JP3654172B2 - Optical information recording medium and recording method - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度な光ディスクなどの光学的情報記録用媒体に関する。特に、ディスク面内の記録トラックの間隔を狭くし記録密度を大きくしたときに問題となるクロスイレーズ特性の改善が期待できる相変化型記録層を有する光学的情報記録用媒体、および再生光に対する耐久性に優れた光学的情報記録用媒体、並びに記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な相変化型光ディスクは結晶状態とアモルファス状態の間の相変化を利用しており、結晶状態を消去状態としアモルファス状態のマークを形成する。相変化型光ディスクは持ち運び可能な高密度記録媒体として実用化されており、現在さらなる高密度化が試みられている。
【0003】
高密度化の1つの方法は、ディスク面内の記録トラック間隔を狭くすることである。しかしながら現状では光学的に決まる限界近くまで記録トラック間隔を狭くすることはできていない。その理由は、あるトラックに記録をおこなうために光を照射し加熱したときに、その隣のトラックの温度も多少上昇しアモルファスマークの一部が結晶化し消去されてしまうためである。この現象はクロスイレーズ現象と呼ばれる。
【0004】
クロスイレーズが生じやすい理由の一つは、結晶をアモルファスに相変化させる場合の動作温度と、アモルファスを結晶に相変化させる場合の動作温度が大きく異なるためである。すなわち、前者では融点以上に記録層を加熱することが不可欠であるのに対して後者では融点より低いガラス転移温度以上に加熱すれば相変化が起こり始めるのである。通常融点は600℃付近でガラス転移温度は200℃付近である。
【0005】
記録トラックに隣接するトラックでの温度上昇は記録トラックの温度上昇よりもちろん小さいが、記録トラックを融点以上の温度にしたとき、隣接トラックの一部の温度がガラス転移温度より大きくなってしまう場合があるため、クロスイレーズが起こると考えられる。
また、再生光による記録マークの結晶化が問題となる場合もある。この原因も前記クロスイレーズの場合と同様、アモルファス化時の相変化動作温度と結晶化時の相変化動作温度の違いにある。再生光によってもある程度記録層の温度が上がり、アモルファスマークが結晶化してしまうのである。
【0006】
特に、短波長での記録を行う光学的情報記録用媒体でこの現象が大きい。波長の短いレーザーでは高出力を得るのが一般的に困難なので、低出力パワーで記録できるよう、すなわち記録パワーが小さくて済むように熱の逃げにくいディスク構成にすることが多い。このとき、再生光によっても温度が上がり易くアモルファスマークが結晶化しやすくなるのである。
【0007】
一方、相変化型光ディスクでは安定結晶相と準安定結晶相との間の相変化を利用するものも知られている。
例えば特開昭63−225933号公報には、SbとAuを主成分とする合金記録層であって、溶融後急冷すると準安定相のπ相が、準安定相を加熱アニールすると安定相が得られることが記載されている。また、特開昭63−155438号公報には、溶解した後急冷すると準安定相のπ相が、徐冷すると平衡相が得られる合金が記載されており、例えばInSb−Sb共晶合金が挙げられている。
【0008】
しかしながらこれらの系では、クロスイレーズ特性や再生光劣化特性の根本的な改善は望めない。
つまり、溶融後急冷すると安定相以外の相が得られる一方、アニールしたり溶融後徐冷すると安定相が得られることから、前者では融点以上に記録層を加熱することが不可欠であるのに対して後者では融点より低い相転移温度以上に加熱すれば相変化が起こり始めるのである。これは上記の結晶相とアモルファス相との間の相変化と同じ過程であり、相変化動作温度に違いがあるという意味では同じであるため、クロスイレーズ特性や再生光劣化特性の根本的な改善は望めない。なおこの系は相変化速度が遅い等の問題点のため実用化はされていない。
【0009】
また、特開昭63−161545号公報には、マイクロクラスタ及び欠陥が結晶核の種となって、溶融を伴わずに結晶化することが可能な2つの結晶形態をとりうる材料で形成された記録層が記載されており、例えばInSb合金やGeが挙げられている。特開昭63−161546号公報には、溶融を伴わない非平衡の結晶化過程を経て形成される相異なる2つの結晶化過程を経て形成される相異なる2つの結晶形態をとりうる材料で形成された記録層が記載されており、例えばInSb合金が挙げられている。
【0010】
しかしながら、いずれも照射するレーザーの出力の大きさの違いにより両結晶間を可逆的に変化させている。すなわち加熱温度が高ければ一方の相変化が起こり、低ければ他方の相変化が起こるものであって、やはり相変化動作温度に違いがあるという意味では同じであるため、クロスイレーズ特性や再生光劣化特性の根本的な改善は望めない。なおこの系も相変化速度が遅い等の問題点のため実用化はされていない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、優れたクロスイレーズ特性と再生光に対する優れた耐久性を有する光ディスクなどの光学的情報記録用媒体とそれに適した記録方法を得ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、安定相から準安定相への相変化における動作温度と、準安定相から安定相への相変化における動作温度に実質的な差を無くすことにより、優れたクロスイレーズ特性と再生光に対する優れた耐久性を有する光学的情報記録用媒体が得られることを見いだし、本発明を完成した。
【0013】
即ち本発明の要旨は、光照射によって安定相と準安定相との間の相変化を生じる相変化記録層を有してなる光学的情報記録用媒体であって、該記録層が光照射による加熱後、相対的に急冷すると安定相が形成され、相対的に徐冷すると準安定相が形成されることを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
本発明の別の要旨は、上記光学的情報記録用媒体の記録方法であって、光照射部を該媒体に対して相対移動させながら、光照射部から該媒体に高パワー光と低パワー光を交互に照射して安定相を形成することを特徴とする記録方法に存する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の光学的情報記録用媒体は、光照射によって安定相と準安定相との間の相変化を生じる相変化記録層を有してなる光学的情報記録用媒体であって、記録層が光照射による加熱後、相対的に急冷すると安定相が形成され、相対的に徐冷すると準安定相が形成される。
【0015】
従来、準安定相と安定相がある場合には、安定相は安定であるが故に低温加熱や高温からゆっくり冷却すると得られるとされていた。そして準安定相を得るには安定相にならないように高温加熱後、急冷することが必須とされていた。
本願媒体はこれとは逆に、媒体を所定温度以上に加熱後徐冷すると準安定相が得られる性質を有する。所定温度とは準安定相への相変化が起こるに必要な高温であり、通常少なくともガラス転移温度以上である。
そしてそれと同程度に加熱したのち急冷すると、安定相が得られるのである。
【0016】
従って、このような光学的情報記録用媒体によれば、安定相から準安定相への相変化における動作温度と、準安定相から安定相への相変化における動作温度に実質的な差を無くすことができ、ひいては、優れたクロスイレーズ特性と再生光に対する優れた耐久性を有する光学的情報記録用媒体が得られる。
このような性質をもつ相変化型記録層は、例えばAu−Ge−Sb系の特定の組成のうちに見いだされる。
【0017】
以下により詳しく説明する。
急冷により安定相を生じ徐冷により準安定相を生じるということは、通常の現象と全く逆である。このような媒体が実際に存在し、このとき相変化動作温度の差が実質的に無くなることは後述の実施例で示す。まずAu−Ge−Sb系においてどのような作用でこのような通常とは逆の現象が生じるのかを考察する。
【0018】
Ge−Sb系では結晶とアモルファスの間の相変化記録が可能であることが知られている(Appl. Phys. Lett. 60(25),1992等)。Geの含有量が40at.%以下の範囲ではGe含有量が少ないほど結晶化の速度は大きい。
一方、Au−Sb系には2種類の結晶相が存在しそれらの反射率が異なることが知られている。
【0019】
