JP2006168182A - 相変化型光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 記録マーク中の結晶の発生を抑制することができ、高線速記録が可能で、広い線速範囲でジッター特性と再生エラー特性が両立する相変化型光記録媒体の提供。
【解決手段】 レーザー光を用いて、記録層をアモルファス状態とすることにより情報の記録を行い、記録層を結晶状態とすることにより情報の消去を行う相変化型光記録媒体において、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しないことを特徴とする相変化型光記録媒体。
【選択図】 図３
【解決手段】 レーザー光を用いて、記録層をアモルファス状態とすることにより情報の記録を行い、記録層を結晶状態とすることにより情報の消去を行う相変化型光記録媒体において、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しないことを特徴とする相変化型光記録媒体。
【選択図】 図３
Description
本発明は、記録マーク中の結晶の発生を抑制した相変化型光記録媒体に関する。
近年、相変化材料を記録層とした光記録媒体（相変化型光記録媒体）の開発が盛んに行われている。実用されている相変化型光記録媒体は主に相変化型光ディスクである。
一般に相変化型光ディスクは透明なプラスチック基板上に特定の溝を形成し、その上に薄膜を形成する。基板に用いられるプラスチック材料は主にポリカーボネートで、溝の形成には射出成形法がよく用いられる。基板上に成膜する薄膜は多層膜で、基板側から順番に第１保護層、記録層、第２保護層、反射層を積層した構成が基本的なものである。
第１及び第２保護層には酸化物、窒化物、硫化物などが用いられるが、中でもＺｎＳとＳｉＯ２を混合したＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられる。記録層にはＳｂＴｅを主成分とした相変化材料がよく用いられる。具体的には、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅなどが挙げられ、これら以外にもＧｅ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｂなどが用いられる。反射層には金属材料が用いられるが、光学特性及び熱伝導率などからＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属材料及びそれらの合金材料がよく用いられる。また、種々のディスク特性の改良を目的に、上述した各層の間に挿入層或いは界面層と称して、異なる層を設けたり、各層を複数層から形成することもある。
一般に相変化型光ディスクは透明なプラスチック基板上に特定の溝を形成し、その上に薄膜を形成する。基板に用いられるプラスチック材料は主にポリカーボネートで、溝の形成には射出成形法がよく用いられる。基板上に成膜する薄膜は多層膜で、基板側から順番に第１保護層、記録層、第２保護層、反射層を積層した構成が基本的なものである。
第１及び第２保護層には酸化物、窒化物、硫化物などが用いられるが、中でもＺｎＳとＳｉＯ２を混合したＺｎＳ−ＳｉＯ２がよく用いられる。記録層にはＳｂＴｅを主成分とした相変化材料がよく用いられる。具体的には、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅなどが挙げられ、これら以外にもＧｅ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｂなどが用いられる。反射層には金属材料が用いられるが、光学特性及び熱伝導率などからＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属材料及びそれらの合金材料がよく用いられる。また、種々のディスク特性の改良を目的に、上述した各層の間に挿入層或いは界面層と称して、異なる層を設けたり、各層を複数層から形成することもある。
これらの多層膜の成膜には、抵抗線加熱法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など様々な成膜方法を用いることができるが、中でも量産性に優れている点からスパッタ法がよく用いられる。これらの多層膜を形成後、薄膜を保護する為に樹脂層をスピンコートにより被覆する。
このようにして作製された相変化型光ディスクは、記録層に用いられている相変化材料がアモルファス状態であり、これを結晶化状態にするために、一般に所謂初期化を行う。通常、相変化型光ディスクの初期化は、ディスクを回転させながら幅数μｍ、長さ数十〜数百μｍの半導体レーザからレーザ光を照射し、半径方向にレーザ光を移動させることで行う。レーザ光の照射にはフォーカシング機能を設けて、より効率の良いレーザ照射を行う場合が多い。
このようにして作製された相変化型光ディスクは、記録層に用いられている相変化材料がアモルファス状態であり、これを結晶化状態にするために、一般に所謂初期化を行う。通常、相変化型光ディスクの初期化は、ディスクを回転させながら幅数μｍ、長さ数十〜数百μｍの半導体レーザからレーザ光を照射し、半径方向にレーザ光を移動させることで行う。レーザ光の照射にはフォーカシング機能を設けて、より効率の良いレーザ照射を行う場合が多い。
このようにして作製した相変化型光ディスクは任意に決められたレーザ発光パターン（以下、記録ストラテジという）を照射することで任意のアモルファスマークを形成することができる。更に、相変化型光ディスクでは消去と記録を同時に行う、所謂ダイレクトオーバーライト（ＤＯＷ）記録が可能である。因みに消去とはアモルファス状態のマークを結晶化させることであり、記録とは結晶状態からアモルファス状態のマークを形成することである。
よく用いられる記録ストラテジとしては、記録パワー（Ｐｗ）、消去パワー（Ｐｅ）、バイアスパワー（Ｐｂ）の３値制御（Ｐｗ＞Ｐｅ＞Ｐｂ）がある。これらと種々のパルス幅を組み合わせて特定のマーク長を記録する。データ記録・再生の変調方式としてＣＤで使われているＥＦＭ変調やＤＶＤで使われているＥＦＭ＋変調などはマークエッジ記録方式であることから、マーク長の制御が非常に重要である。このマーク長の制御の評価としては一般的にジッタ特性が用いられる。
よく用いられる記録ストラテジとしては、記録パワー（Ｐｗ）、消去パワー（Ｐｅ）、バイアスパワー（Ｐｂ）の３値制御（Ｐｗ＞Ｐｅ＞Ｐｂ）がある。これらと種々のパルス幅を組み合わせて特定のマーク長を記録する。データ記録・再生の変調方式としてＣＤで使われているＥＦＭ変調やＤＶＤで使われているＥＦＭ＋変調などはマークエッジ記録方式であることから、マーク長の制御が非常に重要である。このマーク長の制御の評価としては一般的にジッタ特性が用いられる。
このような相変化型光ディスクはＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ−ＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃなどに応用され、オーディオビジュアル用途及びコンピュータの情報記録用途として広く普及している。
最近では更なるデジタル容量の大容量化により、これらの光ディスクへの記録速度の向上が期待されている。相変化型光ディスクへの高速記録には、より速い記録線速での書換え性能とより広い記録線速範囲での書換え性能の双方が要求される。前者は最高記録線速であり、後者は記録可能な線速度範囲に相当する。
この点について以下に説明する。
最近では更なるデジタル容量の大容量化により、これらの光ディスクへの記録速度の向上が期待されている。相変化型光ディスクへの高速記録には、より速い記録線速での書換え性能とより広い記録線速範囲での書換え性能の双方が要求される。前者は最高記録線速であり、後者は記録可能な線速度範囲に相当する。
この点について以下に説明する。
記録方式として、記録回転数一定で記録を行うＣＡＶ記録と線速度一定で行うＣＬＶ記録の２種類を考えた時、ＣＬＶ記録の場合は半径値により回転数が変わり、内周側になるほど高い回転数が要求される。その為、最内周の最高線速は光ディスク用記録再生装置が有する回転能力の限界で決まってしまう。従って、それ以上の線速での記録を行うには、回転数一定のＣＡＶ記録を採用し、最内周より外周側での記録が速くなるようにすることで実現が可能となる。
例えば、光ディスク用記録再生装置の回転数の限界を１００００ｒｐｍとすると、半径２４ｍｍでは約２５ｍ／ｓの線速度であり、これをＤＶＤの基準線速３．５ｍ／ｓで規格化すると約７倍速に当る。これ以上の高線速記録を行おうとするとディスクの特定の半径範囲或いは全面でＣＡＶ記録を行う必要がある。或いは、ディスク半径値に対応した複数の記録線速を利用するＺＣＬＶ記録を行う必要がある。
データ転送速度自体は記録線速に比例することから、光ディスク用記録再生装置の回転数の限界以上に高速記録を行うにはＣＡＶ記録が必要となる。その為、記録線速の向上とは最高線速の向上だけでなく、ある一定の記録線速範囲での書換え性能も同時に求められる。
例えば、光ディスク用記録再生装置の回転数の限界を１００００ｒｐｍとすると、半径２４ｍｍでは約２５ｍ／ｓの線速度であり、これをＤＶＤの基準線速３．５ｍ／ｓで規格化すると約７倍速に当る。これ以上の高線速記録を行おうとするとディスクの特定の半径範囲或いは全面でＣＡＶ記録を行う必要がある。或いは、ディスク半径値に対応した複数の記録線速を利用するＺＣＬＶ記録を行う必要がある。
データ転送速度自体は記録線速に比例することから、光ディスク用記録再生装置の回転数の限界以上に高速記録を行うにはＣＡＶ記録が必要となる。その為、記録線速の向上とは最高線速の向上だけでなく、ある一定の記録線速範囲での書換え性能も同時に求められる。
ＣＤやＤＶＤでＣＡＶ記録を行った場合、ディスクサイズが直径１２０ｍｍであることから、「（最外周での記録線速）／（最内周での記録線速）」を求めると、約２．４倍の比率である。即ち、ＤＶＤ＋ＲＷの４倍速ディスクでは、ＣＡＶ記録に必要な記録線速範囲は、５．８〜１４．０ｍ／ｓとなる。なお、ここでいう「４倍速」とはＤＶＤの基準線速である３．５ｍ／ｓの４倍の線速のことである。
一方、最高記録線速が速くなると、必然的に記録線速範囲も広くなる。即ち、上述したように、４倍速ディスクでは５．８〜１４．０ｍ／ｓ（記録線速範囲８．２ｍ／ｓ）であるが、これが８倍速ディスクになると１１．５〜２８．０ｍ／ｓ（記録線速範囲１６．５ｍ／ｓ）と記録線速範囲が広がることが分かる。以上のことから、ＣＡＶ或いはＺＣＬＶ記録において記録線速の向上を図るためには、最高記録線速を早くすると同時に記録線速範囲を更に広げる必要があることが分かる。
