JP2006212880A - 相変化型光記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度記録が可能で、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上であり、かつ広い記録線速度範囲で再生エラー特性とジッタ特性が両立する相変化型光記録媒体の提供。
【解決手段】 （１）０．５μｍ以下の長さの最小マークを記録することができ、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上である光記録媒体において、相変化記録層がＧａ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅの４元素合金から成り、それぞれの元素の組成比（原子％）をα、β、γ、δとして、各組成比が、３≦α≦１１、５５≦β≦７４、１５≦γ≦２５、３≦δ≦１５、α＋β＋γ＋δ＝１００を満たしている相変化型光記録媒体。
（２）相変化記録層が、Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を、前記合金に対して１〜５原子％含む（１）記載の相変化型光記録媒体。
（３）相変化記録層が、Ｔｅを、前記合金に対して１〜５原子％含む（１）又は（２）記載の相変化型光記録媒体。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光ビームを照射することにより記録層材料に光学的な変化を生じさせて情報の記録再生を行ない、広い記録線速において書き換え記録が可能な相変化型光記録媒体に関するものである。

近年、相変化材料を記録層とした光記録媒体、特に相変化光ディスクの開発が盛んに行われている。
一般に相変化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、基板から順番に下部保護層、記録層、上部保護層、反射層の構成が基本的なものである。下部及び上部保護層には酸化物、窒化物、硫化物などが用いられるが、中でもＺｎＳとＳｉＯ_２を混合したＺｎＳ−ＳｉＯ_２がよく用いられる。記録層にはＳｂＴｅを主成分とする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などが挙げられるが、これらの他にも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。

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法など様々な方法を用いる事ができるが、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るため、これを結晶化状態にする、所謂初期化工程を施す事が一般的である。相変化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事で行う。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。

初期化された相変化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）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事ができる。更に、相変化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（以下、ＤＯＷという）記録が可能である。ちな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事で、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事である。
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長さのマークを記録する。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ジッタ特性が一般的に用いられる。

このような相変化光ディスクは、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ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が、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。相変化技術を用いた光ディスクへの高速記録には、より速い記録線速度での書換え性能とより広い記録線速度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度であり、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。この為、最高線速度は光ディスク用記録再生装置が有する光ディスクの回転能力の限界で決まってしまい、それ以上の線速度での記録が可能な場合は回転能力限界の回転数一定のＣＡＶ記録を用いる必要性が出てくる。
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、その場合半径２４ｍｍでは約２５ｍ／ｓの線速度であり、これをＤＶＤの基準線速度３．５ｍ／ｓで規格化すると約７倍速にあたり、これ以上の高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、複数の記録線速度を利用するＺＣＬＶ記録を行う必要がある。
以上のように、記録線速度の向上とは最高線速度の向上だけでなく、ある一定の記録線速度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である事から、（最外周での記録線速度）／（最内周での記録線速度）の比率を求めると、記録線速度範囲は約２．４倍である。具体的には、ＤＶＤ＋ＲＷの４倍速ディスクでは、ＣＡＶ記録に必要な記録線速度範囲は、５．８〜１４．０ｍ／ｓとなる。なお、ここでいう「４倍速」とはＤＶＤの基準線速度である３．５ｍ／ｓの４倍の線速度のことである。
一方、最高記録線速度が速くなると、必然的に記録線速度範囲も広くなる。即ち、上述したように、４倍速ディスクでは５．８〜１４．０ｍ／ｓ（記録線速度範囲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（記録線速度範囲１６．５ｍ／ｓ）と記録線速度範囲が広がることが分かる。以上の事から、ＣＡＶ或いはＺＣＬＶ記録において記録線速度を向上させるためには、最高記録線速度を速くすると同時に記録線速度範囲を更に広げる事が必要である事が分かる。

