JP2002312976A - ライトワンスアプリケーションのための相変化記録要素 - Google Patents
ライトワンスアプリケーションのための相変化記録要素Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、相変化材料に基づいた、バーン−
ダーク形式の、データが光記録要素上に記録される前
に、予め結晶化される必要のない、真のＷＯＲＭ特性を
有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 基板と、基板上に積層されたアモルファ
ス相変化記録層と、アモルファス相変化層に隣接して積
層された誘電体層と、誘電体層に隣接して積層された反
射層とを有し、且つ、層の材料と厚さは、４０ｎＳ以下
の継続時間のレーザパルスを使用して、相変化層内に結
晶マークを形成するために集光レーザビームを使用して
光記録要素上に記録を行うことができ、平行光ビームに
より測定されたアモルファス相の反射率は２８％より高
く且つ読出し信号のコントラストは０．６より高く、前
の記録の上への、第２の且つ後続の書き込みは、読出し
ジッタが少なくとも５０％増加するように選択された、
ＷＯＲＭ光記録要素により構成する。
ダーク形式の、データが光記録要素上に記録される前
に、予め結晶化される必要のない、真のＷＯＲＭ特性を
有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 基板と、基板上に積層されたアモルファ
ス相変化記録層と、アモルファス相変化層に隣接して積
層された誘電体層と、誘電体層に隣接して積層された反
射層とを有し、且つ、層の材料と厚さは、４０ｎＳ以下
の継続時間のレーザパルスを使用して、相変化層内に結
晶マークを形成するために集光レーザビームを使用して
光記録要素上に記録を行うことができ、平行光ビームに
より測定されたアモルファス相の反射率は２８％より高
く且つ読出し信号のコントラストは０．６より高く、前
の記録の上への、第２の且つ後続の書き込みは、読出し
ジッタが少なくとも５０％増加するように選択された、
ＷＯＲＭ光記録要素により構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にバーン−ダー
ク形式のライトワンスリードメニータイムス（ＷＯＲ
Ｍ）相変化光記録要素に関する。
ク形式のライトワンスリードメニータイムス（ＷＯＲ
Ｍ）相変化光記録要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光記録を、ディジタル情報を出版
し、配布し、蓄積し、そして、取り出すのに使用するこ
とが増加している。これは、通常は回転するディスクの
形式で、光記録要素に情報を書き込み及び／又は読み出
すためにレーザビームを集光することによりなされる。
読出し専用メモリ（ＲＯＭ）フォーマットでは、情報
は、要素上に符号化された小さな形状の形式で、工場で
予め製造され、そして、情報を読み出すのに、レーザビ
ームが使用される。書き込み可能なフォーマットでは、
レーザビームが、種々の物理的な記録機構を通して、小
さな符号化されたマークを形成するのに使用される。こ
れは、ユーザが自分自身で、データをディスク上に記録
することを可能とする。幾つかの記録物理機構は、可逆
である。記録されたマークは、消去されそして、繰返し
て再形成されることが可能である。これらの機構を使用
するディスクは、イレーザブル（消去可能）又はリライ
タブル（再書き込み可能）ディスクと呼ばれる。これら
の物理的な機構の幾つかは一方向であり、一旦、マーク
が形成されると、検出可能な明確に識別可能な軌跡を残
さずには、それらを戻せず又は、変更できない。これら
の機構を使用するディスクは、ＷＯＲＭ（ライト−ワン
ス−リード−メニータイムス）ディスクと呼ばれる。こ
れらのフォーマットの各々は、特定の実際の応用に対し
て適している。
し、配布し、蓄積し、そして、取り出すのに使用するこ
とが増加している。これは、通常は回転するディスクの
形式で、光記録要素に情報を書き込み及び／又は読み出
すためにレーザビームを集光することによりなされる。
読出し専用メモリ（ＲＯＭ）フォーマットでは、情報
は、要素上に符号化された小さな形状の形式で、工場で
予め製造され、そして、情報を読み出すのに、レーザビ
ームが使用される。書き込み可能なフォーマットでは、
レーザビームが、種々の物理的な記録機構を通して、小
さな符号化されたマークを形成するのに使用される。こ
れは、ユーザが自分自身で、データをディスク上に記録
することを可能とする。幾つかの記録物理機構は、可逆
である。記録されたマークは、消去されそして、繰返し
て再形成されることが可能である。これらの機構を使用
するディスクは、イレーザブル（消去可能）又はリライ
タブル（再書き込み可能）ディスクと呼ばれる。これら
の物理的な機構の幾つかは一方向であり、一旦、マーク
が形成されると、検出可能な明確に識別可能な軌跡を残
さずには、それらを戻せず又は、変更できない。これら
の機構を使用するディスクは、ＷＯＲＭ（ライト−ワン
ス−リード−メニータイムス）ディスクと呼ばれる。こ
れらのフォーマットの各々は、特定の実際の応用に対し
て適している。
【０００３】コンパクトディスクレコーダブル（ＣＤ−
Ｒ）、ＷＯＲＭディスク、の人気は、ＷＯＲＭディスク
が多くの応用に適しているからである。これらの応用の
幾つかでは、データは、簡単に検出可能な跡を残すこと
無く内容の変更が可能ではない形式で蓄積される。例え
ば、前に記録された領域の上に記録すると、読み出しデ
ータジッタが増加する。５０％のデータジッタの増加
は、簡単に検出可能であり、そして、変更された記録要
素を識別するのに使用できる。変更の試みの検出を可能
とする特徴を有する記録要素は、ここでは、真のＷＯＲ
Ｍと呼ばれる。出版やデータ配布のような他の幾つかの
応用では、より低価格なＷＯＲＭ記録要素が望ましい。
他の幾つかの応用では、高速書き込み速度のような、Ｗ
ＯＲＭ記録要素の幾つかの性能の優位点が書き込み可能
な要素の中でＷＯＲＭ要素を選択する決定的な特徴とな
る。ＣＤフォーマットの成功により、現行のＣＤ−Ｒ
（コンパクトディスクレコーダブル）は、最も要求のあ
るＷＯＲＭ記録フォーマットである。他のフォーマット
の出現で、これらのフォーマットに互換性のあるＷＯＲ
Ｍ記録要素は、同様に要求がある。例えば、ここでは、
ＤＶＤ−ＷＯＲＭと呼ばれる、ディジタルバーサタイル
ディスク（ＤＶＤ）フォーマットに基づくＷＯＲＭディ
スクは、ＤＶＤフォーマットの人気が増加しているの
で、需要があると期待されている。
Ｒ）、ＷＯＲＭディスク、の人気は、ＷＯＲＭディスク
が多くの応用に適しているからである。これらの応用の
幾つかでは、データは、簡単に検出可能な跡を残すこと
無く内容の変更が可能ではない形式で蓄積される。例え
ば、前に記録された領域の上に記録すると、読み出しデ
ータジッタが増加する。５０％のデータジッタの増加
は、簡単に検出可能であり、そして、変更された記録要
素を識別するのに使用できる。変更の試みの検出を可能
とする特徴を有する記録要素は、ここでは、真のＷＯＲ
Ｍと呼ばれる。出版やデータ配布のような他の幾つかの
応用では、より低価格なＷＯＲＭ記録要素が望ましい。
他の幾つかの応用では、高速書き込み速度のような、Ｗ
ＯＲＭ記録要素の幾つかの性能の優位点が書き込み可能
な要素の中でＷＯＲＭ要素を選択する決定的な特徴とな
る。ＣＤフォーマットの成功により、現行のＣＤ−Ｒ
（コンパクトディスクレコーダブル）は、最も要求のあ
るＷＯＲＭ記録フォーマットである。他のフォーマット
の出現で、これらのフォーマットに互換性のあるＷＯＲ
Ｍ記録要素は、同様に要求がある。例えば、ここでは、
ＤＶＤ−ＷＯＲＭと呼ばれる、ディジタルバーサタイル
ディスク（ＤＶＤ）フォーマットに基づくＷＯＲＭディ
