JP4542995B2 - 相変化記録媒体 - Google Patents
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Description
相変化光記録膜は、一般に融点以上に加熱された部分が溶融し、急激に冷却される際に非晶質(アモルファス)の原子配列をとる。近年の研究では完全なアモルファス状態ではなく、ショート・レンジ以上の規則性がある可能が示唆されている。しかしながら、XRD(X線回折)の測定によると結晶が存在すれば観測されるピークは確認できていない。そのため、ロング・レンジの規則性は無い、もしくはあっても非常に弱いと考えられる。そのため、本文では、従来と同様にアモルファス状態と以下でも呼ぶ。また、融点以下、結晶化温度の温度領域に一定時間以上保持された場合は、初期状態が結晶の場合は結晶のままであるが、初期状態が非晶質の場合は結晶化する(固相消去モード)。記録膜の材料によっては記録膜の非結晶部近傍を融点以上に加熱、溶融し、徐冷することにより、結晶化される方法も取られる(溶融消去モード)。
ここで、一枚の記録媒体に記録できる情報の量、すなわち記録容量を増すためには、以下の二通りの方法がある。一つは、トラック方向の記録マークのピッチを微細化する方法であるが、微細化の程度が進むと再生する光ビームの大きさよりも小さい領域に至り、再生ビームスポット内に二つの記録マークが一時的に含まれる場合が生じる。記録マークが互いに十分離れている場合は再生信号が大きく変調され、振幅の大きい信号が得られるが、互いに近接している場合は、振幅の小さい信号となり、デジタルデータへの変換の際にエラーを生じやすい。
もうひとつの大容量化の手法は、情報を担う層を複数設け、それらを重ね合わせる方法である。この方法は、特開2000−322770号公報(特許文献1)に開示されている。二つの層を重ね合わせ、片面から読み書きできるように設計された媒体を片面二層媒体、または単に二層媒体と呼ぶ。片面二層媒体において、光入射側に近い方に設ける情報層(以後、L0と称する)は、遠い方に設ける情報層(以後、L1と称する)にアクセスする際に、L0で必要以上に光を減衰させないため、おおよそ50[%]以上の透過率を確保する必要がある。このためには、L0では記録膜の厚さを10[nm]以下と極めて薄くする必要がある。膜を薄くしたために、結晶化に必要な保持時間が長くなり、通常の記録速度では消え残りが発生する。そのための対策には、GeSbTe記録膜の一部をSnで置換する方法が有効であることが、第12回相変化記録研究会シンポジウム予稿集(Proceedings of PCOS2000)pp.36-41(非特許文献1)に開示されている。また同様に、Bi、In、Sn、Pbで置換することが有効であることが、特開2001−232941号公報(特許文献2)に開示されている。しかし、前記の消去率を確保するためには、記録膜材料を工夫しただけでは不十分で、記録膜との界面に結晶化促進効果のある膜を配置する必要がある。前記相変化光記録研究会シンポジウム予稿集によると、窒化ゲルマニウム(GeN)が有効であるが、発明者らの検討の結果、前記記録膜材料の10[nm]以下の極薄膜とGeNなどの従来の界面膜材料の組み合わせにおいては、クロスイレースが発生し、トラックピッチを十分つめることができないことが判明した。また、他に結晶化促進機能が報告されている炭化珪素(SiC)では、次世代の高密度光ディスクで使用されるレーザー光の波長、405[nm]においては、光の減衰係数が大きく、非常に大きな光学的損失があった。加えて、窒化ゲルマニウム(GeN)や窒化珪素(SiN)においても光学的な損失があることが分かった。一方界面膜を配置しない媒体では溶融部再結晶化は抑制できクロスイレースが低く抑えられるが、消去率は全く不十分なことが判明した。
高速記録は相変化光記録に対するもうひとつの要求である。例えば、映像を録画する場合、実際の視聴時間よりも短時間で記録ができるようになれば、配布媒体のダビング時や、放送録画中に時間を戻って前の映像を視聴するいわゆるタイムシフト機能の実現が容易となる。ここで相変化記録において高速記録を妨げる一つの要因は、オーバーライト時に比較的低い消去レベルのレーザーによって結晶化を行う際、情報が消え残ってしまう問題、すなわち消去率不足の問題である。これは、記録マークがレーザースポット内を高速に通過するため、結晶化可能な温度領域に十分に長い時間保たれず、情報が消え残ってしまうためである。