本発明者はAu−Ge−Sb系で組成を変えて記録現象を解析し、以下のような考察をおこなった。たとえば、Ge−Sb系にAuを添加していくときの現象はおよそ次のようになる。Au添加量が少ないときはGe−Sb系の結晶−アモルファスの相変化を起こすが、Au添加量が多くなってくるとアモルファスに近い反射率を持つ新しい結晶相が最も安定となりこれが安定相となる。このとき元の結晶相は準安定相となる(Au添加に伴って構造は連続的に変化すると思われる。)。
【0020】
したがってこのときAu−Ge−Sb系は室温において、アモルファス相、準安定結晶相、安定結晶相の3種類をとり得る。Au添加量が比較的少ないときは、すべての温度範囲で、アモルファス相から安定相への相変化速度および準安定相から安定相への相変化速度は小さい。したがってアモルファス相と準安定結晶相の間で相変化をおこすことになる。すなわちGe−Sb系と同様で溶融後急冷することによりアモルファス相となり、徐冷することにより準安定相となる。このときは1回の光ビーム照射では安定相への変化はほとんどみられない。
【0021】
逆に、Au添加量が多くなるとアモルファス相から安定相への相変化速度および準安定相から安定相への相変化速度が大きくなり、室温では常に安定相が観測されるようになる。そしてその中間のある限られた組成範囲では、アモルファス相から安定相への相変化速度が大きく、準安定相と安定相の間の相変化速度は小さくなる。このときは溶融後急冷されてできたアモルファス相は直ちに安定相となり、徐冷されてできた準安定相はそのまま準安定相として留まる。結果的に、安定相と準安定相の間の相変化が起こっており、溶融後急冷により安定相を生じ徐冷により準安定相を生じるということになる。
【0022】
この場合、相変化の動作温度について注目すべき現象が生じる。それは、安定相から準安定相への相変化および準安定相から安定相への相変化のどちらにおいても、溶融過程を経なければ相変化は短時間では起こり得ない、という点である。準安定相と安定相の間の固相での相変化速度は小さいからである。すなわち、短時間で記録消去するにはどちらも高温加熱する必要があり、動作温度が高い。従ってクロスイレーズや再生光劣化の原因となっていた相変化動作温度の差が実質的に無くなり、これらの特性が改善されることになる。
【0023】
以上の考察は、Au−Ge−Sb系の記録現象の振る舞いを矛盾無く説明できるものであり、また従来にはなかった新規な相変化過程である。Au−Ge−Sb系以外でもアモルファス相、準安定相、安定相をとり得る記録層では組成を選べば同様の現象が起こり得ると考えられる。
このような性質を持つ記録層としては上述のように少なくともAu、Ge、Sbを主成分とする系が可能である。Ge含有量は主にアモルファス形成能に関係する(上述のようにアモルファス相は直ちに安定相に相変化する。)。良く知られているように記録線速度が大きいときには温度履歴は急冷的になりアモルファスが形成されやすくなるが、記録線速度に応じてGe量を調整することでアモルファス形成能を調節できる。例えば記録線速度が大きいほどアモルファス化しやすくなるのでGe量を減らすのがよいと考えられる。Ge以外であってもアモルファス形成能を制御できる元素であれば使用可能である。
【0024】
Au含有量は主にアモルファス相から安定相への相変化速度および準安定相から安定相への相変化速度に関係する。アモルファス相から安定相への相変化速度は大きいことが好ましく準安定相から安定相への相変化速度は小さいことが好ましい。Auが少なすぎるとアモルファス相から安定相への相変化速度が小さくなり、一方Auが多すぎると準安定相から安定相への相変化速度が大きくなるため、適切なAu量を選ぶ必要がある。
【0025】
以上を総合して、記録層組成は例えば、(GexSb1-xyAu1-y(ただし0≦x≦0.4、0.5≦y≦0.9)を主成分とする合金が好ましい範囲と考えられる。ただし正確には各元素の組成はすべての相変化速度に影響しているため、また記録消去の線速度や波長などの記録条件、層構成などにより温度履歴は異なるため、上記組成範囲から適切な組成を選んで使用するのがよい。
【0026】
なお、In−Sb系も準安定結晶相と安定結晶相の存在が知られており、AuをInに置き換えても本発明に適した記録層が得られる可能性がある。また、この記録層に他の元素を添加しても良い。
本発明者は、本発明の記録層にTeを添加することによりアモルファス相から安定相への相変化速度は大きく保ったまま準安定相から安定相への相変化速度を小さくすることが可能であることも見いだした。以上より記録層組成を例えば、((GexSb1-xyAu1-yzTe1-zと記述した場合は0≦x≦0.4、0.5≦y≦0.9、0.8≦z≦1が好ましい範囲となる。
【0027】
なお、本発明において安定相と準安定相は相対的に定義されるものであり、安定相は準安定相よりも安定であればよい。例えば二つの相を加熱した場合に、より高温でないと変化しない相を安定相とする。
また、急冷と徐冷も相対的なものであり、冷却温度がより速い場合を急冷、より遅い場合を徐冷と称している。
【0028】
本発明の相変化型記録層をもつ光学的情報記録用媒体は、クロスイレーズや再生光劣化が少なく、優れて安定した媒体である。この媒体は、書換え型の媒体としては勿論適しているが、再生光劣化が小さく長期保存安定性が高いため擬似的なライトワンス媒体(追記型媒体)としても適している。
本発明においては、準安定相状態の記録層に安定相のマークを形成すると、マークの劣化が小さく長期保存安定性が高く好ましいと考えられる。また、準安定相が相対的に反射率の高い結晶相であり、安定相が相対的に反射率の低い結晶相であると、高い反射率の記録層に低反射率のマークが形成されるので、凹凸列で情報を記録した再生専用媒体と再生機構を共通化しやすく、互換性が取りやすいため好ましい。
【0029】
記録層膜厚は5nmから100nmの範囲が好ましい。記録層の厚みが5nmより薄いと十分なコントラストが得られ難く、また短時間での記録消去が困難となりやすい。一方100nmを越すとやはり光学的なコントラストが得にくくなり、また、クラックが生じやすくなるので好ましくない。また、30nmより厚いと熱容量が大きくなり記録感度が悪くなりやすい。
【0030】
次に相変化光ディスクの構造における他の部分について説明する。相変化光ディスクでは基板上に誘電体保護層、記録層、誘電体保護層、反射層をこの順に、或いは逆の順に有する場合が多い。
基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリオレフィンなどの樹脂、あるいはガラス等を用いることができる。基板側から記録再生光を入射する場合は、基板は記録再生光に対して透明とする必要がある。
【0031】
記録層は、その上下を保護層で被覆されている場合が多い。保護層の材料としては、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物やCa、Mg、Li等のフッ化物を用いることができる。これらの酸化物、硫化物、窒化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。より具体的にはZnSや希土類硫化物と酸化物、窒化物、炭化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられる。たとえばZnSとSiO2の混合物は相変化型光ディスクの保護層に用いられる場合が多い。これらの保護層の膜密度はバルク状態の80%以上であることが機械的強度の面から望ましい。
【0032】
保護層は通常は、5nmから500nmの厚さに設けられる。保護層の厚みは5nm未満であると、記録膜の変形防止効果が不十分であり、保護層としての役目をなさない傾向がある。基板を保護する意味では20nm以上が好ましい。500nmを超えると保護層を構成する誘電体自体の内部応力や接している膜との弾性特性の差が顕著になって、クラックが発生しやすくなる。
【0033】
量産品においては保護層の厚みは、成膜時間を短くするために200nm程度が実質的に上限となる。より好ましくは150nm以下である。記録層と反射層の間に設ける保護層は、記録層の変形抑制のためには5nm以上が好ましい。ただし60nmより厚いと、繰り返しオーバーライト中に保護層内部に微視的な塑性変形が蓄積されやすく、これが再生光を散乱させノイズを増加させるので好ましくない。
【0034】
反射層材料は反射率、熱伝導度が大きいものが好ましい。反射率、熱伝導度が大きい反射層材料としてはAg、Au、Al、Cu等を主成分とする金属が挙げられる。この中で反射率、熱伝導度が最も大きいものはAgである。特に短波長ではAu、Cu、AlはAgと比較して光を吸収しやすくなるため、650nm以下の短波長レーザーを使用する場合にはAgを用いることが特に好ましい。さらにAgはスパッタリングターゲットとしての値段が比較的安く、放電が安定で成膜速度が速く、空気中で安定であるため好ましい。
