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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium,
das in der Lage ist, hochdichte Aufzeichnung unter Verwendung der
Super-RENS-Technologie durchzuführen.
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Als
ein Verfahren zum Durchführen
einer optischen Aufzeichnung hoher Dichte ist ein Aufzeichnungs-
und Wiedergabe-Verfahren bekannt, das als Super-RENS-Technologie (Super-Resolution
Near-field Structure) bezeichnet wird und Nahfeldlicht verwendet
(zum Beispiel O plus E Bd. 22, Nr. 2, Seiten 202 bis 207, Februar
2000). Eine optische Speicherplatte (Super-RENS-Platte), die ein
Super-RENS-Verfahren verwendet, bietet eine Ausleseschicht zusätzlich zu
einer Aufzeichnungsschicht. Die Ausleseschicht weist Eigenschaften
auf, bei denen der Reflexionsgrad bei hoher Raumtemperatur hoch
wird und der Transmissionsgrad bei hoher Temperatur hoch wird, und
wenn ein Laser angewendet wird, wird in einem Teil der Mitte eines
Laserspots eine feine Öffnung
mit hohem Transmissionsgrad ausgebildet. Wenn Nachfeldlicht, das
aus dieser feinen Öffnung
erscheint, eine Markierung der Aufzeichnungsschicht erreicht, wird
das Nahfeldlicht in Ausbreitungslicht umgewandelt, und ein Teil
des Lichtes wird zu einem Abnehmerkopf hin reflektiert, und Informationen
werden in der Aufzeichnungsschicht aufgezeichnet, wenn eine Markierung
wiedergegeben wird.
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In
einer solchen Super-RENS-Platte ist eine Änderung der Intensität des reflektierten
Lichtes entsprechend dem Vorhandensein oder dem Nichtvorhandensein
der Markierung der Aufzeichnungsschicht, nämlich ein Modulationsgrad,
unzureichend, und um die Super-RENS als optische Speicherplatte marktfähig zu machen,
ist es notwendig, den Modulationsgrad zu verbessern. Fuji et al., „A near-field
recording and readout technology using a metallic probe in an optical
disk" (Eine Nahfeld-Aufzeichnungs- und
-Auslese-Technologie unter Verwendung eines metallischen Tastkopfes
in einer optischen Speicherplatte – nicht autorisierte Übersetzung – d. Übers.), Jpn
J. Appl. Phys., Bd. 39 (2000), 980–981, beschreibt ein Super-RENS-Aufzeichnungsmedium
gemäß dem Vorspruch
von Anspruch 1.
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Klar
et al., „Surface-Plasmon
Resonances in Single Metallic Nanoparticles" (Oberflächenplasmon-Resonanzen in einzelnen
metallischen Nanopartikeln – nicht
autorisierte Übersetzung – d. übers.), Phys.
Rev. Letts 80 (15) (1998), 4249–4254,
beschreibt die Anwendung von Streupartikeln aus Gold.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines optischen Aufzeichnungsmediums, das ein Super-RENS-Verfahren
verwendet, das in der Lage ist, einen großen Modulationsgrad zu gewährleisten.
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Gemäß der Erfindung
wird ein optisches Aufzeichnungsmedium mit einer hochauflösenden Schichtstruktur
bereitgestellt, das Nahfeldlicht verwendet und umfasst:
eine
Ausleseschicht zum Ausbilden des Nahfeldlichtes in dem zentralen
Teil eines Laserspots;
eine Aufzeichnungsschicht zum Empfangen
des in der Ausleseschicht erzeugten Nahfeldlichtes; gekennzeichnet
durch:
eine Streukörperschicht,
die Streukörper
zum Verstärken
einer Streuwirkung des Nahfeldlichtes enthält.
