JP2004005767A - Optical recording medium - Google Patents

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JP2004005767A
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Japanese (ja)
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Mikiko Abe
安部 美樹子
Hajime Yuzurihara
譲原 肇
Eiko Suzuki
鈴木 栄子
Koji Deguchi
出口 浩司
Yuji Miura
三浦 裕司
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical recording medium having the satisfied sensitivity and repeated recording property and also capable of recording with the high speed and high density, in the phase transition type optical recording medium. <P>SOLUTION: This optical recording medium is constituted so that a lower protective layer 2, a recording layer 3 reversibly changing phase between an amorphous phase and a crystalline phase, an upper protective layer 4, and a reflective layer 5 having the main component such as Ag are laminated in this order on a transparent substrate 1, and the upper protective layer 4 consists of ZrO<SB>2</SB>, SiO<SB>2</SB>, TiO<SB>2</SB>and X<SB>1</SB>, and the X<SB>1</SB>is at least one kind among Y<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, CeO, Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, MgO, CaO, Nb<SB>2</SB>O<SB>5</SB>and rare earth oxides. Also, a lower 2nd protective layer 6 is arranged between the lower protective layer 2 and the recording layer 3, and also for this lower 2nd protective layer 6, the same material as that of the upper protective layer 4 is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高線速、高密度記録で記録特性が優れ、しかも、保存信頼性が確保できる相変化光記録媒体に関する。さらに詳しくは本発明は、相変化光記録媒体の構成及び材料に関し、該光記録材料は大容量光ファイルやDVD+RWディスクとしても応用し得るものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体レーザービームの照射により情報の書換えが可能な光記録媒体には、熱を利用して磁化の反転を行い記録・消去を行う光磁気記録方式と、結晶と非晶質の可逆的相変化を利用して記録・消去を行う相変化記録方式がある。後者は単一ビームオーバーライトが可能で、また、ドライブ側の光学系がより単純であることを特徴とし、後者の記録方式に用いる結晶、非晶質相の可逆的相変化を用いた、いわゆる相変化型記録媒体は、書き換え可能な記録媒体としてコンピューター関連や映像音響に関する記録媒体として応用され、世界的に普及している。そしてCD−R、CD−RW記録媒体は普及とともに、高速記録化が進んでおり、相変化光記録媒体も、今後高密度画像記録への用途拡大が予想され、そのため記録媒体の容量・密度の増加、従って高速記録が必須となっている。
【0003】
このような相変化光記録媒体は、基板と、この基板上に設けられた記録層とから構成され、この記録層の両面には耐熱性及び透光性を有す誘電体保護層が設けられている。また、光ビーム入射方向と反対側の誘電体層には金属または合金などの反射放熱層が積層されている。レーザー光のパワーを変化させるだけで記録・消去が可能であり、記録方式は一般的に結晶状態を未記録・消去状態とし、記録マークの形成は記録層の結晶部分を融点より高い温度まで加熱後、急冷し、記録層を非晶質化することで行われている
【0004】
高速記録を実現するにあたっては、記録層の加熱、急冷をより短時間に制御する必要がある。これは記録密度が高くなるとともに、レーザー光の発光パルスのパルス周波数が高くなり、より顕著になる。また記録層に照射する発光パルスのパルス幅が狭くなるため(基準となるクロック(T)が小さくなるため)、より高いレーザーパワーが必要となる。パルス幅を広くすると冷却に必要なパルスを発光させない時間が短くなり、非晶質の面積及び長さが小さくなり、所望の長さのマークを形成しにくくなるからである。短時間に加熱、急冷をするためには、より高い記録パワーをかけた上でパルスのoff時間を長くする必要がある。そして記録線速度が速くなるとともに記録パワーをより高くして記録感度の低下に対応する必要がある。
【0005】
しかしながらこのように高密度を維持したまま高速オーバーライトを行うと、記録層は高いレーザーパワーで短時間に高温(融点以上)に加熱され、その後急冷あるいは徐冷という熱的なストレスを繰り返し受けるため劣化が起こり、オーバーライト特性が低下してしまう問題が生じる。
記録層劣化の原因の一つは、繰り返し記録による記録層のトラック方向及び半径方向への移動が考えられている。即ち、繰り返し記録によって記録膜が徐々にトラックの前方及び、あるいは後方へ移動し記録の開始端及び終了端に記録膜が溜まったりあるいは薄くなり、また同様にディスクの半径方向についても、繰り返し記録によってトラックの幅方向の中心部分の記録膜が押しのけられトラック壁側に溜まることで、トラックの幅方向の中心部分の記録膜が薄くなることが原因と考えられている。このことは更にトラッキング安定性低下の原因にもなっている。
【0006】
また一方で、短時間で加熱、溶融、冷却というヒートモードを繰り返すため、記録層だけでなく記録層を保護する誘電体保護層も局部的に加熱され、その部分が熱膨張することで記録層に部分的な熱変形が生じこの熱変形に起因してピンホールが発生することもオーバーライト特性低下の原因となっている。
【0007】
このようなことから誘電体保護層は記録層を挟むように配設され、記録時の記録層の加熱、冷却の熱拡散を制御するほか、記録ビームの照射により記録層が移動したり記録層に穴があいてしまうことを防ぐ効果を有すことが求められる。そのため誘電体保護層を構成する材料としては、レーザー光に対して光学的に透明であること、十分な耐熱性及び機械的強度を有すこと(融点・軟化点・分解温度・硬度・ヤング率の面から)、熱膨張係数が小さいこと、記録層や基板に対するぬれ性、また形成が容易であることなどの観点から適切な材料が選定される。
【0008】
従来、相変化型光ディスクの保護層としては記録波長において実質的に透明で、かつその屈折率が透明基板の屈折率より大きく、記録層の屈折率よりは小さいZnSとSiOの混合物からなる膜が用いられてきた。酸化などの劣化から相変化膜を保護したり、記録を繰り返した時の熱応力に対する耐性が大きいことがその理由である。また熱伝導が小さくディスクの記録感度を良くできることや、GeSbTe等のカルコゲナイド系合金薄膜からなる記録層との密着性に優れている点も利点であった。
【0009】
しかし近年、より高速かつ高密度でしかも繰り返し記録を行う場合、上述したようにより高い光パワー密度で短時間に高温加熱と冷却を繰り返すため、記録層だけでなく記録層と反射層の間にある保護層も記録時の熱による応力が大きく劣化が一層起こり易くなり、オーバーライト特性の向上には保護膜の引っ張り強度や靭性がZnS−SiOよりさらに大きいことが求められている。
【0010】
一方、記録材料としては高い結晶化速度を有するものが求められる。ここで相変化型記録媒体としてAg−In−Sb−TeをはじめとするSb−Te共晶系相変化記録材料は、結晶化速度が速く、高線速度の記録において高速消去が可能な点で注目されている。すなわち、Ag−In−Sb−TeをはじめとするSb−Te共晶系相変化記録材料は、結晶化速度が速く、高線速度の記録において高速消去をはかる上で有望な材料であることが知られている。
【0011】
しかし、高速記録を実現するにあたっては、記録層の結晶化速度を高めるだけでは不充分であり、別の大きな課題として記録感度の確保がある。高速消去を優先とする記録層材料及び組成を用いた場合、結晶化速度の増大にともなうガラス形成能の低下により、マーク形成が困難となり、感度不足の問題が生じるからである。
【0012】
近年、感度不足の問題を解決するために、反射放熱層として、従来のAl合金系材料に代わりAgが用いられるようになってきた。Ag反射放熱層は、熱伝導率が極めて高いため、記録マークの形成に適した急冷ディスク構造を実現できる。
【0013】
しかしながら、Ag反射放熱層を用いた場合、以下の問題点がある。
すなわち、従来、保護層材料として用いられてきたZnS・SiOを保護層として用いた場合、保護層(ZnS・SiO)に含有される硫黄との反応により、Agの硫化が問題となる。硫化の問題に対しては、SiC、Si、Ge等からなる硫化防止層を設けることで解決する方法が考えられるが、硫化防止層を設けたことによる記録特性の変動や、生産管理の複雑化、コストアップなど種々の点で問題が生じる。
【0014】
こうしたことから、硫黄を含まず、保護層の耐熱性がZnS・SiOよりも高い(融点が高い)有望な材料として例えばZrOを用いた光記録媒体が提案されている(特開平9−138947号公報)。ZrOは、耐熱性、機械的強度が極めて高く、繰り返し記録における熱負荷に強く、繰り返し特性の向上が期待できる材料である。また、熱伝導率が極めて低いことから、低い記録パワーでも記録時における到達温度が高くなるため、冷却勾配が大きくなり、感度向上をはかることができる可能性を有している。
【0015】
しかしながら、我々の知見によると、ZrOを保護層に用いた場合、記録マーク(アモルファスマーク)の保存信頼性が保てなくなるという不具合が生じる。すなわち、情報を記録した媒体を高温高湿の環境下におくと、記録マークが結晶化して消失してしまうのである。これは、おそらくZrO膜が結晶状態の膜になっているため、高温環境下に長く放置しておくと記録マークに接するZrO膜が記録層の結晶核の生成や結晶成長を促進し、記録マークの結晶化(マークの劣化)を促進するためだと考えられる。
【0016】
一方、このようなZrO、或いはZrOを含有する組成の保護層材料に用いた光記録媒体は、特開2000−11450号公報、特開平05−144085号公報、特開平08−180458号公報、特開平08−287515号公報、特開平11−039713号公報、特開平11−339332号公報、特許第2850754号公報にも提案されている。
しかしながら、これはオーバーライト特性等の向上を目的としており、記録マークの保存信頼性の向上に関しては何ら開示されていない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、相変化型記録媒体において、良好な感度と繰り返し記録特性に優れ、しかも高速、高密度記録が可能で、オーバーライト特性及びアモルファスマークの保存信頼性にも優れた光記録媒体を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は下記の手段により達成される。
すなわち、本発明によれば、
第一に、透明基板上に、下部保護層、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする記録層、上部保護層、反射層の順に積層された光記録媒体であって、該上部保護層がZrO、SiO、TiOおよびXからなり、該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種であることを特徴とする光記録媒体が提供される。
【0019】
第二に、前記上部保護層の組成(ZrO)a(SiO)b(TiO)c(X)dにおける各割合(mol%)が、次の通りであることを特徴とする前記第一に記載の光記録媒体が提供される。
30≦a<100、0<b≦40、0<c≦40、0.1≦d≦10、a+b+c+d=100
【0020】
第三に、前記上記保護層がZrOを主成分とする材料からなることを特徴とする前記第一又は第二に記載の光記録媒体が提供される。
【0021】
第四に、前記ZrOが部分安定化ジルコニアであることを特徴とする前記第三に記載の光記録媒体が提供される。
【0022】
第五に、前記下部保護層がZrOを主成分とする材料からなることを特徴とする前記第一〜第四のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0023】
第六に、前記下記保護層がZnSとSiOの混合物、或いはZnSとZrOの混合物からなることを特徴とする前記第一〜第四のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0024】
第七に、前記下部保護層と前記記録層との間に下部第2保護層を設け、該下部第2保護層がZrO、SiO、TiOおよびXからなり、該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種であることを特徴とする前記第一〜第六のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0025】
第八に、前記記録層が少なくともGe、Gaおよび/またはIn、Sb、Te並びにXを含み、該XがAg、Cu、DyおよびMnのうちの少なくとも一種であることを特徴とする前記第一〜第七のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0026】
第九に、前記記録層のSbとTeの原子比率Sb/(Sb+Te)が、0.65〜0.85であることを特徴とする前記第八に記載の光記録媒体が提供される。
【0027】
第十に、前記記録層のGeの原子比率が0.04〜0.07であることを特徴とする前記第八又は第九に記載の光記録媒体が提供される。
【0028】
第十一に、前記記録層のGaおよび/またはInの原子比率が0.02〜0.07であることを特徴とする前記第八〜第十のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0029】
第十二に、前記記録層のXの原子比率が0.01〜0.1であることを特徴とする前記第八〜第十一のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0030】
第十三に、前記記録層のXがMnであることを特徴とする前記第八〜第十二のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0031】
第十四に、前記記録層がGeαSbβTe1− α βからなり、各原子比率が、0.04≦α≦0.07、0.65≦β≦0.85であることを特徴とする前記第一〜第七のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0032】
