JP3889572B2

JP3889572B2 - Phase change optical recording medium

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Publication number: JP3889572B2
Application number: JP2001097285A
Authority: JP
Inventors: 純生芦田; 圭一郎柚須; 勝太郎市原; 直正中村; 範威大間知
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002293025A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを照射して情報の記録再生を行う相変化光記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームを照射しで情報の記録再生を行う光ディスクは、可搬型の大容量・高速アクセス・長寿命の記録媒体として、画像・音声ファイル、計算機用データファイル等に幅広く応用されており、今後ともその大容量化が期待されている。このような光ディスクの中でも、相変化光記録媒体は、オーバーライトが容易であること、繰返し記録回数が多いこと、光学系の構成が単純で、低価格の装置が製造しやすいこと、再生専用型光ディスクとの互換性が取りやすいこと、などの特長から、ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ等として実用化されている。
【０００３】
相変化光記録媒体の基本的な層構成は、光入射側から、第１干渉膜、記録膜、第２干渉膜、および反射膜からなる。干渉膜と反射膜は、媒体中での光の多重干渉を利用して非晶質状態と結晶状態の光学コントラストを助長する機能、記録膜の酸化を防止する機能、およびオーバーライト繰返しによる記録膜の劣化を防止する機能を担っている。このような相変化光記録媒体の基本構成の改良の一つとして、記録膜の上下に結晶化促進層を形成する技術が知られている。
【０００４】
相変化記録媒体の記録層には、カルコゲン化合物が用いられており、代表的にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの金属化合物組成を中心とした組成の薄膜が使用されている。Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅの好ましい組成範囲に関しては、特開昭６２−２０９７４２号公報、及び「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６９（５），ｐｐ．２８４９−２８５６（１９９１）」に開示されている。
【０００５】
特開昭６２−２０９７４２号公報には、Ｇｅ：５−４０原子％，Ｓｂ：７−４０原子％，Ｔｅ：４５−８０原子％の範囲で好ましい組成範囲が示されており、「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６９（５），ｐｐ．２８４９−２８５６（１９９１）」には、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃の二つの金属間化合物を結ぶ擬二元合金組成線を中心とした組成範囲で、適度な結晶化温度と結晶化時間を得ることが出来ること、非晶質の安定性を表す活性化エネルギーは（ＧｅＴｅ）₂（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）の組成で良好な値を示すことが示されている。
【０００６】
ただし、これら２つの文献には、結晶化促進層に関する記述は全くなく、また、溶融再結晶化については言及されていない。
【０００７】
結晶化促進層に関する公知例としては、特開平１０-２７５３６０号公報、及び「第１０回相変化記録研究会シンポジウム講演論文集ｐｐ．８５-９０（１９９８）」を挙げることが出来る。特開平１０-２７５３６０号公報では、拡散防止層という表現で記録膜に隣接してＧｅＮ系の薄膜を形成する技術が示されているが、拡散防止層を用いた際に好適な記録膜の組成範囲については開示が無い。
【０００８】
また、「第１０回相変化記録研究会シンポジウム講演論文集ｐｐ．８５-９０（１９９８）」には、結晶化促進層という表現で記録膜の上下もしくは片側にＧｅＮ膜を配した実験結果が報じられている。ＧｅＮ結晶化促進層を配した記録膜の組成としては、Ｇｅ₂Ｓｂ_2.2 Ｔｅ₅とＧｅ₂Ｓｂ_2.4 Ｔｅ₅の二通りが開示されている。結晶化促進層を設けた効果として、結晶化パワーレベルの光をＤＣ照射した際に消去率が向上すること、即ち、固相結晶化が促進されることが示されているが、溶融再結晶化については何ら開示が無い。
【０００９】
上述した様に、従来技術においては、結晶化促進層との組合わせではないＧｅＳｂＴｅについては、良好な組成範囲が開示されているが、結晶化促進層と組合わせたＧｅＳｂＴｅについては、良好な組成範囲が不明確であると共に、結晶化促進層の作用効果に対する検討は不十分であった。
【００１０】
一方、上述した特開昭６２−２０９７４２号公報、及び「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６９（５），ｐｐ．２８４９−２８５６（１９９１）」には、上記組成の一部にＳｎあるいはＢｉを加えた場合の作用・効果に関する記述も全くなく、また、固相結晶化速度、溶融結晶化速度とクロスイレースの相互関係については何ら言及されていない。
【００１１】
ここで、クロスイレースとは、隣接するトラックに記録を行うと、もとのトラックの記録が部分的に消えてしまう現象を指し、トラックピッチがレーザースポットサイズに比較して小さい場合に問題となる。従って、クロスイレースの解決が高密度記録実現のために重要である。
【００１２】
一方、ＧｅＳｂＴｅＳｎ系合金からなる記録膜に関する公知例としては、「第１２回相変化記録研究会シンポジウム講演論文集ｐｐ．３６−４１」を挙げることが出来る。この文献には、ＧｅＴｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃擬二元合金組成のひとつであるＧｅ₄Ｓｂ₂Ｔｅ₇合金に対してＧｅの一部をＳｎで置換したＧｅ_2.7Ｓｎ_1.3 Ｓｂ₂Ｔｅ₇合金を用いることによって、Ｓｎ置換無しの場合に比較して消去比を向上させる技術が開示されている。しかし、溶融再結晶化については何ら開示が無く、クロスイレースについても言及されていない。
【００１３】
また、ＧｅＳｂＴｅＢｉ系合金記録膜の例は、特開平３−４２２７６号公報、特開平８−３２１０４１号公報および特開平１０−３２９４２２号公報に開示されており、特に、特開平３−４２２７６号公報においては、Ｂｉ添加による結晶化速度向上効果が記述されている。ところが、これらの特許公報には、いずれも溶融再結晶化ないしクロスイレースに関する記述はなく、また、固相結晶化と溶融結晶化速度の差異に関しては何ら記述されていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術においては、結晶化促進層と組合わせない記録層を構成するＧｅＳｂＴｅについては、良好な組成範囲が開示されているが、結晶化促進層と組合わせたＧｅＳｂＴｅについては、良好な組成範囲が不明確であると共に、結晶化促進層の作用効果に対する検討は不十分であった。
【００１５】
また、従来技術においては、記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＳｎ系およびＧｅＳｂＴｅＢｉ系について、ある程度好ましい組成範囲が開示されているが、固相結晶化・溶融再結晶化の区別と、各合金の組成の関係については、検討が不十分であり、クロスイレースと消去比を両立させた真に好適な組成範囲は知られていなかった。
【００１６】
本発明は、上記した従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、ＧｅＳｂＴｅ擬二元合金を基準とする組成と、溶融再結晶化との関連に注目し、最適な組成範囲を設定しようとするものである。
【００１７】
即ち、本発明の目的は、十分に高いＥＥＲ、および狭トラックピッチでも十分に低いクロスイレースを実現することが可能な相変化光記録媒体を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明は、Ｇｅ、Ｓｂ、およびＴｅを主成分とする記録層を具備し、前記記録層の組成が、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ三元相図において、下記（１）、（２）および（３）の条件を満たすとともに、Ｇｅの一部をＳｎにより２原子％以上、２０原子％以下、置換したことを特徴とする相変化光記録媒体を提供する。
【００２０】
（１）ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬似二元合金組成線上の（ＧｅＴｅ）₂−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）点を通り、前記擬似二元合金組成線に垂直な直線よりもＧｅＴｅ成分に富む側にあること、
（２）（ＧｅＴｅ）₄₅−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₂点を通り、前記擬似二元合金組成線に垂直な直線よりもＳｂ₂Ｔｅ₃成分に富む側にあること、
（３）前記擬似二元合金組成線から垂直な方向に０．５原子％以上、５原子％以下、シフトした範囲にあること
【００２１】
上記相変化光記録媒体において、記録層に接して結晶化促進層を設けることが出来る。結晶化促進層は、記録層の両面に接して設けることが出来る。
【００２２】
これらの場合、結晶化促進層は、ＧｅＮ、ＧｅＯＮ、ＣｒＯ、ＳｎＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＮｂＮ、ＴｉＯＮ、ＺｒＯＮ、ＩｎＯＮ、およびカーボンからなる群から選ばれた１種にからなるものとすることが出来る。また、結晶化促進層の膜厚は、１ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２３】
以上の本発明に係る相変化光記録媒体において、光入射面側から順次、第１の干渉層、結晶化促進層、記録層、第２の干渉層、反射層を具備し、前記記録層の膜厚が５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下、前記第２の干渉層の膜厚が４０ｎｍ以下、前記反射層の膜厚が５０ｎｍ以上である構成とすることが出来る。
【００２４】
以下、本発明に係る相変化光記録媒体について、より詳細に説明する。
最初に、参考例１に係る相変化光記録媒体について説明する。
【００２５】
本発明者等は、各種の結晶化促進層と組合わせた場合に最適な記録膜の組成範囲について検討した結果、従来、結晶化促進層が無い場合に良好と見なされていた擬似二元合金組成線上では、溶融再結晶化が過度に顕著になり、クロスイレーズ（Ｘ−Ｅ）特性を損ねることを見出した。また、従来、結晶化促進層との組合わせで検討されていた組成においても、やはり溶融再結晶化が過度に顕著になり、クロスイレーズ（Ｘ−Ｅ）特性を損ねることを見出した。
【００２６】
結晶化促進層と組合わせた場合に好適なＧｅＳｂＴｅ膜の組成範囲は、上述した、溶融再結晶化が過度には進行せずに、かつ固相結晶化の促進効果が保持される組成範囲であることを見出し、本発明をなすに至った。
【００２７】
図４は、ＧｅＳｂＴｅ三元相図上において、本発明に係る記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅの組成範囲と、従来の記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅの組成を示したものである。
【００２８】
図４に示すＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ三元相図において、斜線を施した矩形領域は、本発明に係る記録層を構成するＧｅＳｂＴｅの組成範囲を示す。この組成範囲は、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬似二元合金組成線ｍ上の（ＧｅＴｅ）₂−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）点Ｘを通り、擬似二元合金組成線ｍに垂直な直線ｐよりもＧｅＴｅ成分に富む側にあるとともに、（ＧｅＴｅ）₄₅−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₂点Ｙを通り、擬似二元合金組成線ｍに垂直な直線ｑよりもＳｂ₂Ｔｅ₃成分に富む側にあり、かつ擬似二元合金組成線ｍから垂直な方向に０．５原子％から５原子％シフトした範囲である。
【００２９】
上述したように、特開昭６２−２０９７４２号公報には、図４に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅの内部の組成範囲が、結晶化促進層を持たないＧｅＳｂＴｅでは好適であることが示されている。但し、特開昭６２−２０９７４２号公報には、本発明に係る溶融再結晶化及びクロスイレースに関する開示は皆無であり、本発明に係るＥＥＲに関連する記載は、Ｔｅ₆₅Ｇｅ₁₅Ｓｂ₂₀の組成、即ち、本発明に係る記録媒体の記録層の組成範囲外の組成についてのみ開示されている。
【００３０】
結晶化促進層と組合わせた例は、図４に示す、相変化シンポｐｐ．８５−９０（１９９８）で示した二点Ｆ，Ｇであり、これらの点は、本発明に係る記録媒体の記録層の組成範囲外にある。
【００３１】
参考例１に係る記録媒体において、結晶化促進層としては、ＧｅＮ，ＧｅＯＮ，ＣｒＯ，ＳｎＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＮｂＮ，ＴｉＯＮ，ＺｒＯＮ，ＩｎＯＮ，等の窒化物、酸化物、酸窒化物、及び、カーボン系薄膜を用いることが出来る。
【００３２】
