JP2006205426A - 光記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高線速度の記録において良好な記録特性が得られ、更に1回または複数回のオーバライト特性を良好に維持することができ、長期保存安定性が高い光記録媒体を提供する。
【解決手段】 相変化型光記録媒体は、基板1と、少なくとも記録層3と反射層5からなる。記録層3の材料はGe−Sb−In−Sn合金であり、合金を構成する元素のそれぞれの原子比をa、b、c、dとすると、次の(1)〜(4)式の関係を満たす。0.08≦a≦0.20 …(1) 0.60≦b≦0.80 …(2) 0.05≦c≦0.20 …(3) 0.01≦d≦0.15 …(4)但し、a+b+c+d=1
【選択図】 図1

Description

本発明は、光(例えばレーザ光)の照射によって情報の記録・再生または消去を行う光記録媒体に関するものである。特に本発明では、光ディスク、光カードなどの書換え可能な相変化型記録媒体において、高線速度(高倍速)で光記録する際に良好な記録特性が得られ、また複数回のオーバライトを行っても記録特性を良好に維持することができ、長期保存安定性が高い光記録媒体に関する。
相変化型光記録媒体とは、例えば近年のCD−RW、DVD−RWやDVD−RAMであり、情報を書換えることを可能とする媒体である。なかでもDVD−RWやDVD−RAMは主に映像情報のような情報量が大きいものの記録、書換えに使用される。相変化型光記録媒体には、優れた記録特性、優れたオーバーライト特性に加えて高線速度での記録も要求されている。
従来の書換え可能な相変化型光記録媒体の構成及び記録方法は以下の通りである。
相変化型光記録媒体は、記録・再生または消去用の各パワーを有するレーザ光が照射される面を底面とする基板上に、少なくとも誘電体層、記録層、誘電体層、反射層を順次積層した構成である。このように構成される相変化型光記録媒体において、記録時に記録パワーのレーザ光で記録パルスを記録層に印加(照射)して記録層を溶融し、急冷することにより、非結晶の記録マークを形成する。この記録マークの反射率は結晶状態の記録層の反射率より低いので、この記録マークを光学的に記録情報として読み取ることが可能である。この記録マークを消去する場合、記録パワーより小さなパワー(消去パワー)のレーザ光を照射することにより、記録層を結晶化温度以上融点以下の温度にし、非結晶状態から結晶状態にすることによって記録マークを消去し、オーバライト可能としている。
特許第3150267号公報には、記録膜組成がAg−In−Sb−Te系合金にGeまたはSiを添加元素として混ぜた、Ge(またはSi)−Ag−In−Sb−Te合金の5元素系である光記録媒体が記載されている。この記録膜組成で高線速度化(高線速度記録)するには、Sb量を多くし、Te量を少なくする方法が良く知られており、この方法を用いると記録を高密度に行っても低線速度記録から中線速度記録(例えばDVD1倍速の低線速度からDVD4倍速(線速度:14.0m/s)の中線速度の記録)にわたって良好な記録特性が得られる。
しかし書換え型DVD6倍速以上の超高速記録では、記録膜の高速な結晶化速度を得るためにSb量を過剰に多くする必要がある。これにより、記録膜の結晶化温度が低下し保存特性が悪化したり、再生信号のノイズが大きくなるため書換え特性が悪化することが判明した。更には、バルクレーザで初期化した後の記録膜においては、反射レベルが異なる多成分結晶系を持つため、未記録部に再生用レーザ光を照射したときの再生信号をオシロスコープで観察した際のピーク−ピークが大きくなり、そのピーク−ピークが大きくなるほど書換え1回目のジッタが非常に悪化することが判明した。
特開2001−039031号公報や特開2002−347341号公報には、記録膜組成が主にGe、In、Sbからなる光記録媒体が記載されている。この記録膜組成においては、DVD6倍速以上の超高線速度記録をした際、良好な記録特性及びオーバライト1回目の記録特性が得られたが、オーバライト1000回目(DOW999)近傍以上でのジッタの悪化が激しく、十分なオーバライト記録特性が得られないことが本発明者の検討で分かった。
特許第3150267号公報 特開2001−039031号公報 特開2002−347341号公報
