wodurch die Rekristallisation auf einem gewünschten Weg stattfinden kann. Dies kann die Initialisierungszeit auf 1/10 der Zeit, die bei konventioneller Festphasenkristallisation erforderlich ist, verkürzen, wodurch die Produktivität sehr verbessert und die Verhinderung der Änderung der Kristallinität bei dem Löschvorgang nach dem Überschreiben ermöglicht wird.
Die ersten und zweiten Schutzschichten werden zur Verhinderung von Verformung des Substrats und der Aufzeichnungsschicht aufgrund der hohen Temperatur bei dem Aufzeichnungsvorgang bereitgestellt. Eine spezielle Schicht, die später erklärt wird, wird für wenigstens eine der Schutzschichten verwendet. Wenn diese Schicht für eine Schutzschicht allein verwendet wird, kann das Material der anderen Schutzschicht im Hinblick auf die folgenden Gesichtspunkte ausgewählt werden.
Gewöhnlich wird das für die dielektrischen Schutzschichten verwendete Material ausgewählt, indem solche Dinge wie Brechungsindex, Wärmeleitfähigkeit, chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit und Adhäsion berücksichtigt werden, jedoch werden gewöhnliche Oxide, Sulfide, Nitride und Carbide von Metallen und Halbleitern mit hoher Transparenz und hohem Schmelzpunkt sowie Fluoride von Ca, Mg, Li und ähnliche Elemente verwendet. Da außerdem die Aufzeichnungsschicht wiederholt auf einige hundert bis etwa 1.000°C während des Überschreibens erwärmt wird, ist es erforderlich, dass das Material einen Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt von nicht weniger als 1.000°C besitzt. Ferner muss es im wesentlichen transparent sein für Laserstrahlen mit einer Wellenlänge, die zum Wiedergewinnen der aufgezeichneten Information verwendet wird. Die für diesen Vorgang verwendete Wellenlänge ist gewöhnlich 600 bis 800 nm, aber es wird erwartet, dass sie in naher Zukunft auf etwa 400 nm verkürzt wird.
Es ist natürlich nicht erforderlich, dass das Material über den gesamten Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm, der für den Vorgang verwendet werden soll, transparent ist; es ist lediglich erforderlich, dass es für die Laserstrahlen mit der tatsächlich verwendeten Wellenlänge transparent ist. "Im wesentlichen transparent sein" bedeutet, dass der Absorptionsfaktor, der der imaginäre Anteil des komplexen Brechungsindex bei der Wellenlänge ist, geringer als 0,2 ist. Die Materialien, die für die dielektrischen Schutzschichten verwendbar sind, beinhalten unterschiedliche Typen von dielektrischen Materialien wie Oxide, Nitride, Sulfide, Carbide und Fluoride von Metallen und Halbleitern und ihre Mischungen und Komposite. Konkretere Beispiele solcher Verbindungen beinhalten Zinksulfid, Zinkoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Seltenerdoxide, Seltenerdsulfide, Seltenerdfluoride, Magnesiumfluorid und dergleichen. Eine Mischung aus Zinksulfid und Siliciumoxid ist besonders bevorzugt.
Für die Reflektionsschicht kann ein Material mit hoher Wärmeabstrahlkraft und hoher Wärmeleitfähigkeit wie Au, Ag, Al und ihre Legierungen bevorzugt verwendet werden. Die Reflektionsschichtdicke ist aus ökonomischen Gründen gewöhnlich nicht mehr als 1.000 nm. Sie ist bevorzugt 0,01 bis 100 nm.
Als nächstes werden die wesentlichen Merkmale des optischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten die Schutzschichten eine Seltenerdmetalloxysulfidverbindung, worin das Seltenerdmetall Yttrium oder Cer ist. Der Ausdruck "enthaltend ein Seltenerdmetalloxysulfid" bedeutet, dass dieses Komponentenelement so vorliegt, dass es die Form eines Seltenerdmetalloxysulfids beibehält. Die Seltenerdmetallelemente, die für die Seltenerdmetalloxysulfide verwendbar sind, sind Cer oder Yttrium. Yttrium ist besonders bevorzugt, weil Oxysulfide von Yttrium bei hoher Temperatur bis etwa 1000°C thermisch stabiler sind als Y₂O₃ und Y₂S₃. Der Gehalt an dem Seltenerdmetalloxysulfid in der Schutzschicht ist gewöhnlich nicht geringer als 5 mol-%, bevorzugt nicht geringer als 10 mol-%, bevorzugter nicht geringer als 15 mol-%. Der Gehalt an Metallelement, das das Seltenerdmetalloxysulfide in der Schutzschicht erzeugt, ist gewöhnlich nicht geringer als 10 mol-%, bevorzugt nicht geringer als 20 mol-%, bevorzugter nicht geringer als 25 mol-%.
Wenn der Gehalt zu klein ist, kann das hergestellte Aufzeichnungsmedium ungenügend in seiner Überschreibungsleistung sein. Die Schutzschicht, enthaltend ein Seltenerdmetalloxysulfid, wie oben erwähnt, kann erzeugt werden durch Sputtern unter Verwendung eines Targets, enthaltend ein Seltenerdmetalloxysulfid. Das hier verwendete Sputterverfahren wird später beschrieben.
Die Schutzschicht kann eine Mischung aus einem Seltenerdmetalloxysulfid und anderen dielektrischen Materialien enthalten. Als hinzuzumischendes dielektrisches Material können verschiedene Dielektrikumtypen verwendet werden, die für die oben erwähnte Schutzschicht gewöhnlich verwendet werden, welche Oxide, Sulfide, Nitride, Carbide und Fluoride von Metallen und Halbleitern beinhalten, spezieller Zinksulfid, Zinkoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Seltenerdoxide, Seltenerdsulfide, Seltenerdfluoride, Magnesiumfluorid und dergleichen. Unter diesen Materialien sind Zinkverbindungen wie Zinksulfid und Zinkoxid aufgrund ihrer ausgezeichneten Adhäsion zur Aufzeichnungsschicht besonders bevorzugt. Der Einbau dieser dielektrischen Materialien trägt zur Verbesserung der Stabilität und Haltbarkeit des Produktes bei. Der Gehalt der Zinkverbindung in der Schutzschicht ist gewöhnlich nicht höher als 99 mol-%, bevorzugt nicht höher als 90 mol-%. Der optimale Gehalt variiert jedoch abhängig vom Typ der verwendeten Zinkverbindung. Zum Beispiel ist es im Fall von Zinksulfid kein Problem, wenn eine große Menge davon enthalten ist, jedoch ist der Gehalt gewöhnlich nicht geringer als 20 mol-%, bevorzugt nicht geringer als 30 mol-%, bevorzugter nicht geringer als 50 mol-%, am meisten bevorzugt nicht geringer als 60 mol-%. Im Fall von Zinkoxid kann andererseits ein zu hoher Gehalt unerwünscht sein, und der Gehalt sollte gewöhnlich nicht höher als 30 mol-% sein, bevorzugt nicht höher als 20 mol-%, bevorzugter nicht höher als 10 mol-%. Ferner ist der Mol-Gehalt an Zinkoxid bevorzugt nicht höher als die Hälfte des Mol-Gehalts an metallischem Oxysulfid.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann durch die Verwendung einer gemischten Zusammensetzung, enthaltend Y₂O₂S und ZnS, was eine besonders bevorzugte Schutzschichtzusammensetzung ist, eine besonders ausgezeichnete Überschreibleistung realisiert werden. In diesem Fall ist das molare Verhältnis von ZnS zu Y₂O₂S gewöhnlich nicht geringer als 1%, bevorzugt nicht geringer als 5%, bevorzugter nicht geringer als 10% und ist gewöhnlich nicht höher als 1.000%, bevorzugt nicht höher als 700%, bevorzugter nicht höher als 500%.
Zink darf in einer metallischen Form in der Schutzschicht vorliegen, aber es ist bevorzugter, dass es in der Form einer Zinkverbindung wie Zinkoxid oder Zinksulfid, wie oben erwähnt, enthalten ist. Der Mechanismus, der die Beziehung zwischen dem Zinkgehalt und den Schichteigenschaften und der Haltbarkeit erklärt, soll noch aufgeklärt werden.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
In dem zweiten Aspekt der Erfindung, der im wesentlichen denselben Aufbau wie die oben beschriebene erste Ausführungsform besitzt, enthält die spezielle Schutzschicht Yttrium, Sauerstoff, Schwefel oder Selen und, wenn notwendig, andere Komponente(n). Wenn Zink als eine optionale Komponente enthalten ist, sollte die Anzahl an Zinkatomen kleiner als die Gesamtanzahl der Schwefel- und Selenatome sein. Das heißt, in dem zweiten Aspekt wird eine Schutzschicht bereitgestellt, die (1) Yttrium, Sauerstoff und Schwefel oder Selen enthält und (2) außerdem Zink mit einer kleineren Anzahl an Atomen als die Gesamtanzahl an Schwefel- und Selenatomen enthalten kann (Zink kann auch überhaupt nicht enthalten sein).
