DE69835065T2

DE69835065T2 - Optisches Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69835065T2
Application number: DE1998635065
Authority: DE
Inventors: Yokohama Research Center Takashi Aoba-ku Yokohama Ohno; Yokohama Research Center Natsuko Aoba-ku Yokohama Nobukuni; Mitsubishi Chemical Infonics Pte Masao Komatsu
Original assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Media Co Ltd
Priority date: 1997-11-17
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: EP1628296A2; US6177166B1; EP0917137B1; EP0917137A1; EP1628296B1; EP1628296A3; DE69835065D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, beispielsweise ein Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ und ein magneto-optisches Medium.
Aufgrund der zunehmenden Informationsflut innerhalb der letzten Jahre wurde der Ruf nach einem Aufzeichnungsmedium laut, das in der Lage ist, große Datenmengen mit einer hohen Dichte sowie hohen Geschwindigkeit aufzuzeichnen und auszulesen. Eine optische Diskette kann möglicherweise für eine solche Anwendung bestens geeignet sein.
Optische Disketten werden in einmal beschreibbare Disketten, welche zur einmaligen Aufzeichnung fähig sind, und in wiederbeschreibbare Disketten, die mehrmals zu bespielen und auszulesen sind, unterteilt. Als wiederbeschreibbare optische Diskette kann ein magneto-optisches Medium, welches einen magneto-optischen Effekt ausnützt, oder ein Medium vom Phasenänderungs-Typ, das den reversiblen Übergang in den kristallinen und/oder amorphen Zustand ausnutzt, beispielhaft genannt werden.
Ein Medium vom Phasenänderungs-Typ besitzt den Vorteil, da es einfach per Modulation der Leistung eines Laserstrahls beschrieben oder gelöscht werden kann, ohne das ein externes magnetisches Feld benötigt wird, wodurch die Größe des Aufzeichnungs- oder Auslesegeräts relativ klein und einfach ausfallen kann.
Darüber hinaus besitzt es den Vorteil, daß mit einer Lichtquelle von kurzer Wellenlänge eine Aufnahme mit hoher Dichte erzielt werden kann, ohne das spezifische Veränderungen des Materials notwendig wären, beispielsweise der Aufnahmeschicht eines zur Zeit üblicherweise verwendeten Mediums, das bei einer Wellenlänge von etwa 800 nm beschrieben oder ausgelesen werden kann.
Als Material für die Aufzeichnungsschicht eines solchen Phasenänderungsmediums wird häufig ein Dünnschichtfilm aus einer Chalocogenidlegierung verwendet. Als Beispiele können Legierungen vom GeSbTe-Typ, InSbTe-Typ, GeSnTe-Typ oder AgInSbTe-Typ angeführt werden. Bei der Schichtstruktur des Mediums handelt es sich im allgemeinen um eine vierschichtige Struktur umfassend eine Schutzschicht, eine Aufzeichnungsschicht, eine weitere Schutzschicht und eine reflektierende Schicht.
Bei einem zur Zeit häufig verwendeten wiederbeschreibbaren Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ stellt der Kristallzustand den unbeschriebenen oder gelöschten Zustand und der amorphe Zustand den beschriebenen Zustand dar.
Die Aufzeichnung, d. h. die Bildung von amorphen Stellen wird mittels Erwärmen der Aufzeichnungsschicht auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts und darauffolgendes Abschrecken erreicht. Der Löschvorgang, d. h. die Kristallisation, wird mittels Erwärmung der Aufzeichnungsschicht auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur der Aufzeichnungsschicht, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts, erreicht.
Um ein Verdampfen oder eine Formänderung der Aufzeichnungsschicht bei einer solchen Erwärmung oder einer solchen Abschreck-Behandlung zu verhindern, wird die Aufzeichnungsschicht häufig mit wärmestabilen und chemisch stabilen dielektrischen Schutzschichten in Sandwichform aufgebaut. Beim Aufzeichnungsschritt erleichtern diese Schutzschichten die Wärmeableitung aus der Aufzeichnungsschicht, um so einen unterkühlten Zustand zu realisieren, der die Ausbildung der amorphen Stellen begünstigt. Beim Löschvorgang dienen die Schutzschichten als Wärmeakkumulationsschichten, um die Aufzeichnungsschicht auf einer, für die Festphasenkristallisation geeigneten, hohen Temperatur zu halten.
Darüber hinaus wird auf der oben beschriebenen Sandwich-Struktur häufig eine metallische reflektierende Schicht ausgebildet, um eine vierschichtige Struktur zu erhalten, wodurch die Wärmeabgabe weiter erleichtert wird, so daß die amorphen Stellen unter stabilen Bedingungen ausgebildet werden.
Ein Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ, welches durch Modulation der Intensität eines fokussierten Laserstrahls bei den Lösch- und Wiederbeschreib-Schritten im one-beam-Verfahren überschreibbar ist, kann als Medium für ein kostengünstiges Aufzeichnungssystem mit hoher Dichte und großer Kapazität bezeichnet werden, da die Schichtstruktur und der Aufbau des Laufwerks vereinfacht werden können.
Vor kurzem wurde eine CD (Compact Disk) oder DVD (Digital Versatile Disk oder Digital Video Disk) unter Verwendung eines solchen Aufzeichnungsmediums vom Phasenänderungs-Typ entwickelt.
Eine wiederbeschreibbare CD (CD-Rewritable, CD-RW) genügt nicht dem Standard der heutigen CDs, die eine Reflexion von mindestens 70 % aufweisen müssen, stellt jedoch eine Kompatibilität der Spursignale und Aufzeichnungssignale einer CD in einem Reflexionsbereich von 15 bis 25 % sicher. Darüber hinaus kann eine Kompatibilität mit der CD-Laufwerktechnik des Standes der Technik erreicht werden, falls ein Verstärkersystem in ein Regenerationssystem integriert wird, um das geringe Reflexionsvermögen zu kompensieren.
Die CD-RW ist mit einer Wobbelspur ausgestattet, in der die Aufzeichnung stattfindet. Die Wobbelfrequenz besitzt eine Trägerfrequenz von 22,05 kHz, die durch die Adreßinformation frequenzmoduliert wird (FM). Die Wobbelamplitude ist extrem klein (etwa 30 nm) im Vergleich zur Spurtiefe (1,6 nm).
Dies wird als ATIP (Absolute Time In Pre-Groove)-Signal bezeichnet, wobei der Wobbelvorgang frequenzmoduliert ist und die Adreßinformation einer bestimmten Spur an einer spezifischen Position erzeugt wird.
Das ATIP-Signal kommt zur Zeit bei einmal beschreibbaren Disketten (CD-recordable, CD-R) mit einem organischen Farbstoff zur Anwendung. Durch die Verwendung des ATIP-Signals wird es möglich, die Rotationsgeschwindigkeit einer unbeschriebenen Diskette zu steuern und die Aufzeichnung kann somit bei einer Lineargeschwindigkeit von dem 1-, 2- oder sogar bis zu 4- oder 6-fachen der CD-Lineargeschwindigkeit erfolgen (von 1,2 bis 1,4 m/s).
Tatsächlich ist eine kommerziell erhältliche CD-R im allgemeinen bei Lineargeschwindigkeit von entweder dem 2- oder 4-fachen der CD-Lineargeschwindigkeit zufriedenstellend beschreibbar.
Somit besteht Bedarf für eine Phasenänderungs-Aufzeichnungs-CD-RW, die bei Lineargeschwindigkeiten im Bereich von mindestens 2-fach (2,4–2,8 m/s) bis 4-fach (4,8 m/s–5,6 m/s) zufriedenstellend beschreibbar ist, darüber hinaus in einem Bereich vom 6-fachen (7,2–8,4 m/s) bis zum 8-fachen (9,6–11,2 m/s) der CD-Lineargeschwindigkeit.
Daneben ist ein wiederbeschreibbares Aufzeichnungsmedium mit höherer Aufzeichnungsdichte, d. h. eine wiederbeschreibbare DVD, entwickelt worden, bei der genau die genannte Phasenänderungs-Aufzeichnungstechnologie zur Anwendung kommt. Auch in diesem Fall wird gefordert, daß die wiederbeschreibbare DVD zufriedenstellend bei einer Lineargeschwindigkeit im Bereich von mindestens dem 2-fachen (7 m/s) bis sogar dem 4-fachen (14 m/s) der Lineargeschwindigkeit (3,5 m/s) einer nur auslesbaren DVD überschreibbar ist.
In so einem Fall ist es, um einen kostengünstigen Halbleiterlaser verwenden zu können, wünschenswert, daß die Aufzeichnungsleistung bei maximal etwa 15 mW liegt und das sogar dann, wenn die Lineargeschwindigkeit während der Aufzeichnung eine andere ist, eine angestrebte oder identische Spurlänge in hoher Qualität, durch Veränderung der Referenztaktfrequenz invers zur Lineargeschwindigkeit aufgezeichnet werden soll.
Jedoch ist es in vielen Fällen unmöglich, mit einem Phasenänderungsmedium eine fehlerfreie Aufzeichnung bei beliebiger Lineargeschwindigkeit zu erreichen, wenn das Verhältnis der maximalen Lineargeschwindigkeit zur minimalen Lineargeschwindigkeit für das Überschreiben etwa 2 überschreitet.
Üblicherweise setzt eine beschreibbare Diskette eine andere Bestrahlungsleistung voraus, um die Aufzeichnungsschicht bei unterschiedlichen Lineargeschwindigkeiten auf die gleiche Temperatur zu bringen. Selbst wenn die Maximaltempera tur der Aufzeichnungsschicht mittels Veränderung der Bestrahlungsleistung auf den gleichen Wert gebracht wird, ergibt sich bei veränderter Lineargeschwindigkeit nicht notwendigerweise derselbe Erwärmungsverlauf, eingeschlossen die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, die Abkühlgeschwindigkeit und die Temperaturverteilung.
Die Erzeugung amorpher Stellen während des Beschreibens wird durch Abschrecken der Aufzeichnungsschicht erreicht, die zuvor mittels Erwärmung geschmolzen wurde. Die Kristallisation während des Löschvorgangs wird bei einer spezifischen kritischen Abkühlgeschwindigkeit durch relativ langsames Abkühlen der erwärmten Aufzeichnungsschicht erzielt. Diese Abkühlgeschwindigkeit hängt bei Verwendung der gleichen Schichtstruktur von der Lineargeschwindigkeit ab. So ist die Abkühlgeschwindigkeit bei hoher Lineargeschwindigkeit groß und bei niedriger Lineargeschwindigkeit gering.
Somit wird die Abkühlgeschwindigkeit im Bereich des Schmelzpunkts mit zunehmender Lineargeschwindigkeit während des Überschreibungsvorgangs größer und die amorphen Stellen werden dadurch leichter erzeugt. Demgegenüber sinkt die Abkühlgeschwindigkeit bei abnehmender Lineargeschwindigkeit und es besteht die Gefahr, daß es zu einer Rekristallisation während der Aufzeichnung kommen kann.
Dies wird durch die folgenden, von den Erfindern erbrachten Simulationsergebnisse, verdeutlicht.
Eine Simulation der Wärmeverteilung wurde mittels Lösen einer thermischen Diffusionsgleichung unter Inbezugnahme der Aufzeichnungsleistung und Löschleistung bei einer Diskette, die, mit einer Schutzschicht (100 nm) umfassend ZnS und SiO₂, einer Aufzeichnungsschicht (25 nm) umfassend Ge₂Sb₂Te₅ und einer Schutzschicht (20 nm) umfassend ZnS und SiO₂ und einer reflektierenden Schicht (100 nm) umfassend eine Al-Legierung auf einem Polycarbonatsubstrat ausgebildet ist, durchgeführt.
Die Abkühlgeschwindigkeit in der Nähe des Schmelzpunkts (600 °C) wurde, an einer Position 0,1 μm vom Pulsbestrahlungsausgangspunkt entfernt, während des Temperaturrückgangs, nach Erreichen der Maximaltemperatur (1350 °C) durch Erwärmung der Aufzeichnungsschicht abgeschätzt. Die berechneten Ergebnisse betrugen 0,9 K/nsec bei einer Lineargeschwindigkeit von 1,4 m/s, 2,2 K/nsec bei einer Lineargeschwindigkeit von 4 m/s und mindestens einige K/nsec bei einer Lineargeschwindigkeit von mindestens 10 m/s.
Andererseits ist es notwendig, die Aufzeichnungsschicht über einen definierten Zeitraum hinweg auf einer Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur und unterhalb des Schmelzpunkts oder in seiner Nähe zu halten, um die amorphen Stellen während des Löschvorgangs zu löschen. Demgemäß erfolgt die Wärmevertei lung im bestrahlten Bereich der Aufzeichnungsschicht zeitlich und räumlich relativ schnell, wenn für das Überschreiben eine Laserbestrahlung mit relativ hoher Lineargeschwindigkeit erfolgt. Dadurch ergeben sich Probleme während des Löschvorgangs, da die Kristallisation nicht vollständig erfolgt wodurch nichtgelöschte Stellen verbleiben.
Um solch einen Aufzeichnungszustand zu vermeiden, kann für die Aufzeichnungsschicht eine Legierungzusammensetzung mit relativ hoher Rekristallisationsfähigkeit verwendet werden, oder eine Schichtstruktur, welche die Wärme nur schwer abgibt, als Aufzeichnungsschicht zur Anwendung kommen. Somit kann die Kristallisation, d. h. das Löschen der amorphen Stellen in einem relativ kurzen Zeitraum vollständig ablaufen. Demgegenüber neigt die Abkühlgeschwindigkeit dazu, bei Aufzeichnungen mit relativ geringer Lineargeschwindigkeit, wie oben beschrieben, relativ niedrig auszufallen, wodurch die Rekristallisation während der Bildung der amorphen Stellen möglich ist. Um die Rekristallisation während der Bildung der amorphen Stellen zu verhindern, kann eine Legierungszusammensetzung mit relativ langsamer Rekristallisationsfähigkeit verwendet werden, oder eine Schichtstruktur als Aufzeichnungsschicht zur Anwendung kommen, wodurch die Wärme relativ leicht abgegeben wird. Das heißt, daß abhängig von der Lineargeschwindigkeit zwei unterschiedliche Medien hergestellt werden müßten.
Jedoch ist es im Falle von CD-RWs oder wiederbeschreibbarer DVDs nicht erwünscht, für Aufzeichnungsgeschwindigkeiten mit dem 2- und 4-fachen der normalen CD oder DVD-Geschwindigkeiten spezielle Disketten herstellen zu müssen.
Um in Bezug auf ein Phasenänderungs-Aufzeichnungsmedium mit einer pseudobinären GeTe-Sb₂Te₂-Legierung dieses Problem zu umgehen, wurden Untersuchungen angestellt, eingeschlossen Untersuchungen durch die Erfinder, in Bezug auf ein Verfahren zum Erreichen guter Überschreibungseigenschaften abhängig von der Lineargeschwindigkeit innerhalb eines Lineargeschwindigkeitsbereichs von etwa 1 m/s bis etwa 10 m/s, durch Veränderung der Pulsstrategie während des Überschreibens (System zur Steuerung mittels Unterteilung der Bestrahlung in Pulse, um so eine gute Form der Vertiefungen (pits) zu erreichen).
Jedoch wird im allgemeinen zur Implementierung einer variablen Pulsstrategie eine komplizierte Pulserzeugung und Lasersteuerungsschaltung benötigt, wodurch sich erhöhte Kosten für die Herstellung des Laufwerks ergeben. Demgemäß ist es wünschenswert, daß ein großer Bereich unterschiedlicher Lineargeschwindigkeit abgedeckt werden kann, bei gleicher Pulsstrategie, d. h. ohne Änderung der Pulsstrategie, oder mit der geringsten Veränderung der Pulsstrategie einfach durch Veränderung der Referenzdaten-Taktperiode.
Um die genannten Probleme zu lösen, schlagen die Erfinder vor, eine reflektierende Schicht mit einer spezifischen Filmdicke und einem spezifischen Volumen widerstand zu verwenden, insbesondere die Verwendung einer reflektierenden Schicht, hauptsächlich bestehend aus Silber oder Gold (vgl. US-Patentanmeldung Serien-Nr. 09/048,042).
Es ist von Vorzug, eine reflektierende Schicht, umfassend ein Material, wie beispielsweise Silber, also ein Metall mit hohem Reflexionsvermögen und hoher thermischen Leitfähigkeit zu verwenden, da dies einen optischen Interferenzeffekt und darüber hinaus eine Wärmeableitungswirkung sicherstellt. Besonders, da Silber das Metall mit der größten thermischen Leitfähigkeit ist und dadurch eine relativ dünne Silberschicht von weniger als 100 nm Dicke eine ausreichende Wärmeableitungswirkung zeigt. Darüber hinaus wird Silber bevorzugt, da es leicht in Form eines Films ausgebildet werden kann und daher unter wirtschaftlichen Überlegungen bevorzugt ist.
Jedoch haben die Erfinder darüber hinaus weitere Untersuchungen angestellt und herausgefunden, daß Gold und Silber keine zufriedenstellende Haftung an dielektrischen Materialen aufweisen, und daß Silber mit Schwefel korrodiert und daher eine Schwefel enthaltende Schutzschicht zu Problemen führen kann.
Die EP-A-683 485 betrifft eine optische Diskette vom Phasenänderungs-Typ, umfassend ein Substrat, eine darunter liegende Schutzschicht, eine Aufzeichnungsschicht und eine obere transparente Schutzschicht, eine Interferenz(Zwischen-)-schicht und eine reflektierende Schicht. Als obere transparente Schutzschicht wird SiO₂, Si₃N₄, AlN, TiO₂, ZnS, ZnS-SiO₂ oder Ta₂O₅ verwendet. Als Interferenzschicht wird ein transparentes dielektrisches Material verwendet, und es ist bevorzugt, eine Interferenzschicht mit einer optischen Konstante zu verwenden, die sich von der der oberen transparenten Schutzschicht unterscheidet. Es können SiO, Si, Ge, MgF₂, Al₂O₃, In₂O₃, ZrO₂ usw. für die Interferenzschicht verwendet werden. Als reflektierende Schicht kann ein Metall, wie beispielsweise Al, Au, Cu, Ag oder Ti verwendet werden.
