DE69830648T2

DE69830648T2 - Ge-sb-te-legierung enthaltendes wiederbeschreibbares optisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69830648T2
Application number: DE69830648T
Authority: DE
Inventors: Guo-Fu Zhou; Antonius Bernardus JACOBS
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2018-10-30
Also published as: EP0951717A1; CN1249842A; US6127049A; TW412739B; KR20000069931A; EP0951717B1; KR100586874B1; CN1132166C; JP2001507645A; DE69830648D1; WO1999024975A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein überschreibbares, optisches Informationsmedium zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei das Medium ein Substrat aufweist, welches übereinander angeordnete Schichten in der folgenden Reihenfolge trägt: eine erste dielektrische Schicht, eine Aufzeichnungsschicht aus einem Phasenwechselmaterial mit einer Legierung aus Ge, Sb und Te, eine zweite dielektrische Schicht sowie eine Metallspiegelschicht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Verwendung eines solchen optischen Aufzeichnungsmediums bei Einsätzen mit hoher Speicherdichte und hoher Datenflussrate.
Eine auf dem Phasenwechselprinzip basierende, optische Informations- und Datenspeicherung ist attraktiv, da sie die Möglichkeiten des direkten Überschreibens (DOW) und der hohen Speicherdichte mit der problemlosen Verträglichkeit mit Nur-Lese-Systemen kombiniert. Eine optische Phasenwechselaufzeichnung umfasst die Ausbildung submikrometergroßer, amorpher Aufzeichnungsmarkierungen in einer dünnen, kristallinen Schicht unter Verwendung eines fokussierten Laserstrahls. Während der Aufzeichnung von Informationen wird das Medium gegenüber dem fokussierten Laserstrahl, welcher entsprechend den aufzuzeichnenden Informationen moduliert wird, bewegt. Auf Grund dessen findet eine Abkühlung der Phasenwechselaufzeichnungsschicht statt, wodurch die Ausbildung amorpher Informationsbits auf den freien Flächen der Aufzeichnungsschicht, die auf den nicht freien Flächen kristallin bleibt, bewirkt wird. Eine Löschung geschriebener, amorpher Markierungen wird durch Rekristallisierung durch Erhitzung mit Hilfe des gleichen Laserstrahls realisiert. Die amorphen Markierungen stellen die Datenbits dar, welche durch einen schwachen, fokussierten Laserstrahl über das Substrat reproduziert werden können. Reflexionsdifferenzen der amorphen Markierungen gegenüber der kristallinen Aufzeichnungsschicht ermöglichen einen modulierten Laserstrahl, welcher danach von einem Detektor in einen modulierten Photostrom entsprechend den codierten, aufgezeichneten, digitalen Informationen umgewandelt wird.
Eines der Hauptprobleme bei der optischen Phasenwechselaufzeichnung bei hohen Geschwindigkeiten ist die erforderliche Lösch-(Rekristallisations)-Geschwindigkeit. Eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit ist im Besonderen bei hochdichter (kompakter) Aufzeichnung und Anwendungen mit hoher Datenflussrate, wie z.B. plattenförmiger DVD-RAM sowie optisches Band, erforderlich, wobei die komplette Kristallisationszeit (komplette Löschzeit: CET) kürzer als 50 ns sein muss. Wenn die Kristallisationsgeschwindigkeit nicht hoch genug ist, um die lineare Geschwindigkeit des Mediums relativ zu dem Laserstrahl abzugleichen, können die alten Daten (amorphen Markierungen) von der vorhergehenden Aufzeichnung während des direkten Überschreibens (DOW) nicht vollständig entfernt (rekristallisiert) werden. Hierdurch entsteht ein hoher Störpegel.