【0035】
Ag、Al、Au、Cu等は不純物が混ざると熱伝導度、反射率が低下するが、安定性や膜表面平坦性が改善される場合があるので、5at.%以下程度のCr、Mo、Mg、Zr、V、Ag、In、Ga、Zn、Sn、Si、Cu、Au、Al、Pd、Pt、Pb、Ta、Ni、Co、O、Se、V、Nb、Ti、O、N等の不純物元素を含んでも良い。反射層の膜厚は通常50〜200nmが良い。十分な反射率と放熱効果を得るためには50nm以上が好ましい。200nmより厚すぎると膜応力が増加し作製時間が長くなりコストが高くなってしまう。
【0036】
なお、記録層および保護層の厚みは、上記機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が良く、記録信号の振幅すなわち記録状態と未記録状態のコントラストが大きくなるように選ばれる。
記録層、保護層、反射層等はスパッタリング法などによって形成される。各スパッタリングターゲットを同一真空チャンバー内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からも優れている。
【0037】
これらの層のうえに、紫外線硬化樹脂などからなる保護コート層を設けて保護しても良い。また、記録容量を大容量化するために、基板上に記録層を2層以上設けてもよいし、或いは基板上に上記各層を形成したのち、接着剤で貼り合わせても良い。
次に、本発明の記録方法について説明する。
【0038】
本発明の記録方法は、光照射によって安定相と準安定相との間の相変化を生じる相変化記録層を有してなる光学的情報記録用媒体の記録方法であって、光照射部を媒体に対して相対移動させながら、光照射部から媒体に高パワー光と低パワー光を交互に照射して安定相を形成することを特徴とする。
光源から出射した光は、通常各種光学系を経て対物レンズを通って媒体に照射される。光照射部を媒体に対して相対移動させるとは、例えば対物レンズをほぼ固定した状態でディスク状の媒体を回転させながら、該レンズから媒体の記録トラックに光を照射する。記録トラックが螺旋状に形成されている場合は、対物レンズはディスク半径方向に少しずつ変移させる。
【0039】
安定相を形成する際に高パワー光と低パワー光を交互に照射するので、高パワー光により加熱された領域を相対的に急冷することができ、安定相を形成できる。なお、低パワー光のパワーは高パワー光の1/2以下が好ましく、より好ましくは1/4以下である。通常、低パワー光のパワーは再生時に照射するのと同じとするのが簡便である。冷却速度を速めたい場合には、低パワー光のパワーを0としてもよい。即ち、光を照射しなくてもよい。
【0040】
このとき、準安定相形成時には前記高パワー光の0.6〜1.5倍のパワーを有する光を連続照射するのが好ましい。即ち、安定相形成時に照射する高パワー光と同程度の高いパワーの光を連続照射することで、安定相形成時と同程度の高温に加熱するととともに、加熱された領域を相対的に徐冷することができ、準安定相を形成できる。従ってこれらを組み合わせることで、安定相と準安定相を両方形成しわけることができ、オーバーライト記録することができる。
【0041】
より好ましくは準安定相形成時には前記高パワー光の0.8〜1.2倍のパワーを有する光を連続照射する。特に好ましくは、準安定相形成時には前記高パワー光とほぼ同じパワーを有する光を連続照射する。記録装置における照射パワー制御を2値のみとすることができ、回路設計が簡易となるので好ましい。
安定相を形成する際に高パワー光と低パワー光を交互に照射する具体例を以下に示す。長さnT(Tは基準クロック周期、nは自然数)のマーク(安定相)を形成する際には、時間nTを以下のようにn−k個にパルス分割し、
【0042】
【数1】
α1T、β1T、α2T、β2T、・・・、αm1T、βm1T、αmT、βm
(ただし、α1+β1+α2+β2+・・・αm1+βm-1+αm+βmT=n−j(0≦j≦2)、m=n−k(k=0、1、2)、かつnmin−k≧1)上記式において、αiT(1≦i≦m)なる時間に高パワー光を照射し、βiT(1≦i≦m)なる時間には低パワー光を照射して記録する。そしてマークとマークの間の領域(準安定相)においては、高パワー光の0.6〜1.5倍のパワーを有する光を照射する。これによってオーバーライト記録を行える。
【0043】
【実施例】
実施例
溝幅0.5μm、溝深さ40nm、溝ピッチ1.6μmの案内溝を有する直径12mm、1.2mm厚のディスク状ポリカーボネート基板上に、ZnS-SiO2層(100nm)、Au30Ge17Sb53記録層(=(Ge24Sb7670Au30)(18nm)、ZnS-SiO2誘電体層(40nm)、Al合金反射層(200nm)をスパッタリング法により作製した。記録層はGe30Sb70ターゲットとAuターゲットを同時にスパッタリングすることにより得た。
【0044】
ディスクを初期結晶化した後、レーザー波長780nm、NA0.5のピックアップを有するディスク評価装置を用い、案内溝内で記録、消去をおこない以下のようにディスク特性を評価した。
まず、線速度2.4m/sで、EFMランダム信号を図1に示すパルス分割記録方法を用いて記録した。すなわち、長さnT(Tは基準クロック周期、nは3〜11の自然数)のマーク(安定相)を形成する際には、時間nTを以下のようにn−1個にパルス分割し、
【0045】
【数2】
α1T、β1T、α2T、β2T、・・・、αn2T、βn2T、αn-1T、βn-1T(ただし、α1+β1+α2+β2+・・・αn2+βn2+αn-1+βn-1T=n−j、0≦j≦2、nは3から11の整数、Tは基準クロック周期)
上記式において、αiT(1≦i≦n−1)なる時間に記録パワーPwの光を照射し、βiT(1≦i≦n−1)なる時間にはバイアスパワーPb(=再生パワーPr)の光を照射して記録した。そしてマークとマークの間の領域(準安定相)においては、消去パワーPeの光を照射した。
【0046】
ここで、基準クロック周期T=115.7ns、記録パワーPw=10mW、消去パワーPe=10mW、バイアスパワーPb=再生パワーPr=0.8mW、α1=1、α2n1=0.5、β1n2=0.5、βn1=1、j=0とした。
記録後に記録部分のジッタを測定したところ10nsであり、実用上全く問題ない値であった。マーク部反射率は約29%、マーク間部反射率は約17%であった。
【0047】
次に、クロスイレーズのされ易さを評価するため、この記録部分に線速度2.4m/sでDC光(連続光)を1回照射したときのマーク間部の反射率(Rtop)と11Tマーク部の反射率(Rbottom)を測定した。DC光のパワーは2〜8mWの間で変化させた。結果を図2に示す。DC光のパワーが5.5mW以下であれば11Tマーク部の反射率(Rbottom)は約17%でほとんど変化がなく、約6mW以上で反射率が急に高くなり、消去が始まったことがわかる。
【0048】
続いて、記録感度を評価するため、記録パワーPwを変化させてEFMランダム信号を記録した。消去パワーPeは常にPwと同じとし、それ以外は上記と同条件で、図1のパルス分割記録方法に従い記録を行った。Pwは5〜10mWの間で変化させ、各Pwでのマーク間部反射率(Rtop)と11Tマーク部反射率(Rbottom)を測定した。結果を図3に示す。Pwが6〜6.5mW以上で11Tマーク部の反射率(Rbottom)が低下し始め、マークが形成され始めていることがわかる。
【0049】
以上から、記録が始まるパワーと消去が始まるパワーはいずれも約6mWで同程度であることが分かった。これは2状態間の相変化はどちらの方向の相変化であっても溶融状態を経ることが必要であることを強く示唆している。すなわち相変化の方向による相変化動作温度の差は実質的にない。
また、溶融は起こらないと思われる5mWのパワーのDC光を記録部分に1000回繰り返し照射したところ、マーク部反射率(Rbottom)には変化が見られなかったが、マーク間反射率(Rtop)は29%から約24%に低下した。これはマーク間部の状態がマーク部の状態へ少しずつ相変化していることを示唆しており、マーク部の状態がマーク間部の状態より安定であることを示している。すなわちマーク部は安定相でマーク間部は準安定相である。また、このことから本媒体は再生光劣化も小さいと考えられる。
【0050】
この媒体は線速度2.4m/sで、上記条件で図1のパルス分割記録方法に従って、EFMランダム信号のオーバーライトが可能であった。