スクは、ＤＶＤフォーマットの人気が増加しているの
で、需要があると期待されている。
【０００４】有益なＤＶＤ−ＷＯＲＭディスクは、ＤＶ
Ｄ−ＲＯＭ又は、ＤＶＤ−ビデオディスクと互換性があ
ることが必要である。ＤＶＤ−フォーマットディスクに
対して既に定義された多くの物理的な特徴に合わせるこ
とが必要である。更に加えて、広く受け入れられたディ
スクに対しては、コストが低いことが必要である。従っ
て、ＤＶＤ−ＷＯＲＭとして機能する、改善されたＷＯ
ＲＭ光記録要素に対する要求がある。
Ｄ−ＲＯＭ又は、ＤＶＤ−ビデオディスクと互換性があ
ることが必要である。ＤＶＤ−フォーマットディスクに
対して既に定義された多くの物理的な特徴に合わせるこ
とが必要である。更に加えて、広く受け入れられたディ
スクに対しては、コストが低いことが必要である。従っ
て、ＤＶＤ−ＷＯＲＭとして機能する、改善されたＷＯ
ＲＭ光記録要素に対する要求がある。
【０００５】多くの物理的な機構が、ＷＯＲＭ記録に対
して使用されている。第１の実際的なＷＯＲＭ光記録要
素は、パルス化されたレーザビームが記録層内に物理的
なピットを形成するの使用される、アブレーション（融
除）記録を使用した。この機構は、ピット形成処理中に
どのような物理的な障害からも記録層の面を自由にする
ために、空気のサンドイッチされた構造内にある記録層
を必要とする。この要求は、コストを増加するだけでな
く、記録要素の有益性を厳しく制限する多くの望ましく
ない特性を導く。他の機構は、幾つかの層を異なる層
に、融解する又は、化学作用を起こすレーザビームを使
用することである。この機構は、比較的高いレーザパワ
ーを要求されるという問題がある。
して使用されている。第１の実際的なＷＯＲＭ光記録要
素は、パルス化されたレーザビームが記録層内に物理的
なピットを形成するの使用される、アブレーション（融
除）記録を使用した。この機構は、ピット形成処理中に
どのような物理的な障害からも記録層の面を自由にする
ために、空気のサンドイッチされた構造内にある記録層
を必要とする。この要求は、コストを増加するだけでな
く、記録要素の有益性を厳しく制限する多くの望ましく
ない特性を導く。他の機構は、幾つかの層を異なる層
に、融解する又は、化学作用を起こすレーザビームを使
用することである。この機構は、比較的高いレーザパワ
ーを要求されるという問題がある。
【０００６】更に、他のアプローチは、記録層として有
機色素を使用することである。ＣＤ−Ｒディスクでは使
用して成功したが、この機構は強い波長依存性の問題が
ある。６５０ｎｍで動作するＤＶＤ装置内で使用される
光ヘッドは例えば、７８０ｎｍのＣＤ波長で動作するよ
うに設計されたＣＤ−Ｒディスクを読むことはできな
い。更に、色素に基づく記録要素は、記録に対して更に
レーザーパワーを必要としがちであり、そして、高速で
の記録に困難性を有する。
機色素を使用することである。ＣＤ−Ｒディスクでは使
用して成功したが、この機構は強い波長依存性の問題が
ある。６５０ｎｍで動作するＤＶＤ装置内で使用される
光ヘッドは例えば、７８０ｎｍのＣＤ波長で動作するよ
うに設計されたＣＤ−Ｒディスクを読むことはできな
い。更に、色素に基づく記録要素は、記録に対して更に
レーザーパワーを必要としがちであり、そして、高速で
の記録に困難性を有する。
【０００７】望ましいアプローチは、アモルファス−結
晶相変化機構に基づいている。この相変化機構は、ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭ及びＤＶＤ−ＲＷ製品として市場に導入され
たリライタブルＤＶＤディスクの基礎である。相変化に
基づくＤＶＤ−ＷＯＲＭディスクは、リライタブルＤＶ
Ｄディスクと特徴が最も良い類似性を有し、リライタブ
ルディスクと同じ製造装置を共有できる。これらの両方
は、非常に望ましい。ＷＯＲＭの特徴は、再書き込みで
きないディスクを必要とするので、異なる相変化材料又
は、ディスク構成は、従来リライタブルディスクに対し
て使用されたものから使用されることを必要とする。米
国特許番号４，９０４，５７７；４，７９８，７８５；
４，８１２，３８６；４，８６５，９５５；４，９６
０，６８０；５，２７１，９７８；４，７７４，１７
０；４，７９５，６９５及び、５，０７７，１８１は、
ライトワンス相変化記録に関して使用できる種々の合金
を教示する。これらの合金が、ＷＯＲＭ光記録要素を構
成するのに使用されるときには、アモルファス状態から
結晶状態に、記録相変化材料の原子構造を変化させるの
に、記録レーザビームが使用される。これらの合金に基
づく光記録要素は、他のＷＯＲＭ光記録要素の中で、多
くの優位点を有する。特に、劇的に製造コストを減少す
る、単純な、単一層構成が使用できる。しかしながら、
結晶状態の反射率は、通常は、アモルファス状態の反射
率よりも高いので、記録されたデータマークは、周囲の
領域よりも明るく見える。これらの光記録要素は、”バ
ーン−ブライト”形式の光記録要素と呼ばれる。これ
は、全てが、周囲領域よりもより低い実効反射率を有す
る記録されたマークを有する、ＤＶＤ−ＲＯＭ及びＤＶ
Ｄ−ビデオディスクのような、ＲＯＭディスクとは対照
的である。これらの形式の光記録要素は、”バーン−ダ
ーク”光記録要素と呼ばれる。バーン−ダーク形式の光
記録要素と共に動作するように設計されたドライブは、
しばしば、バーン−ブライト形式の光記録要素を読むこ
とができない。従って、バーン−ブライト形式の相変化
光記録要素は、バーン−ダーク形式のＲＯＭ光記録要素
のために設計された普通のドライブと互換性がない。こ
の非互換性は、バーン−ブライト形式の相変化光記録要
素の有益性を制限しそして、これは、非常に好ましくな
い。この形式の光記録要素は、従って、ＤＶＤ−ＷＯＲ
Ｍとして使用できない。
晶相変化機構に基づいている。この相変化機構は、ＤＶ
Ｄ−ＲＡＭ及びＤＶＤ−ＲＷ製品として市場に導入され
たリライタブルＤＶＤディスクの基礎である。相変化に
基づくＤＶＤ−ＷＯＲＭディスクは、リライタブルＤＶ
Ｄディスクと特徴が最も良い類似性を有し、リライタブ
ルディスクと同じ製造装置を共有できる。これらの両方
は、非常に望ましい。ＷＯＲＭの特徴は、再書き込みで
きないディスクを必要とするので、異なる相変化材料又
は、ディスク構成は、従来リライタブルディスクに対し
て使用されたものから使用されることを必要とする。米
国特許番号４，９０４，５７７；４，７９８，７８５；
４，８１２，３８６；４，８６５，９５５；４，９６
０，６８０；５，２７１，９７８；４，７７４，１７
０；４，７９５，６９５及び、５，０７７，１８１は、
ライトワンス相変化記録に関して使用できる種々の合金
を教示する。これらの合金が、ＷＯＲＭ光記録要素を構
成するのに使用されるときには、アモルファス状態から
結晶状態に、記録相変化材料の原子構造を変化させるの
に、記録レーザビームが使用される。これらの合金に基
づく光記録要素は、他のＷＯＲＭ光記録要素の中で、多
くの優位点を有する。特に、劇的に製造コストを減少す
る、単純な、単一層構成が使用できる。しかしながら、
結晶状態の反射率は、通常は、アモルファス状態の反射
率よりも高いので、記録されたデータマークは、周囲の
領域よりも明るく見える。これらの光記録要素は、”バ
ーン−ブライト”形式の光記録要素と呼ばれる。これ
は、全てが、周囲領域よりもより低い実効反射率を有す
る記録されたマークを有する、ＤＶＤ−ＲＯＭ及びＤＶ
Ｄ−ビデオディスクのような、ＲＯＭディスクとは対照
的である。これらの形式の光記録要素は、”バーン−ダ
ーク”光記録要素と呼ばれる。バーン−ダーク形式の光
記録要素と共に動作するように設計されたドライブは、
しばしば、バーン−ブライト形式の光記録要素を読むこ
とができない。従って、バーン−ブライト形式の相変化
光記録要素は、バーン−ダーク形式のＲＯＭ光記録要素
