JP4858438B2 - 光記録媒体及び記録膜材料 - Google Patents

Description

この発明は、次世代ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）と称される光記録媒体、特に相変化材料からなる２層以上の情報層を有する光記録媒体及びこの光記録媒体用の記録膜材料に関する。

次世代ＤＶＤとして、例えばブルーレイ（商標）ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ、以下ＢＤと略す）と称される、記録再生レーザー波長が４０５ｎｍ（青色）、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．８５（λ／ＮＡ≦６５０ｎｍ）の光学系を利用するものが提案されている。

このようなＢＤのための光ディスクドライブでは、再生の際の規格として、シングルモードレーザーを使用した光ピックアップにおいて、信号再生時のレーザーノイズを低減するために、数百ＭＨｚの周波数で再生光の高周波重畳をすることとされている。

ここで、ＢＤなどの光ディスクドライブでは、シングルモード発振半導体レーザーを使用しており、信号再生時のレーザーノイズを低減するために、数百ＭＨｚの周波数で再生光の高周波重畳を行う。高周波重畳の一般的な条件は、周波数：３００〜５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：３．０〜８．０、パルス幅：２００〜４００ｐｓｅｃである。

一方、ＢＤでは、片面に２層の情報層を有する書換え型光記録媒体が提案されていて、
この２層光記録媒体では、光入射面側から最も遠い情報層（Ｌ０層）以外のＬ１層は、記録再生光を透過させるために半透明とされている。

このような半透明のＬ１層からは、再生時における反射光量が小さくなるので、再生時のレーザパワーを高くしなければならない。又、ＢＤでは、通常のＤＶＤと比較して、短波長のレーザー光を用いていて、そのスポットサイズが小さいために、レーザースポットにおけるエネルギー密度が非常に高くなる。

従って、２層以上の次世代ＤＶＤでは、高い再生パワーのレーザー光が照射されると、特に、Ｌ０層以外は放熱性が低いために、記録信号の再生耐久性が低下してしまうという問題を生じる。

特に、書換え型相変化光記録媒体では、記録信号であるアモルファスマークが、再生時における高い再生パワーのレーザー光照射によって結晶化して記録信号が消失し易いという問題点がある。この問題点は、Ｓｂを主成分とするＳｂ共晶系の相変化材料において顕著である。

従って従来は、ＢＤの書換え型多層光記録媒体の、半透明情報層の記録膜材料として、Ｓｂ共晶系材料を用いることは困難であるとされていた。

更に、書換え型多層ＢＤの半透明情報層の記録膜材料として、上記のようにＳｂ共晶系材料を用いた場合、次のような、記録時の記録ストラテジのマージンが狭くなるという問題点がある。

Ｓｂ共晶系材料は、記録膜の結晶化速度を高めることが容易であるが、記録レーザー光によるアモルファスマーク形成時には、高い冷却速度が必要である。冷却速度が十分でないと、記録膜溶融後の冷却時に再結晶化が起こり、アモルファスマークの形成が不十分となってしまう。

これに対して、媒体構造を急冷型にするか、アモルファスマーク形成のための記録ストラテジにおけるパルス幅を狭くして、記録時において余熱が発生しないようにしなければならない。

しかしながら、２層ＢＤの半透明情報層では、記録再生光を透過させるために、記録膜又は反射層を薄くしなければならず、余熱の発散が不十分で、全反射の情報層（Ｌ０層）に比べて徐冷構造となってしまい、アモルファスマークの形成が不十分となる。

又、レーザー光の発光においては、発光の立上り・立下り時間には約１．５ｎｓｅｃ〜３ｎｓｅｃの時間がかかるために、レーザーパルスにおけるパルス幅を上記発光時間よりも短い時間に設定しても発光することができないので、記録膜としては、上記よりも太い記録パルス幅でも記録できることが求められている。

しかしながら、Ｓｂ共晶系材料では、前述のように高い冷却速度が必要なため、太いパルス幅の記録ストラテジで記録すると再結晶化が起こり、正しく記録することが困難であった。

特許文献１には、ＳｂＴｅ共晶系記録膜材料において非晶質マークの安定性と広い範囲の線速度に対応可能とあるが、この特許文献１に記載の発明では、λ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系における高い再生パワーでの再生耐久性を確保することは難しい。