Die unter Artikel 54(3)(4) EPÜ relevante EP-A-867 868 betrifft ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium zur Aufzeichnung, zum Auslesen und Löschen längenmodulierter amorpher Stellen, das ein Substrat, eine untere Schutzschicht, eine Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ, eine obere Schutzschicht und eine reflektierende Schicht umfaßt, mit einer Dicke von 40 bis 300 nm sowie einem Volumenwiderstand von 20 bis 150 nΩ·m, ausgebildet in genannter Reihenfolge auf dem Substrat.
Darüber hinaus schlagen die Erfinder in der oben bereits erwähnten US-Patentanmeldung eine mehrschichtige reflektierende Schicht vor, enthaltend eine erste reflektierende Schicht, umfassend eine auf einer Schutzschicht vorgesehene Aluminiumlegierung, und eine zweite darauf vorgesehene reflektierende Schicht umfassend Silber. Jedoch hat sich in diesem Fall herausgestellt, daß es zu einer gegenseitigen Atomdiffusion zwischen Aluminium und Silber kommt, was zu einer Verschlechterung der Lagerungsstabilität führt, und daß keine Aufzeichnung durchgeführt werden kann, wenn die Lagerung bei hoher Temperatur und unter hoher Feuchtigkeit erfolgt, obwohl unmittelbar nach Ausbildung der Folie zufriedenstellende Aufzeichnungseigenschaften erreicht werden können.
Das heißt, daß bei Verwendung einer Silber als Hauptbestandteil umfassenden reflektierenden Schicht die Lagerungsstabilität unbefriedigend ist und die Aufzeichnungsempfindlichkeit, die Intensität des Aufzeichnungssignals oder dergleichen bei Durchführung des Beschreibens nach Lagerung des Mediums unter extremen Bedingungen über einen langen Zeitraum hinweg Veränderungen unterliegt.
Die vorliegende Erfindung stellt die Lösung der oben genannten Probleme dar und ein Ziel der Erfindung ist es, ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium mit befriedigenden Disketteneigenschaften in einem breiten Lineargeschwindigkeitsbereich und einem breiten Bestrahlungsleistungsbereich vorzusehen. Darüber hinaus ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium mit ausgezeichneter Lagerungsstabilität vorzusehen.
Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit Anspruch 1 liegen in einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium umfassend ein Substrat, eine Aufzeichnungsschicht, eine Schutzschicht, die ein Schwefelatom enthält, eine mit der Schutzschicht in Kontakt stehende Zwischenschicht und eine mit der Zwischenschicht in Kontakt stehende reflektierende Schicht, die Silber als Hauptbestandteil, d. h. in einer Menge von mindestens 70 Atom-% enthält, worin die Zwischenschicht ein Element umfaßt, welches keine Verbindung mit Silber bildet, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für Silber und Silber eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für das in der Zwischenschicht enthaltenen Metall aufweist, auf der Seite in Kontakt mit der reflektierenden Schicht, und die Zwischenschicht ein Element umfaßt, welches weniger reaktiv gegenüber Schwefel ist oder dessen Sulfid chemisch stabile Element umfaßt, auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, aufweist, und darüber hinaus in einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium vor, umfassend ein Substrat, eine Aufzeichnungsschicht, eine Schutzschicht enthaltend ein Schwefelatom, eine Zwischenschicht in Kontakt mit der Schutzschicht und eine Silber als Hauptbestandteil enthaltende reflektierende Schicht, d. h. in einer Menge von mindestens 70 Atom-%, in Kontakt mit der Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht ein Element umfaßt, welches eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen mit Silber eingeht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 22 betrifft die Erfindung gemäß Anspruch 1 ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, worin die Zwischenschicht amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder eines Metalls umfaßt.
1 veranschaulicht ein Beispiel eines erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmediums, worin 1 ein Substrat, 2 eine untere Schutzschicht, 3 eine Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ, 4 eine obere Schutzschicht, 5 eine erste reflektierende Schicht, 6 eine diffusionsverhindernde Schicht, 7 eine zweite reflektierende Schicht und 8 eine Schutzbeschichtung darstellen.
2 veranschaulicht ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungspulsstrategie.
3 veranschaulicht den Wärmediffusionszustand einer Aufzeichnungsschicht, worin 1 ein Substrat, 2 eine untere Schutzschicht, 3 eine Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ, 4 eine obere Schutzschicht und 9 eine reflektierende Schicht darstellen.
4 stellt ein Diagramm dar, das die Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung vom Jitter bei 2,4 m/s von Beispiel 1 darstellen.
5 stellt ein Diagramm dar, das die Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung vom Jitter bei 4,8 m/s von Beispiel 1 darstellen.
6 illustriert ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungspulsstrategie.
7 stellt ein Diagramm dar, das die Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung vom Jitter, die Reflexionsfähigkeit und Modulation von Beispiel 5 darstellen.
8 stellt ein Diagramm dar, das die Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung vom Jitter von Beispiel 6 darstellen.
9 stellt ein Diagramm dar, das die Abhängigkeit der Aufzeichnungsleistung von der Reflexionsfähigkeit und Modulation in Beispiel 6 darstellt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß ein Medium unter Verwendung einer Kombination einer Schwefel enthaltenden Schutzschicht, und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht nennenswert nach wiederholtem Überschreiben oder Lagerung über einen langen Zeitraum hinweg einer Zerstörung unterliegt, obwohl dessen ursprünglichen Eigenschaften befriedigend waren und dieses daher nur schwer praktisch zu verwenden ist.
Darüber hinaus haben die Erfinder gefunden, daß, wenn eine Aluminium als Hauptbestandteil enthaltende Schicht als Zwischenschicht zwischen einer ein Schwefelatom enthaltenden Schutzschicht und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht vorgesehen ist, die Lagerungsstabilität des Mediums unbefriedigend ausfällt und es bei einem Test auf die Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen zu außergewöhnlichen Zerstörungen kommt, obwohl die ursprünglichen Eigenschaften befriedigend waren, so daß dieses Medium nicht für die praktische Verwendung geeignet ist.
Daher haben die Erfinder vielfältige Studien in Bezug auf eine Zwischen schicht durchgeführt, die zwischen einer ein Schwefelatom enthaltenden Schutzschicht und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht vorgesehen ist, und haben gefunden, daß ein praktisch verwendbares Medium mit exzellenter Lagerungsstabilität und exzellenten Eigenschaften beim wiederholten Überschreiben vorgesehen werden kann, falls die Zwischenschicht spezifische Erfordernisse erfüllt. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Entdeckung gemacht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Zwischenschicht ein Element, das keine Verbindung mit Silber eingeht, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für Silber und Silber eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für das in der Zwischenschicht enthaltenen Element aufweisen, auf der Seite, die in Kontakt mit der reflektierenden Schicht steht, und die Zwischenschicht ein Element umfaßt, welches weniger reaktiv gegenüber Schwefel ist oder dessen Sulfide chemisch stabile Elemente umfaßt, auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht. Alternativ dazu umfaßt die Zwischenschicht ein Element, welches eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen mit Silber ausbildet, und nach einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt diese amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder Metalls.
Das Ostdeutsche Patent Nr. 98782 offenbart ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit einer ZnS-Schicht, einer ferromagnetischen MnBi-Schicht, einer ZnS-Schicht und einer Silberschicht, die auf ein Glassubstrat auflaminiert sind, offenbart. jedoch nichts von den oben genannten Problemen betreffend die Eigenschaften des wiederholten Überschreibens sowie der Lagerungsstabilität, die durch die kombinierte Verwendung einer ein Schwefelatom enthaltenden Schutzschicht und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht auftreten, und offenbart nicht und legt auch nicht nahe, daß die oben genannten Probleme durch Vorsehen einer Zwischenschicht, die die oben genannten spezifischen Bedingungen erfüllt, gelöst werden können.
Die JP-A-8-329525 offenbart ein Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ mit einer reflektierenden Au₅₀Ag₅₀-Schicht, einer (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, einer (Ge₂Sb₂Te₅)₉₀(Cr₄Te₅)₁₀-Aufzeichnungsschicht, einer (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, einer ersten reflektierenden Si-Schicht und einer zweiten reflektierenden Al₉₇Ti₃-Schicht, laminiert auf ein Polycarbonatsubstrat, wobei Al, Au, Cu, Pt, Pd, Sb-Bi und deren Legierungen, zusammen mit Ag und dessen Legierung, als erste/zweite reflektierende Schichtmaterialien veranschaulicht sind. Jedoch offenbart dieses Dokument nichts über die Probleme betreffend die wiederholten Überschreibungseigenschaften und der Lagerungsstabilität, bedingt durch die kombinierte Verwendung einer ein Schwefelatom enthaltenden Schutzschicht und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht, und sie offenbart nicht oder legt nicht Lösungswege zur Überwindung der oben genannten Probleme durch Vorsehen einer Zwischenschicht, die die oben angeführten spezifischen Bedingungen erfüllt nahe.
Die JP-A-9-185846 offenbart ein Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ mit einer (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, einer (Cr₄Te₅)₇(Ge₂Sb₂Te₅)₉₃-Aufzeichnungsschicht, einer (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, einer ersten reflektierenden Si-Schicht, einer Diffusionsverhinderungsschicht aus Wolfram und einer zweiten reflektierenden Al₉₇Ti₃-Schicht, laminiert auf ein Polycarbonatsubstrat, wobei Al, Au, Cu, Mo, Ta, W, Co, Pt und deren Legierungen zusammen mit Ag und dessen Legierung, die als erste/zwei reflektierende Schichtmaterialien veranschaulicht werden, und dies nur Beispiele von vielen Elementen sind. Somit offenbart dieses Dokument nicht die Verwendung eines Silber als Hauptbestandteil enthaltenden Materials für eine reflektierende Schicht oder deren Verwendung. Darüber hinaus offenbart dieses Dokument tatsächlich nichts über das Problem betreffend die Eigenschaften der wiederholten Aufzeichnung sowie Lagerungsstabilität, bedingt durch die kombinierte Verwendung einer Schwefel enthaltenden Schutzschicht und einer Silber als Hauptbestandteil enthaltenden reflektierenden Schicht, und es offenbart weder noch legt es nahe, daß die Probleme durch Vorsehen einer Zwischenschicht, die die oben genannten spezifischen Bedingungen erfüllt gelöst werden können.
Das erfindungsgemäße optische Informationsaufzeichnungsmedium kann als Medium für unterschiedliche Aufzeichnungssysteme verwendet werden, beispielsweise als magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, als Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ und dergleichen, wird jedoch vorzugsweise als Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ verwendet, insbesondere als Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ unter Ausnutzung des Unterschieds im Reflexionsverhalten des Kristallzustands und des amorphen Zustands.
Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein bevorzugtes Aufzeichnungsmedium vom Phasenänderungs-Typ detailliert beschrieben.
Die meisten herkömmlichen optischen Disketten vom Phasenänderungs-Typ besitzen eine Schutzschicht, eine Aufzeichnungsschicht, eine weitere Schutzschicht und eine reflektierende Schicht, die auf einem Substrat in genannter Reihenfolge vorgesehen sind, hauptsächlich mittels Aufsputtern sowie eine weiter darauf aufgebrachte UV-strahlungshärtbare Harzschicht. Die reflektierende Schicht dient dazu, einen optischen Interferenzeffekt auszunutzen, um die Signalamplitude zu vergrößern, und dient weiter als Wärmeabgabeschicht. Darüber hinaus dient sie im Falle eines Aufzeichnungsmediums vom Phasenänderungs-Typ dazu, einen unterkühlten Zustand zu erzeugen, der für die Ausbildung der amorphen Stellen notwendig ist.
Um dies zu erreichen, wird im allgemeinen ein Metall mit einem hohen Reflexionsvermögen und hoher thermischer Leitfähigkeit als reflektierende Schicht verwendet, beispielsweise Au, Ag, Al und dergleichen.
In Sinne der Wirtschaftlichkeit und zur Erleichterung der Filmbildung ist Ag bevorzugt. Ag ist als Aufsputterungsmittel relativ kostengünstig und ermöglicht eine stabile Entladung, hohe Filmbildungsgeschwindigkeit sowie hohe Stabilität an der Luft und weiterhin exzellente Eigenschaften in Bezug auf die Reflexionsfähigkeit und thermische Leitfähigkeit. Gleichzeitig kann der gleiche Effekt in Bezug auf ein System erwartet werden, das geringe Mengen von Verunreinigungen, welche mit Ag eingebracht werden, enthält. Jedoch weisen einige Filme, die mit Ag in Kontakt gebracht werden, eine schlechte Wechselwirkung mit Ag auf. Falls beispielsweise eine solche Schicht, die ein Element enthält, welches leicht in den Ag-Film diffundiert, in Kontakt mit Ag vorgesehen wird, kann die Wärmeleitfähigkeit durch unerwünschte Legierungsbildung stark vermindert werden. In so einem Fall verändert sich die Aufzeichnungsempfindlichkeit oder die Signaleigenschaften verschlechtern sich bei der ersten Aufzeichnung, da bedingt durch einen Unterschied der Wärmeverteilung zum Zeitpunkt der Aufnahme die Stellen nicht mehr eindeutig ausgebildet werden. Dieses Phänomen ist zu vermeiden.
Somit wird im Falle einer herkömmlichen optischen Diskette vom Phasenänderungs-Typ allgemein eine Al-Legierung als reflektierende Schicht verwendet, wobei Ta, Ti, Cr, Mo, Mg, Zr, V, Nb oder dergleichen in einer Menge von 0,5 bis 5 Atom-% zugegeben und Ag nicht verwendet werden. Jedoch kann sogar in genanntem Fall nach Lagerung bei extremen Bedingungen dasselbe oben angeführte Phänomen beobachtet werden, da eine Al-Legierung möglicherweise die Abscheidung von Verbindungen aus Al und dem zugegebenen Element verursacht, wodurch es zu einer Veränderung des Reflexionsvermögens und der thermischen Leitfähigkeit kommt.
Falls die Aufzeichnungsschicht einen Legierungsdünnfilm von Ma_w(Sb_zTe_1-z)_1-w umfaßt, worin 0 ≤ w ≤ 0,3, 0,5 ≤ z ≤ 0,9 und Ma mindestens einen Komponente ist, die aus der Gruppe bestehend aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und andere Seltenerdmetallen gewählt wird, unterliegt die Form der ausgebildeten Stellen leicht dem Einfluß eines Unterschieds in der Wärmeverteilung.
Beispiele für ein Element, welches leicht in Ag diffundiert, schließen Al, S und dergleichen ein. Demgemäß verändern sich die Aufzeichnungseigenschaften ähnlich wie im Fall des genannten herkömmlichen Strukturtyps im Laufe der Zeit bedingt durch Korrosion der Ag-Schicht, bei Verwendung von ZnS-SiO₂, welches häufig für optische Disketten vom Phasenänderungs-Typ als Schutzschicht verwendet wird, wenn eine reflektierende Ag-Schicht in Kontakt mit der ZnS-SiO₂-Schutz schicht steht. Darüber hinaus sind bei der Betrachtung mittels eines Mikroskops auf der Ag-Seite viele Defekte zu erkennen und sogar bei neuwertigen Disketten werden die Aufzeichnungseigenschaften durch 100- bis 1000-fach wiederholtes Überschreiben teilweise verschlechtert, so daß die Diskette nicht mehr verwendet werden kann.
Daher haben die Erfinder vorgeschlagen, eine Zwischenschicht vorzusehen, die die Diffusion aus einer Schutzschicht in die reflektierende Schicht enthaltend Ag als Hauptbestandteil unterbindet, wodurch es zu keiner Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit kommen kann.
Das erfindungsgemäße Aufzeichnungmedium vom Phasenänderungs-Typ umfaßt ein Substrat, eine Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ, eine Schutzschicht und eine reflektierende Schicht sowie eine Zwischenschicht, die in Kontakt mit der Schutzschicht und der reflektierenden Schicht vorgesehen ist. Zum Beispiel wird eine untere Schutzschicht, eine Phasenänderungs-Aufzeichnungsschicht, eine obere Schutzschicht, eine Zwischenschicht und eine reflektierende Schicht auf dem Substrat in genannter Reihenfolge vorgesehen, oder es wird eine reflektierende Schicht, eine Zwischenschicht, eine Schutzschicht, eine Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ und eine Schutzschicht in genannter Reihenfolge auf dem Substrat vorgesehen. Die oben genannte mehrschichtige Struktur kann auf beiden Seiten des Substrats vorgesehen werden.
Falls die Zwischenschicht aus einem spezifischen Metall oder einer Legierung besteht, umfaßt diese ein Element, welches keine Verbindung mit Silber eingeht, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für Silber und Silber eine Feststofflöslichkeit von mindestens 5 Atom-% für das in der Zwischenschicht enthaltenen Element aufweist, auf der Seite in Kontakt mit der reflektierenden Schicht, und die Zwischenschicht ein Element umfaßt, welches weniger reaktiv gegenüber Schwefel ist oder dessen Sulfid chemisch stabile Elemente auf der Seite in Kontakt mit der Schutzschicht umfaßt.
Somit muß die Zwischenschicht ein Element umfassen, das die oben genannten spezifischen Bedingungen erfüllt. Diese Bedingungen sind grundlegend durch das binäre Legierungsphasendiagramm des zusammen mit Silber oder Schwefel in der Zwischenschicht enthaltenen Elements festgelegt. Solche binäre Legierungsphasendiagramme sind in "Constitution of Binary Alloys" (Max Hansen und Kurt Anderko, zweite Auflage (1985), Genium Publishing Corporation, New York) beschrieben.
Silber diffundiert leicht in andere Metalle, sogar bei Temperaturen unterhalb von 100 °C. Die durch eine solche Diffusion bedingte Ausbildung einer festen Lösung oder einer Verbindung ist unerwünscht, da die inhärente hohe Reflexionsfähigkeit oder thermische Leitfähigkeit von Silber dadurch vermindert wird. Demgemäß muß die Zwischenschicht ein Element umfassen, welches auf der Seite in Kon takt mit der reflektierenden Schicht keine feste Lösung oder Verbindung mit Silber bildet.