のために設計された普通のドライブと互換性がない。こ
の非互換性は、バーン−ブライト形式の相変化光記録要
素の有益性を制限しそして、これは、非常に好ましくな
い。この形式の光記録要素は、従って、ＤＶＤ−ＷＯＲ
Ｍとして使用できない。
【０００８】ＤＶＤディスクが１８％より高い反射率と
０．６０より高いコントラスト値を有すべきであること
は既知の要求である。ここで、コントラストＩ
１４Ｍは、 Ｉ１４Ｍ＝（Ｉ１４Ｈ−Ｉ１４Ｌ）／Ｉ１４Ｈ のように定義される。ここで、Ｉ１４Ｈは、未記録アモ
ルファス領域から離れた反射信号であり、そして、Ｉ
１４Ｌは、長記録結晶マークから離れた反射信号であ
る。全反射率信号は、完全に記録されたディスク内で、
読出しレーザビームを使用して測定される。未記録ディ
スク上の平行光線により測定された約２８％より大きい
反射率値は、１８％反射率要求を達成するために必要と
されると信じられる。ＤＶＤでは、マークは、読出しレ
ーザスポットが実際に記録されたマークよりも大きくな
るように、副分解される。従って、Ｉ１４Ｌ信号は、正
確に結晶状態の反射率の測定値ではなく、周囲のアモル
ファス領域からの貢献も含む。同様に、Ｉ１４Ｈ信号
は、正確に、未記録アモルファス領域からの反射率の測
定値ではなく、隣接トラック上の未記録結晶マークから
の貢献も幾らか含む。反射率が１８％より大きいという
要求と共に、０．６のコントラストは、結晶状態の平行
光線反射率が約１５％より低い場合にのみ達成できると
信じられる。平行光データも、透明基板の前面からの反
射光を含むので、相変化面の面から離れた要求される反
射率は実際には１０％より小さい。従って、４層構造の
ような非常に調整された光学的な構造が、要求に合わせ
るために必要である。
０．６０より高いコントラスト値を有すべきであること
は既知の要求である。ここで、コントラストＩ
１４Ｍは、 Ｉ１４Ｍ＝（Ｉ１４Ｈ−Ｉ１４Ｌ）／Ｉ１４Ｈ のように定義される。ここで、Ｉ１４Ｈは、未記録アモ
ルファス領域から離れた反射信号であり、そして、Ｉ
１４Ｌは、長記録結晶マークから離れた反射信号であ
る。全反射率信号は、完全に記録されたディスク内で、
読出しレーザビームを使用して測定される。未記録ディ
スク上の平行光線により測定された約２８％より大きい
反射率値は、１８％反射率要求を達成するために必要と
されると信じられる。ＤＶＤでは、マークは、読出しレ
ーザスポットが実際に記録されたマークよりも大きくな
るように、副分解される。従って、Ｉ１４Ｌ信号は、正
確に結晶状態の反射率の測定値ではなく、周囲のアモル
ファス領域からの貢献も含む。同様に、Ｉ１４Ｈ信号
は、正確に、未記録アモルファス領域からの反射率の測
定値ではなく、隣接トラック上の未記録結晶マークから
の貢献も幾らか含む。反射率が１８％より大きいという
要求と共に、０．６のコントラストは、結晶状態の平行
光線反射率が約１５％より低い場合にのみ達成できると
信じられる。平行光データも、透明基板の前面からの反
射光を含むので、相変化面の面から離れた要求される反
射率は実際には１０％より小さい。従って、４層構造の
ような非常に調整された光学的な構造が、要求に合わせ
るために必要である。
【０００９】Ｎａｇａｔａ他（Ｋ．Ｎａｇａｔａ，Ｓ．
Ｆｕｒｕｋａｗａ，Ｙ．Ｋａｍｉｏｋａ，Ｎ．Ｙａｍａ
ｄａ及び、Ａ．Ａｋａｈｉｒａ”相変化光ディスクのフ
ェーズシフト記録特性”，日本応用物理学会と関連学
会；第４４回春季会議、１９９７年３月３１日）は、４
層構造の相変化材料を使用するＷＯＲＭディスクの構造
を開示する。ディスク構造は、その上に、誘電体層、ア
モルファス状態変化層、もう１つの誘電体層及び、金属
反射層が形成された基板を含む。層の厚さと材料は、ア
モルファス材料が記録レーザビームにより結晶化すると
きに反射率にほとんど変化がないように選択される。代
わりに、反射ビームの光フェーズの実質的な変化が発生
される。結晶マークから反射されたマークは、周囲のア
モルファス領域から反射された光を破壊的に妨害し、そ
して、記録されたマークは読出し時に暗く現れる。この
アプローチは、暗い記録マークを生じるには成功する
が、未記録ディスクの反射率が約１０％で、ＤＶＤフォ
ーマットディスクの反射率と互換性が要求される２８％
よりも低い。
Ｆｕｒｕｋａｗａ，Ｙ．Ｋａｍｉｏｋａ，Ｎ．Ｙａｍａ
ｄａ及び、Ａ．Ａｋａｈｉｒａ”相変化光ディスクのフ
ェーズシフト記録特性”，日本応用物理学会と関連学
会；第４４回春季会議、１９９７年３月３１日）は、４
層構造の相変化材料を使用するＷＯＲＭディスクの構造
を開示する。ディスク構造は、その上に、誘電体層、ア
モルファス状態変化層、もう１つの誘電体層及び、金属
反射層が形成された基板を含む。層の厚さと材料は、ア
モルファス材料が記録レーザビームにより結晶化すると
きに反射率にほとんど変化がないように選択される。代
わりに、反射ビームの光フェーズの実質的な変化が発生
される。結晶マークから反射されたマークは、周囲のア
モルファス領域から反射された光を破壊的に妨害し、そ
して、記録されたマークは読出し時に暗く現れる。この
アプローチは、暗い記録マークを生じるには成功する
が、未記録ディスクの反射率が約１０％で、ＤＶＤフォ
ーマットディスクの反射率と互換性が要求される２８％
よりも低い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、相変
化材料に基づいたＷＯＲＭ光記録要素を提供することで
ある。
化材料に基づいたＷＯＲＭ光記録要素を提供することで
ある。
【００１１】本発明の更なる目的は、バーン−ダーク形
式のＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
式のＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
【００１２】本発明の更なる目的は、データが光記録要
素上に記録される前に、予め結晶化される必要のない、
ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
素上に記録される前に、予め結晶化される必要のない、
ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
【００１３】本発明の他の目的は、一旦データが書き込
まれると検出されずに変更できない、真のＷＯＲＭ特性
を有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
まれると検出されずに変更できない、真のＷＯＲＭ特性
を有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
【００１４】本発明の他の目的は、ＤＶＤフォーマット
ディスクのコントラストその他の物理的な要求に合う、
ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
ディスクのコントラストその他の物理的な要求に合う、
ＷＯＲＭ光記録要素を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、（ａ）
基板と、（ｂ）基板上に積層されたアモルファス相変化
記録層と、（ｃ）アモルファス相変化層に隣接して積層
された誘電体層と、（ｄ）誘電体層に隣接して積層され
た反射層と、を有し、且つ、（ｅ）層の材料と厚さは、
（ｉ）４０ｎＳ以下の継続時間のレーザパルスを使用し
て、相変化層内に結晶マークを形成するために集光レー
ザビームを使用して光記録要素上に記録を行うことがで
き、（ｉｉ）平行光ビームにより測定されたアモルファ
ス相の反射率は２８％より高く且つ読出し信号のコント
ラストは０．６より高く、（ｉｉｉ）前の記録の上へ、
第２の且つ後続の書き込みは、読出しジッタが少なくと
も５０％増加するように選択された、ＷＯＲＭ光記録要
