JP2005537156A - 書き換え可能な光学データ記憶媒体及びこのような媒体の使用 - Google Patents

Abstract

集束放射ビーム（１０）による高速記録のための書き換え可能な光学データ記憶媒体（２０）が記載されている。媒体（２０）は、層のスタック（２）を担持する基板（１）を有し、スタック（２）は、第１の補助層（３）と、第２の補助層（５）と、ＳｂとＧａ及びＩｎの少なくとも一方との合金を主に含む相変化材料の記録層（４）と、を有する。記録層（４）は、第１の補助層（３）と第２の補助層（５）との間に配置されている。合金が、Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７０≦ｚ≦９５及びｘ＋ｙ＋ｚ＝１００によって規定される原子パーセントの組成である場合、記録層（４）は、その記録層を１０ｍ／ｓより速い速度でのダイレクトオーバライト高速記録に適するようにする結晶化スピードと、３０℃での少なくとも１０年のアーカイバル寿命安定性と、をもつ。更に、記録層（４）は、相対的に低い媒体ノイズを有する。

Description

本発明は、集束放射ビームによる高速記録のための書き換え可能な光学データ記憶媒体であって、前記媒体が、層のスタックを担持する基板を有し、前記スタックが、第１の補助層と、第２の補助層と、アンチモン（Ｓｂ）とガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）の少なくとも一方との合金を主に含む相変化材料の記録層と、を有し、前記記録層が、第１の補助層と第２の補助層との間に置かれる、光学データ記憶媒体に関する。

本発明は、このような光学データ記憶媒体の使用にも関する。

冒頭の段落に述べたタイプの光学データ記憶媒体の実施例は、欧州特許第０３８７８９８号明細書から知られている。

相変化原理に基づく光学データ記憶媒体は、ダイレクトオーバライト（ＤＯＷ）及び高記憶密度の可能性と、読み取り専用光学データ記憶システムとの容易な互換性とを兼ね備えるので、魅力的である。相変化光記録は、例えばレーザ光ビームのような相対的に高いパワーの集束放射ビームを使用して、結晶質の記録層にサブミクロンサイズの非晶質の記録マークを形成することを含む。情報の記録中、媒体は、記録されるべき情報に従って変調される集束レーザ光線ビームに対して動かされる。高出力レーザ光ビームが結晶質の記録層を溶解すると、マークが形成される。レーザ光ビームがオフにされ、及び／又はそののち記録層に対して相対的に動かされると、溶解されたマークのクエンチングが記録層において行われ、これによって記録層の露出された領域では非晶質の情報マークとなり、露出されていない領域では結晶質のままである。書き込まれた非晶質マークの消去は、記録層を溶解せずに、より低いパワーレベルの同じレーザで加熱することによる再結晶化によって実現される。非晶質マークは、例えば基板又は被覆層を介して、相対的に低出力の集束レーザ光ビームによって読み取り可能でありうるデータビットを表す。結晶質の記録層に対する非晶質マークの反射の差は、変調されたレーザ光ビームをもたらす。変調されたレーザ光ビームは、そののち、検出器によって、記録された情報に従う変調光電流に変換される。

