DE60034974T2 - Optisches Phasenübergangsaufzeichnungsmedium und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Informationsaufzeichnungsmedium, das Informationen hoher Dichte mittels Bestrahlung eines Laserstrahls und Anwenden eines hohen elektrischen Felds aufzeichnen, wiedergeben, löschen und erneut schreiben bzw. überschreiben kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen des Informationsaufzeichnungsmediums.
  • Stand der Technik
  • Es ist wohlbekannt, als ein Speicher eine Änderung in optischen Eigenschaften zu verwenden, die durch eine reversible Phasenänderung einer Substanz bewirkt ist, und eine Technik, die dies verwendet, kam als optische Scheiben bzw. Platten mit Phasenänderung, wie bspw. DVD-RAM, zur praktischen Anwendung. Insbesondere wird ein Aufzeichnen, Wiedergeben und überschreiben von Signalen durch Drehen eines Scheiben- bzw. Plattenelements verfügbar sein, das ein Substrat umfasst, auf dem ein Aufzeichnungsdünnfilm zum Erzeugen einer reversiblen Phasenänderung vorgesehen ist, und durch Bestrahlen des Platten- bzw. Diskettenelements mit einem Laserstrahl, der auf eine Unter-Mikrogröße gezogen ist. In dem Fall einer optischen Phasenänderungsdiskette wird ein überschreiben mittels eines einzelnen Laserstrahls durchgeführt. Das bedeutet, dass eine Bestrahlung durch Modulieren der Laserleistung zwischen einem hohen Niveau und einem niedrigen Niveau durchgeführt wird, in Abhängigkeit des Informationssignals, so dass eine amorphe Phase bei einem Bereich erzeugt wird, der mit einem Laserstrahl hoher Leistung bestrahlt wird, während eine kristalline Phase bei einem Bereich erzeugt wird, der mit einem Laserstrahl niedriger Leistung bestrahlt wird. Folglich wird ein Signalfeld, das abwechselnd den amorphen Abschnitt und den kristallinen Abschnitt umfasst, auf der Diskette aufgezeichnet. Da der amorphe Abschnitt und der kristalline Abschnitt hinsichtlich der Lichttransmittanz und des Reflexionsgrads unterschiedlich sind, kann die Änderung in dem Zustand als eine Änderung in dem Betrag an Lichttransmittanz oder Reflexionsgrad durch kontinuierliches Bestrahlen eines Laserstrahls auf dieses Signalfeld gelesen werden, in dem der Laserstrahl gedämpft wird, so dass dieser den Aufzeichnungsfilm nicht ändert.
  • Solch eine optische Phasenänderungsdiskette hat einige Eigenschaften wie bspw.:
    • (1) Diese ermöglicht die Durchführung des Überschreibens, d.h. des Aufzeichnens eines neuen Signals, während ein altes Signal gelöscht wird, indem lediglich ein Laser verwendet wird, und
    • (2) diese kann ein Signal aufzeichnen und wiedergeben, indem eine Änderung in dem Reflexionsgrad verwendet wird, auf Grundlage eines Prinzips, das demjenigen eines ROM-Mediums ähnlich ist. Diese Eigenschaften führen zu einigen Vorzügen, wie bspw. ein Vereinfachen einer Systemkonstruktion und dem Bereitstellen von Vorrichtungen für allgemeine Zwecke, so dass von solchen optischen Phasenänderungsdisketten erwartet wird, dass diese in weitem Umfang verwendet werden.
  • Aufzeichnungsmaterialien, die für Aufzeichnungsschichten von optischen Phasenänderungsscheiben verwendet werden, umfassen im allgemeinen Chalcogenid-Halbleiter-Dünnfilme auf Grundlage von Chalcogen-Elementen, wie bspw. Te, Se und S. Ein Verfahren, das in den frühen 1970er Jahren verwendet wurde, ist ein Vernetzen einer Te-Netzwerkstruktur zum Stabilisieren eines amorphen Zustands durch Hinzufügen von Materialien, wie bspw. Ge, Si, As und Sb, zu einer Hauptkomponente von Te. Diese Materialien verursachten jedoch ein Problem. Das ist, wenn die Kristallisationstemperatur erhöht wird, wird die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich verringert und dies würde ein Überschreiben schwierig gestalten. Alternativ dazu, wenn die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht wird, wird die Kristallisationstemperatur deutlich verringert und somit wird der amorphe Zustand bei einer Zimmertemperatur instabil. Eine Technik, die zum Lösen der Probleme in der letzten Hälfte der 1980er Jahre vorgeschlagen wurde, ist die Anwendung einer stöchiometrischen Verbindungszusammensetzung. Die auf diese Weise entwickelte Zusammensetzung umfasst Ge-Sb-Te-basierte Materialien, In-Sb-Te-basierte Materialien und Ge-Te-basierte Materialien. Unter diesen wurden die Ge-Sb-Te-basierten Materialien am meisten studiert, da diese Materialien eine Phasenänderung bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen, im wesentlichen keine Löcher gebildet sein werden, selbst nach einer wiederholten Phasenänderung, und im wesentlichen keine Phasentrennung oder Abschaltung auftreten wird (N. Yamada u.a., Japan J. Appl. Phys. 26, Suppl. 26-4, 61 (1987)). Ein Beispiel von Materialzusammensetzungen, die sich von solchen stöchiometrischen Zusammensetzungen unterscheiden, ist ein Ag-In-Sb-Te-basiertes Material. Obwohl berichtet wird, dass diese Materialien ausgezeichnet beim Löschen sein sollen, wurde herausgefunden, dass die Eigenschaften sich aufgrund der Phasentrennung als ein Ergebnis eines wiederholten Überschreibens verschlechtern.
  • Auf ähnliche Weise können Eigenschaftsverschlechterungen, die durch eine Wiederholung verursacht werden, beobachtet werden, selbst wenn eine stöchiometrische Zusammensetzung verwendet wird. Ein Beispiel des Verschlechterungsmechanismus ist ein Phänomen eines mikroskalierten Stoffübergangs, der durch ein Wiederholen des Überschreibens verursacht wird. Insbesondere bewirkt ein Überschreiben ein Phänomen, dass Substanzen, die einen Aufzeichnungsfilm bilden, nach und nach in eine bestimmte Richtung fließen. Folglich wird die Filmdicke bei manchen Teilen nach einer großen Wiederholung ungleichmäßig sein. Techniken, die dieses Phänomen unterdrücken, umfassen das Hinzufügen von Additiven zu Aufzeichnungsschichten. Ein Beispiel solcher Techniken ist ein Hinzufügen eines N2-Gases zu einem Zeitpunkt einer Filmbildung ( JP-A-4-10979 ). Ein Dokument verdeutlicht einen Mechanismus, dass ein Nitrid mit einem hohen Schmelzpunkt wie ein Netzwerk in einer Korngrenze abgeschieden wird, die den Aufzeichnungsfilm bildet, und dieses unterdrückt den Fluss (R. Kojima u.a., Jpn. J. Appl. Phys. 37 Pt. 1, Nr. 48. 2098 (1998)).
  • Die Druckschrift JP-A-8-127176 schlägt ein Verfahren des Aufnehmens eines Materials mit einem Schmelzpunkt vor, der höher ist als derjenige des Aufzeichnungsmaterials.
  • Wie nachfolgend erwähnt wird, ist die zitierte Druckschrift von der vorliegenden Erfindung unterscheidbar, indem das Material mit einem höheren Schmelzpunkt nicht in dem Basismaterial gelöst sein wird, sondern in dem Basismaterial verstreut sein wird. Gemäß dieser Druckschrift unterdrückt das verstreute Material mit einem höheren Schmelzpunkt das Stoffübertragungsphänomen, das durch wiederholtes Überschreiben verursacht wird, um so die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Die Druckschrift JP-A-7-214913 schlägt vor, oh ne Verdeutlichung des Mechanismus, die Hinzufügung eines geringen Betrags an Pt, Au, Cu und Ni in einen Ge-Sb-Te-Film, um eine Stabilität der amorphen Phase zu verbessern, ohne die Wiederholbarkeit zu verringern.
  • Die Wiederholungszahl tendiert jedoch dazu, sich zu verringern, wenn die Aufzeichnungsdichte erhöht wird. Aufgrund einer neueren Anforderung zum Beibehalten einer Kompatibilität unter Medien verschiedener Generationen, sollte ein Aufzeichnen bei einer höheren Dichte durchgeführt werden, indem optische Köpfe identischer Leistungsfähigkeit verwendet werden (d.h. Laserstrahlen einer identischen Wellenlänge und Objektlinsen einer identischen numerischen Blende). Die Größe einer Aufzeichnungsmarkierung sollte verringert werden, um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen. Andererseits wird die Stärke eines wiedergegebenen Signals verringert, wenn die Aufzeichnungsmarkierung klein wird, und das Signal wird einfach durch ein Rauschen beeinflusst. Insbesondere während eines wiederholten Aufzeichnens, wird selbst eine leichte Variation, die keine Schwierigkeiten bei einem herkömmlichen Prozess verursacht haben mag, zu Fehlern beim Lesen führen, und damit die Anzahl an verfügbaren Wiederholungen des erneuten Schreibens im wesentlichen verringern. Dieses Problem kann in einem Fall eines sogenannten Flächen-/Nutenaufzeichnens bemerkbar sein, bei dem eine konkav-konvex-geformte Nutspur auf einem Substrat gebildet wird und Informationen auf sowohl der Nut (ein Bereich näher bei der Lichteinfallseite) als auch dem Flächenabschnitt (Abstand zwischen den Nuten) aufgezeichnet werden, um einen Laserstrahl zum Aufzeichnen und Wiedergeben zu führen. Insbesondere da die thermischen und optischen Bedingungen zwischen der Fläche und Nut verschieden sind, wird die Wiederholbarkeit leicht verschlechtert, insbesondere in den Flächenbereich.
  • Vorzüge, die durch eine Aufzeichnungsschicht bereitgestellt sind, die ein Verbindungsmaterial umfasst, wurden vorstehend beschrieben. Andererseits wird, wenn die Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht von der stöchiometrischen Zusammensetzung geändert wird, die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit merklich verändert. Bei einem erwünschten Aufzeichnungsverfahren sollte die Leistungsfähigkeit eines Aufzeichnungsfilms mit größerer Genauigkeit gesteuert werden, während die Vorzüge der Verbindungszusammensetzung bewahrt bleiben, und es sollte ein identischer Aufzeichnungsfilm oder eine Zusammensetzung mit einer breiten Akzeptanz bezüglich der Eigenschaften verwendet werden.
  • Elektrische Schaltvorrichtungen mit einem Chalcogenid-Material und Speichervorrichtungen sind sowie Anwendungen solcher Phasenänderungsmaterialien bekannt. Von dem elektrischen Phänomen wurde zuerst 1968 berichtet. Insbesondere wenn eine Spannung schrittweise zu einem Phasenänderungsmaterialdünnfilm in einem Zustand nach Abscheiden, der zwischen zwei Elektroden gelegt ist, angelegt wird, fällt der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden bei einer bestimmten Schwellwertspannung stark ab und ein hoher Strom wird beginnen zu fließen (Kristallisation). Zum Umkehren dieses Zustands zu einem anfänglichen Zustand niedrigen Widerstands (AUS-Zustand) wird ein hoher und kurzer Stromimpuls durchgereicht. Ein Abschnitt, der mit Strom versorgt ist, wird zunächst schmelzen und dann abschrecken amorph zu sein, so dass der elektrische Widerstand erhöht wird. Da Unterschiede in dem elektrischen Widerstand einfach durch ein gewöhnliches elektrisches Mittel erfasst werden können, kann das Material als ein überschreibbarer Speicher verwendet werden. Obwohl Materialzusammensetzungen auf Grundlage von Te für elektrische Speicher verwendet wurden, benötigt jeder von diesen einen Zeitraum der Größenordnung μs für eine Kristallisation.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, besteht ein erster Zweck der vorliegenden Erfindung darin, ein Phasenänderungsspeichermaterial bereitzustellen, das eine Anzahl von Wiederholungen eines Umschreibens bzw. erneuten Schreibens erhöht und ein Umschreiben bei einer hohen Geschwindigkeit ermöglicht. Die Speichervorrichtung kann entweder mit einem optischen Speicher oder einem elektrischen Speicher ausgestaltet sein. Die vorliegende Erfindung versucht, ein Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, mit einem Aufzeichnungsdünnfilm, der auf einem Substrat gebildet ist. Aufgrund der vorstehend genannten ausgezeichneten Eigenschaften von stöchiometrischen Zusammensetzungen stellt der Aufzeichnungsdünnfilm eine geringere Beeinflussung der Eigenschaften bereit, unabhängig von irgendeiner Zusammensetzungsvariation. Das bedeutet, dass der Aufzeichnungsdünnfilm eine Zusammensetzung umfasst, die eine einfache Steuerbarkeit der Eigenschaften zeigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Um die Zwecke zu erreichen, umfasst ein Informationsaufzeich nungsmedium gemäß der bevorzugten Ausführungsform eine Aufzeichnungsmaterialschicht, die auf einem Substrat gebildet ist, und die Aufzeichnungsmaterialschicht ermöglicht die Erzeugung einer reversiblen Phasenänderung mittels elektrischer Energie oder Energie elektromagnetischer Wellen in einem elektrisch oder optisch erfassbaren Zustand. Das Informationsaufzeichnungsmedium ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsmaterialschicht entweder aus einem Material mit einer Kristallstruktur, die Gitterfehler in einer Phase der reversiblen Phasenänderung aufweist (Material "A"), oder aus einem Material in einer kom plexen Phase besteht, die Gitterfehler in einer Phase der reversiblen Phasenänderung aufweist, mit einem kristallinen Abschnitt und einem amorphen Abschnitt und beide Abschnitte ein gemeinsames Element umfassen (Material "B"), und dass zumindest ein Teil der vorstehend genannten Gitterfehler mit einem Element gefüllt ist, das sich von den Elementen unterscheidet, die die kristallinen Struktur bilden.
  • Die bevorzugte Ausführungsform verwendet die folgenden Materialzusammensetzungen zum Erzeugen einer reversiblen Phasenänderung zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase durch Bestrahlung der Materialschicht mit einem Laserstrahl oder durch unter Strom Setzen derselben Schicht. Die Materialzusammensetzung bildet eine einzelne Phase während einer Kristallisation und das Kristallgitter umfasst notwendigerweise einige Fehler. Zumindest ein Teil der Gitterfehler ist mit einem Element gefüllt, das sich von dem Element unterscheidet, das das Basismaterial bildet, um eine neue Verbund- bzw. Verbindungsphase zu zeigen, die noch nicht beobachtet wurde. Ein Füllen zusätzlicher Elemente in das Gitter des Basismaterials kann die Eigenschaften des Basismaterials grundlegend ändern.
  • Zum Lösen der vorstehend genannten Probleme verwendet die vorliegende Erfindung eine amorphe Materialschicht, um durch Bestrahlung eines Laserstrahls oder durch unter Strom Setzen kristallisiert zu werden. Die Materialphase bildet eine komplexe Phase (kristalline Phase) mit einem Verbindungsphasenabschnitt, der Gitterfehler innerhalb des kristallinen und einem amorphen Phasenabschnitt aufweist. Hierbei ist es wichtig, dass der Verbindungsphasenabschnitt mit zusätzlichen Elementen gefüllt ist und die amorphe Phase eine einzelne Phase bzw. Einphase ist. Vorzugsweise beträgt ein Moleverhältnis der amorphen Phase zu der kristal linen Phase in der komplexen Phase höchstens 2,0, und noch weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis höchstens 1,0.