素により達成される。
基板と、（ｂ）基板上に積層されたアモルファス相変化
記録層と、（ｃ）アモルファス相変化層に隣接して積層
された誘電体層と、（ｄ）誘電体層に隣接して積層され
た反射層と、を有し、且つ、（ｅ）層の材料と厚さは、
（ｉ）４０ｎＳ以下の継続時間のレーザパルスを使用し
て、相変化層内に結晶マークを形成するために集光レー
ザビームを使用して光記録要素上に記録を行うことがで
き、（ｉｉ）平行光ビームにより測定されたアモルファ
ス相の反射率は２８％より高く且つ読出し信号のコント
ラストは０．６より高く、（ｉｉｉ）前の記録の上へ、
第２の且つ後続の書き込みは、読出しジッタが少なくと
も５０％増加するように選択された、ＷＯＲＭ光記録要
素により達成される。
【００１６】本発明は、製造プロセスの一部として初期
化（前結晶化）を必要としない、ＷＯＲＭ光記録要素内
で使用できるという優位性があり、これは、真のＷＯＲ
Ｍ特性を有し、そして、確立されたＤＶＤ物理仕様を満
足することができる。ＤＶＤ−ＲＯＭ光記録要素として
機能するように設計されているが、本発明は、光テープ
のような他のＷＯＲＭ要素に対しても、使用できること
は理解されるべきである。
化（前結晶化）を必要としない、ＷＯＲＭ光記録要素内
で使用できるという優位性があり、これは、真のＷＯＲ
Ｍ特性を有し、そして、確立されたＤＶＤ物理仕様を満
足することができる。ＤＶＤ−ＲＯＭ光記録要素として
機能するように設計されているが、本発明は、光テープ
のような他のＷＯＲＭ要素に対しても、使用できること
は理解されるべきである。
【００１７】
【発明の実施の形態】光学的に調整された多層構造は、
光相変化要素を構成するために一般的に使用される。そ
のような光相変化要素は、例えば、光ディスクで又は、
光テープで具体化される。図１は、従来例の光記録要素
の一例の概略の断面図を示し、そして、参照番号１０に
より示されている。この構造は、一般的に、リライタブ
ル光記録要素を構成するのに使用され、そして、一般的
には、ディスクに構成される。これは、他の層を支持す
るために、典型的にはポリカーボネートにより作られる
透明基板２１を含む。透明基板２１上には、例えば、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ２の混合物、ＺｎＳ：ＳｉＯ２で作られる
誘電体層２２がコーティングされる。誘電体層２２の上
には、基板２１を通して集光レーザビームで書き込むこ
とにより、溶融され且つアモルファス状態に消滅される
ことが可能な、結晶相変化記録層２３がある。記録レー
ザビームは、レーザダイオードから来るのが最も一般的
である。相変化層２３の上には、例えば、ＺｎＳ：Ｓｉ
Ｏ２で作られる第２の誘電体層２４がコーティングされ
ている。例えば、アルミニウム合金により作られる、記
録レーザビームに対して高反射の金属反射層２５は、第
２の誘電体層２４上にコーティングされる。最後に、保
護層２６は、典型的には、ラッカー材料である。各層の
典型的な厚みは、それぞれ、第１の誘電体層２２に対し
ては約１００ｎｍ、結晶相変化記録層２３に対しては２
０ｎｍ、第２の誘電体層２４に対しては２０ｎｍ、金属
反射層２５に対しては１００ｎｍそして、保護層２６に
対しては３０００ｎｍである。多層構成は、調整された
光学的構造を形成し且つ、光記録要素の反射率は光学的
特性と関係する材料の厚みに大きく依存する。典型的に
は、この構成は、アモルファス状態で非常に低い反射率
を有し且つ結晶状態で非常に高い反射率を有するよう
に、選択される。記録処理は、結晶相変化記録層２３内
にアモルファスマークを作り、これはその反射率のため
に、結晶の背景に対して暗く現れる。循環を改善する又
は、結晶化率を改善するために、時々、ある特別な機能
を提供するために追加の層が使用される。しかしながら
全ての場合において、反射率は、結晶状態よりもアモル
ファス状態のほうが低い。
光相変化要素を構成するために一般的に使用される。そ
のような光相変化要素は、例えば、光ディスクで又は、
光テープで具体化される。図１は、従来例の光記録要素
の一例の概略の断面図を示し、そして、参照番号１０に
より示されている。この構造は、一般的に、リライタブ
ル光記録要素を構成するのに使用され、そして、一般的
には、ディスクに構成される。これは、他の層を支持す
るために、典型的にはポリカーボネートにより作られる
透明基板２１を含む。透明基板２１上には、例えば、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ２の混合物、ＺｎＳ：ＳｉＯ２で作られる
誘電体層２２がコーティングされる。誘電体層２２の上
には、基板２１を通して集光レーザビームで書き込むこ
とにより、溶融され且つアモルファス状態に消滅される
ことが可能な、結晶相変化記録層２３がある。記録レー
ザビームは、レーザダイオードから来るのが最も一般的
である。相変化層２３の上には、例えば、ＺｎＳ：Ｓｉ
Ｏ２で作られる第２の誘電体層２４がコーティングされ
ている。例えば、アルミニウム合金により作られる、記
録レーザビームに対して高反射の金属反射層２５は、第
２の誘電体層２４上にコーティングされる。最後に、保
護層２６は、典型的には、ラッカー材料である。各層の
典型的な厚みは、それぞれ、第１の誘電体層２２に対し
ては約１００ｎｍ、結晶相変化記録層２３に対しては２
０ｎｍ、第２の誘電体層２４に対しては２０ｎｍ、金属
反射層２５に対しては１００ｎｍそして、保護層２６に
対しては３０００ｎｍである。多層構成は、調整された
光学的構造を形成し且つ、光記録要素の反射率は光学的
特性と関係する材料の厚みに大きく依存する。典型的に
は、この構成は、アモルファス状態で非常に低い反射率
を有し且つ結晶状態で非常に高い反射率を有するよう
に、選択される。記録処理は、結晶相変化記録層２３内
にアモルファスマークを作り、これはその反射率のため
に、結晶の背景に対して暗く現れる。循環を改善する又
は、結晶化率を改善するために、時々、ある特別な機能
を提供するために追加の層が使用される。しかしながら
全ての場合において、反射率は、結晶状態よりもアモル
ファス状態のほうが低い。
【００１８】しかしながら、ＣｈｅｎとＲｕｂｉｎ（米
国特許番号５，２４２，７８４）により示されたよう
に、リライタブル相変化ディスクのアモルファス状態の
低い反射率は実際に望ましくない。記録動作を実行する
ために、記録レーザは相変化材料を融点以上に過熱し、
液体状態に変化させる。レーザがオフされたときに、材
料は冷え、そして、アモルファス状態が形成される。液
体状態の光学特性は、アモルファス状態のそれと同様で
ある。この従来の光記録要素の構成では、従って、液体
状態の反射率は、結晶状態の反射率よりも低く、そし
て、レーザ光の吸収が大きい。一旦材料が融けると、更
なるレーザ熱を吸収し、そして、更に高い温度に加熱さ
れる。この追加の加熱は、不必要なだけでなく、潜在的
に有害でもある。例えば、光記録要素パッケージに恒久
的な損害を起こし得る。ＣｈｅｎとＲｕｂｉｎは、この
問題を減少させる異なる光記録要素パッケージを開示す
る。その開示では、結晶相変化層２３の厚みは、約１０
ｎｍに減少され、そして、第２の誘電体層２４の厚みは
１７５ｎｍに増加される。結果の構造は、アモルファス
又は液体状態で、結晶状態よりも高い反射率を有する。
融解時に増加された反射率はレーザエネルギーの吸収を
減少させ、そして、融けた相変化材料が過度に加熱され
るのを減少する。この設計では、結晶状態は、アモルフ
ァス状態よりも暗く見えるが、しかし、両状態は、それ
ぞれ３５％と６０％の反射率を有する高反射率である。
２つの状態の間の反射コントラストは、前述して定義し
たように、必要な０．６よりも非常に低いと予想され
る。
国特許番号５，２４２，７８４）により示されたよう
に、リライタブル相変化ディスクのアモルファス状態の