Ein optisches Informationsmedium der eingangs erwähnten Art ist aus US-Patent US 5 191 565 bekannt. Das bekannte Medium vom Phasenwechseltyp weist ein plattenförmiges Substrat auf, welches übereinander angeordnete Schichten trägt, die nacheinander aus einer ersten dielektrischen Schicht, einer Aufzeichnungsschicht aus einer Ge-Sb-Te-Phasenwechsellegierung, einer zweiten dielektrischen Schicht sowie einer reflektierenden Metallschicht bestehen. Ein Schichtenstapel dieser Art kann als IPIM-Struktur bezeichnet werden, wobei M eine reflektierende bzw. Spiegelschicht, I eine dielektrische Schicht und P eine Phasenwechselaufzeichnungsschicht darstellen. Das Patent offenbart in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm (5) eine Ortskurve von Impulszeiten von 50 ns um die stöchiometrische Verbindung GeSb₂Te₄, bei welchen die Ge-Sb-Te-Zusammensetzungen zu kristallieren beginnen. Diese Zeit kommt nicht der kompletten Löschzeit CET gleich, sondern ist kürzer. Die komplette Löschzeit CET wird als Mindestdauer des Löschimpulses zur kompletten Kristallisation einer geschriebenen, amorphen Markierung in einer kristallinen Umgebung, welche statisch gemessen wird, definiert. Zur vollständigen Löschung einer amorphen Markierung sind zwei Vorgänge, d.h. Keimbildung und Korn-(Kristallit)-Wachstum, erforderlich. Die in dem Patent erwähnte Zeit ist die Keimbildungszeit, d.h. die Zeit, in welcher die ersten Kristallite beobachtet werden können. Die vollständige Löschung, d.h. die vollständige Kristallisation der amorphen Markierung, dauert einige zusätzliche zehn Nanosekunden oder mehr. Das Patent lehrt, dass Zusammensetzungen auf der GeTe-Sb₂Te₃-Verbindungslinie in dem ternären Diagramm schneller kristallisieren. Zum Beispiel ist die stöchiometrische Verbindung GeSb₂Te₄ (Ge_14.3Sb_28.6Te_57.1 in Atomprozent) mit einer Keimbildungszeit von 40 ns angegeben. Von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung durchgeführte Tests zeigen, dass diese Verbindung einen CET-Wert von 53 ns aufweist.
Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, ein überschreibbares, optisches Informationsmedium vorzusehen, welches zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wie z.B. DVD-RAM und optisches Band, mit einem CET-Wert von 50 ns oder weniger geeignet ist. Unter Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung wird in diesem Zusammenhang eine lineare Geschwindigkeit des Mediums von mindestens 7,2 m/s relativ zu dem Laserstrahl, welche sechsmal die Geschwindigkeit entsprechend dem Compact-Disk-Standard ausmacht, verstanden. Der Jitter des Mediums sollte auf einem niedrigen, konstanten Niveau liegen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein optisches Informationsmedium, wie eingangs beschrieben, erfüllt, wobei die Aufzeichnungsschicht eine Legierung mit einer Zusammensetzung, welche durch eine Fläche in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm Ge-Sb-Te, in Atomprozent, definiert ist, vorsieht, wobei die Fläche eine pentagonale Form mit den folgenden Eckpunkten aufweist: Ge_14.2Sb_25.8Te_60.0 (P) Ge_12.7Sb_27.3Te_60.0 (Q) Ge_13.4Sb_29.2Te_57.4 (R) Ge_15.1Sb_27.8Te_57.1 (S) Ge_13.2Sb_26.4Te_60.4 (T);

– wobei die erste dielektrische Schicht eine Dicke von 70 bis (70 + λ/2n) nm aufweist, wobei λ die Wellenlänge des Laserstrahls und n den Brechungsindex dieser Schicht darstellen;
– wobei die Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 10 bis 35 nm aufweist;
– wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von 10 bis 50 nm aufweist;
– wobei die Metallspiegelschicht eine Dicke von 60 bis 160 nm aufweist.

Überraschenderweise weisen die Legierungen innerhalb der pentagonalen Fläche PQRST in dem dreieckigen, ternären Ge-Sb-Te-Zusammensetzungsdiagramm (s. 1) eine CET von 50 ns oder weniger oder sogar unter 45 ns auf. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen sind auf der linken Seite der Verbindungslinie, welche die Zusammensetzungen GeTe und Sb₂Te₃ verbindet, vorgesehen und zeigen geringere CET-Werte als die pseudobinäre Verbindung GeSb₂Te₄ auf dieser Verbindungslinie. Dieses steht im Gegensatz zu dem oben erwähnten US-Patent, welches lehrt, dass ein Abweichen von der Verbindungslinie GeTe-Sb₂Te₃ die Keimbildungszeit von 40 ns für die Verbindung GeSb₂Te₄ auf 50 ns oder mehr für, auf der linken Seite derselben vorgesehene Legierungen erhöhen würde. Außerhalb der Fläche PQRST betragen die CET-Werte mehr als 50 ns.