特許３８９９７７０号公報

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、次世代ＤＶＤとして、λ／ＮＡ≦６５０ｎｍの記録条件で、半透明情報層にＳｂ共晶系材料を用いても、再生耐久性と記録ストラテジマージンに優れた次世代光記録媒体及びこの光記録媒体用の記録膜材料を提供することを課題とする。

本発明者は鋭意研究の結果、２層以上の情報層を有する次世代光記録媒体の半透過情報層の記録膜の材料として、Ｓｂ共晶系材料の、Ｓｂの一部をＩｎで置換したものを用い、記録膜に隣接する層が少なくともＣｒとＯを含むようにし、光記録媒体を構成する各層の厚さを調整すると、アモルファスマークが結晶化しにくく、再生耐久性を高くできることを見出した。また、アモルファスマークの形成が容易となり、記録時の記録ストラテジのマージンを広くすることができることを見出した。

即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。

（１）基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなる記録膜を含んで構成されると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが５≦ｚ≦１５であり、且つ、前記記録膜は、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系により書換え可能である光記録媒体であって、前記記録膜は、更に組成比ａのＩｎが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする光記録媒体。

（２）前記組成比中のｘとａの関係が、７７≦ｂ≦８４としたときに、ｘ＝−０．７１３×ａ＋ｂであることを特徴とする（１）に記載の光記録媒体。

（３）前記記録膜の膜厚が３ｎｍ以上７ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。

（４）前記半透過情報層は、前記記録膜のレーザービームの光入射面側と反対側に反射層を含んで構成され、前記反射層の厚さが８ｎｍ以上１６ｎｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光記録媒体。

（５）前記半透過情報層は、前記記録膜の光入射面側に接する界面層を含んで構成され、前記界面層が、少なくともＣｒとＯを含むことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の光記録媒体。

（６）前記半透過情報層は、レーザービームの光入射面側より、放熱層、誘電体層、界面層、記録膜の順に含んで構成され、前記放熱層がＡｌＮからなることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の光記録媒体。

（７）前記界面層はＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜からなり、前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする（５）又は（６）に記載の光記録媒体。

（８）前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比を、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｃ：Ｄ（ｍｏｌ％）としたときに、２０≦Ｃ≦９０かつ１０≦Ｄ≦８０かつＣ＋Ｄ＝１００であることを特徴とする（７）に記載の光記録媒体。

（９）前記ＺｒＯ_２がＹ_２Ｏ_３を含み、前記ＺｒＯ_２中のＺｒＯ_２とＹ_２Ｏ_３との組成比を、ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝１００−ｘ：ｘ（ｍｏｌ％）としたときに、２≦ｘ≦１０であることを特徴とする（７）又は（８）に記載の光記録媒体。

（１０）Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが５≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系により書き換え可能である記録膜を構成する光記録媒体用記録膜材料であって、更に組成比ａのＩｎが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする記録膜材料。

この発明の光記録媒体においては、記録膜材料として用いられるＳｂ共晶系材料のＳｂの一部をＩｎに置換し、記録膜に隣接する層が少なくともＣｒとＯを含むようにし、光記録媒体を構成する各層の厚さを調整することによって、再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた高速記録可能な半透明情報層を実現することが可能となった。

最良の形態に係る光記録媒体は、基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層（Ｌ０層）と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層（Ｌ１層）と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚの元素及び組成比の記録膜材料からなる記録膜を含んで構成されている。この記録膜材料は、相変化材料であり、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが５≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系により記録膜を書換え可能とし、更に組成比ａのＩｎが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５となるようにされている。

前記半透過情報層の構成例としては、基板側から、第１誘電体層、反射層、保護層、記録膜（層）、界面層、第２誘電体層、放熱層を順次積層したものが挙げられる。

第１誘電体層は反射層の保護及び光透過率調整のために設けられ、材料は特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ等から選ばれる少なくとも１種の金属を含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物、あるいはこれらの複合物等が用いられる。最良の実施形態では酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を主成分として含む材料、またはＴｉＯ_２によって構成され、好ましくは、ＺｒＯ₂とＣｒ_２Ｏ_３とＡｌ_２Ｏ_３、またはＴｉＯ_２から構成される。ここでの主成分とは、全体に占めるモル比が５０％以上のことである。第１誘電体層の膜厚Ｄ１は、５ｎｍ≦Ｄ１≦６０ｎｍが好ましい。５ｎｍ未満では反射層の保護が不十分であり、６０ｎｍより厚いと光透過率が好ましい範囲を外れる。また、第１誘電体層は、２つ以上の複数の誘電体層を積層しても良い。