低い反射率は実際に望ましくない。記録動作を実行する
ために、記録レーザは相変化材料を融点以上に過熱し、
液体状態に変化させる。レーザがオフされたときに、材
料は冷え、そして、アモルファス状態が形成される。液
体状態の光学特性は、アモルファス状態のそれと同様で
ある。この従来の光記録要素の構成では、従って、液体
状態の反射率は、結晶状態の反射率よりも低く、そし
て、レーザ光の吸収が大きい。一旦材料が融けると、更
なるレーザ熱を吸収し、そして、更に高い温度に加熱さ
れる。この追加の加熱は、不必要なだけでなく、潜在的
に有害でもある。例えば、光記録要素パッケージに恒久
的な損害を起こし得る。ＣｈｅｎとＲｕｂｉｎは、この
問題を減少させる異なる光記録要素パッケージを開示す
る。その開示では、結晶相変化層２３の厚みは、約１０
ｎｍに減少され、そして、第２の誘電体層２４の厚みは
１７５ｎｍに増加される。結果の構造は、アモルファス
又は液体状態で、結晶状態よりも高い反射率を有する。
融解時に増加された反射率はレーザエネルギーの吸収を
減少させ、そして、融けた相変化材料が過度に加熱され
るのを減少する。この設計では、結晶状態は、アモルフ
ァス状態よりも暗く見えるが、しかし、両状態は、それ
ぞれ３５％と６０％の反射率を有する高反射率である。
２つの状態の間の反射コントラストは、前述して定義し
たように、必要な０．６よりも非常に低いと予想され
る。
【００１９】リライタブルディスクでは、当業者にはダ
イレクトオーバーライトと呼ばれる処理で、現在あるデ
ータの上に、最初にそれを消去せずに、新たなデータを
直接書き込むことが望ましい。ダイレクトオーバーライ
ト処理では、書き込みレーザパルスは、３つのパワーレ
ベルに変調される。高パワーパルスは、相変化材料を融
解して、アモルファス状態のままにする。中間パワーレ
ベルは、材料を結晶化し、そして、それを結晶化状態の
ままにする。低パワーレベルは、高パワーパルスの後の
アモルファス相の形成を容易にするために、高パワーパ
ルス後の材料の冷却を制御する。これらの書き込みパル
スは、光記録要素に元々記録されていたデータパターン
に注意を払うことなく、記録されるべきデータパターン
に従って与えられる。予め記録された光記録要素上のア
モルファス状態と結晶状態の間の反射率の差は、レーザ
光パワーの吸収を異ならせる。従って、元々アモルファ
ス及び結晶の領域は、異なる量の加熱を受け、新たなデ
ータマークのサイズと形状の変化となる。この変化は、
記録雑音を発生し、且つ望ましくない。この望ましくな
い効果を減少させるために、結晶状態が、アモルファス
状態よりも、レーザ光の反射率が低く且つ吸収が大きい
ような光記録要素を設計することが重要であることが分
かった。Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ他（Ｋ．Ｎｉｓｈｉｍｕｒ
ａ，Ｔ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｋ．Ｔａｋｅｇｕｃｈｉ，Ｍ．
Ｔｅｒａｄａ及び、Ｉ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ：ＳＰＩＥ論
文集、Ｖｏｌ．２５１４，３１９−３２８頁）及び、Ｋ
ｏｂｏｒｉ他（Ｈ．Ｋｏｂｏｒｉ，Ｈ．Ｈａｓｅｇａｗ
ａ，Ｔ．Ｓｕｇａｙａ，Ｎ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｎ．Ｍ
ｏｒｉｓｈｉｔａ，Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ及び、Ｋ．
Ｓｕｚｕｋｉ：ＳＰＩＥ論文集、Ｖｏｌ．２５１４，３
１２−３１８頁）は、この目的を達成するために、５層
ディスクの設計を開示する。第１の誘電体層２２と基板
２１の間に、薄いＡｕ層を追加することにより、アモル
ファス状態でよりも、結晶状態でのほうが低反射率を達
成できた。Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ他とＫｏｂｏｒｉ他は、
達成された反射率コントラストの正確な計算を可能とす
る十分な細部を与えないが、しかし、５層構造は、非常
に複雑で且つ潜在的に高価である。
イレクトオーバーライトと呼ばれる処理で、現在あるデ
ータの上に、最初にそれを消去せずに、新たなデータを
直接書き込むことが望ましい。ダイレクトオーバーライ
ト処理では、書き込みレーザパルスは、３つのパワーレ
ベルに変調される。高パワーパルスは、相変化材料を融
解して、アモルファス状態のままにする。中間パワーレ
ベルは、材料を結晶化し、そして、それを結晶化状態の
ままにする。低パワーレベルは、高パワーパルスの後の
アモルファス相の形成を容易にするために、高パワーパ
ルス後の材料の冷却を制御する。これらの書き込みパル
スは、光記録要素に元々記録されていたデータパターン
に注意を払うことなく、記録されるべきデータパターン
に従って与えられる。予め記録された光記録要素上のア
モルファス状態と結晶状態の間の反射率の差は、レーザ
光パワーの吸収を異ならせる。従って、元々アモルファ
ス及び結晶の領域は、異なる量の加熱を受け、新たなデ
ータマークのサイズと形状の変化となる。この変化は、
記録雑音を発生し、且つ望ましくない。この望ましくな
い効果を減少させるために、結晶状態が、アモルファス
状態よりも、レーザ光の反射率が低く且つ吸収が大きい
ような光記録要素を設計することが重要であることが分
かった。Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ他（Ｋ．Ｎｉｓｈｉｍｕｒ
ａ，Ｔ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｋ．Ｔａｋｅｇｕｃｈｉ，Ｍ．
Ｔｅｒａｄａ及び、Ｉ．Ｍｏｒｉｍｏｔｏ：ＳＰＩＥ論
文集、Ｖｏｌ．２５１４，３１９−３２８頁）及び、Ｋ
ｏｂｏｒｉ他（Ｈ．Ｋｏｂｏｒｉ，Ｈ．Ｈａｓｅｇａｗ
ａ，Ｔ．Ｓｕｇａｙａ，Ｎ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｎ．Ｍ
ｏｒｉｓｈｉｔａ，Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ及び、Ｋ．
Ｓｕｚｕｋｉ：ＳＰＩＥ論文集、Ｖｏｌ．２５１４，３
１２−３１８頁）は、この目的を達成するために、５層
ディスクの設計を開示する。第１の誘電体層２２と基板
２１の間に、薄いＡｕ層を追加することにより、アモル
ファス状態でよりも、結晶状態でのほうが低反射率を達
成できた。Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ他とＫｏｂｏｒｉ他は、
達成された反射率コントラストの正確な計算を可能とす
る十分な細部を与えないが、しかし、５層構造は、非常
に複雑で且つ潜在的に高価である。
【００２０】前述の説明では、結晶状態でよりもアモル
ファス状態で高い反射率を有する、相変化光記録要素を
設計する動機があることには驚かない。望ましくない解
決方法が考えられた。材料と層の厚みを適切に選択する
と、アモルファス相変化層に基づくバーン−ダーク光記
録要素は、非常に単純な層構造を使用して構成できるこ
とが、思いがけなく発見された。
ファス状態で高い反射率を有する、相変化光記録要素を
設計する動機があることには驚かない。望ましくない解
決方法が考えられた。材料と層の厚みを適切に選択する
と、アモルファス相変化層に基づくバーン−ダーク光記
録要素は、非常に単純な層構造を使用して構成できるこ
とが、思いがけなく発見された。
【００２１】図２は、特に、ＤＶＤレコーダブルディス
クとして使用するのに適しており且つ、参照番号１００
により示されている、本発明に従った光記録要素の断面
を示す図である。これは、他の層を支持するために、典