  • Unabhängig davon, ob die kristalline Phase eine einzelne Phase oder eine komplexe Phase ist, ist es bevorzugt, dass die Verbindung ein Basismaterial einer Steinsalztypstruktur (NaCl) umfasst, die eine kristalline Struktur mit einem Gitterfehler (Leerstelle) aufweist. Wie vorstehend erwähnt ist, ist zumindest ein Teil der Gitterfehler, die in dem Basismaterial enthalten sind, mit einem Atom gefüllt, das sich von den anderen Elementen unterscheidet, die grundlegende Substanzen der Steinsalztypstruktur bilden. Für das Element, um die Gitterfehler zu füllen, ist es bevorzugt, dass Rim näher bei Rnc ist, bspw. 0,7 < Rim ≤ 1,05 Rnc, wobei Rim einen Innenradius eines Elements bezeichnet, um die Gitterfehler zu füllen, und Rnc einen Innenradius eines kleinsten Ions unter den Elementen bezeichnet, die den Steinsalztypkristall bilden. Wenn Tim einen Schmelzpunkt eines Elements, um die Gitterfehler zu füllen, bezeichnet, und Tnc einen Schmelzpunkt des Steinsalztypkristalls bezeichnet, so ist Tim gemäß der vorliegenden Erfindung näher bei Tnc, d.h. dass die Beziehung |Tim – Tnc| ≤ 100°C erfüllt ist. Wenn Dim eine Konzentration eines Elements bezeichnet, das hinzugefügt wird, um die Gitterfehler zu füllen, und Ddf eine Konzentration der Gitterfehler in dem Steinsalztypkristall bezeichnet, ist es bevorzugt, dass Dim ≤ Ddf × 1,5. Es ist weiterhin bevorzugt, dass 0,2 ≤ Dim ≤ Ddf.
  • Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Material Te enthält. Eine Substanz, um die amorphe Phase in der komplexen Phase zu bilden, umfasst zumindest eines von Sb, Bi, In, Ge und Si. Zumindest ein Teil der Elemente kann ein Oxid, ein Nitrid, ein Fluorid und eine Nitridoxid umfassen. Es sollte hierbei bemerkt werden, dass die Verbund- bzw. Verbindungs- Phase und die amorphe Phase vorzugsweise ein gemeinsames Element enthalten. Wenn bspw. ein Element, das die kristalline Phase bildet, auf drei Elementen von Ge, Sb und Te basiert, ist die amorphe Phase bevorzugt, Sb oder Ge als eine Hauptkomponente zu enthalten. Alternativ ist es weiterhin bevorzugt, dass die Verbundphase Ge, Sb und/oder Bi und Te enthält, während die amorphe Phase Sb und/oder Bi oder Ge enthält. Es ist bevorzugt, dass zumindest eine Element, dass aus Sn, Cr, Mn, Pb, Ag, Al, In, Se und Mo ausgewählt ist, in der kristallinen Phase enthalten ist.
  • Das Element, das den Steinsalztypkristall bildet, enthält vorzugsweise Ge und Te als seine Basismaterialien und noch bevorzugter enthält es zumindest ein Element, das aus Sb und Bi ausgewählt ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Basismaterialzusammensetzung des Steinsalztypkristalls im wesentlichen einer quasibinären GeTe-Sb2Te3-Systemzusammensetzung, einer quasibinären GeTe-Bi2Te3-Systemzusammensetzung oder einer Mischung davon entspricht. Wenn ein Element, das den Steinsalztypkristall bildet, Ge, Te und Sb enthält, oder dieses Ge, Te und Bi enthält, ist das Element, um die Gitterfehler zu füllen, zumindest ein aus Al, Ag, Pb, Sn, Cr, Mn und Mo ausgewähltes Element. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Basismaterialzusammensetzung des Steinsalztypkristalls im wesentlichen mit (GeTe)1-x (M2Te3)x übereinstimmt, bei dem 0,2 ≤ x ≤ 0,9 gilt (M bezeichnet zumindest ein aus Sb, Bi und Al ausgewähltes Element oder eine beliebige Mischung dieser Elemente). Es ist noch bevorzugter, dass 0,5 ≤ x ≤ 0,9. Zum Verbessern der Aufzeichnungsempfindlichkeit ist es weiterhin bevorzugt, dass der Aufzeichnungsfilm Stickstoff (N) oder Sauerstoff (O) enthält. Vorzugsweise ist die Konzentration des N-Atoms (Dn) 0,5 Atom% ≤ Dn ≤ 5 Atom%, da der Bereich größere Wirkungen bereitstellt.
  • Ein Füllen von Al, Cr, oder Mn in Gitter ist bevorzugt, um eine Wiederholbarkeit zu erhöhen, und ein Hinzufügen von Ag ist bevorzugt, um Änderungen in optischen Eigenschaften (Signalamplitudenänderung) zwischen der kristallinen Phase und der amorphen Phase zu erhöhen. Ein Füllen von Sn oder Pb ist wirksam beim Verbessern einer Kristallisationsgeschwindigkeit.
  • Es ist noch wirksamer, mehrere Elemente zur selben Zeit in Gitterfehler zu füllen, um die Eigenschaften zu verbessern. Wenn das Material auf Ge-Sb-Te oder Ge-Bi-Te basiert, können sowohl die Kristallisationsgeschwindigkeit als auch die Wiederholbarkeit vorzugsweise zur selben Zeit durch bspw. gleichzeitiges Verwenden zumindest eines von Sn und Pb zusammen mit Al, Cr oder Mn verbessert werden. Andererseits ist eine gleichzeitige Verwendung von entweder Sn oder Pb zusammen mit Ag bevorzugt, um die Kristallisationsgeschwindigkeit und die Signalamplitude gleichzeitig zu verbessern. Eine Verwendung von zumindest einem von Al, Cr und Mn zusammen mit Ag ist bevorzugt, um eine Wiederholbarkeit und eine Signalamplitude gleichzeitig zu verbessern. Außerdem ist ein Hinzufügen von zumindest einem von Al, Cr und Mn zumindest entweder Sn oder Pn zusammen mit Ag bevorzugt, die Kristallisationsgeschwindigkeit, Signalamplitude und Wiederholbarkeit gleichzeitig zu verbessern.
  • Vorzugsweise wird eine solche Materialschicht durch Schichtung bzw. Laminierung, wie bspw. Aufdampfen und Sputtern, hergestellt. Insbesondere ist es weiterhin bevorzugt, dass das Sputtern durch Verwenden eines Ziels durchgeführt wird, das eine Komponente aufweist, die den Steinsalztypkristall bildet, und ein Element, um die Gitterfehler zu füllen. Vorzugsweise enthält das Ziel zumindest Ge und Te als Elemente zum Bilden des Steinsalztypkristalls und noch bevor zugter enthält es ein Element, das aus Al, Sb und Bi ausgewählt ist. Insbesondere bevorzugte Elemente, um die Gitterfehler zu füllen, umfassen Ag, Sn, Pb, Al, Cr, In, Mn und Mo. Es ist weiter bevorzugt, dass das Sputtern in einer Gasatmosphäre durchgeführt wird, die Ar und N2 enthält. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das Sputtergas zumindest ein Element enthält, das aus N2-Gas und O2-Gas ausgewählt ist.
  • Ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, das die vorliegende Erfindung verkörpert, kann ein Medium mit einer einzelnen Schicht aufweisen, welches durch Bilden des vorstehend genannten Aufzeichnungsmaterialsdünnfilms auf einem Substrat vorbereitet ist. Es ist jedoch erwünscht, einen mehrschichtigen Aufbau zu verwenden, der die Aufzeichnungsschicht aufweist. Bspw. ist es bevorzugt, dass eine Schutzschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, um eine thermische Schädigung in dem Substrat zu verringern oder deren optische Interferenzeffekte zu verwenden. Es ist ebenfalls bevorzugt, auch eine Schutzschicht zu der gegenüberliegenden Oberfläche der Aufzeichnungsschicht vorzusehen, um eine Deformation der Aufzeichnungsschicht zu verhindern und deren optische Interferenzwirkung zu verwenden. Die Schutzschicht ist aus einem Material gefertigt, das thermisch und chemisch stabil und optisch transparent ist, wie bspw. ein Oxid, ein Sulfid, ein Nitrid, ein Nitridoxid, ein Carbid und ein Fluorid. Beispiele der Materialien umfassen ZnS, SiO2, ZnS-SiO2, SiNO, SiN, SiC, GeN, Cr2O3 und Al2O3. Es ist bevorzugt, eine reflektierende Schicht über der Schutzschicht vorzusehen, um eine Effizienz für Laserstrahlen oder dergleichen zu erhöhen, die zum Aufzeichnen verwendet werden. Die reflektierende Schicht kann ein Film aus einem metallischen Material oder ein mehrschichtiger Film sein, der mit einem dielektrischen Material kombiniert ist. Das metallische Material kann Au, Al, Ag oder eine Legierung basierend auf diesen Materialien sein.
  • Ein elektrisches Informationsaufzeichnungsmedium, das die vorliegende Erfindung verkörpert, kann durch sequentielles Laminieren auf einem Substrat eines Elektrodenmaterials, des vorstehend genannten Materialdünnfilms und eines weiteren Elektrodenmaterials gebildet werden. Andererseits kann ein solches Medium durch Laminieren des Materialdünnfilms und eines Elektrodenmaterials auf einem metallischen Substrat gebildet werden, dass ebenfalls als eine Elektrode arbeitet.
  • Materialien der jeweiligen Schichten werden durch Laminieren gebildet, wie bspw. durch Sputtern und Aufdampfen, ähnlich dem Fall eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums. Da ein elektrisches Speichersystem in der vorliegenden Erfindung eine Variation im elektrischen Widerstand bewirkt, kann es als eine Komponente für eine variablen programmierbaren Schaltkreis verwendet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht, um einen Aufbau bzw. eine Struktur (Atomposition zum Zeitpunkt der Kristallisation) eines repräsentativen Aufzeichnungsfilms darzustellen, der für ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsaufzeichnungsmedium verwendet wird, bei dem die kristalline Phase eine einzelne Phase ist. In diesem Beispiel wird die kristalline Phase mit einer einzelnen Verbundphase gebildet (darüber hinaus ist es eine Steinsalztypstruktur). In der Gitterseitenposition, die die Steinsalztypstruktur bildet, sind alle 4a Seiten durch Te-Atome 1 belegt während 4b Seiten durch Ge-Atome 2, Sb-Atome 3 belegt sind, und zufällig auch durch Gitterfehler 4 be legt sind. In der vorliegenden Erfindung sind Atome, die sich von den Atomen unterscheiden, die die 4b Seiten belegen, in die Gitterfehler gefüllt.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht, um einen Aufbau (Atomposition zu einem Zeitpunkt einer Kristallisation) eines weiteren repräsentativen Aufzeichnungsfilms darzustellen, der für ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsaufzeichnungsmedium verwendet wird, bei der die Aufzeichnungsschicht eine komplexe Phase ist (eine kristalline Phase). In 2 bezeichnet (a) eine kristalline Phase 100. Die kristalline Phase ist eine komplexe Phase (Mischphase) 100 mit einer Komponente 110, die eine Verbundstruktur aufweist, die im wesentlichen der in 1 gezeigten gleicht, und ebenfalls eine amorphe Komponente 120. In 2 bezeichnet (b) eine amorphe Phase 200. In (b) ist eine einzelne Phase gebildet.
  • 3A bis 3D zeigen weitere spezifische Beispiele der Struktur, die in 2 gezeigt ist.
  • 4A bis 4J zeigen Querschnittsansichten eines Beispiels einer Schichtanordnung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung. In 4A bis 4J bezeichnet 7 eine Substrat, 8 bezeichnet eine Aufzeichnungsschicht (Phasenänderungsmaterialschicht) und 9 und 10 bezeichnen Schutzschichten. Bezugsziffer 11 bezeichnet eine reflektierende Schicht, 12 bezeichnet eine Überzugsschicht, 13 bezeichnet eine Klebeschicht und 14 bezeichnet eine Schutzplatte. Bezugsziffer 15 bezeichnet eine Oberflächenschicht, 16 und 17 bezeichnen Grenzflächenschichten, 18 bezeichnet eine optische Absorptionsschicht, 19 bezeichnet eine reflektierende Schicht (Lichteinfallseite) und 20 und 21 bezeichnen jeweils Mehrschichtenfilme der vorstehend genannten Dünnfilme.
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht einer Kristallstruktur, um Positionen von zusätzlichen Elementen in der kristallinen Phase eines Aufzeichnungsfilms zu zeigen, der für ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsaufzeichnungsmedium verwendet wird. Bezugsziffer 22 bezeichnet eine Position eines Atoms, das einen Gitterfehler füllt, in einem Steinsalztypkristallgitter.
  • 6A bis 6C zeigen Graphen, um Lasermodulationswellenformen darzustellen, um die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform zu bewerten. 6A zeigt die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit in bezug auf 3T-Pulse, 6B zeigt die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit unter Bezugnahme auf 4T-Pulse und 6C zeigt die Aufzeichnungsleistungsfähigkeit unter Bezugnahme auf 5T- bis 11T-Pulse.
  • 7 zeigt einen Graphen, um eine Beziehung zwischen einer geeigneten Zusatzkonzentration und einer Gitterfehlerkonzentration in einem Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der bevorzugten Ausführungsform darzustellen.
  • 8A bis 8F und 9A bis 9E zeigen Beispiele von Kristallstrukturen von Aufzeichnungsfilmen, die für Informationsaufzeichnungsmedien gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die jeweiligen Strukturen werden jede Verbundphase, die in 1 und 2 gezeigt sind, bewältigen.
  • 10 zeigt eine schematische Ansicht, um eine Grundstruktur einer elektrischen Speichervorrichtung wiederzugeben (ein reversibler Änderungsspeicher eines Widerstands). In 10 bezeichnet 23 ein Substrat, 24 und 27 bezeichnen Elektroden, 25 bezeichnet einen Isolator, 26 bezeichnet ein Phasenänderungsmaterialfilm und 28 und 29 bezeichnen Schalter, 30 bezeichnet eine Pulsleistungsquelle und 31 bezeichnet ein Messgerät für eine elektrischen Widerstand.
  • Beste Art zur Durchführung der Erfindung
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht, um ein Beispiel (Schichtanordnung) eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform darzustellen. Ein typisches Informationsaufzeichnungsmedium wird durch Bilden einer Aufzeichnungsschicht 8 mit der vorstehend genannten Anordnung auf einem Substrat 7 gebildet, das aus einem transparenten Polycarbonatharz, einem Acrylharz, einem polyolefinbasierten Harz, einer Glasscheibe oder dergleichen ausgewählt ist. Schutzschichten 9 und 10 können auf zumindest einer Oberfläche der Aufzeichnungsschicht gebildet werden. Reflektierende Schichten 11 können auf den jeweiligen Schutzschichten gebildet werden. Überzüge 12 können auf den obersten Schichten bzw. Deckschichten gebildet werden oder Überzüge können durch Schutzplatten 14 ersetzt werden, die an Klebeschichten 13 angeheftet sind. Zum Führen von Laserstrahlen, die beim Aufzeichnen bzw. Wiedergeben verwendet werden, kann eine spiralförmige oder konzentrische kreisförmige konkav-konvexe Nutspur, ein Lochfeld, eine Spuradresse auf der Substratoberfläche gebildet werden. Ein solches Aufzeichnungsmedium wird mit einem Laserstrahl bestrahlt, um eine reversible Phasenänderung in der Aufzeichnungsschicht zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase zu bewirken, so dass Informationen erneut geschrieben werden können. In dem Fall einer Kristallisation wird das Aufzeichnungsmedium mit einem Laserstrahl gleich einem Impuls bestrahlt, um den bestrahlten Teil bei oder oberhalb einer vorläufigen bzw. zwischenzeit lichen Kristallisationsänderungstemperatur zu halten. Beim Ändern der Aufzeichnungsschicht, um amorph zu sein, wird die Schicht mit einem intensiveren Laserstrahl für einen Zeitraum bestrahlt, der gleich oder kürzer ist im Vergleich zu einem Fall einer Kristallisation, so dass der bestrahlte Teil umgehend geschmolzen und dann abgeschreckt wird. Diese reversible Phasenänderung kann als eine Änderung in dem Reflexionsgrad oder der Transmittanz erfasst werden. Diese Wiedergabe wird durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmediums mit einem Laserstrahl durchgeführt, der abgedämpft ist, um nicht irgendeinen zusätzlichen Einfluss zu haben, um so Änderungen in der Stärke des Lichts zu erfassen, das von dem bestrahlten Abschnitt reflektiert oder transmittiert wird.
  • Ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der bevorzugten Ausführungsform, wie in 4A bis 4J gezeigt ist, wird gegenüber einer Zusammensetzung eines Materials gekennzeichnet, das die Aufzeichnungsschicht 8 bildet, und durch die innere Struktur. Ein repräsentatives Beispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Ge-Sb-Te-basiertes Material erläutert. Wie in N. Yamada u.a., J. Appl. Phy.69(5), 2849 (1991) beschrieben ist, wird ein Ge-Sb-Te-Material kristallisiert, um eine flächenzentrierte kubische Struktur metastabil durch Bestrahlen eines Laserstrahls zu haben. Zusätzlich zu diesem schlagen eine Forschungspräsentation der neueren Zeit von demselben Autor (MRS-Buttetin, 21(9), 48(1996) und eine Forschungspräsentation von Nonaka u.a. (Veröffentlichung für das zehnte Symposium zu Phasenänderungsaufzeichnen, Seite 63) vor, dass die metastabile Phase notwendigerweise viele Gitterfehler (Lehrstellen) enthalten muss. Die folgende Beschreibung ist zu einer repräsentativen Zusammensetzung einer stöchiometrischen Verbindungszusammensetzung von Ge2Sb2Te5. Das Material hat eine metastabile Phase eines Steinsalztyps (NaCL-Typ). Wie in 1 gezeigt ist, sind alle Gitterpositio nen (4a Seiten) entsprechend CL-Atomen durch Te-Atome 1 belegt, und alle Gitterseitenpositionen (4b Seiten) entsprechend zu Na-Atomen sind durch Ge-Atome 2 und Sb-Atome 3 zufällig in Abhängigkeit des Zusammensetzungsverhältnisses belegt. Da jedoch die Gesamtzahl der Ge-Atome und der Sb-Atome größer als die Anzahl der Te-Atome ist, haben die 4b Seiten notwendigerweise Gitterfehler 4 von etwa 20 % (etwa 10 % der gesamten Seiten). Die Gitterfehler sind ebenfalls zufällig angeordnet (ein Beispiel von Atompositionen in 4a Seiten ist gezeigt).
  • Die Erfinder berichteten, dass solch ein Ge-Sb-Te System ein Kristall mit im wesentlichen identischen flächenzentrierten kubischen Kristallstruktur bewirkt, selbst wenn die Zusammensetzung geändert wird. Neuere Studien zeigen, dass ein Sb-Atom nicht in ein Kristallgitter eintritt, aber ein zugefügtes Sb-Atom in einer getrennten Struktur auf einer Grenzfläche eines Kristallteilchens existiert, selbst wenn Sb in einer Form enthalten ist, bspw. Ge2Sb2+xTe5 (0 < x ≤ 1), um die Fehler zu füllen. Insbesondere das Sb-Atom wird in einer amorphen Phase existieren, insbesondere für einen Fall bei einer Laserkristallisation. Insbesondere das Ergebnis der Beobachtung durch eine eingehende Röntgenstrahlenbeugung zeigt, dass selbst wenn Sb zu einer stöchiometrischen Zusammensetzung eines Ge2Sb2Te5-Dünnfilms hinzugefügt ist, das Sb-Atom nicht in das Kristallgitter eintritt, um den Gitterfehler vollständig zu füllen. Folglich werden ein Ge2Sb2Te5-Kristall und Sb in einer Struktur eines Aufzeichnungsfilms in einem kristallinen Zustand koexistieren. In einem typischen Fall einer zweiphasigen Koexistenzzusammensetzung, wird eine Wiederholung eines Schmelz-Verfestigungsprozesses eine Phasentrennung bewirken und dies wird zu einer lokalen Variation in der Zusammensetzung führen. Ein Vorteil dieses Falles besteht darin, dass eine solche Phasentrennung nicht fortfahren bzw. stattfinden wird, da der Schmelzpunkt von Sb beträchtlich nahe zu demjenigen von Ge-Sb-Te ist und da Ge-Sb-Te ebenfalls Sb umfasst.
  • Neben Sb können manche Additive ein Kristallwachstum verhindern, obwohl die Bedingungen in manchen Fällen variieren. Die Druckschrift JP-A-7-214913 offenbart bspw. die Hinzufügung von Pd. Diese Druckschrift beschreibt, dass eine Kristallisation schwierig wird, wenn der Betrag an Additiven 2 Atom% übersteigt. Auf Grundlage der Tatsache, dass ein sehr geringer Betrag an Additiven eine abrupte Änderung in den Eigenschaften bewirkt, wird bei Pd angenommen, dass es ohne Eintreten in die Gitterfehler existiert. In anderen Worten wird selbst von einem geringen Betrag an Pd angenommen, sich vollständig von Ge-Sb-Te abzutrennen, aber nicht in ein Kristallgitter basierend auf Ge-Sb-Te einzutreten. Wenn jedoch die Pd-Konzentration etwa 2 Atom% erreicht, werden Eigenschaften von Pd als ein Material mit einem hohen Schmelzpunkt bemerkbar und Pd wird die Bewegung der Atome beschränken, um so im wesentlichen eine Kristallisation zu verhindern. Außerdem beschleunigt eine Wiederholung eines Aufzeichnens und Löschens eine Phasentrennung von Ge-Sb-Te und Pd. In anderen Worten kann ein Additiv, das nicht in ein Gitter eintritt, nicht geeignet zum Steuern der Eigenschaften sein.
  • Andererseits erleichtert eine verhältnismäßig schwache Beziehung zwischen Sb-Konzentration und Änderung in den Kristallisationseigenschaften eine Steuerung der Eigenschaften und dient dazu, eine hohe Wiederholbarkeit sicherzustellen. Diese Tatsache mag nahelegen, dass der Schmelzpunkt eines zusätzlichen Elements allzusehr höher sein kann als derjenige des Basismaterials, um die Eigenschaften im großen Bereich und kontinuierlich durch Hinzufügen des Elements zu ändern. Es ist ebenfalls erwünscht, dass das zusätzliche Element in das Kristallgitter eintreten kann, und insbesondere das Element nicht eine getrennte kristalline Phase erzeugt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Eintreten von übermäßigen und nachteiligen Atomen durch ein Vorabfüllen der Gitterfehler mit nützlichen Atomen verhindert werden kann.
  • Die Erfinder bewerteten Aufzeichnungsmaterialien anhand der vorstehend genannten Aspekte und fanden heraus, dass zusätzliche Elemente in Kristallgitter eintreten und daher Eigenschaften kontinuierlich mit hoher Genauigkeit unter einer bestimmten Bedingung gesteuert werden können. Die Erfinder fanden ebenfalls heraus, dass einige Additive die Stelle von Elementen des Basismaterials einnehmen werden. Außerdem können die Additive die abgeführten Elemente ändern. Zusätzlich kann die Temperatur und Geschwindigkeit einer Kristallisation durch Steuern der Bedingungen bzw. des Zustands und einer Konzentration der abgeführten Elemente kontrolliert werden und dies wird zu einer erwünschten Aufzeichnungs-/Löschleistungsfähigkeit führen. Es ist sinnvoll, dass in diesem Fall ein Teil an Elementen, die einen Verbund in einem Kristall bilden, Elementen gleich ist, die nach außen von dem Verbund abgeführt wurden und in einer amorphen Phase in der Korngrenze oder dergleichen existieren. Dies bedeutet, dass eine Positionsgleichmäßigkeit der Zusammensetzung einfach zu jeder Zeit erhalten werden kann, in der Phasenänderungen zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase auftreten. Insbesondere die Additive verhindern das Fortschreiten einer Phasentrennung, selbst wenn die kristalline Phase eine komplexe Phase wird und damit eine gute Wiederholbarkeit gewährleistet werden kann. Es kann anhand der vorstehenden Fakten geschlossen werden, dass ein Material, das eine einzelne Phase ist und notwendigerweise Gitterfehler umfasst, unerwartete Eigenschaften durch Füllen der Gitterfehler ge eignet mit irgendwelchen anderen Atomen bereitstellen kann. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, dass ein Hinzufügen eines bestimmten Elements eine Bildung eines Materials mit einem neuen Aufbau unterstützen kann.
  • Die folgende Erklärung ist zu einer spezifischen Materialzusammensetzung, um eine Aufzeichnungsschicht 8 zu bilden. Eine vornehmliche Bedingung für ein Material in der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Material mit vielen Gitterfehlern zu halten. Eine kristalline Phase mit Gitterfehlern wird als eine metastabile Phase in Materialien erscheinen, die durch GeTe-M2Te3 repräsentiert werden können (M ist bspw. Sb, Bi oder Al). Die Beispiele sind ein Ge-Sb-Te-basiertes Material mit einer GeTe-Sb2Te3-Zusammensetzung, ein Ge-Bi-Te-Material mit einer GeTe-Bi2Te3-basierten Zusammensetzung oder ein Ge-Te-Al-basiertes Material mit einer GeTe-Al2Te3-basierten Zusammensetzung. Auf ähnliche Weise wird eine kristalline Phase, die Gitterfehler umfasst, als eine metastabile Phase in Zusammensetzungen der Mischungen erscheinen, wie bspw. Ge-Sb-Bi-Te, Ge-Sb-Al-Te, Ge-Bi-Al-Te und Ge-Sb-Bi-Al-Te. Ähnliche Anordnungen werden für Ge(Te, Se)-M2(Te, Se)3 erhalten werden, bei denen ein Teil von Te durch Se ersetzt ist. Diese Beispiele sind Ge-Te-Se-Sb, Ge-Te-Se-Bi, Ge-Te-Se-Sb-Bi, Ge-Te-Se-Al, Ge-Te-Se-Sb-Al, Ge-Te-Se-Bi-Al und Ge-Te-Se-Sb-Bi-Al. Ähnliche Wirkungen wurden durch bspw. Anwenden von Ge-Sn-Te-Sb, Ge-Sn-Te-Sb-Al, Ge-Pb-Te-Sb und Ge-Pb-Te-Sb-Al erhalten, die durch Ersetzen eines Teils von Ge mit Sn oder mit Pb erhalten werden. Ähnliche Anordnungen wurden erhalten, wenn N zu den Zusammensetzungen hinzugefügt wurde. Diese sind kristallisiert meta-stabil, um eine flächenzentrierte kubische Kristallstruktur (Steinsalzstruktur) zu haben. Wenn die 4b Seiten der Steinsalztypstruktur durch Te (oder Se) belegt werden und die 4a Seiten durch andere Elemente M, wie vorstehend benannt ist, ersetzt werden, über treffen Te (oder Se)-Atome M-Atome, was Gitterfehler bei den 4a Seiten unvermeidlicht erzeugen wird. Die Gitterfehler können nicht vollständig mit den vorstehend genannten Elementen, wie bspw. Sb, gefüllt werden. Der Grund wurde bislang noch nicht geklärt werden, aber es kann abgeleitet werden, dass eine metastabile Phase eines Steinsalztyps nicht ohne eine bestimmte Anzahl an Gitterfehlern innerhalb davon gebildet werden kann. Insbesondere ein Füllen der Fehler kann die gesamte Energie anheben, so dass die Steinsalztypstruktur nicht gehalten werden kann.
  • Als ein Ergebnis verschiedener Analysen und Experimente haben die Erfinder herausgefunden, dass nicht alle Elemente Gitterfehler füllen können und dass ein Innenradius ein wichtiger Faktor ist, um die Bedingungen zu bestimmen. Wenn die 4a Seiten Gitterfehler haben, werden die fehlerhaften Gitter der Basismaterialien einfach gefüllt werden, wenn Rim ausreichend dicht bei Rnc ist, wobei Rnc einen Innenradius eines Elements mit einem minimalen Innenradius aus Elementen bezeichnet, die die 4a Seiten belegen, und Rim bezeichnet einen Innenradius eines zusätzlichen Elements. Gemäß der dritten Auflage eines Handbuchs zu den Grundlagen der Chemie (Kagaku-binran Kiso-hen) II, veröffentlicht von Maruzen Co., Ltd., ist der Radius eines Ge4+-Ions 0,67 nm, der Radius eines Sb5+-Ions beträgt 0,74 nm und der Radius eines Te2–-Ions beträgt 2,07 nm, wenn die Koordinationszahl 6 ist. Für Ge-Sb-Te kann ein Element in ein Gitter einfach eintreten, wenn es einen Innenradius hat, der im wesentlichen gleich oder ein wenig kleiner als der Radius eines Ge-Ions ist, das bei einer 4b Seite angeordnet ist. Jedes Ge-Ion hat einen kleineren Innenradius als ein Sb-Ion. Tabelle 1 Innenradien und Elementschmelzpunkte für jeweiligen Innenarten
    Nr. Ionenarten mit Koordinationszahl 6 Tonenradius (nm) Schmelzpunkt des Elements (°C) Nr. Ionenarten mit Koordinationszahl 6 Ionenradius (nm) Schmelzpunkt des Elements (°C)
    1 N5+ 2,7 –209,86 41 Ta5+ 7,8 2990
    2 V5+ 5,0 1890 42 Mn3+h 7,9 1240
    3 S4+ 5,1 112,8 43 Co2+l 7,9 1490
    4 Si4+ 5,4 1410 44 Fe3+h 7,9 1540
    5 P3+ 5,8 44,1 45 Tc4+ 7,9 2170
    6 Be2+ 5,9 1280 46 Mo4+ 7,9 2620
    7 As 6,0 817 47 W4+ 8,0 3400
    8 Se4+ 6,4 217 48 Mn2+1 8,1 1240
    9 Ge4+ 6,7 937,4 49 Ti3+ 8,1 1660
    10 Mn4+ 6,7 1240 50 Rh3+ 8,1 1970
    11 Re7+ 6,7 3180 51 Ru3+ 8,2 2310
    12 Al3+ 6,8 660,37 52 Ir3+ 8,2 2410
    13 Co3+l 6,9 1490 53 Nb4+ 8,2 2470
    14 Fe3+l 6,9 1540 54 Ta4+ 8,2 2990
    15 Cr4+ 6,9 1860 55 Sn4+ 8,3 231,96
    16 Re6+ 6, 9 3180 56 Ni2+ 8,3 1450
    17 Te6+ 7,0 449,5 57 Mo3+ 8,3 2620
    18 Ni3+l 7,0 1450 58 Hf4+ 8,3 2230
    19 As3+ 7,2 817 59 Mg2+ 8,5 648,8
    20 Mn3+l 7,2 1240 60 Zr4+ 8,6 1850
    21 V4+ 7,3 1890 61 Nb3+ 8,6 2470
    22 Mo6+ 7,4 2620 62 Ta3+ 8,6 2990
    23 Sb5+ 7,4 630,74 63 Ge2+ 8,6 937,4
    24 Ni3+h 7,4 1450 64 Cu2+ 8,7 1083,4
    25 Rh4+ 7,5 1970 65 U5+ 8,7 1132,3
    26 W6+ 7,5 3400 66 Cr2+l 8,7 1860
    27 Co3+h 7,5 1490 67 Zn2+ 8,8 419,58
    28 Fe2+l 7,5 1540 68 Sc3+ 8,8 1540
    29 Ti4+ 7,5 1660 69 Co2+h 8,9 1490
    30 Mo5+ 7,5 2620 70 Li+ 9,0 180,54
    31 Ga3+ 7,6 29,78 71 Bi6+ 9,0 271,3
    32 Pd4+ 7,6 1550 72 Sb3+ 9,0 630,74
    33 Cr3+ 7,6 1860 73 Pd3+ 9,0 1550
    34 Ru4+ 7,6 2310 74 Cu+ 9,1 1083,4
    35 W5+ 7,6 3400 75 Pb4+ 9,2 327,502
    36 Pt4+ 7,7 1770 76 Fe2+h 9,2 1540
    37 Ir4+ 7,7 2410 77 V2+ 9,3 1890
    38 Os4+ 7,7 3045 78 In3+ 9,4 156,61
    39 V3+ 7,8 1890 79 Pt2+ 9,4 1770
    40 Nb5+ 7,8 2470 80 Cr2+h 9,4 1860
  • Bei Atomen in einer Steinsalzstruktur wird angenommen, dass diese eine Koordinationszahl 6 haben. Tabelle 1 ist eine Liste von Innenarten, die jeweils eine Koordinationszahl 6 und einen Innenradius von 0,67 nm haben, in einer Reihenfolge des Innenradius. Da ein Ge4+-Ion einen Innenradius von 0,67 nm hat, können Ionen, die von einem Vanadium-Ion V5+, das etwa 70 % eines Ge4+-Ions ist, zu einem Ni3+-Ion, das etwa 105 % ist, reichen, in ein Gitter eintreten. Das bedeutet, dass wirksame Elemente V, S, Si, P, Be, As, Se, Ge, Mn, Re, Al, Co, Te, Cr und Ni sind. Unter diesen sind V, S, Si, Mn, Al, Co, Cr und Ni usw. geeignet. Die verbleibenden Elemente sind nicht geeignet, da bspw. Be, As und P können aufgrund der Toxizität Probleme bereiten können, während Ge und Te das Basismaterial bilden und Re ein radioaktives Element ist.