ここまでＣＡＶ記録或いはＺＣＬＶ記録の必要性が光ディスク用記録再生装置の有する光ディスクの回転能力の限界から来ていると説明してきたが、更にＣＡＶ記録は回転数が一定であることから、記録する半径値によって回転数を調整する必要が無く、その為、ランダムアクセス記録の高速化に重要な技術でもある。ランダムアクセス記録の高速化はデータ転送の高速化でもあり、結果的にユーザーが体感する記録速度の向上にも繋がる。
本発明に関連すると思われる下記特許文献１〜６については後述する。
一方、最高記録線速が速くなると、必然的に記録線速範囲も広くなる。即ち、上述したように、４倍速ディスクでは５．８〜１４．０ｍ／ｓ（記録線速範囲８．２ｍ／ｓ）であるが、これが８倍速ディスクになると１１．５〜２８．０ｍ／ｓ（記録線速範囲１６．５ｍ／ｓ）と記録線速範囲が広がることが分かる。以上のことから、ＣＡＶ或いはＺＣＬＶ記録において記録線速の向上を図るためには、最高記録線速を早くすると同時に記録線速範囲を更に広げる必要があることが分かる。
ここまでＣＡＶ記録或いはＺＣＬＶ記録の必要性が光ディスク用記録再生装置の有する光ディスクの回転能力の限界から来ていると説明してきたが、更にＣＡＶ記録は回転数が一定であることから、記録する半径値によって回転数を調整する必要が無く、その為、ランダムアクセス記録の高速化に重要な技術でもある。ランダムアクセス記録の高速化はデータ転送の高速化でもあり、結果的にユーザーが体感する記録速度の向上にも繋がる。
本発明に関連すると思われる下記特許文献１〜６については後述する。
前述したように高速記録に求められるＣＡＶ記録をベースに高速記録ディスクを開発中に、本発明者等は従来知られていない新たな課題を見出した。
即ち、ジッター特性が実用レベルにある記録線速範囲内で再生エラーが多くなる場合があるという現象を見出した。因みに、ここでいう再生エラーとは、実際に記録された信号をデジタルデータに変換する際の確かさを表したもので、その値が低い程良好である。
従来はジッター特性が良好であれば再生エラーも低く、両者が相反するという現象は殆ど確認されていない。唯一、相反する場合としては、ディスクに欠陥が多いときにジッター特性と再生エラー特性が相反することが稀にあるが、本発明者が見出した現象は欠陥によるものではないことが確認された。以下に、その現象についての詳細を述べる。
即ち、ジッター特性が実用レベルにある記録線速範囲内で再生エラーが多くなる場合があるという現象を見出した。因みに、ここでいう再生エラーとは、実際に記録された信号をデジタルデータに変換する際の確かさを表したもので、その値が低い程良好である。
従来はジッター特性が良好であれば再生エラーも低く、両者が相反するという現象は殆ど確認されていない。唯一、相反する場合としては、ディスクに欠陥が多いときにジッター特性と再生エラー特性が相反することが稀にあるが、本発明者が見出した現象は欠陥によるものではないことが確認された。以下に、その現象についての詳細を述べる。
今回見出した現象の一例として、図１に、ＤＶＤ＋ＲＷの８倍速記録用に開発した相変化型光ディスクにおける記録線速とＤＯＷ１０回記録時のジッター特性及びＰＩエラー特性の関係を示す。なお、ＰＩエラーは先述した再生エラーに当る。また、記録条件はジッタ−特性が最適になるものを用いている。図からも分かるように、３倍速から８倍速までジッター特性はほぼ９％以下と良好な特性であるのに対し、ＰＩエラーが４倍速から７倍速の範囲で急激に大きくなっている。ＰＩエラーが３５０以上になると実用上問題があると考えられているが、この結果ではそれをはるかに上回る値を示しており、ジッター特性とエラー特性が大きく相反していることが分かる。このような現象は従来では見出されておらず、本発明者等が新たに見出した現象である。なお、ここではＤＯＷ１０記録の結果を示しているが、多少の程度の違いはあるものの、ＤＯＷ回数には依存せず同様な現象が確認されている。このことから、この現象が熱ダメージなどに起因する現象ではないことが分かる。
次に、この現象の詳細を調べる為に、図６に示すような構成の光ディスクを作成した。即ち、トラックピッチ０．７４μｍ、グルーブ（凹部）幅０．３μｍ、深さ約３０ｎｍの案内溝を有する１２０ｍｍφ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に、第１保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）を厚さ６０ｎｍ、記録層として相変化材料Ｇｅ０．１Ｓｂ０．８Ｓｎ０．１を厚さ１６ｎｍ、第２保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）を厚さ７ｎｍ、硫化防止層としてＴｉＣ−ＴｉＯ２を厚さ４ｎｍ、反射層としてＡｇを厚さ１４０ｎｍ、この順に成膜し、次いで反射層上に環境保護層としてＵＶ硬化樹脂（大日本インキ社製ＳＤ−３１８）を塗布して硬化させ、最後に上記基板と同様な基板（図示せず）を貼り合わせて、厚さが約１．２ｍｍの相変化型光ディスクを得た。そして最適な条件で初期化を行った。
この光ディスクに対して、図２に示す記録ストラテジを用いて３Ｔマークと３Ｔスペースが交互に配列する単一パターンを記録した。その結果を図３に示す。図３（ａ）は記録マーク形状の模式図である。なお、マーク形状は透過電子顕微鏡で観察した結果を模写したものである。図から分るように、マークＡとマークＣは正常な記録マークであるが、マークＢはマーク中に結晶が発生している異常なマークである。このような結晶がある場合の再生信号は、図３（ｂ）に示す通り、正常な場合（点線）に対して実線のように歪んでしまう。その結果、２値化後の信号は図３（ｃ）の実線のようになり、結晶のあるマークＢのみ、点線で示した正常な３Ｔマークよりも短く再生されてしまう。なお、ここでは３Ｔ単一パターン記録のデータのみを示したが、他の単一パターンでも同様な問題が発生することが確認されている。
上記再生信号をＴＩＡ（タイムインターバルアナライザ）により測定した結果を模式的に示すと、図４のようになる。これは３Ｔを中心とした正規分布をとる成分（図中の「正常マークの分布曲線」）と３Ｔより短い領域に分布する成分（図中の「異常マークの分布曲線」）とに分けることができる。この３Ｔより短い領域に分布する成分が記録マーク中に結晶が存在する異常マークの個数に当り、これがＰＩエラーの原因となる。
上記再生信号をＴＩＡ（タイムインターバルアナライザ）により測定した結果を模式的に示すと、図４のようになる。これは３Ｔを中心とした正規分布をとる成分（図中の「正常マークの分布曲線」）と３Ｔより短い領域に分布する成分（図中の「異常マークの分布曲線」）とに分けることができる。この３Ｔより短い領域に分布する成分が記録マーク中に結晶が存在する異常マークの個数に当り、これがＰＩエラーの原因となる。
アモルファスマークに対して結晶が影響する例としては、次の（１）〜（３）等が知られている。
（１）余熱によるマークの一部再結晶化、クロスイレーズと言われることもある（例えば、特許文献２など参照）
（２）高速記録時に十分な結晶化が行えず消し残りが発生する（例えば、特許文献３など参照）
（３）多数回のＤＯＷ記録を行うことによりアモルファスマーク周辺に結晶が析出する（例えば、特許文献４〜６など参照）
しかし、上記本発明者等が見出した現象は、ＤＯＷ記録の回数に依らない点、アモルファスマーク全てに結晶が発生していない点、ジッター特性が良好であるにも拘わらず再生エラーが非常に大きくなっている点、マーク周辺でなくマーク内に結晶が存在する点などから、従来知られている現象とは全く異なることが分かる。
更に、記録密度がＤＶＤ程度に高くなると、このような結晶が記録マーク中に存在することが再生エラーの増加に繋がると考えられ、更なる高密度記録である青色レーザを使用した相変化型光ディスクでは非常に大きな問題となる。
（１）余熱によるマークの一部再結晶化、クロスイレーズと言われることもある（例えば、特許文献２など参照）
（２）高速記録時に十分な結晶化が行えず消し残りが発生する（例えば、特許文献３など参照）
（３）多数回のＤＯＷ記録を行うことによりアモルファスマーク周辺に結晶が析出する（例えば、特許文献４〜６など参照）
しかし、上記本発明者等が見出した現象は、ＤＯＷ記録の回数に依らない点、アモルファスマーク全てに結晶が発生していない点、ジッター特性が良好であるにも拘わらず再生エラーが非常に大きくなっている点、マーク周辺でなくマーク内に結晶が存在する点などから、従来知られている現象とは全く異なることが分かる。
更に、記録密度がＤＶＤ程度に高くなると、このような結晶が記録マーク中に存在することが再生エラーの増加に繋がると考えられ、更なる高密度記録である青色レーザを使用した相変化型光ディスクでは非常に大きな問題となる。
なお、高速記録が可能な相変化記録材料としては、ＩｎＳｂ（Ｔｅｃｈｎｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ’０４ ｐ．２６６：“Ｉｎ−Ｓｂ Ｐｈａｓｅ−Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ １６Ｘ ＤＶＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ Ｍｅｄｉａ“）、ＳｎＳｂ（例えば特許文献１）などの材料をベースにした相変化材料を用いた光記録媒体の提案がなされている。しかし何れの提案も高速記録についてのものであり、ＣＡＶ記録で必要な記録線速範囲についての記述はない。また、ＧａＳｂやＧｅＳｂ（例えば特開２００４−２２４０４０、特開２００４−２２４０４１、特開２００４−３２２６３０）、ＢｉＧｅＴｅ（例えば特開２００４−２５９４４３、特開２００４−２５５８８９）などの材料をベースにした相変化材料を用いた光記録媒体については、高速記録及びＣＡＶ記録についての記述はあるものの、本発明者等が見出した現象については記述されていない。
そこで本発明は、記録マーク中の結晶の発生を抑制することができ、高線速記録が可能で、広い線速範囲でジッター特性と再生エラー特性が両立する相変化型光記録媒体の提供を目的とする。
そこで本発明は、記録マーク中の結晶の発生を抑制することができ、高線速記録が可能で、広い線速範囲でジッター特性と再生エラー特性が両立する相変化型光記録媒体の提供を目的とする。
上記課題は、次の１）〜１２）の発明（以下、本発明１〜１２という）によって解決される。
１） レーザー光を用いて、記録層をアモルファス状態とすることにより情報の記録を行い、記録層を結晶状態とすることにより情報の消去を行う相変化型光記録媒体において、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しないことを特徴とする相変化型光記録媒体。