結晶化促進層は、記録膜の片側にのみ存在しても良いが、両主面上に形成するのが好ましい。更に、優れた溶融再結晶化の抑制効果と固相結晶化の促進効果を両立する上では、上述した各膜厚構成の、急熱急冷型の膜構造とすることが好ましい。
【００３３】
結晶化促進層の膜厚は、好ましくは１ｎｍ以上、１５ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下、最も好ましくは１ｎｍ以上、５ｎｍ以下である。結晶化促進層の膜厚が１５ｎｍを越えると、急熱急冷型の膜構造の設計がしにくくなり、１ｎｍ未満では、記録層の結晶化を促進する効果が希薄となる。
【００３４】
次に、参考例２及び本発明に係る相変化光記録媒体について説明する。
本発明者等は、従来、消去比が高く、繰り返しオーバーライト特性にすぐれているとされてきたＧｅＳｂＴｅ記録膜の組成範囲を検討した結果、最も結晶化時間が短く、消去比が高められる擬二元合金組成線上の組成では、クロスイレース特性を損ねることを見出した。
【００３５】
そこで、上述のように、擬二元系組成線から垂直な方向にシフトした組成のＧｅＳｂＴｅ合金からなる記録層を使用すると、クロスイレースが大幅に向上することを見出した。その原因を検討したところ、ＧｅＳｂＴｅ合金の組成の、擬二元組成線からのシフト量が溶融結晶化速度に大きく関連していることが判明した。
【００３６】
しかし、その一方で、組成シフトにより消去比が急激に悪化した。従って、ＧｅＳｂＴｅ記録層材料においては、擬二元系組成から組成をシフトすると、溶融再結晶化が抑制される一方、固相結晶化も抑制されてしまうことが判明した。換言すれば、ＧｅＳｂＴｅ三元合金において、擬二元組成線の線上組成と垂直方向に組成をシフトしただけでは、溶融結晶化速度と固相結晶化速度を独立に制御することが出来なかった。
【００３７】
そこで、組成を擬二元組成線の線上からシフトした上で、更にＳｂの一部をＢｉで、あるいはＧｅの一部をＳｎで置換したところ、クロスイレースが悪化せず、消去比が元に戻り、クロスイレースと消去比を両立できることが判明した。すなわち、擬二元系からの組成シフトで溶融再結晶化が抑制され、かつＳｂの一部をＢｉで、またはＧｅの一部をＳｎで置換することにより、固相結晶化が促進されることが判明した。
【００３８】
ここで、参考例２におけるＧｅＳｂＴｅ系合金の組成範囲を、公知例との関連で詳細に説明する。図８は、ＧｅＳｂＴｅ三元相図上で、参考例２に係るＧｅＳｂＴｅＢｉ合金のベースとなるＧｅＳｂＴｅ合金の組成範囲を示すもので、図４に示す、参考例１におけるＧｅＳｂＴｅ系合金の組成範囲と同様である。図中、ハッチングを施した部分が、参考例２に係る、Ｓｂの一部をＢｉで置換する前のＧｅＳｂＴｅの組成範囲である。
【００３９】
特開昭６２−２０９７４２号公報には、ＧｅＳｂＴｅのみからなる合金を対象に、図８に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ内部の組成範囲が好適であることが開示されている。但し、本発明に関連する溶融再結晶化及びクロスイレースに関する開示は皆無であり、本発明に関連する消去比に関しては、Ｔｅ₆₅Ｇｅ₁₅Ｓｂ₂₀の組成、即ち、本発明で用いる組成範囲外の組成についてのみ開示されている。
【００４０】
ＧｅＳｂＴｅ三元合金の固相結晶化速度は、ＧｅＴｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃擬二元系線ｍ上およびその付近の組成において調べられており、「Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．２６（１９８７）ｓｕｐｐｌ．２６−４，ｐ．６１」に開示されている。同文献によると、線ｍ上で組成を変えても、固相結晶化速度はあまり変わらないが、線上組成から垂直方向に組成シフトすることにより、固相結晶化速度が急激に遅くなるとされている。
【００４１】
しかし、同文献には、溶融再結晶化速度に関する記述はない。本発明者らは、固相結晶化速度だけでなく、溶融結晶化速度も組成シフトにより低下し、クロスイレース改善に効果的であることを見出した。
【００４２】
置換量は、２原子％以上、１５原子％以下であり、好ましくは、４原子％以上、８原子％以下である。
【００４３】
ＧｅＳｂＴｅＢｉ合金記録膜の好適組成は、特開平３−４２２７６号公報、特開平８−３２１０４１号公報（および特開平１０−３２９４２２号公報に開示されており、特に、特開平３−４２２７６号公報においては、Ｂｉ添加による結晶化速度向上効果が記述されている。ところが、上記の公知文献においては、いずれも溶融再結晶化ないしクロスイレースに関する記述はなく、また、固相結晶化と溶融結晶化速度の差異に関する記述はない。
【００４４】
さらに、上記公知文献に例示されている組成を、Ｓｂの一部をＢｉで置換した形、すなわちＧｅ_x（Ｓｂ_aＢｉ_1-a）_yＴｅ_zと換算した組成比ｘ：ｙ：ｚを、図８の三元相図上にプロットした場合、いずれも擬二元系組成線から大きく離れた組成であり、クロスイレースの点では有利であるが、消去比で劣る領域にあることが判明した。
【００４５】
図８中、黒丸は特開平８−３２１０４１号公報、白丸は特開平１０−３２９４２２号公報、三角は特開平３−４２２７６号公報の実施例から、上記の計算法に従いプロットした点であって、本発明で用いる範囲である同図のハッチング部分に含まれない。Ｒ点のみはハッチング範囲に含まれるが、Ｂｉ置換量が本発明に係る範囲に含まれない。
【００４６】
次に、図９は、ＧｅＳｂＴｅ三元相図上で、本発明に係る記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＳｎ合金を、（Ｇｅ_aＳｎ_1-a）_xＳｂ_yＴｅ_zの形で表したものである。図中、ハッチングを施した部分が本発明に係る組成範囲であり、参考例２における組成範囲と同様である。
【００４７】
ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金記録層の公知例である「第１２回相変化記録研究会シンポジウム講演論文集ｐｐ．３６−４１」には、Ｇｅ_2.7 Ｓｎ_1.3 Ｓｂ₂Ｔｅ₇合金（図９において、Ｓで示す）が推奨されているが、溶融再結晶化とそれにともなうクロスイレースについての開示は無い。Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ三元相図において、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬二元合金組成線ｍ上の組成においてＧｅの一部をＳｎで置換した組成は、消去比の上で好ましいが、クロスイレースは十分でなく、擬二元合金組成線ｍからシフトした組成を基本に、Ｇｅの一部をＳｎで置換することが重要であることが第３の発明の趣旨である。
【００４８】
置換量は、２原子％以上、２０原子％以下であり、好ましくは、４原子％以上、８原子％以下である。
【００４９】
このように、ＧｅＳｂＴｅＳｎないしＧｅＳｂＴｅＢｉ合金記録膜の組成を適正にすることで、溶融再結晶化が過度には進行せずに、かつ固相結晶化の促進効果が保持されることが明確になり、本発明に至ったものである。
【００５０】
本発明には、上述した基本構成のほか、参考例１におけるように、記録膜上および／または記録膜下に、結晶化促進層として、ＧｅＮ，ＧｅＯＮ，ＣｒＯ，ＳｎＯ，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＮｂＮ，ＴｉＯＮ，ＺｒＯＮ，ＩｎＯＮ，等の窒化物、酸化物、酸窒化物及び、Ｃ系薄膜を付加してもよく、その場合さらに固相結晶化が促進される。
【００５１】
なお、本発明において、更に優れた溶融再結晶化の抑制効果と固相結晶化の促進効果を両立する上では、急熱急冷型の膜構造に本発明を適用するのが良いことは、参考例１と同様である。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る相変化光記録媒体を示す断面図である。図１において、基板１上には、第１の干渉層２１、第１の結晶化促進層３１、記録層４、第２の結晶化促進層３２、第２の干渉層２２、反射層５が、順次形成されている。
【００５３】
基板１としては、トラッキンググルーブの設けられたポリカーボネイト基板を用いた。クロスイレーズの評価を厳しく行う目的で、トラックピッチは０．３５μｍとした。第１の干渉層２１、第２の干渉層２２としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂を用いた。第１の干渉層２１および第２の干渉層２２の膜厚は、記録層４が結晶状態にある時と非晶質状態にある時の光学コントラスト比が大きくなる値に設定したが、コントラスト比が７５％以上の範囲で幾つか変化させた。
【００５４】
結晶化促進層３１，３２としては、前記した膜材料の中から選定した。膜厚は２−１０ｎｍの間で変えた。記録層３としては、ＧｅＳｂＴｅ三元系の薄膜を用い、組成をパラメータにして幅広い範囲で細かく変えながら、膜厚も幾通りかに変えた。反射膜５としては、ＡｇＰｄＣｕを用い、膜厚は幾通りかに変えた。
【００５５】
干渉層２１，２２としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂の代わりに、Ｔｅ−Ｏ，Ｓｉ−Ｎ，Ａｌ−Ｏ，Ａｌ−Ｎ等を使用する事も可能であり、また、結晶化促進層３１，３２と同一の材料にすることも可能である。記録膜４は主成分がＧｅＳｂＴｅで有れば良く、Ｂｉ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｎ等が添加されていても良い。反射膜５もＡｇＰｄＣｕ以外に、ＡｌＴｉ，ＡｌＭｏ等を用いても、同等の効果が得られる。
【００５６】
各層の形成は、スパッタ法で実施し、成膜後、対向基板と貼り合せ、記録層を初期結晶化した後に、記録実験に供した。記録実験は、波長４０５ｎｍ、ＮＡ：０．６５の評価系を用いて実施した。線速としては８ｍ／ｓを選んだ。
【００５７】
実験方法としては、先ず、マーク長が０．２５μｍの単一周波数の信号マーク列を記録して４５ｄＢ以上のＣＮＲ値が得られていることを確認した後、０．９２μｍの単一周波数のマーク列をオーバライト（ＯＷ）→０．２５μｍマーク列をＯＷと十回のＯＷを繰返した後、０．９２μｍ→０．２５μｍのＯＷにおける、０．２５μｍのキャリアレベルと０．９２μｍのキャリアの消え残りの差（有効消去比：ＥＥＲ）を調べた。
【００５８】
次に、隣接する二つのトラックに０．９２μｍのマーク列を１０回ＯＷし、隣接マークに記録する前の中心トラック上の０．２５μｍのキャリアレベルと両隣接ＯＷ後の中心トラックの０．２５μｍのキャリアレベルの差（クロスイレース）を調べた。
【００５９】
記録特性の評価結果について説明する前に、本発明の効果に関するクロスイレースについて説明する。トラックピッチをレーザスポットの全半値幅（ＦＷＨＭ）付近にまで狭くした場合、隣接トラックに記録することによってマークの一部が消去される現象がクロスイレースである。クロスイレースの原因は、第１に、隣接トラックに記録する際にレーザビーム端部がトラック上に掛かり、直接加熱されるためであり、第２に、隣接トラックを加熱した場合、面内方向の熱拡散によってトラック端部が昇温されるためであり、第３に、溶融再結晶化するためである。
【００６０】
本発明は、以上の三つの原因の中で、特に、三番目の溶融再結晶化の問題を解決するものである。図２は、溶融再結晶化の様子を模式的に示す図であり、Ｗｍはマークの幅、Ｗｃは溶融幅をそれぞれ示す。また、図３は、溶融再結晶化のメカニズムを説明するための図であり、縦軸は確率分布Ｐ、横軸は記録層の温度Ｔをそれぞれ示す。
【００６１】
図３において、Ｔｘは結晶化温度、Ｔｍは融点、Ｎは結晶核生成頻度、Ｇは結晶成長頻度をそれぞれ示している。相変化記録の原理から、記録時には記録層を融点以上に昇温して溶融し、急冷して室温にランダムな非晶質状態をもたらす。消去時（結晶化時）には記録層を融点未満、結晶化温度以上に昇温し、徐熱徐冷することで、非晶質マークを秩序ある結晶状態に変化させる。
【００６２】
溶融再結晶化は、記録過程においてもその冷却時に結晶化可能な温度領域を通過するために起こる現象である。溶融再結晶化には、特に、図３に示すＧ、即ち結晶成長頻度が関与しており、Ｇが融点付近で最大の確率を示すことに起因して、融点直下付近の温度を記録層が通過する際に、溶融部の周囲にある結晶部から溶融部（マーク中心部）に向けて結晶成長する。
【００６３】
ここで、良好なＣＮＲ値を得るためには、ある程度の大きさのマーク幅が必要であり、これはレーザスポットのＦＷＨＭ程度の大きさである。前記した融点直下での結晶成長が著しい場合、適切な大きさのマーク幅を得るためには、マーク幅よりも広い領域を溶融させなければならない。
【００６４】
本発明に係る結晶化促進層を用いた場合には、図３に示すＮ，Ｇをともに助長するために、記録膜の組成の選定に不備がある場合、かなり広い領域を溶融しないと所定の幅のマークを得ることが出来ず、狭トラックピッチでは、クロスイレースが問題となる。
【００６５】
図３は、クロスイレースが大きい場合の例を示したものであるが、記録光照射により、先ず図２におけるＷｃで示した領域が溶融し、冷却過程においてＷｃからＷｍに向かって溶融再結晶化が進展し、最終的にＷｍの幅のマークが記録されることを示している。このように、ＷｃとＷｍの差が大きい場合には、所定のＣＮＲを得ようとすると、クロスイレースが顕著になり、トラックピッチを詰めることが困難となる。結晶化促進層を用いた場合において、ＷｃとＷｍの差を少なくし、クロスイレースを抑制する上では、本発明に従って記録層の組成を適切に選定することが重要となる。
【００６６】
一方、消去時（結晶化時）には、記録層を融点未満、結晶化温度以上の温度域に比較的長い時間保持して結晶化する。この過程においては、図３に示すＮの高い温度帯に記録媒体が保持される時間が長いため、Ｎが大きいことが重要である。
【００６７】
本発明は、Ｎを高い値に保持するために記録層に接して結晶化促進層を配置し、Ｎの高い状態においてもＧを選択的に低下させることが可能な記録膜の組成範囲を規定している。これにより、主にＮに支配されるＥＥＲを高い値に保持したまま、主にＧに支配されるクロスイレースを十分に低い値に抑えることが出来るのである。