本発明に関連する公知文献としては、次の特許文献１〜３が挙げられる。
まず特許文献１には、相変化記録層にＳｂＳｎＧｅＴｅＭ１（Ｍ１はＩｎ，Ｇａ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇほか）を用いた、初期結晶化が容易で、信号振幅が大きく、繰り返しオーバーライト特性に優れ、保存安定性に優れ、更には高転送レートでの記録で優れたジッタ特性を有する高速記録消去が可能な情報記録媒体に関する発明が開示されている。
また、特許文献２には、ＧａＳｂ系において広い線速領域で記録が可能な相変化型光記録媒体及びその製造方法と記録方法に関する発明が開示されている。
また、特許文献３には、ＳｎＳｂＧａＧｅ系において、記録線速が１０倍以上の高線速記録においても記録感度が良好であり、幅広い記録線速領域で繰り返し記録が可能であると共に、保存信頼性にも優れた相変化型情報記録媒体及びその製造のためのスパッタリングターゲットに関する発明が開示されている。
しかし、上記何れの文献にも、後述する本発明者らが見出した再生エラーに関する新たな課題については記載も示唆もされておらず、当然ながら、その解決手段に関する記載もない。

特開２００４−２０３０１１号公報 特開２００４−２２４０４０号公報 特開２００３−０２９１１９号公報

前記背景技術の項で、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たが、特にＣＡＶ記録は回転数が一定である事から、記録する半径値によって回転数を調整する必要が無い為、ランダムアクセス記録の高速化に必須の技術でもある。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、結果的に記録速度の向上にも繋がる。
このように高速記録に求められる、最高記録線速度と広い記録線速度範囲の実現を開発中に、本発明者らは従来知られていない新たな課題を見出した。
即ち、ディスク特性としてジッタ特性が実用レベルにある記録線速度範囲内に再生エラーが多くなるという現象を見出した。ちなみに、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。
従来はジッタ特性が良好であれば再生エラーも低く、それぞれが相反するという現象は確認されていない。唯一、相反する場合としては、ディスクに欠陥が多い場合にジッタ特性と再生エラー特性が相反する場合が稀にあるが、本発明者らが見出した現象はその程度が全く異なる範囲であった。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光ディスクにおける記録線速度とＤＯＷ１０回記録時のジッタ特性と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たる。図をみると、３倍速から８倍速までジッタ特性はほぼ９％以下と実用上問題のないレベルであるのに対し、ＰＩエラーが４〜７倍速の範囲で急激に大きくなっている事が分かる。ＰＩエラーが２８０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、それを遥かに上回る値を示しており、ジッタ特性とエラー特性が大きく相反している事が分かる。このような現象は従来は見出されておらず、本発明者ら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できている。

