JP3912517B2

JP3912517B2 - 相変化型記録媒体および記録装置

Info

Publication number: JP3912517B2
Application number: JP2002260004A
Authority: JP
Inventors: 修一大久保
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004001353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光照射により情報の記録・再生を行う相変化型記録媒体、その記録方法および記録装置に関する。特に、本発明はレーザ光照射によって記録層の反射率あるいは光学的位相を変化させることにより光学情報の記録・再生を行う相変化型記録媒体、およびこの相変化型記録媒体を用いた光学情報の記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型記録媒体は、書き換え可能な光ディスクの１種であり、レーザ光を照射してこの相変化型記録媒体の反射率あるいは光学的位相を変化させることにより光学情報の記録を行うものである。特に、この相変化型記録媒体は、照射するレーザ光の強度を変化させて情報の記録・再生・消去を行うことで１ビームでのオーバーライトが可能である。
【０００３】
近年、相変化型記録媒体（以下適宜「ディスク」という）は、その使用用途を拡大するため、例えばＨＤＴＶ（High Definition Television）放送の録画や高速アーカイブなどに適用するため、情報の転送速度を向上させることが求められている。転送速度の向上には、ディスクを高速で回転させながら情報の記録、消去、再生を行うことが効果的である。
【０００４】
しかしながら、ディスクの回転速度が高くなった場合、ディスク上のある点をレーザビームが横切る時間（ある点への照射時間）が短くなる。このため、記録層の結晶化（一般に消去動作に相当）が不十分になり、オーバーライト特性が劣化してしまう。その結果、消去率の低下やジッタの増加が起こる。例えば、回転線速度を１０ｍ／ｓとすると、ビーム径１μｍのレーザビームがディスク上のある１点を横切る時間は１００ｎｓである。そして、回転線速度を２０ｍ／ｓとすると、この時間は５０ｎｓとなる。一般に、相変化型記録媒体に用いられている記録層が結晶化（一般に消去動作に相当）するには１００ｎｓ前後の時間を要する。このため、相変化型記録媒体では高線速下でオーバーライトすることが困難でる。その結果、相変化型記録媒体では、この媒体に記録した情報の転送速度を向上させることが困難となっていた。
【０００５】
また、記録媒体の記録密度を高めるには、情報の記録、消去、再生に用いるレーザビームのビーム径を小さくすることが必須である。しかしながら、ビーム径を小さくすることは、ディスク上のある１点をレーザビームが横切る時間を減少させることとなる。その結果、ディスクの回転速度を速くすることと同様の影響をもたらし、記録層の結晶化は不十分なものとしてしまう。
【０００６】
近年、高密度化のために、光ヘッドの対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．７以上に高め、ビーム径を小さくして、ディスク表面側からレーザ光を照射して情報の記録・再生を行う方式が提案されている。しかしながら、このような記録方式において、ディスクの回転速度を速くして転送速度を向上させるためには、従来より格段に速い結晶化速度を有する（結晶化に要する時間が短い）記録層が必要とされる。
【０００７】
結晶化速度の速い記録層として、近年、Ｓｂ₇Ｔｅ₃共晶系組成にＳｂを添加した記録層が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この文献に記載の記録層の組成では、共晶系組成を基本とし、これにＳｂを添加している。このようにＳｂをさらに添加することで記録層の結晶化に要する時間を短縮することを可能としている。しかしながら、Ｓｂを添加しすぎると結晶化温度が低くなってしまう。このため、記録した非晶質マークが結晶化しやすくなる。すなわち、記録したデータの保存安定性が低下するという問題が生じてしまう。
【０００８】
一方、情報の転送速度を向上させるためには、ＣＬＶ方式よりはＣＡＶ方式の方が望ましい。これはディスクの回転速度の制御のための待ち時間をＣＡＶ方式の方が短縮できるからである。しかしながら、相変化型記録媒体では一般にディスクの回転角速度を一定とするＣＡＶ方式ではなく、線速度を一定とするＣＬＶ方式が採られている。この大きな理由の一つは、次の通りである。ディスクの直径が大きい場合、ＣＡＶ方式ではディスクの線速度が内周と外周で大幅に異なってしまう。このため相変化型記録媒体では、線速度の速くなる外周では、結晶化が不十分となる問題が生じてしまうためである。例えば、直径１２０ｍｍのディスクにおいて半径２３ｍｍ〜５８ｍｍの範囲を記録領域として用いた場合、ＣＡＶ方式では外周の線速度は内周の線速度のおよそ２．５倍になってしまう。ディスクの直径が小さければ、線速度の内外周差は小さくなるが、記録容量を確保するにはディスク直径として１２０ｍｍ程度は必要である。このため、一般に用いられている相変化型記録媒体ではその外周側において消去不足（結晶化不足）となってしまう。反対に、外周側で結晶化が十分に可能な結晶化速度の速い記録層を有する記録媒体では、線速度の遅くなる内周側において記録層が溶融した後に非晶質化せず結晶化しやすくなる。このため、このような媒体でも良好な記録を行うことができなくなる恐れがある。この場合、内周側で記録時の冷却速度が速くなるようにマルチパルスで記録を行う際のパルス幅を短くすることが考えられる。しかし、この場合も記録回路が煩雑になるという問題が生じてしまう。