相変化光記録において最も重要な要求のうちの１つは、高データレートである。これは、データが、少なくとも３０Ｍビット／秒のユーザデータレートで媒体に書き込まれ、書き換えられることができることを意味する。このような高データレートは、記録層が、ＤＯＷ中の高結晶化スピード、すなわち短い結晶化時間を有することを必要とする。以前に記録された非晶質マークが、ＤＯＷ中に再結晶化されることができることを確実にするために、記録層は、レーザ光ビームに対する媒体の速度に合うように適当な結晶化スピードをもたなければならない。結晶化スピードが十分に高くない場合、古いデータを表す以前の記録からの非晶質マークは、ＤＯＷ中に完全に消去されることができず、すなわち完全に再結晶化されない。これは、高ノイズレベルを起こす。高結晶化スピードは、例えばディスク形のＣＤ−ＲＷハイスピード、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、新しい世代の高密度ＤＶＤ＋ＲＷの省略形であるＤＶＲ−ｒｅｄ及びｂｌｕｅ、のような高密度記録及び高データレートの光記録媒体において特に必要とされる。ここで、ＲＷは、このようなディスク及びデジタルビデオ記録光記憶ディスクが書き換え可能であることを示し、ｒｅｄ及びｂｌｕｅは、使用されるレーザ波長を示す。青色バージョンは、ブルーレイディスク（Blu-ray Disk、ＢＤ）とも呼ばれる。これらのディスクについて、完全な消去時間（complete erasure time、ＣＥＴ）は、３０ｎｓより短くなければならない。ＣＥＴは、結晶環境における書き込まれた非晶質マークの完全な結晶化のための、消去パルスの最小持続期間として規定され、これは静的に測定される。１２０ｍｍディスクあたり４．７ＧＢの記録密度を有するＤＶＤ＋ＲＷの場合、２６Ｍビット／秒のユーザデータビットレートが必要であり、ＤＶＲ−ｂｌｕｅの場合、前述のレートは３５Ｍビット／秒である。ＤＶＲ−ｂｌｕｅ及びＤＶＤ＋ＲＷのハイスピードバージョンの場合、５０Ｍビット／秒及びそれ以上のデータレートが必要とされる。非晶質マークの完全な消去のために、２つのプロセス、すなわち核形成による結晶化及びグレインクリスタリット成長による結晶化が知られている。クリスタリットの核形成は、クリスタリットの核が、非晶質材料に自発的に且つランダムに形成されるプロセスである。従って、核形成の蓋然性は、記録材料層の例えば厚さのようなボリュームに依存する。例えば非晶質マークの結晶質の周囲部分又は核形成によって形成されたクリスタリットのようなクリスタリットがすでに存在する場合、粒（グレイン）成長結晶化が行われうる。粒成長は、既に存在するクリスタリットと隣り合う非晶質材料の結晶化によるそれらクリスタリットの成長を含む。実際に、両方のメカニズムは並行して生じうるが、概して、一方のメカニズムは、効率又はスピードに関して他方のメカニズムより優位又は支配的である。

相変化光記録の非常に重要な別の要求は、高いデータ安定性であり、これは、通常は非晶質マークの形である記録されたデータが、長期間完全なままであることを意味する。高データ安定性は、記録層が、１００℃以下の温度での低い結晶化レート、すなわち長い結晶化時間をもつことを必要とする。データ安定性又はアーカイバル寿命は、例えば５０℃乃至３０℃の温度で特定されていてもよい。光学データ記憶媒体のアーカイバル記憶中、書き込まれた非晶質マークは、記録層の特性によって決定される特定のレートで再結晶化する。マークが再結晶化されるとき、それらは、結晶質の周囲部分からもはや区別されることができない。言い換えると、マークが消去される。実際的な目的のために、室温、すなわち３０℃で少なくとも１０年の再結晶化時間が要求される。アーカイバル寿命が推定される。推定曲線は、結晶化時間が絶対温度（Ｋ）の逆数に指数的に依存するという概して受け入れられる仮定に基づく。結晶化挙動は、書き込まれたマークに関して測定される。通常、安定性は、堆積されたまま（as deposited）の非晶質状態に基づくが、これは、一般に安定性の非常に高い値をもたらす。これは、書き込まれた非晶質マークが、堆積されたまま（as deposited）の非晶質状態の層より多くの核生成サイトを、特にクリスタリット成長をもたらす結晶質のマーク端部に含み、それによって結晶化スピードが上がるからである。

欧州特許第０３８７８９８号明細書において、相変化タイプの媒体は、アクリル樹脂のディスク形の基板を有し、その上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_２の第１の誘電体層と、厚さ１００ｎｍの相変化合金の記録材料層と、厚さ１００ｎｍの第２の誘電体層とを有する。このような層のスタックは、ＩＰＩ構造と呼ばれることができる。ここで、Ｉは誘電体層を表し、Ｐは相変化記録層を表す。前述の特許明細書は、組成（ＩｎＳｂ）_８０（ＧａＳｂ）_２０の記録層を開示しており、この記録層は、１００ｎｓより短い結晶化時間と１２０℃より高い結晶化温度とをもつ。出願人によるモデル化は、これが、３０℃で約０．６年（表１の例Ｚを参照）の結晶化時間、すなわち非晶質マークの安定性に対応することを示す。現在の標準によれば、このような結晶化時間は、安定した媒体の記録層として有用であるために十分に長いものではない。