次に、この現象の詳細を調べる為に、図１で用いたディスクに、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場合の記録マーク形状の模式図を図３（ａ）に示す。なお、マーク形状は透過電子顕微鏡で観察した結果であり、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はマーク中に微結晶が発生している事が分った。このような微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）に比べてひずんでしまう。その結果、２値化後の信号は図３（ｃ）のようになり、結晶のあるマークＢのみが３Ｔよりも短く再生されてしまう。
アモルファスマークに対して結晶状態が影響する例としては、
（１）余熱による再結晶化（例えば、特開２００４−１６４８５０号公報）
（２）高速記録時に十分な結晶化が行えずに消し残りが発生する（例えば、特開２００４
−１６４８４９号公報）
（３）多数回のＤＯＷ記録を行う事でアモルファスマーク周辺に結晶が析出する
などが知られているが、本発明で見出した現象は、ＤＯＷ記録の回数に依らない点、アモルファスマークの全てでなく一部に微結晶が発生している点、ジッタ特性が良好であるにも関わらず再生エラーが非常に大きくなっている点などから、従来から知られている現象とは異なる事が分かる。
更に、記録密度がＤＶＤ程度に高くなると、このような微結晶が最短マークに存在する事が再生エラーの増加に繋がると考えられる。
以上の事から、本発明は、高密度記録が可能で、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上で、かつ広い記録線速度範囲で再生エラー特性とジッタ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）〜７）の発明（以下、本発明１〜７という）によって解決される。
１） ０．５μｍ以下の長さの最小マークを記録することができ、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上である光記録媒体において、相変化記録層がＧａ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅの４元素合金から成り、それぞれの元素の組成比（原子％）をα、β、γ、δとして、各組成比が次の範囲を満たしていることを特徴とする相変化型光記録媒体。
３≦α≦１１
５５≦β≦７４
１５≦γ≦２５
３≦δ≦１５
α＋β＋γ＋δ＝１００
２） 組成比が次の範囲を満たしていることを特徴とする１）記載の相変化型光記録媒体。
３≦α≦１１
５５≦β≦７０
１５≦γ≦２５
５≦δ≦１５
α＋β＋γ＋δ＝１００
３） 相変化記録層が、Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を、前記合金に対して１〜５原子％含むことを特徴とする１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
４） 相変化記録層が、Ｔｅを、前記合金に対して１〜５原子％含むことを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
５） 透明基板上に少なくとも第一保護層、相変化記録層、第二保護層、反射層がこの順番に積層され、各層の膜厚が、照射するレーザ光の波長をλ［ｎｍ］として、次の関係を満たすことを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
第一保護層膜厚 ｔ１： ０．０７λ≦ｔ１≦０．５λ
相変化記録層膜厚ｔ２：０．０１５λ≦ｔ２≦０．０５λ
第二保護層膜厚 ｔ３：０．００５λ≦ｔ３≦０．０５５λ
反射層膜厚 ｔ４： ０．１λ≦ｔ４≦０．４５λ
６） 第一保護層と相変化記録層の間に、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）からなる界面層を有することを特徴とする５）記載の相変化型光記録媒体。
７） 界面層の膜厚が２〜６ｎｍであることを特徴とする６）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。
０．５μｍ以下の長さの最小マークを記録することができ、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上で、かつ広い記録線速度範囲で再生エラー特性とジッタ特性が両立する相変化型光記録媒体を得るには、記録層に本発明１で規定する４元素合金を用いる必要がある。但し、該４元素合金の特性を阻害しない限り、不純物などを含んでいても構わない。
最小マークの長さは、高密度記録を可能とするため０．５μｍ以下とする必要がある。最小マークの長さは短いほど好ましいが、記録レーザ波長などの記録条件によっても変化するので数値により限定することは難しい。しかし、現在の技術水準では０．３μｍ程度が限界である。
また広い記録線速度範囲とは最高記録線速度の約０．４〜０．９倍程度の範囲を指す。前述した図１をみると、８倍速記録ではジッタ特性とＰＩエラー特性を両立させることができるが、中間の線速度で記録を行なうと両立が難かしいことが分る。しかし、本発明１、２で規定する元素組成の記録材料を用いれば、８倍速の約０．４〜０．９倍に当る中間の記録線速度でもジッタ特性及びＰＩエラー特性を両立させることができる。

Ｇａ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅの４元素の組成が上記範囲を満たさなければならない理由は次のとおりである。
Ｓｂは相変化材料として情報の記録消去を行なうことにおいては安定した元素であり、この元素を母体とした構成とするのが良い。Ｓｂは材料の結晶化速度を速める効果があり、高速記録を行なうためには、その組成比は大きい方が良い。特に、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上である光記録媒体を実現するためには、Ｓｂ組成比を５５原子％以上とする必要がある。Ｓｂが５５原子％よりも少ないと情報の記録及び消去が安定せず、高速記録を行なうことが困難となり適さない。また、Ｓｂがある程度以上多くなると、最短のアモルファスマークの内側にある確率で微結晶が発生してしまうため、ジッタ特性が良好であるにもかかわらず再生エラーが高くなってしまう。したがってＳｂ組成比は７５原子％未満とするのが良い。