上記したように、記録膜にTe等のカルコゲン系元素を含む従来の相変化型記録媒体では、DVD6倍速以上の高線速度において良好な記録特性を得ることは難しかった。また、記録膜にカルコゲン系元素を含まない従来の相変化型記録媒体では、高線速度における記録特性は良好なものの、十分なオーバライト特性は得られなかった。
そこで、本発明は、前記した問題を解決するために創案されたものであり、高線速度(例えばDVD6倍速以上)の記録において良好な記録特性が得られ、更に1回または複数回のオーバライト特性を良好に維持することができ、長期保存安定性が高い光記録媒体を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために本発明は、次の(a)、(b)の光記録媒体を提供するものである。
(a) 相変化型光記録媒体(A)において、基板(1)と、前記基板上に少なくとも、情報を記録する記録層(3)と入射光を反射する反射層(5)とを有し、前記記録層は、Ge−Sb−In−Sn合金を主成分とし、前記Ge−Sb−In−Sn合金を構成するGe、Sb、In、Snそれぞれの元素の原子比をa、b、c、dとしたとき、前記原子比a〜dが以下の(1)式から(4)式
0.08≦a≦0.20 …(1)
0.60≦b≦0.80 …(2)
0.05≦c≦0.20 …(3)
0.01≦d≦0.15 …(4)
但し、a+b+c+d=1
を満たすことを特徴とする光記録媒体。
(b) 前記反射層は、Agが主成分であることを特徴とする(a)記載の光記録媒体。
高線速度記録においても良好な記録特性が得られ、更に1回または複数回のオーバライト特性を良好に維持することができる。また、長期保存安定性が優れる。
≪光記録媒体の構成≫
相変化型光記録媒体としては、DVD−RWなどの相変化型光ディスク、光カードなどの、情報を繰り返しオーバーライト可能な媒体が挙げられる。なお以下の説明においては相変化型光記録媒体の一実施形態として、相変化型光ディスク(光記録媒体A)を用いるが、これ以外の光カード等の同様な構成を有する相変化型光記録媒体についても本発明を適用可能であることは言うまでもない。
図1は、本発明の一実施形態である光記録媒体Aを示す拡大断面図である。光記録媒体Aは、その基本的な構成として、記録・再生または消去用レーザ光が入射する入射面1aを底面とする基板1上に、第1保護層2、記録層3、第2保護層4、反射層5、第3保護層6を順次積層したものである。
基板1の材料としては、各種透明な合成樹脂、透明ガラスなどが使用できる。埃の付着や基板1の傷などの影響を避けるために、透明な基板1を用い、集光したレーザ光で基板1の入射面1a側から記録層3に情報を記録する。このような基板1の材料として例えば、ガラス、ポリカーボネイト、ポリメチル・メタクリレート、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。特に、光学的複屈折及び吸湿性が小さく、成形が容易であることからポリカーボネイト樹脂が好ましい。
基板1の厚さは、特に限定するものではないが、DVDとの互換性を考慮すると0.01mm〜0.6mmが好ましく、なかでも0.6mmが最も好ましい(DVDの全厚は1.2mm)。これは基板1の厚さが0.01mm未満であれば、基板1の入射面1a側から収束したレーザ光で記録する場合でも、ごみの影響を受け易くなるからである。また、光記録媒体の全厚に制限がないのであれば、実用的には0.01mm〜5mmの範囲内であればよい。5mm以上であれば対物レンズの開口数を大きくすることが困難になり、照射レーザ光のスポットサイズが大きくなるため、記録密度を上げることが困難になるからである。
基板1はフレキシブルなものでも良いし、リジッドなものであっても良い。フレキシブルな基板1は、テープ状、シート状、カード状の光記録媒体で使用する。リジッドな基板1は、カード状、あるいはディスク状の光記録媒体で使用する。
第1保護層2及び第2保護層4は、記録時に基板1、記録層3などが熱によって変形して記録特性が劣化することを防止するなど、基板1、記録層3を熱から保護する効果を奏したり、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効果を奏する。