反射層は、放熱と光干渉効果のために設けられ、材料として好ましくはＡｇ合金が用いられる。情報層を半透過構造とするための反射層の厚さＴｒは、０ｎｍ＜Ｔｒ＜３０ｎｍであり、最適な反射・光透過率を得るためには、８ｎｍ≦Ｔｒ≦１６ｎｍが好ましい。反射層の厚さＴｒが０ｎｍでは放熱効果が得られず、３０ｎｍ以上では透過率が低下しＬ０層への記録が困難となってしまう。

保護層は、記録膜の保護及び反射層への放熱の制御を行う。保護層の材料は、少なくともＣｒとＯを含むようにされており、好ましくは、ＣｒとＺｒとＯによって構成され、より好ましくは、少なくともＣｒ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２から構成される。Ｃｒ_２Ｏ_３は結晶化速度を高め、ＺｒＯ_２は膜応力を低下させる。なお、Ｃｒ_２Ｏ_３の比率が高いと結晶化速度を高めやすくなるが、比率が高すぎると光透過率が低下してしまう。保護層を構成する好ましいＣｒ_２Ｏ_３の比率は３０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であり、ＺｒＯ_２の比率は２０ｍｏｌ％以上６０ｍｏｌ％以下である。ＺｒＯ_２は、好ましくは希土類酸化物を数ｍｏｌ％含んだ安定化ＺｒＯ_２を用いる。希土類酸化物としては、Ｙ_２Ｏ_３が好ましく、安定化ＺｒＯ_２１００ｍｏｌ％のうちのＹ_２Ｏ_３の比率は２ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。

記録膜（層）の好ましい膜厚Ｔｒｅｃは、３ｎｍ≦Ｔｒｅｃ≦７ｎｍである。膜厚Ｔｒｅｃが３ｎｍ未満では結晶化速度が低下してしまい、アモルファスマークの消去（結晶化）が困難となってしまう。膜厚Ｔｒｅｃが７ｎｍより厚いと透過率が低下しＬ０層への記録が困難となってしまう。また、記録膜の膜厚が厚くなると、記録時に記録膜自身に過剰な熱が蓄積され、記録特性が悪化してしまう。

これらにより、半透過情報層全体の記録波長における光透過率が３０％以上８０％以下となるようにされている。半透過情報層の光透過率が３０％未満であると、レーザービームの光入射面から最も遠い情報層への記録が困難となり、８０％を越えると半透過情報層への記録が困難となるためである。これは、半透過情報層として要求される一般的な条件である。

記録膜（層）は、少なくともＳｂ、Ｔｅ及びＧｅから構成される。また、Ｓｂの一部はＩｎに置換されている。さらに、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｂｉ等から選ばれる少なくとも１種の添加成分を含んでもよい。

界面層は、記録膜の結晶化速度及び再生耐久性の制御を行う。界面層の材料は、少なくともＺｒとＣｒとＯを含むようにされており、好ましくは、ＺｒＯ_２とＣｒ_２Ｏ_３によって構成される。Ｃｒ_２Ｏ_３は結晶化速度と再生耐久性を高め、ＺｒＯ_２は膜の透明性を高める。なお、Ｃｒ_２Ｏ_３の比率が高すぎると膜の透明性が低下し、半透過情報層の透過率が低下する。ＺｒＯ_２の比率が高すぎると結晶化速度、再生耐久性が低下する。界面層を構成する好ましいＣｒ_２Ｏ_３の比率は１０ｍｏｌ％以上８０ｍｏｌ％以下であり、ＺｒＯ_２の比率は２０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下である。保護層と同様に、ＺｒＯ_２は、好ましくは希土類酸化物を数ｍｏｌ％含んだ安定化ＺｒＯ_２を用いる。希土類酸化物としては、Ｙ_２Ｏ_３が好ましく、安定化ＺｒＯ_２１００ｍｏｌ％のうちのＹ_２Ｏ_３の比率は２ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下である。