【０００９】
【非特許文献１】
“ＳＰＩＥ” Vol. 4090 (2000) p. 135-143
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、消去速度が速くオーバーライト特性に優れ、かつ、記録の保存安定性が高い相変化型記録媒体を提供することにある。また、本発明の別の目的は、ディスク径が十分に大きく記録容量を十分に有しながら、ＣＡＶ方式で良好な情報の書き換えが可能な相変化型記録媒体を提供することにある。また、本発明のさらに別の目的は、情報の転送速度が速い記録方法および記録装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成した。
【００１２】
本発明は、レーザ光照射により情報の記録再生を行う相変化型記録媒体であって、反射層、第一保護層、レーザ光照射により結晶状態と非晶質状態との間で相変化をする相変化記録層、および第二保護層を具備し、前記相変化記録層がＭ_zＳｉ_y（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-y-z（但し、０．６５≦ｘ≦０．８、０．０２≦ｙ≦０．１５、０．１≦ｙ＋ｚ≦０．２、ＭはＧｅ、ＡｇＩｎ、ＡｕＩｎ又はＡｇＡｕＩｎ）により示される成分を主成分として含有し、前記相変化記録層にＡｌを２ａｔ％以上８ａｔ％以下含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の本発明では、結晶状態にあるときの相変化記録層の吸収率Ａcが、非晶質状態にあるときの相変化記録層の吸収率Ａaより高くすることが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明は、上記の記録媒体を備えた記録装置に関する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明者は、鋭意検討した結果、Ｓｂ₇Ｔｅ₃の共晶系組成に、特定量のＧｅ及びＳｉ、あるいはＡｇ、Ｉｎ及びＳｉ、あるいはＡｕ、Ｉｎ及びＳｉを添加することで、この組成からなる相変化記録媒体に記録した非晶質マークの安定性を損なわずに、結晶化に要する時間を短縮することができることを見いだした。
【００２０】
本発明の相変化型記録媒体の第１の実施形態は、ＧｅＳｂＴｅＳｉを主成分として含有する記録層を有する。ＳｂＴｅの共晶系組成にＳｉを特定量添加した組成では、Ｓｂを余剰に添加した場合に比べて記録層の結晶核の生成が促進される。このためこの組成の記録層では結晶化温度を低下させることなく、結晶化を速めることが可能となる。また、この組成にＳｉのみならずＧｅを特定量加えると、記録した非晶質マークの保存安定性をさらに高めることが可能となる。
【００２１】
本発明の相変化型記録媒体の第２の実施形態は、ＸＩｎＳｉＳｂＴｅ（但しＸはＡｇ又はＡｕの少なくとも一方）を主成分として含有する記録層を有する。ＳｂＴｅの共晶系組成にＳｉを特定量添加した組成では、Ｓｂを余剰に添加した場合に比べて記録層の結晶核の生成が促進される。このため、この組成の記録層では結晶化温度を低下させることなく、結晶化を速めることが可能となる。また、この組成にＳｉのみならず、ＩｎとＸを特定量加えることで非晶質マークの保存安定性をさらに高めることが可能となる。なお、加えるＩｎとＸとのat比（原子数比：Ｘ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましい。なお、Ｉｎの添加は記録特性の向上に効果があり、Ｘの添加は保存安定性の向上に効果があると考えられる。
【００２２】
上述の記録層の主成分の組成は、Ｍ_zＳｉ_y（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-y-z（但し、ＭはＧｅ、ＡｇＩｎ、ＡｕＩｎ又はＡｇＡｕＩｎ）により示すことができる。ここでのｘ、ｙ、ｚの範囲としては、０．６５≦ｘ≦０．８、０．０２≦ｙ≦０．１５、０．１≦ｙ＋ｚ≦０．２とする。
【００２３】