第1保護層2及び第2保護層4はそれぞれ、記録・再生または消去用のレーザ光に対して透明であって屈折率nが1.9≦n≦2.3の範囲にあることが望ましい。さらに、第1保護層2及び第2保護層4の材料は熱特性の点から、SiO2、SiO、ZnO、TiO2、Ta25、Nb25、ZrO2、MgOなどの酸化物、ZnS、In23、TaS4などの硫化物、SiC、TaC、WC、TiCなどの炭化物の単体及び混合物が好ましい。なかでも、ZnSとSiO2の混合膜は、記録、消去の繰り返しによっても、記録感度、C/N、消去率などの劣化が起こりにくいことから特に好ましい。
また第1保護層2及び第2保護層4は、同一の材料、組成でなくとも良く、異種の材料から構成されていてもかまわない。
第1保護層2の厚さは、およそ5nm〜500nmの範囲である。さらには、第1保護層2の厚さは、基板1や記録層3から剥離し難く、クラックなどの欠陥が生じ難いことから、40nm〜300nmの範囲が好ましい。40nmより薄いと、ディスクの光学特性を確保しにくく、300nmより厚いと生産性に劣る。
第2保護層4の厚さは、C/N、消去率などの記録特性が良く、安定に多数回の書換えが可能なことから、0.5nm〜50nmの範囲が好ましい。0.5nmより薄いと記録層3の熱確保が難しくなるため最適記録パワーが上昇し、50nmより厚いとオーバライト特性の悪化を招く。
記録層3は、Ge−Sb−In−Sn合金を主成分とする合金層である。ここでGe−Sb−In−Sn合金を主成分とするとは、記録層3を構成する全材料のうちGe−Sb−In−Sn合金の占める割合が全材料の50%を超える場合をさし、90%以上の場合が好ましい。記録層3の層厚は、10nm〜25nmが好ましい。層厚が10nmより薄いと結晶化速度が低下し高速記録特性が悪くなり、25nmより厚いと記録時に大きなレーザパワーが必要となる。
記録層3の片面、もしくは両面に接する界面層を設けても良い。界面層の材料としては、硫黄物を含まないことが重要である。硫黄物を含む材料を界面層として用いると、オーバーライトの繰り返しにより界面層に含まれる硫黄が記録層3中に拡散し、記録特性が劣化することがあるので好ましくない。また、消去特性が優れないという点からも好ましくない。
界面層の材料としては、窒化物、酸化物、炭化物のうち少なくとも1種類を含む材料が好ましく、具体的には窒化ゲルマニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム、炭化シリコン、炭素のうち少なくとも1種類を含む材料が好ましい。また、これらの材料に酸素、窒素、水素などを含有させても良い。前述の窒化物、酸化物、炭化物は化学量論組成でなくても良く、窒素、酸素、炭素が過剰あるいは不足していても良い。このことで界面層が剥離しにくくなり、保存耐久性等が向上するなど、界面層の特性が向上する場合がある。
反射層5の材料としては、光反射性を有するAl、Au、Agなどの金属、これらの金属を主成分とし、1種類以上の金属または半導体からなる添加元素を含む合金、及びこれらの金属にAl、Siなどの金属窒化物、金属酸化物、金属カルコゲン化物などの金属化合物を混合したものなどが挙げられる。
なかでもAl、Au、Agなどの金属、及びこれらの金属を主成分とする合金は、光反射性が高く、かつ熱伝導度を高くできることから好ましい。合金の例としては、AlにSi、Mg、Cu、Pd、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、Mn、Zrなどの少なくとも1種類の元素を混合したもの、あるいは、AuまたはAgにCr、Ag、Cu、Pd、Pt、Ni、Ndなどの少なくとも1種類の元素を混合したものなどが一般的である。しかし高線速度記録を考慮した場合には、とりわけ熱伝導率の高いAgを主成分とする金属または合金が、記録特性の点から好ましい。ここでAgを主成分とするとは、反射層5を構成する全材料(元素)の内、最も多く含まれる材料がAgであることをいう。また、全材料に含まれるAgが50%を超えることが好ましく、95%以上が更に好ましい。
ただし、反射層5に純銀や銀合金を用いた場合には、AgS化合物の生成を抑制するため、反射層5に接する層はSを含有していない材料を用いることが好ましい。
反射層5の厚さは、反射層5を形成する材料の熱伝導率の大きさによって変化するが、50nm〜300nmであるのが好ましい。反射層5の厚みが50nm以上であれば、反射層5は光学的には変化せず反射率の値に影響を与えないが、反射層5の厚みが増すと冷却速度への影響が大きくなる。また、300nmを超える厚さを形成するのは製造上多くの時間を要する。従って熱伝導率の高い材料を用いることにより、反射層5の層厚をなるべく最適範囲に制御する。
