JP4884001B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、光記録媒体に関するものであり、さらに詳しくは、記録保存の安定性に優れ、データ記録を高密度にすることができる追記型（Recordable）光記録媒体に関するものである。

動画像及び静止画像を含むビデオ信号、オーディオ信号及びコンピュータデータ情報を総合的に扱うマルチメディア時代の到来と共に、ＣＤ及びＤＶＤのような各種ディスクなどのパッケージメディアが、既に幅広く普及しつつある。近頃は、光記録媒体を携帯電話（Mobile phone）、デジタルカメラ、放送及び映画の記録媒体として応用しようとする試みが活発に行われている。

光記録媒体には、読み取り専用メモリ（Read-only memory；ＲＯＭ）光記録媒体、情報を一回だけ記録できる追記型光記録媒体、繰り返して情報を書き換え可能な書き換え型（Rewritable）光記録媒体がある。

このうち、追記型光記録媒体はデータバックアップ（data backup）や放送、映画などの記録装置（媒体）として活用することができる。追記型光記録媒体の記録層物質は、染料（dye）のような有機物が用いられるか、または無機物が用いられる。但し、記録層物質として有機物が用いられる場合、光記録媒体に記録されたデータの長期保存に関して、問題点が発生し得る。

追記型光記録媒体の記録メカニズムには、ａ）記録層物質を燃焼（burning）して、ピット（pit）を生成する方式、ｂ）記録層物質を分解（decomposition）しながら容積を膨脹させて、ピットを生成する方式、ｃ）記録層を溶融させた後、固体化しながら新しい相（phase）を生成する方式、ｄ）異種物質の接触面における反応によって、新しい物質（例えば、ケイ化物、ゲルマニウム化合物、アンチモン化合物など）を生成する方式がある。

また、このような各メカニズムを複合的に発生させる方式もある。複合的なメカニズムにより記録マークを生成する場合、レーザービームを光記録媒体に照射すると、記録層内の第１物質と第２物質とが、状態変化を起こして混合され、記録層周囲と光学的特性が異なる物質が生成される。

この場合、記録層物質の光学的特性変化によりデータが記録される。記録されたデータは、記録前と記録後の光学的特性変化に従う反射率変化として、読み取られるようになる。

複合的メカニズムを光記録媒体に発生させるためには、光記録媒体は、そのメカニズムを発生する内部構造と、その内部構造に適した記録層物質の組合せと、を備えることが必要である。

一方、次世代記録媒体は、非常に高い記録密度とデータ伝送速度とが要求される。従って、光記録媒体に記録されるデータの記録密度を高めるには、光記録媒体の記録マークの大きさを現在のものより、さらに小さくしなければならない。また、これに伴い光記録媒体に照射するレーザー波長を４５０ｎｍ以下と短くしなければならず、レンズの開口数（Numerical aperture；ＮＡ）も０.７以上と大きくしなければならない。さらに、データ伝送速度を現在の３０〜３５Ｍｂｐｓよりも、飛躍的に早くしなければならない。

次世代記録媒体の１つである、ＢＤ（ブルーレイ・ディスク）の場合、４０５ｎｍ波長に、記録線速度５．２８ｍ／ｓ〜１０．５６ｍ／ｓと、レーザーパワー３〜７ｍＷ範囲内でも許容可能なジッター（jitter）特性を得る記録層物質を、光記録媒体が備えなければならない。

特に、その特性を持つ追記型光記録媒体は、ｉ）光記録媒体内の記録マークとスペースとの間のコントラストが大きくなければならず、ｉｉ）記録感度が高くなければならず、ｉｉｉ）記録されたマークが安定性を有しなければならず、ｉｖ）記録マークの雑音（ノイズ）とジッターとを含む記録特性などがＢＤシステムにおいて、満足すべき記録層物質の組合せであることが要求される。

また、レーザーが照射されて光記録媒体内に記録マークが作られる場合、記録マークを作るのに必要なレーザーパワーが過度に高くならないようにする記録層物質の組合せも要求される。