  • Elemente zum Füllen der Gitter sind nicht auf die vorstehend erwähnten beschränkt. Die vorstehend benannte Bedingung ist lediglich ein Faktor, um einen Zugriff auf ein Gitter einfach zu bestimmen. Bei einem Element, das eine Verbindung einer Steinsalztypstruktur bildet, wird beobachtet, dass es einfach in ein Gitter eintritt. Insbesondere wurde bei Ag, Sn und Pb ein Eintreten in das Gitter beobachtet, da Ag, Sn und Pb AgSbTe2, SnTe bzw. PbTe bilden.
  • Zusätzlich zu der Eignung, ein Gitter zu füllen, ist ein weiterer wichtiger Faktor für zusätzliche Elemente der Schmelzpunkt. Eine Bildung einer amorphen Markierung mit einer optischen Phasenänderungsplatte erfordert einen Prozess des Schmelzens eines Aufzeichnungsfilms vor dem Abschrecken. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, dass ein Schmelzpunkt des Additiv dicht bei dem Schmelzpunkt eines gesamten Aufzeichnungsfilms ist (noch bevorzugter ist ein Schmelzpunkt des Additiv nahe bei den Schmelzpunkten aller Elemente, die den Aufzeichnungsfilm bilden). Wenn das Additiv einen Schmelzpunkt hat, der viel höher als der Gesamtschmelzpunkt ist, wird eine Phasentrennung einfach während der Wiederholung eines Schmelzens und Verfestigens statt finden. In einem solchen Fall ist es schwierig, Additive stabil in Gittern zu halten, selbst wenn die Innenradien dichter beieinander sind. In anderen Worten tritt eine Phasentrennung bzw. Phasenentmischung auf und die Phasentrennung erzeugt einen Bereich mit mehr Additiven und einen Bereich mit weniger Additiven. Es ist bevorzugt, die Differenz zwischen den Schmelzpunkten zu verringern, wenn jedoch die Differenz etwa 100°C beträgt, können Gitterfehler gefüllt werden, während im wesentlichen keine Phasentrennung erzeugt wird. Andererseits kann eine äußerst gleichmäßige gemischte Phase gebildet werden, selbst ohne Bilden einer einzelnen Phase. Für einen Fall von Ge2Sb2Te5 beträgt der Schmelzpunkt etwa 630°C. Daher ist es bevorzugt, dass ein Additiv einen Schmelzpunkt in einem Bereich von etwa 530°C bis 730°C hat. Tabelle 2 zeigt eine Liste von Elementen, um Ionen mit einer Koordinationszahl 6, wie vorstehend erwähnt ist, zu bilden, und die Elemente sind nacheinander von demjenigen mit einem niedrigeren Schmelzpunkt beschrieben. Diese Tabelle zeigt, dass Elemente, die von Nr. 25 (Sb) bis Nr. 31 (Ba) reichen, innerhalb des Bereichs sind. Das bedeutet, dass entsprechende Elemente Sb, Pu, Mg, Al und Ba sind, von denen Pu als radioaktives Element und Sb als ein Basismaterial ausgenommen sind. Die verbleibenden Mg, Al, Ba oder dergleichen werden geeignet für den Zweck verwendet. Schmelzpunkte jeweiliger Elemente und Ionienradien von Innenarten
    Nr. Ionenarten mit einer Koordinationszahl 6 radius (nm) Ionen-Schmelzpunkt des Elements (°C) Nr. Ionenarten mit einer Koordinationszahl 6 Ionenradius (nm) Schmelzpunkt des Elements (°C)
    1 Cs+ 18,1 28,4 41 Ge2 8,7 937,4
    2 Ga3+ 7,6 29,78 42 Ge4+ 6,7 937,4
    3 Rb+ 16,6 38,89 43 Ag+ 12,9 961,93
    4 P3+ 5,8 44,1 44 Ag2+ 10,8 961,93
    5 K+ 15,2 63,65 45 Nd3+ 11,2 1020
    6 Na+ 11,6 97,81 46 Ac3+ 12,6 1050
    7 S2– 17,0 112,8 47 Au+ 15,1 1064,43
    8 S4+ 5,1 112,8 48 Cu+ 9,1 1083,4
    9 I– 20,6 113,5 49 Cu2+ 8,7 1083,4
    10 In3+ 9,4 156,61 50 U3+ 11,7 1132,3
    11 Li+ 9,0 180,54 51 U4+ 10,3 1132,3
    12 Se2– 18,4 217 52 U5+ 8,7 1132,3
    13 Se4+ 6,4 217 53 Mn2+l 8,1 1240
    14 Sn4+ 8,3 231,96 54 Mn2+h 9,7 1240
    15 Bi3+ 11,7 271,3 55 Mn3+l 7,2 1240
    16 Bi6+ 9,0 271,3 56 Mn3+l 7,9 1240
    17 Tl+ 16,4 303,5 57 Mn4+ 6,7 1240
    18 Tl3+ 10,3 303,5 58 Be2+ 5,9 1280
    19 Cd2+ 10,9 320,9 59 Gd3+ 10,8 1310
    20 Pb2+ 13,3 327,502 60 Dy3+ 10,5 1410
    21 PbB4+ 9,2 327,502 61 Si4+ 5,4 1410
    22 Zn2+ 8,8 419,58 62 Ni2+ 8,3 1450
    23 Te2– 20,7 449,5 63 Ni3+l 7,0 1450
    24 Te6+ 7,0 449,5 64 Ni3+h 7,4 1450
    25 Sb3+ 9,0 630,74 65 Co2+l 7,9 1490
    26 Sb5+ 7,4 630,74 66 Co2+h 8,9 1490
    27 Pu3+ 11,4 639,5 67 Co3+l 6,9 1490
    28 Pu4+ 10,0 693,5 68 Co3+h 7,5 1490
    29 Mg2+ 8,6 648,8 69 Y3+ 10,4 1520
    30 Al3+ 6,8 660,37 70 Sc3+ 8,8 1540
    31 Ba2+ 14,9 725 71 Fe2+1 7,5 1540
    32 Sr2+ 13,2 769 72 Fe2+h 9,2 1540
    33 Ce3+ 11,5 799 73 Fe3+l 6,9 1540
    34 Ce4+ 10,9 799 74 Fe3+h 7,9 1540
    35 As3+ 7,2 817 75 Pd2+ 10,0 1550
    36 As5+ 6,0 817 76 Pd3+ 9,0 1550
    37 Eu2+ 13,1 822 77 Pd4+ 7,6 1550
    38 Eu3+ 10,9 822 78 Lu3+ 10,0 1660
    39 Ca2+ 11,4 839 79 Ti2+ 10,0 1660
    40 La3+ 11,7 921 80 Ti3+ 8,1 1660
  • Wenn bspw. das Basismaterial eine Ge2Sb2Te5-Zusammensetzung umfasst, ist Al ein geeignetes Element, das die beiden Be dingungen gleichzeitig erfüllen kann, die den Innenradius und den Schmelzpunkt betreffen, obgleich es frei von Toxizität oder Radioaktivität ist. Eine GeTe-Sb2Te3-basierte Zusammensetzung kann auf dieselbe Weise wie Ge2Sb2Te5 behandelt werden. Obgleich der Schmelzpunkt der GeTe-Sb2Te3-basierten Zusammensetzung sich kontinuierlich in einem Bereich von 593 °C bis 725 °C verändert, war Al wirksam auch beim Füllen von Gitterfehlern. Auf ähnliche Weise war in jeder Materialzusammensetzung basierend auf Ge und Te Al wirksam beim Füllen von Gitterfehlern. Es ist nicht notwendig zu erwähnen, dass bei Elementen, die sich von Al unterscheiden, bestätigt wurde, dass diese in Gitter eintreten. Es wurde bestätigt, dass Ag, Cr, Mn, Sn, Pb, Mo, In und Se in Gitter eintreten.
  • Elemente, um Gitterfehler zu füllen, sind nicht auf eine Art beschränkt, sondern mehrere Arten von Elementen können gleichzeitig gefüllt werden. In einem Experiment, das von den Erfindern durchgeführt wurde, wurde die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich bspw. durch Füllen von Sn (oder Pb) in Gitter verbessert, wenn das Material ein Ge-Sb-Te-basiertes Material oder ein Ge-Bi-Te-basiertes Material ist. Die Wiederholbarkeit wurde durch Füllen von Cr in Gitter verbessert. Daher wurden die Kristallisationsgeschwindigkeit und Wiederholbarkeit gleichzeitig durch Füllen von Sn (oder Pb) zusammen mit Cr verbessert. Ähnliche Wirkungen wurden durch Füllen von Mn anstelle von Cr in die Kristallgitter erreicht. Ein Füllen von Ag war beim Verbessern der optischen Reflexionsgradvariation zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase hilfreich (Verbesserung in Aufzeichnungssignalamplitude). Daher wurde eine Verbesserung in der Aufzeichnungssignalamplitude und der Kristallisationsgeschwindigkeit gleichzeitig durch Hinzufügen von Ag und Sb (oder Pb) zusammen erreicht. Eine Signalamplitude und Wiederholbarkeit wurden gleichzeitig durch zur selben Zeit Füllen von Ag und Cr (oder Mn) verändert. Das Hinzufügen von Sn (oder Pb), Ag und Cr (oder Mb) zusammen diente dazu, die Kristallisationsgeschwindigkeit, Signalamplitude und Wiederholbarkeit gleichzeitig zu verbessern.
  • 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für eine Aufzeichnungsschicht, die für ein weiteres optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 2 zeigt schematisch eine mikroskopische Teilstruktur einer Aufzeichnungsschicht 8 bei einem Laserbestrahlungsteil in irgendeiner von 4A bis 4I. In 2 bezeichnet (a) eine kristalline Phase (komplexe Phase) 100 mit einer Mischung einer Verbindungskomponente 110 und einer amorphen Komponente 120, während (b) eine einzelne amorphe Phase 200 bezeichnet. Die Aufzeichnungsmaterialschicht besteht aus den vier Elementen Ge, Sb, Te und Sn. Die kristalline Komponente 110 in der komplexen Phase 100 hat eine NaCL-Typ-Struktur mit den vier Elementen Ge-Sb-Te-Sn. Die 4a Seiten der NaCL-Typ-Strukturen (Seiten entsprechend zu Cl) sind durch Te belegt, während die 4b Seiten (Seiten entsprechend zu Na) zufällig durch Ge, Sb und Sn belegt sind. Bei den 4b Seiten sind Gitterfehler, die keine Atome aufnehmen, was darauf abzielt, die gesamte Dichte zu verringern. Folglich wird eine Volumenvariation zwischen der kristallinen Phase und amorphen Phase verringert und ein Missstand, wie bspw. eine Deformation oder Perforation, die durch die Phasenänderung bewirkt wird, wird verhindert. In der Korngrenze existieren Komponenten, die nicht in das Gitter eintreten können, in einer amorphen Phase. Hierbei liegt Sb in einer amorphen Phase vor. Es ist bevorzugt, dass ein Betrag der amorphen Komponente zweimal oder weniger als die kristalline Komponente in einer Anzahl an Molekülen vorliegt. Es ist bevorzugt, dass A/C ≤ 2 oder noch bevorzugter A/C ≤ 1, wobei C eine Zahl von Molekülen der kristallinen Komponente bezeichnet und A eine Anzahl von Molekülen der amorphen Komponente bezeichnet. Wenn das Verhältnis der amorphen Komponente zweimal übersteigt, wird die Kristallisationsgeschwindigkeit merklich verringert. Andererseits wird, wenn das Verhältnis dicht bei 0 ist, die Kristallisationsgeschwindigkeit übermäßig erhöht. Es ist bevorzugt, dass A/C ≥ 0,01 ist. Das Element, das als eine amorphe Komponente in der kristallinen Phase gefunden wurde, ist nicht auf Sb beschränkt, sondern kann Ge sein. Ge ist wirksam beim Erhöhen der Kristallisationstemperatur oder beim Verbessern der Wiederholbarkeit. Bei der großen Viskosität des amorphen Ge wird betrachtet, solche Wirkungen zu zeigen. Es wurde bestätigt, dass Elemente, wie bspw. Mn und Cr, zum Ablagern von Ge hinzugefügt werden können.
  • Von einem makroskopischen Standpunkt aus betrachtet sind alle Elemente in einem im wesentlichen gleichförmigen Zustand in der einzelamorphen Phase 200 angeordnet. Es ist wichtig, dass der Aufzeichnungsfilm reversibel zwischen den beiden Zuständen während eines Aufzeichnens oder erneuten Schreibens von Informationen sich ändert. Zu diesen Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass ein Teil der Elemente zum Bilden der amorphen Phase 120 und Elemente zum Bilden der Verbundkomponente 110 in der komplexen Phase 100 gemeinsam ist, so dass der Abstand einer Atomdiffusion zum Zeitpunkt einer Phasenänderung verringert wird, um die Änderung schnell abzuschließen. Beim Verhindern einer Erzeugung einer großen Positionszusammensetzungsabscheidung ist es ebenfalls wirksam, wenn ein Überschreiben mehrere Male wiederholt wird.
  • Eine Materialschicht, die die Aufzeichnungsschicht bildet, umfasst ein Material zum Bilden einer kristallinen Phase in einer komplexen Phase und das Material ist durch ein Format von Ma-Mb-Mc-α repräsentiert, indem Ma Ge umfasst und zumindest eines von Sn und Pb, Mb zumindest eines von Sb und Bi umfasst und Mc zumindest eines von Te und Se umfasst. Irgendwelche anderen Elemente können hinzugefügt werden, wenn dies erforderlich ist. Bspw. kann Mn, Cr, Ag, Al, In oder dergleichen hinzugefügt werden. Für eine Material zum Bilden einer amorphen Phase in der komplexen Phase ist Sb oder Ge für ein Ge-Sb-Te-basiertes Material geeignet, während Ge oder Be für ein Ge-Bi-Te-basiertes Material geeignet ist. Für ein AgInSbTe-basiertes Material kann In verwendet werden.