Das Verhältnis der Anzahl der Yttriumatome zur Gesamtanzahl an Atomen von Yttrium (Y), Sauerstoff (O), Schwefel (S) oder Selen (Se) und Zink (Zn) in der Schutzschicht ist gewöhnlich 25 bis 50%, bevorzugt 30 bis 50%, bevorzugter 35 bis 45%. Wenn das Verhältnis zu klein ist, neigt die relative Überschreibungsleistung dazu, verschlechtert zu werden, und wenn das Verhältnis zu groß ist, erniedrigen sich die Gehalte an Sauerstoff und Schwefel oder Selen entsprechend, wodurch im wesentlichen eine Mischung aus Dielektrika und Metallen erzeugt wird, was dazu führt, dass ein optisch dichter Film erzeugt wird.
Die atomare Konzentration an Sauerstoffatomen zur Gesamtanzahl an Atomen von Yttrium (Y), Sauerstoff (O), Schwefel (S) oder Selen (Se) und Zink (Zn) in der Schutzschicht ist gewöhnlich 30 bis 50%, bevorzugt 35 bis 45%. Wenn die Konzentration zu klein ist, verringert sich der optische Absorptionskoeffizient des Films, wodurch sich die Laserkraftsensitivität verringert, und wenn das Verhältnis zu groß ist, kann der Gehalt an Schwefel oder Selen entsprechend fallen, was in eine Reduzierung der Adhäsionskraft zur Aufzeichnungsschicht resultiert.
Schwefel oder Selen in der Schutzschicht haben eine starke Bindung an die Elemente, insbesondere Chalcogenidelemente, in der Aufzeichnungsschicht, wodurch die Adhäsion zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Schutzschicht garantiert wird. Es ist jedoch anzumerken, dass, wenn die Schwefel- oder Selenatome in einem freien Zustand vorliegen, Diffusion dieser Atome aus der Schutzschicht zur Aufzeichnungsschicht stattfinden kann, wodurch eine Verschlechterung der Trennung verursacht wird, so dass die Atomkonzentration von Schwefel- oder Selenatomen zur Gesamtanzahl an Atomen von Yttrium (Y), Sauerstoff (O), Schwefel (S) oder Selen (Se) und Zink (Zn) in der Schutzschicht gewöhnlich 5 bis 40% ist, bevorzugt 10 bis 30%, bevorzugter 15 bis 25%. Wenn das Verhältnis zu klein ist, verringert sich die Adhäsion zur Aufzeichnungsschicht und Abtrennung kann während der Initialisierung oder während des wiederholenden Überschreibens stattfinden, während, wenn das Verhältnis zu groß ist, ein Teil der Schwefel- oder Selenatome dazu neigen, freigesetzt zu werden. Die Schutzschicht enthält bevorzugt Schwefel. Zusätzlich zu den Schwefelatomen können zur Steuerung der Eigenschaften wie Reflektionsvermögen und Härte Selenatome in der Schutzschicht enthalten sein. In diesem Fall ist die Menge der enthaltenen Selenatome bevorzugt nicht mehr als 50%, bezogen auf die gesamten Schwefelatome und Selenatome. Dieses Konzentrationsverhältnis von Se und S wird zur Feinabstimmung der Härte oder des Reflektionsindex usw. bestimmt. Die Schwefelatome und Selenatome, die in der Schutzschicht enthalten sind, liegen bevorzugt als Verbindung vor, wie Oxysulfid und Zinksulfid. Wenn die Schwefelatome und Selenatome in einem atomaren Zustand vorliegen, können die Kristallisationsgeschwindigkeit und die optischen Konstanten verändert werden, weil diese Atome beim wiederholten Überschreiben in die Aufzeichnungsschicht eindiffundieren.
Die Schutzschicht kann Zink enthalten. Es ist jedoch anzumerken, dass, wenn die Atomkonzentration von Zinkatomen größer als die der Schwefelatome in der Schutzschicht ist, die Eigenschaften, wie Zyklusleistung des Mediums, nachteilig beeinflusst werden. Die Atomkonzentration der Zinkatome in der Schutzschicht ist gewöhnlich 0 bis 20%, bevorzugt 0 bis 10%. Wenn die Konzentration zu hoch ist, neigt die Haltbarkeit dazu, sich zu verschlechtern. Es ist einer der Schlüsselfaktoren zum Erhalten eines dauerhaften Films, dass die Anzahl an Zinkatomen kleiner ist als die Anzahl an Schwefel- oder Selenatomen. Das heißt, das Verhältnis der Anzahl an Zinkatomen (Zn) zur Gesamtanzahl an Schwefel- und Selenatomen (S + Se), nämlich Zn/(S + Se), ist bevorzugt nicht größer als 0,97, bevorzugter nicht größer als 0,95, sogar bevorzugter nicht größer als 0,90, noch mehr bevorzugt nicht größer als 0,80 und noch mehr bevorzugt nicht größer als 0,50. Unter der obigen Bedingung liegen die Zinkatome gewöhnlich als Zinksulfid und Selensulfid vor, und es besteht nur eine kleine Möglichkeit, dass die Zinkatome im Metallzustand vorliegen. Ferner wird berücksichtigt, dass sogar, obwohl die Schwefelatome und Selenatome freigesetzt werden, diese als Zinksulfid und Selensulfid eingefangen werden können.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Schutzschicht bevorzugt Y₂O₂S. "Enthaltend Y₂O₂S" bedeutet, dass Yttrium, Schwefel und Sauerstoff vorliegen, während die Verbindungsform von Y₂O₂S beibehalten bleibt. Der strukturelle Aufbau der Ausführungsform, die Y₂O₂S enthält, ist im wesentlichen derselbe wie der des ersten Aspekts. In dem zweiten Aspekt kann die Schutzschicht eine Mischung aus Y₂O₂S und einem anderen dielektrischen Material, wie Zinksulfid oder Zinkoxid, enthalten. Wenn insbesondere Zinkoxid in einer Menge von 1 bis 30 mol-% enthalten ist, wird beobachtet, dass sogar obwohl Schwefelatome ein wenig aus Y₂O₂S freigesetzt werden, die freigesetzten Schwefelatome gemäß der folgenden Reaktionsformel eingefangen werden können und die Eigenschaften stabil sind. Y₂O₂S + ZnO → Y₂O₂ + ZnS
Der Mechanismus zur Verhinderung der Verschlechterung des Überschreibens aufgrund der Schutzschicht in der vorliegenden Erfindung ist unklar, aber es wird angenommen, dass ein Zusammenhang zur hohen Wärmeleitfähigkeit und Härte und der gleichmäßigen Verteilung der Komponentenelemente besteht. Das heißt, die Schutzschicht in der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit und Härte charakteristisch höher als die dielektrischen Kompositfilme, die hauptsächlich ZnS umfassen (wobei der ZnS-Gehalt nicht geringer als 60 mol-% ist), wie ein ZnS-SiO₂-Film, die herkömmlich im Stand der Technik verwendet wurden. Andererseits ist der Brechungsindex im wesentlichen gleich dem im Stand der Technik und durch die Zusammensetzung regelbar, aber gewöhnlich 1,7 bis 2,2.
Es wird angenommen, dass bei einer höheren Wärmeleitfähigkeit die Deformation aufgrund thermischer Ausdehnung klein ist. Das heißt, durch die möglichst schnelle Freisetzung der Wärme der Aufzeichnungsschicht, die während der Bildung eines Aufzeichnungsmarks durch Laserbestrahlung erwärmt wird, ist es möglich, den Temperaturunterschied zwischen der Grenzfläche der Schutzschicht, die mit der Aufzeichnungsschicht in Kontakt ist, und der Fläche, die von der Aufzeichnungsschicht entfernt ist, oder den Temperaturunterschied zwischen der Mark-gebildeten Fläche und ihrer Umgebung schnell zu beseitigen. Dementsprechend ist es möglich, die Filmabtrennung oder Rissbildung, was durch den Temperaturunterschied auftreten kann, zu unterdrücken, d.h. es ist möglich, die Verschlechterung des Überschreibens zu unterdrücken. Die Wärmeleitfähigkeit kann direkt aus dem Wert der Laserkraft bekannt sein, wenn ein amorpher Mark in der hergestellten Disk erzeugt wird. Das heißt, gewöhnlich gilt, dass, je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto größer ist die Laserkraft, die zur Erwärmung der Aufzeichnungsschicht erforderlich ist. Zumindest ist ein relativer Vergleich der Wärmeleitfähigkeit mit der auf ZnS-basierenden Schutzschicht möglich, und die Kraft, die zur Mark-Bildung notwendig ist, wenn die Schutzschicht in der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, ist höher als bei einem herkömmlichen ZnS(80)SiO₂(20)-Film.