また、この媒体の記録層に10at.%程度のTeを添加したものは、準安定相から安定相への固相での相変化速度がさらに遅くなった。即ち、準安定相の安定性が高まった。
【0051】
比較例1
記録層以外は実施例と全く同様にディスクを作製した。記録層は、同時スパッタリングのパワー比を変えてAu量を少なくし、組成をAu20Ge19Sb61とした(=(Ge24Sb7680Au20)。
ディスクを初期結晶化した後、レーザー波長780nm、NA0.5のピックアップを有するディスク評価装置を用い、案内溝内で実施例と同様に記録をおこなった。マーク部反射率は約26%、マーク間部反射率は約12%であった。
【0052】
次に、クロスイレーズのされ易さを評価するため、この記録部分に線速度2.4m/sでDC光(連続光)を1回照射したときのマーク間部の反射率(Rtop)と11Tマーク部の反射率(Rbottom)を測定した。DC光のパワーは2mW以上で変化させて測定した結果を図4に示す。DC光のパワーが3mW以上で11Tマーク部の反射率(Rbottom)が急に高くなり、消去が始まったことがわかる。
【0053】
一方、実施例1と同様に記録感度を評価したところ、記録マークは記録パワーが6.5mW以下では形成されなかった。
即ち、この層構成及び記録条件においては、マーク間部からマーク部への相変化はパワー6.5mW以上で起こり、マーク部からマーク間部への変化はパワー3mW以上で起こることから、パワーが3〜6.5mWのDC光を照射すると、溶融することなく固相において、マーク部はより安定な相に相変化すると考えられる。従って記録マークは安定相ではない。
【0054】
なお、パワー5mWのDC光を多数回照射することによるマーク間部反射率(Rtop)の低下は観察されるため、マーク間部の状態は準安定相であり、マーク部ともマーク間部とも異なる低反射率の安定相が存在すると思われる。
比較例2
記録層以外は実施例と全く同様にディスクを作製した。記録層は、同時スパッタリングのパワー比を変えてAu量を多くし、組成をAu39Ge15Sb46とした(=(Ge25Sb7561Au39)。
【0055】
このディスクは、成膜直後(As−depo)の状態で反射率が11%であり、さまざまなパワーでのレーザー照射による反射率変化は見られなかった。これは安定相以外の相(準安定相、アモルファス相)が不安定で、常に安定相が観察されているためと考えられる。
【0056】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明によれば、安定相から準安定相への相変化における動作温度と、準安定相から安定相への相変化における動作温度に実質的な差が無くなるため、優れたクロスイレーズ特性と再生光に対する優れた耐久性を有する光学的情報記録用媒体とそれに適した記録方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に用いる記録パルス分割方法の一例を示す図
【図2】 実施例におけるDC光に対する記録マークの安定性を示すグラフ
【図3】 実施例におけるマーク部及びマーク間部反射率の記録パワー依存性を示すグラフ
【図4】 比較例1におけるDC光に対する記録マークの安定性を示すグラフ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information recording medium such as a high-density optical disc. In particular, an optical information recording medium having a phase-change recording layer that can be expected to improve cross erase characteristics, which is a problem when the recording track interval in the disk surface is narrowed and the recording density is increased, and durability against reproduction light The present invention relates to an optical information recording medium excellent in performance and a recording method.
[0002]
[Prior art]
A general phase change optical disk uses a phase change between a crystalline state and an amorphous state, and forms an amorphous state mark with the crystalline state as an erased state. Phase change type optical discs have been put into practical use as portable high-density recording media, and attempts are being made to further increase the density.
[0003]
One method of increasing the density is to narrow the recording track interval in the disk surface. However, at present, the recording track interval cannot be reduced to near the optically determined limit. The reason is that, when light is irradiated and heated to perform recording on a certain track, the temperature of the adjacent track also rises somewhat, and a part of the amorphous mark is crystallized and erased. This phenomenon is called a cross erase phenomenon.
[0004]
One of the reasons why cross erasure is likely to occur is that the operating temperature when the phase of the crystal is changed to amorphous and the operating temperature when the phase of the amorphous is changed to the crystal are greatly different. That is, in the former, it is indispensable to heat the recording layer to a temperature higher than the melting point, whereas in the latter, a phase change starts to occur if heated to a glass transition temperature lower than the melting point. Usually, the melting point is around 600 ° C. and the glass transition temperature is around 200 ° C.
[0005]
The temperature rise in the track adjacent to the recording track is naturally smaller than the temperature rise in the recording track, but when the recording track is set to a temperature higher than the melting point, the temperature of a part of the adjacent track may become higher than the glass transition temperature. Therefore, it is considered that cross erase occurs.