  • Im allgemeinen sind Schutzschichten 9 und 10 in 4B bis 4I aus einem dielektrischen Material gefertigt. Schutzschichten, die als optisches Scheibenmedien bei herkömmlichen Techniken vorgeschlagen werden, können ebenfalls verwendet werden. Die Beispiele umfassen eine Materialschicht eines Oxids alleine oder ein komplexes Oxid eines Elements, das aus Al, Mg, Si, Nb, Ta, Ti, Zr, Y und Ge ausgewählt ist, eine Materialschicht eines Nitrids oder eines Nitridoxids eines Elements, das aus Al, B, Nb, Si, Ge, Ta, Ti und Zr ausgewählt ist, ein Sulfid, wie bspw. ZnS und PbS, ein Selenid, wie bspw. ZnSe, ein Karbid, wie bspw. SiC, ein Fluorid, wie bspw. CaF2 und LaF, und eine Mischung davon, wie bspw. ZnS-SiO2 und ZnSe-SiO2.
  • Eine reflektierende Schicht basiert auf einem Metall, wie bspw. Au, Al, Ag, Cu, Ni, Cr, Pd, Pt, Si und Ge oder einer Legierung, wie bspw. Au-Cr, Ni-Cr, Al-Cr, Al-Ta, Al-Ti, Ag-Pd, Ag-Pd-Cu, Si-W und Si-Ta.
  • Eine Überzugsschicht 12 kann bspw. aus einem bei Licht härtenden Harz gefertigt sein. Ein Kleber 13 kann bspw. aus einem Heißschmelzkleber oder einem lichthärtendem Harz, wie bspw. ein bei ultravioletter Strahlung härtenden Harz, gefertigt sein. Eine Schutzplatte 14 kann aus demselben Material wie das Substrat gefertigt sein. Das Substrat ist nicht notwendigerweise transparent für eine Anordnung, um durch Bestrahlen eines Laserstrahls von der Seite mit einer Aufzeichnungsschicht aufzuzeichnen und wiederzugeben. Das vorstehend genannte Substrat kann bspw. durch eine Platte aus einem Leichtmetall, wie bspw. Al und Cu, oder einer Platte einer Legierung basierend auf dem Leichtmetall, und einer Platte einer Keramik, wie bspw. Al2O3 und MgO2 , ersetzt werden. In diesem Fall sind die jeweiligen Schichten auf dem Substrat in einer umgekehrten Reihenfolge gebildet.
  • Obwohl es nicht unabdingbar ist, kann eine Oberflächenschicht 15 auf der Äußersten vorgesehen sein, um eine Beschädigung zu verhindern, die durch eine Kontakt mit einem optischen Kopf bewirkt wird. Die Oberflächenschicht kann aus einem Schmiermittelmaterial mit bspw. einem diamantartigen Kohlenstoff und einem Polymermaterial gefertigt sein.
  • Grenzflächenschichten 16 und 17 können in einer Grenzfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und zumindest einer der Schutzschichten für mehrere Zwecke gebildet sein, wie bspw. ein Verhindern einer Atomdiffusion in einem Abstand zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Schutzschicht. Insbesondere Nitride, Nitridoxide und Karbide sind für die Grenzflächenschicht geeignet. Die Beispiele umfassen Materialien von Ge-N-(O), Al-N-(O), Si-C-N, Si-C oder dergleichen und Materialien, die weiterhin Cr, Al oder dergleichen umfassen, wie bspw. Ge-C-N und Si-Al. Eine optische Absorption Aa einer Aufzeichnungsschicht in einem amorphen Zustand kann verhältnismäßig bezüglich einer optischen Absorption Ac der Aufzeichnungsschicht in einer kristallinen Phase durch Anwenden einer optischen Absorptionsschicht 18 über einer oberen Schutzschicht der Aufzeichnungsschicht verringert werden, oder durch Anwenden einer semitransparenten reflektierenden Schicht 19 bei der Lichteinfallseite der Aufzeichnungsschicht.
  • Die optische Absorptionsschicht kann aus einem Legierungsmaterial basierend auf Si und Ge fertigt sein oder aus Legierungsmaterialen basierend auf Te. Die reflektierende Schicht kann aus demselben Material gefertigt sein oder diese kann durch Laminieren dielektrischer Filme mit verschiedenen Brechungsindizes gebildet werden, wie bspw. SiO2/ZnS-SiO2/SiO2. Bei einem alternativen Medium können beide Oberflächen durch Anheften eines Aufzeichnungsmediums mit diesen mehrschichtigen Filmen 20 und 21 durch Klebeschichten 13 gefertigt werden.
  • Eine mehrlagige Schicht, die für ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann durch ein herkömmliches Verfahren zum Bilden eines Dünnfilms gebildet werden. Das Verfahren ist bspw. aus Magnetron-Sputtern, Gleichstrom-Sputtern, Elektronenstrahlablagerung, Widerstandsheizablagerung, CVD und Ionen-Plattieren ausgewählt. Insbesondere Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Legierungsziels und ebenfalls Gleichstrom-Sputtern sind ausgezeichnet zum Erhalten gleichförmiger Schichten, die als Aufzeichnungsschichten in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ein Ziel, das zum Sputtern verwendet wird, enthält eine Hauptkomponente eines Materials zum Bilden der vorstehend erwähnten Steinsalzstruktur, zu dem ein Element zum Füllen der Gitterfehler hinzugefügt wird. Ein solches Ziel kann durch Verfestigen von Pulvern vorbereitet werden, die aus jeweiligen Elementen bestehen, bei einem geeigneten Verhältnis, und die Elemente sind bspw. Ge, Te, Sb und Al, Ge, Sb, Sn, Cr und Te, Ge, Sb, Te, Sn und Ag. Obwohl das Komponentenverhältnis in dem Ziel im wesentlichen den Zusammensetzungen des Aufzeichnungsfilms entsprechen, sind kleinere Einstellungen für jede Vorrichtung erforderlich, da die Komponenten durch die Vorrichtung beeinflusst werden. Bspw. ist Dad im we sentlichen gleich Dim ≤ Ddf·1,5, wobei Dim eine Konzentration eines Additivs in einem Film der kristallinen Phase bezeichnet, Ddf eine Konzentration von Gitterfehlern bezeichnet und Dad eine Konzentration eine Additivs in einem Ziel bezeichnet. Im allgemeinen wird eine amorphe Einzel- bzw. Einphase unmittelbar nach Filmbildung gebildet, die in eine kristalline Phase (Initialisierung) transformiert wird. Es ist möglich, eine Phase als eine Mischung der kristallinen Phase und der amorphen Phase durch Bestrahlen mit einem hochdichten Energiefluss zu bilden. Beim Bestrahlen des hochdichten Energieflusses ist es erwünscht, den Fluss bei einer hohen Temperatur für einen kurzen Zeitraum zu durchdringen. Daher werden eine Laserbestrahlung und Blitzbestrahlung geeignet verwendet.
  • 10 zeigt ein schematische Ansicht, um eine grundlegende Struktur einer elektrischen Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darzustellen (ein reversibler Änderungsspeicher eines Widerstands). In 10 zeigt 23 ein Substrat, das aus einer Glasscheibe, einer keramischen Scheibe, wie bspw. Al2O3, und Scheiben von verschiedenen Metallen, wie bspw. Si und Cu, ausgewählt ist. Die folgende Erklärung ist zu einem Fall zum Verwenden eines Aluminiumoxidsubstrats. In 10 wird eine Au-Schicht gesputtert, um eine Elektrode 24 auf einem Substrat bereitzustellen. Nachfolgend wird eine Schicht 25 eines Isolators, wie bspw. SiO2 oder SiN, darauf durch eine metallische Maske gebildet, und weiterhin werden eine Aufzeichnungsschicht 26 mit einem Phasenänderungsmaterial ähnlich der vorstehend genannten Aufzeichnungsschicht für das optische Informationsaufzeichnungsmedium und ebenfalls eine Elektrode (Au) 27 geschichtet. Zwischen den Elektroden 24 und 27 wird eine Impulsleistungsquelle 30 durch einen Schalter 28 verbunden. Zum Kristallisieren des Aufzeichnungsfilms, der einen hohen Widerstand aufweist, unter einem Nach-Abscheiden-Zustand, um sich in einen Zustand niedrigen Widerstands zu ändern, schließt der Schalter 28 (Schalter 29 geöffnet), um zwischen den Elektroden eine Spannung anzulegen. Der Widerstandswert kann mit einem Widerstandsmessgerät 31 erfasst werden, während der Schalters 28 geöffnet und der Schalter 29 geschlossen wird. Zum umgekehrten Transformieren von dem Zustand niedrigen Widerstands zu einem Zustand hohen Widerstands wird ein Spannung, die höher als die Spannung zum Zeitpunkt einer Kristallisation ist, für dieselbe oder eine kürzere Zeitdauer angelegt. Der Widerstandswert kann mit einem Widerstandsmessgerät 31 erfasst werden, während der Schalter 28 geöffnet und der Schalter 29 geschlossen wird. Ein großer Kapazitätsspeicher kann durch Anordnen einer großen Anzahl der Speichervorrichtungen in einer Matrix gebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird weiterhin unter Bezugnahme auf bestimmte Beispiele beschrieben.
  • (Beispiel 1)
  • Beispiel 1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums gemäß der bevorzugten Ausführungsform. Ein Substrat, das in diesem Beispiel verwendet wird, war ein scheibenförmiges Polycarbonat-Harzsubstrat, das 0,6 mm dick war, einen Durchmesser von 120 mm hatte und 15 mm in einem inneren Durchmesser betrug. Eine spiralförmige Nut wurde im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet. Die Spur war eine konkav-konvexe Nut mit einer Tiefe von 70 nm. Sowohl der Nutabschnitt als auch der Flächenabschnitt der Spur hatten eine Breite von 0,74 μm. Ein mehrlagiger Film wurde auf der Oberfläche später gebildet. Ein Laserstrahl zum Aufzeichnen bzw. Wiedergeben eines Informationssignals kann zu einer beliebigen Position auf der Scheibe durch ein Ser vo-Signal bewegt werden, das von der konkav-konvexen Form bereitgestellt wird. Auf dem Substrat wurden die folgenden Schichten in dieser Reihenfolge gebildet: eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht mit einer Dicke von 150 nm, ein Ge2Sb2Te5Al0 , 5-Dünnfilm mit einer Dicke von 20 nm, eine GeN-Grenzflächenschicht mit einer Dicke von 5 nm, eine ZnS:20mol% SiO2-Schutzschicht mit einer Dicke von 40 nm und eine Al97Cr3-Legierung-Reflexions-Platte mit einer Dicke von 60 nm. Die Schutzschichten wurden durch Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines ZnS-SiO2-gesinterten Ziels und einem Ar-Sputtergas vorbereitet. Die Aufzeichnungsschicht und die reflektierende Schicht wurden durch Gleichstrom-Sputtern bereitet, bei dem jeweilige Legierungsziele und ein Ar-Sputtergas verwendet wurden. Die Grenzflächenschicht wurde durch ein reaktives Magnetron-Sputtern unter Verwendung eines Ge-Ziels und eines Sputter-Gases als eine Mischung von Ar-Gas und N2-Gas gebildet. In jedem Fall kann N2-Gas zu einem Sputter-Gas hinzugefügt werden. Nach Vervollständigung der Filmbildung wurde ein bei ultravioletter Strahlung härtbares Harz drehüberzogen und eine Polycarbonatplatte, dieselbe wie ein Substrat, wurde angeheftet, um als eine Schutzschicht zu dienen, und diese wurde mit einer ultravioletten Strahllampe nachfolgend zum Aushärten bestrahlt, bevor diese Scheibe zu einer anfänglichen Kristallisation durch Bestrahlen eines Laserstrahls ausgesetzt wurde. Das auf diese Weise erhaltene optische Informationsaufzeichnungsmedium kann mittels eines Laserstrahls aufzeichnen und wiedergeben. Bei einer Überprüfung mit einer Röntgenstrahlbrechung war der Teil, der der anfänglichen Kristallisation unterzogen wurde, eine NaCl-Typ-Ein-Kristall-Phase mit Al in den kristallinen Gittern, obwohl ein leichter Halo-Spitzenwert beobachtet wurde. Dieselbe Untersuchung wurde für die anderen additiven Elemente durchgeführt und ähnliche Ergebnisse wurden für Mn, Ag, Cr, Sn, Bi und Pb beobachtet.
  • (Beispiel 2)
  • Auf einem Quarzsubstrat wurden acht Arten eines Dünnfilmmaterials durch Gleichstrom-Sputtern gebildet. Die Materialien waren durch G22Sb2Te5Alx repräsentiert, bei dem Al:x = 0,0, A2:x = 0,2, A3:x = 0,5, A4:x = 1,0, A5:x = 1,5, A6:x = 2,0, A7:x = 2,5 und A8:x = 3,0. Der grundlegende Vakuumgrad betrug 1,33·10–4Pa und Ar wurde eingeführt, um den Vakuumgrad auf 1,33·10–1Pa anzuheben. Unter dieser Bedingung wurde eine 100W-Leistung zwischen einer Kathode und einem Legierungsziel mit einem Durchmesser von 100 mmΦ angelegt, um so einen Dünnfilm mit einer Dicke von 20 nm zu bilden. Diese Beispiele wurden überwacht, indem ein He-Ne-Laserstrahl in der variierenden Stärke des transmittierten Lichts verwendet wurde, während dieser bei einer Programmierrate von 50°C/Minute erhitzt wurde, um eine Temperatur zu messen, bei der eine Transmittanz merklich verringert war, als ein Ergebnis einer Kristallisation. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Beziehung zwischen Al-Konzentration in einem Ge2Sb2Te5-Dünnfilm und Kristallisationstemperatur · Kristallisationsgeschwindigkeit
    Probe Al A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
    Al-Konzentration1) 0% 2,2% 5,3% 10% 14,3% 18,2% 21,7% 25%
    Tx 180°C 183°C 189°C 200°C 227°C 255°C 305°C 350°C
    Tc|y ⦾ ⦾ ⦾ ⦾ O Δ X X
  • Das Anwachsen der Kristallisationstemperatur wird deutlich, wenn die Al-Konzentration bei einem Pegel der Probe A5 ist.
  • Für diese Zusammensetzung belegt Ddf (Konzentration von Gitterfehlern) 10 % der gesamten Seiten (20 % der 4b Seiten). Für die jeweiligen Proben sind Verhältnisse, dass Al-Atome Gitterfehler füllen, zu Ddf wie folgt: A1:0, A2:0,2·Ddf, A3:0,5·Ddf, A4:1,0·Ddf, A5:1,5·Ddf, A6:2,0·Ddf, A7:2,5·Ddf und A8:3,0·Ddf. Für die Proben A5–A8 gab es mehr Al-Atome als zu füllende Gitterfehler. Ein Prozentsatz der Al-Atome zu den Gesamtzusammensetzungen in den jeweiligen Proben war wie folgt: A1:0 %, A2:2,2 %, A3:5,3 %, A4:10 %, A5:14,3 %, A6:18,2 %, A7:21,7 % und A8:25 %.