第十五に、前記記録層が、更にGa、In、Dy、Mnのうちの少なくとも一種以上の元素を含むことを特徴とする前記第十四に記載の光記録媒体が提供される。
【0033】
第十六に、前記反射層がAg、Au、Cu、Alのうちの少なくとも一種以上を主成分とする金属からなることを特徴とする前記第一〜第十五のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0034】
第十七に、前記反射層がAgを主成分とするものであることを特徴とする前記第十六に記載の光記録媒体が提供される。
【0035】
第十八に、前記上部保護層の膜厚が4nm〜20nmであることを特徴とする前記第一〜第十七のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0036】
第十九に、前記下部保護層の膜厚が、50nm〜200nmであることを特徴とする前記第一〜第十八のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0037】
第二十に、前記下部第2保護層の膜厚が、2nm〜10nmであることを特徴とする前記第七〜第十九のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0038】
第二十一に、前記記録層の膜厚が、12nm〜20nmであることを特徴とする前記第一〜第二十のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0039】
第二十二に、前記反射層の膜厚が、90nm〜200nmであることを特徴とする前記第一〜第二十一のいずれかに記載の光記録媒体が提供される。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
上述のように本発明の第1の構成は、透明基板1上に、下部保護層2、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする記録層3、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる上部保護層4、反射層5の順に積層したものである(図1参照)。
【0041】
第2の構成は、透明基板1上に、下部保護層2、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる下部第2保護層6、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする記録層3、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる上部保護層4、反射層5の順に積層したものである(図2参照)。
【0042】
上部保護層及び下部保護層は、従来ZnS、SiOの混合物を用いており、その混合比はZnS:SiO=80:20付近を用いている。屈折率は2.0〜2.1である。これまで、この材料は融点が記録層に比べ高いことが知られている。また、SiOを添加することにより熱膨張係数が小さくなり、熱伝導率はZnS単体よりは小さくなることが知られている。このため、記録感度を下げることなく、繰り返し記録による変形、ZnSの結晶化による光学定数などの変化が小さい理由から用いられてきた。
【0043】
特に、記録層と反射層の間にある上部保護層は、繰り返し記録回数が増加するとともに劣化しやすい。より高速に記録する場合は、記録層を高速に加熱し、急冷させるため、熱衝撃も大きくなる。また、媒体に照射する発光パルスのパルス幅は、高速になるにつれ基準となるクロック(T)が小さくなるため狭くなる。幅を広くすると、冷却に必要なパルスを発光させない時間が短くなり、非晶質相の面積及び長さが小さくなり、所定の長さのマークが形成しにくくなる。つまり、より高い発光パワーが必要になる。
【0044】
従って、上部保護層の熱物性として、融点が高いことはもちろんのこと、熱伝導率をより小さく、しかも熱膨張係数が小さく、熱衝撃に対し、クラックが発生しにくい、弾性の高い材料が必要になってくる。
【0045】
熱伝導率が低い誘電体材料にZrOがある。バルクの結晶では他のセラミックスの中で熱伝導率が低い。比較的高いSiC、AlN、Alはそれぞれ500W/mK、200W/mK、40W/mKであるのに対し、ZrOは5W/mK以下である。しかも、融点は2000℃以上と高く、屈折率は2.0以上あり、吸収は小さい。従って、上部保護層に使用することが可能である。
ZrOは化学的に極めて安定であり、環境中から取り込まれる水分で潮解性をもつことも無く、保護層材料に用いるとオーバーライト特性、保存信頼性をともに高めることのできる保護層となる。
【0046】
しかし、ZrOを単独で用いた場合、結晶状態の膜になっているため、高温環境下に長く放置しておくと、マークが劣化(結晶化)し易く、特性が悪くなることから、ZrOには結晶化を促進するという好ましくない作用があるものと考えられる。
【0047】
そこで、本発明では、ZrOをX(該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)、SiO、TiOと混合することにより上記問題を解決しえたものである。
【0048】
SiOおよびTiOと混合させることにより、ZrOの膜を非晶質状態とすることができる。これにより、ZrOの膜と接する記録マークの結晶化が促進されることがなくなり、マークの劣化(結晶化)を抑えることができる。また、形成された膜は非晶質化されたことにより熱伝導率が下がるため、記録感度の向上も図ることができる。
【0049】
なお、SiO自体の屈折率が低いことからSiOの割合を増やすにつれ屈折率が大幅に低下するため好ましくない。高屈折率誘電体であるTiOを併せて混合させることにより、屈折率の低下を抑えた上で結晶化を抑制させることができる。
【0050】
また、X(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)を添加することにより、これら混合物の薄膜を作製する際に用いるターゲット材の割れなどを防ぐことができる。またZrO単体よりもさらに熱伝導率が低下するための保護層材料としてはより好ましい。
【0051】
また上部保護層の各混合比は、(ZrO)a(SiO)b(TiO)c(X)dにおいて、各割合(mol%)が、30≦a<100、0<b≦40、0<c≦40、0.1≦d≦10、(a+b+c+d=100)とすることが好ましい(XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)。
【0052】
前記したように、相変化型光ディスクは相変化記録層が結晶と非晶質の相変化を繰り返すことで書き換えが行なわれるが、保護膜に挟まれた相変化膜は書き換えのたびに微細な体積変化を繰り返す。そのため、保護膜には大きな機械的強さと靭性が求められる。本発明の上部保護層は薄膜化しても機械強度と靭性の優れた性質がそのまま維持され、記録時の溶融・冷却の繰り返しによって引き起こされる記録層のダメージ、更に保護層自身の変形を抑制することが可能である。また熱伝導率が極めて低いことから低い記録パワーでも記録時における到達温度が高くなるため冷却勾配は大きくなり、感度の向上が図られ、従来のZnS−SiOの場合に比べ、オーバーライト時の信号振幅の減少、ジッター増加の抑制等オーバーライト特性を向上させることが可能である。
【0053】
図3に、本発明の上部保護層がZrOを主成分とする誘電体材料の場合の光記録媒体と、該光記録媒体と同記録層、同層構成において該上部保護層がZnS−SiOの場合の光記録媒体のオーバーライト回数によるジッター増加の比較を示す。
尚、本発明においてジッターとは、data to clock jitterσを検出窓幅Twで規格化した値をいう。
【0054】
本発明において、上部保護層は、ZrOを主成分とする材料からなることが好ましい。
記録層を覆う誘電体層がZrOを主体とした材料である場合、高線速、高密度記録において,高感度でオーバーライト特性及びアモルファスマークの保存信頼性に優れた相変化光記録媒体の最適な記録層組成、及びディスク構成を提供するものである。
さらにZrOを主成分とした保護層材料が部分安定化ジルコニア、例えばジルコニアの一部をY、MgO、CaO、Nb、Al、希土類酸化物等を数%添加して安定化させた部分安定化ジルコニアは機械的性質に特に優れるため、安定性に特に優れた材料である。
【0055】
上部保護層の膜厚の最適範囲は、4nm〜20nmである。
特に上部保護層の厚さは記録層の冷却に関しより直接的に影響が大きく、良好な消去特性・繰り返し耐久性を得るためには膜厚が4nmより薄いとクラック等の欠陥を生じ繰り返し耐久性が低下するほか、記録感度が悪くなるため好ましくない。また20nmより厚いと記録層の冷却速度が遅くなるため、非晶質相が形成しにくかったりマークの面積が小さくなってしまうため好ましくない。
【0056】
下部保護層は、ZrOを主成分とする材料、又は従来のZnS、SiOの混合物(その比はZnS:SiO=50:50から85:15が好ましい。)、或いはZnS、ZrOの混合物等から形成される。
相変化光記録媒体において下部保護層に耐熱性を有し、かつ、化学的に安定なZnSとSiOの混合物あるいはZnSとZrOの混合物を用いると、膜の残留応力が小さくオーバーライトによる劣化の起こりにくい相変化光記録媒体となる。これらの誘電体保護層を用いることで記録層からの熱拡散が促され安定したアモルファスマーク形成が可能となる。
また、ZrOを主成分とした材料からなる保護層によって両面から挟まれる構成とすることで、記録感度を一層高めることができ、モジュレーションの大きい相変化光記録媒体とすることができる。
【0057】
また本発明の光記録媒体は、前記下部保護層と前記記録層との間に、前記上部保護層と同様の材料からなる下部第2保護層を設けることができる。
該下部第2保護層を設けることにより、繰り返し記録特性をより改善することができる。
【0058】
下部保護層の膜厚は50nm〜200nmが好ましい。
また下部第2保護層を設ける場合、該下部第2保護層の膜厚は2nm〜10nmが好ましい。
【0059】
相変化記録層は、Ge、Gaおよび/またはIn、Sb、Te並びにX(XはAg、Cu、DyおよびMnのうちの少なくとも一種)含む材料とすることが好ましい。また、SbとTeの原子比率Sb/(Sb+Te)は、0.65〜0.85であることが好ましい。さらに、Geの原子比率は0.04〜0.07であることが好ましく、またGaおよび/またはInの原子比率は0.02〜0.07であることが好ましい。またさらに、Xの原子比率は0.01〜0.1であることが好ましい。そして、XはMnであることがさらに好ましい。
【0060】
SbとTeのモル比が7:3であるSb0.7Te0.3近傍組成のSb−Teは、オーバーライトによる組成偏析が起りにくく、繰り返し記録特性に優れた相変化記録材料である。SbとTeの配合比を変えることにより、結晶化速度を調整することが可能であり、Sbの比率を高くすると結晶化速度を速くすることができる。
【0061】
本発明者らの実験によれば、Sbが65atom%以上であれば、少なくともCDの1×の線速(1.2m/s)で記録が可能である。これより少ないと1.2m/sでもオーバーライトによるジッターの上昇が大きく、良好な記録を行えなかった。Sb比を高くしていくにつれて、結晶化速度も速くなり、より高線速で良好な記録が可能になっていく。しかし、85atom%を越えると結晶化速度の上昇率が急激になり、アモルファスマークの形成がほとんどできなくなってしまった。従って、Sb−Te2元系におけるSbの比率は65atom%以上、85atom%以下とすることが好ましい。
【0062】
しかし、Sb量だけで結晶化速度を高くしても、高温環境下では結晶化温度が100℃程度のため、より高い温度の場合は、マークが消えてしまい、光記録媒体として用いることができなくなる。
【0063】
そこで、記録線速が20m/s以上の高速記録に対応するために、Sb量をあまり増やさずに、Gaを添加する。これにより、Sbの比率が80atom%以下の場合でも記録線速が20m/s以上の高速記録に対応することが可能となり、ガラス形成能の低下を抑え、また保存信頼性の確保が容易となる。Gaは、結晶化速度を少ない添加量で速くすることができ、結晶化温度も高くなる。そのため、高温環境下に置かれても、マークの安定性を向上させることができる。Ga量をあまり多くし過ぎると、結晶化温度が高くなり過ぎて、生産工程において、非晶質相を結晶相に予め、相変化させる初期化時に、均一で高い反射率が得られる結晶状態にすることが難しくなる。
【0064】
Inは、Gaと同様の効果があるが、結晶化温度をGaほど上げないため、Gaを補うために有効である。しかし、あまり多く入れすぎると、繰り返し記録特性が悪くなる。Gaおよび/またはInの好ましい範囲は、2〜7atom%である。
【0065】
また、Gaおよび/またはInの有する問題点を考慮した場合、アモルファス相の安定性を高められるような第3元素を1種類以上添加して用いることが好ましい。アモルファス相の安定性を高くする第3元素としては、Geが有効である。少量の添加でも保存信頼性を飛躍的に向上できる。Geの添加量は4〜7atom%が好ましく、該添加量が4atom%以上であれば、結晶化速度の速い記録層のアモルファス安定性を向上させる効果が出現し、添加量が増える程その効果は高くなるものの、添加量が多すぎると記録感度、及び、オーバーライト特性の低下を招くため、多くても7atom%以下とすることが望ましい。
【0066】
Geは、添加量が多いと結晶化速度が低くなるので、これを補う元素としてCu、Agがある。Cu、Agの好ましい添加範囲は、2atom%以下が良い。
【0067】
Ga等以外に、結晶化速度を速くし、しかも結晶化温度をGaほど高くしない添加元素に、Dy、Mnがある。それらの中でも、本発明者らが、種々の元素を添加して記録特性を評価したところ、Mnを添加した場合に結晶化速度を速くする効果があり、かつ、アモルファスマークの安定性は劣化させないためGe添加量を増やす必要がないことがわかった。即ち、Sb−TeにGeとMnを添加することにより十分な保存信頼性の確保とDVDの5倍速(17.5m/s)程度における高い消去率の両立が可能であることがわかった。同時に、初期結晶化も容易でオーバーライトによる特性劣化も少ない優れた記録層であることがわかった。Mnの添加量は1atom%より低いと、結晶化速度を速くする効果は明確ではないため、1atom%以上添加する。また、添加量が多すぎると未記録状態(結晶状態)の反射率が低くなりすぎてしまうため、7atom%以下とすることが望ましい。
【0068】
前記したように、Sb量が過剰であると結晶化速度の上昇率が急激になりアモルファスマークの形成が困難となる他、保存信頼性が劣化してしまう傾向がある。特に記録層に接する保護層材料がZrO系の材料からなる場合、ZrO膜が結晶状態の膜になっているため劣化の度合いは顕著になる。繰り返し記録後のデータ保存性も含めたアモルファスマークの保存信頼性を向上させるため、記録層材料中にアモルファス相の保存信頼性を高めるGeを2〜7at%程度添加する。しかし本発明者らが実際に調査したところGeの添加量が4at%より少ない場合、ZrOを主成分とする誘電体材料を保護膜に使用した相変化媒体においては、80℃。85RH保存環境試験下で記録マークは殆ど消失してしまう場合があり、好ましくない。
【0069】
そこで保護層材料がZrOを主成分とする材料からなる場合は、記録層がGeαSbβTe1− α βからなり、各原子比率が、0.04≦α≦0.07、0.65≦β≦0.85であるものが好ましい。
本発明のように上部保護層にZrO系の材料を用い、かつ記録層をSbとTeのモル比が7:3であるSb7Te3近傍組成の記録材料で構成する場合、記録・保存特性を向上させ、かつ結晶化温度を低く保つには、Geの添加量は少なくとも4at%以上添加することが好ましいことがわかった。またGeは、添加量が多いと結晶化速度が低くなり、オーバーライトによるジッタ−上昇などの弊害を招くことから7at%以下であることも好ましい。一方、SbとTeの比については、先に述べたように、記録線速がSb/Te比に依存するため、高線速に対応するにはSb量を増やせばよいことになるが、Sb量が過剰であると結晶化速度の上昇率が急激になりアモルファスマークの形成が困難となる他、Geを4at%以上添加しても保存信頼性が劣化してしまう傾向があるためSbの比率はあまり高くすることはできず、従って65<Sb<85at%の範囲にあることが望ましい。