In some cases, the crystallization of the recording mark by the reproducing light may be a problem. The cause of this is also the difference between the phase change operating temperature during amorphization and the phase change operating temperature during crystallization, as in the case of the cross erase. Even with the reproduction light, the temperature of the recording layer rises to some extent, and the amorphous mark crystallizes.
[0006]
This phenomenon is particularly significant in an optical information recording medium that performs recording at a short wavelength. Since it is generally difficult to obtain a high output with a laser having a short wavelength, a disk configuration is often employed in which heat can not be easily escaped so that recording can be performed with low output power, that is, recording power can be reduced. At this time, the temperature easily rises due to the reproduction light, and the amorphous mark is easily crystallized.
[0007]
On the other hand, a phase change type optical disk is also known that uses a phase change between a stable crystal phase and a metastable crystal phase.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-225933 discloses an alloy recording layer mainly composed of Sb and Au, and a π phase of a metastable phase is obtained by rapid cooling after melting, and a stable phase is obtained by heat annealing the metastable phase. It is described that Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-155438 describes an alloy in which a π phase of a metastable phase can be obtained by rapid cooling after melting, and an equilibrium phase can be obtained by slow cooling, such as an InSb—Sb eutectic alloy. It has been.
[0008]
However, these systems cannot be expected to fundamentally improve the cross erase characteristic and reproduction light deterioration characteristic.
In other words, a phase other than the stable phase can be obtained by rapid cooling after melting, while a stable phase can be obtained by annealing or slow cooling after melting, whereas in the former it is essential to heat the recording layer above the melting point. In the latter case, a phase change starts to occur when heated to a phase transition temperature lower than the melting point. This is the same process as the phase change between the crystalline phase and the amorphous phase described above, and it is the same in the sense that there is a difference in the phase change operating temperature, so the fundamental improvement of the cross erase characteristic and reproduction light deterioration characteristic Can't hope. This system has not been put into practical use due to problems such as slow phase change.
[0009]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-161545, a microcluster and a defect become seeds of crystal nuclei, and are formed of a material that can take two crystal forms that can be crystallized without melting. A recording layer is described, for example, InSb alloy or Ge. In Japanese Patent Laid-Open No. 63-161546, it is formed of a material that can take two different crystal forms formed through two different crystallization processes formed through a non-equilibrium crystallization process without melting. Recorded recording layers are described, for example, InSb alloys.
[0010]
However, in both cases, the crystal is reversibly changed due to the difference in the output power of the irradiating laser. In other words, if the heating temperature is high, one phase change occurs, and if the heating temperature is low, the other phase change occurs. This is the same in the sense that there is a difference in the phase change operating temperature. A fundamental improvement in properties cannot be expected. This system has not been put into practical use due to problems such as slow phase change.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to provide an optical information recording medium such as an optical disk having excellent cross erase characteristics and excellent durability against reproduction light, and a recording method suitable therefor. There is in getting.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has achieved excellent cross erase characteristics and reproduction by eliminating a substantial difference between the operating temperature in the phase change from the stable phase to the metastable phase and the operating temperature in the phase change from the metastable phase to the stable phase. It has been found that an optical information recording medium having excellent durability against light can be obtained, and the present invention has been completed.
[0013]
That is, the gist of the present invention is an optical information recording medium having a phase change recording layer that generates a phase change between a stable phase and a metastable phase by light irradiation, and the recording layer is formed by light irradiation. After heating, a stable phase is formed when cooled relatively rapidly, and a metastable phase is formed when cooled relatively slowly.
Another gist of the present invention is: the above A recording method for an optical information recording medium, wherein a stable phase is obtained by alternately irradiating a high power light and a low power light from a light irradiation unit to the medium while moving the light irradiation unit relative to the medium. The recording method is characterized by forming.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical information recording medium of the present invention is an optical information recording medium having a phase change recording layer that causes a phase change between a stable phase and a metastable phase by light irradiation. After heating by light irradiation, a relatively rapid cooling forms a stable phase, and a relatively slow cooling forms a metastable phase.
[0015]
Conventionally, when there is a metastable phase and a stable phase, the stable phase is stable, and therefore, it is said that it can be obtained by low temperature heating or slow cooling from a high temperature. In order to obtain a metastable phase, it has been essential to rapidly cool after heating at a high temperature so as not to become a stable phase.
On the contrary, the medium of the present application has a property that a metastable phase is obtained when the medium is heated to a predetermined temperature or higher and then slowly cooled. The predetermined temperature is a high temperature necessary for the phase change to the metastable phase, and is usually at least the glass transition temperature.
And when it is heated to the same degree and then rapidly cooled, a stable phase is obtained.
[0016]
Therefore, according to such an optical information recording medium, there is no substantial difference between the operating temperature in the phase change from the stable phase to the metastable phase and the operating temperature in the phase change from the metastable phase to the stable phase. As a result, an optical information recording medium having excellent cross erase characteristics and excellent durability against reproduction light can be obtained.
A phase change type recording layer having such properties is found, for example, in a specific composition of the Au—Ge—Sb system.
[0017]
This will be described in more detail below.
The fact that a stable phase is produced by rapid cooling and a metastable phase is produced by slow cooling is completely opposite to the normal phenomenon. Such a medium actually exists, and at this time, the fact that the difference in the phase change operating temperature is substantially eliminated will be described in the examples described later. First, what kind of action causes such a reverse phenomenon in the Au—Ge—Sb system will be considered.
[0018]
It is known that phase change recording between crystal and amorphous is possible in the Ge—Sb system (Appl. Phys. Lett. 60 (25), 1992, etc.). The Ge content is 40 at. In the range of less than or equal to%, the lower the Ge content, the higher the crystallization speed.
On the other hand, it is known that there are two types of crystal phases in the Au—Sb system and their reflectances are different.
[0019]
The inventor analyzed the recording phenomenon by changing the composition in the Au—Ge—Sb system, and considered as follows. For example, the phenomenon when adding Au to the Ge—Sb system is as follows. When the amount of added Au is small, a Ge-Sb crystal-amorphous phase change occurs. However, when the amount of added Au increases, a new crystalline phase having a reflectance close to amorphous becomes the most stable and this becomes a stable phase. . At this time, the original crystal phase becomes a metastable phase (the structure seems to change continuously with the addition of Au).
[0020]
Therefore, at this time, the Au—Ge—Sb system can take three types of amorphous phase, metastable crystal phase, and stable crystal phase at room temperature. When the amount of added Au is relatively small, the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase and the phase change rate from the metastable phase to the stable phase are small in all temperature ranges. Therefore, a phase change occurs between the amorphous phase and the metastable crystalline phase. That is, as in the Ge—Sb system, the amorphous phase is obtained by rapid cooling after melting, and the metastable phase is obtained by slow cooling. At this time, almost no change to a stable phase is observed with a single light beam irradiation.
[0021]
On the contrary, when the amount of added Au increases, the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase and the phase change rate from the metastable phase to the stable phase increase, and the stable phase is always observed at room temperature. In a limited composition range in the middle, the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase is large, and the phase change rate between the metastable phase and the stable phase is small. At this time, the amorphous phase formed by rapid cooling after melting immediately becomes a stable phase, and the metastable phase formed by slow cooling remains as a metastable phase. As a result, a phase change between the stable phase and the metastable phase occurs, and after melting, a stable phase is generated by rapid cooling and a metastable phase is generated by slow cooling.