  • Unter Berücksichtigung der Proben A3 und A4 wurde ein Rietveld-Verfahren durchgeführt, um die Strukturen im Detail zu identifizieren, indem eine Röntgenstrahlbeugungsuntersuchung verwendet wurde, um zu bestätigen, dass Al in die kristallinen Seiten in irgendeine der Proben eingetreten war. 5 zeigt eine schematische Ansicht, um eine solche Probe darzustellen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Gitterfehler mit den Additiven gefüllt sind, wird ebenfalls zufällig bestimmt. Für die Proben A5, A6, A7 und A8 werden überzählige Atome, die nicht in die Kristallgitter eintreten können, unter den kristallinen Teilchen vorliegen. Solche überzähligen Atome sind nicht immer Al, sondern andere Elemente, wie bspw. Sb oder Ge können als ein Ergebnis einer Substitution mit Al abgelagert werden. Ein Zeitraum einer Laserbestrahlung zum Bewirken einer Kristallisation würde erweitert werden, wenn würde Al-Konzentration erhöht wäre. In der Tabelle bezeichnet ⦾, dass eine Kristallisation innerhalb 70 ns aufgetreten ist, O bezeichnet, dass eine Kristallisation innerhalb 100 ns aufgetreten ist, Δ bezeichnet, dass eine Kristallisation innerhalb 200 ns aufgetreten ist und X bezeichnet, dass ein Kristallisation mehr als 200 ns benötigte. Wenn eine wirksame optische Flecklänge durch 1/e2 repräsentiert wäre, wäre ein idealer Wert etwa 0,95 μm, da ein optisches System, das für das ge genwärtige DVD-RAM verwendet wird, eine Wellenlänge von 660 nm hat und NA einer Objektivlinse 0,6 beträgt. Der Laserfleck benötigt etwa 160 ns, um eine Scheibe zu überqueren, die sich bei einer linearen Geschwindigkeit von 6 m/s dreht, was einer Geschwindigkeit für ein DVD-RAM entspricht. Daher kann eine Scheibe mit einer O-Markierung bei einem gegenwärtigen DVD-RAM-System angewendet werden. Es kann bei einem System mit einer linearen Geschwindigkeit von zumindest 9 m/s ebenfalls angewendet werden. Eine Scheibe mit einer ⦾-Markierung kann mit einer noch höheren linearen Geschwindigkeit von zumindest 12 m/s auskommen.
  • (Beispiel 3)
  • Acht optische Scheiben von Al bis A8 wurden bereitet, indem die Zusammensetzungen aus Beispiel 2 in dem Verfahren aus Beispiel 1 verwendet wurden. Diese Scheibenmedien wurden bei einer linearen Geschwindigkeit von 9 m/s gedreht und Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge von 660 nm, die von einer Laserdiode abgestrahlt wurden, wurden auf den Scheiben fokussiert, indem ein optisches System mit einer Objektlinse mit NA von 0,6 verwendet wurden. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 6A bis 6C gezeigt ist, wurde ein Überschreibenaufzeichnen in einer 8-16-Modulation (Bitlänge: 0,3 μm) durch Anwenden einer Mehrfachimpulswellenform durchgeführt, entsprechend den Wellenformen von Signalen, die von einen 3T-Signal zu einem 11T-Signal reichen. Die Spitzenleistung und Bias-Leistung wurden wie folgt bestimmt. Zunächst wurde eine Leistung, um eine Amplitude von –3dB zu einem Sättigungswert der Amplitude bereitzustellen, erhalten und die Leistung wurde mit 1,3 multipliziert, um eine Spitzenleistung bereitzustellen. Als nächstes wurde die Spitzenleistung festgesetzt, während die Bias-Leistung als variabel zum Durchführen eines 3T-Aufzeichnens bestimmt wurde. Ein 11T-Aufzeichnen wurde mit derselben Leistung zum Messen ei nes Dämpfungsverhältnisses des 3T-Signals durchgeführt, was als eine Löschrate eingeführt war. Da die Löschrate schrittweise angehoben wurde, wurde eine im wesentlichen flache Region wahrgenommen und in eine Abnahme gewandelt, wobei die Bias-Leistung bestimmt wurde, ein zentraler Wert der oberen Grenzleistung und einer niedrigeren Grenzleistung mit einer Löschrate von mehr als 20dB zu sein.
  • Tabelle 4 zeigt eine Aufzeichnungsleistung (Spitzenleistung/Bias-Leistung) zu einem Zeitpunkt eines Flächenaufzeichnens für jede Scheibe, C/N, einen maximalen Wert für eine Eliminationsrate und eine Anzahl von Malen, die ein Jitterwert 13 % oder weniger ist, wenn zufällige Signale wiederholt überschrieben-aufgezeichnet werden. Tabelle 4 Verhältnis zwischen Al-Konzentration in Ge2Sb2Te5-Dünnfilm und Scheibenleistungsfähigkeit
    Scheibe a1 a2 a3 A4 a5 a6 a7 a8
    Al – Konzentration 0 % 2,2 % 5,3 % 10 % 14,3 % 18,2 % 21,7 % 25 %
    Leistung mW 10,5/4,5 mW 10,5/4,5 mW 10,5/4,5 mW 10,5/4,5 mW 10,1/4,6 mW 10,0/4,9 mW --- ---
    C/N 50 dB 51,5 dB 52 dB 52,5 dB 52,5 dB 52,5 dB 52,0 dB ---
    Löschrate 25 dB 30 dB 34 dB 35 dB 29 dB 21 dB 10 dB ---
    NT 3·104 1·105 > 1·105 > 1·105 1·105 2·104 --- ---
    • 1): Al Konzenration
    • 2): Anzahl von von Malen
  • Die Ergebnisse zeigen, dass ein Hinzufügen von Al die Löschrate verbessert und eine Anzahl von Wiederholungen erhöht. Wenn die Al-Konzentration nicht höher als eine Konzentration (10%) der Gitterfehler war, überstiegen Löschraten 30 dB und die Wiederholzahlen überstiegen 100.000 für jede der Scheiben a2, a3 und a4. Es wurde herausgefunden, dass optimale Werte für C/N, Löschrate und Wiederholzahl erhalten wurden, wenn die Al-Konzentration mit der Konzentration Ddf der Gitterfehler übereinstimmte. Eine Hochgeschwindigkeitskristallisationsfähigkeit wurde zu dem Zeitpunkt erhalten, bei dem die Al-Konzentration 1,5-mal der Gitterfehlerkonzentration wurde. Für die Scheibe a5 war die Wiederholzahl erhöht, wenn diese mit einer Scheibe, die keine Additive umfasst, verglichen wurde. Wenn die Additivkonzentration übermäßig erhöht wird, wird die Kristallisationsgeschwindigkeit verringert und dadurch die Löschrate verringert und der Jitter wird groß. Für die Scheiben a7 und a8 war der Jitter über 13 % von der anfänglichen Stufe. Für diese Scheiben mit verbesserte Wiederholbarkeit wurde beobachtet, dass eine Massenübertragung bzw. ein Massenübergang beschränkt wurde.
  • (Beispiel 4)
  • Verschiedene Scheiben wurden durch Bestimmen der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms in Beispiel 1 auf (GeTe)x(Sb2Te3)1-X bestimmt, wobei der x-Wert in einem Bereich von 0 bis 1 variiert wurde. Für jede Scheibe wurden D1 und D2 gemessen. D1 bezeichnet einen geeigneten Bereich einer Al-Konzentration und D2 bezeichnet einen optimalen Bereich aus D1. Die Konzentration wurde zunächst auf 0,2 % und 0,5 % bestimmt und nachfolgend wurde sie um 0,5 % erhöht, d. h. 1 %, 1,5 %, 2 %, 2,5 % ... . Der geeignete Bereich wurde bestimmt, ein Konzentrationsbereich zu sein, um eine Wiederholzahl bereitzustellen, die größer als eine Scheibe ohne Additive ist und die Bestimmung wurde basierend auf den in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Der optimale Bereich war ein Konzentrationsbereich, in dem die Wiederholzahl zumindest verdoppelt im Vergleich zu einer Scheibe ohne Additive war und ein Bereich, der eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit hat, wurde erhalten. Insbesondere ist es ein Bereich, um eine Kristallisation durch Bestrahlung eines Laserstrahls für 150 ns höchstens zu erlauben. Tabelle 5 Optimale Al-Hinzufügungskonzentration für (GeTe)x(Sb2Te3)1-X
    X-Wert Ddf für NaCl Struktur Al-Konzentration innerhalb geeignetem Bereich: D1 Al-Konzentration innerhalb optimalem Bereich: D1 Bemerkungen
    0 16,7 % --- --- Sb2Te3 selbst
    0,1 16,1 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 24,0 % 3,0 % ≤ D2 ≤ 16,0 %
    0,2 15,4 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 23,0 % 3,0 % ≤ D2 ≤ 15,0 %
    0,33 14,3 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 22,0 % 3,0 % ≤ D2 ≤ 14,0 % GeSb4Tc,
    0,5 12,5 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 19,5 % 2,0 % ≤ D2 ≤ 12,5 % GeSb2Te4
    0,67 10,0 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 16,0 % 1,5 % ≤ D2 ≤ 11,0 % Ge2Sb2Te5
    0,8 7,1 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 11,5 % 0,5 % ≤ D2 ≤ 8,5 %
    0,9 4,2 % 0,2 % ≤ D1 ≤ 6,5 % 0,2 % ≤ D2 ≤ 4,5 %
    0,91 3,8 % 0,2% ≤ D1 ≤ 6,0% 0,2% ≤ D2 ≤ 4,0%
    1 0 % --- --- GeTe selbst
  • Tabelle 5 zeigt die Testergebnisse. Die Tabelle umfasst ebenfalls Berechungsergebnisse der Konzentration Ddf von Gitterfehlern. Die Gitterfehler sind unvermeidlich in einer kristallinen Struktur unter einem hypothetischem Umstand gebildet, dass diese Materialdünnfilme metastabile Phasen eines Steinsalztyps durch Laserbestrahlung bilden. Wie in der Tabelle angezeigt ist, erhöht sich die Konzentration Ddf der Gitterfehler, wenn eine (GeTe)x(Sb2Te3)1-x quasibinäres System-Zusammensetzung von der GeTe-Seite zu der Sb2Te3-Seite übergeht. Andererseits ist, wenn der geeignete Bereich eines Al-Betrags einen Bereich erreicht, der höher als ein Bereich für die Fehlerkonzentration ist, der Be reich bis zu etwa 1,5 × Ddf wirksam beim Verbessern der Eigenschaften.
  • 7 zeigt einen Graphen, um die Beziehungen darzustellen. Die durchgezogene Linie bezeichnet Ddf, während • die obere Grenze des oberen Bereichs und Δ die obere Grenze des optimalen Bereichs bezeichnet. Die obere Grenze des optimalen Bereichs stimmt im wesentlichen mit dem Ddf-Wert überein, während der X-Wert gering ist und der Absolutwert von Ddf groß ist. Die obere Grenze wird jedoch um etwa 20 % größer als Ddf werden, wenn der X-Wert erhöht wird und der Ddf-Wert verringert wird. Der Grund kann wie folgt geschätzt werden. Da ein Teil des Al-Additiv aufgrund Oxidation, Nitrierung oder dergleichen, modifiziert ist, ist ein Prozentsatz zum Eintreten in die Kristallgitter verringert und somit sollte der Betrag an Additiven erhöht werden.
  • (Beispiel 5)
  • Scheiben aus Beispiel 4 wurden 10.000 Male einem Überschreibaufzeichnen eines Signals einer einzelnen Frequenz mit einer Markierungslänge von 0,3 μm ausgesetzt, bevor eine Messung des CN-Verhältnisses durchgeführt wurde. Nachfolgend wurden die Scheiben in einem Thermostat bei einer Temperatur von 90 °C und einer Feuchtigkeit von 80 RH über einen Zeitraum von 200 Stunden gehalten und das CN-Verhältnis derselben Spur wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. In der Tabelle bezeichnet ⦾, dass das anfängliche CN-Verhältnis zumindest 50 dB betrug und eine Verringerung in dem CN-Verhältnis höchstens 1 dB war, selbst nach einem Beschleunigungstest von 200 Stunden. O bezeichnet, dass das anfängliche CN-Verhältnis zumindest 50 dB betrug und eine Verringerung in dem CN-erhältnis höchstens 3 dB nach einem Beschleunigungstest von 100 Stun den war. Δ bezeichnet, dass das anfängliche CN-Verhältnis zumindest 50 dB betrug, während das CN-Verhältnis um zumindest 3 dB in dem Beschleunigungstest verringert wurde. X zeigt an, dass Probleme während des anfänglichen Überschreibens von 10.000 Malen auftraten, bspw. wurde das CN-Verhältnis verringert. Tabelle 6 Ergebnisse eines Beschleunigungstests von Scheiben basierend auf (Gere)x(Sb2Te3)( 1-x ) enthaltendes Al
    X 0 0,1 0,2 0,33 0,5 0,67 0,8 0,9 0,91 1
    Ergebnis Δ Δ O O O O O O X X
  • (Beispiel 6)
  • Ein ähnlicher Test wurde durch Ändern der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms aus Beispiel 4 auf (Gere)x(Bi2Te3)1-x durchgeführt. Ähnliche Ergebnisse wurden für die Wirkungen erhalten, die durch das Hinzufügen von Al und die geeignete Konzentration bewirkt wurden.
  • (Beispiel 7)
  • Ein ähnlicher Test wurde durch Ändern der Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms aus Beispiel 4 zu (GeTe)x(M2Te3)1-x durchgeführt (M: eine Mischung mit Sb und Bi bei einem beliebigen Verhältnis). Ähnliche Ergebnisse wurden für die Wirkungen erhalten, die durch das Hinzufügen von Al und die geeignete Konzentration bewirkt wurden.
  • (Beispiel 8)
  • Scheiben mit Filmen mit variierter N-Konzentration wurden durch Variieren eines Partialdrucks von Ar-Gas und N2-Gas bereitet, wobei die Aufzeichnungsschichten durch Hinzufügen von 7 % Al zu (GeTe)0,8(Sb2Te3)0,2 gebildet wurden. Die Konzentration von N in den Filmen wurde durch Verwenden von SIMS identifiziert. Die auf diese Weise erhaltenen Scheiben wurden einem Aufzeichnen von zufälligen Signalen mit einer Bit-Länge von 0,26 μm unter einer Bedingung ausgesetzt, dass die Aufzeichnungsleistung 11 mW betrug (Spitzenleistung)/5 mW (Bias-Leistung) und die lineare Geschwindigkeit betrug 9 m/s, um die Überschreibeigenschaften zu untersuchen. Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
  • Tabelle 7 zeigt an, dass ein Hinzufügen von N eine Aufzeichnungsempfindlichkeit verbessert. Wenn übermäßiges N hinzugefügt wurde, wurde die optische Konstante reduziert und C/N wurde verringert. Die Wirkungen wurden offensichtlich, wenn 0,5 % von N hinzugefügt wurde und der bevorzugte Betrag von N war etwa 5 %. Tabelle 7 Verhältnis zwischen N-Konzentration im Aufzeichnungsdünnfilm und Scheibenleistungsfähigkeit
    Scheiben A B C D E F G H
    N-Konzentration 0 % 0,1 % 0,5 % 1 % 3 % 5 % 10 % 20 %
    C/N 51,0 dB 51,0 dB 52,0 dB 52,0 dB 52,5 dB 52,5 dB 49,5 dB 45,0 dB
    Leistung mW 11,5/5,0 mW 11,4/4,9 mW 11,1/4,6 mW 10,8/4,4 mW 10,5/4,1 mW 10,0/4,0 mW 10,0/4,2 mW 10/4,4 mW
  • (Beispiel 9)
  • Verschiedene Additive, die sich von Al unterscheiden, wurden zu Ge2Sb2Te5-Aufzeichnungsfilmen hinzugefügt, um die Aufzeichnungseigenschaft der Filme zu untersuchen. Additive wurden von Elementen mit Innenradien ausgewählt, die ähnlich einem Innenradius von Al sind, d.h. V, S, Si, P, Se, Ge, Mn, Re, Co, Te, Cr, Ni. Elemente mit Schmelzpunkten ähnlich demjenigen von Al, d.h. Sb, Pu, Mg, Ba, und Elemente einer getrennten Gruppe, d.h. Ag, Pb und Sn. Jedes Additiv von etwa 5 Atom% wurde zum Untersuchen der Wirkungen hinzugefügt.