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Das
erzeugte Nahfeldlicht kann erhöht
werden, während
eine Streuwirkung des Nahfeldlichtes, das auf eine Markierung (51)
der Aufzeichnungsschicht (5) angewendet wird, durch die
Streukörper (61)
verstärkt
wird. Daher kann der Modulationsgrad verbessert werden. Die Streukörper (61)
können
in einer Partikelform oder einer Punktform ausgebildet werden, oder
sie können
in einer Linienform ausgebildet werden. In der Punktform kann willkürlich ein Rechteck,
ein Kreis oder eine andere Form ausgewählt werden. Die Linie kann
parallel zu den Spuren der Aufzeichnungsschicht oder entlang der
Spuren ausgebildet werden, oder sie kann senkrecht zu den Spuren
oder schräg
zu den Spuren ausgebildet werden. In dem Fall der Ausbildung der
Streukörper
(61) in einer Linienform oder des Ausbildens von Partikeln oder
Punkten aus den Streukörpern
(61) in einer Linienform ist es einfach, die Streukörper (61)
gleichwertig in Bezug auf die Markierung (51) über die
gesamten Spuren anzuordnen, wenn Linien entlang spiralför miger Spuren
ausgebildet werden, so dass sich Vorteile dahingehend ergeben, dass
es einfach wird, einen konstanten Modulationsgrad über die
gesamten Spuren aufrecht zu erhalten, oder dass es einfach wird,
das optische Aufzeichnungsmedium herzustellen. Als die Streukörper (61)
kann zum Beispiel beliebiges Metall verwendet werden.
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Zum
Beispiel kann Gold als die Streukörper verwendet werden, ein
beliebiges Metall kann verwendet werden. Ein Verfahren zum Lesen
der Markierung (51) der Aufzeichnungsschicht (5)
kann ein Verfahren zum Einfangen des reflektierten Lichtes oder
ein Verfahren zum Einfangen des geleiteten Lichtes sein. Ebenso
sind eine Wellenlänge
von Laserlicht zum Lesen von Informationen der Aufzeichnungsschicht
(5), eine numerische Apertur (NA) einer Objektivlinse etc.
nicht auf ein Ausführungsbeispiel beschränkt. Eine
Polarisationsrichtung des Laserlichtes zum Lesen von Informationen
der Aufzeichnungsschicht (5) kann eine Richtung entlang
der Spuren der Aufzeichnungsschicht sein oder kann eine Richtung
senkrecht zu den Spuren oder eine Richtung schräg zu den Spuren sein. Das Laserlicht muss
kein linear polarisiertes Licht sein.
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Die
Streukörperschicht
(6) kann auf der der Ausleseschicht (3) gegenüberliegenden
Seite bereitgestellt werden, wobei die Aufzeichnungsschicht (5) in
einer Sandwich-Position
dazwischen angeordnet ist. In diesem Fall kann die Streukörperschicht
(6) leicht in einer Position nahe der Aufzeichnungsschicht
(5) angeordnet werden, so dass das erzeugte Nahfeldlicht
wirksam erhöht
werden kann, während die
Streuwirkung des Nahfeldlichtes (10) durch die Streukörper (61)
wirksam verstärkt
wird.
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Die
Streukörperschicht
kann zwischen der Aufzeichnungsschicht (5) und der Ausleseschicht
(6) bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Streukörperschicht
leicht in einer Position nahe der Aufzeichnungsschicht (5)
angeordnet werden, so dass die Streuwirkung des Nahfeldlichtes (10)
durch die Streukörper
(61) wirksam verstärkt
werden kann. In diesem Fall können
die Streukörper
in einer Lückenschicht
(4) angeordnet werden, die zwischen der Aufzeichnungsschicht
(5) und der Ausleseschicht (3) bereitgestellt
wird.
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Die
Streukörper
(61) können
aus Partikelmaterial bestehen.
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Eine
Streukörper-Halteschicht
(6) zum Halten der Streukörper (81) wird bereitgestellt,
und die Streukörper-Halteschicht
(6) kann auf der der Ausleseschicht (3) gegenüberliegenden
Seite bereitgestellt werden, wobei die Aufzeichnungsschicht (5)
in einer Sandwich-Position dazwischen angeordnet ist. In diesem
Fall kann die Streukörper-Halteschicht (6) leicht
in einer Position nahe der Aufzeichnungsschicht (5) angeordnet
werden, so dass das erzeugte Nahfeldlicht wirksam erhöht werden
kann, während die
Streuwirkung des Nahfeldlichtes (10) durch die Streukörper (61)
verstärkt
wird.