【0070】
また、上記記録層材料には、更にGa、In、Dy、Mnのうちの少なくとも一種以上の元素を含有させることが好ましい。
例えば、Sb量はあまり増やさずにGaを添加することで、より記録線速の速い相変化光記録媒体を提供することが可能である。Gaを用いると少ない添加量で結晶化速度を速くすることができ結晶化温度も高くなる。その結果、高温環境下に置かれた時の記録マークの安定性を向上することが出来る。しかしGaの添加量を多くし過ぎると結晶化温度が高くなり過ぎて、生産工程で予め非晶質相を結晶相に相変化させる初期化時に均一で高い反射率の結晶状態を得ることが難しくなる。そのためGaの好ましい添加量範囲は、1〜7at%である。Inは、Gaと同様の効果を有し、Gaほど結晶化温度を上げないためGaを補うのに有効である。しかし多く添加すると、繰り返し記録特性は悪くなる。Ga以外に結晶化速度を速める効果を有し、かつ結晶化温度をGaほど高めないDy、Mnも添加元素として用いることが可能である。
この内、Mnが特に好ましく、該Mnを用いた場合は前記Geの原子比が0.04未満であっても優れた特性を発揮しうる。
【0071】
このように、本発明において記録層材料は、Ge、Ga、Sb、Te、In、Mn、Ag等を含有するものが好ましい。
本発明における記録層材料の好ましい具体例を下記に示す。
Ge:Ga:Sb:Te=4.91:2.90:76.09:16.10(atom%)
Ge:Sb:Te:Mn=5.00:72.00:18.00:5.00(atom%)
Ge:Ga:Sb:Te=4.00:2.00:73.00:21.00(atom%)
Ge:Ga:Sb:Te:Mn=3.00:3.00:70.50:19.50:4.00(atom%)
Ge:Ga:Sb:Te:Ag=5.00:2.00:75.00:17.50:0.50(atom%)
Ge:Sb:Te=4.89:77.28:17.83:(atom%)
Ge:Sb:Te:In:Mn=3.00:72.00:18.00:3.00:4.00(atom%)
【0072】
上述のような保護層、記録層を的確に組み合わせ、各々の組成比を調整することにより低線速から高線速、より具体的にはDVDの1×(3.5m/s)〜5×(17.5m/s)において良好なオーバーライト特性を示し、保存特性にも優れた記録媒体を形成できる。
また、さらには、記録感度を向上させるために、Se等の元素を添加しても良い。
【0073】
記録層の膜厚範囲は、10nm〜25nmが好ましい。薄すぎると、変調度が小さくなり、厚すぎると記録感度、繰り返し記録特性が悪くなる。
相変化記録層の膜厚は特に12〜20nmであることが好ましい。記録層の膜厚さが12nmより薄い場合、感度が悪くモジュレーションが小さくなり、また記録層の厚さが20nmより厚い場合には繰り返しオーバーライトにより記録層の移動が起こりやすくジッターの悪化が激しくなるためである。
【0074】
相変化光記録媒体を構成する反射放熱層は、記録時に発生する熱の冷却速度の調整といった熱伝導の観点と、光学的な干渉効果により再生時の信号コントラストを改善するという光学的観点から構成される。Ag、Au、Cu、Alのいずれか一種類以上を主成分とする金属(合金)は熱伝導率及び光反射性が高く、前記の保護層によって記録時の到達温度がより高温になる効果と、これら反射放熱層を用いることによる急冷の効果が最適に組み合わさり、アモルファスマーク形成をより的確に行うことができる。
【0075】
特に反射層をAgを主成分とする材料で構成することにより、前記したように感度を向上させることができる。Ag反射層は、熱伝導率が極めて高く、記録マークの形成に適した急冷ディスクとすることができる。
さらに本発明の光記録媒体においては、反射層をAgを主要元素とする材料で構成した場合でも、前記特定の材料からなる保護層を設けることにより、Agの硫化の問題も解決しうる。
【0076】
反射層の膜厚は、50nm〜250nmが好ましく、90nm〜200nmが特に好ましい。
この場合反射放熱層の膜厚は、薄すぎるとアモルファス化に必要な急冷効果が得られず、また反射効率も低下することから90nm以上であることがより好ましく、上限は200nm程度で十分であり逆に大きすぎる場合生産効率の低下をもたらすことになる。
【0077】
使用する基板は、ポリカーボネート(PC)、ポリメタアクリル酸(PMMA)などのプラスチック製基板、ガラス等の透明な基板を用いる。
【0078】
本発明の光記録媒体の第1の構成はこれら記録層、上部保護層、下部保護層材料を用いて、透明基板上に、下部保護層、相変化記録層、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる上部保護層、Ag等を主成分とする反射層の順に積層した層構成である。この構成において反射層としてAg反射層とした場合、記録パワーの照射により一旦記録層を温度上昇した後の冷却が極めて速く、急冷効果が高い。しかし、Agに添加する元素が多い合金の場合は、熱伝導率が純Agに比べ、添加量とともに急激に熱伝導率が下がる傾向にあるため、あまり多く添加できない。従って、添加量は数wt%が好ましい。
【0079】
また本発明の光記録媒体の第2の構成は、透明基板上に、下部保護層、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも1種)からなる下部第2保護層、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする記録層、ZrO、SiO、TiOおよびX(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一つ)からなる上部保護層、Ag等を主成分とする反射層の順に積層したものである。
【0080】
上記第1及び第2の構成において用いる上部保護層材料をZnS、SiOからなる下部保護層と記録層の間に第2の下部保護層として用いた場合、繰り返し記録特性をより改善することが可能になる。しかし、あまり厚くすると放熱性が悪くなるため、下部第2保護層の膜厚が、2〜10nmが好ましい。さらに、ZrOを含む保護層は、ZrOの有する結晶化促進効果が保存性を悪くするので、好ましい範囲は、(ZrO)a(SiO)b(TiO)c(X)dに対し、各割合(mol%)が、30≦a<100、0<b≦40、0<c≦40、0.1≦d≦10、(a+b+c+d=100)である(XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)。
【0081】
本発明の相変化型記録媒体は、記録波長が400〜780nmの範囲で記録再生が可能である。記録密度を上げるために、対物レンズの開口率を0.60以上とし、入射光のビーム径を小さくする。波長650nm、対物レンズの開口率が0.6〜0.65の場合は、基板の厚さを0.6mmとし、基板のトラックピッチは0.74μm以下、溝の深さは15nm〜60nm、溝幅を0.2〜0.3μmとする。
【0082】
本発明の光記録媒体を用いて高速、高密度で記録する場合、レーザー光をパルス幅変調させる。発光パルスのパワーのレベルが、記録、消去、バイアスの3つのレベルからなる。記録、消去パワーは、再生パワーより高く、バイアスパワーは再生パワー以下とする。バイアスパワーは、記録パワーを照射した後のパワーであり、非晶質相を形成させるために必要である。
【0083】
記録マークの時間の長さがnT(nは2以上の整数、Tは基準となるクロック時間)であるマークを形成する場合、記録パワーとバイアスパワーを照射する時間がそれぞれOPi、Fpi(iはパルス数)であり、パルスの数mをn−1個としたパルスパターンで発光させる。OPi、Fpiの和は、0.5<Opi+Fpi<1.5である。このパルスはさらに、先頭パルス(1パルス)、複数パルス列、最終パルス(1パルス)からなり、これら発光パターンは、記録マークのエッジ部をシャープにするとともに記録される位置、記録するマークの長さを所定の長さで記録するために必要である。記録線速は、容量4.7GBのDVDの場合、最大20m/s、記録時のクロックは線密度0.267μm/bitにおいて、最大150MHzである。図4に本発明の光記録媒体を用いた場合のパルスパターンを模式的に示す。記録データの変調方式は(8、16)変調方式である。
【0084】
【実施例】
次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
【0085】
実施例1〜5
基板の溝ピッチを0.74μm、溝幅0.25μm、溝深さ25nm、厚さ0.6mmのポリカーボネート製基板を用い、この上にスパッタリング方式により各層を積層した。下部保護層は、ZnS:SiO=80:20(mol%)のターゲットを使用し、膜厚を70nmとした。次に、表1に示すような、記録層を膜厚17nmとし作製した。
上部保護層はZrO、SiO、TiOおよびX(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる混合物ターゲットを用いて膜厚12nmとした。次に、Ag合金からなる反射層を膜厚160nmとし作製した。
次いで紫外線硬化樹脂を塗布し、2μm厚の保護層とした。最後に、膜のないもう一枚の基板を紫外線硬化樹脂で貼合わせて厚さ1.2mmとし、記録媒体とした。
その後、大口径LD(1μm×100μm)を用い、線速3.5m/s、パワー850mWで記録層を結晶化させた。記録再生は波長655nm、対物レンズNA0.65のピックアップヘッドを用いて、記録線速14m/sで記録密度が0.267μm/bitとなるように記録した。記録データの変調方式は(8、16)変調。記録パワーは20mW、バイアスパワーは0.1mW、消去パワー6mWとする。
表1に、初回、および繰り返し記録1000回後のジッターを示す。これら記録媒体を記録後80℃、85%RHの環境に300時間放置しても、ジッター劣化はほとんどなかった。
【0086】
【表1】

Figure 2004005767
【0087】
実施例6〜10
基板の溝ピッチを0.74μm、溝幅0.25μm、溝深さ25nm、厚さ0.6mmのポリカーボネート製基板を用い、この上にスパッタリング方式により各層を積層した。下部保護層は、ZnS:SiO=80:20(mol%)のターゲットを使用し、膜厚を60nmとした。次に、表2に示すような、第2の下部保護層と所定の記録線速で記録可能な記録層を膜厚17nmとし、順に作製した。ZrO、SiO、TiOおよびX(該XはY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種)からなる混合物層を膜厚12nmとし上部保護層とした。さらにAgを膜厚160nmとし反射層とした。紫外線硬化樹脂を塗布し、2μm厚として保護とした。最後に、膜のないもう一枚の基板を紫外線硬化樹脂で貼合わせて厚さ1.2mmとし、記録媒体とした。
その後、大口径LD(1μm×100μm)を用い、線速3.5m/s、パワー850mWで記録層を結晶化させた。記録再生は波長655nm、対物レンズNA0.65のピックアップヘッドを用いて、記録線速17m/sで記録密度が267μm/bitとなるように記録した。消去パワーは6mWとした。
表3に、初回、繰り返し記録1000回後のジッターを示す。これら記録媒体を記録後、80℃、85%RHの環境に300時間放置しても、ジッター劣化はほとんどなかった。
【0088】
【表2】
Figure 2004005767
【0089】
【表3】
Figure 2004005767
【0090】
比較例1
基板の溝ピッチを0.74μm、溝幅0.25μm、溝深さ25nm、厚さ0.6mmのポリカーボネート製基板を用い、この上にスパッタリング方式により各層を積層する。下部保護層は、ZnS:SiO=80:20(mol%)のターゲットを使用し、膜厚を70nmとした。次に、表2に示すような、所定の記録線速で記録可能な記録層を膜厚17nmとして作製した。ZnS:SiO=80:20(mol%)混合物層を膜厚12nmとし上部保護層とした。次に、硫化防止層としてSiC4nmの膜厚にしてつけた。硫化防止層を設けた後、Agを膜厚160nmとし反射層とした。紫外線硬化樹脂を塗布し、2μm厚として保護層とした。最後に、膜のないもう一枚の基板を紫外線硬化樹脂で貼合わせて厚さ1.2mmとし、記録媒体とした。
その後、大口径LD(1μm×100μm)を用い、線速3.5m/s、パワー750mWで記録層を結晶化させた。記録再生は波長655nm、対物レンズNA0.65のピックアップヘッドを用いて、記録線速14m/sで記録密度が0.267μm/bitとなるように記録した。
【0091】
比較例1の媒体を実施例1と比較した。その結果、初回記録時のジッターは実施例1では7%台だが、比較例1では8%台であり、また1000回繰り返し記録時のジッターは、実施例1では10%台に抑えられているの対して、比較例1では12%を越えており、いずれの特性も実施例の方が良かった。これは、硫化防止層を設けたことにより、最適な層構成、記録層組成がずれたためと思われる。
また、初回記録時の記録パワー依存性を評価したところ、ジッターを10%未満とするために、実施例5ではPw13mW以上であれば十分であったのに対して、比較例1では14mW以上にする必要があった。
またさらに、比較例1においては、硫化防止層を設けるために製膜装置を改造し、あらたに真空チャンバーを設ける必要があった。このため、媒体1枚あたりの製造コストが上昇した。
また、比較例1においては、記録媒体を記録後、80℃、85%RHの環境に300時間放置したところ、製造した媒体のうち1%くらいの割合で、反射面に欠陥が生じる不良媒体が出た。
【0092】
実施例11
トラックピッチ0.74μm、直径12cm、厚さ0.6mmのポリカーボネート基板上にマグネトロンスパッタリング法にて、下部保護層にZnS(80mol%)SiO(20mol%)を65nm、相変化記録層にGe:Sb:Te=4.89:77.28:17.83(at%)を17nm、上部保護層にZrO−SiO(20mol%)−TiO(20mol%)−Y(3mol%)を10nm、反射放熱層にAgを140nm順次積層し、更に反射放熱層上にアクリル系紫外線硬化樹脂をスピンコートし紫外線照射によって形成した有機保護膜を介して直径12cm、厚さ0.6mmのポリカーボネート基板を接着シートにより貼り合せることによりディスクを作成した。このディスクを照射ビーム口径1μm×100μmの光ディスク初期化装置を用い、出力820mW、ビーム送り速度36μm/rot、線速3m/secの条件で初期結晶化を試みたところ、反射率分布の均一な初期結晶化が可能であった。初期結晶化後、光ディスク評価装置(波長660nm、NA 0.65)を用いて記録線速17.5m/sにてEFM+ランダム信号の繰り返し記録を行い、ジッターを測定した。記録パワーは19mW、バイアスパワー0.1mW、消去パワー6mWとし、記録ストラテジは本試料用に1T周期ストラテジを最適化したものを用いた。また再生は線速3.5m/s、パワー0.7mWとした。このとき初回及び1000回オーバーライト後のジッターは、7.8%、9.6%と実用上十分小さく、モジュレーションも62.2%、64.1%とそれぞれと非常に良好な値であった。またこのディスクを湿熱オーブンを用いて80℃、85RH、500時間の加速劣化試験を行い、ジッターや変調度の変化について調査したところ、ジッターの上昇やモジュレーションの変化はほとんど見られず、マーク消失の傾向は見られなかった。
【0093】
実施例12