２） 最小記録マークの長さが０．５μｍ以下であることを特徴とする１）記載の相変化型光記録媒体。
３） 相変化型光記録媒体が書き換え型ＤＶＤディスクであって、少なくとも３．３Ｘ〜８Ｘの線速間において記録可能であり、記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生せず、ＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
４） ４Ｘ〜６Ｘの線速間においてもＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする３）記載の相変化型光記録媒体。
５） 書き換え型ＤＶＤディスクが、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ＋ＲＷであることを特徴とする３）又は４）記載の相変化型光記録媒体。
６） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素
７） 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする６）記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂαＺβＱδ（α、β、δは原子比）
０．５０≦α≦０．７９
０．１０≦β≦０．３０
０．０３≦δ≦０．２５
但し、ＺがＳｎと添加元素からなる場合の添加元素の量は０．０５未満とする。
８） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＪＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｊ：Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から選ばれた少なくとも１つの元素
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素
９） 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする８）記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα１Ｚβ１Ｊγ１Ｑδ１（α１、β１、γ１、δ１は原子比）
０．５０≦α１≦０．７９
０．１０≦β１≦０．３０
０．０１≦γ１≦０．２５
０．０３≦δ１≦０．２５
但し、ＺにおけるＳｎの添加元素の添加量は０．０５未満とする。
１０） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα２Ｓｎβ２Ｇａγ２Ｇｅδ２（α２、β２、γ２、δ２は原子比）
０．５５≦α２≦０．７５
０．１５≦β２≦０．２５
０．０３≦γ２≦０．１１
０．０５≦δ２≦０．１５
１１） 透光性を有する基板上に、少なくとも第１保護層、相変化材料から成る記録層、第２保護層、反射層が積層され、第１保護層、第２保護層のうち少なくとも一方にＣ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素が含まれていることを特徴とする１）〜１０）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
１２） 第１保護層及び／又は第２保護層が、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素を単体として含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、又はそれらの混合物から成ることを特徴とする１１）記載の相変化型光記録媒体。
１） レーザー光を用いて、記録層をアモルファス状態とすることにより情報の記録を行い、記録層を結晶状態とすることにより情報の消去を行う相変化型光記録媒体において、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しないことを特徴とする相変化型光記録媒体。
２） 最小記録マークの長さが０．５μｍ以下であることを特徴とする１）記載の相変化型光記録媒体。
３） 相変化型光記録媒体が書き換え型ＤＶＤディスクであって、少なくとも３．３Ｘ〜８Ｘの線速間において記録可能であり、記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生せず、ＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
４） ４Ｘ〜６Ｘの線速間においてもＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする３）記載の相変化型光記録媒体。
５） 書き換え型ＤＶＤディスクが、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ＋ＲＷであることを特徴とする３）又は４）記載の相変化型光記録媒体。
６） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素
７） 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする６）記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂαＺβＱδ（α、β、δは原子比）
０．５０≦α≦０．７９
０．１０≦β≦０．３０
０．０３≦δ≦０．２５
但し、ＺがＳｎと添加元素からなる場合の添加元素の量は０．０５未満とする。
８） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＪＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｊ：Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から選ばれた少なくとも１つの元素
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素
９） 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする８）記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα１Ｚβ１Ｊγ１Ｑδ１（α１、β１、γ１、δ１は原子比）
０．５０≦α１≦０．７９
０．１０≦β１≦０．３０
０．０１≦γ１≦０．２５
０．０３≦δ１≦０．２５
但し、ＺにおけるＳｎの添加元素の添加量は０．０５未満とする。
１０） 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα２Ｓｎβ２Ｇａγ２Ｇｅδ２（α２、β２、γ２、δ２は原子比）
０．５５≦α２≦０．７５
０．１５≦β２≦０．２５
０．０３≦γ２≦０．１１
０．０５≦δ２≦０．１５
１１） 透光性を有する基板上に、少なくとも第１保護層、相変化材料から成る記録層、第２保護層、反射層が積層され、第１保護層、第２保護層のうち少なくとも一方にＣ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素が含まれていることを特徴とする１）〜１０）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
１２） 第１保護層及び／又は第２保護層が、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素を単体として含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、又はそれらの混合物から成ることを特徴とする１１）記載の相変化型光記録媒体。
以下、上記本発明について詳しく説明する。
従来、アモルファス状態である記録マークが形成される過程は次のように考えられる。
記録パワーＰｗが照射された瞬間に相変化材料は加熱されて溶融し液相状態となる。次に、ＰｗからボトムパワーＰｂにレーザーパワーが急激に下がることで、レーザーによる加熱が止まり、光ディスク自体が有する冷却効果で急激に温度が下がり、相変化材料は固相状態へと変化する。この冷却速度から相変化材料はアモルファス状態となる。
このような過程で本発明者等が見出したような現象が起る原因の詳細は不明であるが、何れにしても、（１）熱の変化、（２）それに伴う結晶核の生成、（３）結晶成長の３要素が大きく関わっていると考えられる。（２）と（３）は結晶の発生メカニズムを考える上では当然の内容であるが、（１）については次のような実験で定性的に確認することができた。
従来、アモルファス状態である記録マークが形成される過程は次のように考えられる。
記録パワーＰｗが照射された瞬間に相変化材料は加熱されて溶融し液相状態となる。次に、ＰｗからボトムパワーＰｂにレーザーパワーが急激に下がることで、レーザーによる加熱が止まり、光ディスク自体が有する冷却効果で急激に温度が下がり、相変化材料は固相状態へと変化する。この冷却速度から相変化材料はアモルファス状態となる。
このような過程で本発明者等が見出したような現象が起る原因の詳細は不明であるが、何れにしても、（１）熱の変化、（２）それに伴う結晶核の生成、（３）結晶成長の３要素が大きく関わっていると考えられる。（２）と（３）は結晶の発生メカニズムを考える上では当然の内容であるが、（１）については次のような実験で定性的に確認することができた。
図２に示した記録ストラテジを採用した場合のバイアスパワー照射時間Ｔｃｐ３の長さと異常マークの発生確率の関係を調べた結果を図５に示す。記録条件は前述したものと同様で、グラフの縦軸はＴＩＡで測定した異常マーク数を正常マーク数で割った値を示し、横軸はＴｃｐ３の時間長さを８倍速記録の規準クロック周波数を基にした時間長さＴを用いて表している。図から、Ｔｃｐ３の長さを変えることで異常マークの発生確率が変わること、熱の変化が異常マークの発生確率に大きく関係していることが分かる。
ところで、この結果から記録ストラテジを調整することにより異常マークの発生を抑えることが期待されるが、記録ストラテジを変更すると他のディスク特性への影響も大きく、ディスク特性と異常マークの低減とが両立しない場合がある。例えば、図５の結果から異常マークの低減の為にはＴｃｐ３＞２．０Ｔ、又は、Ｔｃｐ３＜０．８Ｔが必要であるが、Ｔｃｐ３＞２．０Ｔの範囲では冷却効果が大きくなり過ぎて、アモルファスマークが必要以上に広がってしまい、ジッター特性が悪化することが確認されている。また、Ｔｃｐ３＜０．８Ｔの範囲では冷却効果が小さくなり、繰り返し記録特性が悪化することが確認されている。