また、相変化型記録媒体の参考実施形態は、Ｇｅ_y（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-yを主成分として含有する記録層を有する。ここでのｘ、ｙの範囲としては、０．６５≦ｘ≦０．８４、０．０２≦ｙ≦０．１５とすることが好ましい。さらに、後述するように、この組成の場合には、結晶状態にあるときの相変化記録層の吸収率Ａｃが、非晶質状態にあるときの記録層の吸収率Ａａより大きくなるよう設定することで本発明の効果を達成できる。
【００２４】
また、上記第１及び第２の実施形態ならびに参考実施形態での記録層の主成分の含有量は、８０ａｔ％以上が好ましく、９０ａｔ％以上がより好ましい。主成分以外の成分としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｎ、Ｏ、Ｃなどが挙げられる。特に、Ａｌを２ａｔ％以上、８ａｔ％以下含有すると好適である。
【００２５】
また、記録層の厚さは、１ｎｍ以上４０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下がより好ましい。記録層の厚さが薄すぎると、均一な層になりにくく所望の膜特性が得られなくなる。一方、記録層の厚さが厚すぎると、記録時に非常に高い記録パワーが必要になり、記録時の熱干渉が増加する。このため、良好な記録を行うことができなくなる恐れがある。
【００２６】
図１は、上記の記録層を有する本発明の相変化型記録媒体の一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、本発明の相変化型記録媒体は、支持基板１上に、反射層２、第一保護層３、記録層４、第二保護層５、光透過層６がこの順に形成された積層構造を有する。この構成の相変化型記録媒体に対する情報の記録・再生は、光透過層６側からレーザ光を照射して行うことができる。
【００２７】
図２は、図１の構成とは別形態を有する本発明の相変化型記録媒体である。同図に示すように、本発明の相変化型記録媒体は、支持基板１上に第二保護層５、記録層４、第一保護層３、反射層２をこの順に形成した積層構造を有する。この構成の相変化型記録媒体に対する情報の記録再生は、支持基板１側からレーザ光を照射して行うことができる。
【００２８】
なお、高密度化のためには、光透過層６側からレーザ光を照射する図１の構成の方が、図２の構成より好ましい。これは、図１の構成の方が、ＮＡを０．７〜０．８５にまで高めた場合でも、チルトマージンを確保する（ディスクが傾いた場合の特性劣化を抑制する）ことが容易なためである。
【００２９】
反射層２としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等を主成分とした材料を用いることが好ましい。さらに、所望の特性を付与するために、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｓｉ等を特定量添加した材料を用いてもよい。また反射層の厚さは、例えば５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下にすることが望ましい。反射層は薄すぎると所望の反射率が得られず、厚すぎると生産性の低下やクラック等の問題が生じやすくなる。
【００３０】
第一保護層３および第二保護層５としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｉＮ、ＡｌＮ等の誘電体を用いることが好ましい。また、第一及び第二保護層はこれら誘電体を単層で用いてもよいし、必要に応じて複数の誘電体を交互に積層した多層構成としてもよい。記録層と反射層との間に設けられる第一保護層の厚さは、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とすることが好ましい。第一保護層の厚さは、薄すぎると所望の膜特性が得られず、厚すぎると記録層から反射層への放熱効果が低下する。記録層のレーザ入射側に設けられる第二保護層の厚さは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。第二保護層の厚さは、薄すぎると強度や光学特性等の所望の膜特性が得られなくなり、厚すぎると生産性の低下やクラック等の問題が生じやすくなる。なお、後述するように、波長４００ｎｍ前後の光に対しては、第一保護層の膜厚を２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下、第二保護層の膜厚を７０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下に設定することが好ましい。このように設定することで、反射層、第一保護層、記録層、第二保護層をこの順で積層した４層構造でＲc＜Ｒaを実現し易くなる。ここでＲｃは記録層が結晶状態にあるときの記録媒体の反射率である。また、Ｒａは記録層が非晶質状態にあるときの記録媒体の反射率である。
【００３１】
支持基板としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のプラスチックや、ガラス等を用いることができる。
【００３２】