In vorliegender Erfindung bedeutet "ein Element bildet keine feste Lösung mit Silber aus", daß das Element überhaupt keine feste Lösung mit Silber ergibt und daß die Feststofflöslichkeit des Elements für Silber und die Feststofflöslichkeit von Silber für das Element gleichzeitig bei mindestens 5 Atom-% liegen und das Element in Silber nur sehr schwer löslich ist.
Der Begriff "Feststofflöslichkeit" bezieht sich auf die maximale Feststofflöslichkeit im gesamten Temperaturbereich bis zum Festzustand. Gemäß dem genannten binären Legierungsphasendiagramm nach Hansen schließen Beispiele von Elementen, die mit Silber keine feste Lösung ergibt oder keinerlei Verbindung mit Silber eingehen, Natrium, Blei, Wismut, Silicon, Tantal, Kobalt, Chromium, Wolfram, Vanadium und dergleichen ein.
Von diesen besitzen Natrium, Blei und Wismut eine eutektische Temperatur in einem relativ geringen Temperaturbereich von maximal 500 °C und sind deshalb thermisch relativ instabil. Gemäß dem Phasendiagramm sind die entsprechenden eutektischen Temperaturen von Natrium (97 °C), Blei (304 °C), Wismut (262 °C), Silicon (830 °C) und Chrom (961 °C).
Es sind keine detaillierten Phasendiagramme in Bezug auf Tantal, Kobalt, Wolfram und Vanadium beschrieben, es ist jedoch bekannt, daß diese Elemente keine Verbindung mit Silber eingehen und daß diese im wesentlichen in Silber sogar im geschmolzenen Zustand unlöslich sind. Nickel besitzt fast keinerlei Feststofflöslichkeit für Silber und Silber hat nur eine geringe für Nickel, es wird jedoch angenommen, daß die Feststofflöslichkeit weniger als 5 Atom-% beträgt.
Natrium ist aufgrund der Instabilität an der Luft nicht bevorzugt.
Andererseits sind Zirconium, Magnesium, Mangan, Indium, Titan, Antimon, Germanium, Tellur, Zink und dergleichen nicht geeignet, da diese eine Verbindung mit Silber eingehen oder eine feste Lösung in einem relativ hohen Konzentrationsbereich aufweisen. Darüber hinaus bildet auch Aluminium eine feste Lösung mit Silber aus und ist deshalb nicht als Element für die Zwischenschicht auf der Seite in Kontakt mit Silber geeignet.
Die Stabilität der Grenzfläche einer laminierten Schicht aus Silber und einem Element (Silicon, Tantal, Kobalt, Chrom, Wolfram oder Vanadium), die gemäß den oben angeführten Überlegungen bevorzugt wird, wurde durch Untersuchung bei einem Schnelltest bei erhöhten Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit auf der laminierten Dünnschichtfolie bestätigt. Weiterhin wurde durch Messung der Änderung der thermischen Leitfähigkeit durch Legierungsbildung bestätigt, daß die Wärmeabführungswirkung nicht vermindert wurde.
Von den genannten Elementen sind Tantal und Nickel die am meisten bevor zugten Elemente, da diese fast keinerlei, durch innere Spannung im Film hervorgerufene Ablösung bewirken.
Jedoch ist manchmal sogar ein Element von Vorzug, das eine feste Lösung mit Silber eingeht, so im Falle der Ausbildung einer kontinuierlichen Reihe von festen Lösungen mit Silber, da dies nicht zu einer Phasentrennung führt und die thermische Leitfähigkeit nicht negativ beeinflußt. Bevorzugte Beispiele zur Bildung einer kontinuierlichen Reihe von festen Lösungen mit Silber schließen Gold und Palladium ein.
Auf der anderen Seite umfaßt die Zwischenschicht ein Element, welches gegenüber hoch korrosivem Schwefel weniger reaktiv ist, d. h. ein Element, das im Phasendiagramm keinerlei Bindung mit Schwefel ausbildet, oder ein Element, dessen Sulfid einen chemisch stabilen passiven Zustand an der Grenzfläche bildet und somit auf der Seite, die mit der Schwefel enthaltenden Schutzschicht in Kontakt steht einen diffusionsverhindernden Effekt bewirkt.
Die Stabilität des Sulfids wird in der Literatur beschrieben oder kann mittels Messung des thermogravimetrischen Spektrums ermittelt werden. Gemäß dem oben angeführten Hansen-Phasendiagramm stellt Aluminium eines der wenigen Elemente dar, das keinerlei Verbindung mit Schwefel eingeht, und ist deshalb am meisten bevorzugt.
Es wird angenommen, daß Silicon, Tantal, Wolfram, Germanium und Vanadium SiS₂, TaS₂, WS₂, GeS₂ bzw. V₂S₃ bilden, dies jedoch bei Temperaturen von mehr als 500 °C, bei denen in Bezug auf genannte Verbindungen eine thermogravimetrische Veränderung, wie beispielsweise Schmelzen, Zersetzung oder Sublimation eintritt.
Kobalt und Chrom bilden viele Sulfide aus, jedoch liegen die Schmelzpunkte sowie die Zersetzungstemperaturen dieser Sulfide gemäß dem Phasendiagramm bei mehr als 500 °C. Die Stabilität wurde experimentell mittels Ausbildung von Filmen dieser Elemente auf einer ZnS:SiO₂-Schutzschicht bestätigt. Bei diesen Experimenten wurde keine Korrosion beobachtet, zumindest nicht durch Sulfidbildungsreaktion, und die Reflexionsfähigkeit veränderte sich nicht.
Gemäß dem Phasendiagramm sind Sulfide von Silber und Kupfer, wie beispielsweise Ag₂S und Cu₂S thermisch stabil, jedoch zeigte sich experimentell auf einer ZnS:SiO₂-Schutzschicht Instabilität. Im Phasendiagramm zeigen die Festphasen dieser Verbindungen eine Phasentransformation bei einer Temperatur von mehr als 500 °C und es wird angenommen, daß diese nicht immer stabil sind.
Falls die Zwischenschicht eine Verbindung umfaßt, so handelt es sich um amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder Metalls. Dabei handelt es sich um stabile Verbindungen. Falls es sich um eine Aufzeichnungsschicht mit einem Phasenänderungsmedium handelt, ist es bevor zugt, daß sie wärmerstabile Verbindungen mit einem Schmelzpunkt von mindestens 1000 °C sind.
Ein Sulfid ist als Zwischenschicht nicht geeignet, da dieses mit Silber reagiert.
Die Verbindung der Zwischenschicht umfaßt vorzugsweise eine Verbindung, die für die Wellenlänge des für die Lichtaufzeichnung oder Auslesung verwendete Lichtquelle transparent ist, da das inhärente hohe Reflexionsvermögen von Silber dadurch wirksam ausgenutzt werden kann. In diesem Zusammenhang handelt es sich bei dem amorphen Kohlenstoff vorzugsweise um hydrierten amorphen Kohlenstoff mit hoher Transparenz.
Die reflektierende Schicht enthält Silber als Hauptbestandteil, was bedeutet, daß die reflektierende Schicht Silber in einer Menge von mindestens 70 Atom-% umfaßt. Vorzugsweise enthält die reflektierende Schicht Silber in einer Menge von mindestens 95 Atom-%, noch bevorzugter mindestens 98 Atom-%. Insbesondere umfaßt die reflektierende Schicht reines Silber oder eine Silberlegierung enthaltend mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, V, Ta, Nb, W, Co, Cr, Si, Ge, Sn, Sc, Hf, Pd, Rh, Au, Pt, Mg, Zr, Mo und Mn in einer Menge von etwa 0,2 Atom-% bis 2 Atom-%.
Von diesen sind Pd Mg und Ti am meisten bevorzugt.
Daneben enthält die Schutzschicht, insbesondere auf der Seite der Aufzeichnungsschicht, Schwefel, vorzugsweise ein Sulfid, wie beispielsweise Zinksulfid, Tantalsulfid oder Sulfide von Seltenen Erdelementen.
Insbesondere handelt es sich bei dem Material vorzugsweise um ein Komposit-Dielektrikum, welches die oben beschriebenen Materialien alleine oder Mischungen daraus in einer Menge von 20 bis 90 Mol-% enthält, und eine oder mehrere der wärmestabilen Verbindungen besitzen einen Schmelzpunkt oder eine Zersetzungstemperatur von mindestens 1000 °C, eingeschlossen ein Oxid, ein Nitrid, ein Fluorid oder ein Carbid eines Metalls oder eines Halbleiters.
Die Zwischenschicht besitzt eine Dicke von im allgemeinen wenigstens 10 Å, vorzugsweise wenigstens 50 Å, jedoch im allgemeinen maximal 1000 Å, um die hohe Wärmeleitfähigkeit von Silber in der reflektierenden Schicht zur vollen Wirkung zu bringen, vorzugsweise maximal 500 Å, noch bevorzugter maximal 200 Å. Die Zwischenschicht umfaßt eine oder mehrere Schichten. Unter diesen schließen bevorzugte Beispiele für die Zwischenschicht die folgenden zwei Ausführungsformen ein.
Ausführungsform (1): Zwischenschicht umfassend zwei Schichten, eine Schicht umfassend Aluminium als Hauptbestandteil und eine Schicht, die die Legierungsbildung zwischen Aluminium und Silber unterbindet, wobei die erstgenannte Schicht in Kontakt mit einer Schutzschicht steht und die letztgenannte Schicht in Kontakt mit einer reflektierenden Schicht steht.
Ausführungsform (2): Die Zwischenschicht umfaßt ein Element, das keine Verbindung mit Silber eingeht, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit von höchstens 5 Atom-% für Silber und Silber eine Feststofflöslichkeit von höchstens 5 Atom-% für das in der Zwischenschicht enthaltenen Element aufweist, auf der Seite in Kontakt mit der reflektierenden Schicht, und das Element weniger reaktiv gegenüber Schwefel ist oder sein Sulfid chemisch stabile Elemente umfaßt, auf der Seite in Kontakt mit der Schutzschicht. Alternativ dazu umfaßt die Zwischenschicht ein Element, das eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen mit Silber eingeht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt sie amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder Metalls.
Die Ausführungsform (1) wird im nachfolgenden detailliert beschrieben. Die Ausführungsform (1) ist im allgemeinen wie folgt ausgeformt. Auf einer Schutzschicht ist eine erste reflektierende Schicht, eine Diffusionsverhinderungsschicht und eine zweite reflektierende Schicht mit einem Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 80 nΩ·m vorgesehen. In diesem Fall entspricht die Aluminium als Hauptbestandteil enthaltende Schicht mit der ersten reflektierenden Schicht und die Schicht zur Verhinderung der Legierungsausbildung zwischen Aluminium und Silber entspricht der Diffusionsverhinderungsschicht und die Silber als Bestandteil enthaltende reflektierende Schicht korrespondiert zur zweiten reflektierenden Schicht.
Der Grund, warum Aluminium zur Ausbildung einer Diffusionsverhinderungsschicht verwendet wird, welches mit Silber eine feste Lösung bildet, wird weiter unten beschrieben. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein stabiles optisches Informationsaufzeichnungsmedium mittels wirksamer Anwendung der inhärenten hohen thermischen Leitfähigkeit von Silber vorzusehen; es ist jedoch von Vorzug für die Erreichung dieses Ziels, daß eine Zwischenschicht zwischen einer Schutzschicht und Silber, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, vorgesehen wird. Aluminium selbst besitzt ein inhärente hohe Reflexionsfähigkeit wodurch eine vorteilhafte Funktion als reflektierende Schicht mit hoher Reflexionsfähigkeit und hoher thermischer Leitfähigkeit für die gesamte Zwischenschicht und die reflektierende Silberschicht erzielt wird. Aluminium stellt das am meisten bevorzugte Material dar, mit exzellenten Eigenschaften in Bezug auf die Reflexionsfähigkeit, die thermische Leitfähigkeit und die chemische Stabilität, mit Ausnahme davon, daß es gegenüber Silber reaktiv ist, und ist deshalb zur Verwendung geeignet, sogar für die Ausgestaltung einer Diffusionsverhinderungsschicht.
Gemäß dieser Struktur wird die thermische Leitfähigkeit nicht wesentlich eingeschränkt, wenn eine Zwischenschicht zwischen einer Schutzschicht und einer reflektierenden Schicht vorgesehen wird, und es wird ein Medium mit befriedigenden Disketteneigenschaften innerhalb eines breiten Lineargeschwindigkeitsbereichs und innerhalb eines breiten Leistungsbereichs mit exzellenter Lagerungsstabilität erhalten, was für die praktische Verwendung von Vorzug ist.
Im nachfolgenden erfolgt in Bezug auf die Ausführungsform (1) eine Beschreibung basierend auf dieser verallgemeinerten Ausführungsform.
Wie in 1 gezeigt, besitzt die Ausführungsform (1) im allgemeinen die Struktur Substrat 1/untere Schutzschicht 2/Phasenänderungs-Aufzeichnungsschicht 3/obere Schutzschicht 4/erste reflektierende Schicht 5/Diffusionsverhinderungsschicht 6/zweite reflektierende Schicht 7. Darüber hinaus ist es bevorzugt, eine Schutzschicht 8 mit einem UV-strahlungshärtbaren oder wärmehärtbaren Harz vorzusehen.
Bei der Ausführungsform (1) kann es sich bei dem Material der Phasenänderungs-Aufzeichnungsschicht 3 um ein herkömmliches Material, wie beispielsweise GeSbTe, InSbTe, AgSbTe, AgInSbTe, AgGeSbTe oder dergleichen handeln, bevorzugt jedoch um eine Legierung umfassend eine SbTe-Legierung im Bereich des eutektischen Punkts von Sb₇₀Te₃₀ als Hauptbestandteil, die im Kristallzustand oder amorphen Zustand stabil ist und zu einer schnellen Phasenänderung zwischen den beiden Zuständen in der Lage ist. Dieses Material ist das für die Praxis am meisten geeignete Material, das bei wiederholtem Überschreibvorgängen nur eine sehr geringe Abscheidung aufweist. Spezifisch bevorzugt ist eine Ma_w(Sb_zTe_1-z)_1-w-Legierung (worin 0 ≤ w ≤ 0,3, 0,5 ≤ z ≤ 0,9 und Ma mindestens eine Komponente ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und ein Seltenerdmetall) und noch bevorzugter 0 ≤ w ≤ 0,2 und 0,6 ≤ z ≤ 0,8.
Gemäß Untersuchungen der Erfinder wird die Lineargeschwindigkeitsabhängigkeit durch Sb und Te als die Hauptbestandteile bestimmt, und im Bereich des Sb₇₀Te₃₀ eutektischen Punkts neigt die Kristallisationsgeschwindigkeit dazu, größer auszufallen, wenn das Sb/Te-Verhältnis größer wird.
Ein ternäres Systemmaterial mit zugesetztem Ge oder In im Bereich der eutektischen Zusammensetzung neigt weniger zur Zersetzung in Bezug auf das wiederholte Überschreiben mittels eines spezifischen Aufzeichnungspulsmusters, im Vergleich mit herkömmlich bekanntem GeTe-Sb₂Te₃, InTe-Sb₂Te₃ pseudobinären Legierungsmaterialien. Der Jitter der Markierungskante im Falle der Stellenlängenaufzeichnung ist gering. Es handelt sich um ein ausgezeichnetes Material. Darüber hinaus kann dieses Material eine hohe Kristallisationstemperatur von mehr als 150 °C sowie eine ausgezeichnete Archivierungsstabilität sicherstellen.
Diese Aufzeichnungsschicht liegt im allgemeinen unmittelbar nach der Filmbildung in amorphem Zustand vor und es ist daher bevorzugt, die gesamte Aufzeichnungsschichtoberfläche zu kristallisieren, wodurch sie in den initialisierten Zustand (nichtbeschriebenem Zustand) versetzt wird, wie unten angeführt.
Die Ausführungsform (1) sieht ein Medium vor, das innerhalb eines breiten Lineargeschwindigkeitsbereichs zufriedenstellend überschrieben werden kann, wobei das Verhältnis minimale Lineargeschwindigkeit/maximale Lineargeschwindigkeit während des Überschreibvorgangs mindestens das 2-fache beträgt.
Konkreter wird ein Medium vorgesehen, welches im Bereich der 2-fachen (2,4–2,8 m/s) bis 4-fachen (4,8 m/s–5,6 m/s) Lineargeschwindigkeit einer CD oder der 1-fachen (3,5 m/s) bis 2-fachen (7 m/s) Lineargeschwindigkeit einer DVD zufriedenstellend überschrieben werden kann.
Aus diesem Grund muß die Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht eine ausreichend hohe Rekristallisationsfähigkeit aufweisen, um vollständig bei etwa 10 m/s gelöscht zu werden.
Wie oben angeführt, besitzt die Aufzeichnungsschicht der Ausführungsform (1) vorzugsweise eine eutektische Sb₇₀Te₃₀ Zusammensetzung als Basis und die Lineargeschwindigkeitsabhängigkeit wird vom Sb/Te-Verhältnis beeinflußt. Somit handelt es sich bei der oben genannten Zusammensetzung der Aufzeichnungsschicht vorzugsweise um eine Ma_w(Sb_zTe_1-z)_1-w-Legierung (worin 0 ≤ w ≤ 0,3, 0,5 ≤ z ≤ 0,9 und Ma mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und ein Seltenerdmetall).
Konkreter schließt ein bevorzugtes Beispiel eine Mb_α1In_β1Sb_γ1Te_η1 Zusammensetzung ein (wobei 0,03 ≤ α1 ≤ 0,1, 0,03 ≤ β1 ≤ 0,08, 0,55 ≤ γ1 ≤ 0,65, 0,25 ≤ η1 ≤ 0,35, 0,06 ≤ α1 + β1 ≤ 0,13, α1 + β1 + γ1 + η1 = 1 und Mb ist zumindest entweder Ag oder Zn).