ところで、この結果から記録ストラテジを調整することにより異常マークの発生を抑えることが期待されるが、記録ストラテジを変更すると他のディスク特性への影響も大きく、ディスク特性と異常マークの低減とが両立しない場合がある。例えば、図５の結果から異常マークの低減の為にはＴｃｐ３＞２．０Ｔ、又は、Ｔｃｐ３＜０．８Ｔが必要であるが、Ｔｃｐ３＞２．０Ｔの範囲では冷却効果が大きくなり過ぎて、アモルファスマークが必要以上に広がってしまい、ジッター特性が悪化することが確認されている。また、Ｔｃｐ３＜０．８Ｔの範囲では冷却効果が小さくなり、繰り返し記録特性が悪化することが確認されている。
以上のことから、熱の変化を調整する方法として、記録ストラテジを用いることは他のディスク特性への影響が大きい為、異常マークの抑制には結晶核の生成と結晶成長の最適化が最も重要であり、これは相変化材料の最適化が必要不可欠であるとも言える。更に、結晶核の生成や結晶成長に関しては、記録層と保護層との界面状態についても検討する必要があることから、記録層に接する保護層材料（界面層を設ける場合には界面層材料）についての検討も必要となる。
以上の知見を踏まえて検討した結果、本発明者等は、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下という高速記録が可能であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しない相変化型光記録媒体は、例えば本発明６で規定する相変化材料を用いることにより実現できることを見出した。該相変化材料の好ましい組成範囲は、本発明７で規定する通りであり、更に本発明８〜１０で規定するような組成の相変化材料を用いることが望ましい。
なお、本発明６〜１０における「主成分」とは、記録層に用いられる相変化材料全体の９０原子％以上を占めることを意味する。
更に、記録層に接する保護層材料については、本発明１１〜１２に規定する材料を用いることが望ましい。
以上の知見を踏まえて検討した結果、本発明者等は、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下という高速記録が可能であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しない相変化型光記録媒体は、例えば本発明６で規定する相変化材料を用いることにより実現できることを見出した。該相変化材料の好ましい組成範囲は、本発明７で規定する通りであり、更に本発明８〜１０で規定するような組成の相変化材料を用いることが望ましい。
なお、本発明６〜１０における「主成分」とは、記録層に用いられる相変化材料全体の９０原子％以上を占めることを意味する。
更に、記録層に接する保護層材料については、本発明１１〜１２に規定する材料を用いることが望ましい。
本発明者等が見出した現象はマークサイズが０．５μｍ以下であると発生し易くなる事から、本発明が有効に機能するのはマークサイズが０．５μｍ以下の場合である。マークサイズが小さくなる事によりマーク中に結晶部が生成され易くなる原因の詳細は不明であるが、以下のように考えられる。
即ち、マークサイズが小さくなっていくと、より短時間でアモルファスへの相変化を引き起こす必要があるが、レーザー光のパルス変調やパワー変調の高速化には限界がある為、従来考えられてきた高速記録用の相変化材料では均一なアモルファスマークが形成できないとため考えられる。
更に、図１に示したように本発明３で規定する条件でマーク中に結晶部が生成され易くなる事が本発明者等の詳細な検討で分った。特に本発明４で規定する範囲においてマーク中に結晶部が生成され易いためＰＩエラーが増大する。これらの問題は上述した本発明の構成を採用する事で解決できる。
ＰＩエラーについては、ＤＶＤ媒体で用いられる再生エラーの１つであって、これが大きくなるとデジタルデータに変調して記録された信号を復調する際に誤り率が大きくなり読み取れなくなる。ＰＩエラーが幾つ以上から実用上問題になるのかは使用しているディスクの駆動装置の能力により左右されるため一概には言えないが、本件で用いているような開発用駆動装置の場合で３５０以上になると、一般に市販されている駆動装置では問題になると考えられる。
即ち、マークサイズが小さくなっていくと、より短時間でアモルファスへの相変化を引き起こす必要があるが、レーザー光のパルス変調やパワー変調の高速化には限界がある為、従来考えられてきた高速記録用の相変化材料では均一なアモルファスマークが形成できないとため考えられる。
更に、図１に示したように本発明３で規定する条件でマーク中に結晶部が生成され易くなる事が本発明者等の詳細な検討で分った。特に本発明４で規定する範囲においてマーク中に結晶部が生成され易いためＰＩエラーが増大する。これらの問題は上述した本発明の構成を採用する事で解決できる。
ＰＩエラーについては、ＤＶＤ媒体で用いられる再生エラーの１つであって、これが大きくなるとデジタルデータに変調して記録された信号を復調する際に誤り率が大きくなり読み取れなくなる。ＰＩエラーが幾つ以上から実用上問題になるのかは使用しているディスクの駆動装置の能力により左右されるため一概には言えないが、本件で用いているような開発用駆動装置の場合で３５０以上になると、一般に市販されている駆動装置では問題になると考えられる。
次に、本発明で好ましく用いられる相変化材料について説明する。
一般式のＳｂは結晶化速度が非常に速いことが知られており、高速記録用の相変化材料の基材として用いるのに適している。但し、結晶化し易い性質も持っている為、異常マークを適度に抑制するには、その量を０．７９（原子比）以下とすることが望ましい。しかし、その結果、最高記録線速の上限が６０ｍ／ｓに制限されることになる。一方、Ｓｂ量が０．５未満では十分な結晶化速度を得る事ができず、高速記録ができない。
一般式のＳｂは結晶化速度が非常に速いことが知られており、高速記録用の相変化材料の基材として用いるのに適している。但し、結晶化し易い性質も持っている為、異常マークを適度に抑制するには、その量を０．７９（原子比）以下とすることが望ましい。しかし、その結果、最高記録線速の上限が６０ｍ／ｓに制限されることになる。一方、Ｓｂ量が０．５未満では十分な結晶化速度を得る事ができず、高速記録ができない。
一般式におけるＺ元素として示したＳｎ、又はＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏ（酸素）の中から選ばれた少なくとも１つの元素を加えたものは、Ｓｂ量を制限したことによる結晶化速度の低下を補う効果がある。その為、Ｚ元素の添加量に関連してＳｂ量は適宜調整する必要がある。
ＳｎやＢｉ、Ｐｂは、それ自体の結晶化速度が速いか又は結晶化し易いことからＳｂと同様な結晶化速度の向上効果が期待できる。また、何れもＳｂと異種の元素であることから、Ｓｂ量を単純に増やすよりも結晶状態が広がる確率が減り、結果的に結晶成長を抑える作用もあり、これらのバランスを取ることで異常マークの発生抑制と結晶化速度の向上の両立が可能になると考えられる。一方、Ｏについては、Ｓｂと結合して酸化物を作ることで融点が非常に高い材料に変わり、記録パワーＰｗを照射しても溶融せずに該酸化物が結晶核と成るので、結晶速度が向上すると考えられる。また同時に、該酸化物は結晶成長を阻害する役割も果たすことから、ＳｎやＢｉ、Ｐｂの場合と同様な効果が得られると考えられる。
但し、Ｂｉ、Ｐｂについては少量の添加でも異常マークの発生を促進したりアモルファス化が困難になったりすること、Ｏについては酸化によりＳｂ量を低減させることなどから、これらの元素の添加量は０．０５（原子比）未満に抑えることが望ましく、更に０．０３以下に抑えることが望ましい。
また、Ｚ元素は、その添加量が多過ぎるとアモルファス化が困難になる為、０．３０（原子比）以下とすることが望ましく、より望ましくは０．２５以下である。しかし、Ｚ元素量が０．１未満では、Ｓｂ量を制限したことによる結晶化速度の低下を補う効果が得られない為、０．１以上が望ましい。
ＳｎやＢｉ、Ｐｂは、それ自体の結晶化速度が速いか又は結晶化し易いことからＳｂと同様な結晶化速度の向上効果が期待できる。また、何れもＳｂと異種の元素であることから、Ｓｂ量を単純に増やすよりも結晶状態が広がる確率が減り、結果的に結晶成長を抑える作用もあり、これらのバランスを取ることで異常マークの発生抑制と結晶化速度の向上の両立が可能になると考えられる。一方、Ｏについては、Ｓｂと結合して酸化物を作ることで融点が非常に高い材料に変わり、記録パワーＰｗを照射しても溶融せずに該酸化物が結晶核と成るので、結晶速度が向上すると考えられる。また同時に、該酸化物は結晶成長を阻害する役割も果たすことから、ＳｎやＢｉ、Ｐｂの場合と同様な効果が得られると考えられる。
但し、Ｂｉ、Ｐｂについては少量の添加でも異常マークの発生を促進したりアモルファス化が困難になったりすること、Ｏについては酸化によりＳｂ量を低減させることなどから、これらの元素の添加量は０．０５（原子比）未満に抑えることが望ましく、更に０．０３以下に抑えることが望ましい。
また、Ｚ元素は、その添加量が多過ぎるとアモルファス化が困難になる為、０．３０（原子比）以下とすることが望ましく、より望ましくは０．２５以下である。しかし、Ｚ元素量が０．１未満では、Ｓｂ量を制限したことによる結晶化速度の低下を補う効果が得られない為、０．１以上が望ましい。
一般式におけるＱ元素は、異常マーク発生の抑制に顕著な効果のある元素である。特に、Ｇｅについては保存信頼性を向上させる効果もある。但し、何れも結晶化速度を著しく遅くする為、添加量には上限がある。望ましい添加量の範囲は０．０３〜０．２５（原子比）であり、より望ましくは０．０５〜０．２０、更に望ましくは０．０７〜０．２０である。なお、添加量は結晶化速度を速くするＺ元素の量によって調整する必要がある。
更に、本発明８〜９のように、Ｊ元素を適宜添加することで、異常マーク発生の抑制以外のディスク特性、即ち、記録感度や変調度、ＤＯＷ特性、保存信頼性などを最適化することができる。Ｊ元素の添加量としては、個々の元素で得られる効果が異なる為、一概に規定はできないが、何れの元素も結晶化速度を遅くするから、０．２５（原子比）以下とすることが望ましい。より望ましくは０．２０以下である。下限についても同様に一概に規定はできないが、０．０１（原子比）以上とすることが望ましい。
更に、本発明８〜９のように、Ｊ元素を適宜添加することで、異常マーク発生の抑制以外のディスク特性、即ち、記録感度や変調度、ＤＯＷ特性、保存信頼性などを最適化することができる。Ｊ元素の添加量としては、個々の元素で得られる効果が異なる為、一概に規定はできないが、何れの元素も結晶化速度を遅くするから、０．２５（原子比）以下とすることが望ましい。より望ましくは０．２０以下である。下限についても同様に一概に規定はできないが、０．０１（原子比）以上とすることが望ましい。