[0022]
In this case, a remarkable phenomenon occurs regarding the operating temperature of the phase change. That is, in both the phase change from the stable phase to the metastable phase and the phase change from the metastable phase to the stable phase, the phase change cannot occur in a short time unless it undergoes a melting process. This is because the phase change rate in the solid phase between the metastable phase and the stable phase is small. That is, in order to perform recording and erasing in a short time, both must be heated at a high temperature, and the operating temperature is high. Accordingly, the difference in the phase change operating temperature that causes the cross erase and reproduction light deterioration is substantially eliminated, and these characteristics are improved.
[0023]
The above consideration can explain the behavior of the recording phenomenon of the Au—Ge—Sb system without contradiction, and is a novel phase change process that has not existed before. It is considered that a similar phenomenon can occur in a recording layer other than the Au-Ge-Sb system if the composition is selected in a recording layer that can take an amorphous phase, a metastable phase, and a stable phase.
As the recording layer having such properties, a system mainly containing at least Au, Ge, and Sb as described above can be used. The Ge content is mainly related to the ability to form an amorphous material (as described above, the amorphous phase immediately changes into a stable phase). As is well known, when the recording linear velocity is high, the temperature history is rapidly cooled and amorphous is easily formed, but the amorphous forming ability can be adjusted by adjusting the Ge amount according to the recording linear velocity. For example, it is considered that it is better to reduce the amount of Ge because the higher the recording linear velocity, the easier it becomes amorphous. Any element other than Ge can be used as long as it can control the amorphous forming ability.
[0024]
The Au content is mainly related to the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase and the phase change rate from the metastable phase to the stable phase. The phase change rate from the amorphous phase to the stable phase is preferably high, and the phase change rate from the metastable phase to the stable phase is preferably low. If the amount of Au is too small, the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase decreases. On the other hand, if the amount of Au is excessive, the phase change rate from the metastable phase to the stable phase increases. Therefore, it is necessary to select an appropriate amount of Au. .
[0025]
Overall, the recording layer composition is, for example, (Ge x Sb 1-x ) y Au 1-y (However, an alloy having 0 ≦ x ≦ 0.4 and 0.5 ≦ y ≦ 0.9) as a main component is considered to be a preferable range. However, since the composition of each element affects all the phase change rates, and the temperature history varies depending on the recording conditions such as the linear velocity and wavelength of recording / erasing, and the layer structure, it is appropriate from the above composition range. It is good to use it by selecting the composition.
[0026]
The In—Sb system is also known to have a metastable crystal phase and a stable crystal phase, and a recording layer suitable for the present invention may be obtained even if Au is replaced with In. Further, other elements may be added to the recording layer.
The present inventor can reduce the phase change rate from the metastable phase to the stable phase while keeping the phase change rate from the amorphous phase to the stable phase by adding Te to the recording layer of the present invention. I also found something. From the above, the recording layer composition is, for example, ((Ge x Sb 1-x ) y Au 1-y ) z Te 1-z In this case, 0 ≦ x ≦ 0.4, 0.5 ≦ y ≦ 0.9, and 0.8 ≦ z ≦ 1 are preferable ranges.
[0027]
In the present invention, the stable phase and the metastable phase are relatively defined, and the stable phase only needs to be more stable than the metastable phase. For example, when two phases are heated, a phase that does not change unless the temperature is higher is defined as a stable phase.
Moreover, rapid cooling and slow cooling are also relative, and the case where the cooling temperature is faster is called rapid cooling, and the case where the cooling temperature is slower is called slow cooling.
[0028]
The optical information recording medium having the phase change recording layer of the present invention is an excellent and stable medium with little cross erase and deterioration of reproduction light. This medium is of course suitable as a rewritable medium, but it is also suitable as a pseudo write-once medium (write-once medium) because it has little reproduction light deterioration and high long-term storage stability.
In the present invention, it is considered that forming a stable phase mark on the recording layer in the metastable phase state is preferable because the deterioration of the mark is small and the long-term storage stability is high. Further, when the metastable phase is a crystalline phase having a relatively high reflectance, and the stable phase is a crystalline phase having a relatively low reflectance, a low reflectance mark is formed on the recording layer having a high reflectance. Therefore, it is preferable because it is easy to make the reproduction mechanism common with the reproduction-only medium on which information is recorded in the concavo-convex rows, and it is easy to obtain compatibility.
[0029]
The recording layer thickness is preferably in the range of 5 nm to 100 nm. If the thickness of the recording layer is less than 5 nm, it is difficult to obtain sufficient contrast, and recording erasure in a short time tends to be difficult. On the other hand, if the thickness exceeds 100 nm, it is difficult to obtain an optical contrast, and cracks are liable to occur. On the other hand, if it is thicker than 30 nm, the heat capacity increases and the recording sensitivity tends to deteriorate.
[0030]
Next, other parts in the structure of the phase change optical disk will be described. Phase change optical disks often have a dielectric protective layer, a recording layer, a dielectric protective layer, and a reflective layer on a substrate in this order or in the reverse order.
As the substrate, a resin such as polycarbonate, acrylic, polyolefin, or glass can be used. When recording / reproducing light is incident from the substrate side, the substrate needs to be transparent to the recording / reproducing light.
[0031]
In many cases, the upper and lower sides of the recording layer are covered with protective layers. The material for the protective layer is determined in consideration of the refractive index, thermal conductivity, chemical stability, mechanical strength, adhesion, and the like. In general, oxides, sulfides, nitrides, and fluorides such as Ca, Mg, and Li, which are highly transparent and have a high melting point, can be used. These oxides, sulfides, nitrides, and fluorides do not necessarily have a stoichiometric composition, and it is also effective to use a composition or a mixture for controlling the refractive index and the like. More specifically, a mixture of ZnS or a rare earth sulfide and a heat-resistant compound such as an oxide, nitride, or carbide can be used. For example, a mixture of ZnS and SiO2 is often used for a protective layer of a phase change optical disk. The film density of these protective layers is desirably 80% or more of the bulk state from the viewpoint of mechanical strength.
[0032]
The protective layer is usually provided with a thickness of 5 nm to 500 nm. If the thickness of the protective layer is less than 5 nm, the effect of preventing deformation of the recording film is insufficient, and there is a tendency not to serve as a protective layer. In order to protect the substrate, 20 nm or more is preferable. If it exceeds 500 nm, the internal stress of the dielectric itself constituting the protective layer and the difference in elastic properties with the film in contact with the film become prominent, and cracks are likely to occur.
[0033]
In mass-produced products, the thickness of the protective layer is substantially limited to about 200 nm in order to shorten the film formation time. More preferably, it is 150 nm or less. The protective layer provided between the recording layer and the reflective layer is preferably 5 nm or more in order to suppress deformation of the recording layer. However, if it is thicker than 60 nm, microscopic plastic deformation tends to accumulate inside the protective layer during repeated overwriting, which is not preferable because it scatters reproduction light and increases noise.
[0034]
The reflective layer material preferably has a high reflectivity and thermal conductivity. Examples of the reflective layer material having a high reflectance and thermal conductivity include metals containing Ag, Au, Al, Cu and the like as main components. Among these, Ag has the highest reflectance and thermal conductivity. In particular, Au, Cu, and Al are more likely to absorb light than Ag at short wavelengths, and therefore Ag is particularly preferable when a short wavelength laser of 650 nm or less is used. Further, Ag is preferable because it is relatively inexpensive as a sputtering target, has a stable discharge, has a high deposition rate, and is stable in the air.