Die JIS Knoop-Härte von Y₂O₂S in der Schutzschicht der vorliegenden Erfindung ist 520, verglichen mit 280 des herkömmlichen ZnS(80)SiO₂(20)-Kompositfilms (als molares Verhältnis). Solch eine hohe Härte der Schutzschicht in der vorliegenden Erfindung ist wichtig zur Verhinderung von Verformung der Aufzeichnungsschicht. Wenn die Härte der Schutzschicht gering ist, ist es kaum möglich, die Volumenänderung der Aufzeichnungsschicht, die mit dem Aufzeichnen und Löschen einhergeht, vernünftig zu unterdrücken, d.h. Verformung resultiert aus dem Volumenunterschied zwischen dem amorphen und dem kristallinen Zustand und solche eine Verformung akkumuliert, wenn das Überschreiben wiederholt durchgeführt wird, wodurch eine Reduzierung der Signalstärke resultiert.
Die Schutzschicht in der vorliegenden Erfindung hat bevorzugt eine Reinheit von nicht weniger als 90 mol-%. Je höher die Reinheit, desto bevorzugter, aber der Einfluss von weniger als 10 mol-% Verunreinigungen auf die Eigenschaften der Schutzschicht ist vernachlässigbar klein. Insbesondere ist, wenn die Verunreinigungen eine stabile Verbindung darstellen, der Einfluss noch kleiner. Wenn jedoch die Menge der Verunreinigungen 10 mol-% übersteigt, sind sie verantwortlich dafür, dass eine Änderung der Eigenschaften, wie Härte und Spannung, der Schicht verursacht wird.
Eine Schutzschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem für das Medium mit einer Aufzeichnungsschicht mit vielschichtigem Aufbau verwendbar (was für die praktische Anwendung noch nicht realisiert wurde). Das heißt, im Fall eines Mediums mit einer doppelten Aufzeichnungsschicht kann zur Bildung eines amorphen Marks in der Aufzeichnungsschicht auf der Lichteinfallseite die metallische Schicht, die kein Licht hindurchlässt, nicht als Wärmeableitungsschicht während des Aufzeichnens verwendet werden. Im Unterschied dazu ist es im Fall der Schutzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, da die Schicht eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, obgleich nicht notwendigerweise gleich der von Metallen, eine genügend hohe Kühlgeschwindigkeit bei der Bildung des amorphen Marks zu erhalten.
Die Schutzschicht in dem Medium gemäß der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich in Kontakt mit der Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht entweder auf ihrer Substratseite oder auf der gegenüberliegenden Seite bereitgestellt. Im Fall eines gewöhnlichen optischen Phasenumwandlungsaufzeichnungsmediums wird die Schutzschicht auf beiden Seiten der Aufzeichnungsschicht bereitgestellt. In diesem Fall kann die oben beschriebene Schutzschicht entweder auf einer Seite allein oder auf beiden Seiten der Aufzeichnungsschicht bereitgestellt werden.
Wenn die oben beschriebene Schutzschicht als erste (oder zweite) Schutzschicht verwendet wird, ist es möglich, eine erste (oder zweite) dielektrische Schutzschicht mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung bereitzustellen. Das heißt, in dem Medium der vorliegenden Erfindung kann auf der Schutzschicht der besagten speziellen Zusammensetzung eine andere Schutzschicht mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung hinzugefügt werden. In diesem Fall weist die erste (oder zweite) dielektrische Schutzschicht eine vielschichtige Struktur auf.
Wenn die dielektrische Schutzschicht eine vielschichtige Struktur besitzt, können verschiedene dielektrische Materialtypen, wie Oxide, Nitride, Sulfide, Carbide und Fluoride von Metallen und Halbleitern sowie ihre Mischungen und Komposite als Material für die Schutzschicht, die sich von der der vorliegenden Erfindung unterscheidet, in der vielschichtigen Struktur verwendet werden. Konkreter beinhalten diese Verbindungen Zinksulfid, Zinkoxid, Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Seltenerdoxide, Seltenerdsulfide, Seltenerdfluoride und Magnesiumfluorid. Mischungen aus Zinksulfid und Oxid von einem Metall oder Halbleiter sind bevorzugter. Da diese Mischungen gewöhnlich eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzen, kann die Ausgestaltungsfähigkeit der Schutzschicht erhöht werden, wenn die Schutzschicht mit der obigen speziellen Zusammensetzung kombiniert wird. In diesem Fall ist Zinksulfid bevorzugt in einer Menge von nicht weniger als 50 mol-% enthalten, bevorzugter nicht weniger als 60 mol-%. Eine Mischung aus Zinksulfid und Siliciumoxid ist besonders bevorzugt.
Wenn eine vielschichtige Struktur durch Kombinieren der Schutzschicht der vorliegenden Erfindung mit der anderen Schutzschicht, wie oben erklärt, gebildet wird, ist zu empfehlen, ein Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit als die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung (z.B. eine Mischung aus Zinksulfid und Siliciumoxid) für die andere Schutzschicht zu verwenden, weil die Verwendung solch eines Materials zur Verbesserung der Aufzeichnungsempfindlichkeit und der Adhäsion zwischen der Schutzschicht der vorliegenden Erfindung und der anderen Schutzschicht beiträgt, wodurch die altersbezogene Stabilität der vielschichtigen Struktur verbessert wird. Da die Schutzschicht der speziellen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, wird damit ermöglicht, die Wärmeleitfähigkeit durch Kombinieren mit der anderen Schutzschicht mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit gut zu kontrollieren. Dies macht es möglich, die Voraussetzungen für gute Aufzeichnungsempfindlichkeit, Wärmeableitung und Zyklusleistung gleichzeitig zu erfüllen.
In der vielschichtigen Struktur kann die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung entweder in Kontakt mit der Aufzeichnungsschicht sein oder davon getrennt, aber es ist bevorzugt, sie in Kontakt mit der Aufzeichnungsschicht bereitzustellen, um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu maximieren. In diesem Fall ist die Dicke der Schutzschicht der vorliegenden Erfindung gewöhnlich 0,1 bis 250 nm, bevorzugt 5 bis 25 nm, noch bevorzugter 1 bis 10 nm.
Das Dickenprofil der ersten und zweiten dielektrischen Schutzschicht in 1 und 2 ist wie folgt. Die Dicke der ersten Schutzschicht ist gewöhnlich 10 bis 250 nm. Wenn die Dicke zu klein ist, kann die Schicht nicht verhindern, dass das Substrat oder die Schutzbeschichtung durch Wärme beim Aufzeichnen verformt wird. Wenn die Dicke zu groß ist, neigt der Film zu Rissbildung, und es ist außerdem eine unrealistisch lange Zeit zur Filmerzeugung erforderlich. Die Dicke der zweiten Schutzschicht ist gewöhnlich 0,1 bis 100 nm, bevorzugt 1 bis 50 nm, bevorzugter 5 bis 50 nm, besonders bevorzugt 10 bis 50 nm.
Es ist bevorzugt, als erste Schutzschicht einen Film, enthaltend eine Chalcogenverbindung und SiO₂, zu verwenden und als zweite Schutzschicht einen in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Film (Schutzschicht der vorliegenden Erfindung), der eine geringere Dicke als die erste Schutzschicht aufweist. Diese Schichtspezifikation kann hohe Produktivität sicherstellen, da der spezielle Film gewöhnlich eine niedrigere Filmbildungsgeschwindigkeit besitzt als der Film, der aus einer Chalcogenverbindung und SiO₂ hergestellt wird.
Die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich durch Sputtern erzeugt.
Die Schutzschichtzusammensetzung hängt stark von der Formulierung des für das Sputtern verwendeten Targets ab, so dass in der vorliegenden Erfindung die Auswahl des Targets für das Erzeugen der Schutzschicht durch Sputtern wichtig ist. Konkret ist es wichtig, ein Target mit einer Zusammensetzung zu verwenden, die der Schutzschicht im wesentlichen ähnlich ist.
In dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Target, enthaltend ein Seltenerdmetalloxysulfid, für das Sputtern verwendet, wobei das Seltenerdmetall Yttrium oder Cer ist. In dem Target, enthaltend ein Seltenerdmetalloxysulfid, ist, da die Metallatome mit sowohl Schwefel- als auch Sauerstoffatomen kombiniert werden, die Mischbarkeit von Schwefel und Sauerstoff unvergleichlich höher als bei Mischungen aus Sulfiden und Oxiden, wie ZnS/SiO₂-Mischung. Daher besitzt der Schutzfilm, der durch die Verwendung solch eines Targets erzeugt wurde, aufgrund der höheren Dispergierbarkeit der Schwefel- und Selenatome eine stabilisierte hohe Leistung verglichen mit der herkömmlichen ZnS-SiO₂-Zusammensetzung. Die metallischen Elemente des Seltenerdmetalloxysulfids, das für das Target verwendet wird, werden geeignet ausgewählt in Übereinstimmung mit der Schutzschichtzusammensetzung, wobei das Seltenerdmetall Cer oder Yttrium ist. Yttrium ist besonders bevorzugt.