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Die
Streukörper
(61) können
in der Aufzeichnungsschicht (5) bereitgestellt werden.
In diesem Fall können
die Streukörper
(61) nahe der Markierung (51) angeordnet werden,
so dass die Streuwirkung des Nahfeldlichtes (10) durch
die Streukörper
(61) wirksam verstärkt
werden kann.
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Eine
Streukörper-Halteschicht
zum Halten der Streukörper
(61) wird bereitgestellt, und die Streukörper-Halteschicht
kann zwischen der Aufzeichnungsschicht (5) und der Ausleseschicht
(3) bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Streukörper-Halteschicht leicht
in einer Position nahe der Aufzeichnungsschicht (5) bereitgestellt
werden, so dass die Streuwirkung des Nahfeldlichtes (10)
durch die Streukörper
(61) wirksam verstärkt
werden kann. In diesem Fall können
die Streukörper
in einer Lückenschicht
(4) angeordnet werden, die zwischen der Aufzeichnungsschicht
(5) und der Ausleseschicht (3) bereitgestellt
wird.
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Die
Streukörper
(61) können
aus Partikelmaterial bestehen.
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Die
Streukörper
(61) können
in einer Linienform ausgebildet werden. In diesem Fall können die Partikel-Streukörper in
einer Linienform ausgebildet werden, oder die Streukörper (61)
können
in einer Linienform ausgebildet werden. Eine Richtung der Linie
kann eine Richtung entlang der Spuren der Aufzeichnungsschicht (5)
sein oder sie kann eine Richtung senkrecht zu den Spuren oder eine
Richtung schräg
zu den Spuren sein.
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Um
im Übrigen
das Verständnis
der Erfindung zu erleichtern, werden Verweisziffern der anhängenden
Zeichnungen in Klammern gesetzt, jedoch wird die Erfindung dadurch
nicht auf das in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine Schnittdarstellung und zeigt schematisch ein optisches Aufzeichnungsmedium des
vorliegenden Ausführungsbeispieles.
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Die 2A bis 2D sind
Diagramme und zeigen eine Lagebeziehung zwischen Streukörpern und
Markierungen, wobei 2A ein Diagramm ist, das das
Muster 1 zeigt, 2B ein Diagramm ist, das das
Muster 2 zeigt, 2C ein Diagramm ist, das das
Muster 3 zeigt, und 2D ein Diagramm ist, das das
Muster 4 zeigt.
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3 ist
ein Diagramm und zeigt eine Wirkung der Streukörper in einem jeden der Beispiele der
Muster 1 bis 4; und
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4 ist
eine Schnittdarstellung und zeigt schematisch ein optisches Aufzeichnungsmedium,
in dem keine Streukörper
bereitgestellt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines optischen Aufzeichnungsmediums der Erfindung wird unten unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben werden. 1 ist
eine Schnittdarstellung und zeigt schematisch das optische Aufzeichnungsmedium der
Erfindung, und 2 ist ein Diagramm
und zeigt die Anordnungszustände
der Streukörper.
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Wie
in 1 gezeigt wird, wird ein optisches Aufzeichnungsmedium 100 des
Ausführungsbeispieles
hergestellt, indem ein Substrat 1 aus Glas oder Polymermaterial,
eine Schutzschicht 2 aus ZnS-SiO2, eine
Ausleseschicht 3 aus AgOx, eine Lückenschicht 4 aus
ZnS-SiO2, eine Aufzeichnungsschicht 5 aus GeSbTe
und eine Schutzschicht 6 aus ZnS-SiO2 nacheinander
von oben nach unten in 1 gestapelt werden. Als eine
Dicke einer jeden Schicht ist die Dicke der Lückenschicht 4 zum
Beispiel 20 bis 30 nm und die Dicke der Aufzeichnungsschicht 5 ist
5 bis 30 nm und die Dicke der Schutzschicht 6 beträgt 20 nm. Die
Schutzschicht 2, die Ausleseschicht 3, die Lückenschicht 4,
die Aufzeichnungsschicht 5 und die Schutzschicht 6 können unter
Verwendung eines allgemein öffentlich
bekannten Aufdampfungsverfahrens ausgebildet werden.