ここで、反射層5にAgまたはAg合金を、第2保護層4にZnSとSiO2の化合物を用いる場合には、第2保護層4と反射層5の間に拡散防止層(図示せず)を挿入することが好ましい。これは第2保護層4中のSと反射層5中のAgとの化学反応により生成されるAgS化合物による反射率の低下を抑制するためである。
拡散防止層の材料としては、上記した界面層と同様に硫黄物を含まない材料であるのが重要であり、具体的な材料は、界面層の材料と同じものや金属、半導体、シリコン、ゲルマニウム、窒化ゲルマニウムクロムを用いることができる。
≪光記録媒体の製造方法≫
第1保護層2、記録層3、第2保護層4、反射層5などを基板1上に積層する方法としては、公知の真空中での薄膜形成法が挙げられる。例えば、真空蒸着法(抵抗加熱型や電子ビーム型)、イオンプレーティング法、スパッタリング法(直流や交流スパッタリング、反応性スパッタリング)であり、特に、組成、層厚のコントロールが容易であることから、スパッタリング法が好ましい。
また、真空漕内で複数の基板1を同時に成膜するバッチ法や、基板1を1枚ずつ処理する枚葉式成膜装置を使用することが好ましい。形成する第1保護層2、記録層3、第2保護層4、反射層5などの層厚の制御は、スパッタ電源の投入パワーと時間を制御したり、水晶振動型膜厚計で堆積状態をモニタリングしたりすることで容易に行える。
また、第1保護層2、記録層3、第2保護層4、反射層5などの形成は、基板1を固定した状態、あるいは移動、回転した状態のどちらで行っても良い。層厚の面内の均一性に優れることから、基板1を自転させることが好ましく、さらに公転を組み合わせることがより好ましい。必要に応じて基板1の冷却を行うと、基板1の反り量を減少させることができる。
また本発明の効果を著しく損なわない範囲において、反射層5などを形成した後、すでに形成した各層の変形防止等のため、ZnS、SiO2等を用いた誘電体層あるいは紫外線硬化樹脂等を用いた樹脂保護層を第3保護層6として必要に応じて設けても良い。
このあと、同様に各層を形成した基板1をもう1枚用意し、2枚の基板1を接着剤などで貼り合わせて、両面の光記録媒体としても良い。
続いて、光記録媒体Aの初期化を行う。初期化は記録層3にレーザ光、キセノンフラッシュランプ等の光を照射して加熱し、記録層3の構成材料を結晶化させることである。再生信号ノイズが少ないことから、レーザ光による初期化が好ましい。
≪記録層材料の検討≫
本発明者は光記録媒体Aの記録及びオーバライト特性を良好にするには、記録層3を構成する材料の原子比が所定の関係にあることが好ましいのではないかと推定し、下記の実施例1〜9及び比較例1〜12に基づいてその推定が正しく、記録及びオーバライト特性が最良となる原子比の関係を有することを見出した。
以下の各実施例及び各比較例では、波長が660nmのレーザダイオード、NA=0.60の光学レンズを搭載したパルステック社製光ディスクドライブテスタ(DDU1000)を用いて記録(1ビーム・オーバーライト)と再生を行った。
8−16(EFM+)変調ランダムパターンを用いて、記録線速度は21m/s(DVD−RW規格6倍速相当)、あるいは28m/s(DVD−RW規格8倍速相当)で記録し、再生評価を行った。単位クロックTは6.4ns(DVD6倍速)あるいは4.8ns(DVD8倍速)で、ビット長は0.267μm/ビットである。このようにして光記録媒体Aに対してDVD−ROMと同密度の記録を行った。この場合の光記録媒体Aの容量は4.7Gバイトである。なお、光記録媒体Aに対する最適条件で隣接トラックも含め1回、2回、10回及び1000回オーバーライトした後、その再生信号の振幅の中心でスライスし、クロック・トゥー・データ・ジッタを測定した。測定はシバソク社製再生専用機(LM220A)を用いて、線速7.0m/sで行った。なお再生光のレーザパワー(再生パワー)Prは0.4mWで一定とした。
また、記録膜組成の定量分析には、シーメンス社製の蛍光X線分析装置SRS303を用いた。
(実施例1)
直径が120mm、板厚が0.6mmのポリカーボネイト樹脂製の基板1上に、後述する各層を形成した。基板1にはトラックピッチが0.74μmで空溝が形成されている。この溝深さは25nmであり、グルーブ幅とランド幅の比は、およそ40:60であった。なお、グルーブは記録・再生または消去用レーザ光の入射方向から見て凸状になっている。