Wenn die Schutzschicht ein Seltenerdmetalloxysulfid und ein anderes dielektrisches Material enthält, ist es möglich, ein Target zu verwenden, das eine Mischung aus einem Seltenerdmetalloxysulfid und dem anderen dielektrischen Material entsprechend der Zusammensetzung des anderen verwendeten dielektrischen Materials umfasst. Es ist auch möglich, ein Target aus einem Seltenerdmetalloxysulfid getrennt von einem Target aus dem anderen dielektrischen Material herzustellen und sie gleichzeitig zu sputtern.
Die herkömmlichen Targets, die zur Bildung der dielektrischen Kompositfilme (wie ZnS-SiO₂) verwendet werden, umfassen gewöhnlich Mischungen aus den Komponentenpulvern mit einer Teilchengröße von einigen Mikrons, und es wird beobachtet, dass der gesputterte Film, obwohl die Gleichmäßigkeit der Mischung höher ist als die der Targets, immer noch lokale ungleichmäßige Bereiche besitzt, wenn aus der atomaren oder molekularen Perspektive betrachtet. Es wird angenommen, dass sich in solchen ungleichmäßigen Bereichen die Eigenschaftswerte, wie Härte, leicht von den normalen verschieben, wodurch ein Unterschied hinsichtlich der Haltbarkeit des Films verursacht wird. Sogar wenn die Targetmaterialien so fein dispergiert werden, dass ihre Kristallinität nicht durch Röntgendiffraktion bestimmt werden kann, existieren doch die Korngrenzen und Risse können durch solche Korngrenzen entstehen.
In dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Target, enthaltend (1) Yttrium, Sauerstoff und Schwefel oder Selen und (2), wenn notwendig, Zink mit einer kleineren Anzahl an Atomen als die Gesamtanzahl der Atome von Schwefel und Selen als Target für die Schutzschicht verwendet.
Als Materialien für solch ein Schutzschichttarget können verschiedene Materialtypen verwendet werden, die die Zusammensetzung bereitstellen können. Zum Beispiel ist es möglich, Y₂O₂S, YS_X, YSe_X, YO_X, ZnO, ZnS usw. und ihre Mischungen in geeigneten Kombinationen zu verwenden. Solche Targets können entweder allein oder in Kombination verwendet werden; z.B. ist es möglich, die Targets, die aus den einzelnen Verbindungen hergestellt sind, zu verwenden oder ein dielektrisches Komposittarget. Eine stabilere Steuerung der Zusammensetzung wird durch die Verwendung der Einzelverbindungstargets oder eines dielektrischen Komposittargets ermöglicht.
In diesem Fall umfasst das Schutzschichttarget, das zum Sputtern verwendet wird, bevorzugt hauptsächlich Y₂O₂S oder Y₂O₂Se, bevorzugt Y₂O₂S. Es ist möglich, einen Teil der Schwefelatome aus Y₂O₂S mit Selenatomen zu substituieren, jedoch ist die Substitutionsmenge der Schwefelatome mit Selenatomen bevorzugt 50%. In solch einem Target werden die Yttriumatome, die mit den Schwefel- oder Selenatomen kombiniert werden, auch mit den Sauerstoffatomen kombiniert, so dass die Mischbarkeit von Schwefel- oder Selenatomen und Sauerstoffatomen unvergleichlich höher ist als die der Sulfid-/Oxid-Mischungen (wie ZnS/SiO₂). Dementsprechend wird beobachtet, dass der Schutzfilm, der durch die Verwendung solch eines Targets erzeugt wird, aufgrund der höheren Dispergierbarkeit der Schwefel- und Selenatome stabilisierte hochgradige Eigenschaften zeigt, verglichen mit dem herkömmlichen ZnS-SiO₂-Target.
Die Herstellungsbedingungen für das Target sind ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung über den Zustand des durch Sputtern erzeugten Films. Ein dielektrisches Komposittarget kann z.B. hergestellt werden durch das folgende Verfahren unter Verwendung einer Presse, umfassend einen aus Kohlenstoff hergestellten Stempel und einer Düse, die mit Bornitrid beschichtet ist, um zu verhindern, dass das Target an der Düsenoberfläche anhaftet. Das heißt, eine eingewogene vorher bestimmte Menge an Pulver wird in eine Düse gefüllt und durch eine Heißpresse gesintert. Während dieses Vorgangs wird, bis die Temperatur 600 bis 800°C erreicht ist, das Sintern im Vakuum durchgeführt, um die Verunreinigungen, die auf dem Kohlenstoff anhaften, zu entfernen, und bei den danach verwendeten Temperaturen wird die Innenatmosphäre der Düse mit Argongas ersetzt, um die Temperatur in dem System einheitlich zu machen und die Sintereffizienz zu erhöhen. Die Sintertemperatur wird unterhalb des Schmelzpunktes des Pulvers eingestellt, aber sie wird so ausgewählt, dass ein Target mit einer so hohen Dichte wie möglich hergestellt werden kann. Die Targetdichte beeinflusst den Sputtergrad. Ein hochdichtes Target ist zur Erzielung eines hohen Sputtergrads bevorzugt.
In den ersten und zweiten Aspekten der Erfindung kann als Pulvermaterial für das Target z.B. eine Mischung aus metallischem Sulfid und einem metallischen Oxid verwendet werden. In diesem Fall gehen das metallische Sulfid und das metallische Oxid in der Sinterhitze eine Festphasenreaktion ein, wodurch ein metallisches Oxysulfid gebildet wird. Gleichgültig, ob das Ausgangsmaterial eine einzelne Verbindung (ein Seltenerdoxysulfid) oder eine Mischung, wie oben erwähnt, ist, kann dasselbe Target durch Sintern in einer Heißpresse erhalten werden. Daher ist das Verfahren, bei dem eine Mischung verwendet wird, ökonomisch vorteilhaft, da es keinen separaten Synthetisierungsvorgang für das metallische Oxysulfid erfordert und imstande ist, ein Target mit hoher Sinterdichte herzustellen. Wenn Yttrium als Metall verwendet wird, ist es, da ein Target mit hoher Dichte von nicht weniger als 90% leicht erzeugt werden kann, bevorzugt, eine Mischung aus Y₂O₃ und Y₂S₃ in einem molaren Mischungsverhältnis von 2:1 zu sintern. Die Bildung von Y₂O₂S in dem Target kann durch Röntgendiffraktion bestätigt werden. Wenn Zink in der Schutzschicht enthalten ist, wird es bevorzugt als Pulver in Form von Zinkoxid oder Zinksulfid zu verwendet.
Wenn eine Mischung aus einem metallischen Oxysulfid, wie Y₂O₂S und Zinkoxid, als Ausgangspulver für das Target verwendet wird, kann Zinksulfid und Zinkoxid durch die Wärme während des Sinterns erzeugt werden. Zum Beispiel kann ein Target, umfassend eine Mischung aus Y₂O₂S, Zinksulfid und Yttriumoxid, hergestellt werden durch Sintern einer Mischung aus Y₂O₂S und Zinkoxid. Dieses Verfahren ist bevorzugt, weil Schwefelatome, die dazu neigen, dass SO_x-Gas, das durch Reaktion mit einem Sauerstoffmolekül oder Sauerstoffatom während des Sinterns bei der hohen Temperatur gebildet wird, freizusetzen, als ZnS in der Festphase stabil eingefangen werden können. Die Menge an Zinkoxid in dem Target ist gewöhnlich 30 mol-%, weil übermäßiges Fortschreiten solch einer Einfangreaktion nicht bevorzugt sein kann.
Das Target, das auf die oben beschriebene Weise hergestellt wird, ist gewöhnlich gemahlen und vorgesputtert, bevor es zum Sputtern genommen wird. Die Filmzusammensetzung variiert stark, abhängig von den Sputterbedingungen, sogar wenn dasselbe Target verwendet wird, so dass eine passende Auswahl der Sputterbedingungen wesentlich ist, aber gewöhnlich werden die folgenden Bedingungen verwendet. Als Gas wird gewöhnlich ein Inertgas wie Ne, Ar, Kr oder Xe verwendet. Unter diesen Gasen wird Ar aus ökonomischen Gründen bevorzugt verwendet. Der aufgewandte Druck ist gewöhnlich nicht mehr als 1 Pa. Solange die Entladung von Elektrizität auf einem stabilen Weg durchgeführt werden kann, wird Sputtern bevorzugt unter einem so niedrigen Druck wie möglich durchgeführt, da eine hohe Filmdichte dadurch erhalten werden kann. Gewöhnlich ist es ausreichend, eine RF-Sputterfrequenz von nicht weniger als 10 MHz zu verwenden. Die Distanz zwischen dem Target und dem Substrat ist bevorzugt so kurz wie möglich, um den Verlust beim Filmbildungsvorgang zu minimieren und die Sputtereffizienz zu erhöhen, während Ungleichmäßigkeit der Verteilung der gebildeten Filmdicke unterdrückt wird. Solch eine Distanz ist gewöhnlich nicht mehr als 30 cm, bevorzugt nicht mehr als 20 cm und praktisch nicht weniger als 0,1 cm.