型的にはポリカーボネートにより作られる透明基板１２
１を含む。基板上には、基板１２１を通して与えられる
記録レーザビームにより、結晶化されることが可能な、
アモルファス相変化記録層１２３が積層されている。ア
モルファス相変化記録層１２３の上には、例えば、Ｚｎ
Ｓ：ＳｉＯ２で作られうる誘電体層１２４がコーティン
グされている。例えば、アルミニウム合金により作られ
る、記録レーザビームに対して高反射の金属反射層１２
５が、誘電体層１２４上にコーティングされる。最後
に、保護層１２６は、典型的には、ラッカー材料であ
る。各層の典型的な厚みは、それぞれ、アモルファス相
変化記録層１２３に対しては約８ｎｍ、誘電体層１２４
に対しては９０ｎｍ、金属反射層１２５に対しては１０
０ｎｍそして、保護層１２６に対しては３０００ｎｍで
ある。
クとして使用するのに適しており且つ、参照番号１００
により示されている、本発明に従った光記録要素の断面
を示す図である。これは、他の層を支持するために、典
型的にはポリカーボネートにより作られる透明基板１２
１を含む。基板上には、基板１２１を通して与えられる
記録レーザビームにより、結晶化されることが可能な、
アモルファス相変化記録層１２３が積層されている。ア
モルファス相変化記録層１２３の上には、例えば、Ｚｎ
Ｓ：ＳｉＯ２で作られうる誘電体層１２４がコーティン
グされている。例えば、アルミニウム合金により作られ
る、記録レーザビームに対して高反射の金属反射層１２
５が、誘電体層１２４上にコーティングされる。最後
に、保護層１２６は、典型的には、ラッカー材料であ
る。各層の典型的な厚みは、それぞれ、アモルファス相
変化記録層１２３に対しては約８ｎｍ、誘電体層１２４
に対しては９０ｎｍ、金属反射層１２５に対しては１０
０ｎｍそして、保護層１２６に対しては３０００ｎｍで
ある。
【００２２】図３に戻ると、光テープとして使用するの
に特に適し且つ、参照番号２００により示されている、
本発明に従った光記録要素を示す。これは、他の層を支
持するために、典型的にはテレフタル酸塩（ＰＥＴ）に
より作られる基板２２１を含む。基板２２１上には、例
えば、アルミニウム合金により作られる、記録レーザビ
ームに対して高反射の金属反射層２２５がコーティング
される。反射層２２５の上には、例えば、ＺｎＳ：Ｓｉ
Ｏ２で作られうる誘電体層２２４がコーティングされて
いる。誘電体層２２４上には、記録レーザビームによ
り、結晶化されることが可能な、アモルファス相変化記
録層２２３が積層されている。各層の典型的な厚みは、
それぞれ、アモルファス相変化記録層２２３に対しては
約６ｎｍ、誘電体層２２４に対しては８０ｎｍ、金属反
射層２２５に対しては１００ｎｍそして、保護層１２６
に対しては３０００ｎｍである。
に特に適し且つ、参照番号２００により示されている、
本発明に従った光記録要素を示す。これは、他の層を支
持するために、典型的にはテレフタル酸塩（ＰＥＴ）に
より作られる基板２２１を含む。基板２２１上には、例
えば、アルミニウム合金により作られる、記録レーザビ
ームに対して高反射の金属反射層２２５がコーティング
される。反射層２２５の上には、例えば、ＺｎＳ：Ｓｉ
Ｏ２で作られうる誘電体層２２４がコーティングされて
いる。誘電体層２２４上には、記録レーザビームによ
り、結晶化されることが可能な、アモルファス相変化記
録層２２３が積層されている。各層の典型的な厚みは、
それぞれ、アモルファス相変化記録層２２３に対しては
約６ｎｍ、誘電体層２２４に対しては８０ｎｍ、金属反
射層２２５に対しては１００ｎｍそして、保護層１２６
に対しては３０００ｎｍである。
【００２３】薄膜モデル化プログラムを使用して、発明
者は、広範囲な光特性と、層変化及び誘電体層の広範囲
な厚みに亘って、光記録要素２００の反射率を計算し
た。これらの計算に対して、１００ｎｍアルミニウム−
１％Ｃｒ合金層が反射層１２５として使用され、そし
て、レーザ波長は６５０ｎｍに設定された。反射層の厚
みは、約２より大きい光学的濃度を可能とするのに十分
なであることを必要とし、約４０ｎｍの厚みは一般的に
は適切である。これらの拡張的な計算の結果、発明者
は、適切な層変化材料と適切な層の厚みが使用される場
合には、本発明の目的に合うＷＯＲＭ光記録要素が、達
成されることを見つけた。以下は、これらの計算及び、
結果に基づいた成果である。
者は、広範囲な光特性と、層変化及び誘電体層の広範囲
な厚みに亘って、光記録要素２００の反射率を計算し
た。これらの計算に対して、１００ｎｍアルミニウム−
１％Ｃｒ合金層が反射層１２５として使用され、そし
て、レーザ波長は６５０ｎｍに設定された。反射層の厚
みは、約２より大きい光学的濃度を可能とするのに十分
なであることを必要とし、約４０ｎｍの厚みは一般的に
は適切である。これらの拡張的な計算の結果、発明者
は、適切な層変化材料と適切な層の厚みが使用される場
合には、本発明の目的に合うＷＯＲＭ光記録要素が、達
成されることを見つけた。以下は、これらの計算及び、
結果に基づいた成果である。
【００２４】十分に低い結晶状態反射率（＜１５％）を
形成するために、ナノメートルを単位とする相変化記録
層１２３の厚みｔｐｃは、以下の条件ＥＱ．１：
形成するために、ナノメートルを単位とする相変化記録
層１２３の厚みｔｐｃは、以下の条件ＥＱ．１：
【００２５】
【数４】 を満足し、そして、ナノメートルを単位とする誘電体層
１２４の厚みｔｄは、以下の条件ＥＱ．２：
１２４の厚みｔｄは、以下の条件ＥＱ．２：
【００２６】
【数５】 を満足し、ここで、ｎｃとｋｃはそれぞれ結晶相の光学
的屈折率の実部と虚部であり、ｎｄは誘電体層の光学的
屈折率である。ＥＱ．１を満足するどの層変化厚みに対
しても、結晶相の反射率を必要な１５％より小さくす
る、ＥＱ．２に規定される範囲内の誘電体相厚みｔｄが
ある。ここで、反射率は、平行光を使用するスペクトロ
フォトメータで測定される。
的屈折率の実部と虚部であり、ｎｄは誘電体層の光学的
屈折率である。ＥＱ．１を満足するどの層変化厚みに対
しても、結晶相の反射率を必要な１５％より小さくす
る、ＥＱ．２に規定される範囲内の誘電体相厚みｔｄが
ある。ここで、反射率は、平行光を使用するスペクトロ
フォトメータで測定される。
【００２７】しかしながら、適切なコントラストと適切
なアモルファス状態反射率を達成するために、他の条件
は、ＥＱ．３：
なアモルファス状態反射率を達成するために、他の条件
は、ＥＱ．３：
【００２８】
【数６】 を満足しなければならない。ここで、ｎαとｎｃは光学
的屈折率の実部であり、且つｋαとｋｃはそれぞれアモ
ルファスと結状態の光学的屈折率の虚部である。
的屈折率の実部であり、且つｋαとｋｃはそれぞれアモ
ルファスと結状態の光学的屈折率の虚部である。
【００２９】ＥＱ．３は、相変化材料の選択を教示し、
そして、ＥＱ．１とＥＱ．２は、光学的仕様を満足する
ＷＯＲＭ光記録要素を構成するのに使用しなければなら
ない、層厚みの範囲を教示する。式は、６５０ｎｍレー
ザとアルミニウム反射層に基づいて確立されたが、同じ
一般的な原理は、他のレーザ波長と他の反射層にも適用
することが可能である。第２の誘電体層も、実質的にこ
れらの規則の原理を変更することなしに、相変化記録層
１２３と基板１２１の間に随意に挿入することが可能で
ある。更に加えて、図３に示された光記録要素２００に
対しては、同様な式をも計算できる。
そして、ＥＱ．１とＥＱ．２は、光学的仕様を満足する
ＷＯＲＭ光記録要素を構成するのに使用しなければなら
ない、層厚みの範囲を教示する。式は、６５０ｎｍレー
ザとアルミニウム反射層に基づいて確立されたが、同じ
一般的な原理は、他のレーザ波長と他の反射層にも適用
することが可能である。第２の誘電体層も、実質的にこ
れらの規則の原理を変更することなしに、相変化記録層
１２３と基板１２１の間に随意に挿入することが可能で