【００６８】
本発明の第１の実施形態においては、図１に示す構造において、第１の干渉膜２１の膜厚を４０〜６０ｎｍ、第１と第２の結晶化促進層３１，３２の膜厚を５ｎｍ、記録層４の膜厚を１５〜２０ｎｍ、第２の干渉膜２２の膜厚を１０〜２０ｎｍ、反射膜５の膜厚を１００〜１５０ｎｍとしてディスクを試作し、前記した評価機で記録実験を行った。また、比較用に、結晶化促進層を形成しない従来のディスクも幾通りか作成した。
【００６９】
各層の材料としては、本実施形態では、干渉膜２１，２２をＺｎＳ−ＳｉＯ₂、記録層４を本発明及び比較例の組成を有するＧｅＳｂＴｅ、結晶化促進層３１，３２をＧｅＮ、反射膜５をＡｇＰｄＣｕとした。記録層４の組成は、スパッタリングターゲットの組成を変えることにより調整し、別途、記録層単層のサンプルを作成して、ＩＣＰ法により組成の分析を行った。本発明における組成とは、ＩＣＰ法による分析組成であるが、ターゲット組成との差異は０．２原子％以内であった。
【００７０】
次に、図４に示す本発明に係る記録層を構成するＧｅＳｂＴｅの組成範囲を導出するための、記録実験の結果について説明する。
【００７１】
図５は、擬似二元合金組成のＧｅ₄₀Ｓｂ₈Ｔｅ₅₂（擬似二元の表記では（ＧｅＴｅ）₄₀−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₄）を基準に、擬似二元合金組成線に垂直な方向に組成をシフトさせていった場合の、シフト量とＥＥＲおよびクロスイレース（Ｘ−Ｅ）の関係を示す図である。組成のシフトは、図４において擬似二元合金組成線ｍから右上の方向（＋）と左下の方向（−）の両方で行い、＋方向−方向共に同等の結果を得た。図５では、煩雑を避ける為、＋方向ヘシフトさせた場合のみを示してある。
【００７２】
図５において、横軸はシフト量（原子％）、縦軸はＥＥＲ（ｄＢ）およびクロスイレース（ｄＢ）を示す。図５において、曲線Ａは、本発明の結晶化促進層を有する記録媒体のＥＥＲ、曲線Ｂは、本発明の結晶化促進層を有する記録媒体のクロスイレース、曲線Ｃは、従来技術に関わる結晶化促進層を有さない記録媒体のＥＥＲ、曲線Ｄは、従来技術に関わる結晶化促進層を有さない記録媒体のクロスイレースを各々示している。
【００７３】
本発明の結晶化促進層を有する記録媒体においては、シフト量が０．５原子％未満の領域では、ＥＥＲは良好な値を示すものの、クロスイレースは不十分な値を示し、シフト量が５原子％を上回ると、クロスイレースは良好な値を示すものの、ＥＥＲは不十分な値を示している。これらのことから、本発明が規定するシフト量が０．５〜５原子％の範囲において、ＥＥＲ，クロスイレース共に良好な値を示すことが判る。
【００７４】
一方、従来技術の結晶促進層を有しない記録媒体においては、擬似二元合金組成から組成を僅かでもシフトすると、クロスイレースは結晶化促進層を有する場合よりも急峻に良好な値に低下するものの、同時にＥＥＲも急峻に低下してしまい、実用的な特性が得られないことが判る。即ち、従来の結晶化促進層を有しない記録媒体では、擬似二元合金組成線ｍ上の極く近傍の組成で、かつトラックピッチが図２に示すＷｃよりも広く設定されている場合にのみ、実用に供し得る特性を示すことが判る。
【００７５】
このような従来の記録媒体の振る舞いは、以下のように説明することが出来る。即ち、擬似二元合金組成線ｍ上では、特に結晶化促進層を用いない場合でも、図３に示す核生成頻度Ｎ、結晶成長頻度Ｇ共に大きく、ＥＥＲも大きいが、狭トラックピッチではクロスイレースも大きい。結晶促進層を設けず組成をシフトした場合には、図３に示すＮ，Ｇ共に急激に低下して、クロスイレースは急峻に改善されるものの、同時にＥＥＲも急激に劣化する。
【００７６】
一方、本発明におけるように結晶化促進層を用いた場合、擬似二元合金組成線ｍからのシフトに従って、先ずＧが選択的に低下してクロスイレースを改善するが、Ｎは結晶化促進層の作用効果により高い値を保持するので、ＥＥＲも良好な値を維持する。シフト量が過大（＞５原子％）になった場合には、最早結晶化促進層の作用効果ではＮの低下を抑制出来なくなり、ＥＥＲが低下する。
【００７７】
次に、組成シフトの基準となる擬似二元合金組成線ｍ上でのＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃の比率を種々変えながら、各々の擬似二元組成に対するシフト量を変えて同様の実験を行った。結晶化促進層を有する記録媒体において、シフト量４原子％でのＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを図６にまとめて示す。
【００７８】
図６から、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満の領域、言い換えればＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅よりもＳｂ₂Ｔｅ₃が多い組成領域では、ＥＥＲは良好な値を示すが、クロスイレースが不十分であること、ＧｅＴｅ比が４５原子％を超える領域では、クロスイレースは低い良好な値を示すが、ＥＥＲが低下し、不十分な値となることが判る。
【００７９】
この理由は、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満では、組成を擬似二元合金組成線ｍからシフトさせてもＧを低く抑えることが出来なくなったため、およびＧｅＴｅが４５原子％を超えると、結晶化促進層を用いてもＮを高い値に保持することが出来なくなったためと考えられる。
【００８０】
本発明の規定する、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬似二元合金組成線ｍ上の（ＧｅＴｅ）₂−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）点Ｘを通り、擬似二元合金組成線ｍに垂直な直線ｐよりもＧｅＴｅ成分に富む側にあり、かつ（ＧｅＴｅ）₄₅−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₂点Ｙを通り、擬似二元合金組成線ｍに垂直な直線ｑよりもＳｂ₂Ｔｅ₃成分に富む側にある組成領域において、適切なシフト量を有する範囲でのみ、良好なＥＥＲと、狭トラックピッチでも十分に低いクロスイレースとを両立させることが出来ることがわかる。なお、図６では、シフト量が４原子％の場合を例示したが、シフト量が０．５〜５原子％の範囲内において、図６と同等の結果が得られた。
【００８１】
以上の第１の実施形態では、記録層４の両側に結晶化促進層３１，３２を設けた例について説明したが、核生成頻度向上により消去率を改善する上では、記録層４を成膜する際に記録層４の下側に配される方にのみ結晶化促進層３１を設けても、両側に設けたのとほぼ同等の効果を得ることが出来る。記録層４を成膜する際に下側に配される方とは、例えば、図１に示す記録媒体の構成のように、基板１上に第１の干渉層２１、記録層４、第２の干渉層２２、反射層５の順番で成膜し、基板側から光を照射して録再動作を行う形態では、第１の干渉層２１と記録層４の間を意味し、基板１上に、反射層、第２の干渉層、記録層、第１の干渉層の順番に成膜し、第１の干渉層側から光を入射して録再を行う形態では、第２の干渉層と記録層の間を意味する。
【００８２】
このように、結晶化促進層は、記録層の片側だけに設けても、本発明の作用効果を得ることは可能である。しかし、両側に設けた方が、例えばオーバライト繰返し耐性を向上させる上では好ましい。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００８４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る相変化光記録媒体の構成を示す断面図である。図１において、基板１上には、第１の干渉層２１、第２干渉層２２、記録層４０、反射層５が順次積層されている。
【００８５】
基板１、第１の干渉層２１、第２干渉層２２、および反射層５の材質、膜厚等は、第１の実施形態に係る相変化光記録媒体と同様であり、その説明は省略する。
【００８６】
記録層４０としては、ＧｅＳｂＴｅＳｎおよびＧｅＳｂＴｅＢｉ四元合金の２種類の薄膜を用い、組成をパラメータにして幅広い範囲で細かく変化させながら、膜厚も幾通りかに変化させた。
【００８７】
各層の形成はスパッタ法で行い、成膜後、対向基板と貼り合せ、記録層を初期結晶化した後に、記録実験に供した。記録実験は、波長４０５ｎｍ、ＮＡ：０．６５の評価系を用いて実施した。線速としては８ｍ／ｓを選んだ。
【００８８】
実験方法は、第１の実施形態で用いたのと同様の方法で行った。
【００８９】
本実施形態においても、図３を参照して説明したことと同様のことが言える。即ち、相変化記録の原理から、記録時には記録層を融点以上に昇温して溶融し、室温に急冷してランダムな非晶質状態をもたらす。消去時（結晶化時）には記録層を融点未満、結晶化温度以上に昇温し、徐熱徐冷することで、非晶質マークを秩序ある結晶状態に変化させる。
【００９０】
溶融再結晶化は、記録過程においてもその冷却時に結晶化可能な温度領域を通過するために生ずる現象である。溶融再結晶化には、特に、図３に示すＧ、即ち結晶成長頻度が関与しており、Ｇが融点付近で最大の確率を示すことに起因して、融点直下付近の温度を記録層が通過する際に、溶融部の周囲にある結晶部から溶融部（マーク中心部）に向けて結晶成長する。
【００９１】
ここで、良好なＣＮＲ値を得るためには、ある程度の大きさのマーク幅が必要であり、これはレーザスポットのＦＷＨＭ程度の大きさである。上述した融点直下での結晶成長が著しい場合、適切な大きさのマーク幅を得るためには、マーク幅よりも広い領域を溶融させなければならない。
【００９２】
本実施形態の範囲外の擬二元系合金ＧｅＳｂＴｅ記録層を用いた場合には、図３に示すＮ，Ｇをともに助長するために、記録膜の組成の選定に不備がある場合、かなり広い領域を溶融しないと所定の幅のマークを得ることが出来ず、狭トラックピッチではクロスイレースが問題となる。
【００９３】
一方で、消去時（結晶化時）は、記録層を融点未満、結晶化温度以上の温度域に比較的長い時間保持して結晶化する。この過程においては、図３に示すＮの高い温度帯に媒体が保持される時間が長いため、Ｎが大きいことが重要である。本実施形態では、Ｎを高い値に保持するために、ＧｅＳｂＴｅＢｉ合金を用い、Ｎの高い状態においてもＧを選択的に低下させることが可能な記録膜の組成範囲を規定している。これにより、主にＮに支配される消去比ないしＥＥＲを高い値に保持したまま、主にＧに支配されるクロスイレースを十分に低い値に抑えることが出来るのである。
【００９４】
本発明の第２の実施形態においては、図７に示す構造で、各層厚は、第１の実施形態と同様としてディスクを試作し、上述した評価機で記録実験を行った。また、比較用に記録層組成のＢｉ置換を行わない従来技術のディスクも幾通りか作成した。その場合も、材料・膜厚は本実施形態と同一とし、記録層をＧｅＳｂＴｅとした。
【００９５】
記録層の組成は、スパッタリングターゲットの組成で調整し、別途、記録層単層のサンプルを作成して、ＩＣＰ法により組成の分析を行ったことも、第１の実施形態と同様である。本発明に係る合金における組成は、ＩＣＰ法による分析組成であるが、ターゲット組成との差異は０．２原子％以内であった。
【００９６】
次に、図８に示す組成範囲を導出するための、記録実験の結果について説明する。ここでまず、シフト量を次のように定義する。ＧｅＳｂＴｅ三元合金の場合、擬二元合金組成（直線ｍ）をシフト量０％の基準組成とし、この基準組成を起点に擬二元合金組成線ｍに垂直に組成シフトさせ、シフト後の組成と擬二元系組成線ｍとの距離を相図上の元素組成軸と同一のスケールでよみとった値をシフト量とする。
【００９７】
ＧｅＳｂＴｅＢｉ合金の場合は、上記三元合金のＳｂの一部をＢｉで置換するものであるが、その場合も、シフト量は置換前の組成における値を使用する。図１０は、擬二元合金組成線ｍからのシフト量とＥＥＲ、クロスイレースとの関係を示す図である。組成のシフトは、図８において、擬二元合金組成線ｍから右上の方向（＋）と左下の方向（−）の両方で行い、＋方向−方向共に同等の結果を得た。図１０では、煩雑を避けるため、＋方向ヘシフトさせた場合のみを示してある。
【００９８】
図１０において、横軸はシフト量、縦軸はＥＥＲ，クロスイレースを示し、折れ線Ａは、本実施形態に係るＧｅＳｂＴｅＢｉ合金記録膜を使用した記録媒体のＥＥＲ、折れ線Ｂは、本実施形態に係るＧｅＳｂＴｅＢｉ合金記録膜を使用した記録媒体のクロスイレース、折れ線Ｃは、従来技術のＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用した記録媒体のＥＥＲ、折れ線Ｄは、従来技術のＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用した記録媒体のクロスイレースを各々示している。
【００９９】
ここで、シフト量０％の基準組成をＧｅ₄₀Ｓｂ₈Ｔｅ₅₂とし、擬二元組成線ｍからシフトさせたＧｅＳｂＴｅ三元合金が、図１０の折れ線Ｃ、Ｄに対応する。また、Ｇｅ₄₀Ｓｂ₈Ｔｅ₅₂のＳｂを全体の４原子％だけＢｉで置換したＧｅ₄₀Ｓｂ₄Ｔｅ₅₂Ｂｉ₄組成を基準とし、Ｂｉを４原子％固定してシフト量を変えた結果が、折れ線Ａ、Ｂに対応する。
【０１００】
本実施形態に係るＧｅＳｂＴｅＢｉ合金記録膜を使用した記録媒体においては、シフト量が０原子％の場合でもＧｅＳｂＴｅ三元合金の場合に比較してＥＥＲおよびクロスイレースともに良好である。しかし、０．５原子％以上のシフト量では、ＥＥＲが変わらないままクロスイレースがさらに改善された。ところがシフト量が５原子％を上回ると、クロスイレースは良好な値を示すものの、ＥＥＲは不十分な値を示した。従って、シフト量０．５〜５原子％の範囲において、ＥＥＲ，クロスイレース共に良好な値を示すことが判る。
【０１０１】
一方、従来技術のＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用した記録媒体においては、擬二元合金組成から組成を僅かでもシフトすると、ＥＥＲが急峻に低下してしまい、実用的な特性が得られないことが判る。即ち、従来の組成の記録層を用いた記録媒体では、擬二元合金組成線ｍ上の極く近傍の組成で、かつトラックピッチが図３に示すＷｃよりも広く設定されている場合にのみ、実用に供し得る特性を示すことが判る。