実施例11の相変化記録層の組成をGe:Ga:Sb:Te=4.91:2.90:76.09:16.10(at%)とした他は、実施例11と同様にして光ディスクを作成した。このディスクを照射ビーム口径1μm×100μmの光ディスク初期化装置を用い、出力720mW、ビーム送り速度36μm/rot、線速3m/secの条件で初期結晶化を試みたところ、反射率分布の均一な初期結晶化が可能であった。このとき記録可能最高線速は実施例11に比較し、より高速記録が可能であった。同様にこのディスクを湿熱オーブンを用いて80℃、85RH、500時間の加速劣化試験を行いジッターや変調度の変化について調査したところ、ジッターの上昇やモジュレーションの変化はほとんど見られずマーク消失の傾向は見られなかった。
尚、記録可能最高線速とは、記録・消去パワー及び記録ストラテジを最適化後、初回記録時のジッターが10%以下で記録可能な線速度を示す。
【0094】
実施例13
実施例11の上部保護層組成をZrO−SiO(20mol%)−TiO(40mol%)−Y(3mol%)とした他は、実施例11と同様にして光ディスクを作成した。このディスクを照射ビーム口径1μm×100μmの光ディスク初期化装置を用い、出力800mW、ビーム送り速度36μm/rot、線速3m/secの条件で初期結晶化を試みたところ、反射率分布の均一な初期結晶化が可能であった。初期結晶化後、同様にしてジッターを測定したところ、初回記録のジッターは8.1%と充分小さい値であった。このディスクを湿熱オーブンを用いて80℃、85RH、500時間の加速劣化試験を行い、ジッターや変調度の変化について調査したところ、ジッターの上昇やモジュレーションの変化は全く見られなかった。
【0095】
実施例14
実施例11の相変化記録層の組成をGe:Ga:Sb:Te=3.02:2.96:75.05:18.97(at%)とした他は、実施例11と同様にして光ディスクを作成した。このディスクを照射ビーム口径1μm×100μmの光ディスク初期化装置を用い、出力840mW、ビーム送り速度36μm/rot、線速3m/secの条件で初期結晶化を試みたところ、反射率分布の均一な初期結晶化が可能であった。初期結晶化後、同様にして、EFM+ランダム信号の記録を行いジッターを測定したところ、初回記録のジッターは7.7%と充分小さい値であったが、このディスクを湿熱オーブンを用いて80℃、85RH、100時間の加速劣化試験を行ったところ、100時間後に記録マークの消失傾向が見られた。
【0096】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の光記録媒体によれば、特定の層構成及び上部保護層材料としたことから、高線速記録において、優れた記録特性を有する相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0097】
請求項2〜4の光記録媒体によれば、上記記録媒体における上部保護層材料の混合比の範囲又は主成分を限定したことから、高線速、高密度記録において、高感度で、オーバーライト特性及びアモルファスマークの保存信頼性等に優れた記録特性を有する相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0098】
請求項5及び6の光記録媒体によれば、上記記録媒体において特定下部保護層材料としたことから、オーバーライト特性を向上させ、記録マークをより安定して形成することができる。
【0099】
請求項7の光記録媒体によれば、上記記録媒体において、下部保護層と記録層の間に下部第2保護層を設け、該下部第2保護層も前記上部保護層と同様の材料としたことから、繰り返し記録特性をより改善することができる。
【0100】
請求項8〜13の光記録媒体によれば、初期結晶化も容易でオーバーライトによる特性劣化も少ないなど優れた記録層を形成することができ、高線速記録において優れた記録特性と保存特性を有する相変化型光記録材料を得ることができる。
【0101】
請求項14の光記録媒体によれば、記録層を特定の原子及び原子比率のもので形成したことから、高線速、高密度記録において、高感度でオーバーライト特性に優れ、特に記録マークの保存信頼性に優れた相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0102】
請求項15の光記録媒体によれば、上記記録層に更に特定の元素を含有させたことから、より高線速記録に適した相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0103】
請求項16及び17の光記録媒体によれば、反射層を最適な材料で形成したことから、記録マークをより安定して形成することができる。特にAgを主成分とする反射層としたことにより、感度が向上し、記録マークの形成をさらに安定にすることができる。
【0104】
請求項18及び19の光記録媒体によれば、上部保護層の膜厚が4nm〜20nm、或いは下部保護層の膜厚が50nm〜200nmであることから、感度が悪化せず、また冷却速度が遅くならず、高密度高線速記録において、優れた記録特性が得られ、しかも保存特性の良好な相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0105】
請求項20の光記録媒体によれば、下部第2保護層の膜厚が2nm〜10nmであることから、放熱性を悪化させることなく繰り返し記録特性をより改善するなど高密度高線速記録において優れた記録特性と保存特性を有する相変化型光記録媒体を得ることができる。
【0106】
請求項21及び22の光記録媒体によれば、記録層の膜厚が12nm〜20nm、或いは反射層の膜厚が90nm〜200nmであることから、いずれも最適膜厚であり、記録特性に優れた相変化型光記録媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第一の光記録媒体の例を示す概略断面図。
【図2】本発明における第二の光記録媒体の例を示す概略断面図。
【図3】上部保護層材料がZrO系の場合とZnS−SiOの場合のオーバーライト回数によるジッター変化を示すグラフ。
【図4】本発明におけるパルスパターンを模式的に示す図。
【符号の説明】
1 基板
2 下部保護層
3 記録層
4 上部保護層
5 銀あるいは銀合金反射層
6 下部第2保護層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase-change optical recording medium that has excellent recording characteristics at high linear velocity and high density recording, and that can ensure storage reliability. More specifically, the present invention relates to a configuration and a material of a phase change optical recording medium, and the optical recording material can be applied to a large capacity optical file or a DVD + RW disc.
[0002]
[Prior art]
An optical recording medium on which information can be rewritten by irradiating a semiconductor laser beam uses a magneto-optical recording method in which magnetization is reversed using heat to perform recording and erasing, and a reversible phase change between crystalline and amorphous. There is a phase change recording method for performing recording and erasing by utilizing. The latter is capable of single beam overwriting, and is characterized by a simpler optical system on the drive side, and uses the reversible phase change of the crystalline and amorphous phases used for the latter recording method, so-called The phase-change recording medium is applied as a rewritable recording medium as a computer-related recording medium or a video-acoustic recording medium, and has spread worldwide. With the spread of CD-R and CD-RW recording media, high-speed recording is progressing, and the use of phase-change optical recording media is expected to expand to high-density image recording in the future. Increasingly, therefore, high-speed recording is essential.
[0003]
Such a phase-change optical recording medium is composed of a substrate and a recording layer provided on the substrate, and a heat-resistant and light-transmitting dielectric protection layer is provided on both surfaces of the recording layer. ing. On the dielectric layer on the side opposite to the light beam incident direction, a reflective heat dissipation layer such as a metal or an alloy is laminated. Recording and erasing are possible only by changing the power of the laser beam.The recording method generally changes the crystalline state to an unrecorded / erased state, and the formation of recording marks involves heating the crystalline part of the recording layer to a temperature higher than the melting point. After that, it is performed by quenching and making the recording layer amorphous
[0004]
In order to realize high-speed recording, it is necessary to control heating and rapid cooling of the recording layer in a shorter time. This becomes more remarkable as the recording density increases and the pulse frequency of the laser light emission pulse increases. Further, since the pulse width of the light emission pulse applied to the recording layer becomes narrow (because the reference clock (T) becomes small), a higher laser power is required. This is because if the pulse width is widened, the time during which a pulse required for cooling is not emitted becomes shorter, the area and length of the amorphous phase become smaller, and it becomes difficult to form a mark having a desired length. In order to perform heating and rapid cooling in a short time, it is necessary to apply a higher recording power and increase the pulse off time. Then, it is necessary to cope with a decrease in recording sensitivity by increasing the recording power as the recording linear velocity increases.
[0005]
However, when high-speed overwriting is performed while maintaining such high density, the recording layer is heated to a high temperature (above the melting point) in a short time with high laser power, and then repeatedly subjected to thermal stress such as rapid cooling or slow cooling. Deterioration occurs, causing a problem that the overwrite characteristics are deteriorated.
One of the causes of the deterioration of the recording layer is considered to be the movement of the recording layer in the track direction and the radial direction due to repeated recording. That is, the recording film gradually moves to the front and / or rear of the track due to repeated recording, and the recording film accumulates or becomes thinner at the start end and the end end of the recording. It is considered that the recording film in the center portion in the width direction of the track is pushed away and accumulated on the track wall side, so that the recording film in the center portion in the width direction of the track becomes thin. This also causes a decrease in tracking stability.