以下、個々のＪ元素の添加効果について順に説明する。
Ｊ元素としてＧａを添加すると高い変調度や良好なジッター特性を得ることができる。その一方で結晶化速度を非常に遅くする為、添加量は、０．０４〜０．１１（原子比）の範囲が望ましく、より望ましくは０．０４〜０．０７である。
また、同属元素であるＩｎは結晶化速度の低下が小さく、Ｇａと同様に変調度を大きくする効果がある。但し、過剰に添加すると再生光に対する耐性が著しく悪くなる為、添加量は、０．０３〜０．１０（原子比）が望ましく、より望ましくは０．０３〜０．０７である。
ＧａとＩｎを比較すると、ディスク特性の改善効果はほぼ同程度であるが、再生光に対する安定性や記録した信号の保存性、所謂アーカイバル特性などについてはＧａの方が良好な結果を示す為、Ｇａを用いる方が望ましい。
Ｊ元素としてＧａを添加すると高い変調度や良好なジッター特性を得ることができる。その一方で結晶化速度を非常に遅くする為、添加量は、０．０４〜０．１１（原子比）の範囲が望ましく、より望ましくは０．０４〜０．０７である。
また、同属元素であるＩｎは結晶化速度の低下が小さく、Ｇａと同様に変調度を大きくする効果がある。但し、過剰に添加すると再生光に対する耐性が著しく悪くなる為、添加量は、０．０３〜０．１０（原子比）が望ましく、より望ましくは０．０３〜０．０７である。
ＧａとＩｎを比較すると、ディスク特性の改善効果はほぼ同程度であるが、再生光に対する安定性や記録した信号の保存性、所謂アーカイバル特性などについてはＧａの方が良好な結果を示す為、Ｇａを用いる方が望ましい。
また、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕを添加すると特に保存信頼性が改善される。特にＳｅについては結晶化速度をあまり遅くすること無く保存信頼性を改善する効果がある。但し、何れも結晶化速度を遅くする作用がある為、添加量としては適切な範囲があり、Ｓｅ、Ｔｅについては、０．０５〜０．２５（原子比）の範囲が望ましく、より望ましくは０．０５〜０．１５である。Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕについては０．０１〜０．０５（原子比）の範囲が望ましい。
また、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）を添加すると、初期化過程に於いて結晶化を妨げる要因である不純物、具体的には酸素と反応することで初期化を良好に行うことができる。その結果、安定な結晶状態を得ることができ、未記録状態で保存した後に記録した場合のジッター特性、所謂シェルフ特性が改善される。但し、その酸化物が結晶核となり異常マークの発生を促す為、添加量は０．０１〜０．１０（原子比）の範囲が望ましく、より望ましくは０．０１〜０．０５である。
また、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）を添加すると、初期化過程に於いて結晶化を妨げる要因である不純物、具体的には酸素と反応することで初期化を良好に行うことができる。その結果、安定な結晶状態を得ることができ、未記録状態で保存した後に記録した場合のジッター特性、所謂シェルフ特性が改善される。但し、その酸化物が結晶核となり異常マークの発生を促す為、添加量は０．０１〜０．１０（原子比）の範囲が望ましく、より望ましくは０．０１〜０．０５である。
また、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、希土類、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆを添加すると、結晶化温度を上げるのでアモルファス状態の安定性が向上し、保存安定性を改善することができる。その反面、結晶化速度が低下したりアモルファス化が困難になること、異常マークの発生に寄与する結晶核になることなどから、添加量は、０．０１〜０．０５（原子比）の範囲が望ましい。
また、Ｎ、Ｐ、Ａｓを添加すると、アモルファス状態の安定性が向上し保存信頼性を改善する効果がある。但し、結晶化速度を低下させることなどから、添加量は０．０５〜０．１０（原子比）の範囲が望ましい。
上記各元素を組み合わせた相変化材料の中でも、ＳｂＳｎＧａＧｅが特に優れており、その組成比は本発明１０で規定する範囲が望ましい。
また、Ｎ、Ｐ、Ａｓを添加すると、アモルファス状態の安定性が向上し保存信頼性を改善する効果がある。但し、結晶化速度を低下させることなどから、添加量は０．０５〜０．１０（原子比）の範囲が望ましい。
上記各元素を組み合わせた相変化材料の中でも、ＳｂＳｎＧａＧｅが特に優れており、その組成比は本発明１０で規定する範囲が望ましい。
次に、本発明１１、１２の光記録媒体の層構成について説明する。
第１保護層と第２保護層のうち少なくとも一方に、相変化材料で望ましいとされたＱ元素、即ちＣ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１つが含まれることで、相変化材料の場合と同様に、異常マークを顕著に抑制する効果が得られる。中でも、Ｇｅが最も優れた効果を示す。
この理由としては、相変化材料と保護層の界面に発生する結晶核がＱ元素により大幅に少なくなる為と考えられる。特に反射層側にある第２保護層との界面部に発生した熱は反射層側に放熱される為に、第１保護層との界面部に比べて熱が高くなることで結晶核の生成が多くなると考えられる。その為、第２保護層にＱ元素が含まれると、より顕著な効果を得ることができる。また、Ｑ元素は何れも薄膜状にすると可視光領域に吸収を持つ為、第１保護層には適していないと考えられる。但し、Ｑ元素の添加量や膜厚、その他の層構成を調整することで第１保護層に用いることは可能である。
第１保護層と第２保護層のうち少なくとも一方に、相変化材料で望ましいとされたＱ元素、即ちＣ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１つが含まれることで、相変化材料の場合と同様に、異常マークを顕著に抑制する効果が得られる。中でも、Ｇｅが最も優れた効果を示す。
この理由としては、相変化材料と保護層の界面に発生する結晶核がＱ元素により大幅に少なくなる為と考えられる。特に反射層側にある第２保護層との界面部に発生した熱は反射層側に放熱される為に、第１保護層との界面部に比べて熱が高くなることで結晶核の生成が多くなると考えられる。その為、第２保護層にＱ元素が含まれると、より顕著な効果を得ることができる。また、Ｑ元素は何れも薄膜状にすると可視光領域に吸収を持つ為、第１保護層には適していないと考えられる。但し、Ｑ元素の添加量や膜厚、その他の層構成を調整することで第１保護層に用いることは可能である。
この事から分かるように、Ｑ元素の添加量についてはディスクの光学特性によって異なるが、少なくとも１０原子％未満では十分な効果が得られず、９０原子％を超えると界面部の結晶核生成を抑えすぎる為に高線速側の記録特性が悪くなる。但し、より最適な範囲については第１保護層、第２保護層の何れに設けるか、或いは組み合わせる材料によって異なる為に一概に決める事はできない。
このように相変化材料からなる記録層に接する層にＱ元素が含まれていることが重要であるから、第１又は第２保護層と記録層の間に界面層を設ける場合は、その界面層にＱ元素が含まれていることが望ましい。
なお、本発明１１、１２で規定する層構成を採用するだけでも異常マークの抑制効果は十分にあるが、更に本発明６〜１０で規定するような相変化材料を用いることで抑制効果は更に高くなる。
このように相変化材料からなる記録層に接する層にＱ元素が含まれていることが重要であるから、第１又は第２保護層と記録層の間に界面層を設ける場合は、その界面層にＱ元素が含まれていることが望ましい。
なお、本発明１１、１２で規定する層構成を採用するだけでも異常マークの抑制効果は十分にあるが、更に本発明６〜１０で規定するような相変化材料を用いることで抑制効果は更に高くなる。
具体的な保護層材料としては本発明１２で規定するような材料が望ましい。但し、ここで重要な点は、Ｑ元素が材料中に単体で存在することであり、例えば相変化型光ディスクの保護層材料としてよく用いられるＺｎＳ−ＳｉＯ２は、Ｑ元素であるＳｉが含まれているが、ＳｉＯ２という酸化物の形態である為、本発明の効果を得ることはできない。
酸化物としては、ＢｅとＲａを除くIIａ族、ＴｃとＲｅを除くIIIｂ〜VIIｂ族、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕを除くＩｂ族、Ｈｇを除くIIｂ族、ＢとＴｌを除くIIIａ族、Ｃを除くIVａ族、Ｓｂ、Ｂｉの中から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物が挙げられる。特に望ましいのは、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｙ、希土類、Ｇｅ、Ｓｉの中から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物である。
窒化物、炭化物、硫化物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、希土類の中から選ばれた少なくとも１種の元素の窒化物、炭化物、硫化物が挙げられる。特に望ましいのは、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａの中から選ばれた少なくとも１種の元素の窒化物、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｗの中から選ばれた少なくとも１種の元素の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの中から選ばれた少なくとも１種の元素の硫化物である。また、Ｇｅ−ＧｅＯ２やＧｅ−ＧｅＮ、Ｇｅ−ＧｅＣ、Ｇｅ−ＧｅＳ２のようにＱ元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、或いはそれらの混合物とＱ元素の混合物を用いても同様な効果を得ることができる。但し、ＣＯ、ＣＯ２のように常温常圧下で気体又は液体状態となる化合物は用いることができない。