相変化記録媒体は、相変化光記録原理のところで説明したようにレーザーのパルスの照射により記録膜の所望の部分にアモルファスのマークの形成、すなわちデータを書き込み、または逆にアモルファスのマーク上に低パワーのレーザーを照射し、結晶化させてデータを消去する。前者ではレーザーが照射された部分を急冷することによりアモルファスのマークが形成され、後者は逆に徐冷することによりアモルファスの部分を結晶化させる。また、レーザーの記録膜部での吸収率が大きければ、小さなレーザーパワーで記録・消去などの動作が行え、逆に吸収率が小さければ、記録・消去に大きなレーザーパワーを必要とすることになる。この記録膜での吸収率は、多層膜から形成される媒体の各膜材料の光学的特性と熱特性から決まる。例えば、吸収率が同等でも膜材料の選択により構成を変えることが出来、急冷構造と徐冷構造、または膜の面内方向と断面方向で熱物性の異方性を作り出すことなどができる。
GeNの他の結晶化促進機能を有する界面層材料になり得る公知技術として、硫黄(S)フリーの保護膜用材料を目指した、Ta2O5などのいくつかの酸化物に炭化物、もしくは窒化物を混合する技術が特開2003−006794号公報(特許文献4)に開示されている。
また、共晶系の記録膜は前述のように消去過程に溶融消去のモードが用いられるためキャップ層に結晶化促進機能などは求められない。そのため、膜材料や組織と言った詳細については検討されていなかった。加えて共晶系は、前述のように溶融消去モードを用いるためランド(L)とグルーブ(G)の両方に情報を記録、再生する、いわゆるランド・グルーブ記録を行うことが非常に困難である。そのため、記録密度の高密度化には非常に不利である。
なお、本発明においては界面層は結晶化促進機能を有する膜として作用し得る。
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする。
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする。
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする。
(Ge(1-w) Snw)x (Sbv (Bi(1-u) In u)(1-v))y Tez かつx+y+z=100で表したときに、この組成におけるw、vおよびuが、0≦w<0.5かつ0≦v<0.7かつ0≦u≦1.0を満たし、該組成領域のGeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeSnSbTeBi、GeSnSbTeBiIn系化合物にN(窒素)を1〜5at.%添加することを特徴とする。なお、添加された窒素は膜中で常に均一に分布するとは限らず、成膜条件条件によっては分布が生じることがある。その場合には、添加しようとした膜中の中の総量で添加量を分析、評価する必要がある。
記録膜をGeSbTeとし、(GeTe)-(Sb2Te3)と表記できる、いわゆる擬二元系線上組成とその近傍とした場合に、本発明の界面膜の効果が顕著であり、さらに好ましくは、前記(GeTe)-(Sb2Te3)組成とその近傍の合金記録膜材料であって、Geの組成比が30at.%以上の組成に対して、特に本発明の効果が顕著である。従来の考えでは、記録膜の組成のみが重要であると考えられてきたが、前述のように本発明ではその電子状態がどのようなものであるのかも組成と同様に重要であることが分かった。以下では組成に関する記述をする。
記録膜に窒素(N)が含まれる場合としは、(GeTe)-(Sb2Te3)- N 、すなわち(GeTe)-(Sb2Te3)に窒素(N)を添加した構成と表記できる。すなわち、(GeTe)-(Sb2Te3)の擬二元系に窒素(N)を添加した構成である。より簡単には、GeSbTe-Nと表記できる。本記録膜を用いた場合、発明の界面膜の効果が顕著であり、さらに好ましくは、前記(GeTe)-(Sb2Te3)組成とその近傍の合金記録膜材料であって、Geの組成比が30at.%以上の組成に対して本発明の界面膜を用いると、特にその効果が顕著である。
試作した相変化記録媒体の実施例を示すのに先立ち、以下の実施例に用いた構造の試料において、記録膜が結晶状態、およびアモルファス状態の両者の試料を作成し、記録膜の価電子帯の状態密度をHX-PES法を用いてそれぞれ測定した。記録膜および界面層は、以下の系に関して実験を行った。
GeSbTe、GeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeSnSbTeBi、GeSnSbTeBiIn、GeBiTe、GeSbTe- N、GeSbTeBi- N、GeBiTe- N、GeSbInTe- N、GeSbTeBiIn- N、GeBiInTe- N
実験した界面層系:
窒化ゲルマニウム、窒化ゲルマニウム-クロム、酸化ジルコニウム、安定化ジルコニウム安定化ジルコニウム+酸化クロム、定化ジルコニウム+酸化ケイ素+酸化クロム、ジルコン+酸化クロム、酸化ハフニューム、Hf(ハフニウム)、O(酸素)およびN(窒素)を含有する化合物(HfO2-xNx (0.1≦x≦0.2))、ジルコニュームZr、酸素O、窒素N、およびイットリアY、もしくはニオブNb、またはイットリアYおよびニオブNbから構成される膜((ZrO2-xNx)1-y((Y2O3)1-z(Nb2O5)z)y : 0<x≦0.2、0<y≦0.1、0≦z≦1)、酸化クロム、酸化亜鉛、酸化亜鉛+酸化タンタル、酸化亜鉛+酸化タンタル+酸化インジウム、酸化錫、酸化錫+酸化アンチモン、酸化錫+酸化タンタル、酸化錫+酸化ニオブ
図6、7に実験を行った界面層材料を、図8に記録膜材料を示す。図6は記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5[eV]のエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比(結晶状態の状態密度/アモルファス状態の状態密度)を測定した実施例を示す。ここで示した界面層材料のいずれかを光入射側に配置し、反射膜側にこれ以外の界面層材料を選択、配置した。なお、GeNやGeCrNなどの組成を変えられる化合物においては、その組成が異なる組み合わせに関しても好適である。図7のGeN組成の表には組成を変えた場合の例を示してある。比較例としては、図9に示す界面層材料について実験を行った。それぞれの表に記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5[eV]のエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比(結晶状態の状態密度/アモルファス状態の状態密度)を測定した結果を図10、11に示した。
図1は、既に説明したように片面2層媒体である。以下、詳細を説明する。
一つはデータの誤り率を測定するビット・エラー・レート(SbER : Simulated bit Error Rate)の測定である。もう一つは、読み出し信号品質を判断するためのアナログ測定である。SbER測定は、まず2Tから13Tまでのパターンがランダムに含まれたマーク列を10回オーバーライトした。次に、前記トラックの両側の隣接トラックに同様にランダムパターンを10回オーバーライトした。その後、真中のトラックに戻り、SbERを測定した。
アナログ測定は、次のように行った。やはりまず2Tから13Tまでのパターンがランダムに含まれたマーク列を10回オーバーライトした。次に、そのマーク列に9Tのシングルパターンを1回オーバーライトし、9Tマークの信号周波数の信号対ノイズ比(以下、CNR)をスペクトラムアナライザーによって測定した。次に、消去パワーレベルのレーザービームをディスク1回転分照射し、記録マークを消去した。その際の、9Tマークの信号強度の減少分を測定し、これを消去率(ER)と定義する。次に、十分離れたトラックにヘッドを移動し、クロスイレース(E-X)の測定を行った。
また、3つ目の測定としてオーバーライト(OW)特性の実験を行った。本実験では同一トラックにランダム信号をオーバーライト(OW)しつつ、CNRを測定した。CNRが、初期の値より2[dB]以上減少してしまう回数が2000回以上あるかどうかで判定した。OW回数が何処まで可能かどうかと言う視点で実験を行っていない。映像記録用途であれば、1000回程度、PCのデータ用途を目指すなら10000回以上可能であることが求められる。ただし、マーケットとしては、圧倒的に映像記録用途が大きいので、映像記録用途を重視した評価を行うこととした。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にGeCrN、反射膜側にCr2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに52dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にZrO2+Y2O3+Cr2O3、反射膜側にSnO2+Sb2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに52dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にZrSiO4+Cr2O3、反射膜側にCr2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にZrO2+Y2O3+SiO2+Cr2O3、反射膜側にZnO+Ta2O3+In2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側に(ZrO2-xNx)1-y((Y2O3)1-z(Nb2O5)z)y ((x、y、z)=(0.05、0.05、0)) 、反射膜側にSnO2+Nb2O5を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にHfO2-xNx (x=0.1)、反射膜側にGeNを用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに52dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にGeN、反射膜側にCr2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にHfO2-xNx (x=)、反射膜側にZrSiO4+Cr2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にCr2O3、反射膜側にZnO+Ta2O5を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに51dB以上と良好な結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にGeN、反射膜側にSnO2+Ta2O5を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にZrO2+Y2O3+Cr2O3、反射膜側にZnO+Ta2O3+In2O3を用いてディスクを作成した。やはり第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに53dB以上と優れた結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
基板には、射出成形で形成された厚さ0.6[mm]のポリカーボネート(PC)基板を使用した。グルーブピッチ0.68[μm]でグルーブを形成したものを用いたので、ランド(L)とグルーブ(G)の両方に記録する場合は、トラックピッチ0.34[μm]に相当する。本PC基板のグルーブが形成された面に、スパッタリング装置を用いて、光入射側からZnS:SiO2、SiO2、ZnS:SiO2、下部界面層、記録膜層、上部界面層、ZnS:SiO2、Ag合金を順次成膜し、UV硬化樹脂を用いて、成膜を行っていない、いわゆるブランク・ディスクを貼り合わせた(単層媒体、または単層ディスク)。第2の実施形態と同様に用いたスパッタ装置は、各層をそれぞれ異なる成膜室でスパッタ成膜する、いわゆる枚葉式スパッタ成膜装置である。枚葉式スパッタ成膜装置では、基板を装着するロードロック室、搬送室、そして各膜を成膜するプロセス・チャンバーからなる。プロセス・チャンバーには、該チャンバーを排気する装置、真空計、圧力センサー、膜厚計、成膜する材料であるスパッタリング・ターゲット、装着した基板などから構成される。スパッタガスには、主にAr等の希ガスが用いられ、必要に応じて酸素や窒素ガスなども用いられる。スパッタ時の放電の形式は、成膜する材料や求める膜質などに応じてRF電源、DC電源などが用いられる。
基板には、射出成形で形成された厚さ0.6[mm]のポリカーボネート(PC)基板を使用した。グルーブピッチ0.68[μm]でグルーブを形成したものを用いたので、ランド(L)とグルーブ(G)の両方に記録する場合は、トラックピッチ0.34[μm]に相当する。本PC基板のグルーブが形成された面に、スパッタリング装置を用いて、光入射側からZnS:SiO2、SiOC、ZnS:SiO2、下部界面層、記録膜層、上部界面層、ZnS:SiO2、Ag合金を順次成膜しUV硬化樹脂を用いて、成膜を行っていない、いわゆるブランク・ディスクを貼り合わせた(単層媒体、または単層ディスク)。SiOC膜は、SiC系ターゲットをAr/O2の混合ガスを用いて反応性スパッタリング法により得られる膜で、SiO2とほぼ同様な低屈折率を示す。やはり第2の実施形態などと同様な実験をした。これらの結果をやはり図13に示すようにいずれのサンプルについてもSbERはランド・グルーブともに10−6台であり、良好なエラーレートが得られた。アナログ特性に関しても、いずれもCNRがランド・グルーブともに51dB以上と良好な結果となった。OW回数も同様にいずれの媒体も2000回以上と実用的な特性が得られた。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にGeN、反射膜側にCr2O3を用いてディスクを作成した。