第２誘電体層は、光学特性の調整及び記録膜から放熱層への放熱の制御を行う。材料は特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｙ、Ｃｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｎｂ等から選ばれる少なくとも１種の金属を含む酸化物、窒化物、硫化物、炭化物、フッ化物、あるいはこれらの複合物等が用いられる。好ましくは、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物によって形成される。好ましいＺｎＳとＳｉＯ₂のモル比は、ＺｎＳ：ＳｉＯ₂＝５０：５０からＺｎＳ：ＳｉＯ₂＝９５：５の間である。この範囲を外れると、ＺｎＳとＳｉＯ₂の混合物の屈折率が変化し、光学特性の調整が困難となる。第２誘電体層の膜厚Ｄ_２は、５ｎｍ≦Ｄ_２≦５０ｎｍが好ましい。５ｎｍより薄いと記録膜の保護及び光学特性の調整が困難となり、５０ｎｍより厚いと記録膜から放熱層への放熱性が低下する。

放熱層は、記録膜からの放熱を制御し、記録膜の冷却効果を高めて正確にアモルファスマークを形成し易くするためのものである。材料は特に限定されないが、第２誘電体層の材料よりも熱伝導率の高い材料が好ましく、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＢＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂
等が好ましい。最良の実施形態では、ＡｌＮによって形成される。放熱層の好ましい厚さＴｈｅａｔは、１５ｎｍ≦Ｔｈｅａｔ≦１５０ｎｍであある。放熱層の厚さＴｈｅａｔが１５ｎｍ未満であると、記録膜からの放熱効果が小さくなり、又、放熱層の厚さＴｈｅａｔが１５０ｎｍを超えると成膜に要する時間が長くなり生産性の低下を引き起こす。

なお、第１、第２誘電体層は、単層でも２層以上の複数の誘電体層から構成されてもよい。

この光記録媒体を記録再生するための光ディスクドライブでは、シングルモード発振半導体レーザーを使用しており、信号再生時のレーザーノイズを低減するために、数百ＭＨｚの周波数で再生光の高周波重畳を行っている。高周波重畳の一般的な条件は、周波数：３００〜５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：３．０〜８．０、パルス幅：２００〜４００ｐｓｅｃである。２層以上の情報層を有するＢＤでは、好ましくは、再生パワー０．７ｍＷ以上、周波数：３６０ＭＨｚ以上、Ｒａｔｉｏ：６．３以上、パルス幅：２７０ｐｓｅｃ以上である。これ以下だと半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）への戻り光の影響によるレーザーノイズのため、再生信号特性が悪化する。また、高周波重畳回路の制限から、高周波重畳条件の上限は、周波数：５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：８．０、パルス幅：３５０ｐｓｅｃである。

［実施例１］
以下図１を参照して、本発明の実施例１に係る光記録媒体１０について詳細に説明する。

この光記録媒体１０は、基板１２と、この基板１２におけるレーザービームの光入射面側（図１において上側）に設けられた第１の情報層１４と、この第１の情報層１４よりも更に光入射面側に設けられた半透過情報層である第２の情報層（半透過情報層）１６と、を有してなり、前記第２の情報層（半透過情報層）１６は、記録膜１８及びこの記録膜１８の光入射面側に隣接して設けられた界面層３６、及び基板１２側に隣接して設けられた保護層２０を含んで構成されている。

第１の情報層１４と第２の情報層（半透過情報層）１６との間にはスペーサ層２２が設けられ、又、第２の情報層（半透過情報層）１６の光入射面側にはカバー層２４が設けられている。

第２の情報層（半透過情報層）１６は、スペーサ層２２側から、膜厚５ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｃｒ₂Ｏ₃‐Ａｌ₂Ｏ₃（６５：１０：２５mol％）膜からなる第１誘電体層２６と、膜厚１２ｎｍのＡｇＣｕ膜からなる反射層２８と、膜厚４ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｃｒ₂Ｏ₃（５０：５０mol％）膜からなる保護層２０と、膜厚６ｎｍのＳｂを主成分とするＳｂ共晶系の相変化材料からなる記録膜１８と、膜厚５ｎｍのＺｒＯ₂‐Ｙ_２Ｏ_３‐Ｃｒ₂Ｏ₃（４８．５：１．５：５０mol％）膜からなる界面層３６と、膜厚１３ｎｍのＺｎＳ‐ＳｉＯ₂（８０：２０mol％）膜からなる第２誘電体層３２と、膜厚４５ｎｍのＡｌＮ膜からなる放熱層３４とをこの順でスパッタリングにより形成して構成されている。

また、基板１２は厚さ１．１ｍｍのポリカーボネートからなり、スペーサ層２２は厚さが２５μｍとされ、カバー層２４は、紫外線硬化型樹脂を用いてスピンコート法により７５μｍの厚さで形成されている。このカバー層２４は、第２の情報層を初期化機により全面結晶化させた後に形成される。