光透過層６は、ガラスシート、ポリカーボネートシート等の透明シート、紫外線硬化樹脂等の透明樹脂層で形成することができる。透明シートは例えば紫外線硬化樹脂からなる透明樹脂により接着して設けることができる。
【００３３】
本発明の相変化型記録媒体の場合、記録領域の任意の点へのビーム照射時間が４０ｎｓ以下と短くても良好な情報の書き換えが可能である。例えば照射時間が１５〜４０ｎｓの範囲にある記録条件であっても良好な情報の書き換えが可能である。
【００３４】
また本発明の相変化型記録媒体の場合、媒体に照射されるレーザ光のビーム径が０．５μｍ以下、さらには０．４μｍ以下と小さくても情報の書き換えを良好に行うことができる。媒体に照射される光のビーム径としては、０．３〜０．５μｍとすることが好ましい。これにより、高密度記録が可能で、かつ良好な情報の書き換えが可能な相変化型記録媒体を提供できる。
【００３５】
また本発明の相変化型記録媒体の場合、媒体のサイズ（径）が大きい場合でも良好な情報の書き換えが可能である。たとえば、ディスク径（直径）が１００ｍｍ以上、さらには１２０ｍｍ以上であっても良好な情報の書き換えが可能である。なお、このディスクにおける記録領域は半径２０ｍｍ〜（最外周半径−２）ｍｍとすることができる。
【００３６】
さらに本発明の相変化型記録媒体の場合、結晶状態での相変化記録層の吸収率Ａｃを非晶質状態での相変化記録層の吸収率Ａａより高くすることが好ましい。ＡｃをＡａより高くすることはジッタの増加を抑制するのに効果的である。
【００３７】
従来のＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷに用いられている共晶系相変化記録層の材料の代表的な例としては、ＡｇＩｎＳｂＴｅやＳｂ₇Ｔｅ₃＋Ｇｅなどが知られている。これらの材料を用いた場合はＡａがＡｃより高くなるよう設定されている。そして、このようにＡａがＡｃより高く設定された記録媒体の場合、回転線速が速くなる（例えば、3600r.p.m以上となる）とジッタ（jitter）が増加する恐れがある。このジッタの増加は、記録層の材料や組成を調整し結晶化速度を速めることで抑えることができる。しかし、記録層の結晶化速度を速め過ぎると、この記録層に記録する記録マークの保存安定性が一般に低下する。また、ＣＡＶ方式で動作させる場合には、このような記録層を有する記録媒体では、線速の遅い内周で記録が正確にできない可能性がある。
【００３８】
このように、オーバーライト時のジッタの増加を抑制するためには、記録層の結晶化速度の向上によってのみ制御することは好ましくない。
【００３９】
ジッタの増加を抑制しつつ、且つ、高線速による良好なオーバーライトを可能とするためには、上記本発明の組成の記録層を有する相変化型記録媒体を用い、ＡｃをＡａより高くすることが好ましい。本発明での記録層としては、前述のようにＳｉを含有する組成の記録層を用いた相変化型記録媒体であることが好ましい。しかし、記録層にＳｉを含有しない上記第３の実施形態のものであってもＡｃをＡａより高くすることで、ジッタ抑制と、高線速による良好なオーバーライトを実現できる。
【００４０】
なお、ＡｃをＡａより高くするためには、相変化記録層が非晶質状態にあるときの相変化型記録媒体の反射率Ｒａを相変化記録層が結晶状態にあるときの相変化型記録媒体の反射率Ｒｃより高くすることが有効である。
【００４１】
記録媒体に照射される光の波長が４００ｎｍ前後であり、記録媒体の層構成が反射層、第一保護層、記録層、第二保護層をこの順で積層した４層構造の場合には、第一の保護層の膜厚を２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下、第二の保護層の膜厚を７０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下に設定することでＲｃ＜Ｒａを容易に実現できる。ここで、第二保護層は屈折率の異なる誘電体層を多層化した構成としても良い。
【００４２】
上記の通り、Ａｃ＞ＡａとするためにはＲｃ＜Ｒａとなるよう記録媒体の層構成を設定することが好ましい。しかし、Ｒｃ＞Ｒａとなる場合であっても、第一保護層と反射層との間に光吸収層を設けることでＡｃ＞Ａａを実現することができる。この光吸収層としては、高密度化に適したレーザである波長３８０〜４２０ｎｍの光に対して吸収を有するものが望ましい。光吸収層の膜厚としては、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。光吸収層は、薄すぎると膜質の良好な膜を形成することが困難であり、また、厚すぎると光吸収層を透過する光が著しく減少してしまい、Ａｃ＞Ａａの関係を満たすことができなくなってしまう。光吸収層の主成分としてはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ、並びにこれらの酸化物および窒化物から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。この主成分の含有量は８０at％以上が好ましく、９０at％以上がより好ましい。主成分以外の成分としては、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ｔａ₂Ｏ₅などの誘電体や、Ｎ、Ｏなどがある。