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Wie
in 1 gezeigt wird, wird eine Markierung 51,
die als Aufzeichnungsinformation wirkt, in der Aufzeichnungsschicht 5 ausgebildet.
Weiterhin werden Streukörper 61 aus
Au zum Verbessern des Modulationsgrades in der Schutzschicht 6 bereitgestellt.
Die 2A bis 2D veranschaulichen
ein Anordnungsverfahren der Markierung 51 und der Streukörper 61 in
dem Fall des Betrachtens des optischen Aufzeichnungsmediums 100 aus
einer Richtung der Linie II-II aus 1. Die Markierungen 51 werden
entlang spiralförmig
oder konzentrisch ausgebildeter Spuren auf eine Art und Weise ähnlich einer
normalen optischen Aufzeichnungsplatte ausgebildet.
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In
einem in 2A gezeigten Beispiel des Musters
1 sind die Streukörper 61 in
einer Linienform an vorgegebenen Abständen senkrecht zu einer Richtung
des Lesens durch den Abtastkopf, die durch den Pfeil P angedeutet
wird, angeordnet. Es wird so eingestellt, dass ein Durchmesser des
Streukörpers 61 feiner
ist als ein Durchmesser der Markierung 51 der Aufzeichnungsschicht 5 oder
dass eine Teilung von Linien der Streukörper 61 kleiner ist
als eine Teilung der Markierungen 51. In einem in 2B gezeigten
Beispiel des Musters 2 sind die Streukörper 61, in einer
Linienform in vorgegebenen Abständen senkrecht
zu der Richtung des Lesens durch den Abtastkopf, gezeigt durch den
Pfeil P, angeordnet, jedoch unterscheidet sich eine Lagebeziehung
zwischen der Markierung 51 und den Streukörpern 61. Das
heißt,
in dem Muster 1 aus 2A sind die Streukörper 61 so
angeordnet, dass sie die Linien in einem Abschnitt nahe dem Rand
der Markierung 51 ausbilden, in dem Muster 2 aus 2B sind
die Streukörper 61 jedoch
so angeordnet, dass sie die Linien in der Nähe der Mitte der Markierung 51 ausbilden.
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In
dem in 2C gezeigten Beispiel des Musters
3 sind die Streukörper 61 in
einer Linienform in vorgegebenen Abständen parallel zu der Richtung des
Lesens durch den Abtastkopf, angedeutet durch den Pfeil P, angeordnet.
Es ist so eingestellt, dass ein Durchmesser des Streukörpers 61 feiner
ist als ein Durchmesser der Markierung 51 der Aufzeichnungsschicht 5,
oder eine Teilung von Linien der Streukörper 61 ist kleiner
als eine Teilung der Markierungen 51. In einem in 2D gezeigten
Beispiel des Musters 4 sind die Streukörper 61, auf ähnliche
Art und Weise wie in dem Beispiel des Musters 3, in einer Linienform
in vorgegebenen Abständen
parallel zu der Richtung des Lesens durch den Abtastkopf, angedeutet
durch den Pfeil P, angeordnet, jedoch ist eine Lagebeziehung zwischen
der Markierung 51 und den Streukörpern unterschiedlich. Das heißt, in dem
Muster 3 aus 2C sind die Streukörper 61 so
angeordnet, dass sie die Linien in der Nähe der Mitte der Markierung 51 ausbilden,
jedoch sind die Streukörper 61 in
dem Muster 4 aus 2D so angeordnet, dass sie die
Linien überlappend
mit der Markierung 51 in einem Abschnitt nahe dem Rand
der Markierung ausbilden.