Ein noch bevorzugteres Beispiel schließt eine Zusammensetzung ein, die den Voraussetzungen 0,03 ≤ α1 ≤ 0,1, 0,05 ≤ β1 ≤ 0,08, 0,6 ≤ γ1 ≤ 0,65, 0,25 ≤ η1 ≤ 0,30, 0,06 ≤ α1 + β1 ≤ 0,13 und α1 + β1 + γ1 + η1 = 1 gehorcht.
In diesem Zusammensetzungsbereich kann eine zufriedenstellende Löschfähigkeit von mehr als 25 dB zum Zeitpunkt der Überschreibung bei bis zu 10 m/s erhalten werden. Weiterhin kann eine Zusammensetzung vorgesehen werden, die exzellente Archivierungsstabilität aufweist.
Um einen Effekt der Erhöhung der Kristallisationstemperatur und Verbesserung der Archivierungsstabilität zu erreichen, ist es von Vorzug, In in einer Menge von mindestens 3 Atom-% einzumischen, um die Lagerungsstabilität bei Raumtemperatur sicherzustellen. Falls jedoch die Menge von In 8 Atom-% übersteigt, tritt eine Phasentrennung ein und es kann durch wiederholtes Überschreiben zu einer Abscheidungen kommen. Somit ist eine Menge von In 5 Atom-% bis 8 Atom-% bevorzugt.
Ag oder Zn erleichtern die Initialisierung eines amorphen Films unmittelbar nach der Filmbildung. Die Menge von maximal 10 Atom-% ist für die Initialisierung nahezu ausreichend. Falls die Menge zu groß gewählt wird, wird die Archivierungsstabilität verschlechtert.
Falls die Gesamtmenge an Ag oder Zn und In 13 Atom-% übersteigt, kommt es darüber hinaus wahrscheinlich zu einer unerwünschten Abscheidung beim wiederholten Überschreiben.
Ein bevorzugtes weiteres Beispiel für die Aufzeichnungsschicht schließt eine Zusammensetzung von Mc_vGe_y(Sb_xTe_1-x)_1-y-v ein (worin 0,6 ≤ x ≤ 0,8, 0,01 ≤ y ≤ 0,15, 0 ≤ v ≤ 0,15, 0,02 ≤ y + v ≤ 0,2 und Mc mindestens Ag und Zn ist).
Gemäß dieser Zusammensetzung kann die Beschleunigung der Präzipitation eines Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt wie In, sowie einer In-modifizierten Legierung in der oben genannten MbInSbTe-Legierung verbessert werden.
Andererseits dauert der Initialisierungsvorgang bei der Zugabe von Ge während der Herstellung unvorteilhaft lang. Dieses unerwünschte Phänomen tritt schnell bei der Zugabe von Ge auf.
Um die Präzipitation von In und die Verzögerung der Initialisierung durch die Zugabe von Ge zu verbessern, ist es von Vorzug, eine Zusammensetzung von Md_α2In_β2Ge_δ2Sb_γ2Te_η2 zu verwenden (worin 0,01 ≤ α2 ≤ 0,1, 0,001 ≤ β2 ≤ 0,1, 0,01 ≤ δ2 ≤ 0,1, 0,5 ≤ γ2 ≤ 0,7, 0,25 ≤ η2 ≤ 0,4, 0,03 ≤ β2 + δ2 ≤ 0,15, α2 + β2 + δ2 + γ2 + η2 = 1 und Md mindestens entweder Ag oder Zn ist).
Im allgemeinen liegt die Dicke einer Aufzeichnungsschicht 3 vom Phasenänderungs-Typ vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 100 nm.
Falls die Dicke geringer ist als 10 nm, kann nur schwer ein zufriedenstellender optischer Kontrast erreicht werden und die Kristallisationsgeschwindigkeit fällt gering aus, und das Löschen innerhalb kurzer Zeit wird erschwert. Falls die Dicke mehr als 100 nm beträgt, kann andererseits nur schwer ein optischer Kontrast erreicht werden und es kommt häufig zur Rißbildung.
Um einen zufriedenstellenden Kontrast zu erreichen und somit eine Auslesungskompatibilität mit einer CD oder DVD zu erreichen, ist es insbesondere bevorzugt, eine Dicke von 10 nm bis 30 nm anzuwenden. Falls die Dicke weniger als 10 nm beträgt, nimmt die Reflexionsfähigkeit ab und falls die Dicke mehr als 30 nm beträgt, erhöht sich die Wärmekapazität und somit nimmt die Aufzeichnungsempfindlichkeit ab.
Die plastische Deformation durch den Wärmezyklus neigt stärker zu werden beim wiederholten Überschreiben, wenn die Aufzeichnungsschicht dicker gemacht wird. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, eine Dicke von maximal 30 nm, noch bevorzugter von maximal 25 nm anzuwenden.
Wie oben angeführt, ist es von Vorteil, eine Zusammensetzung für die Aufzeichnungsschicht zu verwenden, die für das Überschreiben bei hohen Geschwin digkeiten geeignet ist. Falls eine solche Zusammensetzung, die bei den hohen verwendeten Lineargeschwindigkeiten löschbar sein soll, verwendet wird, kann die Aufzeichnungsschicht, die zuvor geschmolzen war, leicht rekristallisiert werden, falls es zu einer Aufzeichnung bei einer niedrigen Lineargeschwindigkeit kommt. Deshalb wird die angestrebte amorphe Stelle nur schwer ausgebildet. Die vorliegende Erfindung, die eine auf Silber basierende reflektierende Schicht verwendet, ist besonders für die Lösung dieses Problems geeignet.
Beim herkömmlichen GeTe-Sb₂Te₃-System ist eine "schnelle Abkühlungsstruktur" bevorzugt, worin die Filmdicke der oberen Schutzschicht 4 dünn ist, um eine zufriedenstellende Abkühlungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht bei geringer Lineargeschwindigkeit zu erreichen. Demgemäß liegt die Filmdicke im allgemeinen zwischen 20 nm bis 30 nm.
Diese Tendenz wurde beim Symposium über optische Phasenänderungsaufzeichnung erläutert, welches jedes Jahr seit 1991 stattfindet (vgl. den von der Society of Applied Physics, der Gesellschaft für Studien optischer Phasen, veröffentlichten Text).
Der Hauptgrund dafür ist, einer reflektierenden Schicht wirksam eine Wärmeableitung zu verleihen.
Die "schnelle Abkühlungsstruktur" umfaßt eine solche Schichtstruktur, um die Wärmeableitung zu verbessern und die Abkühlungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Rekristallisation der geschmolzenen Aufzeichnungsschicht zu erhöhen, wodurch ein Ausgleich zwischen der Rekristallisation während der Ausbildung der amorphen Stellen und einer hohen Löschbarkeit bei hoher Kristallisationsgeschwindigkeit geschaffen wird.
Daher dauert es längere Zeit, bis die Wärme aus der Aufzeichnungsschicht 3 die reflektierende Schicht erreicht, falls die Filmdicke der oberen Schutzschicht 4 zu groß ist und somit kommt die Wärmeabgabewirkung der reflektierenden Schicht nicht voll zur Geltung.
Die Erfinder haben gefunden, daß die Abhängigkeit von der Lineargeschwindigkeit durch Kombination einer reflektierenden Folie, die eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, mit der oberen Schutzschicht 4, die eine stärkere Dicke von 30 nm bis 60 nm aufweist, ähnlich wie Silber, noch bevorzugter 35 nm bis 55 nm weiter verbessert werden kann, als dies im Vergleich mit einer herkömmlichen Schnellabkühlungsstruktur mit einer Aluminiumlegierung reflektierenden Schicht möglich ist.
Dies wird in Bezug auf 3 detaillierter beschrieben.
Zuerst ist es notwendig, die Temperatur der Aufzeichnungsschicht oberhalb des Schmelzpunkts zu erhöhen. Da dies jedoch eine spezifische Verzögerungszeit für die Wärmeleitung während des Temperaturanstiegs (anfänglich mehrere Zehn Nanosekunden oder weniger) voraussetzt, ist die thermische Leitfähigkeit in Richtung der horizontalen Oberfläche (transversale Richtung) nicht nachweisbar und die Temperaturverteilung wird hauptsächlich von der Temperaturleitung in Richtung der Filmdicke bestimmt (3(a)).
Demgemäß unterstützt die Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Foliendicke wirksam den Anstieg der Temperatur der voranlaufenden Kante (Vorderkante) der Aufzeichnungsspur bis auf eine vorbestimmte Temperatur.
Jedoch wird andererseits die thermische Leitfähigkeit in Richtung der horizontalen Oberflächenebene einigen Zehn Nanosekunden nach Beginn der Initialisierung des Temperaturanstiegs für die Temperaturverteilung wichtig, wie in 3(b) illustriert.
Dies rührt daher, daß es sich bei der Wärmeleitung in Richtung der Foliendicke um eine Wärmediffusion über eine Distanz von maximal 0,1 μm handelt, während es sich bei der Wärmeleitung in Richtung der Oberflächenebene um eine Wärmediffusion über eine Distanz von 1 μm handelt.
Insbesondere hängt die Abkühlgeschwindigkeit der Aufzeichnungsschicht, welche den Vorgang der Bildung des amorphen Zustands steuert, von dieser Temperaturverteilung der horizontalen Oberflächenebene ab und die Lineargeschwindigkeitsabhängigkeit der Abkühlgeschwindigkeit wird strikt von der Temperaturverteilung der horizontalen Ebene gesteuert.
Bei geringer Lineargeschwindigkeit reicht die Wärme bei gleicher Bestrahlungsdauer tief in den peripheren Teil hinein, da die Abtastgeschwindigkeit des Lichtstrahls gering ist. Daher ist die thermische Ableitung in Richtung der horizontale Oberflächenebene von Einfluß.
Darüber hinaus ist die thermische Ableitung in Richtung der horizontalen Oberflächenebene am Endteil (Hinterkante) einer langen Spur, die kontinuierlich mit einem Aufzeichnungslichtstrahl über einen relativ langen Zeitraum hinweg bestrahlt wurde nicht bedeutsam.
Demgemäß ist es notwendig, nicht nur die Temperaturverteilung in Richtung der Filmdicke sowie die Zeitänderung genau zu steuern, sondern auch die Temperaturverteilung in Richtung der horizontalen Oberflächenebene sowie deren Zeitabhängigkeit, um zufriedenstellend die Spurlängenaufzeichnung in einem breiten Lineargeschwindigkeitsbereich durchzuführen, und so ein Maximalgeschwindigkeits/Minimalgeschwindigkeits-Verhältnis von mindestens dem 2-fachen während des Überschreibens zu erzielen.
In 3(b) wird gezeigt, daß durch Verringerung der thermischen Leitfähigkeit der oberen Schutzschicht und Ausformung der Schutzschicht, so daß diese eine geeignete Dicke aufweist, ein spezifischer Verzögerungseffekt auf den Wärmefluß in die reflektierende Schicht erreicht werden kann und die Temperaturvertei lung in Richtung der horizontalen Oberflächenebene geeignet gesteuert werden kann.
Eine herkömmliche "Schnellabkühlungsstruktur" schließt häufig diesen Verzögerungseffekt der Wärmeleitung nicht ein.
Um den Verzögerungseffekt der Wärmeleitung voll auszunutzen, wird in der vorliegenden Erfindung ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit für die Verwendung der oberen Schutzschicht 4 bevorzugt. Bevorzugte Beispiele schließen ein Material enthaltend ZnS, ZnO, TaS₂ oder ein Seltenerdmetallsulfid allein oder eine Mischung daraus in einer Menge von 20 Mol-% bis 90 Mol-% ein. Darüber hinaus ist ein dielektrisches Verbundwerkstoffmaterial enthaltend eine wärmeresistente Verbindung mit einem Schmelzpunkt oder einer Zersetzungstemperatur von mindestens 1000 °C bevorzugt.
Noch bevorzugtere Beispiele schließen ein dielektrisches Verbundwerkstoffmaterial, enthaltend ein Sulfid oder ein Seltenerdmetallmaterial ein, wie beispielsweise La, Ce, Nd oder Y in einer Menge von 50 Mol-% bis 90 Mol-% sowie ein dielektrisches Verbundwerkstoffmaterial enthaltend ZnS, ZnO oder ein Seltenerdmetallsulfid in einer Menge von 70 bis 90 Mol-%.
Beispiele für das wärmeresistente Mischmaterial mit einem Schmelzpunkt oder einem Zersetzungspunkt von mindestens 1000 °C schließen ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid von Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Ho, Er, Yb, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Zn, Al, Si, Ge, Pb oder dergleichen sowie ein Fluorid von Ca, Mg, Li oder dergleichen ein.
Beispiele von mit ZnO mischbaren Materialien schließen insbesondere ein Sulfid eines Seltenerdmetalls, wie beispielsweise Y, La, Ce, Nd oder dergleichen oder eine Mischung eines Sulfids und eines Oxids ein.
Ein Dünnschichtfilm enthaltend SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃, AlN, SiN oder dergleichen als Hauptbestandteil ist nicht bevorzugt, da dessen thermische Leitfähigkeit zu hoch ist. Insbesondere enthält die obere Schutzschicht vorzugsweise Schwefel, und noch bevorzugter ein Sulfid, wie beispielsweise ZnS, TaS₂, ein Seltenerdmetallsulfid oder dergleichen.
In Anbetracht der mechanischen Belastbarkeit ist es von Vorzug, daß diese Schutzschichten eine Filmdichte von mindestens 80 % des Blockzustands aufweisen.
In dem Fall, in dem ein Dünnschichtfilm einer dielektrischen Mischung verwendet wird, wird als Schüttdichte eine theoretische Dichte der folgenden Formel angewendet: ρ = Σmiρi (1)

m_i:: Molkonzentration jeder Komponente i
ρ_i:: Schüttdichte jeder Komponente

Die obere Schutzschicht 4 weist weiterhin einen Effekt der Verhinderung der gegenseitigen Diffusion zwischen einer Aufzeichnungsschicht 3 und einer reflektierende Schicht 5 auf.
Wie oben angeführt, besitzt die obere Schutzschicht 4 eine Filmdicke von im allgemeinen 30 nm bis 60 nm, bevorzugt von 35 nm bis 55 nm.
Falls die Filmdicke weniger als 30 nm beträgt, kann kein zufriedenstellender Verzögerungseffekt auf die Wärmeableitung erzielt werden, und falls die Filmdicke 60 nm überschreitet, kann kein zufriedenstellender Wärmeabgabeeffekt der reflektierenden Schicht erzielt werden und es kommt im Inneren der Schutzschicht häufig zur klassischen Deformation beim Wärmezyklus während des wiederholten Überschreibens. Somit nimmt die Zersetzung proportional zur Anzahl der Überschreibungsvorgänge zu.
Bei Ausführungsform (1) fällt die Abkühlgeschwindigkeit zu gering aus, wenn die obere Schutzschicht 4 besonders dick ausgeführt wird, um den oben genannten Verzögerungseffekt der Wärmeleitung zu erzielen durch genannte Schutzschicht. Es ist deshalb notwendig, eine reflektierende Schicht mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit zu verwenden, um einen zufriedenstellenden schnellen Abkühlungseffekt nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit zu erreichen.
Jedoch stellt es sich als relativ schwierig dar, die Wärmeleitfähigkeit einer solchen erfindungsgemäßen reflektierenden Schicht in Form eines Dünnschichtfilms zu bestimmen und deren Reproduzierbarkeit ist erschwert.
Im allgemeinen ist die thermische Leitfähigkeit eines Dünnschichtfilms relativ gering und unterscheidet sich stark von der thermischen Leitfähigkeit des Schüttzustands. Besonders ein Dünnschichtfilm von maximal 40 nm ist nicht bevorzugt, da dessen Wärmeleitfähigkeit durch den Einfluß sogenannter Inselstrukturen auf den initialen Wachstumszustand um mindestens eine Potenz geringer ausfällt.
Daher wird in vorliegender Erfindung der elektrische Widerstand der reflektierenden Folie anstelle der Wärmeleitfähigkeit als Standardindikator herangezogen.
Bei einem Material wie beispielsweise einem Metall, bei dem der Elektronenfluß und der Streuungsvorgang hauptsächlich die thermische oder elektrische Leitfähigkeit beeinflußt, liegt ein vorteilhaftes proportionales Verhältnis zwischen der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit vor und daher ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit durch Messung des elektrischen Widerstands zu bestimmen.
Der elektrische Widerstand eines Dünnschichtfilms wird durch den Widerstandswert ausgedrückt, der durch die Filmdicke und die Fläche einer vermessenen Zone definiert wird. Beispielsweise wird der Volumenwiderstand sowie der Folienwiderstand im allgemeinen mittels eines vier Stichproben-Widerstandsmeßverfahrens, wie definiert durch die JIS K7194 bestimmt.
Nach diesem Verfahren kann die gewünschte Information mit besserer Repro duzierbarkeit erhalten werden als durch die sonst übliche Messung der Wärmeleitfähigkeit eines Dünnschichtfilms. Bei geringerem Volumenwiderstand die Wärmeleitfähigkeit proportional größer.
Bei der Ausführungsform (1) besteht die reflektierende Schicht aus mindestens zwei Schichten, einschließlich einer ersten reflektierenden Schicht enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil mit einer Filmdicke von 5 nm bis 50 nm und einer zweiten reflektierenden Schicht enthaltend Silber als Hauptbestandteil mit einer Filmdicke von 40 nm bis 200 nm und einem Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 80 nΩ·m.
Das heißt, daß mindestens eine Schicht im Sinne des oben angeführten Materials einen geringeren Volumenwiderstand aufweist, wodurch ein Wärmeabgabeeffekt erreicht wird und die andere Schicht der Verbesserung des Korrosionswiderstands, der Adhäsion gegenüber einer Schutzschicht und des Hillock-Widerstands dient.
Insbesondere wenn die obere Schutzschicht ein Sulfid enthält, ist die Ausbildung einer solchen Struktur bevorzugt, da das Sulfid gegenüber einem Metall, wie beispielsweise Ag, korrosiv ist.