Besonders zweckmäßig sind Legierungen mit einer Zusammensetzung: (GeSb₂Te₄)_1-xTe_x wobei der Stoffmengenanteil x entspricht: 0,01 ≤ x ≤ 0,37.
Diese Zusammensetzungen sind auf der GeSb₂Te₄ und Te verbindenden Verbindungslinie in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm, jedoch innerhalb des pentagonalen Bereichs PQRST vorgesehen. Eckpunkt T in 1 entspricht einer Zusammensetzung, in welcher x = 0,37 (Ge_13.2Sb_26.4Te_60.4).
Bei einer weiteren Verbesserung des Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der Wert von x: 0,02 ≤ x ≤ 0,35. Bei diesen Werten von x werden CET-Werte unter 45 ns erreicht.
Beispiele von Zusammensetzungen, welche dieser Formel entsprechen, sind Ge_14,05Sb_28.15Te_57.80 (x ≈ 0,10) mit einer CET von 42 ns und Ge_13.75Sb_27.40Te_58.85 (x ≈ 0,22) mit einer CET of 43 ns.
Die erste dielektrische Schicht, d.h. die Schicht zwischen dem Substrat und der Phasenwechselaufzeichnungsschicht, schützt die Aufzeichnungsschicht gegen Feuchtigkeit und das Substrat gegen thermische Schäden und optimiert den optischen Kontrast. Zur Minimierung von Jitter beträgt die Dicke der ersten dielektrischen Schicht vorzugsweise mindestens 70 nm. In Anbetracht des optischen Kontrasts ist die Dicke dieser Schicht auf (70 + λ/2n) nm begrenzt, wobei λ die Wellenlänge des Laserstrahls und n den Brechungsindex der ersten dielektrischen Schicht darstellen.
Der CET-Wert der oben erwähnten Ge-Sb-Te-Legierungen ist von der Schichtdicke der Aufzeichnungsschicht abhängig. Die CET verringert sich rapide, wenn die Schichtdicke bis zu 10 nm zunimmt und erreicht einen Wert von 50 ns oder weniger, wenn eine weitere Zunahme der Schichtdicke erfolgt. Ist die Aufzeichnungsschicht dicker als 25 nm, ist die CET von der Dicke im Wesentlichen unabhängig. Oberhalb 35 nm wird die Kreislauffähigkeit des Mediums nachteilig beeinträchtigt. Die Kreislauffähigkeit des Mediums wird durch die relative Änderung des optischen Kontrasts nach einer großen Anzahl DOW-Zyklen, z.B. 10⁵, gemessen. In jedem Zyklus werden die geschriebenen, amorphen Bits durch Rekristallisieren durch Erhitzung mit einem Laserstrahl gelöscht, während die neuen, amorphen Markierungen geschrieben werden. Im Idealfall bleibt der optische Kontrast nach dem Zyklus unverändert. Die Kreislauffähigkeit ist praktisch bis zu einer Schichtdicke von 35 nm der Aufzeichnungsschicht konstant. In Folge der Anforderungen hinsichtlich CET in Kombination mit der Kreislauffähigkeit sollte die Dicke der Aufzeichnungsschicht zwischen 10 und 35 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 35 nm, noch besser zwischen 25 und 35 nm, liegen. Ein Medium, welches eine Aufzeichnungsschicht mit einer Dicke zwischen 25 und 35 nm aufweist, sieht einen konstanten, geringen Jitter während der ersten 10⁵ DOW-Zyklen vor.
Ein optimaler Bereich der Dicke der zweiten dielektrischen Schicht, d.h. der Schicht zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Metallspiegelschicht, ergibt sich zwischen 10 und 50 nm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 nm. Ist diese Schicht zu dünn, wird die Wärmeisolation zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Metallspiegelschicht nachteilig beeinträchtigt. Infolgedessen wird die Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht erhöht, was zu einem langsamen Kristallisationsprozess und einer schlechten Kreislauffähigkeit führt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird durch Erhöhen der Dicke der zweiten dielektrischen Schicht verringert.