本発明の目的は、冒頭の段落に記載した種類の光学データ記憶媒体であって、粒成長結晶化に支配される記録層を有し、１０ｍ／ｓより大きい線速度でダイレクトオーバライトを使用する高データレートの光学記録に適しており、３０℃の温度における１０年又はそれ以上のアーカイバル寿命安定性と、相対的に低い媒体ノイズとを兼ね備える光学データ記憶媒体を提供することである。アーカイバル寿命安定性とは、書き込まれた非晶質マークの安定性を意味する。媒体ノイズは、記録層の結晶質部分を走査する際の、集束放射ビームの反射の変化に関連する。

この目的は、本発明により、冒頭の段落に記載した種類の光学データ記憶媒体であって、合金が、Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７０≦ｚ≦９５及びｘ＋ｙ＋ｚ＝１００によって規定される原子パーセントの組成であることを特徴とする光学データ記憶媒体によって達成される。

本願出願人は、これらの材料が、例えば４倍速ＤＶＤの速度（４×３．５ｍ／ｓ）を越えるスピードレンジの候補を約束することを洞察する。材料は、粒成長に支配される。これは、いくつかの材料の核形成時間が列挙されている表３に示されている。それらの材料の中には、本発明による材料がある。１μｓ及びそれ以上の長い核形成時間が存在することが分かる。しかしながら、本発明によるすべての材料は、非晶質マークの消去又は再結晶化中の１００ｎｓよりはるかに短いＣＥＴを示す。従って、非晶質マークの消去又は再結晶化のプロセスは、粒成長に支配されなければならない。リスト内の唯一の核形成に支配される材料は、約１００ｎｓの核形成時間をもつサンプルＹである。成長に支配される結晶化プロセスの別の指標は、ＣＥＴのスポットサイズ依存であり、これは、材料を高データ密度アプリケーションにおける応用に好都合なものにする。本発明による材料は、急速な結晶化（短いＣＥＴ）及び良好な光学コントラストと、固有の相対的に高い熱安定性及び低い媒体ノイズとを合わせもつ。特許請求の範囲に記載されたレンジ内の材料は、ハイスピードのドープされた「共晶」ＳｂＴｅ材料よりかなり高い結晶化温度を有する。「共晶」とは、共晶組成Ｓｂ_６９Ｔｅ_３１又はそれに近い組成をいう。本願出願人は、本発明による材料の場合、結晶化レートが、相変化材料の組成を調整することによって調整されることができ、すなわち、「共晶」ＳｂＴｅ材料の高いＳｂ／Ｔｅ比率が、低いＣＥＴのためには有益であるが、高いＳｂ／Ｔｅ比率の場合、アーカイバル寿命安定性が低下することに気付いた。本願出願人は、更に、Ｇａ及び／又はＩｎをドープされたＳｂ組成が、ハイスピードのドープされた「共晶」ＳｂＴｅ材料（図３参照）と比較して相対的に低いディスクノイズを示すことを認識した。ノイズは、結晶質相の反射変化から発生し、従って、媒体ノイズの指標は、ディスクの初期化された、すなわち結晶化された部分を例えば７ｍ／ｓのような特定の速度で走査する間に、読み出し検出器のノイズスペクトルから得ることができる。ノイズは、積分されたノイズフィギュアとしてｍＶで量的に表現されることができる。更に、本発明による組成の融点は、前記組成が、二成分の組成ＩｎＳｂ及びＧａＳｂの共晶ポイントに比較的近いという理由で、相対的に低い。これは、記録層が、集束放射ビームに対して相対的に高い感受性をもつという効果をもつ。

一実施例において、合金は、Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７７≦ｚ≦９１及びｘ＋ｙ＋ｚ＝１００によって規定される原子パーセントの組成である。強化されるアーカイバル寿命安定性のために、Ｇａ／ＩｎドープされたＳｂ材料は、９１％より低いＳｂを含むことが好ましく、更により低いＣＥＴのために、この材料は、７７％より高いＳｂを含むことが好ましい。より高いＩｎレベルは、結晶化スピード、すなわちより低いＣＥＴを強化し、より高いＧａレベルは、アーカイバル安定性を強化する。

他の実施例において、合金は、式Ｓｂ_ｚＭ_{（１００−ｚ）}、Ｇａ及びＩｎのグループから選択されるＭ、７０≦ｚ≦９５によって規定される組成である。二成分の組成を使用する利点は、製造するのがより容易であることである。ＭとしてＧａを使用する利点は、推定されるアーカイバル寿命安定性が極めて良好であり、すなわち３０℃で１００万年をはるかに超えるからである。ＭとしてＩｎを使用する利点は、ＣＥＴが、なお許容できるアーカイバル寿命安定性をもつこの組成に関して極めて低いことである。