Ｇｅ、Ｇａは結晶化速度を遅くする効果がある。そのため、何れの場合もアモルファス化を促進し、元素の種類や添加量に応じて所望の記録線速度に適した結晶化速度に調整することが可能になる。また、同時に元素の種類や添加量に応じて結晶化温度を高くすることができ、アモルファス相の保存安定性が向上する。
このうちＧｅは、アモルファスマーク内部にある確率で発生してしまう微結晶の発生確率を低下させる効果があるため、できるだけ多く添加した方が良いが、あまり入れ過ぎると、結晶化速度を低下させ過ぎてしまい高速記録が行なえなくなる不具合が生じるため、Ｇｅの組成比は１５原子％以下であることが好ましい。また、Ｇｅの添加量が少な過ぎると、アモルファスマーク内部にある確率で発生してしまう微結晶の発生確率が高くなり始めてしまい、かつアモルファスマークの保存安定性が低下するため、３原子％以上添加することが好ましい。
Ｇａは、Ｇｅほど微結晶の発生確率を低下させる効果は見られない。しかし、繰り返し記録特性を向上させる効果があるので添加量は多い方がよいが、あまり多すぎると記録材料の結晶化速度を低下させてしまい、高速記録が行なえなくなる不具合が生じる。そのため、組成比としては１０原子％以下に抑えることが好ましい。また、少な過ぎると繰り返し記録特性や保存安定性が低下してしまうため、３原子％以上添加することが好ましい。

Ｓｎはアモルファス化促進作用はないが、所望の特性を得るためにＧｅ、Ｇａを添加した結果、結晶化速度が遅くなってしまった場合に、Ｓｂの一部をＳｎに置換すると、結晶化速度を速くすることができる。また、ＧｅやＧａを用いたことにより初期化が困難になってしまった場合にも、Ｓｂの一部をＳｎに置換すると初期化が容易になる作用も持つ。Ｓｂの一部をＳｎに置換することにより結晶化速度を速くしたり、初期化を容易にしたりする効果を得るためには、Ｓｎの組成比を１５原子％以上とすることが好ましい。しかし、多すぎると、Ｓｂと同様に最短のアモルファスマークの内側に微結晶がある確率で発生してしまうため、ジッタ特性が良好であるにも拘わらず再生エラー特性が悪くなってしまう。更に繰り返し記録の耐久性を損ねたり、結晶の安定性を劣化させ、保存前後の記録特性や記録条件のずれを大きくしてしまったりするため、Ｓｎの組成比は２５原子％以下にすることが好ましい。

本発明２で規定する記録層材料を用いると、アモルファスマーク内部にある確率で発生してしまう微結晶の発生確率を更に低減させ、再生エラー特性を実用上問題のない値まで抑えることができる。
本発明３のように、記録層にＩｎ、Ａｇ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を添加すると、保存安定性を更に良好にすることができる。これらの元素の合計添加量は、ＧａＳｂＳｎＧｅ系合金に対して、１原子％未満では効果がなく、５原子％を超えると結晶化温度が高くなり過ぎて初期結晶化が困難となる。
本発明４のように、記録層にＴｅを添加すると、初期結晶化が容易になり、均一な結晶状態を得やすくなる。Ｔｅが１％未満の場合は効果が現れない。Ｔｅが５％を超えると、結晶化速度が低下してしまい、記録層材料に高速の記録速度に応じた結晶化速度を持たせることができなくなり、記録特性が悪くなる。