Während des Sputterns ist es möglich, das Substrat oder das Target um die eigene Achse drehen zu lassen (Drehen um etwa den Schwerpunkt) oder um eine andere Achse rotieren zu lassen (der Schwerpunkt bewegt sich entlang des Umfangs eines vorgeschriebenen Kreises). Die Geschwindigkeit der Umdrehung ist etwa 1 bis 500 Upm. Wenn das Substrat oder das Target rotiert wird, schreitet das Sputtern mit dem Substrat-Targetabstand unterschiedlich fort, aber sogar in diesem Fall ist der maximale Abstand bevorzugt nicht mehr als 30 cm, insbesondere nicht mehr als 20 cm, und der minimale Abstand ist nicht weniger als 0,1 cm.
Wenn ein Sputterfilm mit einem Target, enthaltend restliches ZnO, welches nicht in ZnS während des Sinterns umgewandelt worden ist, erzeugt wird, wird beobachtet, dass die meisten der Zn-Atome in dem Film in der stabilen Form von ZnO existieren. Es besteht die Möglichkeit, dass ein Teil der Zinkatome mit Schwefel oder Selen kombiniert werden, wodurch zusätzliches ZnS oder ZnSe während der Filmbildung gebildet wird, aber es ist zu berücksichtigen, dass solche Zinkatome nur einige wenige Prozent der gesamten Zinkatome ausmachen.
Dies kann als eine Verunreinigung betrachtet werden, die auf die Filmeigenschaften keinen Einfluss hat.
Im Fall eines optischen Phasenumwandlungsaufzeichnungsmediums dient gewöhnlich der amorphe Anteil zum Aufzeichnen (Mark) und der Kristallanteil dient für die Löschung und Nichtaufzeichnungsvorgänge. Wen sich die lineare Geschwindigkeit des Aufzeichnungslichtstrahls (Scangeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht relativ zum Aufzeichnungslichtstrahl) erhöht, wird der lokal erwärmte Teil, erzeugt durch Lichteinstrahlung, beim Aufzeichnungsvorgang notwendigerweise anfälliger gegenüber Abkühlen innerhalb kurzer Zeit, so dass in diesem Fall Rekristallisation weniger wahrscheinlich stattfindet, d.h. Löschen wird schwerer zu bewirken. Daher werden, um es auf lineares Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen anzuwenden, gewöhnlich ein Material und eine Dicke, die Kristallisation ermöglichen, für den Aufbau der Aufzeichnungsschicht ausgewählt. Wenn solch ein Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungs-orientiertes Medium bei niedrigerer Geschwindigkeit verwendet wird, ist Rekristallisation so vorherrschend, das amorphe Markbildung eher gestört ist. Solch ein Vorgang tritt ein, wenn das Medium auf konstanten Winkelgeschwindigkeitsmodus (CAV-Modus) angewandt wird, wo das Verhältnis der minimalen und maximalen linearen Aufzeichnungsgeschwindigkeit sogar über 2 erreichen kann. Im Fall eines Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung andererseits ist, da ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit für die Schutzschicht verwendet wird, die Abkühlgeschwindigkeit hoch, sogar wenn die Aufzeichnungsschicht durch Lichteinstrahlung bei niedrigerer Seitengeschwindigkeit erwärmt wird. Wenn die Schutzschicht für das Medium verwendet wird, welches konstruiert ist, um lineares Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen, insbesondere CAV-Aufzeichnen, unter Verwendung eines Materials für die Aufzeichnungsschicht, das leicht kristallisiert wird, zu ermöglichen, wird die Bildung des amorphen Marks, dessen Herstellung durch die Kristallisationstendenz weniger leicht gemacht wurde, durch die hohe Wärmeableitgeschwindigkeit erleichtert. Damit wird das Medium der vorliegenden Erfindung effektiver, wenn es für Aufzeichnung bei hoher linearer Geschwindigkeit und CAV-Aufzeichnung verwendet wird. Es ist insbesondere wirksam, wenn das Aufzeichnen bei einer linearen Geschwindigkeit von gewöhnlich nicht weniger als 3 m/s durchgeführt wird, bevorzugt nicht weniger als 5 m/s, bevorzugter nicht weniger als 10 m/s. Das Aufzeichnen bei einer zu hohen linearen Geschwindigkeit ist jedoch mit Schwierigkeiten beim Konstruieren des Mediums verbunden, so dass gewöhnlich die lineare Geschwindigkeit zum Aufzeichnen nicht mehr als 50 m/s ist.
Das Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung erzeugt eine besonders hohe Wirkung für Marklängenmodulationsaufzeichnung, insbesondere für Aufzeichnung mit der minimalen Marklänge von nicht mehr als 1,0 μm oder möglichst nicht mehr als 0,5 μm, so dass das vorliegende Medium bevorzugt für solch einen Aufzeichnungsmodus verwendet wird.
Die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, und das optische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung mit solch einer Schutzschicht oder Schichten zeigt sehr hohe wiederholende Überschreibungsleistung und Datenspeicherstabilität und ist mit hoher Zuverlässigkeit ausgestattet. Außerdem besticht das optische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung in Adhäsion und Archivierungsstabilität. Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, solch ein Aufzeichnungsmedium mit Stabilität bei hoher Produktivität herzustellen.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass diese Beispiele lediglich illustrativ sein sollen und nicht dahingehend auszulegen sind, dass sie den Umfang der Erfindung limitieren. In den folgenden Beispielen wurden die atomaren Zusammensetzungsverhältnisse durch XPS (Röntgenfotoelektronenspektroskopie) wie folgt bestimmt.
Die XPS-Messungen wurden unter Verwendung eines Röntgenfotoelektronenspektrometers vom Typ ESCA-5500MC, hergestellt von PHAI CO., LTD., durchgeführt. Als Röntgenquelle wurde Al-Kα (14 KV, 150 W) unter Verwendung eines Monochromators verwendet. Die Messfläche der Probe war 0,8 mmϕ. Die Probe wurde auf 60° geneigt und gestreute Fotoelektronen wurden detektiert. Um die Aufladung zu verhindern, wurde ein Elektronenstrahl auf die Oberfläche der Probe eingestrahlt. Um ferner die Kontamination auf der Oberfläche der Probe zu entfernen, wurde Ätzen durch Einstrahlung eines Ar-Strahls (3 keV und 25 mA) für 1 Minute durchgeführt. Aufgrund der Durchführung des Ätzvorganges wurde der Schwefelgehalt leicht reduziert. Daher wurde in den Beispielen, die den zweiten Aspekt belegen, der Ätzvorgang auf solch eine Weise durchgeführt, dass trotz der Reduktion des Schwefelgehalts der Schwefelgehalt größer war als der Zinkgehalt. Die quantitative Bestimmung von Yttrium, Sauerstoff, Schwefel und Zink wurde unter Verwendung der Y_3p-, S_2s-, Zn_2p-, O_1s- und Si_2p-Peaks in den XPS-Messungen berechnet. Das Zusammensetzungsverhältnis wurde durch Dividieren der Peakfläche durch einen Korrekturfaktor, d.h. Peakfläche/Korrekturfaktor, wie folgt berechnet. Atom-Zusammensetzung (Atom) = {(Peakfläche des Elements)/(Korrekturfaktor)}/Σ{(Peakfläche des Elements)/(Korrekturfaktor)}
Die Summe wurde für Y, S, Zn und O (und Si, wenn beinhaltet) genommen. Die Korrekturfaktoren für den Peak von Y_3p, S_2s, Zn_2p, O_1s und Si_2p waren 1,621, 0,399, 3,354, 0,711 bzw. 0,283. Gewöhnlich wurden Y und O durch das Sputtern mit demselben Anteil in den Film eingebaut. Andererseits neigen die Anteile an eingebautem S und Zn dazu, sich um etwa 10 bis 20% und ein bisschen zu verringern, verglichen mit dem Anteil an S bzw. Zn in dem Target.
Der Ausdruck "Aufzeichnungsleistung", der in den folgenden Beispielen verwendet wird, wird unterschieden in "Pw", was der praktisch verwendeten Aufzeichnungsleistung entspricht, und "Pw_e", was einer effektiven Aufzeichnungsleistung entspricht, berechnet durch Umrechnen des Reflektionsvermögens. Konkret wird die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e durch die folgende Formel berechnet: Pwe = Pw × (100 – R1)/100worin R₁ (%) das Reflektionsvermögen des Mediums gegenüber dem Aufzeichnungs-Wiedergewinnungs-Laserstrahl in den Beispielen ist.