好適には、Ｓｂ_ｚＭ_{（１００−ｚ）}において、ｚのレンジは７７≦ｚ≦９１に制限される。これは、結晶化スピードとアーカイバル寿命安定性との間のなお一層良好なバランスの利点をもつ。

記録層が、更に、Ｇｅの１０原子パーセントまでを含む場合、アーカイバル寿命安定性が強化されることができる。特に、アーカイバル寿命安定性が、３０℃で１００年より小さいレンジにあるとき、この付加は有用でありうる。

他の実施例において、反射層は、第１の補助層から離れた側で、第２の補助層と隣り合って存在する。第１及び第２の補助層は、例えば誘電材料を含むことができる。反射層は、スタックの全反射及び／又は光学コントラストを増やすための役目を果たすことができる。更に、反射層は、特に金属を含む場合、非晶質マークの形成中に記録層の冷却レートを上げるためのヒートシンクの役目を果たすことができ、それによって非晶質マークの形成中の再結晶化が抑制される。反射層は、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａからなるグループであって、これらの金属の合金を含むグループから選択される金属の少なくとも１つを含むことができる。好適には、付加の層が、反射層と第２の補助層と間にはさまれて存在し、第２の補助層の化学的影響から反射層を守る。特に、Ａｇが反射層において使用される場合、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ_２の補助層のＳ原子がＡｇと反応する可能性が防がれなければならない。保護のための適切な付加の層は、例えばＳｉ_３Ｎ_４を含む。

好適には、記録層は２０ｎｍより小さい厚さを有する。これは、記録層が相対的に高い光伝送をもつことができるという利点をもち、これは、マルチスタック光学媒体の場合に有利である。マルチスタック光学媒体には、いくつかの記録層が存在する。記録／読み取りレーザ光は、通常、「より低いレベル」の記録層へ／から記録／読み取りするために、「より高いレベル」の記録層を通して指向される。この場合、より高い記録層は、レーザ光を「より低いレベル」記録層に伝えるために、少なくとも部分的にトランスペアレントでなければならない。更に、粒成長に支配される材料の薄い記録層は、相対的に厚い記録層より速く結晶化する。反射層と記録層と間の（複数の）層の厚さ全体は、反射層の冷却効果を改善するために、相対的に薄いことが好ましい。特に、極めて速い結晶化挙動を示すＩｎドープされたＳｂ組成が、記録層として使用される場合、記録層の急速な冷却が、記録層に非晶質マークを書き込む間に必要とされる。

記録層が、２ｎｍから８ｎｍの厚さをもつ少なくとも１つの付加のカーバイド層と接触する場合、媒体のサイクラビリティ（cyclability）が、更に増大されることができる。サイクラビリティは、媒体に書き込まれたマークのジッターレベルの特定の増加が達成される前の、可能なＤＯＷサイクルの数である。ジッターは、例えば接線方向における、マークの端部の位置決め精度に関する尺度である。より高いジッターは、より低い位置決め精度に対応する。上述の材料は、スタックＩＩ^＋ＰＩ^＋Ｉ又はＩＩ^＋ＰＩにおいて使用される。ここで、Ｉ^＋はカーバイドである。代替例として、窒化物又は酸化物が使用されてもよい。ＩＩ^＋ＰＩ^＋Ｉスタックにおいて、記録層Ｐは、第１のカーバイド層Ｉ^＋と第２のカーバイド層Ｉ^＋との間にはさまれる。第１及び第２のカーバイド層のカーバイドは、好適には、ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ及びＷＣのグループからの１種類であり、これらの材料は、優れたサイクラビリティと短いＣＥＴとを合わせもつ。ＳｉＣは、光学的、機械的及び熱的特性の理由で好ましい材料である。更に、その価格は相対的に低い。付加のカーバイド層の厚さは、好適には、２乃至８ｎｍである。カーバイドの相対的に高い熱伝導率は、この厚さが小さい場合、スタックにわずかな影響を与えるだけであり、それによってスタックの熱設計を容易にする。第１の補助層と記録層との間のカーバイド層は、その相対的に小さい厚さの理由で光学コントラストに影響を及ぼさず又はほとんど影響を及ぼさない。