  • Scheiben wurden in Übereinstimmung mit Beispielen 1 und 3 hergestellt, um die Überschreibwiederholbarkeit zu untersuchen. Selbst wenn ein Element einen Ionenradiuswert hatte, der demjenigen von Al ähnlich ist, verursachten die Elemente oft eine Phasentrennung während einer Wiederholung, wenn der Schmelzpunkt zu weit weg von demjenigen von Al war. Für ein Element mit einem Schmelzpunkt ähnlich demjenigen von Al trat eine Degradation aufgrund eines Massenübergangs als ein Ergebnis einer Wiederholung auf, wenn der Ionenradiuswert weit entfernt von demjenigen von Al war. Wenn Pb oder Sn hinzugefügt wurde, wurde sowohl die Wiederholbarkeit als auch die Kristallisationsgeschwindigkeit verbessert, während die Kristallisationstemperatur um einige Grade verringert wurde. Wenn Ag hinzugefügt wurde, wurde die Signalamplitude verbessert und die Wiederholzahl wurde leicht erhöht. Schließlich wurde eine maximale Wiederholzahl für eine Scheibe erreicht, die ein Additiv aufweist mit einem Innenradius und einem Schmelzpunkt ähnlich denjenigen von Al.
  • (Beispiel 10)
  • Verschiedene Additive wurden zu Ge3Al2Te6-Aufzeichnungsfilmen hinzugefügt, um die Aufzeichnungseigenschaft der Filme zu untersuchen. Für die Additive wurden Sn, Pb und Ag ausgewählt, da diese Elemente eine Steinsalztypkristallstruktur mit Te (SnTe, PbTe, AgSbTe2) in einem thermisch ausgeglichenen Zustand bilden werden. Konzentrationen der jeweiligen Elemente waren 5 % und 8,5 %. Scheiben wurden in Übereinstimmung mit Beispielen 1 und 3 zum Untersuchen der Laserkristallabschnitte hergestellt, um s Steinsalztypkristalle einer einzelnen Phase zu finden. Bei einer Untersuchung der Überschreibwiederholbarkeit trat kein Massenübergang auf, selbst nach 10.000 Malen von Wiederholungen.
  • 8A-8F und 9A-9E zeigen Kristallstrukturen für repräsentative Beispiele in Beispielen 10 und 11. In der Zeichnung umfassen lediglich einige der Strukturen Gitterfehler, was anzeigt, dass Gitterfehler in Abhängigkeit der Zusammensetzungen gebildet werden. Te- oder Se-Atome belegen die 4a Seiten, während die anderen Atome und Gitterfehler (Leerstelle) die 4b Seiten belegen. Die Atome belegen die jeweiligen Seiten zufällig und die Rate ist durch die Zusammensetzung beeinflusst.
  • (Beispiel 11)
  • Ein Aufzeichnungsfilm wurde gebildet, bei dem Sb aus Beispiel 4 durch Al ersetzt wurde. Die Zusammensetzung des Aufzeichnungsfilms war (Gere)x(Al2Te3)(1-x) (X = 0,67,0,8). Der Aufzeichnungsfilm wurde mit einem Laserstrahl bestrahlt, um so eine metastabile Einphase zu erhalten. Bei einer Auswertung der Scheibenleistungsfähigkeit wurde ein Überschreibaufzeichnen bei einer linearen Geschwindigkeit von 9 m/s erreicht. Eine Aufzeichnungsempfindlichkeit wurde um etwa 10 % in Scheiben erhöht, die die Zusammensetzung mit 3 Atom% von Sb oder Bi umfassen.
  • (Beispiel 12)
  • In Übereinstimmung mit Beispiel 1 wurden verschiedene (100 Arten) optische Scheiben hergestellt, bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch [(Ge+Sn)4Sb2Te7](100-y)Cry. In der Zusammensetzung bezeichnet x einen Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung und y bezeichnet Atom. Die Werte von x und y wurden in dem folgenden Bereich variiert:
    x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
    y = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
  • Ein Substrat, das in diesem Beispiel verwendet wird, ist ein scheibenförmiges Polycarbonatharzsubstrat, das 0,6 mm dick ist, einen Durchmesser von 120 mm und einen inneren Durchmesser von 15 mm aufweist. Eine spiralförmige Nut wurde auf im wesentlichen der gesamten Oberfläche des Substrats gebildet. Die Spur war eine konkav-konvexe Nut mit einer Tiefe von 70 nm. Sowohl der Nutabschnitt als auch der Flächenabschnitt der Spur hatte eine Breite von 0,615 μm. Ein mehrschichtiger Film würde auf der Oberfläche gebildet werden. Ein Laserstrahl zum Aufzeichnen bzw. Wiedergeben eines Informationssignals kann zu einer beliebigen Position auf der Scheibe durch ein Servosignal bewegt werden, das von der konkav-konvexen Form erhalten wird. Auf dem Substrat wurden die folgenden Schichten in dieser Reihenfolge gebildet: eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht mit einer Dicke von 100 nm, eine GeN-basierte Grenzflächenschicht mit einer Dicke von 5 nm, eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von 9 nm mit der vorstehend bezeichneten Zusammensetzung, eine GeN-Grenzflächenschicht mit einer Dicke von 5 nm, eine ZnS:20 mol% SiO2-Schutzschicht mit einer Dicke von 40 nm, eine Ge-basierte oder Si-basierte Legierungsschicht mit einer Dicke von 40 nm und eine Ag-basierte reflektie rende Metallschicht mit einer Dicke von 80 nm. Die Scheibeneigenschaften wurden anhand dreier Kriterien bewertet, d.h. Signalvolumen, Wiederholungsanzahl und Stabilität einer Empfindlichkeit beim erneuten Schreiben (nach einem Umgebungstest bei 80 °C, 90 % RH für 200 H). Bei einer Bewertung, die durch Nehmen einer Scheibe von y = 0 und z = 0 als ein Standart durchgeführt wurde, wurde die Kristallisationsgeschwindigkeit mit einem Anwachsen einer Sn-Konzentration erhöht, während übermäßiges Sn eine Stabilität eines amorphen Zustands verringerte. Wenn eine Cr-Konzentration erhöht wurde, wurden die Kristallisationsgeschwindigkeit und die Signalamplitude verringert und eine Überschreibungsempfindlichkeit wurde aufgrund eines Umgebungstests verringert, während die Stabilität der amorphen Phase und die Wiederholzahl erhöht wurden. Es wurde bestätigt, dass eine gleiche oder bessere Leistungsfähigkeit für all die drei Kriterien erhalten wurde, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 3 % bis 15 % und die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 10 % lag. Es war insbesondere beim Verbessern sowohl der Wiederholzahl als auch der Stabilität einer Überschreibungsempfindlichkeit wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 5 % bis 10 % war und die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 5 % lag.
  • (Beispiel 13)
  • In Übereinstimmung mit Beispiel 12 wurden 100 Arten von optischen Scheiben hergestellt, bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch:
    [(Ge+Sn)4Sb2Te7](100-z)Agz. Bei der Zusammensetzung bezeichnet x einen Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung und z bezeichnet Atom%. Die Werte von x und z wurden in dem folgenden Bereich variiert:
    x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
    z = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
  • Die Dicke der jeweiligen Schichten und Bewertungskriterien sind identisch mit denjenigen aus Beispiel 12. Es wurde bestätigt, dass die Kristallisationsgeschwindigkeit mit einem Anwachsen einer Sn-Konzentration erhöht wurde aber die Stabilität eines amorphen Zustands sich verschlechterte, wenn die Konzentration übermäßig angehoben wurde. Es wurde bestätigt, dass ebenfalls ein Anwachsen einer Ag-Konzentration eine Signalgröße vergrößert, obwohl übermäßiges Ag die Wiederholbarkeit verringerte.
  • Es wurde bestätigt, dass eine gleichwertige oder besser Leistungsfähigkeit für alle drei Kriterien in einem Vergleich zu einem Fall erreichbar war, in dem keine Additive aufgenommen waren, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 3 % bis 15 % lag und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 10 % lag. Es war insbesondere beim Verbessern sowohl der Signalamplitude als auch der Stabilität der Überschreibungsempfindlichkeit wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 5 % bis 10 % und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 3 % lag.
  • (Beispiel 14)
  • In Übereinstimmung mit Beispielen 12 und 13 wurden 1.000 Arten von optischen Scheiben hergestellt, bei denen die Zusammensetzung repräsentiert ist durch:
    [(Ge+Sn)4Sb2Te7](100y-z)CryAgz. In der Zusammensetzung bezeichnet x einen Prozentsatz von Sn in der Gesamtzusammensetzung und y und z bezeichnen Atom%. Die Werte von x, y und z wurden in dem folgenden Bereich variiert:
    x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
    y = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %
    z = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20 %.
  • Die Dicke der jeweiligen Schichten und Bewertungskriterien sind identisch mit denjenigen aus Beispielen 12 und 13. Es wurde bestätigt, dass eine gleichwertige oder bessere Leistungsfähigkeit für alle drei Kriterien erreichbar war, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 3 % bis 15 % lag, die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 5 % und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 10 % lag. Es war insbesondere beim Verbessern der Signalamplitude, Stabilität einer Überschreibungsempfindlichkeit und Wiederholbarkeit wirksam, wenn die Sn-Konzentration in einem Bereich von 5 % bis 10 % lag, die Cr-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 3 % lag und die Ag-Konzentration in einem Bereich von 1 % bis 3 % lag.
  • (Beispiel 15)
  • Ähnliche Ergebnisse wurden bei einer Bewertung in Übereinstimmung mit Beispielen 12, 13 und 14 erhalten, wobei Cr durch Mn ersetzt wurde.
  • (Beispiel 16)
  • Die Tests aus Beispielen 12, 13, 14 und 15 wurden nach Ersetzen des Basismaterials durch ein (Gere)x(Sb2Te3)(1-x) quasibinäres Systemmaterial (0 < x < 1) und ein GeTe-Bi2Te3 quasibinäres Systemmaterial (0 < x < 1) durchgeführt und ähnliche Wirkungen wurden erhalten. Insbesondere wenn 0,5 ≤ x ≤ 0,9 ist, waren sowohl die Wiederholbarkeit als auch die amorphe Stabilität erreichbar. Die Sn-Konzentration betrug vorzugsweise 1/2 oder weniger der Ge-Konzentration in dem Basismaterial, da die amorphe Phasenstabilität sich verschlechterte, wenn die Sn-Konzentration die Begrenzung überschritt.
  • (Beispiel 17)
  • Bei einem 0,6 mm dicken Polycarbonatsubstrat wurde ein Ge19Sn2,1Sb26,2Te52,6 (Atom%) Dünnfilm mit einer Dicke von 1 μm durch Sputtern gebildet. Die gesamte Oberfläche des Films wurde mit einem Laserstrahl für eine Kristallisation bestrahlt und nachfolgend wurde ein Röntgenbeugungsbild beobachtet und die Struktur wurde mit einem Rietveld Verfahren (ein Verfahren zum Identifizieren durch Messen verschiedener Modellsubstanzen und Vergleichen der Substanzen mit einer Zielsubstanz) und einem WPPF-Verfahren (WPPF: wholepowder-peak-fitting) analysiert. Es wurde bestätigt, dass der Film eine kristalline NaCl-Typ-Phase und amorphe Phase umfasst und dass etwas 20 % an Gitterfehlern bei den 4b Seiten vorlagen. Die vorstehend identifizierte Dünnfilmzusammensetzung kann durch (Ge+Sn)2Sb2,5Te5 repräsentiert werden, bei der etwas 0,5 mol des 2,5 mol Sb nicht in die Gitter eintreten kann und das überschüssige Sb als eine amorphe Komponente abgeschieden wird. Zu diesem Zeitpunkt war das mol-Verhältnis (r) der Zusammensetzung der amorphen Phase zu demjenigen der kristallinen Phase etwa 0,5/1 = 0,5. In einem Test, in dem die Sb-Konzentration auf einer Basis der Zusammensetzung variiert wurde, wurden Kristallisationseigenschaften experimentell gehalten, wenn "r" 2,0 oder weniger war. Wenn "r" 1,0 oder weniger war, wurde die Kristallisationsgeschwindigkeit weiter erhöht.
  • (Beispiel 18)
  • Eine ähnliche Analyse wurde durch Variieren der Zusammensetzung von Aufzeichnungsfilmen in Beispiel 17 durchgeführt. Tabelle 8 zeigt die Testergebnisse. Die rechte Spalte in der Tabelle zeigt die Geschwindigkeit einer Kristallisation an, die durch Laserbestrahlung verursacht ist. Die Markierung ⦾ zeigt an, dass die Zeit für eine Kristallisation 100 ns oder weniger betrug. O zeigt an, dass die Zeit 200 ns oder weniger war, Δ zeigt an, dass die Zeit 500 ns oder weniger war und X zeigt an, dass die Zeit 500 ns überstieg. Ein Aufzeichnungsfilm mit einer Markierung O wird vorzugsweise bei neueren Systemen angewandt. Ein Aufzeichnungsfilm mit einer Markierung Δ kann jedoch ebenfalls bei den Systemen angewendet werden. Wie in der Tabelle angezeigt ist, umfassen alle diese Zusammensetzungen Gitterfehler innerhalb davon und eine Phase bildet eine komplexe Phase, die eine NaCl-Typ-Kristallphase und eine amorphe Phase umfasst. Wenn ein Verhältnis "r" der amorphen Phase zu der kristallinen Phase in der kompexen Phase 1 oder weniger ist, ist eine Hochgeschwindigkeitskristallisation verfügbar. Eine Kristallisation wird schwierig werden, wenn das Verhältnis "r" 2 übersteigt. Tabelle 8 Zusammensetzungen und Strukturen von Materialien und Kristallisationsleistungsfähigkeit
    Nr. Gesamt-zusammensetzung Struktur einer komplexen Phase Gitterfehler r Kristallisationsleistungsfähigkeit
    1 Ge3Sb2,5Te6 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,5 mol 16 % 0,5 ⦾
    2 Ge3Bi2,8Te6 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Si amorphe Phase 0,8 mol 16 % 0,8 ⦾
    3 GeSb2,5Bi2Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb + Bi amorphe Phase 0,5 mol 28 % 0,5 ⦾
    4 Ge3SnBi2,7Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,7 mol 16 % 0,7 ⦾
    5 Ge2Sb2Cr0,3Te5 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,3 mol 20 % 0,3 ⦾
    6 GeSb2In0,2Te4 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,1 mol 25 % 0,2 ⦾
    7 GePb0,1Bi2Te4 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Si amorphe Phase 0,1 mol 25 % 0,1 ⦾
    8 GeSb2,2Se0,1Te3,9 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,2 mol 20 % 0,2 ⦾
    9 Ge3,5Sn0,01Sb3Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,01 mol 16 % 0,01 ⦾
    10 Ge3,5Sn0,1Sb3,5Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 0,3 mol 16 % 0,3 ⦾
    11 Ge3,5Sn0,5Sb3Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 1,0 mol 16 % 1,0 ⦾
    12 Ge3,5Sn0,5Sb3,5Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 1,5 mol 16 % 1,5 O
    13 Ge3,5Sn0,5Sb4Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 2,0 mol 16 % 2,0 Δ
    14 Ge3,5Sn0,5Sb4,5Te7 NaCL-Typ kristalline Phase 1 mol + Sb amorphe Phase 2,5 mol 16 % 2,5 X
  • (Beispiel 19)
  • Ein Polycarbonatscheibensubstrat mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 0,6 mm wurde bereitet und eine kontinuierliche Nut mit einer Tiefe von 60 nm und einer Breite von 0,6 μm wurde auf der Oberfläche gebildet. Auf dem Scheibensubstrat wurde ein mehrschichtiger Film mit den Aufzeichnungsfilmen von Nr. 9-18 in Beispiel 18 gebildet, in einer vorbestimmten Reihenfolge durch Sputtern, eine Schutzplatte wurde durch Verwenden eines bei ultravioletter Strahlung härtbaren Harzes angeheftet und nachfolgend wurden die Aufzeichnungsschichten mittels eines Laserstrahls kristallisiert. Jede mehrschichtige Filmstruktur hatte eine Laminierung mit sechs Schichten auf einem Substrat und die Schichten sind ZnS-SiO2:20 mol% Schicht mit einer Dicke von 90 nm, eine Ge-N-Schicht mit einer Dicke von 5 nm, eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke von 20 nm, eine Ge-N-Schicht mit einer Dicke von 5 nm, eine ZnS-SiO2:20 mol% Schicht mit einer Dicke von 25 nm und eine Al-Legierungsschicht mit einer Dicke von 100 nm.