【０１０２】
このような従来の記録媒体の振る舞いは、以下のように説明することが出来る。即ち、擬二元合金組成線ｍ上では、特にＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用した場合でも、図３に示す核生成頻度Ｎ、結晶成長頻度Ｇが共に大きく、ＥＥＲも大きいが、狭トラックピッチではクロスイレースも大きい。ＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用し、組成を擬二元系組成線ｍからＳｂ成分に富む側にシフトした場合、図３に示すＮ，Ｇが共に急激に低下して、クロスイレースは急峻に改善されるものの、同時にＥＥＲも急激に劣化する。
【０１０３】
一方、本実施形態におけるように、ＧｅＳｂＴｅＢｉ記録膜を使用した場合、擬二元系組成線ｍからのシフトに従って、先ずＧが選択的に低下してクロスイレースが改善されるが、ＮはＢｉ置換の作用効果により高い値を保持するので、ＥＥＲも良好な値を維持する。シフト量が過大（＞５原子％）になった場合には、最早Ｂｉ置換の作用効果ではＮの低下を抑制出来なくなり、ＥＥＲが低下する。
【０１０４】
次に、シフトの基準となる擬二元合金組成線ｍ上でのＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃の比率を色々変えながら、各々の擬二元組成に対するシフト量を変えて同様の実験を行った。ＧｅＳｂＴｅＢｉ記録膜を有する記録媒体において、シフト量１．５原子％でのＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを図１１にまとめて示す。
【０１０５】
図１１から、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満の領域、言い換えればＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅よりもＳｂ₂Ｔｅ₃が多い組成領域では、ＥＥＲは良好な値を示すがクロスイレースが不十分な事、ＧｅＴｅ比が４５原子％を超える領域では、クロスイレースは低い良好な値を示すが、ＥＥＲは不十分な値であることが判る。
【０１０６】
この理由は、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満では、組成を擬二元合金組成線ｍからシフトさせても、Ｇを低く抑えることが出来なくなったため、およびＧｅＴｅが４５原子％を超えると、Ｂｉ置換を行ってもＮを高い値に保持することが出来なくなったためと考えられる。
【０１０７】
本発明の規定する、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬二元合金組成線ｍ上の（ＧｅＴｅ）₂−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）点を通り、擬二元合金組成線ｍに垂直な直線よりもＧｅＴｅ成分に富む側にあり、かつ（ＧｅＴｅ）₄₅−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₂点を通り、擬二元合金組成線ｍに垂直な直線よりもＳｂ₂Ｔｅ₃成分に富む側にある組成領域において、適当なシフト量を有する範囲でのみ、良好なＥＥＲと、狭トラックピッチでも十分に低いクロスイレースを両立させることが出来ることが判る。
【０１０８】
次に、シフト量を一定とし、Ｂｉ置換量を変えた場合の効果を示す。図１２は、擬二元組成線ｍからのシフト量を２．５％としたＧｅＳｂＴｅＢｉ合金において、ＳｂのＢｉによる置換量を０から６原子％まで変化させた結果を示す。図１２から、次のことがわかる。
【０１０９】
即ち、Ｂｉ置換量が少ない場合は、クロスイレースは良好であるが、ＥＥＲが悪い。置換量を増すと、クロスイレースは悪化せずにＥＥＲが向上する。更に置換量を増すと、若干クロスイレースが悪化の傾向を示すが、置換量２〜１５原子％の範囲内の領域では十分な性能を有していた。
【０１１０】
次に、本発明の第３の実施態様に係る、ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金からなる記録膜を用いた記録媒体について説明する。
【０１１１】
図１３は、擬二元合金組成線ｍからのシフト量とＥＥＲおよびクロスイレースとの関係を示す図である。ここでシフト量の定義は前記のＧｅＳｂＴｅＢｉ合金系と同様であるが、ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金ではＧｅ₄₀Ｓｂ₈Ｔｅ₅₂のＧｅを一部Ｓｎで置換したＧｅ₂₈Ｓｂ₈Ｔｅ₅₂Ｓｎ₁₂を基準すなわちシフト量０％とする。擬二元合金組成線からシフトしたＧｅＳｂＴｅ合金組成において、Ｇｅの一部をＳｎで置換し、置換量がＧｅＳｂＴｅＳｎ全体の１２原子％になるよう調整した組成を本実施形態とした。
【０１１２】
組成のシフトは、図９において、擬二元合金組成線から右上の方向（＋）と左下の方向（−）の両方で行い、＋方向−方向共に同等の結果を得た。図１３では煩雑を避ける為、＋方向ヘシフトさせた場合のみを描いてある。
【０１１３】
図１３において、横軸はシフト量、縦軸はＥＥＲおよびクロスイレースを示し、折れ線Ａは、本実施形態に係る、ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金からなる記録膜を使用した記録媒体のＥＥＲ、折れ線Ｂは、本実施形態に係る、ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金からなる記録膜を使用した記録媒体のクロスイレース、折れ線Ｃは、従来技術のＧｅＳｂＴｅ合金からなる記録膜を使用した記録媒体のＥＥＲ、折れ線Ｄは、従来技術のＧｅＳｂＴｅからなる記録膜を使用した記録媒体のクロスイレースを各々示している。
【０１１４】
本実施形態に係る、ＧｅＳｂＴｅＳｎ合金からなる記録膜を使用した記録媒体においては、シフト量が０．５原子％未満ではＥＥＲは良好なものの、クロスイレースがＧｅＳｂＴｅ三元合金からなる記録膜を使用した記録媒体の場合に比べ、殆ど改善されていなかった。しかし、本実施形態における０．５原子％以上のシフト量では、ＥＥＲは変わらず、クロスイレースがさらに改善された。しかし、シフト量が５原子％を上回ると、クロスイレースは良好な値を示すものの、ＥＥＲは不十分な値を示した。
【０１１５】
従って、本実施形態では、シフト量０．５〜５原子％の範囲において、ＥＥＲ，クロスイレース共に良好な値をしめすことが判る。これに対し、従来技術のＧｅＳｂＴｅ記録膜を使用した媒体においては、上述したとおり、擬二元合金組成から組成を僅かでもシフトすると、ＥＥＲが急峻に低下してしまい、実用的な特性が得られない。以上のような振る舞いは、ＧｅＳｂＴｅＢｉ合金からなる記録膜と同様である。
【０１１６】
次に、ＧｅＳｂＴｅＳｎに関しても、シフトの基準となる擬二元合金組成線上でのＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃の比率を色々変えながら、各々の擬二元組成に対するシフト量を変えて同様の実験を行った。ＧｅＳｂＴｅＳｎ記録膜を有する媒体でシフト量４．０原子％でのＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを図１４にまとめて示す。
【０１１７】
図１４に示すように、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満の領域、言い換えればＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅よりもＳｂ₂Ｔｅ₃が多い組成領域では、ＥＥＲは良好な値を示すが、クロスイレースは不十分であること、また、ＧｅＴｅ比が４５原子％を超える領域では、クロスイレースは低い良好な値を示すが、ＥＥＲが不十分な値となることが判る。
【０１１８】
この理由は、ＧｅＴｅ比が２２．２原子％未満では、組成を擬二元合金組成線ｍからシフトさせても、Ｇを低く抑える事が出来なくなったため、およびＧｅＴｅが４５原子％を超えると、Ｓｎ置換を行ってもＮを高い値に保持出来なくなったためと考えられる。
【０１１９】
従って、本発明で規定する、ＧｅＴｅとＳｂ₂Ｔｅ₃とを結ぶ擬二元合金組成線ｍ上の（ＧｅＴｅ）₂−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）点Ｘを通り、擬二元合金組成線に垂直な直線ｐよりもＧｅＴｅ成分に富む側にあり、かつ（ＧｅＴｅ）₄₅−（Ｓｂ₂Ｔｅ₃）₂点Ｙを通り、擬二元合金組成線ｍに垂直な直線ｑよりもＳｂ₂Ｔｅ₃成分に富む側にある組成領域において、適切なシフト量を有する範囲でのみ、良好なＥＥＲと狭トラックピッチでも十分に低いクロスイレースとを両立させることが出来ることが判る。なお、図１４では、シフト量が４．０原子％の場合を例示したが、シフト量が０．５〜５．０原子％の範囲内において、図１４と同等の結果が得られた。
【０１２０】
以上のような、Ｓｎ置換量を変えた場合の振る舞いは、Ｓｎ置換しない場合はクロスイレースは良いがＥＥＲが悪く、Ｓｎ置換量を増すとクロスイレースが悪化しないままＥＥＲが向上するので、これらの点でＧｅＳｂＴｅＢｉ合金と同様であった。やはりＳｎ置換量を過大にすると、クロスイレースが若干悪化する傾向であったが、置換量２〜２０原子％の組成領域では、使用上好適な範囲にとどまった。
【０１２１】
以上の第２および第３の実施形態では、記録層の上および／または下に結晶化を促進する層がない場合について説明したが、第１の実施形態におけるように、たとえばＧｅＮなどの結晶化促進層を用いることで、固相結晶化がさらに促進され、より高いＥＥＲを得ることが可能である。
【０１２２】
以上説明した第１〜第３の実施形態において、記録媒体の各層の膜厚は、特に限定されないが、記録時に結晶成長の起こる温度帯を速やかに通過すると共に、消去時に核生成の起こる温度帯に長く保持される上では、光入射面側からの順番で、記録層の膜厚が５〜３０ｎｍ、第２の干渉膜の膜厚が４０ｎｍ以下、反射層の膜厚が５０ｎｍ以上であるのが良い。このようにすることで、特に、記録時の過度な結晶成長を効率良く防止することが出来る。
【０１２３】
更に好ましくは、第２の干渉膜の膜厚を１０〜４０ｎｍ、反射層の膜膜厚を５０〜２００ｎｍとするのが良く、このようにすることで、効率良く核生成温度帯での保持時間を長くすることが出来、ＥＥＲを高い値に保持することが可能となる。
【０１２４】
以上の第１〜第３の実施形態は、基本的に、結晶化促進層を有する、または有しない相変化記録媒体の好適な組成範囲を規定するものであり、上述の例では記録層と結晶化促進層以外には、干渉層と反射層とを具備する例について説明したが、これらの他に、吸収率比を調整するための層などを設けてもよい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の相変化光記録媒体によれば、十分に高いＥＥＲのみならず、狭トラックピッチでも十分に低いクロスイレースを実現することが出来るので、格段の記録密度向上に寄与することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る相変化光記録媒体の構成を示す断面図。
【図２】クロスイレースの要因を模式的に示す図。
【図３】クロスイレースと有効消去比のメカニズムを説明する図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅ合金の好適な組成範囲を示す三元相図。
【図５】本発明の第１の実施形態における、三元相図の擬二元合金組成線からのシフト量とＥＥＲおよびクロスイレースの関係を示す特性図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅ合金のＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを示す特性図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る相変化光記録媒体の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＢｉ合金の好適な組成範囲を示す三元相図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＳｎ合金の好適な組成範囲を示す三元相図。
【図１０】本発明の第２の実施形態における、三元相図の擬二元合金組成線からのシフト量とＥＥＲおよびクロスイレースの関係を示す特性図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＢｉ合金のＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを示す特性図。
【図１２】本発明の第２の実施形態における、ＧｅＳｂＴｅＢｉ合金のＳｂのＢｉによる置換量と、ＥＥＲおよびクロスイレースの関係を示す特性図。
【図１３】本発明の第３の実施形態における、三元相図の擬二元合金組成線からのシフト量とＥＥＲおよびクロスイレースの関係を示す特性図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る相変化光記録媒体の記録層を構成するＧｅＳｂＴｅＳｎ合金のＧｅＴｅ組成比に対するＥＥＲ，クロスイレースを示す特性図。
【符号の説明】
１…基板、
４，４０…記録層、
５…反射層、
２１…第１の干渉層、
２２…第２の干渉層、
３１…第１の結晶化促進層、
３２…第２の結晶化促進層、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phase change optical recording medium that records and reproduces information by irradiating a light beam.