Der CET-Wert ist gegen die Dicke der Metallspiegelschicht nicht empfindlich, wenn die Dicke in dem Bereich von 20 bis 200 nm liegt. Ist die Metallspiegelschicht jedoch dünner als 60 nm, wird die Kreislauffähigkeit nachteilig beeinträchtigt, da die Abkühlgeschwindigkeit zu gering ist. Weist die Metallspiegelschicht eine Dicke von 160 nm oder mehr auf, verschlechtert sich die Kreislauffähigkeit weiter, und die Aufzeichnungs- und Löschleistung muss auf Grund der erhöhten Wärmeleitung hoch sein. Vorzugsweise liegt die Dicke der Metallspiegelschicht zwischen 80 und 120 nm.
Die erste und zweite dielektrische Schicht können aus einem Gemisch aus ZnS und SiO₂, z.B. (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀, bestehen. Alternativen sind z.B. SiO₂, TiO₂, ZnS, AlN, Si₃N₄ und Ta₂O₅. Vorzugsweise wird ein Carbid, wie z.B. SiC, WC, TaC, ZrC oder TiC verwendet. Diese Materialien ermöglichen eine höhere Kristallisationsgeschwindigkeit und eine bessere Kreislauffähigkeit als ein ZnS-SiO₂-Gemisch.
Für die Metallspiegelschicht können Metalle, wie z.B. Al, Ti, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Cr, Mo, W und Ta, einschließlich Legierungen aus diesen Metallen, verwendet werden. Beispiele geeigneter Legierungen sind AlTi, AlCr und AlTa.
Sowohl die reflektierenden Schichten als auch die dielektrischen Schichten können durch Aufdampfen oder Aufsputtern vorgesehen werden.
Das Substrat des Informationsmediums ist zumindest für die Laserwellenlänge durchlässig und wird zum Beispiel aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), amorphem Polyolefin oder Glass vorgesehen. In einem typischen Beispiel ist das Substrat plattenförmig und weist einen Durchmesser von 120 mm und eine Dicke von 0,6 oder 1,2 mm auf.
Alternativ kann das Substrat in Form eines flexiblen Kunstharzbandes, welches z.B. aus einer Polyesterschicht hergestellt wird, vorgesehen sein. Auf diese Weise wird ein optisches Band zur Verwendung in einem optischen Bandaufzeichnungsgerät vorgesehen, welches zum Beispiel auf einem sich schnell drehenden Polygon basiert. In einer solchen Anordnung nimmt der reflektierte Laserstrahl transversale Abtastungen der Bandoberfläche vor.
Die Oberfläche des plattenförmigen Substrats auf der Seite der Aufzeichnungsschicht ist vorzugsweise mit einer Servospur versehen, welche optisch abgetastet werden kann. Diese Servospur wird oftmals durch eine spiralförmige Rille vorgesehen und während des Spritzgießens oder -drucks in dem Substrat mittels einer Form ausgebildet. Diese Rille kann alternativ in einem Replikationsprozess in einer Kunstharzschicht, zum Beispiel einer UV-Licht ausgehärteten Schicht aus Acrylat, welche auf dem Substrat getrennt vorgesehen wird, ausgebildet werden. Bei hochdichten Aufzeichnungen weist eine solche Rille einen regelmäßigen Abstand von z.B. 0,6–0,8 μm und eine Breite von 0,5 μm auf.
Optional ist die äußerste Schicht der übereinander angeordneten Schichten mittels einer Schutzschicht, zum Beispiel aus UV-Licht ausgehärtetem Poly(meth)acrylat, gegen die Umgebung abgeschirmt.
Eine hochdichte Aufzeichnung und Löschung kann durch Verwendung eines Lasers mit einer kurzen Wellenlänge, z.B. mit einer Wellenlänge von 675 nm oder kürzer (rot bis blau), erreicht werden.