Die erste reflektierende Schicht besitzt vorzugsweise eine Dicke von 5 nm bis 50 nm. Falls die Dicke geringer als 5 nm ausfällt, reicht die Schutzwirkung nicht aus. Falls die Dicke 50 nm überschreitet, verschlechtert sich die Wärmeabgabe gegenüber der zweiten reflektierenden Schicht.
Die zweite reflektierende Schicht besitzt vorzugsweise eine Dicke von 40 nm bis 200 nm. Falls die Dicke geringer als 40 nm ausfällt, kommt es zu keinem ausreichenden Wärmeabgabeeffekt. Andererseits kommt es zur Bildung von Rissen, wenn die Dicke 200 nm überschreitet, und die benötigte Zeit zur Erzeugung des Films verlängert sich, wodurch die Produktivität eingeschränkt wird.
Um die optischen Eigenschaften zu verbessern, kann eine dritte reflektierende Schicht auf der zweiten reflektierenden Schicht vorgesehen werden. In so einem Fall kann die dritte reflektierende Schicht aus einem Material mit einem hohen Volumenwiderstand bestehen.
Im allgemeinen ist es möglich, eine reflektierende Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden unter der Maßgabe, daß der Volumenwiderstand 20 nΩ·m bis 150 nΩ·m beträgt.
Ein Material mit einem Volumenwiderstand von weniger als 20 nΩ·m kann nur schwer in Form eines Dünnschichtfilms erhalten werden.
Falls der Volumenwiderstand mehr als 150 nΩ·m beträgt, kann der Filmwiderstand nicht verringert werden, es sei denn, es wird ein dicker Film von mehr als 300 nm vorgesehen. Gemäß einer Untersuchung der Erfinder erzielt ein solches Material mit einem hohen Volumenwiderstand keinen zufriedenstellenden Wärmeabga beeffekt, sogar dann, falls der Filmwiderstand verringert wird. Dies ist darin begründet, daß die Wärmekapazität pro Flächeneinheit im Falle eines dicken Films zunimmt.
Darüber hinaus verlängert sich die Herstellungsdauer eines solchen Films, was in Anbetracht der Produktionskosten unvorteilhaft ist, da die Materialkosten dadurch steigen.
Daher ist es von Vorzug, ein Material mit einer Filmdicke von maximal 300 nm und geringem Volumenwiderstand zu verwenden (Folienwiderstand von 0,2 bis 0,9 Ω/☐).
Somit ist eine erste reflektierende Schicht enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil vorgesehen, um den Korrosionswiderstand, die Adhäsion gegenüber einer Schutzschicht und den Hillock-Widerstand zu verbessern. Diese sollte jedoch vorzugsweise einen Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 150 nΩ·m aufweisen, da der Wärmeabgabeeffekt einer zweiten reflektierenden Schicht nur schwer erzielt werden kann, falls die Wärmeleitfähigkeit zu hoch ist.
In Anbetracht der Adhäsion und Reaktivität gegenüber Schwefel ist eine erste reflektierende Schicht enthaltend Aluminium in einer Menge von mindestens 95 Atom-%, noch bevorzugter 98 Atom-%, von Vorteil. Am meisten bevorzugte Beispiele schließen reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung enthaltend mindestens eine Komponente gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ta, Ti, Co, Cr, Si, Sc, Hf, Pd, Pt, Mg, Zr, Mo und Mn in einer Menge von 0,2 Atom-% bis 2 Atom-% ein.
Insbesondere das vorangehende Beispiel verringert erwiesenermaßen den Volumenwiderstand im Verhältnis zur Konzentration des zugegebenen Elements und verbessert den Hillock-Widerstand (vgl. Japan Metal Society Journal, Band 59 (1995), S. 673–678, J. Vac. Sci. Tech., A14 (1996), S. 2728-2735 und dergleichen) und kommt unter Betrachtung der Haltbarkeit, Volumenwiderstand, Folienausbildungsgeschwindigkeit und dergleichen zur Anwendung.
Falls die Menge des oben angeführten zuzugebenden Elements weniger als 0,2 Atom-% beträgt, kann nur schwer ein geeigneter Hillock-Widerstand erreicht werden, obwohl dies von den Filmbildungsbedingungen abhängt. Andererseits kann der oben angeführte geringe Widerstand nur schwer erreicht werden, falls die Menge des Elements 2 Atom-% überschreitet,.
Um eine geeignete Lagerungsstabilität zu erreichen, ist es insbesondere von Vorzug, Ta oder Ti, dabei besonders Ta als Additiv zuzugeben.
Darüber hinaus ist eine Legierung vom Al-Mg-Si-System enthaltend 0,3 Gew.-% bis 0,8 Gew.-% Si und 0,3 Gew.-% bis 1,2 Gew.-% Mg bevorzugt.
Bei Ausführungsform (1) besitzt die zweite reflektierende Schicht enthaltend Silber als Hauptbestandteil einen Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 80 nΩ·m. Bevorzugte Beispiele eines Dünnschichtfilms mit einem Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 80 nΩ·m schließen reines Silber oder eine Silberlegierung ein, enthaltend mindestens ein Element gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, V, Ta, Nb, W, Co, Cr, Si, Ge, Sn, Sc, Hf, Pd, Rh, Au, Pt, Mg, Zr, Mo und Mn in einer Menge von 0,2 Atom-% bis 2 Atom-%.
Insbesondere um die Lagerungsstabilität zu verbessern, ist es von Vorzug, Ti, Pd oder Mg als Additiv zu verwenden.
Der Volumenwiderstand des oben angeführten Al oder Ag nimmt proportional zur Konzentration von Verunreinigungen zu.
Es wird angenommen, daß die Zugabe einer Verunreinigung im allgemeinen die Kristallkorngröße verringert und die Wärmeleitfähigkeit durch Erhöhung der Elektronenstreuung an der Korngrenze herabsetzt. Die genau Kontrolle der Menge der zugegebenen Verunreinigung ist wichtig, um ein Material zu erhalten, das inhärent eine hohe thermische Leitfähigkeit durch Vergrößerung der Kristallkorngröße aufweist.
Die reflektierende Schicht wird normalerweise durch Aufsputtern oder ein Vakuumdampfablagerungsverfahren erzeugt, es ist jedoch notwendig, den Gesamtgehalt an Verunreinigung bei maximal 2 Atom-% zu halten, wobei der Gesamtgehalt an Verunreinigung nicht nur die im Aufsputterungs- oder Dampfablagerungsmaterial enthaltenden Verunreinigungen einschließt, sondern auch Wasser oder die Menge an während der Filmbildung eingebautem Sauerstoff.
Aus diesem Grund ist es wünschenswert, einen Reaktionsdruck im Prozeßtank von maximal 1 × 10^–3 Pa aufrechtzuerhalten.
Falls ein Film bei einem Reaktionsdruck von weniger als 1 × 10^–4 Pa gebildet wird, ist es bevorzugt, den Einschluß von Verunreinigungen mittels Steuerung der Filmbildungsgeschwindigkeit im Bereich von 1 nm/sec bis 10 nm/sec zu verhindern.
Falls absichtlich ein Verunreinigungselement in einer Menge von mindestens 1 Atom-% zugegeben wird, ist es von Vorzug, den zusätzlichen Einbau anderer Verunreinigungen durch Erhöhung der Filmbildungsgeschwindigkeit auf mindestens 10 nm/sec zu verhindern.
Die Kristallkorngröße wird manchmal von Bedingungen, wie beispielsweise dem Aufsputterungsdruck, beeinflußt.
Beispielsweise schließt ein Legierungsfilm, der mittels Einbau von Ta in einer Menge von etwa 2 Atom-% in Al erzeugt wurde, amorphe Phasen innerhalb der Kristallkörner ein. Das Verhältnis von Kristallphase und amorpher Phase hängt jedoch von den Filmbildungsbedingungen ab. Bei Durchführung der Aufsputterung unter vermindertem Druck wird der Anteil des kristallinen Anteils erhöht und der Volumenwiderstand verringert (die thermische Leitfähigkeit wird erhöht).
Die Zusammensetzung der Verunreinigungen oder die Kristallform des Films wird weiterhin durch das Verfahren der Herstellung einer Target-Legierung und eines Aufsputterunggases (Al, Ne, Xe und dergleichen) beeinflußt, die bei dem Aufsputterungsverfahren verwendet werden.
Demgemäß kann häufig keine, wie in vorliegender Erfindung definierte Volumenwiderstandsschichtstruktur ausgebildet werden, falls die oben genannte Al-Legierungszusammensetzung als reflektierendes Schichtmaterial vorgesehen wird (JP-A-3-1338, JP-A-1-169571, JP-A-1-208744 und dergleichen).
Wie oben angeführt, ist es bevorzugt, die Menge an Verunreinigungen zu verringern, um eine hohe thermische Leitfähigkeit zu erreichen. Im Fall von reinem Al oder Ag-Metall verschlechtert sich jedoch der Korrosionswiderstand und der Hillock-Widerstand und daher sollte die optimale Zusammensetzung durch ein geeignetes Gleichgewicht zwischen diesen zwei Eigenschaften bestimmt werden.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein Medium, welches zwei reflektierende Schichten aufweist, schlechte Lagerungseigenschaften besitzt. Eine Aufzeichnung kann auf einem solchen Medium nicht erfolgen, wenn es bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit gelagert wurde.
Gemäß dem Auger-Tiefenprofil hat sich herausgestellt, daß die zwei reflektierenden Schichten sich in eine Legierung umwandeln.
Wie oben angeführt, wird die thermische Leitfähigkeit des Metalls verringert, falls Verunreinigungen zugegeben werden. Falls eine Legierungsausbildung zwischen Al und Ag stattfindet, nimmt die thermische Leitfähigkeit schnell ab und somit kann keine schnelle Abkühlgeschwindigkeit erzielt werden, wie dies für die Ausbildung der amorphen Stellen notwendig ist, wodurch wiederum eine Aufzeichnung unmöglich wird.
Demgemäß umfaßt die erste reflektierende Schicht in der Ausführungsform (1) ein Material enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil und eine zweite reflektierende Schicht ein Material enthaltend Silber als Hauptbestandteil. Dementsprechend ist es bevorzugt, eine Schicht als Diffusionsverhinderungsschicht vorzusehen, die die Diffusion von Aluminium und Silber verhindert.
Beispiele für ein Material für die Diffusionsverhinderungsschicht schließen Metalle, Halbleiter, Metalloxide, Metallnitride, Metallcarbide, Halbleiteroxide, Halbleiternitride, Halbleitercarbide, Kohlenstoff und dergleichen ein. Beispiele für ein als Diffusionsverhinderungsschicht verwendetes Metall schließen mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ta, Ni, Co, Cr, Si, W und V ein. Von diesen sind Ta und/oder Ni bevorzugt.
Beispiele des für die Diffusionsverhinderungsschicht verwendeten Oxids, Nitrid oder Carbid eines Metalls oder Halbleiters schließen mindestens eine Komponente, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Tantaloxid, Ceriumoxid, Lanthanoxid und Yttriumoxid ein. Spezifische Bei spiele des für die Diffusionsverhinderungsschicht verwendeten amorphen Kohlenstoffs schließen hydrogenierten amorphen Kohlenstoff ein. Besonders bevorzugte Beispiele schließen Verbindungen eines Materials, das für die erste reflektierende Schicht oder die zweite reflektierende Schicht verwendet wird, mit Sauerstoff und/oder Stickstoff ein. Tantal stellt weiterhin ein besonders bevorzugtes Material dar. Als besonders bevorzugte Ausführungsform wird ein Material enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil für die erste reflektierende Schicht und ein Material enthaltend Silber als Hauptkomponente für die zweiten reflektierende Schicht verwendet sowie ein Material umfassend Tantal oder Aluminiumoxid, das für die Diffusionsverhinderungsschicht verwendet wird.
Die Diffusionsverhinderungsschicht kann durch herkömmliche Aufsputterungstechniken gebildet werden, wird jedoch vorzugsweise durch das folgende Verfahren gebildet.
Nach Ausbilden der ersten reflektierenden Schicht wird das Inline-Vakuum entfernt und die erste reflektierende Schicht unter Atmosphärenbedingungen stehengelassen, wodurch sich auf natürliche Art und Weise aus dem ersten reflektierenden Schichtmaterial und Sauerstoff (oder Feuchtigkeit) in der Luft auf der ersten reflektierenden Schicht der Diskette ein Oxidationsfilm ausbildet. Anschließend wird die Diskette wieder in Vakuum verbracht und eine zweite reflektierende Schicht mittels Aufsputtern oder dergleichen ausgebildet. Auf diese Weise kann auch die Diffusionsverhinderungsschicht leicht vorgesehen werden.
Darüber hinaus kann mittels einer Ozonbehandlung der Oberfläche der ersten reflektierenden Schicht die Diffusionsverhinderungsschicht in einem kürzeren Zeitraum gebildet werden, da die Ozonbehandlung die Ausbildung einer passiven Oxidationsschicht erleichtert, die die Diffusion verhindert.
Die so gebildete Oxidationsschicht der Diffusionsverhinderungsschicht verhindert die Diffusion der ersten reflektierenden Schicht und der zweiten reflektierenden Schicht an der dazwischenliegenden Grenze und die unmittelbar nach der Filmbildung erzielten Disketteneigenschaften können unverändert aufrechterhalten werden, sogar dann, wenn die Diskette während 1000 Stunden Bedingungen von 80 °C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind.
Alternativ dazu kann eine Oxid- oder Nitridschicht als sehr dünner Aufsputterungsfilm vor oder nach Bildung der ersten reflektierenden Schicht durch gezieltes Einbringen von Sauerstoff oder Stickstoff in ein Filmerzeugungs-Gerät unter Vakuum ausgeformt werden. Dieses Verfahren wird im Sinne der Praktikabilität bevorzugt, da dadurch keine Unterbrechung des Vakuums notwendig ist.
In jedem Fall sollte die diffusionsverhindernde Schicht vorzugsweise eine geringe Dicke aufweisen von üblicherweise maximal 200 Å, vorzugsweise maximal 100 Å, noch bevorzugter maximal 50 Å, so daß diese im Sinne des Wärmewiderstands kein Hindernis darstellt. Die am meisten bevorzugte Dicke der diffusionsverhindernden Schicht liegt bei 0,1 nm bis 5 nm. Durch das gleiche Auger-Tiefenprofil kann bestätigt werden, daß die diffusionsverhindernde Schicht zufriedenstellend den gegenseitigen Austausch zwischen Aluminium und Silber unterbindet.
Im Vorausgehenden wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein sehr begrenztes und konkretes Anwendungsbeispiel betreffend CD-kompatible CD-RW mit geringer Reflexionsfähigkeit beschrieben. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es jedoch, die Abhängigkeit der Spurlängenaufzeichnung von der Lineargeschwindigkeit sowie die Abhängigkeit von der Aufzeichnungsleistung eines Aufzeichnungsmediums vom Phasenänderungs-Typ zu verbessern. Die vorliegende Erfindung ist darüber hinaus nicht nur auf CD-RWs beschränkt. Es wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung weiterhin wirksam für herkömmliche wiederbeschreibbare Digital Video Disketten mit hoher Dichte (DVD) eingesetzt werden kann.
Darüber hinaus löst die vorliegende Erfindung weiterhin das Problem betreffend der Veränderungen der Aufzeichnungseigenschaften bei unterschiedlichen Lineargeschwindigkeit an der inneren und äußeren Peripherie einer Diskette, die bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit verwendet wird, wie beispielsweise einer CAV (konstanten Winkelgeschwindigkeit) oder ZCAV (gezonte CAV), da der Lineargeschwindigkeitsbereich durch die vorliegende Erfindung erweitert wird.
Im nachfolgenden werden andere erfindungsgemäße Komponenten mit Bezug auf 3 beschrieben.
In 1 schließen Beispiele eines Substrats 1 transparentes Glas oder transparentes Harz, wie beispielsweise Polycarbonat, Acryl, Polyolefin oder dergleichen ein. Von diesen ist Polycarbonatharz am meisten bevorzugt, da es kostengünstig ist und am häufigsten und erfolgreichsten für CDs verwendet wird.
Es wird eine untere Schutzschicht 2 vorgesehen, um eine Deformation bei hoher Temperatur während der Aufnahme zu verhindern.
Das Material für die untere Schutzschicht 2 wird unter Einbeziehung des Brechungsindex, der Wärmeleitfähigkeit, chemischen Stabilität, mechanischen Belastbarkeit, der Adhäsion und dergleichen ausgewählt. Bevorzugte Beispiele schließen allgemein ein Oxid, ein Sulfid oder ein Nitrid eines Halbleiters oder ein Metall mit hoher Transparenz und einem hohem Schmelzpunkt ein sowie Ca-, Mg- oder Li-Fluorid. Zusätzlich zu den oben genannten Materialien können unterschiedliche, für die obere Schutzschicht geeignete Materialien auch für die untere Schutzschicht verwendet werden.
Diese Oxide, Sulfide, Nitride oder Fluoride müssen nicht notwendigerweise eine stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen und es ist von Vorzug, die Zusammensetzung oder die Mischung zur Steuerung des Brechungsindex oder dergleichen einzustellen.
Eine dielektrische Mischung ist von Vorzug, falls wirksame Eigenschaften zur wiederholten Aufzeichnung erzielt werden sollen. Konkrete Beispiele schließen eine Mischung aus ZnS oder einem Seltenerdmetallsulfid mit einer wärmeresistenten Verbindung, wie beispielsweise einem Oxid, einem Nitrid oder einem Carbid oder dergleichen ein. Die Filmdichte einer unteren Schutzschicht liegt vorzugsweise bei mindestens 80 % des Schüttzustands, ähnlich wie bei einer oberen Schutzschicht, wodurch sich eine zufriedenstellende mechanische Belastbarkeit ergibt.