まず、真空容器内を3×10-4Paまで排気した後、2×10-1PaのArガス雰囲気中でSiO2を20mol%添加したZnSターゲットを用い高周波マグネトロンスパッタ法により、基板1上に厚さ66nmの第1保護層2を形成した。
続いて、記録層3をGe−Sb−Inの3元素単一合金ターゲットと、Sn単一合金ターゲットのコスパッタ(co-sputter)で厚さ16nmとして形成した。記録層3の組成比はGe12Sb70In13Sn5である。続いて第2保護層4を第1保護層2と同じ材料で厚さ16nm、反射層5をAg−Pd−Cuターゲットで厚さ120nmとして、順次積層した。
基板1を真空容器内より取り出した後、この反射層5上にアクリル系紫外線硬化樹脂(ソニーケミカル製SK5110)をスピンコートし、紫外線照射により硬化させて膜厚が3μmの第3保護層6を形成して、図1に示す光記録媒体Aを得た。
こうして作製した光記録媒体Aにトラック方向のビーム幅が半径方向より広い形をしているワイドビームのレーザ光を照射して、記録層3を結晶化温度以上に加熱し、初期化処理を行った。
続いて、光記録媒体Aに基板1側から記録層3のグルーブに記録を行った。
図2に、光記録媒体Aに情報を記録するときに使用する記録パルスパターンを示す。記録パルスパターンに基づいてレーザ光を3値(記録パワーPw、消去パワーPe、ボトムパワーPb)のレーザ強度で変調して、記録信号のマーク長に対応してパルス数を増減させ、所望のマーク長の記録マークを記録層3に形成する。レーザ強度は記録パワーPwが一番大きく、消去パワーPe、ボトムパワーPbの順に小さい。
記録パルスパターンは図2に示すように、消去パワーPeから立ち上がって最初に記録層3にレーザ光を記録パワーPwで印加する先頭パルスTtopと、先頭パルスTtopに続くパルスであり、記録パワーPwとボトムパワーPbとを交互に印加するマルチパルスTmpと、レーザ光をボトムパワーPbから立ち上がって、消去パワーPeを印加する終端に位置する消去パルスTclからなる。先頭パルスTtopとマルチパルスTmpとは記録層3に対して記録マークを形成するための記録パルスとなっている。なお、マルチパルスTmpがなく先頭パルスTtopのみで記録パルスが形成される場合もある。
6倍速記録では、記録パワーPw=23mW、消去パワーPe=6mW、ボトムパワーPb=0.5mWを使用し、それぞれ隣接トラックを含めオーバーライトを行った。
実施例1の初期及びオーバライト記録特性を表1に示す。なお、表1では例えば記録膜組成の化学式の添字を例えばGe12Sb70In13Sn5のように下付文字で記載すべきところを、見やすさを考慮してGe12Sb70In13Sn5のように記載している。また、記録膜組成をGeaSbbIncSndと表した場合のa+b+c+d=1とした組成比を併せて記載した。
Figure 2006205426
表1に示すように初回記録(DOW0)ジッタが6.8%、オーバライト1回(DOW1)ジッタが8.3%、オーバライト9回(DOW9)ジッタが8.0%であり、さらにオーバライト999回(DOW999)ジッタが9.8%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
ここで述べるオーバライトはワンビームオーバライトのことであり、1回のレーザ走査で以前に形成された記録マークを消し、新たに記録マークを形成することをいう。そしてDOW0は初期化した光記録媒体Aの未記録部へ記録マークを形成する初回記録、DOW1は更にそこへ記録マークを形成するオーバライト1回目である。なお、ジッタ特性はエラーレートに悪影響を与えないジッタである12%を基準とし、それより低い場合に良好、高い場合には良好でないとした。
(実施例2)
記録層3の組成をGe8Sb70In17Sn5に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが7.2%、DOW1ジッタが8.5%、DOW9ジッタが8.2%であり、さらにDOW999ジッタが10.8%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例3)