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Als
Nächstes
wird ein Verfahren zum Lesen der Markierung 51 des optischen
Aufzeichnungsmediums 100 beschrieben werden. Wie in 1 gezeigt wird,
wird die Ausleseschicht 3, wenn ein Laserstrahl 8 von
der Seite des Substrates 1 aufgebracht wird, in der Mitte
eines Punktes des Laserstrahls 8 erwärmt, und AgOx (Silberoxid)
der Ausleseschicht 3 zersetzt sich chemisch zu Silber und
Sauerstoff. In der Ausleseschicht 3 ist die Reflexion in
einem Zustand von AgOx bei Raumtemperatur gering, jedoch ist die
Reflexion des durch Zersetzung zum Zeitpunkt der Erwärmung erzeugten
Silbers hoch, so dass ein feiner Lichtstreubereich 9 ausgebildet
wird. Nahfeldlicht 10 wird um diesen Lichtstreubereich 9 herum
erzeugt, und dieses Nahfeldlicht 10 erreicht die Aufzeichnungsschicht 5.
Ausbreitungslicht erscheint durch die Wechselwirkung zwischen dem
Nahfeldlicht 10 und der Aufzeichnungsschicht 5,
und dieses Ausbreitungslicht geht durch die Ausleseschicht 3,
durch die Schutzschicht 3 und durch das Substrat 1 hindurch und
wird durch einen Abtastkopf aufgenommen, und dadurch wird eine in
der Aufzeichnungsschicht 5 ausgebildete Markierung 51 gelesen.
Da die chemische Zersetzung von AgOx (Silberoxid) in der Ausleseschicht 3 in
einem Bereich auftritt, der weitaus kleiner ist als der Spot des
Laserstrahls 8, kann ein Leseradius erzielt werden, der
kleiner ist als die Spotgröße des Laserstrahls 8.
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Der
Spot des Laserstrahles 8 bewegt sich entlang spiralförmig ausgebildeter
Spuren und ein Hochtemperaturabschnitt der Ausleseschicht 3 bewegt
sich mit der Bewegung des Spots und ein abgekühlter Abschnitt kehrt zu AgOx
zurück,
erneut durch umkehrbare Reaktion, so dass das optische Aufzeichnungsmedium 100 wiederholt
reproduziert werden kann.
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In
dem optischen Aufzeichnungsmedium 100 des Ausführungsbeispieles
werden die Streukörper 61 nahe
der Aufzeichnungsschicht 5 bereitgestellt, so dass das
durch die Wechselwirkung zwischen dem Nahfeldlicht 10 und
der Aufzeichnungsschicht 5 auftretende Ausbreitungslicht
verstärkt wird.
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3 ist
ein Diagramm und zeigt eine Wirkung der Streukörper 61 in einem jeden
Beispiel der Muster 1 bis 4 der 2A bis 2D,
und ein dreidimensionales FDTD-Verfahren (Finite Difference Time
Domain Method) unter Berücksichtigung
von Polarisierung eines Dielektrikums (Literatur: J.B. Judikis,
R. W. Ziolkowski, J. Opt. Soc. Am. A, 12, 9, 1974–1983, 1995)
durch ein Lorentz-Modell wurde als Analysenverfahren verwendet.
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Als
Berechnungsmodell wird der Fall angenommen, dass die Markierung 51 innerhalb
der Aufzeichnungsschicht 5 ein Phasenänderungsbereich mit einem Durchmesser
von 120 mm, gleichmäßig beabstandet,
ist und dass der Lichtstreubereich 9 der Ausleseschicht 3 Ag-Partikel
(Silberpartikel) mit dergleichen Größe wie die der Markierung 51 ist.
Weiterhin ist der Streukörper 61 der
Schutzschicht 6 ein rechteckiges Parallelepiped aus Au
(Gold) mit einer Größe von 40
nm × 40
nm × 15
nm (Dicke: Breite einer Vertikalrichtung aus 1). Im Übrigen ist
dies gleichwertig mit dem Fall, dass der Streukörper 61 in einer Prismenform
(Linienform) ausgebildet wird, die ein Rechteck mit einer Querschnittsfläche von
40 nm × 15
nm ist. Eine Wellenlänge
eines einfallenden Strahles beträgt
635 nm und polarisiertes Licht ist linear polarisiertes Licht einer
Richtung (Radialrichtung) senkrecht zu einer Richtung von Lesen
durch den Tastkopf, angedeutet durch den Pfeil P.