[0002]
[Prior art]
Optical discs that record and reproduce information by irradiating light beams are widely used as portable, large-capacity, high-speed access, long-life recording media for image and audio files, computer data files, and so on. The large capacity is expected. Among such optical discs, the phase change optical recording medium is easy to overwrite, has a large number of repeated recordings, has a simple optical system configuration, and is easy to manufacture a low-cost device. It has been put to practical use as a CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, etc. because of its features such as easy compatibility with optical disks.
[0003]
The basic layer structure of the phase change optical recording medium includes a first interference film, a recording film, a second interference film, and a reflection film from the light incident side. The interference film and the reflection film are a function of promoting optical contrast between the amorphous state and the crystalline state by utilizing multiple interference of light in the medium, a function of preventing oxidation of the recording film, and a recording film by repeated overwriting. It has a function to prevent the deterioration. As one of the improvements of the basic structure of such a phase change optical recording medium, a technique for forming crystallization promoting layers above and below a recording film is known.
[0004]
A chalcogen compound is used for the recording layer of the phase change recording medium, and typically a thin film having a composition centered on a Ge—Sb—Te metal compound composition is used. The preferred composition range of Ge—Sb—Te is disclosed in JP-A No. 62-209742 and “J. Appl. Phys. 69 (5), pp. 2849-2856 (1991)”.
[0005]
JP-A-62-209742 discloses a preferred composition range in the range of Ge: 5-40 atomic%, Sb: 7-40 atomic%, Te: 45-80 atomic%, and “J. Appl. Phys. 69 (5), pp. 2849-2856 (1991) ”includes GeTe and Sb.₂Te_ThreeIt is possible to obtain an appropriate crystallization temperature and crystallization time in the composition range centered on the pseudo binary alloy composition line connecting the two intermetallic compounds. (GeTe)₂(Sb₂Te_ThreeIt is shown that the composition shows a good value.
[0006]
However, these two documents have no description regarding the crystallization promoting layer, and do not mention melt recrystallization.
[0007]
Known examples of the crystallization accelerating layer include JP-A-10-275360 and “Proceedings of the 10th Phase Change Recording Society Symposium pp. 85-90 (1998)”. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-275360 discloses a technique for forming a GeN-based thin film adjacent to a recording film in terms of a diffusion preventing layer, but a suitable recording film composition when a diffusion preventing layer is used. There is no disclosure about the range.
[0008]
In addition, the 10th Phase Change Recording Society Symposium Proceedings, pp. 85-90 (1998) reports the results of experiments in which GeN films were placed on the top and bottom or one side of the recording film in terms of crystallization promoting layers. It has been. The composition of the recording film provided with the GeN crystallization promoting layer is Ge₂Sb_2.2 Te_FiveAnd Ge₂Sb_2.4 Te_FiveThe following two types are disclosed. As an effect of providing a crystallization promoting layer, it has been shown that the erasure rate is improved when DC irradiation is performed with light of a crystallization power level, that is, solid phase crystallization is promoted. There is no disclosure about conversion.
[0009]
As described above, in the prior art, a good composition range is disclosed for GeSbTe that is not a combination with a crystallization promoting layer, but a good composition is disclosed for GeSbTe combined with a crystallization promoting layer. The range was unclear, and studies on the effects of the crystallization promoting layer were insufficient.
[0010]
On the other hand, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-209742 and “J. Appl. Phys. 69 (5), pp. 2849-2856 (1991)”, Sn or Bi was added to a part of the above composition. There is no description of the action / effect in each case, and there is no mention of the interrelationship between the solid phase crystallization rate, the melt crystallization rate and the cross erase.
[0011]
Here, the cross erase refers to a phenomenon in which the recording of the original track is partially erased when recording is performed on an adjacent track, which becomes a problem when the track pitch is smaller than the laser spot size. . Therefore, the solution of cross erase is important for realizing high density recording.
[0012]
On the other hand, as a known example of a recording film made of a GeSbTeSn-based alloy, “12th Phase Change Recording Society Symposium Proceedings pp. 36-41” can be cited. This document includes GeTe-Sb₂Te_ThreeGe, one of the pseudo binary alloy compositions_FourSb₂Te₇Ge in which part of Ge is replaced with Sn in the alloy_2.7Sn_1.3 Sb₂Te₇A technique for improving the erasing ratio by using an alloy as compared with the case without Sn substitution is disclosed. However, there is no disclosure about melt recrystallization and no mention of cross erase.
[0013]
Examples of GeSbTeBi-based alloy recording films are disclosed in JP-A-3-42276, JP-A-8-321041 and JP-A-10-329422, and particularly in JP-A-3-42276. Describes the effect of improving the crystallization speed by adding Bi. However, none of these patent publications describes melt recrystallization or cross erase, and does not describe any difference between solid phase crystallization and melt crystallization speed.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the prior art, a good composition range is disclosed for GeSbTe that constitutes a recording layer that is not combined with a crystallization promoting layer, but for GeSbTe combined with a crystallization promoting layer, A good composition range is unclear, and studies on the effects of the crystallization promoting layer have been insufficient.
[0015]
Further, in the prior art, a composition range that is preferable to some extent is disclosed for the GeSbTeSn system and GeSbTeBi system constituting the recording layer, but the relationship between the distinction between solid phase crystallization and melt recrystallization and the composition of each alloy. However, the investigation has been insufficient, and a truly suitable composition range in which cross erase and erasure ratio are compatible has not been known.
[0016]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and will focus on the relationship between the composition based on the GeSbTe pseudo-binary alloy and melt recrystallization, and set the optimum composition range. It is what.
[0017]
That is, an object of the present invention is to provide a phase change optical recording medium capable of realizing a sufficiently high EER and a sufficiently low cross erase even with a narrow track pitch.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the first invention includes a recording layer mainly composed of Ge, Sb, and Te, and the composition of the recording layer is as follows in the Ge-Sb-Te ternary phase diagram ( While satisfying the conditions of 1), (2) and (3),It is characterized in that a part of Ge is replaced with Sn at 2 atomic% or more and 20 atomic% or less.A phase change optical recording medium is provided.
[0020]
  (1) GeTe and Sb₂Te_Three(GeTe) on the pseudo binary alloy composition line connecting₂-(Sb₂Te_Three) Passing through the point and being on the side rich in GeTe component from the line perpendicular to the pseudo binary alloy composition line,
  (2) (GeTe)₄₅-(Sb₂Te_Three)₂Sb from a straight line passing through the point and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line₂Te_ThreeBe on the side rich in ingredients,
  (3) 0.5 atomic% or more and 5 atomic% or less in a direction perpendicular to the pseudo binary alloy composition line,Within the range
[0021]
  the aboveIn the phase change optical recording medium, a crystallization promoting layer can be provided in contact with the recording layer.The crystallization promoting layer isIt can be provided in contact with both sides of the recording layer.
[0022]
In these cases, the crystallization promoting layer may be made of one selected from the group consisting of GeN, GeON, CrO, SnO, SiN, SiON, NbN, TiON, ZrON, InON, and carbon. . The film thickness of the crystallization promoting layer is preferably 1 nm or more and 15 nm or less.
[0023]
  More thanThe present inventionThe phase-change optical recording medium according to the present invention comprises a first interference layer, a crystallization promoting layer, a recording layer, a second interference layer, and a reflective layer sequentially from the light incident surface side, and the film thickness of the recording layer is 5 nm. As described above, the second interference layer may have a thickness of 40 nm or less, and the reflective layer may have a thickness of 50 nm or more.
[0024]
  Less than,The present inventionThe phase change optical recording medium according to the present invention will be described in more detail.
  At first,Reference example 1A phase change optical recording medium according to the present invention will be described.
[0025]
As a result of studying the optimum composition range of the recording film when combined with various crystallization promoting layers, the present inventors have heretofore considered a pseudo binary alloy that has been regarded as good when there is no crystallization promoting layer. On the composition line, it has been found that melt recrystallization becomes excessively significant and impairs the cross erase (X-E) characteristics. In addition, it has been found that, even in a composition that has been conventionally studied in combination with a crystallization promoting layer, melt recrystallization becomes excessively significant and the cross erase (X-E) characteristics are impaired.
[0026]
The composition range of the GeSbTe film suitable for the combination with the crystallization promoting layer is the above-described composition range in which the melt recrystallization does not proceed excessively and the effect of promoting solid phase crystallization is maintained. As a result, they have found the present invention.
[0027]
FIG. 4 shows the composition range of GeSbTe constituting the recording layer of the recording medium according to the present invention and the composition of GeSbTe constituting the recording layer of the conventional recording medium on the GeSbTe ternary phase diagram.
[0028]
In the Ge—Sb—Te ternary phase diagram shown in FIG. 4, the hatched rectangular region indicates the composition range of GeSbTe constituting the recording layer according to the present invention. This composition range is GeTe and Sb.₂Te_Three(GeTe) on the pseudo binary alloy composition line m₂-(Sb₂Te_Three) It is on the side richer in GeTe component than the straight line p passing through the point X and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m, and (GeTe)₄₅-(Sb₂Te_Three)₂More than the straight line q passing through the point Y and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m, Sb₂Te_ThreeThis range is on the side rich in components and is shifted from 0.5 atomic% to 5 atomic% in the direction perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m.
[0029]
As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-209742 discloses that the composition range inside ABCDE shown in FIG. 4 is suitable for GeSbTe having no crystallization promoting layer. It is shown. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-209742 has no disclosure regarding melt recrystallization and cross erase according to the present invention, and the description related to EER according to the present invention is Te.₆₅Ge₁₅Sb₂₀Only the composition outside the composition range of the recording layer of the recording medium according to the present invention is disclosed.
[0030]
An example in combination with a crystallization promoting layer is shown in FIG. Two points F and G indicated by 85-90 (1998), which are outside the composition range of the recording layer of the recording medium according to the present invention.
[0031]
  Reference example 1In the recording medium according to the present invention, the crystallization promoting layer includes, for example, nitrides such as GeN, GeON, CrO, SnO, SiN, SiON, NbN, TiON, ZrON, InON, etc., oxides, oxynitrides, and carbon-based thin films. Can be used.
[0032]
The crystallization promoting layer may be present only on one side of the recording film, but is preferably formed on both main surfaces. Furthermore, in order to achieve both the excellent effect of suppressing melt recrystallization and the effect of promoting solid phase crystallization, it is preferable to adopt a rapid heating and quenching type film structure of each film thickness configuration described above.
[0033]
The film thickness of the crystallization promoting layer is preferably 1 nm or more and 15 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less, and most preferably 1 nm or more and 5 nm or less. If the film thickness of the crystallization promoting layer exceeds 15 nm, it is difficult to design a rapid heating and quenching type film structure, and if it is less than 1 nm, the effect of promoting crystallization of the recording layer becomes dilute.
[0034]
  next,Reference Example 2 and the present inventionA phase change optical recording medium according to the present invention will be described.