記録層3の組成をGe20Sb70In5Sn5に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが7.8%、DOW1ジッタが8.9%、DOW9ジッタが8.9%であり、さらにDOW999ジッタが11.8%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例4)
記録層3の組成をGe13Sb60In12Sn15に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが7.6%、DOW1ジッタが9.1%、DOW9ジッタが8.8%であり、さらにDOW999ジッタが11.8%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例5)
記録層3の組成をGe8Sb80In10Sn2に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが7.0%、DOW1ジッタが8.5%、DOW9ジッタが8.2%であり、さらにDOW999ジッタが10.0%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
更に、実施例5では記録線速度を28m/s(DVD−RW規格8倍速相当。以下、8倍速。)とした場合の、光記録媒体Aの初期及びオーバライト記録特性を測定した。なお、記録パワーPw=28mW、消去パワーPe=7mW、ボトムパワーPb=0.5mWを使用した。測定した値を表1に示す。
8倍速でのDOW0ジッタは7.2%、DOW1ジッタが9.1%、DOW9ジッタが8.6%であり、さらにDOW999ジッタが11.9%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例6)
記録層3の組成をGe15Sb70In5Sn10に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが8.0%、DOW1ジッタが9.2%、DOW9ジッタが9.2%であり、さらにDOW999ジッタが11.9%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例7)
記録層3の組成をGe8Sb71In20Sn1に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが8.0%、DOW1ジッタが9.5%、DOW9ジッタが8.8%であり、さらにDOW999ジッタが11.4%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例8)
記録層3の組成をGe12Sb75In12Sn1に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが6.9%、DOW1ジッタが8.5%、DOW9ジッタが8.1%であり、さらにDOW999ジッタが11.4%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
(実施例9)
記録層3の組成をGe8Sb70In7Sn15に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW0ジッタが7.2%、DOW1ジッタが8.6%、DOW9ジッタが8.4%であり、さらにDOW999ジッタが10.5%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
更に、実施例9でも8倍速における記録・測定を行った。それぞれの条件は実施例5と同じである。測定した値は表1に示す。
8倍速でのDOW0ジッタは7.6%、DOW1ジッタが9.0%、DOW9ジッタが8.8%であり、さらにDOW999ジッタが11.9%とオーバライト特性が非常に安定して、記録特性が良好であった。
なお、以上の実施例1〜9で作成した光記録媒体Aを温度80℃相対湿度85%条件下(80℃85%RH)で96時間保存して保存特性試験を行ったところ、いずれの光記録媒体Aにおいてもジッタや反射率等の記録特性は良好であった。
(比較例1)