Der Grund für die Verwendung der effektiven Aufzeichnungsleistung Pw_e wird im folgenden erklärt. Da das Reflektionsvermögen trotz desselben Schichtaufbaus in jedem Medium unterschiedlich durch feine Unterschiede zwischen den Reflektionsgraden der Schutzschichten in jedem Beispiel (1.9 bis 2.1) ist, ist die wesentliche Absorptionslichtenergie in der Aufzeichnungsschicht in jedem Medium anders. "100-R₁" wird hauptsächlich als der absorbierte Energieanteil in der Aufzeichnungsschicht betrachtet. Daher ist es erforderlich, den Wert für die Aufzeichnungsleistung unter Verwendung der obigen Formel zu korrigieren. Durch einen Vergleich aller effektiven Aufzeichnungsleistungen Pw_e kann vermutlich der Effekt des Wärmeverlustes aus der Aufzeichnungsschicht durch den Unterschied der Wärmeleitfähigkeit zwischen jeder Schutzschicht beurteilt werden. Das heißt, es wird angenommen, dass je höher die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e ist, desto höher ist die Wärmeableitfähigkeit, d.h. desto ist höher die Wärmeleitfähigkeit.
Beispiel 1
Ein Pulver, hauptsächlich umfassend Y₂O₂S mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 8 μm (Y₂O₂S: 94,3 Gew.-%; Eu₂O₂S: 5,6 Gew.-%; Sm₂O₂S: 0,1 Gew.-%), wurde bei 1.325°C unter einem Druck von 20 Tonnen für 2 Stunden heißgepresst und dadurch gesintert. Das gesinterte Produkt wurde fein gemahlen und dann auf eine Cu-Platte In-gelötet, wodurch ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten hergestellt wurde. Die Dichte des Targets war etwa 75% der theoretischen Dichte.
Auf ein 1,2 mm dickes Polycarbonatsubstrat wurden die Schichten in der Reihenfolge der ersten Schutzschicht, Aufzeichnungsschicht, zweite Schutzschicht und Reflektionsschicht durch Sputtern auf die unten beschriebene Weise laminiert, wodurch eine optische Phasenaufzeichnungsdisk hergestellt wurde. Das Schichtdickenprofil war wie folgt:
erste Schutzschicht = 160 nm, Aufzeichnungsschicht = 30 nm,
zweite Schutzschicht = 30 nm und Reflektionsschicht = 100 nm. Die Aufzeichnungsschicht umfasste Ge_22,2Sb_22,2Te_55,6, und eine Al-Legierung wurde für die Reflektionsschicht verwendet. In dem Sputtervorgang zur Erzeugung aller Schichten wurde das Substrat entlang dem Umfang eines vorgeschriebenen Kreises rotiert, wobei das Target nah an dem Umfang fixiert war. Die maximale Distanz zwischen dem Substrat und dem Target war 23 cm. Ferner wurde eine Harzschicht, die durch ultraviolette Strahlung härtbar ist und eine Dicke von etwa 3 bis 5 μm aufweist, auf der Reflektionsschicht durch Beschichten erzeugt.
Die ersten und zweiten Schutzschichten wurden durch Hochfrequenzsputtern (13,56 MHz) mit dem Komposittarget unter einem Druck von 0,4 Pa unter einem Argongasfluss bei einer Geschwindigkeit von 50 sccm erzeugt. Die Schichtzusammensetzung umfasste Yttrium, Sauerstoff und Schwefel mit ihren Verhältnissen, bezogen auf die Atomanzahl, von 48/39/13 (%). Die Filmdichte war 4,2 g/cm³, 84% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 520 und seine Spannung (Zugspannung) war 5 E + 8 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen durch ein Ellipsometer, war 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Die Aufzeichnungsschicht und die Reflektionsschicht wurden erzeugt durch DC-Sputtern unter einem Argongasdruck von 0,4 Pa. Auf der Reflektionsschicht wurde ferner eine etwa 5 μm dicke Schicht eines durch ultraviolette Strahlung aushärtenden Harzes bereitgestellt.
Die obige Disk wurde initialisiert (Kristallisation der Aufzeichnungsschicht) durch eine LD-Löschspule mit der Wellenlänge von 810 nm, und die dynamischen Eigenschaften wurden unter den folgenden Bedingungen beurteilt. Wenn die Disk bei einer linearen Geschwindigkeit von 10 m/s gedreht wurde, und Pw zwischen Pw und der Basisleistung Pe bei 4 MHz, 50% Auslastung und mit LD von 780 nm Wellenlänge und einer Objektivlinse von 0,55 NA als Aufzeichnungs-/Ausleselichtquelle moduliert wurde, wurde Überschreiben wiederholt bei einer Aufzeichnungsleistung Pw von 16 mW einer Basisleistung (Löschleistung) Pe von 12 mW und einer Ausleseleistung von 0,8 mW durchgeführt, um das C/N-Verhältnis zu bestimmen. Die Marklänge war 2,5 μm. Die Aufzeichnungsleistung wurde eingestellt auf eine Leistung, bei der die zweite nicht-lineare Verzerrung fast minimiert war. Nach 10⁵-maliger Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 5,0% vom Anfangsniveau, während das Rauschen um 4,2% anstieg. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e, berechnet durch Ausnutzung des Reflektionsvermögens, war 12 mW. Wenn diese Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH, relative Feuchtigkeit) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder Schichtabtrennung noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften. Diese Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Dieselbe Vorgehensweise, wie in Beispiel 1 definiert, wurde durchgeführt, außer der Verwendung eines 90:10 (mol-%) gemischten Pulvers aus Y₂O₂S und ZnO mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 8 μm bzw. etwa 1 μm als Ausgangsmaterial für das Heißpressen, um ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten herzustellen. Röntgendiffraktion der Kristallstruktur dieses Targets zeigte einen Diffraktionspeak für Y₂O₂S, aber es wurde kein detektierbarer Diffraktionspeak von ZnS und ZnO beobachtet. Daraus kann geschlossen werden, dass ZnO keine Kristalle bildet, sondern größtenteils als feste Lösung verbleibt. Dann wurde eine optische Phasenumwandlungsdisk auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt. Die Zusammensetzung der ersten und zweiten Schicht umfasste Yttrium, Sauerstoff, Schwefel und Zink, deren Anteile, bezogen auf die Atomanzahl, 37/41/21/1 (%) betrug. Die Filmdichte war 4,5 g/cm³, 91% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 530 und seine Spannung (Zugspannung) war 0,8 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm.
Die dynamischen Eigenschaften der Disk wurden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 bewertet, außer dass die Basisleistung auf 12,5 mW eingestellt wurde. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e war 13 mW. Nach 10⁵-maliger Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 1,0% vom Anfangswert und das Rauschen stieg um 2,2%. Wenn diese Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder Brechen der Filme noch irgendeine andere Änderung der Diskeigenschaften. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Dasselbe Verfahren, wie in Beispiel 1 definiert, wurde durchgeführt, außer der Verwendung eines 50:50 (mol-%) gemischten Pulvers aus Y₂O₂S und ZnO mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 8 μm bzw. etwa 1 μm als Ausgangsmaterial zum Heißpressen, um ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten herzustellen. Dann wurde eine optische Phasenumwandlungsdisk, auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt. Die Zusammensetzung der ersten und zweiten Schicht umfasste Yttrium, Sauerstoff, Schwefel und Zink mit ihren Atomanzahlverhältnissen von 29/44/17/10 (%). Die Filmdichte war 4,5 g/cm³, 89% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 490 und seine Spannung (Zugspannung) war 0,2 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, betrug 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm.
Die dynamischen Eigenschaften der Disk wurden unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel 1 definiert, bewertet, außer dass die Basisleistung auf 10 mW eingestellt wurde. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e war 12,3 mW. Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 16% vom Anfangsniveau, und das Rauschen stieg um 10%. Wenn diese Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder ein Brechen des Films noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Dasselbe Verfahren, wie in Beispiel 1 definiert, wurde durchgeführt, außer der Verwendung eines 20:80 (mol-%) gemischten Pulvers aus Y₂O₂S und ZnO mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 8 μm bzw. etwa 1 μm als Ausgangsmaterial zum Heißpressen, um ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten herzustellen. Dann wurde eine optische Phasenumwandlungsdisk auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt. Die Zusammensetzung der ersten und zweiten Schutzschicht umfasste Yttrium, Sauerstoff, Schwefel und Zink mit ihren Atomanzahlverhältnissen von 15/47/10/28 (%). Die Filmdichte war 4,7 g/cm³, 88% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 480 und seine Spannung (Druckspannung) war 1,1 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,0 bei einer Wellenlänge von 780 nm.