記録膜層は、Ge、Sb、Teからなり、その組成をGexSbyTez と表すときx+y+z=100で、GeSbTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで囲まれた組成から選択されたものと、Ge、Sb、TeおよびBiまたはSnからなり、前記GeSbTeの組成の一部をBiおよび/またはSnで置換した組成、これを(Ge(1-w) Snw)x(Sbv Bi(1-v))yTezと表すとき、x+y+z=100で、0≦w<0.5かつ0≦v<0.7を満たすGeSbTeBi、GeSbTeSn、GeSbTeBiSn、更には記録膜層が、Ge、Bi、Teからなり、その組成をGexBiyTez と表すときx+y+z=100で、GeBiTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで囲まれた組成の条件を満たすものを用いた。多くの組成について検討したが、本実施例では図8に示すものを代表例としたGeSbTe系、GeSbTeSn系、およびGeBiTe系の記録膜層を用いたディスクの例を示した。やはりそれぞれ第2の実施形態と同様な実験をした。
第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層には、光入射側にGeCrN、反射膜側にCr2O3を用いてディスクを作成した。記録膜層は、Ge、Sb、Te、およびN(窒素)からなり、Ge、Sb、Teからなる化合物のの組成をGexSbyTez と表すときx+y+z=100で、GeSbTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで囲まれた組成領域のGeSbTe系化合物にN(窒素)を1〜5at.%添加したものから選択されたものと、Ge、Sb、Te、BiまたはSn、およびN(窒素)からなり、前記GeSbTeの組成の一部をBiおよび/またはSnで置換した組成、これを(Ge(1-w) Snw)x(Sbv Bi(1-v))yTezと表すとき、x+y+z=100で、0≦w<0.5かつ0≦v<0.7を満たすGeSbTeBi、GeSbTeSn、GeSbTeBiSnにN(窒素)を0.1〜10at.%添加したもの、更には記録膜層が、Ge、Bi、Teからなり、その組成をGexBiyTez と表すときx+y+z=100で、GeBiTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで囲まれたGe、Sb、Te、およびN(窒素)からなり、Ge、Sb、Teからなる化合物のの組成をGexSbyTez と表すときx+y+z=100で、GeSbTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで囲まれた組成領域のGeSbTe系化合物にN(窒素)を0.1〜10at.%添加したものの中から選択したものを用いた。
次に比較例を示す。やはり第2の実施形態の構成と同様な構成で界面層にSiO2、Y2O3、を用いたディスク、および界面層を用いなかったディスクを作成した。図17、18に整理した。やはりそれぞれ第2の実施形態と同様な実験をした。これらの結果を図17、13に示す。この表に示すようにCNR、SbER、消去率のいずれかが十分な特性が得られなかった。そのため、OW特性の評価は未実施である。
基板と、原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、該記録膜に接する結晶化促進機能を有する膜と、前記記録膜を保護する保護膜または誘電体膜と、前記光を反射させる反射膜とから構成され、
もしくは基板と、原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、該記録膜に接する結晶化促進機能を有する膜と、前記記録膜を保護する保護膜または誘電体膜と、前記光を反射させる反射膜と、光学的エンハンス、および/または熱拡散に寄与する誘電体膜とから構成され、
前記記録膜を構成する元素が前記記録膜と接する部位から前記記録膜の厚さ方向、もしくは前記記録膜の面内方向に偏析、または濃度分布を有すること、
前記記録膜と接する部位に該記録膜の構成元素から構成される元素の1nm以下の極薄酸化膜を有すること、