第２の補助層、すなわち反射層と相変化記録層との間の層は、例えば反射層及び／又は他の層の直接的な影響から、記録層を保護し、光学コントラスト及び熱挙動を最適化する。最適な光学コントラスト及び熱挙動のために、第２の補助層の厚さは、好適には、１０乃至３０ｎｍのレンジである。極めて小さいＣＥＴは、トランスペアレントな第２の補助層の、より小さい厚さ及び／又は相対的に高い熱伝導率を必要としうる。光学コントラストを考慮して、この層の厚さは、代替例として、λ／（２ｎ）ｎｍ厚くなるように選ばれることができる。ここで、λは、ｎｍで表されるレーザ光ビームの波長ビームであり、ｎは、第２の補助層の屈折率である。しかしながら、より大きい厚さを選択することは、反射層又は他の層の記録層への冷却影響を低減する。

第１の補助層、すなわちレーザ光ビームのような放射ビームが最初に入射する層の最適な厚さのレンジは、とりわけレーザ光ビームの波長λによって決定される。λ＝６７０ｎｍの場合、最適な厚さは、９０ｎｍであることが分かった。

第１及び第２の補助層は、ＺｎＳ及びＳｉＯ_２の混合物からなりえ、例えば（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０でありうる。代替例は、例えばＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＳ、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４及びＴａ_２Ｏ_５である。好適には、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ又はＴｉＣのようなカーバイドが使用される。これらの材料は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２混合物より高い結晶化スピード及びより良好なサイクラビリティを与える。代替例として、第２の補助層は、相対的に高い熱伝導率をもつ透明材料を含むことができ、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又は窒化ハフニウムを含むことができる。

反射層及び補助層の双方は、蒸着又はスパッタリングによって設けられることができる。

光学データ記憶媒体の基板は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、非晶質ポリオレフィン又はガラスからなる。一般的な例において、基板は、ディスク形であり、１２０ｍｍの直径と、例えば０．６又は１．２ｍｍの厚さを有する。０．６又は１．２ｍｍの厚さの基板が使用される場合、第１の補助層から始まって、複数の層が、この基板上に設けられることができる。放射ビームが、基板を介してスタックに入射する場合、この基板は、少なくとも放射ビーム波長に対してトランスペアレントでなければならない。更に、基板上のスタックの層は、逆にされた順序で、すなわち第２の補助層又は金属反射層から始まって設けられることができる。この場合、放射ビームは、基板を通してスタックに入射しない。選択的に、最も外側のトランスペアレントな層が、下にある層を環境から保護する被覆層として、スタック上に存在しうる。この層は、上述した基板材料の１つ又はトランスペアレントな樹脂からなることができ、例えば１００μｍの厚さをもつＵＶ光により硬化されるポリ（メタ）アクリレートでありうる。このような相対的に薄い被覆層は、集束放射ビームの高い開口数（ＮＡ）、例えばＮＡ＝０．８５を可能にし、相対的に良好な光学品質でなければならず、均質でなければならない。薄い１００μｍの被覆層は、例えば、ＤＶＲ又はＢＤディスクについて使用される。放射ビームが、このトランスペアレントな層の入射フェースを介してスタックに入射する場合、基板は不透明であってもよい。

光学データ記憶媒体の基板の、記録層側の表面は、例えばレーザ光ビームのような集束放射ビームによって、光学的に走査されることができるサーボトラックを備えることが好ましい。このサーボトラックは、多くの場合、渦巻形の溝によって構成され、射出成形又はプレス中にモールドを用いて基板に形成される。代替例として、この溝は、例えば基板上に別途設けられるアクリレートのＵＶ光硬化される層の合成樹脂層に、複製プロセスで形成されることができる。高密度記録において、このような溝は、例えば０．５乃至０．８μｍのピッチと、ピッチのおよそ半分の幅とをもつ。