【００４３】
上述の構成の記録媒体を用いることにより、ディスクの回転角速度が一定で、同一の記録ストラテジを用いた記録において、ジッタの増加を抑えた記録が可能となる。
【００４４】
また、ジッタの増加を抑制する方法としては、記録ストラテジのクーリングパルス幅（記録パルスの最終部、図７のＴclに相当）を記録媒体の位置によって変化させることも有効である。具体的には、クーリングパルス幅を記録媒体の内周から外周へ行くに従って小さくすることで、ジッタの増加を抑制できる。
【００４５】
本発明の相変化型記録媒体の記録再生に用いられる記録装置としては、例えば、レーザ光源と、対物レンズを搭載した光ヘッドと、レーザビーム照射位置を所定位置へ移動するための駆動装置と、レーザビームのトラック方向位置やフォーカシングを制御するための各種の制御装置と、レーザパワーの制御装置と、記録媒体の回転制御装置と、を有する装置を用いることができる。
【００４６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００４７】
［参考例１］
相変化型記録媒体の参考例として、図１に示した記録媒体を構成した。図１では、１．１ｍｍのポリカーボネート基板１上に、反射層２として厚さ１００ｎｍのＡｌ−３ａｔ％Ｔｉ層を形成し、次いで第一保護層３として厚さ２５ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層を形成し、次いで記録層４として厚さ１５ｎｍのＧｅ_zＳｉ_y（Ｓｂ_0.75Ｔｅ_0.25）_1-y-z層を形成し、次いで第二保護層５として厚さ９０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、次いで光透過層６として厚さ０．１ｍｍの紫外線硬化樹脂層を順に積層した層構成の記録媒体を形成した。この媒体は、直径１２０ｍｍの円形状であり、円の中心から半径方向に２３〜５８ｍｍの部分に記録領域を形成した。
【００４８】
このような記録媒体を、その記録層の組成（ｙ、ｚ）を変化させたものを８通り作製した。そして、作製した各記録媒体のオーバーライト特性と、結晶化温度を測定した。
【００４９】
結晶化温度の測定は以下のように行った。試料としては、ガラス基板にZnS-SiO₂保護膜、記録層、ZnS-SiO₂保護膜を順に積層した構成とした。その際、記録層が、上記ｙ、ｚを変化させた８通りのものを用意した。そして、この試料を加熱しながら温度変化に対する透過率変化（△Ｔｒ／△Ｔ）を調べた。△Ｔｒは透過率変化（％）、△Ｔは温度変化（deg）である。今回は、△Ｔ＝１degとして測定した。
【００５０】
図３はその結果を示す１例である。ここで用いた記録層は、ｙが０．０５、ｚが０．０９のものである。図３での縦軸は相対値を示しており、実際の値より１／１００の値を示している。図３に示したように、結晶化に伴うと考えられる透過率変化は１９０℃で起きていることがわかる。本例では、この温度を結晶化温度とした。なお、本明細書においては、結晶化温度を透過率変化が最も急峻に起きている温度と定義した。そして後述する結晶化温度の結果はいずれもこの方法により測定した。
【００５１】
また、オーバーライト特性の測定は次にようにして行った。オーバーライトする際の線速度は２２ｍ／ｓとした。また、使用する光ヘッドは、波長４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５のものを用いた。記録パワーは５．２ｍＷ、再生パワーは０．３ｍＷとした。また、記録媒体に照射される光のビーム径（ディスク半径方向及びその直交方向）は０．４μｍであった。
【００５２】
また、オーバーライトによる影響を調べるため、記録周波数４０ＭＨｚ（２Ｔ信号）と２６．７ＭＨｚ（３Ｔ信号）を交互にオーバーライトし、それぞれの消去率を調べた。
【００５３】
図４は、ｙ＝０．０５，ｚ＝０．０９の組成の記録層を有する記録媒体の消去率と消去パワーの関係を示したものである。同図に示すように、消去パワー２mW以上で、２Ｔ信号、３Ｔ信号とも２６ｄＢ以上の高い消去率が得られることが分かる。
【００５４】
さらに同様の条件で、上記作製した記録層の組成（ｙ、ｚ）を変えた記録媒体それぞれの消去率を調べた。各記録媒体の消去率は図４に示すように、２Ｔ信号と３Ｔ信号がともにほぼ一定となる値を消去率とした。
【００５５】
以上の方法により測定した各記録媒体の消去率と結晶化温度の関係を表１に示した。この表１に示すように、ｙ＋ｚの範囲が０．１以上０．２以下で、２６ｄＢ以上の高い消去率と高い結晶化温度の両立が可能であることが分かる。なお、結晶化温度が低いということは記録マークの保存安定性が低いことを示唆している。また、本例では記録層としてＧｅＳｉＳｂＴｅを用いたが、Ｇｅの替わりにＡｇＩｎ、ＡｕＩｎあるいはＡｇＡｕＩｎを用いても同様の効果を得ることが可能である。