Die Phasenwechselaufzeichnungsschicht kann auf das Substrat durch Aufdampfen oder Aufsputtern aus einer geeigneten Quelle aufgebracht werden. Die auf diese Weise aufgebrachte Schicht ist amorph und weist eine geringe Reflexion auf. Um eine geeignete Aufzeichnungsschicht mit einer hohen Reflexion vorzusehen, muss diese Schicht zuerst vollständig kristallisiert werden, was im Allgemeinen als Initialisierung bezeichnet wird. Zu diesem Zweck kann die Aufzeichnungsschicht in einem Ofen auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur der Ge-Sb-Te-Legierung, z.B. 180°C, erhitzt werden. Alternativ kann ein Kunstharzsubstrat, wie z.B. Polycarbonat, durch einen Laserstrahl ausreichender Leistung erhitzt werden. Dieses kann z.B. in einem Aufzeichnungsgerät rea lisiert werden, bei welchem der Laserstrahl die sich bewegende Aufzeichnungsschicht abtastet. Die amorphe Schicht wird dann lokal auf die zur Kristallisierung der Schicht erforderliche Temperatur erhitzt, ohne dass das Substrat einer nachteiligen Wärmebelastung ausgesetzt wird.
Sofern gewünscht, kann eine zusätzliche, dünne Metallschicht zwischen dem Substrat und der ersten dielektrischen Schicht eingefügt werden, wodurch eine sogenannte MIPIM-Struktur gebildet wird. Obgleich die Struktur komplizierter wird, erhöht die zusätzliche Metallschicht die Abkühlgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht sowie den optischen Kontrast.
Die Kristallisationsgeschwindigkeit kann weiter erhöht werden, wenn die obigen Materialien als übereinander angeordnete Schichten II⁺PI⁺IM oder II⁺PIM verwendet werden, wobei I⁺ ein Carbid, Nitrid oder Oxid darstellt. Tests zeigen, dass die CET eines II⁺PI⁺IM-Schichtenstapels weniger als 70% dieser eines IPIM-Schichtenstapels beträgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – einen Teil des dreiseitigen, ternären Zusammensetzungsdiagramms Ge-Sb-Te in Atomprozent;
2 – einen schematischen Querriss eines optischen Informationsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 – einen Teil des ternären Zusammensetzungsdiagramms, in welchem Ge (in Atomprozent) und Sb/Te (Atomverhältnis) dargestellt sind; sowie
4 – die Relation zwischen CET (ns) und x (Stoffmengenanteil) in der Legierung von Zusammensetzung (GeSb₂Te₄)_1-xTe_x.
Beispiele 1 bis 4 (gemäß der Erfindung)
2 zeigt schematisch einen Teil eines Querschnitts einer optischen Informationsplatte gemäß der Erfindung. Bezugsziffer 1 kennzeichnet ein plattenförmiges Polycarbonatsubstrat mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 1,2 mm. Das Substrat 1 ist mit einem IPIM-Schichtenstapel der folgenden Struktur versehen:

– erste dielektrische Schicht (I) 2 aus (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ mit einer Dicke d₂,
– Aufzeichnungsschicht (P) 3 aus einer Legierung aus Ge-Sb-Te mit einer Dicke d₃,
– zweite dielektrische Schicht (I) 4 aus (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ mit einer Dicke d₄,
– Metallspiegelschicht (M) 5 aus Al mit einer Dicke d₅.

Sämtliche Schichten werden durch Aufsputtern vorgesehen. Der anfängliche, kristalline Zustand der Aufzeichnungsschicht 3 wird durch Erhitzen der aufgebrachten, amorphen Legierung mit einem fokussierten Laserstrahl in einem Aufzeichnungsgerät erhalten.
Ein Laserstrahl zur Aufzeichnung, Reproduzierung und Löschung von Informationen tritt über das Substrat 1 in die Aufzeichnungsschicht 3 ein. Dieser Strahl ist durch Pfeil 6 schematisch dargestellt. Die amorphen Markierungen werden mit einem einzelnen Laserimpuls der Leistung P_w = 1,25 P_m (P_m = Schmelzschwellwertleistung) und Dauer von 100 ns geschrieben. Die Löschleistung beträgt P_w/2.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Beispiele gemäß der Erfindung zusammengefasst.
Tabelle 1
Die Beispiele 1 bis 4 befinden sich innerhalb der pentagonalen Fläche PQRST in 1 und in 3. Die Eckpunkte des Pentagons P, Q, R, S und T stellen Legierungen mit Zusammensetzungen, wie in Anspruch 1 angegeben, dar. 1 ist Teil des vollständigen, dreiseitigen, ternären Zusammensetzungsdiagramms Ge-Sb-Te. Das Diagramm weist die Eckpunkte Te (100% Te), die Verbindung GeTe (50% Ge, 50% Te, 0% Sb) sowie die Zusammensetzung 0% Ge, 50% Sb, 50% Te auf. Die Verbindung GeSb₂Te₄ (Ge_14.3Sb_28.6Te_57.1, in Atomprozent) ist auf der Verbindungslinie (gestrichelte Linie), welche die Verbindungen GeTe und Sb₂Te₃ verbindet, vorgesehen.