高密度の記録及び消去は、例えば６７０ｎｍ又はそれより短い波長（赤から青まで）をもつ短波長レーザを用いて達成されることができる。

相変化記録層は、蒸着又は適切なターゲットのスパッタリングによって、基板に設けられることができる。こうして堆積される層は、非晶質である。適切な記録層を構成するために、この層は、最初に完全に結晶化されなければならない。これは一般に初期化と呼ばれる。このために、記録層は、炉において、ＧａドープされたＳｂ−Ｔｅ合金の結晶化温度より高い温度に、例えば１８０℃に加熱されることができる。代替例として、例えばポリカーボネートのような合成樹脂基板が、十分なパワーのレーザ光ビームによって加熱されることができる。これは、例えば特別なレコーダにおいて実現されることができ、この場合、レーザ光ビームは、移動する記録層を走査する。このようなレコーダは、イニシャライザとも呼ばれている。非晶質層は、基板が不利益な熱負荷をかけられることを防ぎながら、層を結晶化するために必要な温度まで局所的に加熱される。

本発明は、例示の実施例によって、添付の図面を参照して、更に詳しく説明される。

図１において、集束放射ビーム１０による高速記録のための書き換え可能な光学データ記憶媒体２０、例えばＤＶＲ−ｒｅｄディスクが、基板１及びその上に設けられる層のスタック２を有する。スタック２は、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０からなる９０ｎｍの厚さをもつ第１の補助層３と、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０からなる２２ｎｍの厚さをもつ第２の補助層５と、例えば本発明によるＡ又はＢのような表１に示す組成をもつ合金の相変化材料からなる記録層４と、を有する。記録層４は、１４ｎｍの厚さをもち、第１の補助層３と第２の補助層５との間に配置される。Ａｇからなる１２０ｎｍの厚さをもつ反射層６は、第１の補助層３から離れた側で、第２の補助層５と隣り合って存在する。付加の層８は、反射層６と第２の補助層５との間にはさまれて存在し、第２の補助層の化学的影響から反射層６を守る。付加の層は、Ｓｉ_３Ｎ_４からなり、３ｎｍの厚さを有する。

ドーパントの量は、表１に示されている。更に、表１は、測定された実験データＣＥＴと、積分されたノイズと、３０℃でのアーカイバル寿命安定性の値を含む。ＣＥＴは、６７０ｎｍの波長をもつとともに、変化するパワーレベル及び持続時間を有するレーザパルスにより、１６×１６の非晶質マークのマトリックスを消去することによって測定される。マークを消去するために必要な最小時間が、ＣＥＴである。媒体ノイズの指標は、集束放射ビーム、すなわちレーザ光ビームにより特定の組成の記録層の表面を走査し、それが光検出器上に反射されるとき、測定されるノイズスペクトル（図３参照）から得られる積分されたノイズである。ノイズスペクトルは、７ｍ／ｓのディスク速度で測定され、ＤＣ反射は、読み取りパワーを変化させることによって７５０ｍＶに調整され、分解能帯域幅は、３０ｋＨｚであり、ビデオ帯域幅は、１０Ｈｚであった。ノイズは、ＨＰ ３４００ＲＭＳ電圧計により積分された。アーカイバル寿命は、この明細書の冒頭の部分に述べたように推定される。書き込まれたマークの結晶化挙動測定（アーカイバル寿命）のために、以下のプロシージャが使用された。スタックは、ガラス基板上にスパッタ堆積され、ディスクの平坦な部分は、レーザによって初期化された。ＤＶＤ密度担体は、初期化された部分に渦巻形に連続的に書き込まれた。ディスクから切り取られた部分が炉に置かれ、そののち、非晶質マークが、大きいレーザスポット（λ＝６７０ｎｍ）による反射を監視しながら、特定の温度で結晶化された。複数の恒温結晶化時間値から、３０℃でのアーカイバル寿命が推定されることができる。結晶化の量は、消去された、すなわち非晶質化されたマークの特定のパーセンテージによって規定される。

例えばレーザ光に対しトランスペアレントであり、ＵＶ硬化可能な１００μｍの厚さをもつ樹脂からなる保護層７が、第１の補助層３と隣り合って存在する。スピンコーティング及びその後のＵＶ硬化が、層７を形成する。

スパッタリングが、層３、４、５、６及び８を形成する。記録層４の初期の結晶状態は、イニシャライザにおいて、連続するレーザ光ビームによってその結晶化温度より高い温度まで、堆積されたまま（as-deposited）の非晶質記録層４を加熱することによって得られる。