[0035]
Ag, Al, Au, Cu, etc., when mixed with impurities, the thermal conductivity and reflectivity are lowered, but stability and film surface flatness may be improved. % Of Cr, Mo, Mg, Zr, V, Ag, In, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Au, Al, Pd, Pt, Pb, Ta, Ni, Co, O, Se, V, Impurity elements such as Nb, Ti, O, and N may be included. The thickness of the reflective layer is usually 50 to 200 nm. In order to obtain sufficient reflectivity and heat dissipation effect, 50 nm or more is preferable. If the thickness is more than 200 nm, the film stress increases, the production time becomes longer, and the cost becomes higher.
[0036]
Note that the thickness of the recording layer and the protective layer is not limited from the mechanical strength and reliability viewpoints, but also takes into account the interference effect associated with the multi-layer structure. That is, it is selected so that the contrast between the recorded state and the unrecorded state is increased.
The recording layer, the protective layer, the reflective layer, and the like are formed by a sputtering method or the like. In order to prevent oxidation and contamination between layers, it is desirable to form a film with an in-line apparatus in which each sputtering target is installed in the same vacuum chamber. It is also excellent in terms of productivity.
[0037]
You may protect by providing the protective coating layer which consists of ultraviolet curable resin etc. on these layers. Further, in order to increase the recording capacity, two or more recording layers may be provided on the substrate, or the above layers may be formed on the substrate and then bonded with an adhesive.
Next, the recording method of the present invention will be described.
[0038]
A recording method of the present invention is a recording method of an optical information recording medium having a phase change recording layer that causes a phase change between a stable phase and a metastable phase by light irradiation, and the light irradiation portion It is characterized in that a stable phase is formed by alternately irradiating the medium with high power light and low power light from the light irradiating unit while moving relative to the medium.
The light emitted from the light source is usually irradiated to the medium through the objective lens through various optical systems. The relative movement of the light irradiation unit with respect to the medium means, for example, that the recording track of the medium is irradiated with light from the lens while rotating the disk-shaped medium with the objective lens substantially fixed. When the recording track is formed in a spiral shape, the objective lens is gradually changed in the disc radial direction.
[0039]
Since the high power light and the low power light are alternately irradiated when forming the stable phase, the region heated by the high power light can be relatively rapidly cooled, and the stable phase can be formed. Note that the power of the low power light is preferably ½ or less, more preferably ¼ or less of the high power light. Usually, it is convenient that the power of the low power light is the same as that applied during reproduction. When it is desired to increase the cooling rate, the power of the low power light may be set to zero. That is, it is not necessary to irradiate light.
[0040]
At this time, it is preferable to continuously irradiate light having a power of 0.6 to 1.5 times that of the high power light when the metastable phase is formed. That is, by continuously irradiating light with high power equivalent to that of high-power light that is irradiated during the formation of the stable phase, the heated region is heated to the same level as that during the formation of the stable phase, and the heated region is relatively slowly cooled. And a metastable phase can be formed. Therefore, by combining these, both the stable phase and the metastable phase can be formed, and overwrite recording can be performed.
[0041]
More preferably, when the metastable phase is formed, light having a power 0.8 to 1.2 times that of the high power light is continuously irradiated. Particularly preferably, when the metastable phase is formed, light having substantially the same power as the high power light is continuously irradiated. The irradiation power control in the recording apparatus can be made only binary, which is preferable because the circuit design is simplified.
A specific example of alternately irradiating high power light and low power light when forming a stable phase is shown below. When forming a mark (stable phase) having a length nT (T is a reference clock period and n is a natural number), the time nT is pulse-divided into n−k pieces as follows:
[0042]
[Expression 1]
α 1 T, β 1 T, α 2 T, β 2 T, ..., α m - 1 T, β m - 1 T, α m T, β m T
(However, α 1 + Β 1 + Α 2 + Β 2 + ... α m - 1 + Β m-1 + Α m + Β m T = n−j (0 ≦ j ≦ 2), m = n−k (k = 0, 1, 2), and n min −k ≧ 1) In the above formula, α i High power light is irradiated for a time T (1 ≦ i ≦ m), and β i During time T (1 ≦ i ≦ m), recording is performed by irradiating with low power light. In a region between the marks (metastable phase), light having a power 0.6 to 1.5 times that of the high power light is irradiated. As a result, overwrite recording can be performed.
[0043]
【Example】
Example
On a disk-shaped polycarbonate substrate having a diameter of 12 mm and a thickness of 1.2 mm having guide grooves having a groove width of 0.5 μm, a groove depth of 40 nm, and a groove pitch of 1.6 μm, ZnS—SiO 2 Layer (100 nm), Au 30 Ge 17 Sb 53 Recording layer (= (Ge twenty four Sb 76 ) 70 Au 30 ) (18nm), ZnS-SiO 2 A dielectric layer (40 nm) and an Al alloy reflective layer (200 nm) were produced by sputtering. The recording layer is Ge 30 Sb 70 The target and Au target were obtained by sputtering at the same time.
[0044]
After initial crystallization of the disk, recording and erasing were performed in the guide groove using a disk evaluation apparatus having a pickup with a laser wavelength of 780 nm and NA of 0.5, and the disk characteristics were evaluated as follows.
First, an EFM random signal was recorded at a linear velocity of 2.4 m / s using the pulse division recording method shown in FIG. That is, when forming a mark (stable phase) having a length nT (T is a reference clock period, n is a natural number of 3 to 11), the time nT is pulse-divided into n-1 as follows,
[0045]
[Expression 2]
α 1 T, β 1 T, α 2 T, β 2 T, ..., α n - 2 T, β n - 2 T, α n-1 T, β n-1 T (where α 1 + Β 1 + Α 2 + Β 2 + ... α n - 2 + Β n - 2 + Α n-1 + Β n-1 T = n−j, 0 ≦ j ≦ 2, n is an integer from 3 to 11, and T is a reference clock period)
In the above formula, α i The recording power Pw is irradiated for a time T (1 ≦ i ≦ n−1), and β i During the time T (1 ≦ i ≦ n−1), recording was performed by irradiating light of bias power Pb (= reproduction power Pr). In the region between the marks (metastable phase), the light having the erasing power Pe was irradiated.
[0046]
Here, the reference clock cycle T = 115.7 ns, the recording power Pw = 10 mW, the erasing power Pe = 10 mW, the bias power Pb = reproduction power Pr = 0.8 mW, α 1 = 1, α 2 ~ n - 1 = 0.5, β 1 ~ n - 2 = 0.5, β n - 1 = 1 and j = 0.
When the jitter of the recorded portion was measured after recording, it was 10 ns, which was a practically no problem value. The mark portion reflectance was about 29%, and the mark-to-mark portion reflectance was about 17%.
[0047]
Next, in order to evaluate the ease of cross-erasing, the reflectance (Rtop) between the mark portions when DC light (continuous light) is irradiated once at a linear velocity of 2.4 m / s to this recording portion and 11T The reflectance (Rbottom) of the mark part was measured. The power of DC light was varied between 2-8 mW. The results are shown in FIG. When the power of the DC light is 5.5 mW or less, the reflectance (Rbottom) of the 11T mark portion is almost 17% and there is almost no change, and when the power is about 6 mW or more, the reflectance suddenly increases and erasure has started. .