Die Dicke der unteren Schutzschicht liegt üblicherweise bei 10 bis 500 nm. Falls die untere Schutzschicht zu dünn ausfällt, wird dem Substrat oder dem Aufzeichnungsfilm kein zufriedenstellender Deformationsverhinderungseffekt verliehen und die Wirkung als Schutzschicht geht verloren. Falls andererseits die untere Schutzschicht zu dick ausfällt, kann es häufig aufgrund innerer Spannungen des dielektrischen Materials selbst oder bedingt durch einen Unterschied der elastischen Eigenschaften zwischen der Schutzschicht und dem Substrat zu Brüchen kommen. Insbesondere da die untere Schutzschicht die Funktion haben soll, eine durch Wärme bedingte Substratdeformation zu unterbinden, beträgt die Dicke der Schutzschicht normalerweise mindestens 50 nm. Falls die untere Schutzschicht zu dünn ausfällt, häufen sich geringe Substratdeformationen während des wiederholten Überschreibens, wodurch es bedingt durch Streuung des Ausleselichts zur Bildung von Rauschen kommt.
Die obere Grenze für die Dicke der unteren Schutzschicht beträgt normalerweise 200 nm in Anbetracht der Filmbildungszeit. Falls die untere Schutzschicht zu dick ausfällt, neigt die Kerbengeometrie dazu, sich auf der Aufzeichnungsschichtoberfläche zu verändern. Das heißt, daß die Kerbentiefe auf der Substratoberfläche geringer als erwartet ausfällt oder daß die Kerbenbreite auf der Substratoberfläche geringer als erwartet ausfällt. Demgemäß sollte die untere Schutzschicht vorzugsweise eine Dicke von maximal 150 nm aufweisen.
Die Mehrschicht-Struktur der Ausführungsform (1) umfassend eine erste reflektierende Schicht enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil, eine diffusionsverhindernde Schicht und eine zweite reflektierende Schicht enthaltend Silber als Hauptbestandteil besitzt die Funktion der Lichtreflexion bei hoher Reflexion und die Funktion der Wärmeabgabe bei hoher thermischer Leitfähigkeit und weiterhin eine zufriedenstellende Archivierungsstabilität insgesamt. Daher kann sogar dann ein exzellentes optisches Informationsaufzeichnungsmedium erhalten werden, wenn die Schichten auf einer Schutzschicht vorgesehen werden, die kein Schwefel enthält.
Insbesondere die mehrschichtige Struktur umfassend eine erste reflektierende Schicht einer Aluminiumlegierung enthaltend 0,1 Atom-% bis 2 Atom-% Tantal, eine diffusionsverhindernde Schicht aus Tantal und einer zweiten reflektierenden Schicht aus reinem Silber sieht eine zufriedenstellende Reflexionsfähigkeit sowie eine gute thermische Leitfähigkeit vor, die über einen langen Zeitraum hinweg stabil bleibt, ohne eine gegenseitige Legierungsbildung und Präzipitation von Tantal in der ersten reflektierenden Schicht zu bewirken.
Bei Ausführungsform (2) umfaßt die Zwischenschicht ein Element, das keine Verbindung mit Silber eingeht, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit von maximal 5 Atom-% für Silber und Silber eine Feststofflöslichkeit von maximal 5 Atom-% für das in der Zwischenschicht enthaltenen Element aufweist und weniger Reaktionsfähigkeit gegenüber Schwefel oder dessen Sulfid chemisch stabile Elemente besitzt. Alternativ dazu umfaßt die Zwischen schicht ein Element, das eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen mit Silber eingeht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt diese amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder eines Metalls.
Daher kann eine Veränderung, wie beispielsweise eine Zeitverzögerung der Aufnahmeeigenschaften einfach durch Ausbildung der Zwischenschicht auf einer Monoschicht verhindert werden.
In Ausführungsform (2) kann das für eine Zwischenschicht verwendete Material dasselbe sein, wie die unterschiedlichen für die diffusionsverhindernde Schicht in Ausführungsform (1) veranschaulichten geeigneten Materialien. Das bedeutet, daß Beispiele der Materialien, die für die Zwischenschicht in Ausführungsform (2) geeignet sind Metalle, Halbleiter, Metalloxide, Metallnitride, Metallfluoride, Metallcarbide, Halbleiteroxide, Halbleiternitride, Halbleiterfluoride, Halbleitercarbide oder andere vielfältige Verbindungen sowie amorphen Kohlenstoff, Gold oder Palladium einschließen können.
Beispiele für ein für die Zwischenschicht geeignetes Metall schließen mindestens ein Elemente gewählt aus der Gruppe bestehend aus Ta, Ni, Co, Cr, Si, W und V ein. Unter diesen sind Ta und/oder Ni, insbesondere ist Ta bevorzugt. Eine Schicht enthaltend ein Material, welches leicht eine Legierung mit Silber eingeht, beispielsweise Ge oder Al, kann nicht als Zwischenschicht verwendet werden mit Ausnahme davon, falls diese zusammen mit anderen Schichten verwendet wird. Beispiele für ein für die diffusionsverhindernde Schicht geeignetes Material schließen ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Metalls oder Halbleiters ein, wie beispielsweise mindestens eine Komponente gewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Tantaloxid, Ceriumoxid, Lanthanoxid und Yttriumoxid. Beispiele der für die diffusionsverhindernde Schicht geeigneten amorphen Kohlenstoffe schließen amorphe hydrogenierte Kohlenstoffe ein. Besonders bevorzugte Materialien sind Metall oder Kohlenstoff.
Weiterhin besitzt Tantaloxid gleichermaßen die Funktion der diffusionsverhindernden Schicht und einer dielektrischen Schutzschicht. Darüber hinaus stellt im Falle eines Aufzeichnungsmediums vom Phasenänderungs-Typ Tantaloxid in bevor zugter Weise ein exzellentes Schutzschichtmaterial dar.
Falls ein Laserlicht absorbierendes Material als Zwischenschicht verwendet wird, wie beispielsweise Ta, Ni oder dergleichen, ergibt sich daraus ein optischer Nachteil und die Intensität des Aufnahmesignals wird verringert.
Darüber hinaus kann die Zwischenschicht weiterhin andere Elemente umfassen, solange die Zugabe dieser anderen Elemente nicht wesentlich deren Funktion behindert.
Die Zwischenschicht besitzt eine Filmdicke von im allgemeinen mindestens 1 nm, vorzugsweise mindestens 5 nm und im allgemeinen maximal 100 nm. Vorzugsweise maximal 50 nm, noch bevorzugter maximal 20 nm. Falls die Zwischenschicht dünner als 1 nm ist, kann die angestrebte Wirkung der Zwischenschicht nicht erreicht werden und falls die Zwischenschicht dicker als 100 nm ist, ist deren Wirkung als Wärmeableitungsschicht für eine reflektierende Schicht vermindert. Darüber hinaus wird das Substrat, bedingt durch Spannungen im Film, deformiert oder weist Brüche auf. Darüber hinaus ist dies in Bezug auf die Produktionskosten und die Geschwindigkeit unvorteilhaft.
Andere Teile der Struktur des optischen Informationsaufzeichnungsmediums der Ausführungsform (2) werden im nachfolgenden detaillierter beschrieben. Die Basisschichtstruktur der Ausführungsform (2) ist dieselbe wie die für Ausführungsform (1).
Beispiele für ein Substrat schließen Glas oder ein transparentes Harz ein, wie beispielsweise Polycarbonat, Acryl oder Polyolefin. Von diesen ist Polycarbonat besondere bevorzugt, da es kostengünstig ist und schon erfolgreich verwendet wurde.
Falls jedoch bei der Aufzeichnung oder Auslesung ein Ausleseaufzeichnungskopf vom Fluß-Typ oder Kontakt-Typ in der Nähe oder in Kontakt mit einem Medium verwendet wird, können als Substrat Glas oder ein Harz mit einer höheren Steifigkeit oder Wärmewiderstand oder Metall verwendet werden.
Falls die Aufnahme und das Auslesen jedoch nicht über das Substrat erfolgen, muß das Substrat nicht notwendigerweise transparent sein.
Die Aufnahmeschicht ist im allgemeinen auf beiden Seiten mit einer Schutzschicht versehen.
Ein Material für die Schutzschicht wird nach Maßgabe des Brechungsindex, der Wärmeleitfähigkeit, der chemischen Stabilität, der mechanischen Festigkeit, der Adhäsion oder anderen Eigenschaften gewählt. Im allgemeinen schließen Beispiele für das Material ein Oxid, ein Sulfid oder ein Nitrid eines Halbleiters oder Metalls mit hoher Transparenz und hohem Schmelzpunkt ein sowie von Ca-, Mg- oder Li-Fluorid. Diese Oxide, Sulfide, Nitride oder Fluoride müssen nicht notwendigerweise eine stöchiometrische Zusammensetzung aufweisen und es ist manchmal von Vorteil, die Zusammensetzung zur Steuerung des Brechungsindex oder anderer Eigen schaften abzustimmen oder sie in Mischung zu verwenden. Eine dielektrische Mischung ist dann von Vorzug, wenn, für die wiederholte Aufnahme günstige Eigenschaften erzielt werden sollen. Konkretere Beispiele schließen Mischungen von ZnS oder Sulfide von Seltenerdmetallen mit wärmeresistenten Verbindungen ein, wie beispielsweise Oxiden, Nitriden oder Carbiden. Zum Beispiel wird häufig eine Mischung von ZnS mit SiO₂ als Schutzschicht für eine optische Diskette vom Phasenänderungs-Typ verwendet.
Eine obere Schutzschicht, die auf der Seite der reflektierenden Schicht der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, enthält Schwefel, vorzugsweise ZnS, TaS₂, ein Seltenerdmetallsulfid oder dergleichen. Andere Beispiele für obere und untere Schutzschichten können die gleichen sein, wie die in Ausführungsform (1) veranschaulichten.
Die Schutzschichten besitzen vorzugsweise eine Filmdichte von mindestens 80 des Schüttzustands in Bezug auf die mechanischen Stabilität (Thin Solid Films, Band 278, Seiten 74–81, 1996).
Die Dicke der Schutzschicht beträgt im allgemeinen 10 bis 500 nm. Falls die Schutzschicht zu dünn ausfällt, kann ein deformationsverhindernder Effekt nicht zufriedenstellend auf einem Substrat oder einem Aufzeichnungsfilm ausgebildet werden und daher die Schutzschicht nicht ihrer Funktion gerecht werden. Darüber hinaus kommt es häufiger zu Rissen, falls die Schutzschicht zu dick ausfällt, bedingt durch interne Spannungen des dielektrischen Materials selbst oder bedingt durch die elastischen Eigenschaftsunterschiede gegenüber dem Substrat. Insbesondere ist es notwendig, für die untere Schutzschicht die Substratdeformation durch Wärme zu bekämpfen und daher besitzt die untere Schutzschicht im allgemeinen eine Dicke von mindestens 50 nm. Auf der anderen Seite können kleinere Substratdeformationen leicht akkumulieren während wiederholten Aufzeichnungsvorgängen, falls diese zu dünn ausfällt, wodurch manchmal Rauschen bedingt durch Streuausleselicht erzeugt wird.
Die obere Grenze für die Dicke der unteren Schutzschicht liegt im wesentlichen bei etwa 200 nm in Anbetracht der Filmbildungszeit. Falls die Dicke zu groß ausfällt, kann sich die Kerbengeometrie auf der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht verändern. Das bedeutet, daß die Tiefe der Kerbe geringer ausfällt als die angestrebte Form auf der Substratoberfläche und weiterhin daß die Breite der Kerbe geringer ausfällt als die angestrebte Form auf der Substratoberfläche. Daher beträgt die obere Grenze für die untere Schutzschicht vorzugsweise maximal 150 nm.
Andererseits sollte die obere Schutzschicht eine Dicke von im allgemeinen mindestens 5 nm, bevorzugter mindestens 10 nm aufweisen, um eine Deformation der Aufnahmeschicht zu verhindern. Falls die obere Schutzschicht zu dick ausfällt, akkumulieren mikroskopisch kleine plastische Deformationen an der Innenseite der oberen Schutzschicht während wiederholten Überschreibungsvorgängen, wodurch Auslesestreulicht zu Rauschen führt. Somit liegt die obere Grenze der Dicke der oberen Schutzschicht üblicherweise bei 60 nm, vorzugsweise bei 50 nm.
Als Aufzeichnungsschicht kann eine herkömmliche optische Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ verwendet, und eine Verbindung, wie beispielsweise GeSbTe, InSbTe, AgSbTe, AgInSbTe oder dergleichen, als überschreibbares Material ausgewählt werden.
Von diesen ist ein Dünnfilm enthaltend eine Legierung aus {(Sb₂Te₃)_1-x-(GeTe)_x}_1-ySb_y (0,2 < x < 0,9, 0 ≤ y < 0,1) oder eine Legierung von Ma_w (Sb_zTe_1-z)_1-w (worin 0 ≤ w ≤ 0,3, 0,5 ≤ z ≤ 0,9 und Ma mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und ein Seltenerdmetall) bevorzugt, da sie in kristallinem oder amorphem Zustand stabil ist und eine Phasenänderung zwischen den beiden Zuständen bei hoher Geschwindigkeit erlaubt.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß nur selten Abscheidung erfolgt. Daher handelt es sich hierbei um das am besten geeignete Material.
Falls die Aufzeichnungsschicht vom Phasenänderungs-Typ ist, beträgt deren Dicke üblicherweise mindestens 10 nm oder maximal 100 nm.
Falls die Aufzeichnungsschicht zu dünn ausfällt, gestaltet es sich schwierig, einen befriedigenden Kontrast zu erhalten und die Kristallisationsgeschwindigkeit fällt zu gering aus. Somit wird es schwierig, die Aufzeichnung oder Löschung innerhalb kurzer Zeit auszuführen.
Falls die Aufzeichnungsschicht andererseits zu dick ausfällt, ist der optische Kontrast auch nur schwer zu erreichen und es kommt vermehrt zu Rissen. Somit liegt eine besonders bevorzugte Dicke der Aufzeichnungsschicht bei mindestens 10 nm und maximal 30 nm.
Falls die Dicke weniger als 10 nm beträgt, verschlechtert sich die Reflexionsfähigkeit und falls die Dicke mehr als 30 nm beträgt, wird die Wärmekapazität zu groß, wodurch sich die Aufzeichnungsempfindlichkeit verschlechtert.
Die Aufzeichnungsschicht kann üblicherweise durch Aufsputtern einer Target-Legierung in einem inerten Gas erhalten werden, wie beispielsweise Al-Gas.
Die Dicke der Aufzeichnungsschicht und der Schutzschicht wird in Bezug auf die oben angeführte mechanische Beanspruchung und Belastbarkeit eingestellt und so gewählt, daß eine zufriedenstellende Absorptionseffizienz des Laserlichts erreicht wird unter Betrachtung des optischen Interferenzeffekts, der durch eine Multischichtstruktur bedingt ist und weiterhin so gewählt, daß sich eine große Aufzeichnungssignalamplitude ergibt, d. h. ein möglichst großer Kontrast zwischen dem beschriebenen Zustand und dem noch nicht beschriebenen Zustand.
Wie oben angeführt, wird eine Aufzeichnungsschicht, eine Schutzschicht und eine reflektierende Schicht mittels Aufsputtern oder dergleichen gebildet. Um eine Oxidation oder Verschmutzung zwischen den Schichten zu verhindern, wird die Filmbildung in einem abgeschlossenen Reaktor durchgeführt, in dem eine Substanz für den Aufzeichnungsfilm, eine Substanz für den Schutzfilm und falls notwendig eine Substanz für das Material der reflektierenden Schicht in der gleichen Vakuumkammer vorgesehen werden. Dieses Verfahren ist in Bezug auf die Produktivität besonders bevorzugt.
Ein Silber als Hauptbestandteil enthaltendes Material, das für die reflektierende Schicht in Ausführungsform (2) verwendet wird, kann das gleiche Material sein wie das der zweiten in Ausführungsform (1) verwendeten reflektierenden Schicht. Dessen Dicke beträgt im allgemeinen 30 bis 300 nm, vorzugsweise 40 bis 200 nm. Falls die Dicke zu groß ausfällt, nimmt die Aufzeichnungsempfindlichkeit normalerweise aufgrund eines Anstiegs der Wärmekapazität der reflektierenden Schicht ab und es treten Risse auf. Auf der anderen Seite, falls die Dicke zu klein ausfällt, ist die Reflexionsfähigkeit wahrscheinlich nicht ausreichend genug und der Wärmeabgabeeffekt der reflektierenden Schicht mit Silber wird nur schwer erreicht.
BEISPIELE
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert in Bezug auf Beispiele beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung keinesfalls durch solche spezifischen Beispiele eingeschränkt ist.
Der Wert der Feststofflöslichkeit für jedes Element wird mit "Constitution of Binary Alloys" in Bezug genommen (Max Hansen und Kurt Anderko, zweite Ausgabe (1985), Genium Publishing Corporation, New York).
Die Zusammensetzungen der einzelnen Schichten wurden mittels einer Kombination von beispielsweise Fluoreszenzröntgenanalyse, Atomabsorptionsanalyse und röntgenstrahlenangeregter Photoelektronenspektrometrie bestätigt.
Die Filmdichte der Schutzschicht wurde durch den Gewichtsunterschied bestimmt, in dem Fall, in dem sie in einer Dicke von mehr als einigen Hundert nm auf dem Substrat ausgebildet wurde. Die Schichtdicke wurde mittels Korrektur der Fluoreszenz-Röntgenstrahlintensität durch die Schichtdicke erhalten, die durch einen Tracer vermessen wurde.
Der Folienwiderstand der reflektierenden Schicht wurde mit einem vier Stichproben-Widerstandsmeßgerät (Loresta FP, Handelsname, hergestellt von Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. (jetzt Dia Instruments)) gemessen. Die Widerstandsmessung wurde bei einer reflektierende Schicht, die auf Glas oder einem Polycarbonatsubstrat aufgebracht war, das einen Isolator darstellt oder bei einer wie in 1 gezeigten reflektierende Schicht, welche die oberste Schicht der Vierschichtstruktur darstellt (vor Beschichtung einer UV-strahlungshärtbaren Harzschutzschicht) durchgeführt.