  • Ein Deck zum Bewerten der Scheibeneigenschaften umfasst einen optischen Kopf, der mit einem roten Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 650 nm und einer Objektlinse mit NA von 0,6 ausgerüstet ist. Die Drehgeschwindigkeit jeder Scheibe wurde variiert, um den linearen Geschwindigkeitsbereich herauszufinden, in dem ein Aufzeichnen und Löschen (Überschreiben) verfügbar waren. Modulationsfrequenzen (f1 und f2) wurden ausgewählt, so dass Aufzeichnungsmarkierungen 0,6 μm und 2,2 μm unter jeder linearen Geschwindigkeitsbedingung sein würden und ein Aufzeichnen wurde wechselweise durchgeführt, um eine Wiederholbarkeit basierend auf dem C/N und der Löschrate herauszufinden. In Beispiel 19 war der Aufzeichnungsabschnitt die Nut. Ein DC- bzw. Gleichstromlöschen wurde durchgeführt nach dem Aufzeichnen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Die lineare Geschwindigkeit, die in Tabelle 9 dargestellt ist, ist die obere Grenze einer linearen Geschwindigkeit, die dem C/N ermöglicht, das amorph aufgezeichnet wurde, bei f1 48 dB zu übersteigen und gleichzeitig der Gleichstromlöschrate (Kristallisation) eines f1-Signals ermöglicht, 25 dB zu übersteigen.
  • Tabelle 9 zeigt, dass ein anwendbarer Bereich einer linearen Geschwindigkeit kontinuierlich auf eine beliebige Weise in Übereinstimmung mit einer Änderung des r-Werts ausgewählt werden kann. Unter jeder Bedingung zur maximalen linearen Geschwindigkeit zeigte jede Scheibe eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit von mehr als 10.000 Malen. Tabelle 9 Materialzusammensetzung und Begrenzung einer anwendbaren linearen Geschwindigkeit
    Nr. Zusammensetzung R Wiederholanzahl lineare Geschwindigkeitsgrenze
    9 Ge3,5Sn0,01Sb3Te7 0,01 > 500.000 50,0 m/s
    10 Ge3,5Sn0,1Sb3 ,5Te7 0,3 > 500.000 30,0 m/s
    11 Ge3,5Sn0,5Sb3Te7 1,0 300.000 10,0 m/s
    12 Ge3,5Sn0,5Sb3 ,5Te7 1,5 100.000 3,0 m/s
    13 Ge3,5Sn0,5Sb4Te7 2,0 50.000 1,0 m/s
    14 Ge3,5Sn0,5Sb4 ,5Te7 2,5 10.000 0,3 m/s
  • (Beispiel 20)
  • Eine Vorrichtung, wie in 10 gezeigt ist, wurde zusammengestellt. In Beispiel 20 wurde ein Si-Substrat mit einer nitrierten Oberfläche bereitet. Eine Elektrode aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm wurde auf dem Substrat durch Sputtern bereitgestellt und nachfolgend wurde ein SiO2-Film mit einer Dicke von 100 nm darauf durch eine Metallmaske gebildet, die mit einem kreisförmigen Loch von 0,5 mm im Durchmesser vorgesehen war. Als nächstes wurde ein (Ge3Sn1Sb2Te7)95Cr5-Film darauf gebildet, um eine Dicke von 0,5 μm zu haben, eine Au-Elektrode wurde gesputtert, um eine Dicke von 0,5 μm zu haben, und die jeweiligen Elektroden wurden mit Au-Leitern verbunden. Durch Anlegen einer Spannung von 500 mV zwischen diesen Elektroden für einen Zeit raum einer Pulsbreite von 100 ns wandelte sich die Vorrichtung von einem Zustand hohen Wiederstands zu einem Zustand niedrigen Wiederstands. Wenn diese Vorrichtung mit einem Strom von 100 mA für einen Zeitraum einer Pulsbreite von 80 ns in dem nächsten Schritt geladen wurde, wurde der Zustand der Vorrichtung von dem Zustand niedrigen Wiederstands zu einem Zustand hohen Wiederstands umgekehrt.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Wie vorstehend erwähnt ist, stellt die vorliegende Erfindung ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium mit einem Aufzeichnungsdünnfilm bereit. Das Aufzeichnungsmedium mit einem Aufzeichnungsdünnfilm zeigt eine geringe Variation der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften, selbst nach einem Wiederholen eines Aufzeichnens und Wiedergebens, und eine ausgezeichnete Wettereignung. Die bevorzugte Ausführungsform stellt ein Aufzeichnungsmedium mit einem Aufzeichnungsdünnfilm zur Verfügung, der eine hohe Beständigkeit gegen Zusammensetzungsvariationen und einfache Steuereigenschaften aufweist.

Claims (2)

  1. Informationsaufzeichnungsmedium mit einem Substrat (7) und einer Aufzeichnungsmaterialschicht (8), die auf dem Substrat (7) gebildet ist, wobei die Aufzeichnungsmaterialschicht (8) einer reversiblen Phasenänderung zwischen elektrisch oder optisch erfassbaren Zuständen durch elektrische Energie oder durch elektromagnetische Energie durchläuft, wobei die Aufzeichnungsmaterialschicht (8) ein Material ausgewählt aus einem Material "A", das eine Kristallstruktur mit einem Gitterfehler in einer Phase der reversiblen Phasenänderung hat; oder ein Material "B" in einer komplexen Phase (100) umfasst, die aus einem kristallinen Abschnitt (110) besteht, der einen Gitterfehler aufweist, und einem amorphen Abschnitt (120) in einer Phase der reversiblen Phasenänderung, und der kristalline Abschnitt (110) und der amorphe Abschnitt (120) ein gemeinsames Element umfassen, zumindest ein Teil des Gitterfehlers mit einem Element gefüllt ist, das von einem Element verschieden ist, das die kristalline Struktur bildet, und eine Beziehung, die durch |Tim-Tnc| ≤ 100°C repräsentiert ist, erfüllt ist, wobei Tim einen Schmelzpunkt eines Elements bezeichnet, das zumindest einen Teil des Gitterfehlers füllt, und Tnc einen Schmelzpunkt eines Kristalls bezeichnet, das die kristalline Struktur bildet.
  2. Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, das eine Beziehung erfüllt, die durch 0,7 Rnc < Rim ≤ 1,05 Rnc repräsentiert ist, wobei Rim einen Innenradius eines Elements bezeichnet, das zumindest einen Teil des Gitterfehlers füllt, und Rnc einen Minimalwert eines Innenradius eines Elements bezeichnet, das die kristalline Struktur bildet.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3507445B2 (ja) * 2001-01-22 2004-03-15 田中貴金属工業株式会社 化学気相蒸着法用の化合物の供給システム及びこの化合物の供給システムを備える薄膜製造システム
EP2112659A1 (de) * 2001-09-01 2009-10-28 Energy Convertion Devices, Inc. Verbesserte Datenspeicherung in optischen Datenspeicher- und -abrufsystemen mit blauen Lasern und/oder Plasmonlinsen
KR100472817B1 (ko) * 2001-12-07 2005-03-10 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 정보기록 매체와 그 제조 방법
JP3978541B2 (ja) * 2002-09-25 2007-09-19 現代自動車株式会社 エンジンのシリンダヘッドカバー及びその組立方法
USRE48202E1 (en) 2002-12-19 2020-09-08 Iii Holdings 6, Llc Electric device comprising phase change material
US7115927B2 (en) 2003-02-24 2006-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase changeable memory devices
US7402851B2 (en) 2003-02-24 2008-07-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase changeable memory devices including nitrogen and/or silicon and methods for fabricating the same
US7425735B2 (en) * 2003-02-24 2008-09-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-layer phase-changeable memory devices
US6947311B2 (en) 2003-06-10 2005-09-20 University Of Basel Two-dimensional structural transition controlled by an electric field, memory storage device thereof, and method of making a memory storage device
TWI365914B (en) * 2003-07-03 2012-06-11 Mitsubishi Materials Corp Phase change recording film having high electrical resistance and sputtering target for forming phase change recording film
JP4766441B2 (ja) * 2003-09-17 2011-09-07 三菱マテリアル株式会社 半導体不揮発メモリー用相変化膜およびこの相変化膜を形成するためのスパッタリングターゲット
JP2005117030A (ja) * 2003-09-17 2005-04-28 Mitsubishi Materials Corp 半導体不揮発メモリー用相変化膜およびこの相変化膜を形成するためのスパッタリングターゲット
JP2005117031A (ja) * 2003-09-17 2005-04-28 Mitsubishi Materials Corp 半導体不揮発メモリー用相変化膜およびこの相変化膜を形成するためのスパッタリングターゲット
US20050062087A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-24 Yi-Chou Chen Chalcogenide phase-change non-volatile memory, memory device and method for fabricating the same
TW200523923A (en) * 2004-01-06 2005-07-16 Hitachi Maxell Optical disk, recording and reproducing apparatus for the same, and method for managing address information
TW200529414A (en) * 2004-02-06 2005-09-01 Renesas Tech Corp Storage
US7133207B2 (en) * 2004-02-18 2006-11-07 Icuiti Corporation Micro-display engine
CN1906043B (zh) 2004-07-28 2011-06-08 松下电器产业株式会社 信息记录介质
JP2006245251A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Mitsubishi Materials Corp 非晶質状態が安定な相変化記録膜およびこの相変化記録膜を形成するためのスパッタリングターゲット
US9127362B2 (en) 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
WO2007057972A1 (ja) * 2005-11-21 2007-05-24 Renesas Technology Corp. 半導体装置
US8647484B2 (en) * 2005-11-25 2014-02-11 Applied Materials, Inc. Target for sputtering chamber
WO2007088682A1 (ja) * 2006-01-31 2007-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 情報記録媒体およびその製造方法、並びにその製造装置
KR100782482B1 (ko) * 2006-05-19 2007-12-05 삼성전자주식회사 ＧｅＢｉＴｅ막을 상변화 물질막으로 채택하는 상변화 기억 셀, 이를 구비하는 상변화 기억소자, 이를 구비하는 전자 장치 및 그 제조방법
US20070278471A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Bomy Chen Novel chalcogenide material, switching device and array of non-volatile memory cells
WO2008026676A1 (fr) 2006-09-01 2008-03-06 Panasonic Corporation Support d'enregistrement d'informations optique
US20080064198A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-13 Wolodymyr Czubatyj Chalcogenide semiconductor memory device with insulating dielectric
KR100810615B1 (ko) * 2006-09-20 2008-03-06 삼성전자주식회사 고온 상전이 패턴을 구비한 상전이 메모리소자 및 그제조방법
US8968536B2 (en) * 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
US7901552B2 (en) 2007-10-05 2011-03-08 Applied Materials, Inc. Sputtering target with grooves and intersecting channels
US20090107834A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Applied Materials, Inc. Chalcogenide target and method
WO2009122571A1 (ja) * 2008-04-01 2009-10-08 株式会社 東芝 情報記録再生装置
US8223580B2 (en) * 2008-06-17 2012-07-17 Ovonyx, Inc. Method and apparatus for decoding memory
WO2010029607A1 (ja) * 2008-09-09 2010-03-18 株式会社 東芝 情報記録再生装置
US8598563B2 (en) * 2009-09-11 2013-12-03 Tohoku University Phase-change material and phase-change type memory device
GB201004633D0 (en) * 2010-03-19 2010-05-05 Isis Innovation Memory materials and their use
CN102832339A (zh) * 2012-09-11 2012-12-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 用于相变存储器的Al-Ge-Te相变材料
CN104157298B (zh) * 2014-07-16 2017-07-14 中国科学院上海光学精密机械研究所 荧光读出的可擦重写相变光盘
WO2018183883A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Massachusetts Institute Of Technology Gsst and applications in optical devices
EP3746843A4 (de) 2018-01-31 2022-02-23 Massachusetts Institute of Technology Verfahren und vorrichtung zur modulation von licht mit phasenwechselmaterialien
KR102550786B1 (ko) * 2019-08-23 2023-06-30 주식회사 엘지화학 화합물 반도체 및 그 제조방법
CN113594359B (zh) * 2021-07-01 2023-08-29 深圳大学 相变超晶格材料及其相变存储器单元
CN113705058B (zh) * 2021-09-14 2024-03-22 燕山大学 用于复相材料界面损伤模型的建模方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670345A (en) * 1985-02-22 1987-06-02 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Information recording medium
CN1010519B (zh) * 1985-09-25 1990-11-21 松下电器产业株式会社 可逆的光学情报记录介质
JPH01277338A (ja) * 1988-04-28 1989-11-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光記録媒体
DE69023786T2 (de) * 1989-03-17 1996-06-13 Fuji Xerox Co Ltd Optischer Aufzeichnungsträger.
EP0405605B1 (de) * 1989-06-30 1998-07-29 Fuji Xerox Co., Ltd. Medium und Verfahren zur optischen Aufzeichnung
JPH0342276A (ja) * 1989-07-10 1991-02-22 Toray Ind Inc 情報記録媒体
JPH0376684A (ja) 1989-08-21 1991-04-02 Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk 書換え型光情報記録媒体
DE4000690A1 (de) * 1990-01-12 1991-07-18 Philips Patentverwaltung Verfahren zum herstellen von ultrafeinen partikeln und deren verwendung
JP2553736B2 (ja) 1990-04-27 1996-11-13 松下電器産業株式会社 光記録媒体と光記録媒体の製造方法
US5194363A (en) 1990-04-27 1993-03-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical recording medium and production process for the medium
JPH0469282A (ja) * 1990-07-10 1992-03-04 Nec Corp 相変化型光記録媒体
US5254382A (en) * 1990-11-29 1993-10-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Optical recording medium
JP2560153B2 (ja) 1991-03-12 1996-12-04 非酸化物ガラス研究開発株式会社 光情報記録媒体
JP2560152B2 (ja) 1991-03-12 1996-12-04 非酸化物ガラス研究開発株式会社 光情報記録媒体
JP3211537B2 (ja) 1994-02-08 2001-09-25 東レ株式会社 光記録媒体
JPH07334832A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Hitachi Ltd 垂直磁気記録媒体及び磁気記録装置
JPH08127176A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Hitachi Ltd 情報記録用薄膜およびその製造方法、ならびに情報記録媒体およびその使用方法
KR0179259B1 (ko) * 1996-04-13 1999-04-15 구자홍 상변화형 광기록매체 및 그의 제조방법
JP3255051B2 (ja) * 1996-12-05 2002-02-12 三菱化学株式会社 光学的情報記録用媒体
EP0874361A3 (de) 1997-04-25 1999-04-07 Teijin Limited Optisches Aufzeichnungsmedium auf Basis von Phasenwechsel, und Verfahren zu dessen Herstellung
JP3570169B2 (ja) 1997-08-22 2004-09-29 松下電器産業株式会社 光学情報記録媒体
US6432502B1 (en) * 1999-11-17 2002-08-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical recording medium and method of manufacturing the same

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