[0006]
On the other hand, since the heat mode of heating, melting, and cooling is repeated in a short time, not only the recording layer but also the dielectric protection layer that protects the recording layer is locally heated, and the recording layer is thermally expanded. Also, partial thermal deformation occurs in the substrate and pinholes are generated due to the thermal deformation, which also causes a decrease in overwrite characteristics.
[0007]
For this reason, the dielectric protection layer is disposed so as to sandwich the recording layer, controls the heat diffusion of heating and cooling of the recording layer at the time of recording, and also causes the recording layer to move or be moved by the irradiation of the recording beam. It is required to have the effect of preventing holes from being formed. Therefore, the material constituting the dielectric protective layer must be optically transparent to laser light, have sufficient heat resistance and mechanical strength (melting point, softening point, decomposition temperature, hardness, Young's modulus). ), An appropriate material is selected from the viewpoints of a small coefficient of thermal expansion, wettability to the recording layer and the substrate, and easy formation.
[0008]
Conventionally, as a protective layer of a phase change type optical disk, ZnS and SiO2 which are substantially transparent at the recording wavelength and whose refractive index is larger than the refractive index of the transparent substrate and smaller than the refractive index of the recording layer.2Have been used. This is because the phase change film is protected from deterioration such as oxidation and the resistance to thermal stress when recording is repeated is large. Another advantage is that the heat conductivity is small and the recording sensitivity of the disc can be improved, and the adhesiveness to the recording layer made of a chalcogenide alloy thin film such as GeSbTe is excellent.
[0009]
However, in recent years, when recording is performed at a higher speed and at a higher density, and repeatedly, high-temperature heating and cooling are repeated in a short time with a higher optical power density as described above, so that not only the recording layer but also between the recording layer and the reflective layer. The protective layer also has a large stress due to heat at the time of recording and is more likely to be deteriorated. To improve the overwrite characteristics, the tensile strength and toughness of the protective film are reduced by ZnS-SiO2.2It is required to be even larger.
[0010]
On the other hand, a recording material having a high crystallization rate is required. Here, the Sb-Te eutectic phase change recording material such as Ag-In-Sb-Te as a phase change recording medium has a high crystallization speed and is capable of high-speed erasing in high linear velocity recording. Attention has been paid. In other words, Sb-Te eutectic phase change recording materials such as Ag-In-Sb-Te have a high crystallization speed and may be promising materials for high-speed erasure in high linear velocity recording. Are known.
[0011]
However, in order to realize high-speed recording, it is not sufficient to simply increase the crystallization speed of the recording layer, and another important issue is to secure recording sensitivity. This is because, when a recording layer material and composition in which high-speed erasure is prioritized is used, mark formation becomes difficult due to a decrease in glass forming ability accompanying an increase in crystallization speed, and a problem of insufficient sensitivity occurs.
[0012]
In recent years, in order to solve the problem of insufficient sensitivity, Ag has come to be used as a reflective heat dissipation layer instead of a conventional Al alloy-based material. Since the Ag reflective heat dissipation layer has extremely high thermal conductivity, a quenched disk structure suitable for forming a recording mark can be realized.
[0013]
However, when the Ag reflective heat dissipation layer is used, there are the following problems.
That is, ZnS.SiO, which has been conventionally used as a protective layer material,2Is used as a protective layer, the protective layer (ZnS.SiO2Due to the reaction with sulfur contained in (1), sulfurization of Ag becomes a problem. A method of solving the problem of sulfurization by providing a sulfurization prevention layer made of SiC, Si, Ge or the like can be considered. However, the provision of the sulfurization prevention layer fluctuates the recording characteristics and complicates production management. Problems arise in various points such as cost increase.
[0014]
Therefore, the protective layer does not contain sulfur and the heat resistance of the protective layer is ZnS.SiO.2As a promising material having a higher (higher melting point), for example, ZrO2An optical recording medium using the same has been proposed (JP-A-9-138947). ZrO2Is a material that has extremely high heat resistance and mechanical strength, is resistant to the heat load in repeated recording, and can be expected to improve the repetition characteristics. Further, since the thermal conductivity is extremely low, the temperature reached at the time of recording becomes high even at a low recording power, so that the cooling gradient becomes large and there is a possibility that the sensitivity can be improved.
[0015]
However, according to our knowledge, ZrO2When is used for the protective layer, there occurs a problem that the storage reliability of the recording mark (amorphous mark) cannot be maintained. That is, when the medium on which information is recorded is placed in a high-temperature, high-humidity environment, the recording marks are crystallized and disappear. This is probably ZrO2Since the film is in a crystalline state, if left in a high temperature environment for a long time, ZrO2This is considered to be because the film promotes generation of crystal nuclei and crystal growth of the recording layer, and promotes crystallization of the recording mark (deterioration of the mark).
[0016]
On the other hand, such ZrO2Or ZrO2The optical recording medium used for the protective layer material having a composition containing: JP-A-2000-11450, JP-A-05-144085, JP-A-08-180458, JP-A-08-287515, and JP-A-08-287515. It has also been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-039713, 11-339332 and 2850754.
However, this is aimed at improving overwrite characteristics and the like, and nothing is disclosed about the improvement in the storage reliability of recording marks.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a phase-change recording medium with good sensitivity and excellent repetitive recording characteristics, high-speed and high-density recording, overwrite characteristics and amorphous mark storage reliability. An object of the present invention is to provide an optical recording medium excellent in performance.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is achieved by the following means.
That is, according to the present invention,
First, an optical recording medium in which a lower protective layer, a recording layer that undergoes a reversible phase change of an amorphous phase and a crystalline phase, an upper protective layer, and a reflective layer are stacked in this order on a transparent substrate, The protective layer is ZrO2, SiO2, TiO2And X1Consisting of1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And an optical recording medium characterized by being at least one of rare earth oxides.
[0019]
Second, the composition of the upper protective layer (ZrO2) A (SiO2) B (TiO2) C (X13) The optical recording medium according to the first aspect, wherein each ratio (mol%) in d is as follows.
30 ≦ a <100, 0 <b ≦ 40, 0 <c ≦ 40, 0.1 ≦ d ≦ 10, a + b + c + d = 100
[0020]
Third, the protective layer is made of ZrO.2The optical recording medium according to the first or second aspect, wherein the optical recording medium is made of a material mainly containing
[0021]
Fourth, the ZrO2Is a partially stabilized zirconia, wherein the optical recording medium according to the third aspect is provided.
[0022]
Fifth, the lower protective layer is made of ZrO.2The optical recording medium according to any one of the first to fourth aspects, wherein the optical recording medium is made of a material containing, as a main component.
[0023]
Sixth, the following protective layer is made of ZnS and SiO2Or ZnS and ZrO2The optical recording medium according to any one of the first to fourth aspects, wherein the optical recording medium comprises a mixture of
[0024]
Seventh, a lower second protective layer is provided between the lower protective layer and the recording layer, and the lower second protective layer is made of ZrO.2, SiO2, TiO2And X2Consisting of2Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5The optical recording medium according to any one of the first to sixth aspects, wherein the optical recording medium is at least one of a rare earth oxide and a rare earth oxide.
[0025]
Eighth, the recording layer is at least Ge, Ga and / or In, Sb, Te and X3And the X3Is an at least one of Ag, Cu, Dy and Mn. The optical recording medium according to any one of the first to seventh aspects is provided.
[0026]
Ninth, the optical recording medium according to the eighth, wherein the atomic ratio Sb / (Sb + Te) of Sb and Te in the recording layer is 0.65 to 0.85.
[0027]
Tenthly, there is provided the optical recording medium according to the eighth or ninth aspect, wherein the atomic ratio of Ge in the recording layer is 0.04 to 0.07.
[0028]
Eleventh, the optical recording medium according to any one of the eighth to tenth is provided, wherein the atomic ratio of Ga and / or In of the recording layer is 0.02 to 0.07. You.
[0029]
Twelfth, X of the recording layer3The optical recording medium according to any one of the eighth to eleventh, wherein the atomic ratio of the optical recording medium is 0.01 to 0.1.
[0030]
Thirteenth, X of the recording layer3Is Mn, the optical recording medium according to any one of the eighth to twelfth aspects, provided.
[0031]
Fourteenth, the recording layer is made of Ge.αSbβTe1- α βWherein each atomic ratio satisfies 0.04 ≦ α ≦ 0.07, 0.65 ≦ β ≦ 0.85, wherein the optical recording medium according to any one of the first to seventh aspects, Provided.
[0032]
Fifteenthly, the optical recording medium according to the fourteenth aspect is provided, wherein the recording layer further contains at least one element of Ga, In, Dy, and Mn.
[0033]
Sixteenth, the optical recording according to any one of the first to fifteenth features, wherein the reflection layer is made of a metal containing at least one of Ag, Au, Cu, and Al as a main component. A medium is provided.
[0034]
Seventeenthly, the optical recording medium according to the sixteenth aspect is provided, wherein the reflective layer is mainly composed of Ag.
[0035]
Eighteenthly, the optical recording medium according to any one of the first to seventeenth features is provided, wherein the thickness of the upper protective layer is 4 nm to 20 nm.
[0036]
Nineteenthly, the optical recording medium according to any one of the first to eighteenth aspects is provided, wherein the thickness of the lower protective layer is 50 nm to 200 nm.
[0037]
Twentieth, the optical recording medium according to any one of the seventh to nineteenth aspects, wherein the lower second protective layer has a thickness of 2 nm to 10 nm.
[0038]
Twenty-first, the optical recording medium according to any one of the first to twentieth, wherein the thickness of the recording layer is 12 nm to 20 nm.
[0039]
Twenty-second, the optical recording medium according to any one of the first to twenty-first, wherein the thickness of the reflective layer is 90 nm to 200 nm.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As described above, the first configuration of the present invention comprises, on a transparent substrate 1, a lower protective layer 2, a recording layer 3 that undergoes a reversible phase change between an amorphous phase and a crystalline phase,2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides) and an upper protective layer 4 and a reflective layer 5 (see FIG. 1).
[0041]
The second configuration is such that a lower protective layer 2 and a ZrO2, SiO2, TiO2And X2(The X2Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides), a recording layer 3 that undergoes a reversible phase change between an amorphous phase and a crystalline phase, ZrO.2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides) and an upper protective layer 4 and a reflective layer 5 in that order (see FIG. 2).
[0042]
The upper protective layer and the lower protective layer are conventionally made of ZnS, SiO2And a mixture ratio of ZnS: SiO2= 80: 20 is used. The refractive index is between 2.0 and 2.1. It is known that this material has a higher melting point than the recording layer. In addition, SiO2It has been known that the thermal expansion coefficient becomes smaller and the thermal conductivity becomes smaller than that of ZnS alone by adding. Therefore, they have been used for the reason that deformation due to repetitive recording and changes in optical constants due to crystallization of ZnS are small without lowering the recording sensitivity.
[0043]
In particular, the upper protective layer between the recording layer and the reflective layer tends to deteriorate as the number of times of recording is increased. In the case of recording at a higher speed, the recording layer is heated at a high speed and rapidly cooled, so that the thermal shock becomes large. Further, the pulse width of the light emission pulse applied to the medium becomes narrower as the clock becomes faster as the reference clock (T) becomes smaller. When the width is increased, the time during which a pulse required for cooling is not emitted is shortened, the area and length of the amorphous phase are reduced, and a mark having a predetermined length is difficult to be formed. That is, higher light emission power is required.
[0044]
Therefore, as the thermal properties of the upper protective layer, a material having not only a high melting point, but also a smaller thermal conductivity, a smaller coefficient of thermal expansion, and a less elastic crack that is unlikely to generate a thermal shock is required. It becomes.
[0045]
ZrO for dielectric material with low thermal conductivity2There is. Bulk crystals have low thermal conductivity among other ceramics. Relatively high SiC, AlN, Al2O3Are 500 W / mK, 200 W / mK and 40 W / mK, respectively, while ZrO2Is 5 W / mK or less. Moreover, the melting point is as high as 2000 ° C. or more, the refractive index is 2.0 or more, and the absorption is small. Therefore, it can be used for the upper protective layer.
ZrO2Is chemically very stable, does not have deliquescent properties due to moisture taken in from the environment, and when used as a protective layer material, becomes a protective layer capable of improving both overwrite characteristics and storage reliability.
[0046]
However, ZrO2When used alone, the film is in a crystalline state, and if left in a high-temperature environment for a long time, the mark is liable to be degraded (crystallized) and the characteristics are deteriorated.2Is considered to have an undesirable effect of promoting crystallization.
[0047]
Therefore, in the present invention, ZrO2To X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides), SiO2, TiO2The above problem can be solved by mixing the above.