酸化物としては、ＢｅとＲａを除くIIａ族、ＴｃとＲｅを除くIIIｂ〜VIIｂ族、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｕを除くＩｂ族、Ｈｇを除くIIｂ族、ＢとＴｌを除くIIIａ族、Ｃを除くIVａ族、Ｓｂ、Ｂｉの中から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物が挙げられる。特に望ましいのは、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｙ、希土類、Ｇｅ、Ｓｉの中から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化物である。
窒化物、炭化物、硫化物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、希土類の中から選ばれた少なくとも１種の元素の窒化物、炭化物、硫化物が挙げられる。特に望ましいのは、Ｇｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａの中から選ばれた少なくとも１種の元素の窒化物、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｗの中から選ばれた少なくとも１種の元素の炭化物、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの中から選ばれた少なくとも１種の元素の硫化物である。また、Ｇｅ−ＧｅＯ２やＧｅ−ＧｅＮ、Ｇｅ−ＧｅＣ、Ｇｅ−ＧｅＳ２のようにＱ元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、或いはそれらの混合物とＱ元素の混合物を用いても同様な効果を得ることができる。但し、ＣＯ、ＣＯ２のように常温常圧下で気体又は液体状態となる化合物は用いることができない。
更に、保護層材料としては、相変化型光記録媒体に使用する際に一般的に要求される特性を満足する必要がある。例えば、第１保護層の場合は、透光性を有する必要があることやディスクの反射率や変調度を最適化する為の光学特性を満足する必要があることなどが挙げられる。一方、第２保護層については、記録層に対する加熱及び冷却効果を調整する為に、ある範囲の熱伝導率を有する必要があること、第１保護層の場合と同様に満足するべき光学特性の範囲があることなどが挙げられる。また、何れの保護層も熱的、化学的に安定であることが求められる。
第１保護層及び第２保護層の膜厚は他の層の光学特性や熱特性によって変わる為、一概には決められないが、第１保護層の膜厚は反射率に大きく影響することが知られており、膜厚の変化に対して反射率が正弦波的な変化を示す。ここで反射率が最低になるような膜厚を選べば記録層へ最も効率よく光が入射することになり、記録感度の改善や良好なマーク形成に繋がる。但し、反射率が低過ぎるとデータ信号の読み取りが困難になる為、この関係を調整して最適な膜厚とすることが望ましい。
第１保護層及び第２保護層の膜厚は他の層の光学特性や熱特性によって変わる為、一概には決められないが、第１保護層の膜厚は反射率に大きく影響することが知られており、膜厚の変化に対して反射率が正弦波的な変化を示す。ここで反射率が最低になるような膜厚を選べば記録層へ最も効率よく光が入射することになり、記録感度の改善や良好なマーク形成に繋がる。但し、反射率が低過ぎるとデータ信号の読み取りが困難になる為、この関係を調整して最適な膜厚とすることが望ましい。
記録層の膜厚は５〜３０ｎｍの範囲が望ましい。更に望ましくは１０〜２０ｎｍである。５ｎｍより薄いと相変化を起こすのに十分な熱を記録層に蓄積することができず、３０ｎｍより厚いと逆に放熱効果が無くなりアモルファス化が困難になる。
反射層は、光学特性及び熱伝導率などからＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属材料及びそれらの合金材料を用いることができる。特に本発明では急冷構造が望ましいことから、熱伝導率が最も高いＡｇ又はその合金類が適している。反射層にＡｇを用い、第２保護層に硫化物からなる保護層を用いた場合には、硫黄成分によるＡｇの硫化が問題になる為、第２保護層と反射層の間に硫化防止層を設ける必要がある。硫化防止層には硫化に対して強い材料を用いる必要があるが、具体的にはＳｉ、Ａｌなどの金属膜、ＳｉＮ、ＡｌＮなどの窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣなどの炭化物、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの酸化物、或いはこれらの混合物などが用いられる。また、その膜厚は２〜２０ｎｍ程度が望ましく、より望ましくは３〜１０ｎｍ、更に望ましくは３〜５ｎｍである。２ｎｍより薄いと硫化防止の効果が無くなる可能性が高く、２０ｎｍより厚いと放熱効果や光学特性に与える影響が大きくなる可能性がある為である。
反射層の膜厚は１００〜３００ｎｍの範囲が望ましい。より望ましくは１２０〜２５０ｎｍである。１００ｎｍより薄いと放熱効果が得られず、３００ｎｍより厚くしても放熱効果は変わらず、単に必要のない厚さの膜を成膜することになる。
更に層構成については、本発明１１で規定する層構成に限らず、各層を複数層からなる積層構成としてディスク特性を改善することなども可能である。
反射層は、光学特性及び熱伝導率などからＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの金属材料及びそれらの合金材料を用いることができる。特に本発明では急冷構造が望ましいことから、熱伝導率が最も高いＡｇ又はその合金類が適している。反射層にＡｇを用い、第２保護層に硫化物からなる保護層を用いた場合には、硫黄成分によるＡｇの硫化が問題になる為、第２保護層と反射層の間に硫化防止層を設ける必要がある。硫化防止層には硫化に対して強い材料を用いる必要があるが、具体的にはＳｉ、Ａｌなどの金属膜、ＳｉＮ、ＡｌＮなどの窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣなどの炭化物、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの酸化物、或いはこれらの混合物などが用いられる。また、その膜厚は２〜２０ｎｍ程度が望ましく、より望ましくは３〜１０ｎｍ、更に望ましくは３〜５ｎｍである。２ｎｍより薄いと硫化防止の効果が無くなる可能性が高く、２０ｎｍより厚いと放熱効果や光学特性に与える影響が大きくなる可能性がある為である。
反射層の膜厚は１００〜３００ｎｍの範囲が望ましい。より望ましくは１２０〜２５０ｎｍである。１００ｎｍより薄いと放熱効果が得られず、３００ｎｍより厚くしても放熱効果は変わらず、単に必要のない厚さの膜を成膜することになる。
更に層構成については、本発明１１で規定する層構成に限らず、各層を複数層からなる積層構成としてディスク特性を改善することなども可能である。
本発明によれば、新たな課題である記録マーク中の結晶の発生を抑制することができ、高線速記録が可能で、広い線速範囲でジッター特性と再生エラー特性が両立する相変化型光記録媒体を提供できる。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。なお、図６に実施例及び比較例で作製した相変化型光ディスクの概略層構造を示す。
＜実施例１〜２１＞及び＜比較例１〜１３＞
トラックピッチ０．７４μｍ、グルーブ（凹部）幅０．３μｍ、深さ約３０ｎｍの案内溝を有する１２０ｍｍφ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に、第１保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）をスパッタパワー４．５ｋＷ、成膜レート９ｎｍ／ｓｅｃで厚さ６０ｎｍ、記録層として表１に示す相変化材料をスパッタパワー０．９ｋＷ、成膜レート５ｎｍ／ｓｅｃで厚さ１６ｎｍ、第２保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）をスパッタパワー１．５ｋＷ、成膜レート４ｎｍ／ｓｅｃで厚さ７ｎｍ、硫化防止層としてＴｉＣ−ＴｉＯ２をスパッタパワー１．０ｋＷ、成膜レート１ｎｍ／ｓｅｃで厚さ４ｎｍ、反射層としてＡｇをスパッタパワー３．０ｋＷ、成膜レート３５ｎｍ／ｓｅｃで厚さ１４０ｎｍ、この順に成膜した。
ＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタ法を、記録層、ＴｉＣ−ＴｉＯ２、Ａｇの成膜にはＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。
次いで反射層上に環境保護層としてＵＶ硬化樹脂（大日本インキ社製ＳＤ−３１８）を塗布し硬化させた。最後に上記基板と同様な基板（図示せず）を貼り合わせて、厚さが約１．２ｍｍの＜実施例１〜２１＞及び＜比較例１〜１３＞の相変化型光ディスクを得た。
続いて上記の各ディスクを、出力波長８３０ｎｍ、幅約１μｍ、長さ約７５μｍ、最大出力約２Ｗのレーザ光にフォーカシング機能を付加したレーザヘッドを有する初期化装置（日立ＣＰ社製ＰＯＰ１２０−７ＡＨ）を用いて初期化した。初期化条件としては初期化パワー２０００ｍＷ、線速２０ｍ／ｓ、ヘッドの送り速度５０μｍで一定とした。なお、本初期化装置は、線速一定方式（ＣＬＶ方式）での最高線速が１８．５ｍ／ｓである為、角速度一定方式（ＣＡＶ方式）で初期化を行った。
トラックピッチ０．７４μｍ、グルーブ（凹部）幅０．３μｍ、深さ約３０ｎｍの案内溝を有する１２０ｍｍφ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に、第１保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）をスパッタパワー４．５ｋＷ、成膜レート９ｎｍ／ｓｅｃで厚さ６０ｎｍ、記録層として表１に示す相変化材料をスパッタパワー０．９ｋＷ、成膜レート５ｎｍ／ｓｅｃで厚さ１６ｎｍ、第２保護層としてＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）をスパッタパワー１．５ｋＷ、成膜レート４ｎｍ／ｓｅｃで厚さ７ｎｍ、硫化防止層としてＴｉＣ−ＴｉＯ２をスパッタパワー１．０ｋＷ、成膜レート１ｎｍ／ｓｅｃで厚さ４ｎｍ、反射層としてＡｇをスパッタパワー３．０ｋＷ、成膜レート３５ｎｍ／ｓｅｃで厚さ１４０ｎｍ、この順に成膜した。
ＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）の成膜にはＲＦマグネトロンスパッタ法を、記録層、ＴｉＣ−ＴｉＯ２、Ａｇの成膜にはＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。