記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5[eV]のエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比(結晶状態の状態密度/アモルファス状態の状態密度)が1.0以上、2.5以下であることを具備することなどにあって、その他の膜等が、前記実施例に説明した材料に限定されるものでないことは言うまでもない。また、記録膜材料も、本発明の効果を損なわない範囲でGeSbTeに例えば、Co、V、Agなどを微量添加しても、またはGeBiTeに例えば、Co、V、Agなどを微量添加しても、本発明の構成要件を逸脱するものではない。また、本実施例は何ら基板の厚さや成膜の順番に制限をもたらすものではなく、成膜する基板を介して光を入射する形式の媒体にも、成膜した基板に別な透明シートを接着し、そのシートを介して光を入射する形式の媒体にも同様に適用できる。例えば、0.85程度の高NAの対物レンズを用い、光入射側の透明シート厚を0.1[mm]程度に薄く設計したタイプの記録媒体に関しても、本発明の効果が有効であることは以上の説明から明らかである。また、使用するレーザーの波長も405[nm]近傍に限定されるものではなく、界面層材料の光学特性からは、更に短波長の350[nm]、250[nm]近傍まで実質的に透明であり、本発明の効果が有効であると言える。
Claims (14)
- 光を用いて可逆的に記録又は消去が可能な相変化記録媒体であって、
基板と、
原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、
該記録膜に接する界面層と、
前記記録膜を保護する保護膜と、
前記光を反射させる反射膜とから構成され、
前記記録膜を構成する元素が、前記記録膜の厚さ方向、もしくは前記記録膜の面内方向に偏析、または濃度分布を有し、かつ
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする相変化記録媒体。 - 光を用いて可逆的に記録又は消去が可能な相変化記録媒体であって、
基板と、
原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、
該記録膜に接する界面層と、
前記記録膜を保護する保護膜と、
前記光を反射させる反射膜とから構成され、
前記記録膜と前記界面層との間に該記録膜の構成元素から構成される元素の1nm以下の極薄酸化膜を有し、かつ
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする相変化記録媒体。 - 光を用いて可逆的に記録又は消去が可能な相変化記録媒体であって、
基板と、
原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、
該記録膜に接する界面層と、
前記記録膜を保護する保護膜と、
前記光を反射させる反射膜と、
光学的エンハンス、および/または熱拡散に寄与する誘電体膜とから構成され、
前記記録膜を構成する元素が、前記記録膜の厚さ方向、または前記記録膜の面内方向に偏析、または濃度分布を有し、かつ
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする相変化記録媒体。 - 光を用いて可逆的に記録又は消去が可能な相変化記録媒体であって、
基板と、
原子配列を可逆的に変化させることができる記録膜と、
該記録膜に接する界面層と、
前記記録膜を保護する保護膜と、
前記光を反射させる反射膜と、
光学的エンハンス、および/または熱拡散に寄与する誘電体膜とから構成され、
前記記録膜と前記界面層との間に前記記録膜の構成元素から構成される元素の1nm以下の極薄酸化膜を有し、かつ
前記記録膜の価電子帯の状態密度のトップからエネルギー準位の低い側に0.5eVのエネルギー準位における結晶状態の状態密度とアモルファス状態の状態密度の比が1.0以上、2.5以下であることを特徴とする相変化記録媒体。 - 前記記録膜の膜厚方向で結晶化速度が異なるように配置したことを特徴とする請求項1または2に記載の相変化記録媒体。
- 前記記録膜の膜厚方向で結晶化速度が異なるように配置したことを特徴とする請求項3または4に記載の相変化記録媒体。
- 前記記録膜に接して前記界面層が、窒化ゲルマニウム、窒化ゲルマ
ニウム−クロム、酸化ジルコニウム、安定化ジルコニウム、安定化ジルコニウム+酸化ク
ロム、定化ジルコニウム+酸化ケイ素+酸化クロム、ジルコン+酸化クロム、酸化ハフニ
ウム、Hf(ハフニウム)、O(酸素)およびN(窒素)を含有する化合物、ジルコニウムZr、酸素O、窒素N、およびイットリアY、もしくはニオブNb、またはイットリアYおよびニオブNbから構成される膜、酸化クロム、酸化亜鉛、酸化亜鉛+酸化タンタル、酸化亜鉛+酸化タンタル+酸化インジウム、酸化錫、酸化錫+酸化アンチモン、酸化錫+酸化タンタル、酸化錫+酸化ニオブの中から選択されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜に接して前記界面層の一方が、窒化ゲルマニウム、窒化