上記のような条件の光記録媒体のサンプル１〜１１を、記録膜１８を構成する記録膜材料として表１に示す組成のスパッタリングターゲットを用いて作成した。

ここで、ｘ、ｙ、ｚ、ａはそれぞれＳｂ、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｉｎの組成比を示す値であり、光記録媒体の元素及び組成比を（Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚ）+Ｉｎ_ａと表したときに、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００を満たす。また、Ｉｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）の関係は次式で表すことができる。

ｘ＝−０．７１３×ａ＋ｂ

上記計算式におけるｂの値が、表１に示したｂである。上記計算式において、ｂ＝８０．０９とした場合のＩｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフを図２に示す。図２においては、横軸をＩｎ量（ａ）、縦軸をＳｂ量（ｘ）としている。なお、ｂの値は任意に決めることができる。

これらのサンプルについて説明する。サンプル１乃至サンプル４は５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にあり、Ｉｎの割合がサンプル１＜サンプル２＜サンプル３＜サンプル４の関係にある。また、ｂ＝８０．１である。サンプル５及び６は、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５の範囲にあるが、ａ＜４である。また、ｂ＝８０．１である。サンプル５は、ａ＝０．０、つまりＩｎが含まれていない。サンプル７は５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５の範囲にあるが、１５＜ａである。また、ｂ＝８０．１である。サンプル８は５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、ｙ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。また、ｂ＝８６．２である。サンプル９は５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、１５＜ｙである。また、ｂ＝７５である。サンプル１０は、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、１５＜ｚであり、ｙ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。また、ｂ＝８３．３である。サンプル１１は、４≦ａ≦１５の範囲にあるが、ｚ＜５であり、ｙ＝０．０、つまりＴｅが含まれていない。また、ｂ＝９３．８である。これらの関係を表２に示す。判定は、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合を○、範囲外にある場合を×とした。

これらのサンプルを評価するために、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光学系を用い、（１，７）ＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ）信号にて、記録を行った。記録再生の線速度は、１倍速＝４．９２ｍ／ｓ、２倍速＝９．８４ｍ／ｓである。

ＢＤ−ＲＥの２倍速は線速度９．８４ｍ／ｓで記録を行う。この２倍速で記録消去を行うためには、媒体の線速度（結晶化速度）はある範囲内である必要がある。この範囲よりも媒体線速度が遅いとマークの消去が不可となり、また媒体線速度は、速すぎると、記録溶解後の再結晶化によりマーク形成が困難となる。よって、媒体線速度は、線速度１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓである必要がある。この媒体線速度を求めることで線速度の評価を行なった。

１倍速または２倍速で８Ｔ単一マークを記録し、線速度を変えながら消去パワー４ｍＷでＤＣ消去を１回行って８Ｔマークの消去率を求めた。この消去率が２５ｄＢ以上になる最大の消去線速度をこの媒体の線速度とした。なお、記録ができなかったサンプルについては、線速度ＬＶの欄に「記録不可」と記載した。ここで、「記録不可」とは、結晶化速度が速すぎて、マーク形成が困難であること、すなわち、媒体線速度が速すぎるということを意味する。

結果を表３に示す。判定は、前述のように、線速度が１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓのサンプルについては○、線速度が上記以外の範囲にある場合、もしくは記録ができなかった場合は×とした。

表３より、少なくとも、サンプル１乃至６、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、ａ≦１５の範囲内にある場合には、線速度が１０ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓの範囲内にあることがわかった。

次に、再生耐久性の評価を行なった。再生光の高周波重畳の条件は、再生光パワー０．７ｍＷにおいて、周波数：４００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：６．５、パルス幅：２７０ｐｓｅｃである。２倍速で信号を記録し、１倍速で再生してジッタを測定した。次に、再生パワーＰｒを変化させながら２倍速の再生を１万回行い、最後に１倍速の再生でのジッタ測定をして、ジッタ変化量を調べた。Ｐｒ＝１．０ｍＷで１万回再生した場合のジッタ劣化量を表４に示す。判定は、２倍速で再生パワーＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生してジッタ劣化がなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。

なお、２倍速で信号を記録した際に、媒体線速度が遅く消去が困難であったサンプルについてはジッタ劣化量の欄に「消去不可」と記載し、媒体線速度が速すぎて２倍速で信号を記録ができなかったサンプルについてはジッタ劣化量の欄に「記録不可」と記載した。これらのサンプルについては、ジッタ劣化量を測定することができなかった。また、サンプル８のジッタ劣化量は１０％以上であったので、「＞１０」と記載した。