表１は、例示の結果をまとめている。表中で、Ｓｂ記録層のドーピングが変えられている。Ａは、ドーパントＧａをもつ例であり、Ｂは、ドーパントＩｎをもつ例であり、両方とも本発明によるものである。ドーパントＩｎ及びＧａの混合は、ＣＥＴ及びアーカイバル寿命安定性の制御を提供する。例Ｔ及びＵは、ドープされた「共晶」ＳｂＴｅ化合物である。例Ｚは、欧州特許第０３８７８９８号明細書から知られている組成である。Ｚは、Ａ又はＢよりずっと低いアーカイバル寿命安定性を有することに留意されたい。

表１
例Ａ、Ｂ、Ｕ、Ｔ及びＺ（Ｕ、Ｔ及びＺは、本発明によるものではない。表中、nati（not according to invention）と記述する）。

表２
表２において、例Ａ、Ｂの付加のデータが示されている。Ｔ_ｃｄ及びＴ_ｃｗは、記録層の堆積されたまま（as deposited）の非晶質状態及び書き込まれた非晶質状態のそれぞれの結晶化温度である。Ｅ_ａは、ｋＪ／ｍｏｌで表される活性化エネルギーである。

表３
表３において、いくつかの相変化組成の堆積されたまま（as-deposited）の非晶質状態の核形成時間が示されている。Ｉｎ_１５Ｇａ_８５、Ｇａ_１７Ｓｂ_８３及びＧｅ_１５Ｓｂ_８５の場合のそれぞれの核形成レートは、約１、４及び４９μｓである。これらのレートは、例えば例Ｙ＝Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５のような核形成に支配される材料（〜１００ｎｓ）について一般に観察される核形成レートより大きいが、高速成長のドープされたＳｂＴｅ化合物（表中の例Ｗを参照）よりも大幅に小さい。（Ｗと比較して）相対的に大きい核形成レートは、媒体の初期化にとって有益であり、観察された低い媒体ノイズの理由でありうる。

図２は、１００ｎｍのマーク直径でのさまざまな組成のＣＥＴ／アーカイバル寿命測定に関する図を示す。マーク直径は、実験的な非晶質マークの変調値から導き出される。変調が大きいほど、マーク直径が大きくなる。０．１の変調は、約１００ｎｍの非晶質マーク直径に対応する。ここで言及する変調値は、書き込まれたデータの通常の読み出し中の変調深さと比較することができないことに留意されたい。成長に支配される結晶化プロセスの場合、ＣＥＴは、マーク直径に正比例する。これは、非晶質マークの再結晶化が端部において始まり、従ってマーク直径が小さいほど、マークが速く完全に再結晶化されるという理由から、理解されることができる。図は、ＤＶＤ＋ＲＷ４倍速−８倍速記録及び８倍速より速いＤＶＤ＋ＲＷ記録のための適切なゾーンを示す。Ｉｎ_１５Ｓｂ_８５が極めて速い結晶化を示すことが分かる。この極めて速い結晶化特性は、書き込み中のマークの再結晶化による小さいマークをもたらす。記録層と隣り合って反射金属層のようなヒートシンクを置くことは、この再結晶化を抑制することができる。

図３において、読み出しノイズスペクトルが、さまざまな異なる組成について示されている。媒体の線速度は、７ｍ／ｓであり、スペクトルアナライザの分解能帯域幅は、３０ｋＨｚであり、ビデオ帯域幅は、１０Ｈｚであり、ＤＣ反射レベルは、７５０ｍＶに調整された。Ｇａ及びＩｎをドープされたＳｂについてのノイズレベルは、ＧｅドープされたＳｂよりも大幅に低いことに留意されたい。Ｇｅの、例えば１５ａｔ．％のような実質的な量の付加は、ノイズレベルを高めるようにみえる。この理由のため、Ｇｅは、相対的に大きい量を加わるにはあまり適切でない材料である。しかしながら、本発明による組成に加えられる少量の、すなわち１０％より低いＧｅは、アーカイバル寿命安定性を高めることができる。比較のため、優れたノイズ挙動を示すが、相対的に高いＣＥＴ及び相対的に低いアーカイバル寿命安定性をもつＳｂＴｅＩｎ組成が示されている。ＳｂＴｅＧｅ組成は、ノイズレベル、すなわち１１．８ｍＶの積分ノイズを有し、これは、ＧｅドープされたＳｂに匹敵する。