  The inventors of the present invention have studied the composition range of a GeSbTe recording film, which has been conventionally considered to have a high erase ratio and excellent repetitive overwriting characteristics. It has been found that the composition on the original alloy composition line impairs the cross erase characteristics.
[0035]
Therefore, as described above, it has been found that the cross erase is greatly improved when a recording layer made of a GeSbTe alloy having a composition shifted in a direction perpendicular to the pseudo binary system composition line is used. When the cause was examined, it was found that the shift amount of the composition of the GeSbTe alloy from the quasi-binary composition line is greatly related to the melt crystallization speed.
[0036]
However, on the other hand, the erase ratio rapidly deteriorated due to the composition shift. Therefore, it has been found that, in the GeSbTe recording layer material, when the composition is shifted from the pseudo binary composition, melt recrystallization is suppressed and solid phase crystallization is also suppressed. In other words, in the GeSbTe ternary alloy, the melt crystallization rate and the solid phase crystallization rate could not be controlled independently only by shifting the composition in the direction perpendicular to the on-line composition of the pseudo binary composition line.
[0037]
Therefore, after shifting the composition from the quasi-binary composition line and replacing a part of Sb with Bi or a part of Ge with Sn, the cross erase does not deteriorate and the erase ratio is based on It turned out that it was possible to achieve both cross erase and erase ratio. That is, melt recrystallization is suppressed by the composition shift from the pseudo binary system, and solid phase crystallization is promoted by substituting part of Sb with Bi or part of Ge with Sn. There was found.
[0038]
  here,Reference example 2The composition range of the GeSbTe-based alloy will be described in detail in connection with known examples. FIG. 8 shows the GeSbTe ternary phase diagram.Reference example 24 shows a composition range of a GeSbTe alloy that is a base of the GeSbTeBi alloy according to FIG.Reference example 1This is the same as the composition range of the GeSbTe-based alloy. In the figure, the hatched part isReference example 2This is the composition range of GeSbTe before replacing a part of Sb with Bi.
[0039]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-209742 discloses that the composition range inside the ABCDE shown in FIG. 8 is suitable for an alloy composed only of GeSbTe. However, there is no disclosure regarding melt recrystallization and cross-erase related to the present invention, and regarding the erasure ratio related to the present invention, Te₆₅Ge₁₅Sb₂₀Only the composition outside the composition range used in the present invention is disclosed.
[0040]
The solid phase crystallization rate of GeSbTe ternary alloy is GeTe-Sb.₂Te_ThreeIt has been investigated in the composition on and near the pseudo binary line m, and is disclosed in “Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 26 (1987) suppl. 26-4, p. 61”. According to the document, even if the composition is changed on the line m, the solid-phase crystallization speed does not change much, but the solid-phase crystallization speed is drastically reduced by shifting the composition from the on-line composition in the vertical direction. Yes.
[0041]
However, this document does not describe the melt recrystallization rate. The present inventors have found that not only the solid-phase crystallization rate but also the melt crystallization rate is reduced by the composition shift, which is effective in improving the cross erase.
[0042]
The amount of substitution is 2 atom% or more and 15 atom% or less, preferably 4 atom% or more and 8 atom% or less.
[0043]
The preferred composition of the GeSbTeBi alloy recording film is disclosed in JP-A-3-42276, JP-A-8-321041 (and JP-A-10-329422, and particularly in JP-A-3-42276. However, there is no description of melt recrystallization or cross erase in any of the above-mentioned known documents, and there is no description of solid-phase crystallization and melt crystallization speed. There is no mention of differences.
[0044]
Furthermore, the composition exemplified in the above-mentioned known literature is obtained by replacing part of Sb with Bi, that is, Ge._x(Sb_aBi_1-a)_yTe_z8 are plotted on the ternary phase diagram of FIG. 8, both of which are compositions far away from the pseudo-binary composition line, which is advantageous in terms of cross erase. It was found that the area was inferior in the erase ratio.
[0045]
In FIG. 8, black circles are plotted according to the above calculation method from the example of JP-A-8-321041, white circles are disclosed in JP-A-10-329422, and triangles are disclosed in JP-A-3-42276. It is not included in the hatched portion of the figure which is a range used in the present invention. Only the R point is included in the hatching range, but the Bi substitution amount is not included in the range according to the present invention.
[0046]
  Next, FIG. 9 shows the GeSbTe ternary phase diagram.The present inventionGeSbTeSn alloy constituting the recording layer of the recording medium according to (Ge_aSn_1-a)_xSb_yTe_zIt is expressed in the form of In the figure, the hatched part isThe present inventionIs a composition range according toReference example 2This is the same as the composition range in.
[0047]
The well-known example of the GeSbTeSn alloy recording layer, “Proceedings of the 12th Symposium on Phase Change Recording Research, pp. 36-41” includes Ge_2.7 Sn_1.3 Sb₂Te₇An alloy (shown as S in FIG. 9) is recommended, but there is no disclosure about melt recrystallization and the accompanying cross erase. GeTe and Sb in the Ge-Sb-Te ternary phase diagram₂Te_ThreeIn the composition on the quasi-binary alloy composition line m that connects with Ge, a composition in which part of Ge is replaced with Sn is preferable in terms of erasure ratio, but the cross erase is not sufficient, and the composition is shifted from the quasi-binary alloy composition line m The gist of the third invention is that it is important to replace a part of Ge with Sn based on the composition described above.
[0048]
The amount of substitution is 2 atom% or more and 20 atom% or less, preferably 4 atom% or more and 8 atom% or less.
[0049]
  Thus, it becomes clear that by making the composition of the GeSbTeSn or GeSbTeBi alloy recording film appropriate, the melt recrystallization does not proceed excessively and the effect of promoting solid phase crystallization is maintained,The present inventionHas been reached.
[0050]
  The present inventionIn addition to the basic configuration described above,Reference example 1As shown in FIG. 4, on the recording film and / or below the recording film, as a crystallization promoting layer, nitride, oxide, acid, such as GeN, GeON, CrO, SnO, SiN, SiON, NbN, TiON, ZrON, InON, etc. Nitride and a C-based thin film may be added, in which case solid-phase crystallization is further promoted.
[0051]
  In addition,The present inventionIn order to achieve both the excellent effect of suppressing melt recrystallization and the effect of promoting solid phase crystallization, it is preferable to apply the present invention to a rapid heating and quenching type film structure.Reference example 1It is the same.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a phase change optical recording medium according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a first interference layer 21, a first crystallization promoting layer 31, a recording layer 4, a second crystallization promoting layer 32, a second interference layer 22, and a reflective layer 5 are provided on a substrate 1. Are formed sequentially.
[0053]
As the substrate 1, a polycarbonate substrate provided with a tracking groove was used. The track pitch was set to 0.35 μm for the purpose of strict evaluation of cross erase. As the first interference layer 21 and the second interference layer 22, ZnS-SiO₂Was used. The film thicknesses of the first interference layer 21 and the second interference layer 22 are set to values that increase the optical contrast ratio when the recording layer 4 is in the crystalline state and when it is in the amorphous state. Was changed in a range of 75% or more.
[0054]
The crystallization promoting layers 31 and 32 were selected from the film materials described above. The film thickness was varied between 2-10 nm. As the recording layer 3, a GeSbTe ternary thin film was used, and the film thickness was changed in several ways while finely changing in a wide range using the composition as a parameter. As the reflective film 5, AgPdCu was used, and the film thickness was changed in several ways.
[0055]
As the interference layers 21 and 22, ZnS-SiO₂Instead of Te-O, Si-N, Al-O, Al-N or the like, it is also possible to use the same material as the crystallization promoting layers 31 and 32. The recording film 4 only needs to have GeSbTe as a main component, and Bi, Sn, Co, N, or the like may be added thereto. Even if the reflective film 5 is made of AlTi, AlMo or the like other than AgPdCu, the same effect can be obtained.
[0056]
Each layer was formed by sputtering, and after film formation, it was bonded to a counter substrate, and the recording layer was initially crystallized, and then subjected to a recording experiment. The recording experiment was performed using an evaluation system having a wavelength of 405 nm and NA: 0.65. I chose 8m / s as the linear velocity.
[0057]
As an experimental method, first, a signal mark string having a single frequency with a mark length of 0.25 μm is recorded to confirm that a CNR value of 45 dB or more is obtained, and then a mark with a single frequency of 0.92 μm is obtained. Overwrite the row (OW) → 0.25 μm After repeating the mark row OW and ten times OW, the carrier level of 0.25 μm and the disappearance of the carrier of 0.92 μm in OW of 0.92 μm → 0.25 μm The remaining difference (effective erase ratio: EER) was examined.
[0058]
Next, a 0.92 μm mark row is OWed 10 times on two adjacent tracks, a carrier level of 0.25 μm on the center track before recording on the adjacent mark, and 0.25 μm of the center track after both adjacent OWs. The difference in career level (cross erase) was investigated.
[0059]
Before describing the evaluation results of the recording characteristics, the cross erase relating to the effect of the present invention will be described. When the track pitch is narrowed to near the full width at half maximum (FWHM) of the laser spot, a phenomenon in which a part of the mark is erased by recording on the adjacent track is cross erase. The cause of the cross erase is firstly that the end of the laser beam hits the track when recording on the adjacent track and is directly heated, and secondly, when the adjacent track is heated, in the in-plane direction This is because the temperature of the track end is raised by thermal diffusion, and thirdly, it is for melt recrystallization.
[0060]
The present invention solves the third problem of melt recrystallization among the above three causes. FIG. 2 is a diagram schematically showing the state of melt recrystallization, where Wm represents the mark width and Wc represents the melt width. FIG. 3 is a diagram for explaining the mechanism of melt recrystallization, where the vertical axis indicates the probability distribution P and the horizontal axis indicates the temperature T of the recording layer.
[0061]
In FIG. 3, Tx represents a crystallization temperature, Tm represents a melting point, N represents a crystal nucleation frequency, and G represents a crystal growth frequency. From the principle of phase change recording, during recording, the recording layer is heated to a melting point or higher and melted, and then rapidly cooled to bring a random amorphous state to room temperature. At the time of erasure (crystallization), the recording layer is heated to a temperature lower than the melting point and higher than the crystallization temperature, and gradually cooled and gradually cooled, thereby changing the amorphous mark into an ordered crystal state.
[0062]
Melt recrystallization is a phenomenon that occurs in the recording process because it passes through a temperature range that can be crystallized during cooling. In particular, G shown in FIG. 3, that is, the crystal growth frequency, is involved in the melt recrystallization, and the recording layer has a temperature near the melting point due to G having the highest probability near the melting point. When passing, the crystal grows from the crystal part around the melted part toward the melted part (mark central part).
[0063]
Here, in order to obtain a good CNR value, a mark width of a certain size is required, which is about the FWHM of the laser spot. When the crystal growth just below the melting point is remarkable, in order to obtain an appropriate mark width, a region wider than the mark width must be melted.
[0064]
In the case of using the crystallization promoting layer according to the present invention, in order to promote both N and G shown in FIG. A width mark cannot be obtained, and cross erase is a problem at a narrow track pitch.
[0065]
FIG. 3 shows an example in which the cross erase is large, but the region indicated by Wc in FIG. 2 is first melted by recording light irradiation, and melted and recrystallized from Wc to Wm in the cooling process. It is shown that marks having a width of Wm are finally recorded. As described above, when the difference between Wc and Wm is large, when a predetermined CNR is obtained, cross erase becomes conspicuous and it becomes difficult to reduce the track pitch. In the case where the crystallization promoting layer is used, it is important to appropriately select the composition of the recording layer in accordance with the present invention in order to reduce the difference between Wc and Wm and suppress cross erase.
[0066]
On the other hand, at the time of erasing (crystallization), the recording layer is crystallized while being kept in a temperature range below the melting point and above the crystallization temperature for a relatively long time. In this process, it is important that N is large because the recording medium is held for a long time in the temperature range where N is high as shown in FIG.
[0067]
In the present invention, in order to keep N at a high value, a crystallization promoting layer is disposed in contact with the recording layer, and the composition range of the recording film capable of selectively lowering G even in a high N state is specified. is doing. Thereby, the cross erase mainly controlled by G can be suppressed to a sufficiently low value while the EER mainly controlled by N is kept at a high value.
[0068]
In the first embodiment of the present invention, in the structure shown in FIG. 1, the thickness of the first interference film 21 is 40 to 60 nm, and the thickness of the first and second crystallization promoting layers 31 and 32 is 5 nm. The recording layer 4 has a film thickness of 15 to 20 nm, the second interference film 22 has a film thickness of 10 to 20 nm, and the reflective film 5 has a film thickness of 100 to 150 nm. went. For comparison, several conventional disks without a crystallization promoting layer were also prepared.