表４より、サンプル１乃至６、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、ａ≦１５の範囲内にある場合には、再生耐久性が優れていることがわかった。また、サンプル１乃至４の結果より、ジッタ劣化量はサンプル１＞サンプル２＞サンプル３＝サンプル４の関係にあることがわかった。これにより、Ｉｎ量が多いほど、高い再生パワーでのジッタ劣化が小さいことがわかった。

最後に、記録ストラテジのマルチパルス（Ｔｍｐ）幅を変えて２倍速記録したときのジッタを測定した。Ｔｍｐ幅が３．３７５ｎｓｅｃのときのジッタを表５に示す。判定は、ジッタが８．５％以下のものを○、８．５％よりも高いものを×とした。

なお、消去ができなかったサンプルについては、ジッタを測定することができないため、ジッタの欄に「消去不可」と記載した。表５より、サンプル１乃至４、即ち、記録膜材料の組成が、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合には、ジッタ値が良好であることがわかった。また、Ｉｎが多いほどパルス幅が太くてもジッタ値が良好であることがわかった。

以上、それぞれの評価方法による判定結果をまとめた総合判定を表６に示す。総合判定は、線速度、再生耐久性、ジッタのＴｍｐマージンすべての判定が○だったものを、○、１つでも判定が×だったものを×とした。

表６より、サンプル１乃至４、即ち、記録膜材料の組織が、５≦ｙ≦１５、５≦ｚ≦１５、４≦ａ≦１５の範囲内にある場合に、再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた次世代光記録媒体を実現することができることがわかった。

以上より、aの値が小さいとＴｍｐマージンが悪化してしまい、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなる。また、yの値が小さいと、再生耐久性が低下してしまい、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなる。更に、zの値が小さいと結晶化速度が速すぎて２倍速でのマーク形成が困難となり、大きすぎると消去率が低下して２倍速での書き換えが行えなくなってしまう。

また、上記評価の結果、及び、本発明者らによる他の実験より、ｂの値が、７７≦ｂ≦８４の範囲内にある場合に再生耐久性と記録ストラテジのマージンに優れた次世代光記録媒体を実現することができることがわかった。ｂの値が上記範囲内にある場合のＩｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフを図３に示す。図３においては、図２と同様に横軸をＩｎ量（ａ）、縦軸をＳｂ量（ｘ）とし、ｂ＝７７、８４の場合のＩｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を直線で示す。この２つの直線に囲まれた部分が、７７≦ｂ≦８４に相当する。さらに、上記評価の結果より４≦ａ≦１５の範囲内にある場合に、本発明の実施例１に係る光記録媒体は良好な結果を示すので、４≦ａ≦１５の範囲は図２において、斜線で示す部分となる。

［比較例１］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成であって、放熱層３４を設けずに第２誘電体層３２の膜厚を４０ｎｍにしたサンプル１２を作製した。実施例１と同様の方法で線速度を求めた。サンプル１２の線速度はサンプル２と同一であった。

次に実施例１と同様の方法で再生耐久性を評価した。サンプル１２では、Ｐｒ＝１．０ｍＷで２倍速の再生を１万回行うとアモルファスマークが結晶化して信号が消失した。また、Ｐｒ＝０．７ｍＷで２倍速の再生を１万回行ってもジッタの劣化が確認された。従って、表３に示すのと同様の判定をすれば、サンプル１２の判定は×となる。

以上より、ＡｌＮ層からなる放熱層３４の存在が光記録媒体の再生耐久性の向上に寄与していることが分った。従って、放熱層３４は第２の情報層１６に不可欠であることが分った。

［比較例２］
実施例１のサンプル１〜６及び８について、以下の高周波重畳条件での再生光による再生耐久性評価を行った。本比較例の高周波重畳条件は、再生光パワー０．７ｍＷにおいて、周波数：４００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：６．０、パルス幅：２２０ｐｓｅｃである。これは、実施例１の高周波重畳条件と比較してＲａｔｉｏ幅とパルス幅が狭い。再生耐久性評価の結果、２倍速で再生光パワーＰｒ＝１．０ｍＷでの１万回再生、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷでの１万回再生ともにジッタ劣化は見られなかった。