[0048]
SiO2And TiO2And ZrO2Can be in an amorphous state. Thereby, ZrO2The crystallization of the recording mark in contact with the film is not promoted, and the deterioration (crystallization) of the mark can be suppressed. In addition, since the formed film is made amorphous to lower the thermal conductivity, the recording sensitivity can be improved.
[0049]
Note that SiO2Because of its low refractive index, SiO2Is unfavorable because the refractive index is greatly reduced as the ratio of is increased. TiO, a high refractive index dielectric2And crystallization can be suppressed while suppressing a decrease in the refractive index.
[0050]
Also, X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides) can be prevented from cracking a target material used for forming a thin film of these mixtures. ZrO2It is more preferable as a protective layer material for further lowering the thermal conductivity than a simple substance.
[0051]
Each mixing ratio of the upper protective layer is (ZrO2) A (SiO2) B (TiO2) C (X1) D, each ratio (mol%) is preferably 30 ≦ a <100, 0 <b ≦ 40, 0 <c ≦ 40, 0.1 ≦ d ≦ 10, and (a + b + c + d = 100) (X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides).
[0052]
As described above, a phase-change type optical disc is rewritten by repeating a phase change of a crystal and an amorphous phase in a phase-change recording layer. Repeat the change. Therefore, the protective film is required to have high mechanical strength and toughness. The upper protective layer of the present invention maintains excellent properties of mechanical strength and toughness even when thinned, and suppresses damage to the recording layer caused by repeated melting and cooling during recording, and further suppresses deformation of the protective layer itself. Is possible. Further, since the thermal conductivity is extremely low, the temperature reached at the time of recording is high even at a low recording power, the cooling gradient is increased, the sensitivity is improved, and the conventional ZnS-SiO2It is possible to improve the overwrite characteristics such as the reduction of the signal amplitude at the time of overwrite and the suppression of the increase of the jitter, as compared with the case of.
[0053]
FIG. 3 shows that the upper protective layer of the present invention is made of ZrO2An optical recording medium in the case of a dielectric material containing, as a main component, the same recording layer as the optical recording medium, and in the same layer configuration, the upper protective layer is formed of ZnS—SiO 2.25 shows a comparison of the increase in jitter due to the number of overwrites of the optical recording medium in the case of FIG.
In the present invention, the term “jitter” refers to a value obtained by normalizing data to clock jitterσ with the detection window width Tw.
[0054]
In the present invention, the upper protective layer is made of ZrO.2It is preferable to be composed of a material containing as a main component.
The dielectric layer covering the recording layer is ZrO2In the case of high-speed, high-density recording, the optimum recording layer composition and disk configuration of a phase-change optical recording medium with high sensitivity, overwrite characteristics, and excellent storage reliability of amorphous marks can be determined. To provide.
Further ZrO2Is a partially stabilized zirconia, for example, a part of zirconia is Y.2O3, MgO, CaO, Nb2O5, Al2O3Partially stabilized zirconia, which is stabilized by adding rare earth oxides and the like by several percent, is a material having particularly excellent stability because of its excellent mechanical properties.
[0055]
The optimum range of the thickness of the upper protective layer is 4 nm to 20 nm.
In particular, the thickness of the upper protective layer has a more direct effect on the cooling of the recording layer, and if the film thickness is less than 4 nm, defects such as cracks occur to obtain good erasing characteristics and repeated durability. And the recording sensitivity is deteriorated. On the other hand, if the thickness is more than 20 nm, the cooling rate of the recording layer becomes slow, so that it is difficult to form an amorphous phase or the area of the mark becomes small, which is not preferable.
[0056]
The lower protective layer is made of ZrO2Or a conventional ZnS, SiO2(The ratio is ZnS: SiO2= 50: 50 to 85:15 is preferred. ) Or ZnS, ZrO2And the like.
In a phase change optical recording medium, the lower protective layer has heat resistance and is chemically stable, such as ZnS and SiO.2Of ZnS or ZnS and ZrO2The use of a mixture of the above results in a phase change optical recording medium in which the residual stress of the film is small and deterioration due to overwriting hardly occurs. By using these dielectric protective layers, heat diffusion from the recording layer is promoted, and stable amorphous marks can be formed.
Also, ZrO2By sandwiching the protective layer made of a material mainly composed of, the recording sensitivity can be further increased, and a phase-change optical recording medium having a large modulation can be obtained.
[0057]
Further, in the optical recording medium of the present invention, a lower second protective layer made of the same material as the upper protective layer can be provided between the lower protective layer and the recording layer.
By providing the lower second protective layer, the repetitive recording characteristics can be further improved.
[0058]
The thickness of the lower protective layer is preferably 50 nm to 200 nm.
When a lower second protective layer is provided, the lower second protective layer preferably has a thickness of 2 nm to 10 nm.
[0059]
The phase change recording layer is made of Ge, Ga and / or In, Sb, Te and X.3(X3Is preferably a material containing at least one of Ag, Cu, Dy and Mn). Further, the atomic ratio Sb / (Sb + Te) of Sb and Te is preferably 0.65 to 0.85. Further, the atomic ratio of Ge is preferably 0.04 to 0.07, and the atomic ratio of Ga and / or In is preferably 0.02 to 0.07. Furthermore, X3Is preferably 0.01 to 0.1. And X3Is more preferably Mn.
[0060]
Sb-Te having a composition in the vicinity of Sb0.7Te0.3, in which the molar ratio of Sb to Te is 7: 3, is a phase change recording material that hardly causes composition segregation due to overwriting and has excellent repetitive recording characteristics. The crystallization rate can be adjusted by changing the mixing ratio of Sb and Te, and the crystallization rate can be increased by increasing the ratio of Sb.
[0061]
According to the experiments by the present inventors, if Sb is 65 atom% or more, recording can be performed at least at a linear velocity of 1 × (1.2 m / s) of a CD. If less than this, even at 1.2 m / s, the increase in jitter due to overwriting was large, and good recording could not be performed. As the Sb ratio increases, the crystallization speed also increases, and good recording at a higher linear velocity becomes possible. However, if it exceeds 85 atom%, the rate of increase in the crystallization rate becomes sharp, and the formation of amorphous marks becomes almost impossible. Therefore, the ratio of Sb in the Sb-Te binary system is preferably set to 65 atom% or more and 85 atom% or less.
[0062]
However, even if the crystallization rate is increased only by the amount of Sb, the crystallization temperature is about 100 ° C. in a high-temperature environment, and the mark disappears at a higher temperature, so that the mark can be used as an optical recording medium. Disappears.
[0063]
Therefore, in order to cope with high-speed recording at a recording linear velocity of 20 m / s or more, Ga is added without increasing the amount of Sb very much. This makes it possible to cope with high-speed recording at a recording linear velocity of 20 m / s or more even when the ratio of Sb is 80 atom% or less, suppresses a decrease in glass forming ability, and easily secures storage reliability. . Ga can increase the crystallization speed with a small amount of addition, and also increases the crystallization temperature. Therefore, the stability of the mark can be improved even in a high temperature environment. If the amount of Ga is too large, the crystallization temperature becomes too high, and in the production process, the amorphous state is converted into a crystalline phase in advance, and at the time of initialization in which the phase is changed, a uniform and high reflectance is obtained in a crystalline state. It becomes difficult to do.
[0064]
In has the same effect as Ga, but does not raise the crystallization temperature as much as Ga, and thus is effective for supplementing Ga. However, if the amount is too large, the repetitive recording characteristics deteriorate. The preferred range of Ga and / or In is 2 to 7 atom%.
[0065]
Further, in consideration of the problems of Ga and / or In, it is preferable to add and use one or more third elements that can enhance the stability of the amorphous phase. Ge is effective as a third element for increasing the stability of the amorphous phase. Even with a small addition, storage reliability can be dramatically improved. The addition amount of Ge is preferably 4 to 7 atom%. When the addition amount is 4 atom% or more, an effect of improving the amorphous stability of the recording layer having a high crystallization rate appears, and the effect increases as the addition amount increases. Although increased, the recording sensitivity and the overwrite characteristic are deteriorated if the added amount is too large, so that it is preferable to set the amount to 7 atom% or less at most.
[0066]
Ge has a low crystallization rate when added in a large amount, and there are Cu and Ag as elements to supplement this. The preferable addition range of Cu and Ag is 2 atom% or less.
[0067]
In addition to Ga and the like, Dy and Mn are additional elements that increase the crystallization speed and do not increase the crystallization temperature as much as Ga. Among them, the present inventors have evaluated the recording characteristics by adding various elements, and when Mn is added, it has the effect of increasing the crystallization speed, and does not deteriorate the stability of the amorphous mark. Therefore, it was found that it was not necessary to increase the amount of Ge added. That is, it has been found that by adding Ge and Mn to Sb-Te, it is possible to ensure both sufficient storage reliability and a high erasing rate at about 5 times speed (17.5 m / s) of DVD. At the same time, it was found that the recording layer was an excellent recording layer in which initial crystallization was easy and characteristic deterioration due to overwriting was small. If the addition amount of Mn is lower than 1 atom%, the effect of increasing the crystallization rate is not clear, so the addition is 1 atom% or more. On the other hand, if the addition amount is too large, the reflectance in an unrecorded state (crystal state) becomes too low.
[0068]
As described above, if the amount of Sb is excessive, the rate of increase in the crystallization rate becomes sharp, which makes it difficult to form an amorphous mark and tends to deteriorate the storage reliability. In particular, the material of the protective layer in contact with the recording layer is ZrO.2ZrO2Since the film is in a crystalline state, the degree of deterioration is remarkable. In order to improve the storage reliability of the amorphous mark including the data storage after repeated recording, Ge that increases the storage reliability of the amorphous phase is added to the recording layer material at about 2 to 7 at%. However, the present inventors have actually investigated that when the amount of Ge added is less than 4 at%, ZrO280 ° C. in the case of a phase change medium using a dielectric material whose main component is a protective film. Under the 85RH storage environment test, the recording mark may almost disappear, which is not preferable.
[0069]
Therefore, the protective layer material is ZrO2When the recording layer is made of a material containingαSbβTe1- α βIt is preferable that each atom ratio satisfies 0.04 ≦ α ≦ 0.07 and 0.65 ≦ β ≦ 0.85.
As in the present invention, the upper protective layer is made of ZrO.2When the recording layer is made of a recording material having a composition in the vicinity of Sb7Te3 where the molar ratio of Sb to Te is 7: 3, the recording and storage characteristics are improved and the crystallization temperature is kept low. , And Ge were preferably added at least 4 at% or more. Further, Ge is preferably at 7 at% or less because a large amount of Ge lowers the crystallization speed and causes adverse effects such as an increase in jitter due to overwriting. On the other hand, as described above, since the recording linear velocity depends on the Sb / Te ratio, the ratio of Sb to Te can be increased by increasing the amount of Sb to cope with the high linear velocity. If the amount is excessive, the rate of increase in the crystallization rate becomes sharp, making it difficult to form an amorphous mark. In addition, even if Ge is added at 4 at% or more, the storage reliability tends to deteriorate, so the ratio of Sb Cannot be so high, and therefore it is desirable to be in the range of 65 <Sb <85 at%.
[0070]
It is preferable that the recording layer material further contains at least one element of Ga, In, Dy, and Mn.
For example, by adding Ga without increasing the amount of Sb very much, it is possible to provide a phase change optical recording medium having a higher recording linear velocity. When Ga is used, the crystallization speed can be increased with a small amount of addition, and the crystallization temperature also increases. As a result, the stability of the recording mark when placed in a high temperature environment can be improved. However, if the added amount of Ga is too large, the crystallization temperature becomes too high, and it is difficult to obtain a uniform and high-reflectivity crystalline state during initialization in which the amorphous phase is changed into a crystalline phase in advance in the production process. Become. Therefore, the preferable range of the addition amount of Ga is 1 to 7 at%. In has the same effect as Ga, and is effective in supplementing Ga because it does not raise the crystallization temperature as much as Ga. However, when added in a large amount, the repetitive recording characteristics deteriorate. In addition to Ga, Dy and Mn, which have the effect of increasing the crystallization speed and do not increase the crystallization temperature as much as Ga, can also be used as additional elements.
Among them, Mn is particularly preferable, and when Mn is used, excellent characteristics can be exhibited even if the atomic ratio of Ge is less than 0.04.
[0071]
Thus, in the present invention, the recording layer material preferably contains Ge, Ga, Sb, Te, In, Mn, Ag, and the like.
Preferred specific examples of the recording layer material in the invention are shown below.