【００５６】
【表１】

【００５７】
さらに、作製した記録媒体の記録情報（記録マーク）の保存安定性を調べるため、以下の測定を行った。線速度２２ｍ／ｓで２Ｔ信号を記録した後、線速を７ｍ／ｓとし、再生パワーを０．４ｍＷとして繰り返し再生を行い、その信号振幅の変化を調べた。図５はその結果である。ここで用いた記録媒体の記録層の組成はＧｅ_0.09Ｓｉ_0.05(Ｓｂ_0.75Ｔｅ_0.25)_0.86である。図５に示す通り、１０万回の再生後であっても、信号振幅はほとんど低下しないことがわかる。
【００５８】
なお、表１に示した各組成（０．１≦ｙ＋ｚ≦０．２を満たす組成）のものについても同様の測定を行ったが、上記と同様に１０万回の再生後であっても信号振幅はほとんど変化しなかった。
【００５９】
［比較例１］
次に本発明の比較例として、記録層の組成がＧｅ_0.06Ｓｂ_0.8Ｔｅ_0.14とした記録媒体を構成した。この比較例では、この記録層の結晶化速度を向上させるため、Ｓｂを多量に添加した組成としている。このため、この記録層の結晶化温度は１７０℃と低い値であった。なお、このディスクは、記録層の組成以外の膜構成などは上記参考例１と同様とした。
【００６０】
このディスクを用いて線速度２２ｍ／ｓで２Ｔ信号を記録した（ビーム径は実施例１と同じ）。その後、さらに線速を７ｍ／ｓとし、再生パワーを０．４ｍＷとして繰り返し再生を行い、信号振幅の変化を調べた。図６はその結果である。同図に示すように再生回数が増加するごとに信号振幅が顕著に劣化していることがわかる。
【００６１】
なお、上記参考例１の相変化型記録媒体とこの比較例１の相変化型記録媒体では、どちらも非晶質状態における記録層の吸収率はほぼ同一（約９０％）である。このため、両ディスク間の繰り返し再生特性の違いは、記録層の非晶質状態の保存安定性の違いを反映したものと推測できる。これらの結果から、Ｓｂの替わりにＳｉを添加することで、記録層に記録した情報の保存安定性を損なうことなく、記録層の結晶化速度を向上させることが可能であることがわかる。
【００６２】
［参考例２］
参考例１と同様に、図１に示した構成の記録媒体を作製した。即ち、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板１上に、反射層２として厚さ１００ｎｍのＡｌ−３ａｔ％Ｔｉ層を形成し、次いで第一保護層３として厚さ３０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層を形成し、次いで記録層４として厚さ１５ｎｍのＧｅ_y（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-y層を形成し、次いで第二保護層５として厚さ９０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、さらに光透過層６として厚さ０．１ｍｍの紫外線硬化樹脂層を形成し相変化型記録媒体を作製した。この記録媒体は、直径が１２０ｍｍの円形状であり、円の中心から半径方向に２３〜５８ｍｍの範囲に記録領域が形成されている。
【００６３】
本例では記録層の組成を変化させた記録媒体を１２通り作製した。また、第一保護層と第二保護層の膜厚を調整することで作製した記録媒体の光学特性（Ａａ，Ａｃ）を変化させた。
【００６４】
これら作製したディスクは、それぞれ以下の条件でジッタを測定した。ディスクは線速度が１０〜２２ｍ／ｓとなるよう回転させた。ディスクに入射するレーザ光の波長は４０５ｎｍ、ＮＡが０．８５の光ヘッドを用いてオーバライトし、ジッタを測定した。ジッタは、オーバーライトを１０回行った後に測定した。記録線密度は０．１３μｍ／bitで固定となるように、線速に応じてクロック周波数Ｔを変化させた。ビーム径は０．４μｍ（ディスク半径方向及びその直交方向）とした。記録ストラテジは図７に示すように、Ｔtopは０．４Ｔ、Ｔmpは０．４Ｔ、Ｔclは０．５として記録を行った。ただし、ここで記述したストラテジのパラメータはそれに限定されるものではない。
【００６５】
表２は作製した各ディスクのジッタ値、結晶化温度を示したものである。ジッタ値は線速度が１０ｍ／ｓ，１５ｍ／ｓ，２２ｍ／ｓのそれぞれの場合について示した。
【００６６】
【表２】

【００６７】
表２から分かるように、相変化記録層が、Ｇｅ_y(Ｓｂ_xＴｅ_1-x)_1-y組成でｘ、ｙの範囲を０．６５≦ｘ≦０．８４、０．０２≦ｙ≦０．１５、とし、且つＡc＞Ａaとすることで線速１０ｍ／ｓ以上でも良好なジッタ特性が得られるとともに、高い結晶化温度が得られる。なお、本組成の記録層を有するディスクでは、いずれも記録した情報の保存安定性は良好である。
【００６８】
［参考例３］