以上のように高周波重畳のＲａｔｉｏ幅、パルス幅が狭いと再生劣化は起きない。しかしながら、前述のようにレーザーノイズの影響により、再生光の信号特性が悪化してしまう。また、高周波重畳のＲａｔｉｏ幅、パルス幅が太いと再生劣化は起きないが、前述のように、高周波重畳回路の制限から、高周波重畳条件の上限は、周波数：５００ＭＨｚ、Ｒａｔｉｏ：８．０、パルス幅：３５０ｐｓｅｃである。この上限を超えると、再生劣化が顕著である。

［実施例２］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成において、界面層３６の厚さを変化させたサンプル１３〜１７を作製した。これらのサンプルの線速度を実施例１と同様の方法で求めた。また、再生耐久性についても実施例１と同様に、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生して、ジッタ劣化がなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。結果を表７に示す。表７においては、表４と同様に、２倍速で信号を記録した際に、媒体線速度が遅く消去が困難であったサンプル１３については、再生耐久性判定の欄に「消去不可」と記載した。

表７より、以下のことが分った。界面層３６の厚さが０ｎｍ、即ち界面層３６のないサンプル１３は消去が困難であり、再生耐久性の判定ができなかった。界面層３６の厚さが１ｎｍであるサンプル１４は、サンプル１３と比較して結晶化速度が向上して２倍速で消去可能な線速度を確保できるが、再生劣化が認められた。界面層３６の厚さが２ｎｍであるサンプル１５、３ｎｍであるサンプル１６、１０ｎｍであるサンプル１７は消去可能な線速度を確保でき、再生劣化も認められなかった。従って、消去可能な線速度及び再生耐久性を両立できる界面層３６の厚さは２ｎｍ以上である。また、成膜時間及び量産性の観点から、界面層３６の厚さの上限値は１０ｎｍである。

この結果より、ＩｎＳｂＴｅＧｅの記録膜組成だけでは、第２の情報層１６の結晶化速度及び再生耐久性を２倍速記録及び２倍速再生に対応させることが困難であることが明らかとなった。

［実施例３］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成において、界面層３６の厚さを５ｎｍとし、界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比を変化させたサンプル１８〜２１を作製した。ここで用いているＺｒＯ_２は、３ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３を含む（ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝９７：３ｍｏｌ％）組成の安定化ＺｒＯ_２である。これらのサンプルの線速度を実施例１と同様の方法で求めた。線速度はいずれのサンプルも１２ｍ／ｓ以上であり、２倍速での消去は可能であった。また、再生耐久性についても実施例１と同様に、２倍速でＰｒ＝０．７ｍＷの条件で１万回再生して、ジッタ劣化が認められなければ○、ジッタ劣化が認められれば×とした。結果を表８に示す。表８においては、界面層３６に膜欠陥が多く認められたサンプルについては、再生耐久性の欄に「膜欠陥大」と記載した。

表８に記載されているように、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝１００：０、すなわち安定化ＺｒＯ_２のみからなる界面層３６を有するサンプル１８ではジッタ劣化が認められた。また、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝０：１００、すなわちＣｒ_２Ｏ_３のみからなる界面層３６を有するサンプル２１では膜欠陥が多発しており、実用上問題があると考えられる。また、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝９０：１０の界面層３６を有するサンプル１９及びＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝２０：８０の界面層３６を有するサンプル２０は、ジッタ劣化が認められなかった。

従って、界面層３６を構成するＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の好ましい組成比は、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｃ：Ｄ（ｍｏｌ％）としたときに、２０≦Ｃ≦９０かつ１０≦Ｄ≦８０かつＣ＋Ｄ＝１００であることがわかった。

［実施例４］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成において、記録膜１８の膜厚を変化させたサンプルを作製した。記録膜厚が８ｎｍでは、結晶化速度が速すぎて記録が困難であった。また、記録膜厚が２ｎｍでは、結晶化速度が遅く消去が困難であった。

従って、記録膜１８の好ましい膜厚は３ｎｍ以上７ｎｍ以下であることがわかった。

［実施例５］
実施例１のサンプル２と同一の記録膜組成において、反射層２８の厚さを変化させたサンプル２２〜２６を作製した。実施例１と同様の方法で各サンプルの再生耐久性及びジッタのＴｍｐマージンを評価した。結果を表９に示す。