[0069]
As the material of each layer, in this embodiment, the interference films 21 and 22 are made of ZnS—SiO 2.₂The recording layer 4 is made of GeSbTe having the composition of the present invention and the comparative example, the crystallization promoting layers 31 and 32 are made of GeN, and the reflective film 5 is made of AgPdCu. The composition of the recording layer 4 was adjusted by changing the composition of the sputtering target. Separately, a recording layer single layer sample was prepared, and the composition was analyzed by the ICP method. The composition in the present invention is an analytical composition by the ICP method, but the difference from the target composition was within 0.2 atomic%.
[0070]
Next, the result of the recording experiment for deriving the composition range of GeSbTe constituting the recording layer according to the present invention shown in FIG. 4 will be described.
[0071]
FIG. 5 shows a pseudo binary alloy composition Ge₄₀Sb₈Te₅₂(Pseudo binary notation (GeTe)₄₀-(Sb₂Te_Three)_FourIs a diagram showing the relationship between the shift amount, EER and cross erase (X-E) when the composition is shifted in the direction perpendicular to the pseudo binary alloy composition line. The composition shift was performed in both the upper right direction (+) and the lower left direction (-) from the pseudo binary alloy composition line m in FIG. 4, and the same result was obtained in both the + direction and the-direction. FIG. 5 shows only the case of shifting to the + direction in order to avoid complication.
[0072]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the shift amount (atomic%), and the vertical axis represents EER (dB) and cross erase (dB). In FIG. 5, curve A is the EER of the recording medium having the crystallization promoting layer of the present invention, curve B is the cross erase of the recording medium having the crystallization promoting layer of the present invention, and curve C is the crystal related to the prior art. The EER and curve D of the recording medium not having the crystallization promoting layer indicate the cross erase of the recording medium not having the crystallization promoting layer according to the prior art.
[0073]
In the recording medium having the crystallization promoting layer of the present invention, in the region where the shift amount is less than 0.5 atomic%, the EER shows a good value, but the cross erase shows an insufficient value, and the shift amount is 5 Above the atomic%, the cross erase shows a good value, but the EER shows an insufficient value. From these facts, it can be seen that both the EER and the cross erase show good values when the shift amount specified by the present invention is in the range of 0.5 to 5 atomic%.
[0074]
On the other hand, in the recording medium having no crystal accelerating layer of the prior art, when the composition is slightly shifted from the pseudo binary alloy composition, the cross erase decreases sharply to a better value than in the case of having the crystallization promoting layer. At the same time, the EER also decreases sharply, indicating that practical characteristics cannot be obtained. That is, in a recording medium having no conventional crystallization promoting layer, only when the composition is very close to the pseudo binary alloy composition line m and the track pitch is set wider than Wc shown in FIG. It can be seen that it exhibits practically usable characteristics.
[0075]
The behavior of the conventional recording medium can be explained as follows. That is, on the pseudo binary alloy composition line m, even when the crystallization promoting layer is not used, both the nucleation frequency N and the crystal growth frequency G shown in FIG. 3 are large, and the EER is large. Is also big. When the composition is shifted without providing the crystal promoting layer, both N and G shown in FIG. 3 are drastically lowered and the cross erase is sharply improved, but at the same time, the EER is drastically deteriorated.
[0076]
On the other hand, when a crystallization promoting layer is used as in the present invention, G is first selectively reduced to improve cross erase according to the shift from the pseudo binary alloy composition line m, but N is a crystallization promoting layer. Since the high value is maintained by the effect of the above, the EER also maintains a good value. When the shift amount becomes excessive (> 5 atomic%), the effect of the crystallization promoting layer can no longer suppress the decrease in N, and the EER decreases.
[0077]
Next, GeTe and Sb on the quasi-binary alloy composition line m, which is the reference for the composition shift₂Te_ThreeThe same experiment was performed by changing the shift amount for each pseudo binary composition while changing the ratio of. FIG. 6 collectively shows EER and cross erase with respect to the GeTe composition ratio at a shift amount of 4 atomic% in a recording medium having a crystallization promoting layer.
[0078]
From FIG. 6, the region where the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, in other words Ge₂Sb₂Te_FiveThan Sb₂Te_ThreeEER shows a good value in the composition region where there is a large amount, but the cross erase is insufficient, and in the region where the GeTe ratio exceeds 45 atomic%, the cross erase shows a good value that is low, but the EER decreases. It turns out that it becomes an insufficient value.
[0079]
This is because if the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, G cannot be kept low even if the composition is shifted from the pseudo binary alloy composition line m, and if the GeTe exceeds 45 atomic%, This is probably because N can no longer be maintained at a high value even when the crystallization promoting layer is used.
[0080]
GeTe and Sb defined by the present invention₂Te_Three(GeTe) on the pseudo binary alloy composition line m₂-(Sb₂Te_Three) On the side richer in the GeTe component than the straight line p passing through the point X and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m, and (GeTe)₄₅-(Sb₂Te_Three)₂More than the straight line q passing through the point Y and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m, Sb₂Te_ThreeIt can be seen that good EER and sufficiently low cross erase can be achieved at a narrow track pitch only in a range having an appropriate shift amount in the composition region on the component rich side. FIG. 6 illustrates the case where the shift amount is 4 atomic%. However, in the range where the shift amount is 0.5 to 5 atomic%, the same result as FIG. 6 was obtained.
[0081]
In the first embodiment described above, the example in which the crystallization promoting layers 31 and 32 are provided on both sides of the recording layer 4 has been described. However, in order to improve the erasure rate by increasing the nucleation frequency, the recording layer 4 is formed. Even when the crystallization promoting layer 31 is provided only on the lower side of the recording layer 4 at this time, it is possible to obtain substantially the same effect as that provided on both sides. For example, when the recording layer 4 is formed, the lower layer is arranged such that the first interference layer 21, the recording layer 4, and the second layer are formed on the substrate 1 as in the configuration of the recording medium shown in FIG. In the form in which the interference layer 22 and the reflective layer 5 are formed in this order, and the recording / reproducing operation is performed by irradiating light from the substrate side, it means between the first interference layer 21 and the recording layer 4, In the embodiment in which the reflection layer, the second interference layer, the recording layer, and the first interference layer are formed in this order, and recording is performed by entering light from the first interference layer side, the second interference layer And between recording layers.
[0082]
Thus, even if the crystallization promoting layer is provided only on one side of the recording layer, it is possible to obtain the effects of the present invention. However, it is preferable to provide them on both sides, for example, in order to improve the overwrite repeatability.
[0083]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0084]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a phase change optical recording medium according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 1, a first interference layer 21, a second interference layer 22, a recording layer 40, and a reflection layer 5 are sequentially stacked on a substrate 1.
[0085]
The material, film thickness, and the like of the substrate 1, the first interference layer 21, the second interference layer 22, and the reflective layer 5 are the same as those of the phase change optical recording medium according to the first embodiment, and the description thereof is omitted. .
[0086]
As the recording layer 40, two kinds of thin films of GeSbTeSn and GeSbTeBi quaternary alloy were used, and the film thickness was changed in several ways while finely changing in a wide range using the composition as a parameter.
[0087]
Each layer was formed by sputtering, and after film formation, it was bonded to a counter substrate, and the recording layer was initially crystallized, and then subjected to a recording experiment. The recording experiment was performed using an evaluation system having a wavelength of 405 nm and NA: 0.65. I chose 8m / s as the linear velocity.
[0088]
The experimental method was the same as that used in the first embodiment.
[0089]
In this embodiment, the same can be said as described with reference to FIG. That is, based on the principle of phase change recording, during recording, the recording layer is heated to a melting point or higher and melted, and then rapidly cooled to room temperature, resulting in a random amorphous state. At the time of erasure (crystallization), the recording layer is heated to a temperature lower than the melting point and higher than the crystallization temperature, and gradually cooled and gradually cooled, thereby changing the amorphous mark into an ordered crystal state.
[0090]
Melt recrystallization is a phenomenon that occurs in the recording process because it passes through a temperature range that can be crystallized during cooling. In particular, G shown in FIG. 3, that is, the crystal growth frequency, is involved in the melt recrystallization, and the recording layer has a temperature near the melting point due to G having the highest probability near the melting point. When passing, the crystal grows from the crystal part around the melted part toward the melted part (mark central part).
[0091]
Here, in order to obtain a good CNR value, a mark width of a certain size is required, which is about the FWHM of the laser spot. In the case where the crystal growth just below the melting point is remarkable, in order to obtain an appropriate mark width, a region wider than the mark width must be melted.
[0092]
When a pseudo binary alloy GeSbTe recording layer outside the range of the present embodiment is used, it is considerably wide when there is a deficiency in the selection of the composition of the recording film in order to promote both N and G shown in FIG. If the region is not melted, a mark having a predetermined width cannot be obtained, and cross erase becomes a problem at a narrow track pitch.
[0093]
On the other hand, at the time of erasing (crystallization), the recording layer is crystallized while being kept in a temperature range below the melting point and above the crystallization temperature for a relatively long time. In this process, it is important that N is large because the time for which the medium is held in the temperature range where N is high as shown in FIG. 3 is long. In this embodiment, a GeSbTeBi alloy is used to keep N at a high value, and the composition range of the recording film that can selectively reduce G even in a high N state is defined. Thereby, the cross erase mainly controlled by G can be suppressed to a sufficiently low value while the erasure ratio or EER mainly controlled by N is maintained at a high value.
[0094]
In the second embodiment of the present invention, the structure shown in FIG. 7 was used, and the thickness of each layer was the same as that of the first embodiment. For comparison, several prior art discs were also prepared in which the recording layer composition was not replaced with Bi. Also in this case, the material and film thickness were the same as in this embodiment, and the recording layer was GeSbTe.
[0095]
The composition of the recording layer is adjusted by the composition of the sputtering target, a sample of a single recording layer is separately prepared, and the composition is analyzed by the ICP method, as in the first embodiment. The composition of the alloy according to the present invention is an analytical composition by ICP method, but the difference from the target composition was within 0.2 atomic%.
[0096]
Next, the results of a recording experiment for deriving the composition range shown in FIG. 8 will be described. First, the shift amount is defined as follows. In the case of GeSbTe ternary alloy, the pseudo-binary alloy composition (straight line m) is set as a reference composition with a shift amount of 0%, and the composition is shifted perpendicularly to the pseudo-binary alloy composition line m starting from this reference composition. And a value obtained by regaining the distance between the quasi-binary composition line m and the element composition axis on the phase diagram as a shift amount.
[0097]
In the case of a GeSbTeBi alloy, a part of Sb of the ternary alloy is replaced with Bi. In this case as well, the shift amount uses the value in the composition before replacement. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the shift amount from the pseudo binary alloy composition line m, EER, and cross erase. In FIG. 8, the composition shift was performed in both the upper right direction (+) and the lower left direction (−) from the pseudo binary alloy composition line m, and the same result was obtained in both the + direction and the − direction. In FIG. 10, only the case of shifting to the + direction is shown to avoid complication.
[0098]
In FIG. 10, the horizontal axis represents the shift amount, the vertical axis represents EER, and cross erase. The broken line A represents the EER of the recording medium using the GeSbTeBi alloy recording film according to the present embodiment, and the broken line B represents the present embodiment. Cross erase of recording medium using GeSbTeBi alloy recording film, broken line C shows EER of recording medium using conventional GeSbTe recording film, and broken line D shows cross erase of recording medium using conventional GeSbTe recording film. Each is shown.
[0099]
Here, a reference composition with a shift amount of 0% is defined as Ge.₄₀Sb₈Te₅₂The GeSbTe ternary alloy shifted from the pseudo binary composition line m corresponds to the polygonal lines C and D in FIG. Ge₄₀Sb₈Te₅₂Ge with 4% of the total Sb substituted with Bi₄₀Sb_FourTe₅₂Bi_FourThe result of changing the shift amount by fixing Bi at 4 atomic% on the basis of the composition corresponds to the polygonal lines A and B.
[0100]
In the recording medium using the GeSbTeBi alloy recording film according to the present embodiment, even when the shift amount is 0 atomic%, both EER and cross erase are better than those of the GeSbTe ternary alloy. However, at a shift amount of 0.5 atomic% or more, the cross erase was further improved without changing the EER. However, when the shift amount exceeded 5 atomic%, the cross erase showed a good value, but the EER showed an insufficient value. Therefore, it can be seen that both the EER and the cross erase show good values in the range of the shift amount of 0.5 to 5 atomic%.
[0101]
On the other hand, in the recording medium using the GeSbTe recording film of the prior art, it is understood that when the composition is slightly shifted from the pseudo binary alloy composition, the EER sharply decreases and practical characteristics cannot be obtained. That is, in the recording medium using the recording layer having the conventional composition, only when the composition is very close to the pseudo binary alloy composition line m and the track pitch is set wider than Wc shown in FIG. It can be seen that it exhibits practically usable characteristics.