次いで反射層上に環境保護層としてＵＶ硬化樹脂（大日本インキ社製ＳＤ−３１８）を塗布し硬化させた。最後に上記基板と同様な基板（図示せず）を貼り合わせて、厚さが約１．２ｍｍの＜実施例１〜２１＞及び＜比較例１〜１３＞の相変化型光ディスクを得た。
続いて上記の各ディスクを、出力波長８３０ｎｍ、幅約１μｍ、長さ約７５μｍ、最大出力約２Ｗのレーザ光にフォーカシング機能を付加したレーザヘッドを有する初期化装置（日立ＣＰ社製ＰＯＰ１２０−７ＡＨ）を用いて初期化した。初期化条件としては初期化パワー２０００ｍＷ、線速２０ｍ／ｓ、ヘッドの送り速度５０μｍで一定とした。なお、本初期化装置は、線速一定方式（ＣＬＶ方式）での最高線速が１８．５ｍ／ｓである為、角速度一定方式（ＣＡＶ方式）で初期化を行った。
このようにして作製した各ディスクについて、記録線速範囲１１．５〜２７．９ｍ／ｓでのディスクの再生エラー（ＰＩエラー）特性とジッタ特性を評価した。なお、記録線速範囲は、ＤＶＤの規準線速を１倍速とした場合、３．３倍速から８倍速に相当する。
評価には、記録用として、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６５のピックアップを有する光ディスク評価装置（パルステック社製ＤＤＵ−１０００）を用いた。記録方式はパルス変調法を用い、変調方式はＥＦＭ＋〔８／１６（２，１０）ＲＬＬ〕変調方式で行った。記録線密度は０．２６７μｍ／ｂｉｔとし、グルーブに記録した。記録パワーＰｗ及び消去パワーＰｅについては最適条件を用いた。ボトムパワーＰｂは０．１ｍＷで一定とした。そして約４００トラックに１０回繰り返し記録（ＤＯＷ１０）を行なった。
次に、その記録部を１倍速で再生してジッター特性を測定した。再生光パワーは０．７ｍＷとした。
一方、ＰＩエラーについては、再生装置として、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６のピックアップを有する光ディスク評価装置（パルステック社製ＤＤＵ−１０００）を用いて評価した。
ＰＩエラーは１００未満の場合を◎（実用的な範囲）、１００以上２８０以下の場合を○（実用可能な範囲）、２８１以上３５０以下の場合を△（許容範囲）、３５０を超える場合を×（改善が必要な範囲）として判断した。
ジッターは、９％未満の場合を◎、９％以上１０％未満の場合を○、１０％以上１２％未満の場合を△、１２％以上の場合を×として判断した。
その結果を表１に示す。
表１の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例に於いてＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏを添加した場合でも＜実施例１５〜１７＞と同様な結果が得られる。また、本実施例に於いてＧｅ、Ｓｉ、Ｃを２種以上用いた場合でも＜実施例５〜１０＞及び＜実施例１８〜２１＞と同様な結果が得られる。
評価には、記録用として、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６５のピックアップを有する光ディスク評価装置（パルステック社製ＤＤＵ−１０００）を用いた。記録方式はパルス変調法を用い、変調方式はＥＦＭ＋〔８／１６（２，１０）ＲＬＬ〕変調方式で行った。記録線密度は０．２６７μｍ／ｂｉｔとし、グルーブに記録した。記録パワーＰｗ及び消去パワーＰｅについては最適条件を用いた。ボトムパワーＰｂは０．１ｍＷで一定とした。そして約４００トラックに１０回繰り返し記録（ＤＯＷ１０）を行なった。
次に、その記録部を１倍速で再生してジッター特性を測定した。再生光パワーは０．７ｍＷとした。
一方、ＰＩエラーについては、再生装置として、波長６５０ｎｍ、ＮＡ０．６のピックアップを有する光ディスク評価装置（パルステック社製ＤＤＵ−１０００）を用いて評価した。
ＰＩエラーは１００未満の場合を◎（実用的な範囲）、１００以上２８０以下の場合を○（実用可能な範囲）、２８１以上３５０以下の場合を△（許容範囲）、３５０を超える場合を×（改善が必要な範囲）として判断した。
ジッターは、９％未満の場合を◎、９％以上１０％未満の場合を○、１０％以上１２％未満の場合を△、１２％以上の場合を×として判断した。
その結果を表１に示す。
表１の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例に於いてＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏを添加した場合でも＜実施例１５〜１７＞と同様な結果が得られる。また、本実施例に於いてＧｅ、Ｓｉ、Ｃを２種以上用いた場合でも＜実施例５〜１０＞及び＜実施例１８〜２１＞と同様な結果が得られる。
＜実施例２２〜５７＞
Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅを基にした表２に示す相変化材料を用いた点以外は、＜実施例１＞と同様にして＜実施例２２〜５７＞の相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表２に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。
表２の結果から何れの実施例もＳｂ−Ｓｎ−ＧｅにＪ元素を添加することで低線速側の特性が良好になっていることが分かる。これは、添加元素が結晶化速度を遅くすることで低線速側の特性が改善されたと考えられる。その為、何れの元素も添加量の違いはあるが、多過ぎると高速側の特性が悪化している。
＜実施例２２＞と＜実施例２３＞を比較すると、＜実施例２２＞の方がジッター特性が劣っている。この理由はＧａ添加量が多すぎて結晶化速度が遅くなった為と考えられる。また＜実施例２５＞と＜実施例２６＞を比較すると、＜実施例２６＞の方がジッター特性が優れている。この理由はＧａ添加量が多いので変調度が大きくなった為と考えられる。＜実施例３０＞と＜実施例３１＞の場合も同様に、Ｉｎ添加量による変調度の違いから、＜実施例３１＞の方がジッター特性は良好な結果となっている。
次に、＜実施例２７＞と＜実施例２８＞はほぼ同じ特性を示すが、これらの再生光に対する耐性を比較するため、＜実施例１＞と同様な方法でＤＯＷ１０記録されたトラックに１．２ｍＷの大きな再生光パワーの光を照射したところ、＜実施例２７＞の方は約２００回からジッターの増加が始まったが、＜実施例２８＞の方は約１００００回までジッターに変化は見られなかった。これはＩｎ添加量が多すぎることに依ると考えられる。
以上のことからＧａ及びＩｎ添加量については前述した範囲が望ましいことが分かる。
Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅを基にした表２に示す相変化材料を用いた点以外は、＜実施例１＞と同様にして＜実施例２２〜５７＞の相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表２に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。
表２の結果から何れの実施例もＳｂ−Ｓｎ−ＧｅにＪ元素を添加することで低線速側の特性が良好になっていることが分かる。これは、添加元素が結晶化速度を遅くすることで低線速側の特性が改善されたと考えられる。その為、何れの元素も添加量の違いはあるが、多過ぎると高速側の特性が悪化している。
＜実施例２２＞と＜実施例２３＞を比較すると、＜実施例２２＞の方がジッター特性が劣っている。この理由はＧａ添加量が多すぎて結晶化速度が遅くなった為と考えられる。また＜実施例２５＞と＜実施例２６＞を比較すると、＜実施例２６＞の方がジッター特性が優れている。この理由はＧａ添加量が多いので変調度が大きくなった為と考えられる。＜実施例３０＞と＜実施例３１＞の場合も同様に、Ｉｎ添加量による変調度の違いから、＜実施例３１＞の方がジッター特性は良好な結果となっている。
次に、＜実施例２７＞と＜実施例２８＞はほぼ同じ特性を示すが、これらの再生光に対する耐性を比較するため、＜実施例１＞と同様な方法でＤＯＷ１０記録されたトラックに１．２ｍＷの大きな再生光パワーの光を照射したところ、＜実施例２７＞の方は約２００回からジッターの増加が始まったが、＜実施例２８＞の方は約１００００回までジッターに変化は見られなかった。これはＩｎ添加量が多すぎることに依ると考えられる。
以上のことからＧａ及びＩｎ添加量については前述した範囲が望ましいことが分かる。
次に、＜実施例３５＞と＜実施例３６＞はほぼ同じ特性を示すが、これらの保存信頼性特性を比較するため、作製したディスクを６０℃３０％ＲＨの環境下に２４時間放置し、その後、＜実施例１＞と同様な方法でＤＯＷ１記録した際のジッター特性、所謂シェルフ特性を調べたところ、＜実施例３６＞の方がジッター特性は小さかった。このことから、Ｔｅ添加量については前述した範囲が望ましいことが分かる。
次に、＜実施例１＞と、＜実施例３９＞、＜実施例４３＞、＜実施例４７＞、＜実施例５０＞、＜実施例５３＞について、シェルフ特性を比較した。比較には＜実施例３５＞と＜実施例３６＞の場合と同様な方法を用いた。
その結果、＜実施例１＞に比べて＜実施例３９＞、＜実施例４３＞、＜実施例４７＞、＜実施例５０＞、＜実施例５３＞は何れもジッター特性が小さかった。このことから、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｖのそれぞれの添加量については前述した範囲が望ましいことが分かる。
以上の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例に於いてＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏを混合した場合でも同様な結果が得られる。また、本実施例に於いてＧｅに代えてＳｉ、Ｃを用いた場合でも、またそれらを２種以上用いた場合でも本実施例と同様な結果が得られる。更に、Ｔｅの代りにＳｅを、Ａｇの代りにＣｕ、Ａｕを、Ｚｎ、Ｍｎの代りにＡｌ、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）を、Ｔａ、Ｖの代りにＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、希土類、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆを、Ｎの代りにＰ、Ａｓを用いた場合でも本実施例と同様な結果が得られる。
次に、＜実施例１＞と、＜実施例３９＞、＜実施例４３＞、＜実施例４７＞、＜実施例５０＞、＜実施例５３＞について、シェルフ特性を比較した。比較には＜実施例３５＞と＜実施例３６＞の場合と同様な方法を用いた。