3 zeigt ein vergrößertes Zusammensetzungsdiagramm in einem anderen Format. Die vertikale Achse gibt den Ge-Gehalt (in Atomprozent) an, während die horizontale Achse das Sb/Te-Atomverhältnis darstellt. Diese Figur zeigt einen Teil der Verbindungslinien von 1 sowie die Verbindung GeSb₂Te₄. Eckpunkt T befindet sich auf der Verbindungslinie, welche Te und GeSb₂Te₄ verbindet. Die Beispiele 1 bis 4 gemäß der Erfindung sind in dem Bereich von Pentagon PQRST durch ein Kreuz gekenzeichnet.
Die niedrigsten CET-Werte befinden sich auf der Verbindungslinie (gestrichelte Linie), welche Te und GeSb₂Te₄ verbindet, jedoch innerhalb des Bereichs von Pentagon PQRST, wie z.B. Beispiele 2 und 4 in Tabelle 1. 4 zeigt den Einfluss der Zugabe eines Stoffmengenanteils x Te zu der Verbindung GeSb₂Te₄(Ge_14.3Sb_28.6Te_57.1, in Atomprozent) auf den CET-Wert. Durch die Beigabe von Te verschiebt sich die Zusammensetzung von GeSb₂Te₄ entlang der, diese zwei Endpunkte verbindenden Verbindungslinie zu Te hin. Wenn x = 0,00, d.h, die reine Verbindung GeSb₂Te₄, beträgt der CET-Wert 53 ns. Nach einer geringfügigen Zugabe von Te (x = 0,01) fällt der CET-Wert unter 50 ns. Der CET-Wert bleibt unter 50 ns, bis x = 0,37 (Ge_13.2Sb_26.4Te_60.4, in Atomprozent), was dem Eckpunkt T in den 1 und 3 entspricht. Der CET-Wert bleibt sogar unter 45 ns, wenn x zwischen 0,02 und 0,35 liegt. Beispiele 4 (x = 0,10) und 2 (x = 0,22) befinden sich auf dieser Verbindungslinie.
Die Beispiele 1 bis 4 werden zur Beurteilung der Jitter-Charakteristiken verwendet. Jitter, welcher die Standardabweichung der Differenz zwischen den Flanken einer aufgezeichneten Markierung und der Position entsprechend der Taktzeit der wiedergewonnenen Daten darstellt, ist ein zur Beurteilung der Kreislauffähigkeit einer Platte eingesetzter Standardparameter. Jitter muss unter 12% der Taktzeit T_c liegen, d.h. 30 ns bei CD-Geschwindigkeit (1,2 m/s; Taktzeit 230 ns). Es werden sowohl die Anstiegs- als auch die Abstiegsflanken der Markierungen gemessen. Zu diesem Test werden die Platten auf einer Seite des Substrats mit einer spiralförmigen Servospur in Form einer Rille versehen und in dem Aufzeichnungsgerät initialisiert. Die Rille wird in einer UV-Licht ausgehärteten Schicht aus Acrylat mit Hilfe eines Replikationsprozesses vorgesehen.
Unter Verwendung eines Aufzeichnungsgeräts (Laserwellenlänge 650 nm) zeigt sich, dass DOW von Zufallsdaten bei einer linearen Geschwindigkeit bis zu 18 m/s (15 mal CD-Geschwindigkeit) bei diesen Platten erfolgreich durchgeführt werden kann. Während DOW werden neue, amorphe Bits geschrieben, und gleichzeitig werden die Flächen zwischen den neuen, amorphen Bits durch den gleichen Laserspot kristallisiert. Jitter erweist sich während DOW bei einem Wert von etwa 8% der Taktzeit als im Wesentlichen konstant. Das heißt, dass eine Datenflussrate von etwa 41 MBits/s erreicht werden kann.
Vergleichsbeispiele 5 bis 10 (nicht gemäß der Erfindung
In Tabelle 2 sind die Ergebnisse von nicht erfindungsgemäßen Beispielen zusammengefasst.