図４において、Ｉｎ_１５Ｇａ_８５、Ｇａ_１７Ｓｂ_８３及びＧｅ_１５Ｓｂ_８５の堆積されたまま（as-deposited）の非晶質状態の正規化された反射Ｒ_{ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ}（任意の単位）が、消去時間ｔ（単位ｎｓ）の関数として示されている。核形成時間は、集束レーザビームにより、相変化材料の堆積されたまま（as-deposited）の非晶質相の層を照射する間、反射レベルを監視することによって測定される。照射中のパワーレベルは、通常の消去レベルである。反射が、突然、例えば２の係数のような特定の量だけ増加する場合、材料は、核形成によって結晶化されたとみなされる。結果が、表３にまとめらている。表中、付加の結果が、他の材料組成Ｗ及びＹについて列挙されている。更なる説明については、この表の記述を参照されたい。

上述の実施例は、本発明を説明するものであって、制限するものではなく、当業者は、添付の請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内に示されるいかなる参照符号も、特許請求の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。「含む、有する」なる語は、特許請求の範囲にあげられたもの以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。単数で表現される構成要素は、このような構成要素の複数の存在を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属項に列挙されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

集束放射ビームによって高速に記録するための書き換え可能な光学データ記憶媒体が記載されている。媒体は、層のスタックを担持する基板を有し、スタックは、第１の補助層と、第２の補助層と、ＳｂとＧａ及びＩｎの少なくとも一方との合金を主に含む相変化材料の記録層と、を有する。記録層は、第１の補助層と第２の補助層との間に配置されている。合金が、Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７０≦ｚ≦９５及びｘ＋ｙ＋ｚ＝１００によって規定される原子パーセントの組成である場合、記録層は、その記録層を１０ｍ／ｓより速い速度のダイレクトオーバライト高速記録に適するようにする結晶化スピードもち、３０℃での少なくとも１０年のアーカイバル寿命安定性をもつ。更に、記録層は、相対的に低い媒体ノイズを有する。

本発明による光学データ記憶媒体の概略的な断面図。 いくつかの組成について、垂直軸に完全な消去時間（ＣＥＴ）を示し、水平軸に年単位のアーカイバル寿命安定性を示す図。 さまざまな異なる組成の記録層のいくつかのノイズスペクトルを示す図。 Ｉｎ_１５Ｇａ_８５、Ｇａ_１７Ｓｂ_８３及びＧｅ_１５Ｓｂ_８５の堆積されたまま（as-deposited）の非晶質状態の正規化された反射を消去時間の関数として示す図。

Claims (10)

1. 集束放射ビームによる高速記録のための書き換え可能な光学データ記憶媒体であって、前記媒体が、層のスタックを担持する基板を有し、前記スタックが、第１の補助層と、第２の補助層と、ＳｂとＧａ及びＩｎの少なくとも一方との合金を主に含む相変化材料の記録層と、を有し、前記記録層が、第１の補助層と第２の補助層との間に配置されている、光学データ記憶媒体であって、
   前記合金が、
   Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７０≦ｚ≦９５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、
   によって規定される原子パーセントの組成であることを特徴とする、光学データ記憶媒体。
2. 前記合金が、
   Ｇａ_ｘＩｎ_ｙＳｂ_ｚ、７７≦ｚ≦９１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、
   によって規定される原子パーセントの組成である、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
3. 前記合金が、
   Ｓｂ_ｚＭ_{（１００−ｚ）}、Ｇａ及びＩｎのグループから選択されるＭ、７０≦ｚ≦９５、
   によって規定される組成である、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
4. ７７≦ｚ≦９１である、請求項３に記載の光学データ記憶媒体。
5. 前記記録層が、更に、Ｇｅの１０原子パーセントまでを含む、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
6. 前記反射層が、前記第１の補助層から離れた側で、前記第２の補助層と隣り合って存在する、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
7. 付加の層が、前記反射層と前記第２の補助層との間にはさまれて存在し、前記第２の補助層の化学的影響から前記反射層を守る、請求項６に記載の光学データ記憶媒体。
8. 前記付加の層がＳｉ_３Ｎ_４を含む、請求項７に記載の光学データ記憶媒体。
9. 前記記録層が、２０ｎｍより小さい厚さを有する、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
10. 少なくとも１０ｍ／ｓの記録スピードと、３０℃における少なくとも１０年のアーカイバル寿命安定性とを有する、高データレート記録のための、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学データ記憶媒体の使用。

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