参考例１と同様に、図１に示した構成の記録媒体を作製した。即ち、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板１上に、反射層２として厚さ１００ｎｍのＡｌ−３ａｔ％Ｔｉ層を形成し、次に第一保護層３として厚さ３５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、次に記録層４として厚さ１３ｎｍのＧｅ_0.09Ｓｉ_0.05（Ｓｂ_0.68Ｔｅ_0.32）_0.86層を形成し、次に第二保護層５として厚さ８５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、さらに光透過層６として厚さ０．１ｍｍの紫外線硬化樹脂層を形成し記録媒体を作製した。この記録媒体は、直径１２０ｍｍの円形状であり、この円の中心から半径方向に２３〜５８ｍｍの範囲を記録領域とした。作製したディスクのＲｃは５％、Ｒａは２５％、Ａｃは８７％、Ａａは７１％であった。
【００６９】
このディスクを回転角速度一定で回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光ヘッドを用いてオーバーライトを行い、ジッタを測定した。ジッタは、オーバーライトを１０回行った後に測定した。測定領域は半径２３ｍｍ〜５８ｍｍとした。記録線密度は０．１３μｍ／ｂｉｔで固定となるように、クロック周波数Ｔを半径に応じて変化させた。ビーム径は０．４μｍ（ディスク半径方向及びその直交方向）とした。
【００７０】
ディスクに対する情報の記録は、図７に示す記録ストラテジで行った。この記録ストラテジはディスクの内周側と外周側で同一とした。ただし、ここで示した記録ストラテジはそれに限定されるものではなく、適宜変更して良い。
【００７１】
なお、ジッタの低減には、Ｔclを半径に応じて変化させることも有効である。特にＴclの調整だけであれば、装置はさほど煩雑にすることなく実現できる。
【００７２】
図８は線速とジッタの関係を示したものである。同図より、ジッタは、線速度８ｍ／ｓ（半径２３ｍｍ）〜２０ｍ／ｓ（半径５８ｍｍ）の範囲でほぼ同一で、いずれも１０％以下であることが分かる。
【００７３】
なお、本記録媒体に対して記録した情報（記録マーク）の保存安定性は良好であった。
【００７４】
［参考例４］
本例の相変化型記録媒体として、図９に示した記録媒体を構成した。図９では、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板１上に、反射層２として厚さ１００ｎｍのＡｇ９８ａｔ％、Ｐｄ１ａｔ％、Ｃｕ１ａｔ％の層を形成し、次に光吸収層７として厚さ１５ｎｍの窒素欠損ＳｉＮ層を形成し、次に第一保護層３として厚さ２５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、次に記録層４として厚さ１３ｎｍのＧｅ_0.09Ｓｉ_0.05（Ｓｂ_0.68Ｔｅ_0.32）_0.86層を形成し、次に第二保護層５として厚さ６０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂層を形成し、さらに光透過層６として厚さ０．１ｍｍの紫外線硬化樹脂層を形成して相変化型記録媒体を作製した。この媒体は、直径１２０ｍｍの円形状である。また、この媒体の記録領域は、円の中心から半径方向に２３〜５８ｍｍの範囲とした。この記録媒体のＲｃは１３％、Ｒａは５％、Ａｃは８５％、Ａａは８０％であった。
【００７５】
上記参考例３と同様にして、ジッタの測定を行った。図１０はその結果である。図に示すように、ジッタの値は線速によらずほぼ一定の値となっている。本例では、ＲｃとＲａの差が小さく信号振幅が小さいため、ジッタの値そのものは参考例３（図８）に比べてやや大きくなっている。
【００７６】
［実施例１及び参考例５］
記録層への他元素の添加効果を検証するため、実施例１及び参考例５として、それぞれ参考例１及び参考例２で使用したＧｅＳｂＴｅＳｉ及びＧｅＳｂＴｅにＡｌを添加した記録層を用いてディスクを作製し、記録再生特性を評価した。
【００７７】
Ａｌ添加前の記録層の組成としては、代表的な組成として、Ｇｅ_0.09Ｓｉ_0.05（Ｓｂ_0.78Ｔｅ_0.22）_0.86及びＧｅ_0.1（Ｓｂ_0.8Ｔｅ_0.2）_0.9を選んだ。各々の記録層Ｒ（ＲはＧｅＳｉＳｂＴｅあるいはＧｅＳｂＴｅ）に対して、Ａｌ_xＲ_1-xの組成となるようにＡｌを添加した。基板には、ディスク内に異なるトラックピッチが存在する厚さ１．１ｍｍのＰＣ基板を用いた。基板に形成された案内溝のピッチ（トラックピッチ）は０．３１μｍ、０．３４μｍの２種類であり、溝深さは約２３ｎｍとした。保護層や反射層、光透過層は、参考例１あるいは参考例２と同様の材料を用いた。
【００７８】
波長４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光ヘッドを用いて線密度０．１３μｍ／bitの条件において、ジッタ、記録パワー、クロス消去特性を評価した。記録パワーはジッタが最小となるパワーで規定した。なお、ジッタは、中心トラックにのみランダムデータを１０回オーバライトして測定した。また、クロス消去は、中心トラックに８Ｔ信号を記録して８Ｔ信号のキャリアＣ₀を測定した後、両側隣接トラックにランダムデータを１０回ずつオーバーライトした後、再度中心トラックにおいて８Ｔ信号のキャリアＣ₁を測定し、Ｃ₁−Ｃ₀でクロス消去量を定義した。