Die dynamischen Eigenschaften der Disk wurden bewertet unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel 1 definiert. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e war 12 mW. Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 29% vom Anfangsniveau, und das Rauschen stieg um 20%. wenn die Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und einer Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder Brechen des Films noch irgendeine andere Änderung der Diskeigenschaften. Diese Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In dem in diesem Vergleichsbeispiel verwendeten Target war ZnO im Überschuss enthalten, verglichen mit Y₂O₂S in dem Ausgangsmaterial des Targets. Daher ist Y₂O₂S im wesentlichen nicht im Target enthalten aufgrund der Reaktion Y₂O₂S + ZnO → Y₂O₃ + ZnS während des Calcinierungsvorgangs. Dementsprechend ist Y₂O₂S im wesentlichen nicht in der Schutzschicht enthalten (kein metallisches Oxysulfid).
Vergleichsbeispiel 2
Dasselbe Verfahren, wie in Beispiel 1 definiert, wurde durchgeführt, außer der Verwendung eines 80:20 (mol-%) gemischten Pulvers aus ZnS und SiO₂ mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 4 μm als Ausgangsmaterial für das Heißpressverfahren, um ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten herzustellen. Dann wurde eine optische Phasenumwandlungsdisk auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt. Die Zusammensetzung der ersten und zweiten Schicht umfasste Zink, Schwefel, Silicium und Sauerstoff mit ihren Atomanzahlverhältnissen von 36/37/9/18 (%). Die Filmdichte war 3,5 g/cm³, 91% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 280 und seine Spannung (Druckspannung) war 1,1 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm.
Die dynamischen Eigenschaften der Disk wurden auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, bewertet. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e war 9,1 mW. Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 22% vom Anfangsniveau und das Rauschen stieg um 11%. Wenn die Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und einer Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder Filmabtrennung noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften. Diese Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Beispiele 4 und 5 und Vergleichsbeispiel 3
Auf ein 1,2 mm dickes Polycarbonatsubstrat mit einer Führungsrille (etwa 38 nm tief, etwa 550 nm breit und mit einem Abstand von etwa 1,6 μm) wurden eine ZnS(80)/SiO₂(20)-Schutzschicht, eine Y₂O₂S-Schutzschicht, eine Ge₅Sb₆₈Te₂₇-Aufzeichnungsschicht, eine Y₂O₂S-Schutzschicht, eine ZnS(80)/SiO₂(20)-Schutzschicht und eine Al-Legierungsreflektionsschicht in dieser Reihenfolge durch Sputtern auf die unten beschriebene Weise laminiert, und dann wurde eine etwa 5 μm dicke Schicht aus einem durch ultraviolette Strahlung härtenden Harz auf der Reflektionsschicht bereitgestellt, um eine optische Phasenumwandlungsdisk herzustellen. Jede Schicht wurde hinsichtlich der Dicke, wie in Tabelle 2 gezeigt, variiert, um die drei Disktypen herzustellen (die Disks der Beispiele 5 und 6 und die Disk des Vergleichsbeispiels 2).
Beim Sputtern jeder Schicht wurde das Substrat entlang des Umfangs eines vorgeschriebenen Kreises rotiert und das Target war nah dem Kreisumfang fixiert. Der Abstand zwischen dem Substrat und dem Target war höchstens 23 cm. Jede der Schutzschichten wurde durch Hochfrequenz-Sputtern (13,56 mHz) des Targets unter einem Druck von 0,4 Pa durch einen Ar-Gasfluss bei einer Geschwindigkeit von 50 sccm erzeugt. Die Aufzeichnungsschicht und die Reflektionsschicht wurden durch DC-Sputtern unter einem Ar-Gasdruck von 0,4 Pa erzeugt.
Tabelle 2
Nach der Initialisierung jeder der drei Disktypen wurde die Beziehung zwischen der Anzahl an Überschreibzyklen und des 3T Space Jitters, des Reflektionsvermögens und der Signalmodulation durch das Divided-Puls-Verfahren, beschrieben in dem Orange Book, Teil 3 (Spezifizierung für CD-RW), bestimmt, und die Ergebnisse sind in 3 bis 5 aufgetragen, worin -Δ- Beispiel 4 bedeutet, -☐- Beispiel 5 und -O- Vergleichsbeispiel 3. Die Signale wurden alle in der Führungsrille aufgezeichnet.
Für die Bestimmungen wurde ein optischer Disktester (DDU 1000 von Pulstec Co., Ltd.) mit einem optischen System mit einer Laserwellenlänge von 780 nm und NA = 0,55 verwendet, und die Bestimmungen wurden unter folgenden Bedingungen durchgeführt: lineare Geschwindigkeit = 2,4 m/s; Verhältnis der Löschleistung (Basisleistung) Pe zur Aufzeichnungsleistung Pw (Pe/Pw) = 0,5. Die Marklänge des 3T-Marks, der kürzeste Mark, war etwa 0,8 μm, wobei der EFM-Marklängenmodulationscode verwendet wurde.
Signalmodulation wurde wie folgt definiert:
{(Reflektionsvermögen des Kristallbereiches) – (Reflektionsvermögen des 11T-Markbodenbereiches)}/(Reflektionssignalniveau des Kristallbereiches). Die Aufzeichnungsleistung wurde auf 15 mW in den Beispielen 4 und 5 und auf 14 mW im Vergleichsbeispiel 3 eingestellt. Aufgrund der Verwendung solch einer Aufzeichnungsleistung waren die Signalmodulationen der entsprechenden Disks im wesentlichen miteinander gleich zu setzen.
Wie in den 3 bis 5 gesehen wird, ist die Disk des Vergleichsbeispiels 2 nach weniger als 10.000 Aufzeichnungszyklen (Überschreiben) hinsichtlich der 3T-Space Jitters verschlechtert und hinsichtlich des Reflektionsvermögens und der Signalmodulation erniedrigt. Im Unterschied dazu erleiden die Disks der Beispiele 5 und 6 im wesentlichen keine Änderung des T Space Jitters, des Reflektionsvermögens und der Signalmodulation nach 10.000maligem Aufzeichnen. Mit der Disk des Beispiels 5 war es im Unterschied zur Disk aus Beispiel 6 möglich, denselben Grad an Signalmodulation durch dieselbe Aufzeichnungsleistung trotz des hohen Reflektionsvermögens zu erhalten. Dies deutet darauf hin, dass die Aufzeichnungsempfindlichkeit durch die Verwendung einer Multischicht aus Y₂O₂S und einer Kompositschicht aus ZnS und SiO₂ verbessert werden kann.
Eine optische Phasenumwandlungsdisk wurde hergestellt durch Abscheiden einer ZnS(80)/SiO₂(20)-Schutzschicht (110 nm dick), einer Ge₅Sb₆₈Te₂₇-Aufzeichnungsschicht (17 nm dick), einer Y₂O₂S-Schutzschicht (10 nm dick), einer ZnS(80)/SiO₂(20)-Schutzschicht (30 nm dick) und einer Al-Legierungsreflektionsschicht (200 nm dick) in dieser Reihenfolge auf ein Substrat durch Sputtern und nach Initialisierung wurde diese Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und einer Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen und dann einem 1.000fachen Überschreiben unterworfen. Es wurde gefunden, dass weder Brechen der Schicht noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften erfolgte. Daraus kann geschlossen werden, dass die Schichten aus Y₂O₂S und die Schichten aus ZnS/SiO₂ hinsichtlich ihrer Eigenschaften genügend stabilisiert sind, einschließlich der Grenzflächenadhäsion, und außerdem ausgezeichnete Wetterbeständigkeit besitzen. Durch die Laminierung der Schichten aus Y₂O₂S und den Schichten aus ZnS/SiO₂ ist es damit möglich, eine Disk zu erhalten, die hinsichtlich der direkten Überschreibhaltbarkeit, Aufzeichnungsempfindlichkeit und Wetterbeständigkeit ausgezeichnet ist.
Beispiel 6
Eine Disk wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt und bewertet, außer dass ein 18:72:10 (mol-%) gemischtes Pulver aus Ce₂S₃ (mittlere Teilchengröße: etwa 5 μm), CeO₂ (mittlere Teilchengröße: etwa 1 μm) und ZnO (mittlere Teilchengröße: etwa 1 μm) als Ausgangsmaterial verwendet wurde und dass die Basisleistung bei der Durchführung der Bewertung auf 10,3 mW eingestellt wurde. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e war 12 mW.
Die Filmdichte der Schutzschichten war 5,8 g/cm³, 92% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 620 und seine Spannung (Druckspannung) war 0,6 E + 8 dyn/cm². Der Brechungsindex des Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,3 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Die Filmzusammensetzung umfasste Cer, Sauerstoff, Schwefel und Zink mit ihren Atomanzahlverhältnissen von etwa 33/47/17/3 (%). Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 3,7% vom Anfangsniveau und das Rauschen stieg um 1,3%. Wenn diese Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und einer Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder Brechen des Films noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften.