本発明５は、本発明の相変化型光記録媒体の好ましい層構成を規定したものである。
透明基板としては、例えば表面にトラッキング用の案内溝を有し、直径１２ｃｍ、厚さ０．６ｍｍのディスク状で、加工性、光学特性に優れたポリカーボネート基板が好ましい。屈折率は１．５〜１．６が良い。
第一保護層には、透明基板及び相変化記録層との密着性が良いこと、耐熱性が良いことなどが要求される。また、相変化記録層の効率的な光吸収を可能にする光干渉層としての役割も担うことから、高線速での繰り返し記録に適した光学特性を有することが望ましい。好ましい材料としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２（モル比８０：２０）が挙げられる。
第一保護層の膜厚ｔ１［ｎｍ］は、レーザ光の波長（本発明の相変化型光記録媒体に用いられる波長範囲は、４００〜７００ｎｍ程度である）をλ［ｎｍ］として、０．０７λ≦ｔ１≦０．５λの範囲が適しており、この範囲より薄いと耐熱保護層としての機能が失われ、この範囲より厚いと界面剥離が生じ易くなる。
相変化記録層の膜厚ｔ２［ｎｍ］は、レーザ光の波長をλ［ｎｍ］として、０．０１５λ≦ｔ２≦０．０５λの範囲が適しており、この範囲より薄いと光吸収が低下し記録層としての機能が失われ、この範囲より厚いと記録感度が悪化してしまう。

第二保護層には、相変化記録層及び反射層との密着性が良いこと、耐熱性が高いことなどが要求される。また、相変化記録層の効果的な光吸収を可能にする光干渉層としての役割も担うことから、高線速での繰り返し記録に適した光学特性を有することが望ましい。好ましい材料としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２（モル比８０：２０）が挙げられる。
第二保護層の膜厚ｔ３［ｎｍ］は、レーザ光の波長をλ［ｎｍ］として、０．００５λ≦ｔ３≦０．０５５λの範囲が適している。この範囲より薄いと記録感度が悪くなり、この範囲より厚いと熱が篭りすぎてしまって良好な記録特性が得られなくなる。
反射層には、熱伝導率が高いＡｇ又はＡｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｔｉなどの合金が適している。反射層の膜厚ｔ４［ｎｍ］は、レーザ光の波長をλ［ｎｍ］として、０．１λ≦ｔ４≦０．４５λの範囲が適している。この範囲より薄いと充分な放熱効果が得られずアモルファスマークを形成しづらくなるし、この範囲より厚くしても放熱効果が向上せず、ただ単に意味のない膜厚を成膜することになる。
また、第二保護層と反射層との間に第三保護層（硫化防止層）を設けても良い。この層は、第二保護層材料がＳ（硫黄）を含む場合に、このＳと反射層に含まれているＡｇとの反応によるＡｇ_２Ｓの生成を防ぐ機能を備えている。好ましい材料としては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＣ−ＴｉＯ_２、ＮｂＣ、ＮｂＯ_２、ＮｂＣ−ＮｂＯ_２、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、ＩＴＯなどが挙げられる。

本発明６のように、第一保護層と相変化記録層との間にＳｉＯ_２からなる界面層を設けると、繰り返し記録による記録層の熱ダメージが緩和され、比較的高い記録パワーでも記録特性が良好となる。
更に、本発明７のように、ＳｉＯ_２界面層の膜厚を２〜６ｎｍとすることによって、高パワー記録での繰り返し記録特性が良好となり、記録パワーマージンを広くすることができる。２ｎｍ未満では均一なＳｉＯ_２膜を形成することが困難であり、６ｎｍを越えるとＳｉＯ_２の低い熱伝導率が影響し始め、記録パワーによる熱が篭りジッタが悪くなってしまう。また、膜剥離が生じ易くなる。