Ge: Ga: Sb: Te = 4.91: 2.90: 76.09: 16.10 (atom%)
Ge: Sb: Te: Mn = 5.00: 72.00: 18.00: 5.00 (atom%)
Ge: Ga: Sb: Te = 4.00: 2.00: 73.00: 21.00 (atom%)
Ge: Ga: Sb: Te: Mn = 3.00: 3.00: 70.50: 19.50: 4.00 (atom%)
Ge: Ga: Sb: Te: Ag = 5.00: 2.00: 75.00: 17.50: 0.50 (atom%)
Ge: Sb: Te = 4.89: 77.28: 17.83: (atom%)
Ge: Sb: Te: In: Mn = 3.0: 72.00: 18.00: 3.00: 4.00 (atom%)
[0072]
By properly combining the protective layer and the recording layer as described above and adjusting the composition ratio of each, a low linear velocity to a high linear velocity, more specifically, 1 × (3.5 m / s) to 5 × of DVD (17.5 m / s), a recording medium exhibiting good overwrite characteristics and excellent storage characteristics can be formed.
Furthermore, an element such as Se may be added to improve the recording sensitivity.
[0073]
The thickness range of the recording layer is preferably from 10 nm to 25 nm. If it is too thin, the degree of modulation will be small, and if it is too thick, the recording sensitivity and repetitive recording characteristics will be poor.
The thickness of the phase change recording layer is particularly preferably from 12 to 20 nm. When the thickness of the recording layer is thinner than 12 nm, the sensitivity is poor and the modulation is small. When the thickness of the recording layer is thicker than 20 nm, the recording layer is likely to move due to repetitive overwriting, and the deterioration of jitter becomes severe. That's why.
[0074]
The reflective heat dissipation layer that composes the phase-change optical recording medium is composed from the viewpoint of heat conduction such as adjusting the cooling rate of heat generated during recording and the optical viewpoint of improving the signal contrast during reproduction by the optical interference effect. Is done. A metal (alloy) containing at least one of Ag, Au, Cu, and Al as a main component has a high thermal conductivity and a high light reflectivity. The quenching effect by using these reflective heat dissipation layers is optimally combined, so that the amorphous mark can be formed more accurately.
[0075]
In particular, when the reflective layer is made of a material containing Ag as a main component, the sensitivity can be improved as described above. The Ag reflective layer has a very high thermal conductivity and can be a quenched disk suitable for forming recording marks.
Further, in the optical recording medium of the present invention, even when the reflective layer is made of a material containing Ag as a main element, the problem of Ag sulfidation can be solved by providing the protective layer made of the specific material.
[0076]
The thickness of the reflective layer is preferably 50 nm to 250 nm, particularly preferably 90 nm to 200 nm.
In this case, if the thickness of the reflective heat dissipation layer is too small, the quenching effect required for amorphization cannot be obtained, and the reflection efficiency is also reduced. Conversely, if it is too large, the production efficiency will be reduced.
[0077]
As a substrate to be used, a plastic substrate such as polycarbonate (PC) or polymethacrylic acid (PMMA) or a transparent substrate such as glass is used.
[0078]
The first configuration of the optical recording medium of the present invention uses these recording layer, upper protective layer, and lower protective layer materials to form a lower protective layer, a phase change recording layer, a ZrO layer on a transparent substrate.2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides) and a reflective layer mainly composed of Ag or the like. In the case where an Ag reflective layer is used as the reflective layer in this configuration, cooling after the temperature of the recording layer is once increased by irradiation of recording power is extremely fast, and the quenching effect is high. However, in the case of an alloy containing a large amount of elements to be added to Ag, the thermal conductivity tends to decrease rapidly with the added amount as compared with that of pure Ag. Therefore, the addition amount is preferably several wt%.
[0079]
Further, a second configuration of the optical recording medium of the present invention is such that a lower protective layer, a ZrO 22, SiO2, TiO2And X2(The X2Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides), a recording layer that undergoes a reversible phase change between an amorphous phase and a crystalline phase, ZrO.2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides) and a reflective layer mainly composed of Ag or the like.
[0080]
The upper protective layer material used in the first and second configurations is ZnS, SiO2When used as a second lower protective layer between the lower protective layer made of and the recording layer, the repetitive recording characteristics can be further improved. However, if the thickness is too large, the heat radiation property deteriorates. Therefore, the thickness of the lower second protective layer is preferably 2 to 10 nm. Furthermore, ZrO2The protective layer containing2The preferred range is (ZrO 2) because the crystallization promoting effect of2) A (SiO2) B (TiO2) C (X2) D, each ratio (mol%) is 30 ≦ a <100, 0 <b ≦ 40, 0 <c ≦ 40, 0.1 ≦ d ≦ 10, and (a + b + c + d = 100) (X2Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And at least one of rare earth oxides).
[0081]
The phase change recording medium of the present invention is capable of recording and reproduction with a recording wavelength in the range of 400 to 780 nm. To increase the recording density, the aperture ratio of the objective lens is set to 0.60 or more, and the beam diameter of the incident light is reduced. When the wavelength is 650 nm and the aperture ratio of the objective lens is 0.6 to 0.65, the thickness of the substrate is 0.6 mm, the track pitch of the substrate is 0.74 μm or less, the depth of the groove is 15 nm to 60 nm, and the groove is The width is 0.2 to 0.3 μm.
[0082]
When performing high-speed, high-density recording using the optical recording medium of the present invention, the laser light is pulse-width modulated. The power level of the light emission pulse is composed of three levels: recording, erasing, and bias. The recording and erasing powers are higher than the reproducing power, and the bias power is lower than the reproducing power. The bias power is the power after the irradiation of the recording power, and is necessary for forming an amorphous phase.
[0083]
When forming a mark whose recording mark time is nT (n is an integer of 2 or more, T is a reference clock time), the recording power and bias power irradiation times are OPi and Fpi (i is (Number of pulses), and emits light in a pulse pattern in which the number m of pulses is n-1. The sum of OPi and Fpi is 0.5 <Opi + Fpi <1.5. This pulse further includes a first pulse (1 pulse), a plurality of pulse trains, and a last pulse (1 pulse). These light emission patterns are used to sharpen an edge portion of a recording mark, record a position, and record a mark length. Is required to record at a predetermined length. The recording linear velocity is a maximum of 20 m / s in the case of a 4.7 GB DVD, and the recording clock is a maximum of 150 MHz at a linear density of 0.267 μm / bit. FIG. 4 schematically shows a pulse pattern when the optical recording medium of the present invention is used. The modulation method of the recording data is the (8, 16) modulation method.
[0084]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
[0085]
Examples 1 to 5
A substrate made of polycarbonate having a groove pitch of 0.74 μm, a groove width of 0.25 μm, a groove depth of 25 nm, and a thickness of 0.6 mm was used, and each layer was laminated thereon by a sputtering method. The lower protective layer is made of ZnS: SiO2= 80: 20 (mol%), and the film thickness was 70 nm. Next, as shown in Table 1, a recording layer having a film thickness of 17 nm was produced.
The upper protective layer is ZrO2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And a mixture target composed of at least one of rare earth oxides). Next, a reflective layer made of an Ag alloy was formed to have a thickness of 160 nm.
Next, an ultraviolet curable resin was applied to form a protective layer having a thickness of 2 μm. Lastly, another substrate without a film was laminated with an ultraviolet curable resin to a thickness of 1.2 mm to obtain a recording medium.
Thereafter, the recording layer was crystallized using a large-diameter LD (1 μm × 100 μm) at a linear velocity of 3.5 m / s and a power of 850 mW. Recording and reproduction were performed using a pickup head having a wavelength of 655 nm and an objective lens NA of 0.65 so that the recording linear velocity was 14 m / s and the recording density was 0.267 μm / bit. The modulation method of the recording data is (8, 16) modulation. The recording power is 20 mW, the bias power is 0.1 mW, and the erasing power is 6 mW.
Table 1 shows the jitters at the first time and after 1000 times of repetitive recording. When these recording media were left in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 300 hours after recording, there was almost no jitter deterioration.
[0086]
[Table 1]
Figure 2004005767
[0087]
Examples 6 to 10
A substrate made of polycarbonate having a groove pitch of 0.74 μm, a groove width of 0.25 μm, a groove depth of 25 nm, and a thickness of 0.6 mm was used, and each layer was laminated thereon by a sputtering method. The lower protective layer is made of ZnS: SiO2= 80: 20 (mol%), and the film thickness was 60 nm. Next, as shown in Table 2, a second lower protective layer and a recording layer capable of recording at a predetermined recording linear velocity were formed to have a film thickness of 17 nm in order. ZrO2, SiO2, TiO2And X1(The X1Is Y2O3, CeO, Al2O3, MgO, CaO, Nb2O5And a mixture layer composed of at least one of rare earth oxides) having a film thickness of 12 nm was used as an upper protective layer. Further, Ag was set to a thickness of 160 nm to form a reflection layer. An ultraviolet-curable resin was applied to protect it to a thickness of 2 μm. Lastly, another substrate without a film was laminated with an ultraviolet curable resin to a thickness of 1.2 mm to obtain a recording medium.
Thereafter, the recording layer was crystallized using a large-diameter LD (1 μm × 100 μm) at a linear velocity of 3.5 m / s and a power of 850 mW. Recording and reproduction were performed using a pickup head having a wavelength of 655 nm and an objective lens NA of 0.65 at a recording linear velocity of 17 m / s and a recording density of 267 μm / bit. The erasing power was 6 mW.
Table 3 shows the jitter after the first and 1000 repetitive recordings. Even after recording these recording media in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 300 hours, there was almost no jitter deterioration.
[0088]
[Table 2]
Figure 2004005767
[0089]
[Table 3]
Figure 2004005767
[0090]
Comparative Example 1
A substrate made of polycarbonate having a groove pitch of 0.74 μm, a groove width of 0.25 μm, a groove depth of 25 nm, and a thickness of 0.6 mm is used, and each layer is laminated thereon by a sputtering method. The lower protective layer is made of ZnS: SiO2= 80: 20 (mol%), and the film thickness was 70 nm. Next, as shown in Table 2, a recording layer capable of recording at a predetermined recording linear velocity was formed with a film thickness of 17 nm. ZnS: SiO2= 80: 20 (mol%) A mixture layer having a thickness of 12 nm was used as an upper protective layer. Next, SiC was applied to a thickness of 4 nm as an anti-sulfuration layer. After the anti-sulfuration layer was provided, the thickness of Ag was set to 160 nm to form a reflection layer. An ultraviolet-curing resin was applied to a thickness of 2 μm to form a protective layer. Lastly, another substrate without a film was laminated with an ultraviolet curable resin to a thickness of 1.2 mm to obtain a recording medium.
Thereafter, the recording layer was crystallized using a large-diameter LD (1 μm × 100 μm) at a linear velocity of 3.5 m / s and a power of 750 mW. Recording and reproduction were performed using a pickup head having a wavelength of 655 nm and an objective lens NA of 0.65 so that the recording linear velocity was 14 m / s and the recording density was 0.267 μm / bit.
[0091]
The medium of Comparative Example 1 was compared with Example 1. As a result, the jitter at the time of the initial recording is of the order of 7% in Example 1, but is of the order of 8% in Comparative Example 1, and the jitter at the time of repetitive recording 1000 times is suppressed to the order of 10% in Example 1. On the other hand, Comparative Example 1 exceeded 12%, and all the characteristics were better in the example. This is presumably because the provision of the anti-sulfuration layer deviated the optimum layer configuration and recording layer composition.
In addition, when the dependence on the recording power at the time of the initial recording was evaluated, the Pw of 13 mW or more was sufficient in Example 5 to reduce the jitter to less than 10%, whereas the Pw of Comparative Example 1 was 14 mW or more. I needed to.
Furthermore, in Comparative Example 1, it was necessary to remodel the film forming apparatus to provide the anti-sulfuration layer and provide a new vacuum chamber. For this reason, the manufacturing cost per medium has increased.
In Comparative Example 1, after recording the recording medium, the recording medium was left in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 300 hours. Came out.