ある。更に加えて、図３に示された光記録要素２００に
対しては、同様な式をも計算できる。
【００３０】本発明に従った相変化材料は、相変化材料
が、所望の記録動作により指示される放射条件下で、記
録レーザビームにより結晶化されることが可能であるよ
うに、選択されるべきである。ＤＶＤ−Ｒ形式の記録に
対しては、例えば、データを記録するのに使用されるレ
ーザビームは、短パルスで送られる。実時間記録に対し
ては、（１ｘ速度）、これらのレーザパルスは約２０ｎ
Ｓ又はそれ以下の継続時間であり、２ｘ速度に対して
は、対応するパルスは約１０ｎＳ又はそれ以下の継続時
間である。従って、そのような短い時間期間で、完全な
結晶マークを構成する十分な結晶化速度を有することが
できることは肝要である。
が、所望の記録動作により指示される放射条件下で、記
録レーザビームにより結晶化されることが可能であるよ
うに、選択されるべきである。ＤＶＤ−Ｒ形式の記録に
対しては、例えば、データを記録するのに使用されるレ
ーザビームは、短パルスで送られる。実時間記録に対し
ては、（１ｘ速度）、これらのレーザパルスは約２０ｎ
Ｓ又はそれ以下の継続時間であり、２ｘ速度に対して
は、対応するパルスは約１０ｎＳ又はそれ以下の継続時
間である。従って、そのような短い時間期間で、完全な
結晶マークを構成する十分な結晶化速度を有することが
できることは肝要である。
【００３１】以下の例は、動作するＷＯＲＭ光記録要素
を設計するこれらの原理の応用を示す。
を設計するこれらの原理の応用を示す。
【００３２】ＷＯＲＭ光記録要素は、図２に従って構成
される。ディスクの形式の基板１２１は、約０．６ｍｍ
の厚みの射出成形ポリカーボネートで作られる。ディス
クの一方の面には、ディスクの内周径からディスクの外
周径に伸びる、連続するらせんグルーブが形成される。
このグルーブは、データの記録と読出しのためのレーザ
ビームを案内するのに使用される。グルーブは、ＤＶＤ
フォーマットディスクで使用されているのと同様な、約
０．７４μｍのトラックピッチを有する。相変化記録層
１２３は、ポリカーボネート基板上にＤＣスパッタされ
る。相変化層は、Ｓｂ７０Ｉｎ１５Ｓｎ１５の組成を有
し、厚みは、約８．８ｎｍである。この材料のアモルフ
ァス相の光学的屈折率は、ｎα＝４．５０及び、ｋα＝
３．００であり、結晶相は、ｎｃ＝２．４２及びｋｃ＝
５．０２である。ＺｎＳ：ＳｉＯ ２（８０：２０）層
は、相変化層上に、ＲＦ−スパッタされる。この層は、
誘電体層１２４として使用され、そして、約１００ｎｍ
の厚みを有する。１００ｎｍＡｌ：１％Ｃｒ反射層１２
５は、誘電体層上にスッパッタコートされ、続いて厚み
約５μｍのスピンされたラッカー保護層１２６が続く。
される。ディスクの形式の基板１２１は、約０．６ｍｍ
の厚みの射出成形ポリカーボネートで作られる。ディス
クの一方の面には、ディスクの内周径からディスクの外
周径に伸びる、連続するらせんグルーブが形成される。
このグルーブは、データの記録と読出しのためのレーザ
ビームを案内するのに使用される。グルーブは、ＤＶＤ
フォーマットディスクで使用されているのと同様な、約
０．７４μｍのトラックピッチを有する。相変化記録層
１２３は、ポリカーボネート基板上にＤＣスパッタされ
る。相変化層は、Ｓｂ７０Ｉｎ１５Ｓｎ１５の組成を有
し、厚みは、約８．８ｎｍである。この材料のアモルフ
ァス相の光学的屈折率は、ｎα＝４．５０及び、ｋα＝
３．００であり、結晶相は、ｎｃ＝２．４２及びｋｃ＝
５．０２である。ＺｎＳ：ＳｉＯ ２（８０：２０）層
は、相変化層上に、ＲＦ−スパッタされる。この層は、
誘電体層１２４として使用され、そして、約１００ｎｍ
の厚みを有する。１００ｎｍＡｌ：１％Ｃｒ反射層１２
５は、誘電体層上にスッパッタコートされ、続いて厚み
約５μｍのスピンされたラッカー保護層１２６が続く。
【００３３】ＥＱ．１に対して検査すると、８．８ｎｍ
の相変化層厚みは、下限３６／ｎｃｋｃ＝２．９ｎｍと
上限１４６／ｎｃｋｃ＝１２．０ｎｍの間となる。Ｅ
Ｑ．２に対して検査すると、８６ｎｍの誘電体層厚み
は、下限（２／ｎｄ）[４０＋９０ｌｏｇ（ｎｃ／
ｋｃ）]＝７４．８ｎｍと上限（２／ｎｄ）[９４．５＋
６９ｌｏｇ（ｎｃ／ｋｃ）]＝１１６．５ｎｍの間とな
る。更に、ＥＱ．３に対して検査すると、相変化層は、
（（ｎα―ｎｃ）２＋（ｋα−ｋｃ）２）／（ｎα＋ｎ
ｃ＋ｋα＋ｋｃ）２＝０．０３８を与える、要求される
０．０１５値よりも大きい、光学的屈折率を有する。こ
のディスクは、従って、本発明の教示に従って製造され
た。
の相変化層厚みは、下限３６／ｎｃｋｃ＝２．９ｎｍと
上限１４６／ｎｃｋｃ＝１２．０ｎｍの間となる。Ｅ
Ｑ．２に対して検査すると、８６ｎｍの誘電体層厚み
は、下限（２／ｎｄ）[４０＋９０ｌｏｇ（ｎｃ／
ｋｃ）]＝７４．８ｎｍと上限（２／ｎｄ）[９４．５＋
６９ｌｏｇ（ｎｃ／ｋｃ）]＝１１６．５ｎｍの間とな
る。更に、ＥＱ．３に対して検査すると、相変化層は、
（（ｎα―ｎｃ）２＋（ｋα−ｋｃ）２）／（ｎα＋ｎ
ｃ＋ｋα＋ｋｃ）２＝０．０３８を与える、要求される
０．０１５値よりも大きい、光学的屈折率を有する。こ
のディスクは、従って、本発明の教示に従って製造され
た。
【００３４】ディスクは、６５０ｎｍの波長のレーザと
０．６ＮＡの対物系を備えるパルステックＤＤＵ−１０
００ＤＶＤ試験器で試験された。ランダムＥＦＭ＋デー
タパターンがディスク上に記録され、８．８ｍ／ｓの光
記録要素線速度を生じる回転数で回転され、これは、標
準ＤＶＤの読出し速度の約２．５倍である。マルチパル
スライトストラテジーが使用された。３Ｔマークは単一
の８ｎＳパルスを使用して記録され、そして、（３＋
ｎ）Ｔマークに対しては、６ｎＳ継続時間の追加のｎパ
ルスが追加された。パルスの終わりは、クロックパルス
の立下りエッジとそろっている。書き込みパルスのパワ
ーは、４．２ｍＷであった。
０．６ＮＡの対物系を備えるパルステックＤＤＵ−１０
００ＤＶＤ試験器で試験された。ランダムＥＦＭ＋デー
タパターンがディスク上に記録され、８．８ｍ／ｓの光
記録要素線速度を生じる回転数で回転され、これは、標
準ＤＶＤの読出し速度の約２．５倍である。マルチパル
スライトストラテジーが使用された。３Ｔマークは単一
の８ｎＳパルスを使用して記録され、そして、（３＋
ｎ）Ｔマークに対しては、６ｎＳ継続時間の追加のｎパ
ルスが追加された。パルスの終わりは、クロックパルス
の立下りエッジとそろっている。書き込みパルスのパワ
ーは、４．２ｍＷであった。
【００３５】集光レーザビームにより測定されたディス
クの反射率は、２２．１％であった。記録マークは低反
射率を有し、測定されたコントラスト値Ｉ１４Ｍ＝（Ｉ
１４ Ｈ−Ｉ１４Ｌ）／Ｉ１４Ｈは、約０．７８である。
これらの値の両方はＤＶＤ仕様を満足する。
クの反射率は、２２．１％であった。記録マークは低反
射率を有し、測定されたコントラスト値Ｉ１４Ｍ＝（Ｉ
１４ Ｈ−Ｉ１４Ｌ）／Ｉ１４Ｈは、約０．７８である。
これらの値の両方はＤＶＤ仕様を満足する。
【００３６】この例は明らかに、本発明の教示を使用し
て、目的を達成することを示す。特定の好適な実施例を
参照して詳細に説明したが、変更と変形は本発明の範囲
を離れることなく行うことができることは理解されよ
う。
て、目的を達成することを示す。特定の好適な実施例を
参照して詳細に説明したが、変更と変形は本発明の範囲
を離れることなく行うことができることは理解されよ
う。
【００３７】例えば、この例で使用した相変化材料は、
Ｓｂ７０Ｉｎ１５Ｓｎ１５合金であった。図４で示され
た組成図の、アンチモン、インジウム及び、スズの３元
の組成図内の多角形内の、好適な組成範囲内で使用可能
な全ての組成は予想され、そして、多角形は以下の頂点
と原子百分率での対応する座標を有する。
Ｓｂ７０Ｉｎ１５Ｓｎ１５合金であった。図４で示され
た組成図の、アンチモン、インジウム及び、スズの３元