本発明によれば、高密度記録が可能で、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上であり、かつ広い記録線速度範囲で再生エラー特性とジッタ特性が両立する相変化型光記録媒体を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例をふまえて述べる。
らせん状の連続グルーブを転写したＤＶＤ＋ＲＷ用のポリカーボネート基板上に、少なくとも第一保護層、相変化記録層、第二保護層、反射層をこの順番に積層して相変化光ディスク）を作製し、初期化装置で初期化してＤＶＤ＋ＲＷディスクとした。初期化は集光ビーム径が７５μｍとなる光ヘッドを用い、パワー１６００ｍＷ（ここでは、ＬＤの消費電力であり、照射パワーとは異なる）、走査速度１９ｍ／ｓ、送り５０μｍ／回転、の条件で結晶化することで行なった。相変化記録層への情報の記録は、アモルファス状態を形成させて記録マークを作るためのピークパワーＰｐ、急冷効果を与えてアモルファスマークを作り易くするためのボトムパワーＰｂ、結晶質を形成させて情報を消去するためのイレースパワーＰｅの３レベル（Ｐｐ＞Ｐｅ＞Ｐｂ）で強度変調された２Ｔ周期記録ストラテジを用いて行なった。ストラテジのパルス発生装置は日本テクトロニクス社製ＭＳＧ２であり、記録線速ｖ［ｍ／ｓ］で記録する際の設定クロック周期は、７．５×ｖ［ＭＨｚ］である。使用した評価装置は、パルステック社製のＤＤＵ−１０００であり、対物レンズのＮＡ＝０．６５、記録再生に用いられるレーザ波長λ＝６６０ｎｍである。記録パワーのスペックはＰｐで最大４０ｍＷ、Ｐｅで最大１８ｍＷである。またＰｂは、急冷効果を与えるにはできるだけ小さなパワーが良いため、０．１ｍＷに固定して記録を行なった。再生光パワーは常に０．７ｍＷである。記録したマークのうち、最小マークは約０．４μｍであった。

［実施例１〜１５、比較例１〜９］
ポリカーボネート基板上にＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第一保護層を厚さ６０ｎｍ、表１に示す組成の相変化材料からなる実施例１〜１５及び比較例１〜９の相変化記録層を厚さ１６ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第二保護層を厚さ７ｎｍ、ＴｉＣ−ＴｉＯ_２からなる第三保護層を厚さ４ｎｍ、Ａｇからなる反射層を厚さ２００ｎｍ、この順番に積層したのち初期化した。
これらのディスクの最高記録線速はＤＶＤ８倍速（２７．９ｍ／ｓ）である。
記録線速範囲が１１．５ｍ／ｓ以上２４．４ｍ／ｓ以下において、ディスクの再生エラー特性とジッタ特性を調べたところ表１のようになった。エラー及びジッタは、約４００トラックにＤＯＷ１０記録を行ない、その記録部を１倍速で再生することにより測定した。エラーの評価基準は、１００未満の場合を◎（実用的な範囲）、１００以上２８０未満の場合を○（実用可能な範囲）、２８０以上３５０以下の場合を△（良好な範囲）、３５０を超える場合を×（改善が必要な範囲）として判断した。ジッタの評価基準は、９％未満の場合を◎、９％以上１０％以下の場合を○、１０％を超える場合を×として判断した。

［実施例１６〜２１、比較例１０］
ポリカーボネート基板上にＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第一保護層を厚さ６０ｎｍ、表２の実施例１６〜２１、比較例１０に示す組成の相変化材料からなる記録層を厚さ１６ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる第二保護層を厚さ７ｎｍ、ＴｉＣ−ＴｉＯ_２からなる第三保護層を厚さ４ｎｍ、Ａｇからなる反射層を厚さ２００ｎｍ、この順番に積層したのち初期化した。
これらのディスクの最高記録線速はＤＶＤ６倍速（２０．９ｍ／ｓ）である。
記録線速範囲が８．７ｍ／ｓ以上１７．５ｍ／ｓ以下において、ディスクの再生エラー特性とジッタ特性を調べたところ表２のようになった。エラー及びジッタは、約４００トラックにＤＯＷ１０記録を行ない、その記録部を１倍速で再生することにより測定した。エラー及びジッタの評価基準は表１の場合と同じである。