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Ein
Modulationsgrad wird definiert durch „einen Modulationsgrad = (Ioff – Ion)/(Ioff + Ion)".
Hierbei sind Ioff und Ion die
Signalintensität
in einer Aus-Markierung (einem Bereich mit Ausnahme der Markierung 51)
und einer Ein-Markierung (einem Bereich auf der Markierung 51)
zu dem Zeitpunkt des Abtastens der Spuren, wobei die Markierungen 51 durch den
Laserstrahl angeordnet werden, und diese sind Integralwerte der
Menge reflektierten Lichtes, das in einer Objektivlinse mit einer
numerischen Apertur (NA) von 0,6 zurückkehrt.
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Ein „Nichtvorhandensein" in 3 zeigt
einen Modulationsgrad in dem Fall, dass die Streukörper nicht
bereitgestellt werden, und „Muster
1" zeigt einen Modulationsgrad
in dem Muster 1 aus 2A, und „Muster 2" zeigt einen Modulationsgrad in dem Muster
2 aus 2B, und „Muster 3" zeigt einen Modulationsgrad in dem
Muster 3 aus 2C, und „Muster 4" zeigt einen Modulationsgrad in dem
Muster 4 aus 2D.
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4 ist
eine Schnittdarstellung und zeigt schematisch ein optisches Aufzeichnungsmedium
in dem Fall, dass die Streukörper
nicht vorhanden sind, und die gleichen Verweisziffern bezeichnen
die gleichen Elemente wie diejenigen aus 1. Dieses
optische Aufzeichnungsmedium 100A wird hergestellt, indem
ein Substrat 1 aus Polymermaterial, eine Schutzschicht 2 aus
ZnS-SiO2, eine Ausleseschicht 3 aus
AgOx, eine Lückenschicht 4 aus
ZnS-SiO2, eine Aufzeichnungsschicht 5 aus
GeSbTe und eine Schutzschicht 6A aus ZnS-SiO2 nacheinander
von oben nach unten in 1 gestapelt werden. Wie in 4 gezeigt
wird, werden Streukörper
entsprechend den Streukörpern 61 in
der Schutzschicht 6A des optischen Aufzeichnungsmediums 100A nicht ausgebildet,
und das optische Aufzeichnungsmedium 100A unterscheidet
sich in diesem Punkt von dem optischen Aufzeichnungsmedium 100 aus 1.
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Wie
in 3 gezeigt wird, beträgt ein Modulationsgrad 0,82%
in dem Fall, dass die Streukörper nicht
vorhanden sind, und beträgt
4,82% in dem Fall von Muster 1 und beträgt 4,33% in dem Fall von Muster
2 und beträgt
1,51% in dem Fall von Muster 3 und beträgt 1,59% in dem Fall von Muster
4, und in jedem Fall der Muster 1 bis 4, in dem die Streukörper 61 bereitgestellt
werden, wird der Modulationsgrad größer als der des Falles, in
dem die Streukörper
nicht vorhanden sind. Insbesondere wird in dem Muster 1 und dem
Muster 2 festgestellt, dass sich der Modulationsgrad im Vergleich
zu dem Fall, in dem die Streukörper 61 nicht
vorhanden sind, um etwa das Vierfache bis Fünffache erhöht, und eine Wirkung der Verbesserung
des Modulationsgrades durch die Streukörper 61 ist bemerkenswert.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Fall gezeigt worden, in dem die Streukörper angeordnet sind, jedoch
können
die Streukörper
in einer Linienform angeordnet werden.
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Gemäß dem optischen
Aufzeichnungsmedium unter Verwendung des Super-RENS-Verfahrens der Erfindung kann somit
der Modulationsgrad bemerkenswert verbessert werden, indem eine
Streuwirkung des Nahfeldlichtes 10, das auf die Markierung 51 angewendet
wird, durch die Streukörper 61 verstärkt wird.
Im Übrigen
sind das Material des Streukörpers,
das Ausbildungsmuster des Streukörpers,
die Größe des Streukörpers, die
Lagebeziehung zwischen dem Streukörper und der Aufzeichnungsschicht, das
Material und die Dicke anderer Schichten etc. nicht auf das oben
beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.