ゲルマニウム−クロム、酸化ジルコニウム、安定化ジルコニウム、安定化ジルコニウム+
酸化クロム、定化ジルコニウム+酸化ケイ素+酸化クロム、ジルコン+酸化クロム、ジル
コニウムZr、酸素O、窒素N、およびイットリアY、もしくはニオブNb、またはイットリアYおよびニオブNbから構成される膜、酸化ハフニウム、Hf(ハフニウム)、O(酸素)およびN(窒素)を含有する化合物のから選択され、もう一方が酸化クロム、酸化亜鉛、酸化亜鉛+酸化タンタル、酸化亜鉛+酸化タンタル+酸化インジウム、酸化錫、酸化錫+酸化アンチモン、酸化錫+酸化タンタル、酸化錫+酸化ニオブ中から選択されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜がゲルマニウムGeとアンチモンSbとテルルTeを含有し、その組成をGexSbyTezかつx+y+z=100で表したときに、
前記記録膜が、GeSbTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで規定されるエリア内またはそのエリア上の組成を持つように構成された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜の組成の一部をビスマスBiおよび/またはインジウムInおよび/またはスズSnで置換し、置換後の組成を(Ge(1−w)Snw)x(Sbv(Bi(1−u)Inu)(1−v))yTezかつx+y+z=100で表したときに、この組成におけるw、vおよびuが、0≦w<0.5かつ0≦v<0.7かつ0≦u≦1となるように構成された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。
- 前記記録膜が少なくともゲルマニウムGeとビスマスBiとテルルTeを含有し、その組成をGexBiyTez かつx+y+z=100で表したときに、
前記記録膜が、GeBiTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで規定されるエリア内またはそのエリア上の組成を持つように構成された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜が少なくともゲルマニウムGeとアンチモンSbとテルルTeと窒素Nを含有し、そのうちGe、Sb、Teの間の組成をGexSbyTez かつx+y+z=100で表したときに、
前記記録膜が、GeSbTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで規定されるエリア内またはそのエリア上の組成を持つように構成され、
前記組成を持つGeSbTe系化合物に窒素Nが1ないし5at.%添加された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜の組成の一部をビスマスBiおよび/またはインジウムInおよび/またはスズSnで置換し、置換後の組成を(Ge(1−w)Snw)x(Sbv(Bi(1−u)Inu)(1−v))yTez かつx+y+z=100で表したときに、この組成におけるw、vおよびuが、0≦w<0.5かつ0≦v<0.7かつ0≦u≦1.0となるように構成され、
前記組成を持つGeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeSnSbTeBi、GeSnSbTeBiIn系化合物に窒素Nが1ないし5at.%添加された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。 - 前記記録膜は少なくともゲルマニウムGeとビスマスBiとテルルTeと窒素Nを含有し、そのうちGe、Bi、Teの間の組成をGexBiyTezかつx+y+z=100で表したときに、
前記記録膜が、GeBiTe三元相図上で、x=55・z=45と、x=45・z=55と、x=10・y=28・z=42と、x=10・y=36・z=54とで規定されるエリア内またはそのエリア上の組成を持つように構成され、
前記組成を持つGeBiTe系化合物に窒素Nが1ないし5at.%添加された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の相変化記録媒体。
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