Tabelle 2
Diese Beispiele zeigen einen höheren CET-Wert als 50 ns. Die Zusammensetzungen befinden sich auf der linken Seite der GeTe und Sb₂Te₃ verbindenden Verbindungslinie, jedoch außerhalb des Bereichs von Pentagon PQRST und sind in 3 durch ein Kreuz x gekennzeichnet.
Vergleichsbeispiele 11 bis 21 (nicht gemäß der Erfindung)
In Tabelle 3 sind die Ergebnisse von nicht erfindungsgemäßen Beispielen zusammengefasst.
Tabelle 3
Diese Beispiele zeigen einen höheren CET-Wert als 50 ns. Die Zusammensetzungen der Beispiele 11 bis 20 befinden sich auf der rechten Seite der GeTe und Sb₂Te₃ verbindenden Verbindungslinie und sind in 3 durch ein Kreuz x gekennzeichnet. Beispiel 21 entspricht der Verbindung GeSb₂Te₄, welche in 3 angegeben ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein überschreibbares, optisches Phasenwechselinformationsmedium, wie z.B. ein DVD-RAM oder ein optisches Band, mit einem CET-Wert von 50 ns oder weniger, vorgesehen, welches sich zum direkten Überschreiben sowie zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung eignet, und welches eine gute Kreislauffähigkeit und einen geringen Jitter bei einer linearen Geschwindigkeit von 7,2 m/s oder mehr aufweist.
Inschrift der Zeichnung
1

at.%
At.%

3

at.%
At.%
atomic ratio
Atomverhältnis

Claims

Überschreibbares, optisches Informationsmedium zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei das Medium ein Substrat (1) aufweist, welches übereinander angeordnete Schichten in der folgenden Reihenfolge trägt: eine erste dielektrische Schicht (2), eine Aufzeichnungsschicht (3) aus einem Phasenwechselmaterial mit einer Legierung aus Ge, Sb und Te, eine zweite dielektrische Schicht (4) sowie eine Metallspiegelschicht (5), wobei – die Legierung eine Zusammensetzung vorsieht, welche durch eine Fläche in dem ternären Zusammensetzungsdiagramm Ge-Sb-Te in Atomprozent definiert ist, wobei die Fläche eine pentagonale Form mit den folgenden Eckpunkten aufweist: Ge_14.2Sb_25.8Te_60.0 (P) Ge_12.7Sb_27.3Te_60.0 (Q) Ge_13.4Sb_29.2Te_57.4 (R) Ge_15.1Sb_27.8Te_57.1 (S) Ge_13.2Sb_26.4Te_60.4 (T);– wobei die erste dielektrische Schicht eine Dicke von 70 bis (70 + λ/2n) nm aufweist, wobei λ die Wellenlänge des Laserstrahls und n den Brechungsindex dieser Schicht darstellt, – wobei die Aufzeichnungsschicht eine Dicke von 10 bis 35 nm aufweist, – wobei die zweite dielektrische Schicht eine Dicke von 10 bis 50 nm aufweist, – wobei die Metallspiegelschicht eine Dicke von 60 bis 160 nm aufweist.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung die Zusammensetzung aufweist: (GeSb₂Te₄)_1-xTe_x, wobei der Stoffmengenanteil x entspricht: 0,01 ≤ x ≤ 0,37, vorzugsweise 0,02 ≤ x ≤ 0,35.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsschicht (3) eine Dicke von 20 bis 35 nm, vorzugsweise 25 bis 35 nm, aufweist.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite dielektrische Schicht (4) eine Dicke von 20 bis 40 nm aufweist.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspiegelschicht (5) eine Dicke zwischen 80 und 120 nm aufweist.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallspiegelschicht (5) mindestens eines der Metalle enthält, die aus einer Gruppe, welcher Al, Ti, Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Ni, Cr, Mo, W und Ta, einschließlich Legierungen aus diesen Metallen, angehören, ausgewählt werden.
Optisches Informationsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) durch eine Platte oder ein Band dargestellt ist.
Verwendung eines optischen Mediums nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung, wobei die relative Geschwindigkeit zwischen dem Laserlichtstrahl und dem Medium mindestens 7,2 m/s beträgt.