記録層3の組成をGe12Sb75In13に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW999ジッタが14.3%と悪化した。悪化の原因は、オーバライトによる記録層3の偏析により特性劣化が起きたためであると推測される。なお比較例1の元素構成比とは異なるGe、Sb、Inの元素構成比についても検討したが、オーバライト特性は悪かった。このように、記録層3の組成にSnを含まないものはオーバライト特性が悪いということが判明した。
(比較例2)
記録層3の組成をGe10Sb60In10Sn20に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが13.2%、DOW9ジッタが12.2%、DOW999ジッタが16.2%と悪化した。これはSn量を20%と多くしたことにより、再生信号ノイズが大きくなったためと思われる。
(比較例3)
記録層3の組成をGe2Sb75In15Sn8に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタからDOW999ジッタまで良好な記録特性が得られた。しかしながら、上述した保存特性試験を行ったところ、記録マークが消え、保存特性が悪かった。これはGe量が少ないためにマーク安定性が損なわれたためと思われる。
(比較例4)
記録層3の組成をGe25Sb65In5Sn5に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが18.8%、DOW9ジッタが15.6%、DOW999ジッタが20.3%と悪化した。これはGe量を多くしたことにより、再生信号ノイズが大きくなったためと思われる。
(比較例5)
記録層3の組成をGe15Sb55In15Sn15に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが14.2%、DOW9ジッタが14.8%、DOW999ジッタが17.7%と悪化した。これはSb量が少なく、高速結晶化速度が6倍速に対応できるほど速くならなかったためである。
(比較例6)
記録層3の組成をGe8Sb85In5Sn2に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタからDOW999ジッタまで良好な記録特性が得られなかった。
更に、比較例6でも8倍速における記録・測定を行った。それぞれの条件は実施例5と同じである。測定した値は表1に示す。
8倍速においても、DOW1ジッタからDOW999ジッタまで良好な記録特性が得られなかった。
以上より、記録特性が悪化したのは、Sb量が多く、Sb単結晶と推測されるノイズ成分が多くなったためである。
(比較例7)
記録層3の組成をGe15Sb75In3Sn7に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが16.6%、DOW9ジッタが15.2%、DOW999ジッタが20.8%と悪化した。これはIn量が少なく、再生信号ノイズが大きくなったためである。
(比較例8)
記録層3の組成をGe8Sb65In25Sn2に変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが18.6%と悪く、これ以降のジッタも悪化した。これはIn量が多く、再生信号ノイズが大きくなったためである。
(比較例9)
反射層5の材料をAlTiに変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが18.9%、DOW9ジッタが17.6%、DOW999ジッタが20.3%と悪化した。
(比較例10)
反射層5の材料をAlCrに変更した以外は、実施例2と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1以降のジッタが悪化した。
(比較例11)
反射層5の材料をAlCrに変更した以外は、実施例9と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1以降のジッタが悪化した。
更に、比較例11でも8倍速における記録・測定を行った。それぞれの条件は実施例5と同じである。測定した値は表1に示す。
8倍速においても、DOW1以降のジッタが悪化し、良好な記録特性が得られなかった。
(比較例12)
記録層3の組成をGe3In3Ag2Sb76Te16に、反射層5の材料をAgPdCuに変更した以外は、実施例1と同じ光記録媒体Aを作成し、記録・測定した。