Beispiel 7
Ein Target zur Erzeugung der ersten und zweiten Schutzschichten wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt, außer der Verwendung eines 66,7/33,3 (mol-%) gemischten Pulvers aus Y₂O₃ und Y₂S₃, wobei sie jeweils eine mittlere Teilchengröße von etwa 3 Mikrons aufwiesen, als Ausgangsmaterial für das Heißpressverfahren. In der Röntgendiffraktionsanalyse wurden keine Diffraktionspeaks von Y₂O₃ und Y₂S₃ beobachtet, sondern es wurde nur ein Y₂O₂S-Peak beobachtet. Es wird angenommen, dass fast reines Y₂O₂S gebildet wurde. Die Dichte des Targets war etwa 92% der theoretischen Dichte. Dann wurde eine optische Phasenumwandlungsdisk auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt. Die Filmdichte der ersten und zweiten Schutzschichten war 4,4 g/cm³, 98% der theoretischen Dichte, und die Zusammensetzung war im wesentlichen dieselbe wie in Beispiel 1. Die JIS Knoop-Härte des Films war 550 und seine Spannung (Zugspannung) war 5 E + 4 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm.
Die dynamischen Eigenschaften der Disk wurden unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel 1 definiert, bewertet, außer dass die Aufzeichnungsleistung auf 14 mW eingestellt wurde. Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 0,5% vom Anfangsniveau und das Rauschen stieg um 2,3%. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e, berechnet unter Verwendung des Reflektionsvermögens, war 12 mW. Wenn die Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und einer Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder ein Brechen des Films noch eine Änderung der Diskeigenschaften.
Vergleichsbeispiel 4
Ein optisches Phasenumwandlungsaufzeichnungsmedium wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt, außer der Verwendung von Y₂O₃-Pulver als Targetmaterial für die erste und zweite Schutzschichte. Die Filmdichte der ersten und zweiten Schutzschichten dieses Mediums war 4,0 g/cm³, 83% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 730 und seine Spannung (Druckspannung) war 1,3 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex dieses Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 1,9 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Wenn das Medium unter Verwendung einer Löschspule initialisiert wurde, wurde Brechen des Films in der gesamten initialisierten Fläche beobachtet. Es war nicht möglich, einen Aufzeichnungs-/Wiedergewinnungs-Wiederholungstest durchzuführen.
Vergleichsbeispiel 5
Ein optisches Phasenumwandlungsaufzeichnungsmedium wurde hergestellt und auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, bewertet, außer dass ein ZnS/Y₂O₃ = 80/20 (mol-%) gemischtes Pulver als Targetmaterial für die erste und zweite Schutzschicht verwendet wurde und dass die Aufzeichnungsleistung auf 11 mW eingestellt wurde. Die Filmdichte der ersten und zweiten Schutzschichten dieses Mediums war 4,1 g/cm³, 91% der theoretischen Dichte. Die JIS Knoop-Härte des Films war 350 und seine Spannung (Druckspannung) war 1,5 E + 9 dyn/cm². Der Brechungsindex des Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,2 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 21% vom Anfangsniveau und das Rauschen stieg um 15%.
Beispiel 8
Eine optische Phasenumwandlungsdisk wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 definiert, hergestellt und bewertet, außer dass ein Pulver, umfassend Y₂O₂S mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 8 μm und ZnO mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 4 μm in einem Verhältnis von Y₂O₂S:ZnS = 50:50 (mol-%) als Material für das Heißpressen verwendet wurde, und die Aufzeichnungsleistung und Basisleistung (Löschleistung) wurden auf 17,3 mW bzw. 10,5 mW geändert. Die effektive Aufzeichnungsleistung Pw_e, berechnet durch Umrechnen des Reflektionsvermögens, war 13 mW.
Die Filmdichte der Schutzschicht dieses Mediums war 4,2 g/cm³, 90% der theoretischen Dichte. die JIS Knoop-Härte des Films war 540 und seine Spannung (Zugspannung) war 3,5 E + 8 dyn/cm². Der Brechungsindex des Films, gemessen mit einem Ellipsometer, war 2,1 bei einer Wellenlänge von 780 nm. Die Filmzusammensetzung umfasste Yttrium, Sauerstoff, Schwefel und Zink mit ihren Atomanzahlverhältnissen von etwa 42/41/12/5 (%). Nach 10⁵-facher Wiederholung des Überschreibens fiel C/N um 3,1% vom Anfangsniveau und das Rauschen stieg um 1,5%. Wenn die Disk unter einer Hochtemperaturbedingung (80°C) und Hochfeuchtigkeitsbedingung (85% RH) für 500 Stunden stehen gelassen wurde, erfolgte weder ein Brechen des Films noch irgendeine Änderung der Diskeigenschaften.

Claims

Aufzeichnungsmedium mit einer Schutzschicht (2, 4) und einer Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht (3) auf einem Substrat (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht ein Seltenerdenmetalloxysulfid enthält, worin das Seltenerdenmetall Yttrium oder Cer ist.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, worin die Schutzschicht eine Zinkverbindung enthält.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 2, worin die Zinkverbindung Zinksulfid einschließt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 2 oder 3, worin der Zinkoxidgehalt in der Schutzschicht nicht mehr als 30 Mol-% beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, worin die Schutzschicht ggf. Selen enthält, und wenn die Schutzschicht Zink enthält, ist die Anzahl an Zinkatomen kleiner als die Gesamtanzahl der Schwefel- und Selenatome.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 5, worin die Verhältnisse der Anzahl der Atome an Yttrium (Y), Sauerstoff (O), Schwefel (S) ggf. zusammen mit Selen (Se), und Zink (Zn) in der Schutzschicht (Y:O:S ggf. mit Se:Zn) 25–50:30–50:10–30:0–20 betragen, wobei die Gesamtmenge der Anteile 100 beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 5 oder 6, worin das Verhältnis der Zinkatome (Zn) zur Gesamtzahl der Schwefel- und Selenatome (S + Se) nicht mehr 0,5 beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß mindestens einem der Ansprüche 5–7, worin die Schutzschicht Y₂O₂S enthält.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß mindestens einem der Ansprüche 5–8, worin die Schutzschicht eine Zinkverbindung enthält.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 9, worin die Zinkverbindung Zinksulfid einschließt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 9 oder 10, worin der Zinkoxidgehalt in der Schutzschicht nicht mehr als 30 Mol-% beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß mindestens einem der Ansprüche 1–11, worin die Schutzschichten (2, 4) auf beiden Seiten der Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht bereitgestellt sind, und worin mindestens eine der Schutzschichten die Schutzschicht ist, wie sie in mindestens einem der Ansprüche 1–11 definiert ist.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 12, worin ein Substrat (1), eine erste Schutzschicht (2), eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht (3), eine zweite Schutzschicht (4) und eine Reflektionsschicht (5) in dieser Reihenfolge bereitgestellt sind, oder ein Substrat, eine Reflektionsschicht, eine zweite Schutzschicht, eine Phasenumwandlungsaufzeichnungsschicht und eine erste Schutzschicht in dieser Reihenfolge bereitgestellt sind.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 13, worin die Dicke der ersten Schutzschicht 10–250 nm beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 13 oder 14, worin die Dicke der zweiten Schutzschicht 1–50 nm beträgt.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß mindestens einem der Ansprüche 1–14, worin eine weitere Schutzschicht im Kontakt mit der Schutzschicht gemäß Anspruch 1 unter Bildung einer Schutzschicht mit einer Multischichtstruktur bereitgestellt ist, und die weitere Schutzschicht eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt als die Schutzschicht wie in mindestens einem der Ansprüche 1–14 definiert.
Optisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 16, worin die weitere Schutzschicht eine Mischung aus Zinksulfid und Siliziumoxid enthält.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Aufzeichnungsmediums, das die Erzeugung von (einer) Schutzschicht(en) auf einem Substrat durch Sputtern mit einem Target zur Herstellung der Schutzschicht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seltenerdenmetalloxysulfid in dem Target zur Herstellung der Schutzschicht enthalten ist, worin das Seltenerdenmetall Yttrium oder Cer ist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, worin das Target, das das Seltenerdenmetalloxysulfid umfasst, erhalten wird durch Sintern von Seltenerdenmetalloxysulfid.
Verfahren gemäß Anspruch 19, worin das Target, das das Seltenerdenmetalloxysulfid umfasst, erhalten wird durch Sintern einer Mischung aus einem Oxid eines Metalls und einem Sulfid des Metalls.
Verwendung eines Sputtertargets, das ein Seltenerdenmetalloxysulfid enthält, zur Herstellung der Schutzschichten des optischen Aufzeichnungsmediums wie in mindestens einem der Ansprüche 1–17 definiert.