その結果、＜実施例１＞に比べて＜実施例３９＞、＜実施例４３＞、＜実施例４７＞、＜実施例５０＞、＜実施例５３＞は何れもジッター特性が小さかった。このことから、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｖのそれぞれの添加量については前述した範囲が望ましいことが分かる。
以上の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例に於いてＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏを混合した場合でも同様な結果が得られる。また、本実施例に於いてＧｅに代えてＳｉ、Ｃを用いた場合でも、またそれらを２種以上用いた場合でも本実施例と同様な結果が得られる。更に、Ｔｅの代りにＳｅを、Ａｇの代りにＣｕ、Ａｕを、Ｚｎ、Ｍｎの代りにＡｌ、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）を、Ｔａ、Ｖの代りにＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、希土類、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆを、Ｎの代りにＰ、Ａｓを用いた場合でも本実施例と同様な結果が得られる。
＜実施例５８〜７３＞
特に優れた相変化材料と考えられるＳｂ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｇｅについて、表３に示すように組成比を変化させ、＜実施例１＞と同様にして＜実施例５８〜７３＞の相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表３に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、実施例２４のデータも一緒に示した。
表３の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。また、本発明１０で規定する組成範囲の方が好ましいことが分かる。
特に優れた相変化材料と考えられるＳｂ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｇｅについて、表３に示すように組成比を変化させ、＜実施例１＞と同様にして＜実施例５８〜７３＞の相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表３に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、実施例２４のデータも一緒に示した。
表３の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。また、本発明１０で規定する組成範囲の方が好ましいことが分かる。
＜実施例７４〜８３＞
＜実施例７２＞のディスクにおける第２保護層材料を表４に示す材料に変え、その成膜条件のうち、スパッタパワーを１．０ｋＷに、成膜レートを１．０〜２．５ｎｍ／ｓｅｃに変え、更に硫化防止層を無くした点以外は、＜実施例１＞と同様にして相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表４に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、＜実施例７２＞のデータも一緒に示した。
表４の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。
＜実施例７２＞のディスクにおける第２保護層材料を表４に示す材料に変え、その成膜条件のうち、スパッタパワーを１．０ｋＷに、成膜レートを１．０〜２．５ｎｍ／ｓｅｃに変え、更に硫化防止層を無くした点以外は、＜実施例１＞と同様にして相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表４に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、＜実施例７２＞のデータも一緒に示した。
表４の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。
＜実施例８４〜９３＞
＜実施例７２＞のディスクにおける第２保護層材料を表５に示す材料に変え、スパッタパワー１．０ｋＷ、成膜レート１．０〜２．５ｎｍ／ｓｅｃの製膜条件で４ｎｍ形成すると共に、第１保護層材料の膜厚を５６ｎｍとした点以外は、＜実施例１＞と同様にして相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表５に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、＜実施例７２＞のデータも一緒に示した。
表５の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例で用いた酸化物、窒化物、炭化物、硫化物に代えて前述した種々の化合物を用いても本実施例と同様な結果が得られる。
＜実施例７２＞のディスクにおける第２保護層材料を表５に示す材料に変え、スパッタパワー１．０ｋＷ、成膜レート１．０〜２．５ｎｍ／ｓｅｃの製膜条件で４ｎｍ形成すると共に、第１保護層材料の膜厚を５６ｎｍとした点以外は、＜実施例１＞と同様にして相変化型光ディスクを作製し評価を行った。
その結果を表５に示す。ＰＩエラーとジッターの評価基準は表１と同じである。なお、比較の為、＜実施例７２＞のデータも一緒に示した。
表５の結果から本実施例の構成を採用することで、高速記録が可能で広い線速範囲においてＰＩエラーとジッター特性が両立できることが分かる。なお、本実施例で用いた酸化物、窒化物、炭化物、硫化物に代えて前述した種々の化合物を用いても本実施例と同様な結果が得られる。
Ｐｗ：記録パワー
Ｐｅ：消去パワー
Ｐｂ：バイアスパワー
Ｔｌｐ３：記録パワーの照射時間
Ｔｃｐ３：バイアスパワーの照射時間
１：基板
２：第１保護層
３：記録層
４：第２保護層
５：硫化防止層
６：反射層
７：環境保護層
Ｐｅ：消去パワー
Ｐｂ：バイアスパワー
Ｔｌｐ３：記録パワーの照射時間
Ｔｃｐ３：バイアスパワーの照射時間
１：基板
２：第１保護層
３：記録層
４：第２保護層
５：硫化防止層
６：反射層
７：環境保護層
Claims (12)
- レーザー光を用いて、記録層をアモルファス状態とすることにより情報の記録を行い、記録層を結晶状態とすることにより情報の消去を行う相変化型光記録媒体において、最高記録線速ＶＨが２０ｍ／ｓ以上６０ｍ／ｓ以下であり、記録線速が連続的に変化しても記録可能な線速範囲が少なくとも０．３ＶＨから１．０ＶＨであって、かつ記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生しないことを特徴とする相変化型光記録媒体。
- 最小記録マークの長さが０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の相変化型光記録媒体。
- 相変化型光記録媒体が書き換え型ＤＶＤディスクであって、少なくとも３．３Ｘ〜８Ｘの線速間において記録可能であり、記録マーク中に再生エラーの原因となる結晶が発生せず、ＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の相変化型光記録媒体。
- ４Ｘ〜６Ｘの線速間においてもＰＩエラーが３５０以下であることを特徴とする請求項３記載の相変化型光記録媒体。
- 書き換え型ＤＶＤディスクが、ＤＶＤ−ＲＷ又はＤＶＤ＋ＲＷであることを特徴とする請求項３又は４記載の相変化型光記録媒体。
- 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素 - 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする請求項６記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂαＺβＱδ（α、β、δは原子比）
０．５０≦α≦０．７９
０．１０≦β≦０．３０
０．０３≦δ≦０．２５
但し、ＺがＳｎと添加元素からなる場合の添加元素の量は０．０５未満とする。 - 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
ＳｂＺＪＱ
Ｚ：Ｓｎ、又は、ＳｎにＢｉ、Ｐｂ、Ｏの中から選ばれた少なくとも１つの元素を添加したもの
Ｊ：Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｍｎ、希土類、アルカリ土類金属（但し、ＢｅとＲａは除く）、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの中から選ばれた少なくとも１つの元素
Ｑ：Ｇｅ、Ｓｉ、Ｃの中から選ばれた少なくとも１つの元素 - 相変化材料の主成分が下記組成式で表されることを特徴とする請求項８記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα１Ｚβ１Ｊγ１Ｑδ１（α１、β１、γ１、δ１は原子比）
０．５０≦α１≦０．７９
０．１０≦β１≦０．３０
０．０１≦γ１≦０．２５
０．０３≦δ１≦０．２５
但し、ＺにおけるＳｎの添加元素の添加量は０．０５未満とする。 - 記録層に用いられる相変化材料の主成分が下記一般式で表されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
Ｓｂα２Ｓｎβ２Ｇａγ２Ｇｅδ２（α２、β２、γ２、δ２は原子比）
０．５５≦α２≦０．７５
０．１５≦β２≦０．２５
０．０３≦γ２≦０．１１
０．０５≦δ２≦０．１５ - 透光性を有する基板上に、少なくとも第１保護層、相変化材料から成る記録層、第２保護層、反射層が積層され、第１保護層、第２保護層のうち少なくとも一方にＣ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素が含まれていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
- 第１保護層及び／又は第２保護層が、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅの中から選ばれた少なくとも１つの元素を単体として含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、又はそれらの混合物から成ることを特徴とする請求項１１記載の相変化型光記録媒体。
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