[0102]
The behavior of the conventional recording medium can be explained as follows. That is, on the pseudo binary alloy composition line m, especially when a GeSbTe recording film is used, both the nucleation frequency N and the crystal growth frequency G shown in FIG. 3 are large, and the EER is large. Is also big. When a GeSbTe recording film is used and the composition is shifted from the pseudo binary system composition line m to the side rich in Sb component, both N and G shown in FIG. 3 are drastically decreased and the cross erase is sharply improved. However, at the same time, EER deteriorates rapidly.
[0103]
On the other hand, when a GeSbTeBi recording film is used as in the present embodiment, first, G is selectively lowered and cross erase is improved according to the shift from the pseudo binary system composition line m, but N is replaced with Bi. Since the high value is maintained by the effect of the above, the EER also maintains a good value. When the shift amount becomes excessive (> 5 atomic%), the reduction of N can no longer be suppressed by the effect of Bi substitution, and the EER decreases.
[0104]
Next, GeTe and Sb on the quasi-binary alloy composition line m, which serves as a reference for shift₂Te_ThreeThe same experiment was conducted by changing the shift amount for each pseudo binary composition while changing the ratio of. FIG. 11 shows EER and cross erase with respect to the GeTe composition ratio at a shift amount of 1.5 atomic% in a recording medium having a GeSbTeBi recording film.
[0105]
From FIG. 11, the region where the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, in other words, Ge₂Sb₂Te_FiveThan Sb₂Te_ThreeIn the composition region where there is a large amount, the EER shows a good value but the cross erase is insufficient. In the region where the GeTe ratio exceeds 45 atomic%, the cross erase shows a good value which is low but the EER is insufficient. It turns out that it is.
[0106]
The reason for this is that when the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, even if the composition is shifted from the pseudo binary alloy composition line m, G cannot be kept low, and when GeTe exceeds 45 atomic%, This is probably because N cannot be maintained at a high value even after Bi replacement.
[0107]
GeTe and Sb defined by the present invention₂Te_Three(GeTe) on the pseudo binary alloy composition line m₂-(Sb₂Te_Three) Through the point, on the side rich in GeTe component than the straight line perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m, and (GeTe)₄₅-(Sb₂Te_Three)₂Sb more than a straight line passing through the point and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m₂Te_ThreeIt can be seen that good EER and sufficiently low cross erase can be achieved at a narrow track pitch only in a range having an appropriate shift amount in the composition region on the component rich side.
[0108]
Next, the effect when the shift amount is fixed and the Bi replacement amount is changed will be described. FIG. 12 shows the result of changing the substitution amount of Sb by Bi from 0 to 6 atomic% in a GeSbTeBi alloy in which the shift amount from the quasi-binary composition line m is 2.5%. FIG. 12 shows the following.
[0109]
That is, when the Bi replacement amount is small, the cross erase is good, but the EER is bad. When the replacement amount is increased, the cross erase is not deteriorated and the EER is improved. When the substitution amount is further increased, the cross erase tends to be slightly deteriorated, but sufficient performance was obtained in a region within the range of the substitution amount of 2 to 15 atomic%.
[0110]
Next, a recording medium using a recording film made of a GeSbTeSn alloy according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0111]
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the shift amount from the pseudo binary alloy composition line m, EER, and cross erase. Here, the definition of the shift amount is the same as that of the GeSbTeBi alloy system, but the GeSbTeSn alloy is Ge.₄₀Sb₈Te₅₂Ge partially substituted with Sn₂₈Sb₈Te₅₂Sn₁₂Is the reference, that is, the shift amount is 0%. In the GeSbTe alloy composition shifted from the quasi-binary alloy composition line, a composition in which a part of Ge is replaced with Sn and the replacement amount is adjusted to 12 atomic% of the entire GeSbTeSn is defined as this embodiment.
[0112]
In FIG. 9, the composition shift was performed in both the upper right direction (+) and the lower left direction (−) from the pseudo binary alloy composition line, and the same result was obtained in both the + direction and the − direction. In FIG. 13, only the case of shifting to the + direction is shown to avoid complication.
[0113]
In FIG. 13, the horizontal axis indicates the shift amount, the vertical axis indicates the EER and the cross erase, the broken line A indicates the EER of the recording medium using the recording film made of the GeSbTeSn alloy, and the broken line B indicates the present embodiment. Cross erase of a recording medium using a recording film made of a GeSbTeSn alloy, a broken line C is an EER of a recording medium using a recording film made of a prior art GeSbTe alloy, and a broken line D is made of a prior art GeSbTe The cross erase of a recording medium using a recording film is shown.
[0114]
In the recording medium using the recording film made of the GeSbTeSn alloy according to the present embodiment, the EER is good when the shift amount is less than 0.5 atomic%, but the recording film using the GeSbTe ternary alloy is used for the cross erase. Compared to the case of the recording medium, there was almost no improvement. However, at the shift amount of 0.5 atomic% or more in the present embodiment, the EER did not change and the cross erase was further improved. However, when the shift amount exceeded 5 atomic%, the cross erase showed a good value, but the EER showed an insufficient value.
[0115]
Therefore, in this embodiment, it can be seen that both EER and cross erase show good values in the range of the shift amount of 0.5 to 5 atomic%. On the other hand, in the medium using the GeSbTe recording film of the prior art, as described above, when the composition is slightly shifted from the pseudo binary alloy composition, the EER sharply decreases and practical characteristics are obtained. Absent. The above behavior is the same as that of a recording film made of a GeSbTeBi alloy.
[0116]
Next, regarding GeSbTeSn, GeTe and Sb on the pseudo-binary alloy composition line that becomes the reference of shift₂Te_ThreeThe same experiment was conducted by changing the shift amount for each pseudo binary composition while changing the ratio of. FIG. 14 shows EER and cross erase with respect to the GeTe composition ratio in a medium having a GeSbTeSn recording film with a shift amount of 4.0 atomic%.
[0117]
As shown in FIG. 14, the region where the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, in other words, Ge₂Sb₂Te_FiveThan Sb₂Te_ThreeEER shows a good value in the composition region where there is a large amount, but the cross erase is insufficient, and in the region where the GeTe ratio exceeds 45 atomic%, the cross erase shows a good value that is low, but the EER is low. It can be seen that the value is insufficient.
[0118]
The reason for this is that when the GeTe ratio is less than 22.2 atomic%, even if the composition is shifted from the pseudo binary alloy composition line m, G cannot be kept low, and when GeTe exceeds 45 atomic%, This is probably because N cannot be maintained at a high value even after Sn substitution.
[0119]
Therefore, GeTe and Sb as defined in the present invention₂Te_Three(GeTe) on the pseudo binary alloy composition line m₂-(Sb₂Te_Three) On the side richer in GeTe component than the straight line p passing through the point X and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line, and (GeTe)₄₅-(Sb₂Te_Three)₂Sb more than the straight line q passing through the point Y and perpendicular to the pseudo binary alloy composition line m₂Te_ThreeIt can be seen that good EER and sufficiently low cross erase can be achieved at the narrow track pitch only in a range having an appropriate shift amount in the composition region on the component rich side. FIG. 14 illustrates the case where the shift amount is 4.0 atomic%. However, in the range where the shift amount is 0.5 to 5.0 atomic%, the same result as FIG. 14 was obtained.
[0120]
As described above, when the Sn substitution amount is changed, the cross erase is good when the Sn substitution is not performed, but the EER is bad. When the Sn substitution amount is increased, the EER is improved without the cross erase being deteriorated. In that respect, it was similar to the GeSbTeBi alloy. When the Sn substitution amount was excessively large, the cross erase was apt to be slightly deteriorated, but the composition range of the substitution amount of 2 to 20 atomic% remained within a preferable range for use.
[0121]
In the above second and third embodiments, the case where there is no layer for promoting crystallization above and / or below the recording layer has been described. However, as in the first embodiment, for example, crystallization of GeN or the like By using an acceleration layer, solid-phase crystallization can be further accelerated and higher EER can be obtained.
[0122]
In the first to third embodiments described above, the film thickness of each layer of the recording medium is not particularly limited, but it quickly passes through a temperature zone where crystal growth occurs during recording, and a temperature zone where nucleation occurs during erasure. In the order from the light incident surface side, the thickness of the recording layer is 5 to 30 nm, the thickness of the second interference film is 40 nm or less, and the thickness of the reflective layer is 50 nm or more. Is good. By doing in this way, especially the excessive crystal growth at the time of recording can be prevented efficiently.
[0123]
More preferably, the film thickness of the second interference film is 10 to 40 nm, and the film thickness of the reflective layer is 50 to 200 nm. By doing so, the holding time in the nucleation temperature zone can be efficiently performed. Can be lengthened and the EER can be maintained at a high value.
[0124]
The above first to third embodiments basically define a suitable composition range of a phase change recording medium with or without a crystallization promoting layer. In the above example, the recording layer and the crystal The example in which the interference layer and the reflective layer are provided in addition to the conversion promoting layer has been described, but in addition to these, a layer for adjusting the absorption ratio may be provided.
[0125]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the phase change optical recording medium of the present invention, not only a sufficiently high EER, but also a sufficiently low cross erase can be realized even at a narrow track pitch, so that a remarkable recording density is achieved. It can contribute to improvement.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a phase change optical recording medium according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the cause of cross erase.
FIG. 3 is a diagram illustrating a mechanism of cross erase and effective erasure ratio.
FIG. 4 is a ternary phase diagram showing a preferred composition range of a GeSbTe alloy constituting the recording layer of the phase change optical recording medium according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the shift amount from the pseudo binary alloy composition line of the ternary phase diagram, EER, and cross erase in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing EER and cross erase with respect to a GeTe composition ratio of a GeSbTe alloy constituting the recording layer of the phase change optical recording medium according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a phase change optical recording medium according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a ternary phase diagram showing a preferred composition range of a GeSbTeBi alloy constituting the recording layer of the phase change optical recording medium according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a ternary phase diagram showing a preferred composition range of a GeSbTeSn alloy constituting a recording layer of a phase change optical recording medium according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the shift amount from the pseudo binary alloy composition line of the ternary phase diagram, EER, and cross erase in the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing EER and cross erase with respect to a GeTe composition ratio of a GeSbTeBi alloy constituting a recording layer of a phase change optical recording medium according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of substitution of Sb by Bi in the GeSbTeBi alloy, EER, and cross erase in the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the shift amount from the pseudo binary alloy composition line of the ternary phase diagram, EER, and cross erase in the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing EER and cross erase with respect to a GeTe composition ratio of a GeSbTeSn alloy constituting a recording layer of a phase change optical recording medium according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... substrate,
4, 40 ... recording layer,
5 ... reflective layer,
21 ... first interference layer,
22 ... second interference layer,
31 ... 1st crystallization promotion layer,
32. Second crystallization promoting layer,

Claims

A recording layer comprising Ge, Sb, and Te as main components, wherein the composition of the recording layer satisfies the following conditions (1), (2), and (3) in the Ge-Sb-Te ternary phase diagram: A phase change optical recording medium characterized in that a part of Ge is substituted with Sn by 2 to 20 atomic% .
(1) It passes through the (GeTe) _2- (Sb ₂ Te ₃ ) point on the pseudo binary alloy composition line connecting GeTe and Sb ₂ Te _3, and the GeTe component is more than the straight line perpendicular to the pseudo binary alloy composition line. Being on the rich side,
_{(2) (GeTe) 45 -} (Sb 2 Te 3) through the _two points, that is on the side-rich the pseudo binary alloy Sb ₂ Te ₃ component than a straight line perpendicular to the composition lines,
(3) Within a range shifted by 0.5 atomic% or more and 5 atomic% or less in a direction perpendicular to the pseudo binary alloy composition line.

The phase change optical recording medium according to claim 1, further comprising a crystallization promoting layer provided in contact with the recording layer.

3. The phase change optical recording medium according to claim 2 , wherein the crystallization promoting layer is provided in contact with both surfaces of the recording layer .

The crystallization promoting layer is made of one selected from the group consisting of GeN, GeON, CrO, SnO, SiN, SiON, NbN, TiON, ZrON, InON, and carbon. The phase change optical recording medium described in 1.

The phase change optical recording medium according to any one of claims 2 to 4 , wherein the crystallization promoting layer has a thickness of 1 nm or more and 15 nm or less .

In order from the light incident surface side, a first interference layer, a crystallization promoting layer, a recording layer, a second interference layer, and a reflective layer are provided, and the recording layer has a thickness of 5 nm to 30 nm. 6. The phase change optical recording medium according to claim 1 , wherein the thickness of the interference layer is 40 nm or less, and the thickness of the reflective layer is 50 nm or more .