の組成図内の多角形内の、好適な組成範囲内で使用可能
な全ての組成は予想され、そして、多角形は以下の頂点
と原子百分率での対応する座標を有する。
【００３８】
【表１】 更に、ＳｂＳｎ−Ｘ合金のような、高速結晶化特性を有
する他の相変化組成も予想される。Ｘは、Ａｌ，Ｚｎ，
Ｇｅ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｅ，Ｎｂ，Ｆ
ｅ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓ，Ｎｉ，Ｏ，Ｓｅ，Ｔ
ｈ，Ａｓ，Ｐ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｈｆ及び、Ｖから選
択される。また、ＧｅＴｅ−Ｘ合金も使用できる。ここ
で、Ｘは、Ｔｉ又は、Ｍｎから選択される。同様に、酸
化物、窒化物、硫化物又は、他の混合物の形式の他の誘
電材料も、同様な機能として予想される。
する他の相変化組成も予想される。Ｘは、Ａｌ，Ｚｎ，
Ｇｅ，Ｃｄ，Ｇａ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｔｅ，Ｎｂ，Ｆ
ｅ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｗ，Ｍｏ，Ｓ，Ｎｉ，Ｏ，Ｓｅ，Ｔ
ｈ，Ａｓ，Ｐ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｈｆ及び、Ｖから選
択される。また、ＧｅＴｅ−Ｘ合金も使用できる。ここ
で、Ｘは、Ｔｉ又は、Ｍｎから選択される。同様に、酸
化物、窒化物、硫化物又は、他の混合物の形式の他の誘
電材料も、同様な機能として予想される。
【００３９】好適な実施例は、原理的な層として、相変
化層、誘電体相及び、金属反射層を含む３層構造を使用
する。この３層構造は、単純さとコストの理由から好ま
しいが、しかし、図２に示された光記録要素１００で
は、追加の誘電体層を、相変化記録層１２３と基板１２
１の間に、ディスクの性能に悪影響を及ぼすことなく使
用できることは理解される。同様に、図３に示された光
記録要素２００では、他の誘電体層が、本発明の本質を
損なうことなしに、アモルファス相変化記録層２２３上
に与えられる。
化層、誘電体相及び、金属反射層を含む３層構造を使用
する。この３層構造は、単純さとコストの理由から好ま
しいが、しかし、図２に示された光記録要素１００で
は、追加の誘電体層を、相変化記録層１２３と基板１２
１の間に、ディスクの性能に悪影響を及ぼすことなく使
用できることは理解される。同様に、図３に示された光
記録要素２００では、他の誘電体層が、本発明の本質を
損なうことなしに、アモルファス相変化記録層２２３上
に与えられる。
【００４０】
【発明の効果】上述のように、相変化材料に基づいた、
バーン−ダーク形式の、データが光記録要素上に記録さ
れる前に、予め結晶化される必要のない、真のＷＯＲＭ
特性を有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供できる。
バーン−ダーク形式の、データが光記録要素上に記録さ
れる前に、予め結晶化される必要のない、真のＷＯＲＭ
特性を有する、ＷＯＲＭ光記録要素を提供できる。
【図１】リライタブル光ディスクのような従来技術の光
記録要素の断面を示す図である。
記録要素の断面を示す図である。
【図２】本発明に従ったＷＯＲＭ光記録要素の断面を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明と共に使用される好適な組成範囲を示
す、アンチモン、インジウム及び、スズの３元の組成を
示す図である。
す、アンチモン、インジウム及び、スズの３元の組成を
示す図である。
【図４】本発明と共に使用される好適な組成範囲を示
す、アンチモン、インジウム及び、スズの３元の組成を
示す図である。
す、アンチモン、インジウム及び、スズの３元の組成を
示す図である。
【符号の説明】 １０ 従来例の光記録要素 ２１ 透明基板 ２２ 誘電体層 ２３ 相変化層 ２４ 第２の誘電体層 ２５ 金属反射層 ２６ 保護層 １００ 光記録要素 １２１ 透明基板 １２３ アモルファス相変化記録層 １２４ 誘電体層 １２５ 金属反射層 １２６ 保護層 ２００ 光記録要素 ２２１ 基板 ２２３ アモルファス相変化記録層 ２２４ 誘電体層 ２２５ 金属反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/0045 Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｘ (72)発明者 トマス リチャード クッシュマン アメリカ合衆国 ニューヨーク 14450 フェアポート ウィリンゲート・ロード ３ (72)発明者 ジュゼッペ ファルッジア アメリカ合衆国 ニューヨーク 14580 ウェブスター ビショプス・レーン 706 (72)発明者 ジョージ ラッセル オリン アメリカ合衆国 ニューヨーク 14580 ウェブスター ノースブルック・ウェイ・ サウス 665 (72)発明者 ブルーノ プリメラノ アメリカ合衆国 ニューヨーク 14568 ウォールワース エディ・ロード 1867 (72)発明者 フリドリッヒ ヴァザァン アメリカ合衆国 ニューヨーク 14534 ピッツフォード ヴァンティッジ・ドライ ヴ ３ (72)発明者 ジェイムズ アーサー バーナード アメリカ合衆国 ニューヨーク 14546 スコッツヴィル チリ・アヴェニュー 51 Ｆターム(参考） 2H111 EA03 EA23 FA01 FA12 FA14 FA21 FA30 FB06 FB09 FB21 5D029 JA01 JB16 JB35 JC02 JC05 5D090 AA01 BB03 CC01 CC14 DD01 KK05
Claims (5)
- 【請求項１】 （ａ）基板と、（ｂ）基板上に積層され
たアモルファス相変化記録層と、（ｃ）アモルファス相
変化層に隣接して積層された誘電体層と、（ｄ）誘電体
層に隣接して積層された反射層と、を有し、且つ、
（ｅ）層の材料と厚さは、 （ｉ）４０ｎＳ以下の継続時間のレーザパルスを使用し
て、相変化層内に結晶マークを形成するために集光レー
ザビームを使用して光記録要素上に記録を行うことがで
き、 （ｉｉ）平行光ビームにより測定されたアモルファス相
の反射率は２８％より高く且つ読出し信号のコントラス
トは０．６より高く、 （ｉｉｉ）前の記録の上への、第２の且つ後続の書き込
みは、読出しジッタが少なくとも５０％増加するように
選択された、ＷＯＲＭ光記録要素。 - 【請求項２】 反射層が、基板上に積層されており、誘
電体層が反射層上に積層されており、且つアモルファス
相変化層が誘電体層上に積層されている、請求項１に記
載のＷＯＲＭ光記録要素。 - 【請求項３】 アモルファス相変化層が基板上に積層さ
れており、誘電体層がアモルファス相変化層上に積層さ
れており、且つ反射層が誘電体層上に積層されている、
請求項１に記載のＷＯＲＭ光記録要素。 - 【請求項４】 ナノメートルを単位とする相変化層の厚
さｔｐｃは、 【数１】 のように選択され、 ナノメートルを単位とする誘電体層の厚さｔｄは、 【数２】 のように選択され、ｎｃとｋｃはそれぞれ結晶相の光学
的屈折率の実部と虚部であり、ｎｄは誘電体層の光学的
屈折率であり、さらに、相変化材料は、 【数３】 のように選択され、ｎαは相変化合金のアモルファス層
の光学的屈折率の実部であり、且つｋαは相変化合金の
アモルファス層の光学的屈折率の虚部である、請求項１
に記載のＷＯＲＭ光記録要素。 - 【請求項５】 さらに、最上面のラッカー保護層を含
む、請求項１に記載のＷＯＲＭ光記録要素。
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