［実施例２２〜２９］
表３に示す組成の相変化材料（Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素をＧａＳｂＳｎＧｅ４元系合金に添加したもの）を記録層に用いた点以外は、実施例１と同様にして相変化光ディスクを作製したのち初期化した。
これらのディスクについて、その保存安定性を調べた。即ち、光記録媒体に記録マークを書き込んでそのジッタ値を読んでおき、温度８０℃、湿度８５％の高温槽に１００時間保持した後のジッタの値を測定した。
結果を表３に示すが、保存試験後のジッタの上昇はあまり見られず良好な特性が得られている。

［実施例３０、３１］
第一保護層の厚さを５８ｎｍ（実施例３０）、５４ｎｍ（実施例３１）に変え、その上に、ＳｉＯ_２からなる界面層を厚さ２ｎｍ（実施例３０）、６ｎｍ（実施例３１）設けた点以外は、実施例２と同様にして光ディスクを作製したのち初期化した。
これらのディスク及び実施例２のディスクについて、ＤＯＷ１０００回記録を行なった結果を図４に示す。
界面層のある実施例３０及び３１は、界面層のない実施例２と比較すると、１０００回の繰り返し記録特性が大きく向上している。しかし、ＳｉＯ_２の膜厚には上限があり、膜厚が６ｎｍを超えると特性が悪くなり始め、記録パワーマージンがなくなってくるという不具合が生じる。

ＤＶＤ＋ＲＷの８倍速記録用に開発した光ディスクにおける記録線速とＤＯＷ１０回記録時のジッタ特性とＰＩエラー特性の関係を示す図。 記録ストラテジを示す図。 図１で用いた光ディスクに、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場合の結果を示す図。（ａ）記録マーク形状の模式図。（ｂ）再生信号。（ｃ）２値化後の信号。 実施例２、２９、３０のディスクについて、ＤＯＷ１０００回記録の繰り返し記録特性を示す図。

符号の説明

Ｐｗ 記録パワー
Ｐｅ 消去パワー
Ｐｂ バイアスパワー
Ｔ 基本クロック周期
ｔ 時間

Claims (7)

1. ０．５μｍ以下の長さの最小マークを記録することができ、最高記録線速度が２０ｍ／ｓ以上である光記録媒体において、相変化記録層がＧａ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅの４元素合金から成り、それぞれの元素の組成比（原子％）をα、β、γ、δとして、各組成比が次の範囲を満たしていることを特徴とする相変化型光記録媒体。
   ３≦α≦１１
   ５５≦β≦７４
   １５≦γ≦２５
   ３≦δ≦１５
   α＋β＋γ＋δ＝１００
2. 組成比が次の範囲を満たしてい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。
   ３≦α≦１１
   ５５≦β≦７０
   １５≦γ≦２５
   ５≦δ≦１５
   α＋β＋γ＋δ＝１００
3. 相変化記録層が、Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎ及びＣｕからなる群から選択された少なくとも１つの元素を、前記合金に対して１〜５原子％含む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。
4. 相変化記録層が、Ｔｅを、前記合金に対して１〜５原子％含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
5. 透明基板上に少なくとも第一保護層、相変化記録層、第二保護層、反射層がこの順番に積層され、各層の膜厚が、照射するレーザ光の波長をλ［ｎｍ］として、次の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
   第一保護層膜厚 ｔ１： ０．０７λ≦ｔ１≦０．５λ
   相変化記録層膜厚ｔ２：０．０１５λ≦ｔ２≦０．０５λ
   第二保護層膜厚 ｔ３：０．００５λ≦ｔ３≦０．０５５λ
   反射層膜厚 ｔ４： ０．１λ≦ｔ４≦０．４５λ
6. 第一保護層と相変化記録層の間に、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）からなる界面層を有することを特徴とする請求項５記載の相変化型光記録媒体。
7. 界面層の膜厚が２〜６ｎｍであ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。
   

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