初期及びオーバライト記録特性は、表1に示すようにDOW1ジッタが21.3%と悪かった。これは記録層3の材料として、Sb70Te30共晶近傍の材料を主成分として用い、高速結晶化速度を得るためにさらに過剰のSbを足したために、再生信号ノイズが大きくなったことが原因と思われる。
以上より、良好な記録及びオーバライト特性を得るための、記録層3を構成する材料であるGe−Sb−In−Sn合金のそれぞれの原子比について次の(1)式から(4)式の関係を満たすことが好ましいことが判明した。なお、Geの原子比をa、Sbの原子比をb、Inの原子比をc、Snの原子比をdとし、a+b+c+d=1である。
0.08≦a≦0.20 …(1)
0.60≦b≦0.80 …(2)
0.05≦c≦0.20 …(3)
0.01≦d≦0.15 …(4)
Geは、保存特性を良好にするために必要な元素であり、その原子比aは(1)式の範囲が好ましい。0.08より小さいと記録マークの保存安定性が損なわれ、0.20より大きいと再生信号ノイズがくなる。
Sbの原子比bは(2)式の範囲が好ましい。0.60より小さいと結晶化速度が遅くなり、高線速度記録に対応できない。0.80より大きいと再生信号ノイズがくなる。
Inの原子比cは(3)式の範囲が好ましい。0.05より小さいと再生信号ノイズが大きくなり、DOW999ジッタが特に悪化した。0.20より大きいと再生信号ノイズが大きくなり、DOW1以降のジッタが悪化した。
Sn元素を添加することは、オーバライト特性を良好に維持するために必要であり、その原子比dは(4)式の範囲が好ましい。0.01より小さいとオーバライトによる記録層3の偏析がおこり、オーバライト特性が悪化する。0.15より大きいと再生信号ノイズが大きくなる。また、原子比dが0.03から0.10の範囲にある場合DOWジッタ特性が良好となり、より好ましい。
更に、記録層3にGe−Sb−In−Sn合金を用いたときの、反射層5の材料には熱伝導率の高いAgを主成分とした材料を用いることが好ましいことも判明した。
比較例9〜比較例11のように反射層5にAlが主成分とした材料(AlTi、AlCr)を用いるとDOW1以降のジッタが悪化した。これはAgの熱伝導率が4.29(W/cm・K)であるのに対し、Alの熱伝導率が2.37(W/cm・K)と低いために光記録媒体が徐冷構造となり、結晶化つまり消去状態となりやすく、マークサイズの精度が悪化したことによると考えられる。
上述で述べているDVD−RWなどの相変化型光記録媒体のみならず、同様に形成したもう1枚の光記録媒体Aを用意し、基板1どうしを粘着シールを用いて貼り合わせた両面記録型光記録媒体や、記録層3が2層以上の複数層の相変化型光記録媒体でも同様の効果があるといえる。
更に、図3に示すような超高密度の相変化型記録媒体の構成でも同様の効果があるといえる。図3に示す光記録媒体Bは、記録・再生または消去用のレーザ光の入射面17aを底面とした厚さが約0.1mmの保護層17の上に、第1保護層12、記録層13、第2保護層14、反射層15、及び基板11を順次積層した構成となっている。
本発明に係る光記録媒体の一実施形態を示す拡大断面図である。 記録パルスパターンの一例を示す図である。 本発明に係る光記録媒体の他の実施形態を示す拡大断面図である。
符号の説明
A 光記録媒体
1 基板
2 第1保護層
3 記録層
4 第2保護層
5 反射層

Claims (2)

  1. 相変化型光記録媒体において、
    基板と、
    前記基板上に少なくとも、情報を記録する記録層と入射光を反射する反射層とを有し、
    前記記録層は、Ge−Sb−In−Sn合金を主成分とし、
    前記Ge−Sb−In−Sn合金を構成するGe、Sb、In、Snそれぞれの元素の原子比をa、b、c、dとしたとき、前記原子比a〜dが以下の(1)式から(4)式
    0.08≦a≦0.20 …(1)
    0.60≦b≦0.80 …(2)
    0.05≦c≦0.20 …(3)
    0.01≦d≦0.15 …(4)
    但し、a+b+c+d=1
    を満たすことを特徴とする光記録媒体。
  2. 前記反射層は、Agが主成分であることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。

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