反射層２８の厚さが６ｎｍのサンプル２２は、再生耐久性は反射層が薄いため透過率が高く良好であったが、放熱性が低下し、Ｔｍｐマージンが×であった。反射層の厚さが２０ｎｍのサンプル２６は、放熱性が高くＴｍｐマージンは良好であったが、透過率が低下し、再生耐久性が×であった。また、サンプル２６は透過率が低下したため、第１の情報層１４の記録特性も悪化した。反射層の厚さが８ｎｍのサンプル２３、１２ｎｍのサンプル２４及び１６ｎｍのサンプル２５は、Ｔｍｐマージン、再生耐久性ともに○であった。

従って、反射層２８の好ましい厚さは８ｎｍ以上１６ｎｍ以下であることがわかった。

上記実施例１〜５は、情報層が２層の光記録媒体及びこれに用いる光記録媒体用記録膜材料についてのものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、情報層が３層以上の光記録媒体及びこれに用いる光記録媒体用記録膜材料についても適用されるものである。

本発明の実施例１に係る光記録媒体を模式的に示す断面図 ｂ＝８０．０９とした場合の本発明の実施例１に係る光記録媒体に適用される半透過情報層のＩｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフ 本発明の実施例１に係る光記録媒体の半透過情報層のＩｎ量（ａ）とＳｂ量（ｘ）との関係を示すグラフ

符号の説明

１０…光記録媒体
１２…基板
１４…第１の情報層
１６…第２の情報層（半透過情報層）
１８…記録膜
２０…保護層
２２…スペーサ層
２４…カバー層
２６…第１誘電体層
２８…反射層
３２…第２誘電体層
３４…放射層
３６…界面層

Claims (10)

1. 基板と、この基板におけるレーザービームの光入射面側に設けられた第１の情報層と、この第１の情報層よりも更に光入射面側に設けられた少なくとも１層の半透過情報層と、を有してなり、前記半透過情報層は、Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなる記録膜を含んで構成されると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが５≦ｚ≦１５であり、且つ、前記記録膜は、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系により書換え可能である光記録媒体であって、
   前記記録膜は、更に組成比ａのＩｎが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする光記録媒体。
2. 請求項１において、
   前記組成比中のｘとａの関係が、７７≦ｂ≦８４としたときに、ｘ＝−０．７１３×ａ＋ｂであることを特徴とする光記録媒体。
3. 請求項１又は２において、
   前記記録膜の膜厚が３ｎｍ以上７ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記半透過情報層は、前記記録膜のレーザービームの光入射面側と反対側に反射層を含んで構成され、前記反射層の厚さが８ｎｍ以上１６ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記半透過情報層は、前記記録膜の光入射面側に接する界面層を含んで構成され、前記界面層が、少なくともＣｒとＯを含むことを特徴とする光記録媒体。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記半透過情報層は、レーザービームの光入射面側より、放熱層、誘電体層、界面層、記録膜の順に含んで構成され、前記放熱層がＡｌＮ膜からなることを特徴とする光記録媒体。
7. 請求項５又は６において、
   前記界面層はＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜からなり、前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする光記録媒体。
8. 請求項７において、
   前記ＺｒＯ_２−Ｃｒ_２Ｏ_３膜の組成比を、ＺｒＯ_２：Ｃｒ_２Ｏ_３＝Ｃ：Ｄ（ｍｏｌ％）としたときに、
   ２０≦Ｃ≦９０かつ１０≦Ｄ≦８０かつＣ＋Ｄ＝１００
   であることを特徴とする光記録媒体。
9. 請求項７又は８において、
   前記ＺｒＯ_２はＹ_２Ｏ_３を含む安定化ＺｒＯ_２であり、該安定化ＺｒＯ_２中のＺｒＯ_２とＹ_２Ｏ_３との組成比を、ＺｒＯ_２：Ｙ_２Ｏ_３＝１００−ｘ：ｘ（ｍｏｌ％）としたときに、
   ２≦ｘ≦１０
   であることを特徴とする光記録媒体。
10. Ｓｂ_ｘＴｅ_ｙＧｅ_ｚの元素及び組成比の相変化材料からなると共に、前記ｙが５≦ｙ≦１５、ｚが５≦ｚ≦１５であり、且つ、対物レンズの開口数をＮＡ、レーザービームの波長をλとしたときλ／ＮＡ≦６５０ｎｍの光学系により書き換え可能である記録膜を構成する光記録媒体用記録膜材料であって、
    更に組成比ａのＩｎが加えられ、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＝１００としたとき、４≦ａ≦１５とされたことを特徴とする記録膜材料。

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