[0048]
Subsequently, in order to evaluate the recording sensitivity, the EFM random signal was recorded by changing the recording power Pw. Recording was performed according to the pulse division recording method of FIG. 1 under the same conditions as above except that the erase power Pe was always the same as Pw. Pw was varied between 5 and 10 mW, and the inter-mark part reflectance (Rtop) and 11T mark part reflectance (Rbottom) at each Pw were measured. The results are shown in FIG. It can be seen that when the Pw is 6 to 6.5 mW or more, the reflectance (Rbottom) of the 11T mark portion starts to decrease, and the mark starts to be formed.
[0049]
From the above, it was found that the power at which recording starts and the power at which erasing starts are both about 6 mW, which are about the same. This strongly suggests that the phase change between the two states needs to go through the molten state regardless of the direction of the phase change. That is, there is substantially no difference in phase change operating temperature depending on the direction of phase change.
Further, when the recording portion was repeatedly irradiated with DC light having a power of 5 mW, which is considered not to melt, the mark portion reflectance (Rbottom) did not change, but the mark-to-mark reflectance (Rtop). Decreased from 29% to about 24%. This suggests that the state of the mark portion gradually changes to the state of the mark portion, which indicates that the state of the mark portion is more stable than the state of the mark portion. That is, the mark part is a stable phase and the part between marks is a metastable phase. Further, from this fact, it is considered that this medium has little deterioration in reproduction light.
[0050]
The medium was capable of overwriting the EFM random signal at a linear velocity of 2.4 m / s and in accordance with the pulse division recording method of FIG.
In addition, 10 at. In the case of adding about% Te, the phase change rate in the solid phase from the metastable phase to the stable phase was further slowed down. That is, the stability of the metastable phase increased.
[0051]
Comparative Example 1
Except for the recording layer, a disk was produced in the same manner as in the example. For the recording layer, the power ratio of co-sputtering is changed to reduce the amount of Au, and the composition is Au 20 Ge 19 Sb 61 (= (Ge twenty four Sb 76 ) 80 Au 20 ).
After initial crystallization of the disc, recording was performed in the guide groove in the same manner as in the example using a disc evaluation apparatus having a laser wavelength of 780 nm and a pickup with NA of 0.5. The mark portion reflectance was about 26%, and the mark-to-mark portion reflectance was about 12%.
[0052]
Next, in order to evaluate the ease of cross-erasing, the reflectance (Rtop) between the mark portions when DC light (continuous light) is irradiated once at a linear velocity of 2.4 m / s to this recording portion and 11T The reflectance (Rbottom) of the mark part was measured. FIG. 4 shows the measurement results obtained by changing the power of the DC light at 2 mW or more. It can be seen that when the power of the DC light is 3 mW or more, the reflectance (Rbottom) of the 11T mark portion suddenly increases, and erasing has started.
[0053]
On the other hand, when the recording sensitivity was evaluated in the same manner as in Example 1, no recording mark was formed at a recording power of 6.5 mW or less.
That is, in this layer configuration and recording conditions, the phase change from the mark portion to the mark portion occurs at a power of 6.5 mW or more, and the change from the mark portion to the mark portion occurs at a power of 3 mW or more. When DC light of 3 to 6.5 mW is irradiated, the mark portion is considered to change into a more stable phase in the solid phase without melting. Therefore, the recording mark is not stable.
[0054]
In addition, since a decrease in the inter-mark part reflectance (Rtop) due to the multiple irradiation of DC light with a power of 5 mW is observed, the state of the inter-mark part is a metastable phase and is different from the mark part and the inter-mark part. There appears to be a stable phase with low reflectivity.
Comparative Example 2
Except for the recording layer, a disk was produced in the same manner as in the example. For the recording layer, the amount of Au is increased by changing the power ratio of simultaneous sputtering, and the composition is Au 39 Ge 15 Sb 46 (= (Ge twenty five Sb 75 ) 61 Au 39 ).
[0055]
This disk had a reflectivity of 11% immediately after film formation (As-depo), and no change in reflectivity due to laser irradiation at various powers was observed. This is probably because phases other than the stable phase (metastable phase, amorphous phase) are unstable and a stable phase is always observed.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is no substantial difference between the operating temperature in the phase change from the stable phase to the metastable phase and the operating temperature in the phase change from the metastable phase to the stable phase. An optical information recording medium having cross erase characteristics and excellent durability against reproduction light and a recording method suitable for the medium can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a recording pulse dividing method used in the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the stability of a recording mark with respect to DC light in an example.
FIG. 3 is a graph showing the recording power dependence of the mark portion and inter-mark portion reflectivities in Examples.
4 is a graph showing the stability of a recording mark with respect to DC light in Comparative Example 1. FIG.

Claims (7)

光照射によって安定相と準安定相との間の相変化を生じる相変化記録層を有してなる光学的情報記録用媒体であって、該記録層が
光照射による加熱後、相対的に急冷すると安定相が形成され、相対的に徐冷すると準安定相が形成される性質を有することを特徴とする光学的情報記録用媒体。
An optical information recording medium having a phase change recording layer that generates a phase change between a stable phase and a metastable phase by light irradiation, wherein the recording layer is relatively rapidly cooled after being heated by light irradiation. Then, a stable phase is formed, and a metastable phase is formed by relatively slow cooling.
記録層が、光照射によって溶融したのち相対的に急冷することにより安定相が形成される、請求項1に記載の光学的情報記録用媒体。  The optical information recording medium according to claim 1, wherein the recording layer is melted by light irradiation and then relatively rapidly cooled to form a stable phase. 記録層が、光照射によって溶融したのち相対的に徐冷することにより準安定相が形成される、請求項1又は2に記載の光学的情報記録用媒体。  The optical information recording medium according to claim 1, wherein the metastable phase is formed by relatively slowly cooling the recording layer after being melted by light irradiation. 前記媒体が、準安定相の記録層に安定相のマークを形成することにより記録を行う媒体である請求項1乃至3のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。  4. The optical information recording medium according to claim 1, wherein the medium is a medium for recording by forming a stable phase mark on a metastable phase recording layer. 安定相が相対的に反射率の低い結晶相であり、準安定相が相対的に反射率の高い結晶相である、請求項1乃至4のいずれかに記載の光学的情報記録用媒体。  The optical information recording medium according to claim 1, wherein the stable phase is a crystalline phase having a relatively low reflectance, and the metastable phase is a crystalline phase having a relatively high reflectance. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学的情報記録用媒体の記録方法であって、光照射部を該媒体に対して相対移動させながら、光照射部から該媒体に高パワー光と低パワー光を交互に照射して安定相を形成することを特徴とする記録方法。6. The method for recording an optical information recording medium according to claim 1 , wherein a high power light is applied from the light irradiation unit to the medium while the light irradiation unit is moved relative to the medium. And a low power light are alternately irradiated to form a stable phase. 前記高パワー光の0.6〜1.5倍のパワーを有する光を連続照射して準安定相を形成する請求項6に記載の記録方法。  The recording method according to claim 6, wherein the metastable phase is formed by continuously irradiating light having a power 0.6 to 1.5 times that of the high power light.
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