Die obere Schutzschicht stellt einen Isolator dar und beeinflußt somit nicht die Messung des Filmwiderstands. Darüber hinaus besitzt das Diskettensubstrat einen Durchmesser von 120 mm und es kann bei dieser Messung davon ausgegangen werden, daß dies im wesentlichen eine unendliche Fläche darstellt. Daher konnte die Messung wie beschrieben erfolgen.
Aus dem so gemessenen Widerstandswert R wurde der Filmwiderstand rS und der Volumenwiderstand rV gemäß folgender Formel berechnet, worin t die Schichtdicke und F einen Korrekturfaktor darstellt, der durch die Form der Dünnfilmregion festgelegt wird und einen Wert von 4,3 bis 4,5 besitzt. Im folgenden Fall beträgt F 4,4. rS = F·R (2) rV = rS·t (3)
Die Diskettenauswertungen wurden, wenn nicht anders angeführt, unter folgenden Bedingungen durchgeführt.
Zur Bewertung der Aufzeichnung/Auslesung wurde ein von Pulstec hergestelltes DDU 1000 Analysegerät verwendet. Die Linearaufzeichnungsgeschwindigkeit lag bei 1,2 bis 4,8 m/s und die Auslesegeschwindigkeit bei 2,4 m/s. Die Wellenlänge des optischen Kopfs betrug 780 nm und NA betrug 0,55.
Die in 2 gezeigte Pulsstrategie wurde zur Aufnahme eines EFM (Eight-Fourteen Modulation)-Zufallsmusters verwendet, worin T die Taktperiode angibt und an der Aufzeichnungsstelle eine Aufzeichnungsleistung Pw mit einer Aufzeichnungspulsdauer bestrahlt wird und eine Vorspannungsleistung Pw in einer Off-Puls-Periode bestrahlt wird und die Bestrahlungen der Aufzeichnungsleistung Pw und der Vorspannungsleistung Pw alternierend erfolgen, und eine Löschleistung Pe zwischen den einzelnen Aufzeichnungsstellen angewendet wurde. Jedoch tritt bei einer Lineargeschwindigkeit von mindestens 2,8 m/s der Fall auf, bei dem Pw = Pe während der Off-Pulsperiode am hinteren Ende der Aufzeichnungstelle ist. Pw wurde bei allen Lineargeschwindigkeiten konstant bei 0,8 mW gehalten.
Die Taktperiode bei 2-fach Geschwindigkeit einer CD betrug 115 nsec. Zum Zeitpunkt der Umschaltung der Lineargeschwindigkeit war die Taktperiode T umgekehrt proportional zur Lineargeschwindigkeit. Die Auslesegeschwindigkeit betrug 2-fach und der erlaubte Wert des Jitters betrug 17,5 nsec, wie von den CD-Standards vorgegeben.
Unmittelbar nach Bildung des Films ist die Aufzeichnungsschicht amorph und sie wird durch einen Chargenlöscher initialisiert. Das heißt, es wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 830 nm mit einer Längenachse von etwa 70 μm und einer kurzen Achse von 1,3 μm fokussiert, der eine Initialisierungsleistung von 500 bis 600 mW und eine Lineargeschwindigkeit von 3,5 m/s hatte, um die Schicht über der gesamten Fläche zu kristallisieren, und so den Ausgangszustand zu erreichen (unbeschriebener Zustand).
Es wird angenommen, das bei dieser Leistung die Aufzeichnungsschicht mindestens einmal geschmolzen wird und anschließend während der Wiederverfestigung kristallisiert.
Bei dem Substrat handelt es sich um ein Polycarbonatsubstrat mit einer Dicke von 1,2 mm, in dem Vertiefungen mit einer Länge von 0,53 μm und einer Tiefe von 32 nm bei einer Spurbreite von 1,6 μm mittels Injektion-Formgebungsverfahren ausgebildet werden, es sei denn anderweitig spezifiziert.
Die Form der Vertiefung wurde in Form einer Annäherung einer U-Vertiefung mittels Verwendung eines optischen Diffraktionsverfahrens erreicht. Natürlich kann die Form der Vertiefung mittels Rasterelektronenmikroskop oder Rastertastmikroskop vermessen werden. In diesem Fall ist die Vertiefungslänge die Länge, die an einer Position bei der Hälfte der Tiefe der Vertiefung gemessen wird.
BEISPIEL 1
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurden 95 nm einer unteren (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, 17,5 nm einer Ag₅In₅Sb_61,5Te_28,5-Aufzeichnungsschicht und 38 nm einer oberen (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀- Schutzschicht ausgebildet sowie eine Al₉₉Ta₁-Legierung mit einer Filmdicke von 40 nm als erste reflektierende Schicht und Ag mit einer Filmdicke von 60 nm als zweite reflektierende Schicht.
Die Schichten wurden ausgehend von der oberen Schutzschicht bis zur ersten reflektierenden Schicht mittels Aufsputterung ohne Unterbrechung des Vakuums erzeugt, und nach Ausbildung der ersten reflektierenden Schicht wurde die mehrschichtige Struktur für 5 Stunden Umgebungsbedingungen ausgesetzt und anschließend die zweite reflektierende Schicht unter Vakuum wieder mittels Aufsputterung aufgebracht.
Nach Ausbildung der zweiten reflektierenden Schicht wurde ein UV-härtbares Harz als Abdeckschicht in einer Dicke von 4 μm mittels Rotationsbeschichtungsverfahren aufgebracht.
Die erste reflektierende Schicht wurde bei einer Filmbildungsgeschwindigkeit von 1,3 nm/sec ausgebildet, bei einem Endvakuum von nicht mehr als 2 × 10^–4 Pa unter Ar-Druck von 0,54 Pa. Der Volumenwiderstand betrug 92 nΩ·m. Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw. lagen unterhalb einer durch Röntgenstrahl-Anregungsphotoelektronenspektrometrie detektierbaren Grenze. In Summe fallen die Verunreinigungen nicht höher als etwa 1 Atom-% aus.
Die zweite reflektierende Schicht wurde bei einer Filmbildungsgeschwindigkeit von 1,3 nm/sec bei einem Endvakuum von nicht mehr als 2 × 10^–4 Pa unter Ar-Druck von 0,54 Pa. ausgebildet. Der Volumenwiderstand betrug 32 nΩ·m. Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw. lagen unterhalb eines durch Röntgenstrahl-Anregungsphotoelektronenspektrometrie detektierbaren Grenzwerts. Die Summe aller Verunreinigungen betrug nicht mehr als etwa 1 Atom-%.
Die Filmdichte der (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht betrug 3,50 g/cm³, was 94 der theoretischen Schüttdichte von 3,72 g/cm³ entspricht.
In Bezug auf das oben hergestellte Medium wurde eine Aufnahme bei 2-fach Geschwindigkeit (2,4 m/s) durch Anwendung der in 2 veranschaulichten Pulsstrategie durchgeführt bei Bedingungen von Pe/Pw = 0,5 und einer Aufzeichnungsleistungsabhängigkeit von 3T-Spurjitter und 3T-Raumjitter wie als Ausgangswert in 4 gezeigt.
Auf die gleiche Art und Weise wie oben angeführt wurde eine Aufzeichnung bei 4-fachen Geschwindigkeit (4,8 m/s) durchgeführt, durch Anwendung der in 2 veranschaulichten Pulsstrategie, mit Ausnahme davon, daß die Taktperiode halbiert wurde, bei Bedingungen von Pe/Pw = 0,5. Die Aufzeichnungsleistungsabhängigkeit zeigte den Initialwert wie in 5. In diesem Fall wurde die endgültige Off-Pulsperiode auf 0 gesetzt.
In beiden Fällen wurde das Überschreiben zehnmal unter vorbestimmten Bedingungen durchgeführt und die Messung bei 2-facher Geschwindigkeit (2,4 m/s) durchgeführt.
Wie aus den 4 und 5 hervorgeht, zeigten der 3T-Spurjitter und der 3T-Raumjitter große Leistungsbereiche bei 2-facher Geschwindigkeit und 4-facher Geschwindigkeit.
Nachdem diese Diskette während 500 Stunden einer hohen Temperatur von 80 °C und hoher Feuchtigkeit von 80 % RF ausgesetzt war, wurden die Aufzeichnungen, die mit 2-facher und 4-facher Geschwindigkeits gemacht wurden ausgelesen und die Ergebnisse sind als Werte nach Schnelltest in 4 und 5 gezeigt. Wie aus den in den 4 und 5 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, wurde der Jitter bei dem üblicherweise verwendeten Aufzeichnungsleistungsbereich nicht verschlechtert.
Wie oben angeführt, konnte bei den 2- bis 4-fachen Geschwindigkeiten ein breiter Bereich von Lineargeschwindigkeiten und Aufzeichnungsleistungsbereichen abgedeckt werden.
Weiterhin konnte ein wiederholtes Überschreiben bis zu etwa 5000 Mal durchgeführt werden.
Vor dem Schnelltest betrug die Blockfehlerrate nach CD-Standards dieser Diskette im Durchschnitt 10 Ereignisse pro Sekunde, und der Maximalwert maximal 30 Ereignisse pro Sekunde. Diese Rate wurde im wesentlichen nicht überschritten, sogar nach Schnelltests für 500 Stunden.
Gemäß der Auger-Tiefenprofilanalyse dieser Diskette zeigte sich ein Peak, der die Anwesenheit von Sauerstoff an der Grenze zwischen der ersten reflektierenden Schicht und der zweiten reflektierenden Schicht zeigte, und es konnte festgestellt werden, daß sich Oxidschichten von Ag und Al an der Grenze gebildet hatten.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Es wurde eine Diskette mit derselben Mehrschichtstruktur hergestellt unter identischen Filmbildungsbedingungen wie in Beispiel 1, mit Ausnahme davon, daß alle Schichten ausgehend von der unteren Schutzschicht bis zur zweiten reflektierenden Schicht mittels Aufsputterung gebildet wurden, ohne dabei das Vakuum zu unterbrechen.
Die erste reflektierende Schicht und die zweite reflektierende Schicht wurde unter den gleichen Filmbildungsbedingungen wie in Beispiel 1 gebildet und diese besaßen die gleichen Volumenwiderstände wie in Beispiel 1 angeführt.
Bei 2-facher Geschwindigkeit und bei 4-facher Geschwindigkeit wurden die Leistungsbereiche von 3T-Spurjitter und 3T-Volumenjitter aufgezeichnet und die Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen wie die in Beispiel 1.
Darüber hinaus konnte ein wiederholtes Überschreiben bis zu etwa 5000 Mal durchgeführt werden.
Jedoch war der ausgelesene Jitter stark verschlechtert, nachdem die Diskette Bedingungen von hohen Temperaturen von 80 °C und hoher Feuchtigkeit von 85 RH ausgesetzt war. Die durchschnittliche Blockfehlerrate war auf mehr als 100 Zählungen pro Sekunde erhöht. Es wurde versucht mit dieser Diskette eine Aufnahme bei 2-fach Geschwindigkeit durchzuführen. Es konnte jedoch keine klaren amorphen Stellen ausgebildet werden.
Bei visueller Überprüfung der reflektierenden Schicht zeigte die Oberfläche eine silberne Farbe zum Zeitpunkt unmittelbar nach Filmbildung, jedoch verfärbte sich die Diskette leicht bläulich, nachdem sie Schnelltestbedingungen (80 °C/80 RH), wie oben angeführt, ausgesetzt war. Gemäß der Auger-Tiefenprofilanalyse dieser Diskette wurde festgestellt, daß häufig die Al-Legierung der ersten reflektierenden Schicht und das Ag der zweiten reflektierenden Schicht zu vollständiges Legierung diffundiert waren.
Somit wird angenommen, daß die Legierungsbildung zwischen den zwei reflektierenden Schichten die Wärmeleitfähigkeit herabsetzt und demgemäß keine Aufzeichnung, d. h. Bildung von amorphen Spuren, erfolgen kann.
Gemäß dem Hansen-Phasendiagramm beträgt die Feststofflöslichkeit von Al für Ag 42 Atom-%.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurden 95 nm einer unteren (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht, 17,5 nm einer Ag₅In₅Sb_61,5Te_28,5-Aufzeichnungsschicht, 38 nm einer oberen (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht und 50 nm einer reflektierenden Schicht aus Silber ausgebildet.
Sämtliche Schichten wurden mittels Aufsputterung ohne Unterbrechung des Vakuums gebildet.
Nach Ausbildung der reflektierenden Schicht wurde ein UV-strahlungshärtbares Harz als Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 4 μm mittels Rotationsbeschichtung aufgebracht.
Die reflektierende Schicht wurde bei einer Filmbildungsgeschwindigkeit von 1,3 nm/sec und einem Endvakuum von nicht mehr als 2 × 10^–4 Pa unter Ar-Druck von 0,54 Pa ausgebildet. Der Volumenwiderstand betrug 32 nΩ·m. Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw. lagen unterhalb einer mittels Röntgenstrahl-Anregungsphotoelektronenspektrometrie detektierbaren Grenze. Die Gesamtheit aller Verunreinigungen war nicht größer als etwa 1 Atom-%.
Die Filmdichte der (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht betrug 3,50 g/cm³, was 94 der theoretischen Schüttdichte von 3,72 g/cm³ entspricht.
Die so erhaltene Diskette wurde untersucht und es wurde festgestellt, daß der 3T-Spurjitter und 3T-Raumjitter breite Leistungsbereiche bei 2-facher Geschwindigkeit und 4-facher Geschwindigkeit, respektive abdeckte.
Jedoch konnte ein wiederholtes Überschreiben nur bis etwa 1000 Mal durchgeführt werden.
Bei der visuellen Untersuchung der reflektierenden Schicht dieser Diskette zeigte die Oberfläche unmittelbar nach Filmbildung eine silberne Farbe, die sich jedoch nach Schnelltest für 500 Stunden verfärbte. Es wird angenommen, daß Ag mit dem Schwefel des Sulfids in der oberen Schutzschicht reagiert hat.
Nach Filmbildung wurde die Diskette bei Raumtemperatur für einige Tage stehen gelassen und als Ergebnis verfärbte sich der Ag-Film auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 2 oben.
BEISPIEL 2
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (105 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (17 nm), eine (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ obere Schutzschicht (40 nm), eine Ta₂O₅-Zwischenschicht (10 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (90 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Nach initialer Kristallisation dieser Diskette wurde eine Aufzeichnung durch Bildung von amorphen Stellen in Vertiefungen durchgeführt. In Bezug auf das wie oben angeführt hergestellte Medium wurde eine Aufzeichnung bei 2-fach Geschwindigkeit durchgeführt, unter Bedingungen von Pe/Pw = 0,5 und Pw = 10 mW, durch Anwendung der wie in 2 veranschaulichten Pulsstrategie.
Danach wurde die Diskette Umgebungsbedingungen von 80 °C und 80 % relativer Feuchtigkeit während 500 Stunden ausgesetzt und eine Aufzeichnung in der oben genannten Weise durchgeführt. (Im nachfolgenden wird die Durchführung des Stehenlassens der Diskette bei Raumbedingungen von 80 °C und 80 % relativer Feuchtigkeit als "Schnelltest" benannt). Vor und nach dem Schnelltest wurde eine Aufzeichnung durchgeführt und es ergaben sich 3T-Raumjitterwerte von 12,5 nsec bzw. 14,3 nsec. Somit war der Grad der Verschlechterung relativ gering. Im wesentlichen die selben Ergebnisse wurden mit Disketten erhalten, die durch eine Variation der Filmdicke einer Zwischenschicht (Tantaloxidschicht) von 10 bis 50 nm hergestellt werden, ohne Veränderung der Gesamtfilmdicke der oberen Schutzschicht und der Zwischenschicht. Weiterhin war die Signalintensität zufriedenstellend hoch und es wurde keine Verschlechterung festgestellt.
BEISPIEL 3
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag(In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Ta-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung hergestellt und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Bewertungen wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt, und die Aufzeichnung vor und nach dem Schnelltest durchgeführt. Die 3T-Raumjitterwerte betrugen 15,0 nsec bzw. 17,4 nsec, wodurch bewiesen wurde, daß es nur zu einer geringen Verschlechterung kommt. Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse wurden mit einer Diskette erhalten, die durch Veränderung der Filmdicke einer Zwischenschicht (Ta-Schicht) von 10 bis 40 nm hergestellt wurde. Die Signalintensität war geringer als die in Beispiel 2, jedoch noch in einem zufriedenstellenden Bereich.
Es wird angenommen, daß die Feststofflöslichkeit von Ta für Ag bei 0 Atom-% liegt.
BEISPIEL 4
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Ni-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung gebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Aufzeichnung und Bewertung wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 2 genannt durchgeführt, und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt. Es wurden 3T-Raumjitterwerte von 15,0 nsec bzw. 15,0 nsec beobachtet, wodurch bewiesen wurde, daß die Verschlechterung relativ gering ausfiel. Im wesentlichen dieselben Ergebnisse wurden mit einer Diskette erhalten, die durch Variation der Filmdicke einer Zwischenschicht (Ni-Schicht) von 10 bis 40 nm hergestellt wurde. Die Signalintensität war geringer als die von Beispiel 2, lag jedoch innerhalb eines zufriedenstellenden Bereichs.
Die Feststofflöslichkeit von Ni für Ag liegt bei 0 Atom-% und es wird angenom men, daß die Feststofflöslichkeit von Ag für Ni bei weniger als 2 Atom-% liegt.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Es wurde der gleiche Umgebungswiderstandstest (Schnelltest) wie in Beispiel 2 gezeigt durchgeführt, und es zeigte sich, daß mittels Mikroskop viele Defekte auf der Ag-Seite zu beobachten sind und daß sogar vor dem Schnelltest die Aufzeichnungseigenschaften vermindert waren, falls die Aufzeichnung etwa 100-mal wiederholt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)80(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Aluminiumlegierung reflektierende Schicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Bewertung wurde wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt und nach dem Beschleunigungstest zeigte die Diskette eine so starke Verschlechterung, daß keine Aufzeichnungsstellen erzeugt werden konnten. Gemäß der Auger-Elektronenspektroskopieanalyse wurde bestätigt, daß Al und Ag gegenseitig diffundiert waren.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (105 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (17 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (50 nm) und eine Al₉₉Ta₁-legierungsreflektierende Schicht (220 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Bewertung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt. Es wurden 3T-Raumjitterwerte von 11,7 nsec bzw. 30,1 nsec erzielt, wodurch bewiesen wurde, daß es zu einer starken Verschlechterung gekommen war.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Ti-Schicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Bewertung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt. Nach dem Schnelltest war die Verschlechterung so stark, daß es unmöglich war, eine Aufzeichnung durchzuführen.