【００７９】
評価条件および評価結果を表３及び表４にまとめる。表３及び表４から分かるように、記録膜に所定量（２ａｔ％〜８ａｔ％程度）のＡｌを添加することでジッタ特性を劣化させずに、記録パワーの低減やクロス消去特性を改善することができる。記録パワーの低減は、記録再生に使用するレーザへの負荷を低減し、レーザの長寿命化に効果があるとともに、クロス消去低減に効果がある。クロス消去低減によりトラックピッチを従来に比べて狭めることができるので、記録密度を向上させることが可能である。Ａｌを添加することにより、高線速下でのジッタ特性を維持したままクロス消去特性を改善し、記録密度を改善することができる。なお、Ａｌを添加した記録膜について保存安定性の評価も行ったが、Ａｌを添加しない場合と同等の保存安定性が得られることが確認できた。
【００８０】
【表３】

【００８１】
【表４】

【００８２】
【発明の効果】
以上説明から明らかなように、本発明では次のような効果がある。消去速度（記録層の結晶化速度）が速く、オーバーライト特性に優れ、かつ記録の保存安定性（記録層の非晶質状態の安定性）に優れる記録媒体を提供することができる。また、本発明によれば、ディスクの回転速度を速めることができるため、情報の転送速度を向上させることができる。また、本発明によれば、ビーム径を小さくしてもオーバーライト特性に優れるため、記録密度を高めることができる。さらに、本発明によれば、ディスク径が大きい記録媒体であっても、記録ストラテジを記録媒体の位置によって変化させることなくＣＡＶ方式で良好に情報の書き換えを行うことができる。また、ＣＡＶ方式での情報の書き換えができるため、実効的な転送速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る相変化型記録媒体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る相変化型記録媒体の別形態を示す断面図である。
【図３】参考例の相変化型記録媒体における記録層の透過率の温度依存性を示す図である。
【図４】参考例の相変化型記録媒体の消去特性を示す図である。
【図５】参考例の相変化型記録媒体の繰り返し再生特性を示す図である。
【図６】従来の相変化型記録媒体の繰り返し再生特性を示す図である。
【図７】記録ストラテジの一例を示す図である。
【図８】本発明に係る相変化型記録媒体を用いた記録におけるジッタと線速度の関係を示す図である。
【図９】参考例の相変化型記録媒体のさらに別形態を示す断面図である。
【図１０】参考例の相変化型記録媒体を用いた記録におけるジッタと線速度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１支持基板
２反射層
３第一保護層
４記録層
５第二保護層
６光透過層
７光吸収層

Claims

レーザ光照射により情報の記録再生を行う相変化型記録媒体であって、反射層、第一保護層、レーザ光照射により結晶状態と非晶質状態との間で相変化をする相変化記録層、および第二保護層を具備し、前記相変化記録層がＭ_zＳｉ_y（Ｓｂ_xＴｅ_1-x）_1-y-z（但し、０．６５≦ｘ≦０．８、０．０２≦ｙ≦０．１５、０．１≦ｙ＋ｚ≦０．２、ＭはＧｅ、ＡｇＩｎ、ＡｕＩｎ又はＡｇＡｕＩｎ）により示される成分を主成分として含有し、前記相変化記録層にＡｌを２ａｔ％以上８ａｔ％以下含むことを特徴とする相変化型記録媒体。
結晶状態にあるときの前記相変化記録層の吸収率Ａｃが、非晶質状態にあるときの前記相変化記録層の吸収率Ａａより高いことを特徴とする請求項１記載の相変化型記録媒体。
第一保護層の膜厚が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、第二保護層の膜厚が７０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、相変化記録層が結晶状態にあるときの相変化型記録媒体の反射率Ｒｃが相変化記録層が非晶質状態にあるときの相変化型記録媒体の反射率Ｒａより低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の相変化型記録媒体。
反射層と第一保護層の間に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ、並びにこれらの酸化物および窒化物から選ばれる少なくとも一種を主成分として含む光吸収層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の相変化型記録媒体。
光吸収層の膜厚が３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の相変化型記録媒体。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の記録媒体を備えた記録装置。