[0092]
Example 11
A lower protective layer of ZnS (80 mol%) SiO was formed on a polycarbonate substrate having a track pitch of 0.74 μm, a diameter of 12 cm and a thickness of 0.6 mm by magnetron sputtering.2(20 mol%) is 65 nm, the phase change recording layer is Ge: Sb: Te = 4.89: 77.28: 17.83 (at%) is 17 nm, and the upper protective layer is ZrO.2-SiO2(20mol%)-TiO2(20 mol%)-Y2O3(3 mol%), Ag is sequentially laminated on the reflective heat radiation layer to 140 nm, and an acrylic UV curable resin is spin-coated on the reflective heat radiation layer. A disc was created by laminating a 0.6 mm polycarbonate substrate with an adhesive sheet. Initial crystallization of this disk was performed using an optical disk initialization device with an irradiation beam diameter of 1 μm × 100 μm under the conditions of an output of 820 mW, a beam feed speed of 36 μm / rot, and a linear velocity of 3 m / sec. Crystallization was possible. After the initial crystallization, EFM + random signals were repeatedly recorded at a recording linear velocity of 17.5 m / s using an optical disk evaluation device (wavelength 660 nm, NA 0.65), and jitter was measured. The recording power was 19 mW, the bias power was 0.1 mW, the erasing power was 6 mW, and the recording strategy used was a 1T cycle strategy optimized for this sample. Reproduction was performed at a linear velocity of 3.5 m / s and a power of 0.7 mW. At this time, the jitters at the first time and after overwriting 1000 times are sufficiently small for practical use, 7.8% and 9.6%, and the modulations are also very good values of 62.2% and 64.1%, respectively. . The disc was subjected to an accelerated deterioration test at 80 ° C., 85 RH and 500 hours using a moist heat oven, and the change in jitter and modulation was examined. No trend was seen.
[0093]
Example 12
The same as Example 11 except that the composition of the phase change recording layer of Example 11 was Ge: Ga: Sb: Te = 4.91: 2.90: 76.09: 16.10 (at%). I made an optical disk. Initial crystallization of this disk was performed using an optical disk initialization device with an irradiation beam diameter of 1 μm × 100 μm under the conditions of an output of 720 mW, a beam feed speed of 36 μm / rot, and a linear velocity of 3 m / sec. Crystallization was possible. At this time, the maximum recordable linear velocity was higher than that of Example 11, and higher-speed recording was possible. Similarly, this disc was subjected to an accelerated deterioration test at 80 ° C. and 85 RH for 500 hours using a moist heat oven to examine the change in jitter and modulation. Was not seen.
The maximum recordable linear velocity refers to a recordable linear velocity with a jitter of 10% or less at the time of initial recording after optimizing the recording / erasing power and the recording strategy.
[0094]
Example 13
The composition of the upper protective layer of Example 11 was ZrO2-SiO2(20mol%)-TiO2(40 mol%)-Y2O3(3 mol%), except that an optical disc was prepared in the same manner as in Example 11. Initial crystallization of this disk was attempted using an optical disk initialization device with an irradiation beam diameter of 1 μm × 100 μm under the conditions of an output of 800 mW, a beam feed speed of 36 μm / rot, and a linear velocity of 3 m / sec. Crystallization was possible. When the jitter was measured in the same manner after the initial crystallization, the jitter of the first recording was a sufficiently small value of 8.1%. The disk was subjected to an accelerated deterioration test at 80 ° C., 85 RH and 500 hours using a wet heat oven, and the change in jitter and modulation was examined. As a result, no increase in jitter or change in modulation was observed.
[0095]
Example 14
Example 11 was carried out in the same manner as in Example 11 except that the composition of the phase change recording layer was Ge: Ga: Sb: Te = 3.02: 2.96: 75.05: 18.97 (at%). I made an optical disk. Initial crystallization of this disk was attempted using an optical disk initialization device with an irradiation beam diameter of 1 μm × 100 μm under the conditions of an output of 840 mW, a beam feed speed of 36 μm / rot, and a linear velocity of 3 m / sec. Crystallization was possible. After the initial crystallization, the EFM + random signal was recorded in the same manner and the jitter was measured. The jitter of the initial recording was 7.7%, which was a sufficiently small value. , 85RH for 100 hours, a tendency of disappearance of the recorded marks was observed after 100 hours.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical recording medium of the first aspect, since the specific layer configuration and the material of the upper protective layer are used, a phase-change optical recording medium having excellent recording characteristics at high linear velocity recording is obtained. be able to.
[0097]
According to the optical recording medium of claims 2 to 4, since the range or the main component of the mixing ratio of the upper protective layer material in the recording medium is limited, high sensitivity and overwriting can be achieved at high linear velocity and high density recording. A phase-change optical recording medium having excellent recording characteristics such as characteristics and storage reliability of the amorphous mark can be obtained.
[0098]
According to the optical recording medium of the fifth and sixth aspects, since the specific lower protective layer material is used in the recording medium, the overwrite characteristics can be improved and the recording mark can be formed more stably.
[0099]
According to the optical recording medium of claim 7, in the recording medium, a lower second protective layer is provided between the lower protective layer and the recording layer, and the lower second protective layer is also made of the same material as the upper protective layer. Thus, the repetitive recording characteristics can be further improved.
[0100]
According to the optical recording medium of claims 8 to 13, it is possible to form an excellent recording layer such as easy initial crystallization and little deterioration of characteristics due to overwriting, and excellent recording characteristics and storage characteristics at high linear velocity recording. Can be obtained.
[0101]
According to the optical recording medium of claim 14, since the recording layer is formed of specific atoms and atomic ratios, in high linear velocity, high density recording, it has high sensitivity and excellent overwrite characteristics. A phase-change optical recording medium having excellent storage reliability can be obtained.
[0102]
According to the optical recording medium of the fifteenth aspect, since the recording layer further contains a specific element, a phase-change optical recording medium more suitable for high linear velocity recording can be obtained.
[0103]
According to the optical recording medium of the sixteenth and seventeenth aspects, since the reflective layer is formed of the optimum material, the recording mark can be formed more stably. In particular, by using a reflective layer containing Ag as a main component, the sensitivity is improved, and the formation of recording marks can be further stabilized.
[0104]
According to the optical recording medium of claims 18 and 19, since the film thickness of the upper protective layer is 4 nm to 20 nm or the film thickness of the lower protective layer is 50 nm to 200 nm, the sensitivity does not deteriorate and the cooling rate is reduced. It is possible to obtain a phase-change type optical recording medium having excellent recording characteristics and excellent storage characteristics in high-density high linear velocity recording without delay.
[0105]
According to the optical recording medium of the twentieth aspect, the thickness of the lower second protective layer is 2 nm to 10 nm. A phase-change optical recording medium having excellent recording characteristics and storage characteristics can be obtained.
[0106]
According to the optical recording medium of claims 21 and 22, since the thickness of the recording layer is 12 nm to 20 nm or the thickness of the reflective layer is 90 nm to 200 nm, both are optimal thicknesses and have excellent recording characteristics. A phase-change optical recording medium can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a first optical recording medium according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a second optical recording medium according to the present invention.
FIG. 3 is Zr for the upper protective layer material2O-based case and ZnS-SiO27 is a graph showing a change in jitter depending on the number of overwrites in the case of FIG.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a pulse pattern in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2) Lower protective layer
3 Recording layer
4 Upper protective layer
5 Silver or silver alloy reflective layer
6 Lower second protective layer

Claims (22)

透明基板上に、下部保護層、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする記録層、上部保護層、反射層の順に積層された光記録媒体であって、該上部保護層がZrO、SiO、TiOおよびXからなり、該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種であることを特徴とする光記録媒体。An optical recording medium in which a lower protective layer, a recording layer that undergoes a reversible phase change between an amorphous phase and a crystalline phase, an upper protective layer, and a reflective layer are laminated in this order on a transparent substrate, wherein the upper protective layer is made of ZrO. 2 , SiO 2 , TiO 2 and X 1 , wherein X 1 is at least one of Y 2 O 3 , CeO, Al 2 O 3 , MgO, CaO, Nb 2 O 5 and a rare earth oxide. Characteristic optical recording medium. 前記上部保護層の組成(ZrO)a(SiO)b(TiO)c(X)dにおける各割合(mol%)が、次の通りであることを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。
30≦a<100、0<b≦40、0<c≦40、0.1≦d≦10、a+b+c+d=100
The composition (ZrO 2 ) a (SiO 2 ) b (TiO 2 ) c (X 1 ) d of the upper protective layer has the following proportions (mol%) as follows: 2. Optical recording medium.
30 ≦ a <100, 0 <b ≦ 40, 0 <c ≦ 40, 0.1 ≦ d ≦ 10, a + b + c + d = 100
前記上記保護層がZrOを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 1, wherein the protective layer is made of a material containing ZrO 2 as a main component. 前記ZrOが部分安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項3に記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 3, wherein said ZrO 2 is a partially stabilized zirconia. 前記下部保護層がZrOを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 1, wherein the lower protective layer is characterized by comprising the material mainly composed of ZrO 2. 前記下記保護層がZnSとSiOの混合物、或いはZnSとZrOの混合物からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists of the following protective layer is a mixture of ZnS and SiO 2, or a mixture of ZnS and ZrO 2. 前記下部保護層と前記記録層との間に下部第2保護層を設け、該下部第2保護層がZrO、SiO、TiOおよびXからなり、該XがY、CeO、Al、MgO、CaO、Nbおよび希土類酸化物のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光記録媒体。A lower second protective layer is provided between the lower protective layer and the recording layer, and the lower second protective layer is made of ZrO 2 , SiO 2 , TiO 2 and X 2 , wherein X 2 is Y 2 O 3 , CeO, Al 2 O 3, MgO , CaO, Nb 2 O 5 and the optical recording medium according to claim 1, characterized in that at least one of a rare earth oxide. 前記記録層が少なくともGe、Gaおよび/またはIn、Sb、Te並びにXを含み、該XがAg、Cu、DyおよびMnのうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光記録媒体。The recording layer includes at least Ge, Ga and / or an In, Sb, and Te and X 3, the preceding claims, wherein X 3 is characterized in that at least one of a Ag, Cu, Dy and Mn The optical recording medium according to any one of the above. 前記記録層のSbとTeの原子比率Sb/(Sb+Te)が、0.65〜0.85であることを特徴とする請求項8に記載の光記録媒体。9. The optical recording medium according to claim 8, wherein an atomic ratio of Sb / Te of the recording layer Sb / (Sb + Te) is 0.65 to 0.85. 前記記録層のGeの原子比率が0.04〜0.07であることを特徴とする請求項8又は9に記載の光記録媒体。10. The optical recording medium according to claim 8, wherein the atomic ratio of Ge in the recording layer is 0.04 to 0.07. 前記記録層のGaおよび/またはInの原子比率が0.02〜0.07であることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to any one of claims 8 to 10, wherein the atomic ratio of Ga and / or In in the recording layer is 0.02 to 0.07. 前記記録層のXの原子比率が0.01〜0.1であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to any one of claims 8 to 11 atomic ratio of X 3 of the recording layer, characterized in that from 0.01 to 0.1. 前記記録層のXがMnであることを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to any one of claims 8-12, wherein X 3 of the recording layer is characterized by a Mn. 前記記録層がGeαSbββTe1− α βからなり、各原子比率が、0.04≦α≦0.07、0.65≦β≦0.85であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光記録媒体。Claims made beta, the atomic ratio, characterized in that it is 0.04 ≦ α ≦ 0.07,0.65 ≦ β ≦ 0.85 - the recording layer is Ge α Sb β βTe 1- α 8. The optical recording medium according to any one of 1 to 7. 前記記録層が、更にGa、In、Dy、Mnのうちの少なくとも一種以上の元素を含むことを特徴とする請求項14に記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 14, wherein the recording layer further contains at least one element of Ga, In, Dy, and Mn. 前記反射層がAg、Au、Cu、Alのうちの少なくとも一種以上を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の光記録媒体。16. The optical recording medium according to claim 1, wherein the reflection layer is made of a metal containing at least one of Ag, Au, Cu, and Al as a main component. 前記反射層がAgを主成分とするものであることを特徴とする請求項16に記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 16, wherein the reflective layer is mainly composed of Ag. 前記上部保護層の膜厚が、4nm〜20nmであることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の光記録媒体。The optical recording medium according to any one of claims 1 to 17, wherein the thickness of the upper protective layer is 4 nm to 20 nm. 前記下部保護層の膜厚が、50nm〜200nmであることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の光記録媒体。19. The optical recording medium according to claim 1, wherein the lower protective layer has a thickness of 50 nm to 200 nm. 前記下部第2保護層の膜厚が、2nm〜10nmであることを特徴とする請求項7〜19のいずれかに記載の光記録媒体。20. The optical recording medium according to claim 7, wherein the lower second protective layer has a thickness of 2 nm to 10 nm. 前記記録層の膜厚が、12nm〜20nmであることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の光記録媒体。21. The optical recording medium according to claim 1, wherein the thickness of the recording layer is 12 nm to 20 nm. 前記反射層の膜厚が、90nm〜200nmであることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の光記録媒体。22. The optical recording medium according to claim 1, wherein the reflective layer has a thickness of 90 nm to 200 nm.
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