Dies war möglicherweise bedingt durch die gegenseitige Diffusion und anschließende Legierung von Ag und Ti. Die Feststofflöslichkeit von Ti für Ag liegt bei etwa 5 Atom-%, bei einem eutektischen Punkt von 850 °C. Jedoch gehen Ti und Ag eine TiAg Verbindung ein.
VERGLEICHSBEISPIEL 7
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₅Sb₆₂Te₂₈-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Zr-Schicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung ausgebildet. Der Schnelltest wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt, und es zeigten sich viele Defekte, die visuell erkennbar waren.
Zr und Ag bilden keine feste Lösung aus. Jedoch wird angenommen, daß Zr und Ag eine Verbindung von ZrAg eingehen, möglicherweise Zr₂Ag und Zr₃Ag.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht (40 nm), eine Ge-Schicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Der Schnelltest wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt, und bei der visuellen Betrachtung zeigte sich, daß die reflektierende Schicht sich braun verfärbt hatte. Es wurde eine Aufzeichnung bei 2-facher Geschwindigkeit versuchsweise durchgeführt, unter Verwendung einer dünnen Diskette, es konnten jedoch keine amorphen Stellen gebildet werden. Bei 4-fach-Geschwindigkeit wurden amorphe Stellen gebildet, wenn die Aufzeichnung unter Verwendung von kürzeren Pulsen als in Beispiel 2 durchgeführt wurde. Die Feststofflöslichkeit von Ge für Ag beträgt etwa 9 Atom-% am eutektischen Punkt bei 651 °C.
BEISPIEL 5
Auf einem Polycarbonatsubstrat mit einer Dicke von 0,6 mm wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht mit 205 nm, eine Aufzeichnungsschicht mit 18 nm Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆ und eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀ Schutzschicht von 20 nm ausgebildet, eine Al_99,5Ta_0,5-Legierung mit einer Filmdicke von 40 nm als erste reflektierende Schicht und Ag mit einer Filmdicke von 70 nm als zweite reflektierende Schicht gebildet.
Die Schichten, ausgehend von der oberen Schutzschicht bis zur ersten reflektierenden Schicht, wurden mittels Aufsputterung ohne Unterbrechung des Vakuums gebildet, und nach Ausbildung der ersten reflektierenden Schicht wurde die multigeschichtete Struktur für 3 Tage Raumumgebungsbedingungen ausgesetzt und anschließend die zweite reflektierende Schicht unter Vakuum wieder mittels Aufsputterung ausgebildet.
Nach Bildung der zweiten reflektierenden Schicht wurde ein UV-strahlungshärtbares Harz als Beschichtungsschicht mit einer Dicke von 4 μm mittels Rotationsbeschichtungsverfahren aufgebracht.
Die oben angeführten zwei Disketten wurden miteinander verbunden, so daß sich die Beschichtungsschichten gegenüberlagen.
Die erste reflektierende Schicht wurde bei einem Endvakuum von nicht mehr als 4 × 10^–4 Pa unter Ar-Druck von 0,55 Pa ausgebildet. Der Volumenwiderstand betrug 55 nΩ·m. Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw. lagen unterhalb eines mittels Röntgenstrahl-Anregungsphotoelektronenspektrometrie detektierbaren Grenzwerts. Die Summe aller Verunreinigungen betrug nicht mehr als etwa 1 Atom-%.
Die zweite reflektierende Schicht wurde bei einem Endvakuum von nicht mehr als 4 × 10^–4 Pa unter Ar-Druck von 0,35 Pa ausgebildet. Der Volumenwiderstand betrug 32 nΩ·m. Verunreinigungen wie beispielsweise Sauerstoff, Stickstoff usw. lagen unterhalb eines detektierbaren Grenzwerts bei Untersuchung mit Röntgenstrahl-Anregungsphotoelektronenspektrometrie. Die Summe aller Verunreinigungen war nicht größer als etwa 1 Atom-%.
In Bezug auf das oben hergestellte Medium wurde ein Testgerät mit einem optischen Lesekopf bei einer Wellenlänge von 635 nm und einem NA von 0,60 zur Untersuchung des Aufzeichnungsverhaltens/Ausleseverhaltens verwendet. Bei Anwendung der in 6 gezeigten Pulsstrategie wurde die Aufzeichnung unter Bedingungen von Pe/Pw = 0,5, Acht-Sechzehn-Modulation und einer 3T-Spurlänge von 0,4 μm, bei einer Lineargeschwindigkeit von 7 m/s (2-fach der DVD-Lineargeschwindigkeit) durchgeführt. Die Aufzeichnungsleistungsabhängigkeit des Jitters, Reflexionsfähigkeit und Modulation werden als Ausgangswert (Zeitpunkt 0) in 7 gezeigt.
Dieses Medium zeigte einen Jitter von weniger als 10 % bei 3,5 m/s und 13 mW bei leichter Abänderung der Pulsstrategie aus 6.
Nachdem diese Diskette 100 Stunden lang hohen Temperaturen von 80 °C und hoher Feuchtigkeit von 80 % RH ausgesetzt war, wurde ein Aufzeichnungsvorgang/Auslesevorgang auf die gleiche Art und Weise bei 7 m/s durchgeführt. Die Ergebnisse sind als Werte nach Schnelltest (Zeit 100 Stunden) in 7 gezeigt. Wie aus den in 7 gezeigten Ergebnissen hervorgeht, verschlechterte sich der Jitter nicht im herkömmlicherweise verwendeten Aufzeichnungsleistungsbereich.
BEISPIEL 6
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutz schicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₂Te₂₇-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine Al_99,5(Ta_0,5-legierungsreflektierende Schicht (40 nm), eine Ta-Schicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (80 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Untersuchung wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt und es zeigte sich eine Aufzeichnungsleistungsabhängigkeit des Jitters, der Reflexionsfähigkeit und Modulation gemäß dem in den 8 und 9 gezeigten Ausgangswert (Zeitpunkt 0).
Nachdem diese Diskette während 100 Stunden Hochtemperaturbedingungen von 80 °C und hoher Feuchtigkeit von 80 % relativer Feuchtigkeit ausgesetzt war, wurde ein Aufzeichnungsevaluierung und ein Ausleseevaluierung durchgeführt. Die Ergebnisse sind als Werte nach Schnelltest (Zeit 100 Stunden) in 8 und 9 gezeigt.
Es wird angenommen, daß die Feststofflöslichkeit von Ta für Ag bei 0 Atom-% liegt.
BEISPIEL 7
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag(In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine amorphe Kohlenstoff-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgeschichtet. Die Aufzeichnung und Evaluierung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung erfolgte vor und nach Schnelltest. Es wurde keine Veränderung des 3T-Signals und der Jitterwerte beobachtet.
Die Feststofflöslichkeit von C für Ag beträgt 0 Atom-%.
BEISPIEL 8
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine CO-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Aufzeichnung und Evaluierung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung wurde vor sowie nach dem Beschleunigungstest durchgeführt, wobei keine Veränderung des 3T-Signals oder der Jitterwerte beobachtet wurden.
Die Feststofflöslichkeit von Co für Ag beträgt 0 Atom-%.
BEISPIEL 9
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine Cr-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Beschichtungsschutz aufgebracht. Aufzeichnung und Evaluierung wurden wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt. Es wurde keine Veränderung des 3T-Signals oder der Jitterwerte beobachtet.
Die Feststofflöslichkeit von Cr für Ag beträgt 0 Atom-%.
BEISPIEL 10
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine Si-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgetragen. Die Aufzeichnung und Evaluierung wurde wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung von amorphen Spuren war nach Schnelltest möglich, wobei keine Veränderung der Reflexionsfähigkeit festgestellt werden konnte.
Nach dem Schnelltest zeigte sich keinerlei Legierungsbildung zwischen der reflektierenden Schicht und der Zwischenschicht.
Die Feststofflöslichkeit von Si für Ag beträgt 0 Atom-%.
BEISPIEL 11
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine W-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darüber hinaus darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Aufzeichnung und Evaluierung wurden wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung vor und nach dem Schnelltest zeigte keinerlei Veränderung des 3T-Signals oder der Jitterwerte.
Nach dem Schnelltest zeigte sich keinerlei Legierungsbildung der reflektierenden Schicht mit der Zwischenschicht.
Die Feststofflöslichkeit von W für Ag beträgt 0 Atom-%.
BEISPIEL 12
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine V-Zwischenschicht (40 nm) und eine Agreflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet, darüber wurde ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Evaluierung wurden wie in Beispiel 2 durchgeführt und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt. Es wurde keine Veränderung des 3T-Signals oder der Jitterwerte beobachtet.
Nach dem Schnelltest zeigte sich keinerlei Legierungsbildung der reflektierenden Schicht mit der Zwischenschicht.
Es wird angenommen, daß die Feststofflöslichkeit von V für Ag bei 0 Atom-% liegt.
BEISPIEL 13
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine Au-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Evaluierung erfolgte wie in Beispiel 2 und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt, wobei keine Veränderung des 3T-Signals und der Jitterwerte beobachtet wurde.
Nach dem Schnelltest können Au und Ag möglicherweise eine Feststofflösung ausbilden. Jedoch bilden Au und Ag eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen und keine spezifische Abscheidung, wodurch sich keine signifikante Veränderung der Reflexionsfähigkeit oder der thermischen Leitfähigkeit ergibt.
BEISPIEL 14
Auf einem Polycarbonatsubstrat wurde eine untere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (95 nm), eine Ag₅In₆Sb₆₃Te₂₆-Aufzeichnungsschicht (18 nm), eine obere (ZnS)₈₀(SiO₂)₂₀-Schutzschicht (40 nm), eine Pd-Zwischenschicht (40 nm) und eine Ag-reflektierende Schicht (70 nm) mittels Aufsputterung ausgebildet und darauf ein UV-strahlungshärtbares Harz als Schutzbeschichtung aufgebracht. Die Aufzeichnung und Evaluierung erfolgte wie in Beispiel 2 und die Aufzeichnung wurde vor und nach dem Schnelltest durchgeführt, wobei keine Veränderung des 3T-Signals und der Jitterwerte beobachtet wurde.
Nach dem Schnelltest können Pd und Ag eine Feststofflösung ausbilden. Jedoch bilden Pd und Ag eine kontinuierliche Reihe von Feststofflösungen aus und zeigen keine spezifische Abscheidung, wodurch es zu keiner signifikanten Veränderung der Reflexionsfähigkeit und thermischen Leitfähigkeit kommt.

Claims

Optisches Informationsaufzeichnungsmedium umfassend ein Substrat, eine Aufzeichnungsschicht, eine Schutzschicht, die ein Schwefelatom enthält, eine mit der Schutzschicht in Kontakt stehende Zwischenschicht und eine mit der Zwischenschicht in Kontakt stehende reflektierende Schicht, die Silber in einer Menge von mindestens 70 Atom-% enthält, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der reflektierenden Schicht in Kontakt steht, mindestens eines der folgenden Elemente (1) und (2) aufweist: (1) ein Element, welches mit Silber keine Verbindung bildet, wobei das in der Zwischenschicht enthaltene Element eine Feststofflöslichkeit für Silber von höchstens 5 und Silber eine Feststofflöslichkeit für das in der Zwischenschicht enthaltene Element von höchstens 5 Atom-% aufweist, und (2) ein Element, welches mit Silber eine kontinuierliche Reihe von festen Lösungen bildet, und die Zwischenschicht ein Element, welches gegenüber Schwefel weniger reaktiv ist oder sein Sulfid chemisch stabile Elemente umfaßt, auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, aufweist.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, worin die reflektierende Schicht einen Silbergehalt von mindestens 95 Atom-% aufweist.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, worin die reflektierende Schicht reines Silber oder eine Silberlegierung, die mindestens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe, die aus Ti, V, Ta, Nb, W, Co, Cr, Si, Ge, Sn, Sc, Hf, Pd, Rh, Au, Pt, Mg, Zr, Mo und Mn besteht, in einer Menge von 0,2 Atom-% bis 2 Atom-% umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Schutzschicht eine Sulfidverbindung enthält.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Aufzeichnungsschicht einen Legierungsdünnfilm aus Ma_w(Sb_zTe_1-z)_1-w umfaßt, worin 0 ≤ w ≤ 0,3, 0,5 ≤ z ≤ 0,9 und Ma mindestens ein Bestandteil ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, Au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und einem Seltenen Erdelement besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 5, worin 0 ≤ w ≤ 0,2.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 5 oder 6, worin 0,6 ≤ z ≤ 0,8.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der reflektierenden Schicht in Kontakt steht, ein Element umfaßt, welches einen eutektischen Punkt von mindestens 500 °C in einem binären Legierungsphasendiagramm mit Silber aufweist.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 8, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der reflektierenden Schicht in Kontakt steht, mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die Tantal, Nickel, Kobalt, Chrom, Silicium, Wolfram und Vanadium besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 8, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der reflektierenden Schicht in Kontakt steht, mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt der Gruppe, die aus Tantal und Nickel besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, ein Element aufweist, welches mit Schwefel keine Verbindung oder mit Schwefel eine Verbindung bildet, die Elemente umfaßt, welche keine Zersetzung, Sublimierung, Schmelze oder Phasenumwandlung bei einer Temperatur von nicht mehr als 500 °C, in einem binären Legierungsphasendiagramm mit Schwefel verursachen.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 11, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die aus Aluminium, Silicium, Germanium, Tantal, Nickel, Kobalt, Chrom, Wolfram und Vanadium besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 12, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die aus Aluminium, Silicium, Germanium, Tantal und Nickel besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 13, worin die Zwischenschicht auf der Seite, die mit der Schutzschicht in Kontakt steht, minde stens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die aus Aluminium, Tantal und Nickel besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Zwischenschicht mindestens zwei Schichten umfaßt, die eine mit der Schutzschicht in Kontakt stehende Schicht umfaßt, die Aluminium in einer Menge von mindestens 95 Atom-% enthält, und eine mit der reflektierenden Schicht in Kontakt stehende Schicht, welche die Diffusion von Aluminium und Silber verhindert.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, worin die Schicht, welche die Diffusion von Aluminium und Silber verhindert, eine Verbindung von Aluminium oder Silber mit Sauerstoff und/oder Stickstoff umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 16, worin die Schicht, welche die Diffusion von Aluminium und Silber verhindert, eine Verbindung aus Aluminium oder Silber mit Sauerstoff umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 15, worin die Schicht, welche die Diffusion von Aluminium und Silber verhindert, mindestens einen Bestandteil umfaßt ausgewählt aus der Gruppe, die aus Tantal und Nickel besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 15–18, worin die Schicht, welche Aluminium als Hauptbestandteil enthält, reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, die mindestens einen Bestandteil ausgewählt aus der Gruppe, die aus Ta, Ti, Co, Cr, Si, Sc, Hf, Pd, Pt, Mg, Zr, Mo und Mn besteht, in einer Menge von 0,2 Atom-% bis 2 Atom-% enthält, umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verwendung zum Aufzeichnen, Auslesen und Löschen von Markierungslängen-modulierten amorphen Markierungen durch Bestrahlen des Mediums mit einem fokussierten Lichtstrahl, welches ein Substrat, eine untere Schutzschicht, eine Phasenänderungs-Aufzeichnungsschicht, welche einen Legierungsdünnfilm aus Ma_w(Sb_zTe_1-z)_1-w umfaßt, worin 0 ≤ w ≤ 0,2, 0,6 ≤ z ≤ 0,8 und Ma mindestens ein Bestandteil ist ausgewählt aus der Gruppe, die aus In, Ga, Zn, Ge, Sn, Si, Cu, au, Ag, Pd, Pt, Pb, Cr, Co, O, N, S, Se, Ta, Nb, V, Bi, Zr, Ti, Mn, Mo, Rh und einem Seltenen Erdelement besteht, mit einer Filmdicke von 10 nm bis 30 nm, einer oberen Schutzschicht, welche ein Schwefelatom enthält und eine Filmdicke von 30 nm bis 60 nm aufweist, eine erste reflektierende Schicht, welche Aluminium in einer Menge von mindestens 95 Atom-% enthält und eine Filmdicke von 5 nm bis 50 nm aufweist, eine Diffusionsverhinderungsschicht, die mit der ersten reflektierenden Schicht in Kontakt steht, und einer zweiten reflektierenden Schicht, die Silber in einer Menge von mindestens 70 Atom-% enthält, und einen spezifischen Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 80 nΩ·m und eine Filmdicke von 40 nm bis 200 nm aufweist und mit der Diffusionsverhinderungsschicht in Kontakt steht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 20, worin die erste reflektierende Schicht einen spezifischen Volumenwiderstand von 20 nΩ·m bis 150 nΩ·m aufweist.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Zwischenschicht amorphen Kohlenstoff, ein Metall, einen Halbleiter oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder eines Metalls umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 22, worin die Zwischenschicht mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die aus Tantal, Nickel, Kobalt, Chrom, Silicium, Wolfram und Vanadium besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 22, worin die Zwischenschicht amorphen Kohlenstoff oder ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid eines Halbleiters oder eines Metalls umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 24, worin die Zwischenschicht mindestens einen Bestandteil aufweist ausgewählt aus der Gruppe, die aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Tantaloxid, Ceroxid, Lanthanoxid und Yttriumoxid besteht.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 25, worin die Zwischenschicht Tantaloxid umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 26, worin die Schutzschicht eine dielektrische Schutzschicht ist, welche ZnS-SiO₂ als Hauptbestandteil umfaßt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 27, worin die Zwischenschicht eine Dicke von 1 nm bis 100 nm aufweist.