本発明の目的は、情報記録層に含まれる異種物質が、互いの接触面で反応して新しい物質として生成されるメカニズムを、複合的に発生させて、記録マークを生成し得る光記録媒体を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＢＤ特性を満足するだけでなく、記録マークとスペースとの間のコントラストが大きく、記録感度の高い光記録媒体を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＢＤ特性を満足するだけでなく、光記録媒体の記録マークの安定性とジッター等の記録特性に優れた光記録媒体を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、記録マークの形成に要求されるレーザーパワーを低くする（下げる）光記録媒体を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係る光記録媒体は、基板と、該基板の上部に位置して、入射されるレーザービームを反射する反射層と、該反射層の上部に位置する情報記録層と、を含んで構成される光記録媒体であって、前記情報記録層は、Ａ_ＸＢ_１−Ｘ（０．８≦Ｘ≦０．９）の形態で構成された化合物（ここで、Ａは、Ｎｉ、Ａｇ及びＷよりなる群から選択される１つの元素、Ｂは、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｌ及びＣｕよりなる群から選択される１つ以上の元素）を含む第１記録層と、第１記録層に対して前記レーザービームの透過方向に接して設けられ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＧｅよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む第２記録層と、を含んで構成され、前記レーザービームが照射されると、前記第１記録層の物質と前記第２記録層の物質とが前記第１及び第２記録層の接触面で互いに反応して、前記情報記録層内で周辺物質と異なる反射率を持つ新しい物質が生成されるメカニズムにより情報を記録し、前記レーザービームが、前記第２記録層より前に前記第１記録層に照射されることを特徴とする。

また、本発明に係る光記録媒体は、基板と、該基板の上部に位置して、入射されるレーザービームを反射する反射層と、該反射層の上部に位置する２以上の情報記録層と、該情報記録層間に形成された分離層と、を含んで構成される光記録媒体であって、前記各情報記録層は、Ａ_ＸＢ_１−Ｘ（０．８≦Ｘ≦０．９）の形態で構成された化合物（ここで、Ａは、Ｎｉ、Ａｇ及びＷよりなる群から選択される１つの元素、Ｂは、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｌ及びＣｕよりなる群から選択される１つ以上の元素）を含む第１記録層と、前記第１記録層に対して前記レーザービームの透過方向に接して設けられ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＧｅよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む第２記録層と、を含んで構成され、前記レーザービームが照射されると、前記第１記録層の物質と前記第２記録層の物質とが前記第１及び第２記録層の接触面で互いに反応して、前記情報記録層内で周辺物質と異なる反射率を持つ新しい物質が生成されるメカニズムにより情報を記録し、前記レーザービームが、前記各情報記録層において、前記第２記録層より前に前記第１記録層に照射されることを特徴とする。

本発明に係る光記録媒体は、記録層物質の構成を組合せてＢＤシステムに適した高い記録密度とデータ伝送速度とを提供することができる。

また、本発明に係る光記録媒体は、データが高密度で記録されても記録マークとスペースとの間のコントラストが大きく、記録感度が高いという効果がある。

また、本発明に係る光記録媒体は、記録マークの安定性及び記録特性に優れながらも、記録マークの形成に要求されるレーザーパワーを高くする（上げる）必要がなくなる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る光記録媒体の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る光記録媒体の構造を示した断面図、図２は、図１の光記録媒体にランド記録をして、記録マークを生成した一形態を示す断面図、図３は、図１の光記録媒体にグルーブ記録をして、記録マークを生成した一形態を示す断面図である。

図１を参照すれば、本発明の第１の実施例に係る光記録媒体は、基板６０、反射層５０、情報記録層１００を含む。また、光透過層１０、誘電体層２０、３０をさらに、含む。

基板６０は、光記録媒体の物理的形状を支持する役割を果たす。基板６０の材料は、セラミック、ガラス、樹脂などが一般に使われるが、ポリカーボネート樹脂を材料として用いることが好ましい。

反射層５０は、基板６０の上部に位置し、光透過層１０を介して光記録媒体に入射されたレーザービームを反射し、これを再度、光透過層１０方向に出射する。従って、光透過層１０は、反射率の高い物質、または反射率の高い物質を添加した合金で構成されると好ましい。

情報記録層１００は、反射層５０の上部に位置し、第１記録層１１０と第２記録層１２０とを含んで構成される。

第１記録層１１０と第２記録層１２０とに含まれるそれぞれの物質は、レーザービームが照射されると、互いに混合されて新しい物質になる。新しい物質は、周囲の物質と全く異なる反射率を持つようになる。

図１の情報記録層１００内に位置した第１記録層１１０と第２記録層１２０との位置は、互いに変更可能である。即ち、先にレーザービームが入射される側に、第１記録層１１０を位置させる構造に限定するものではない。

第１記録層１１０は、Ａ_ＸＢ_１−Ｘ（０．８≦Ｘ≦０．９）の形態で構成された化合物を含んで構成される。ここで、Ａは、Ｎｉ、Ａｇ及びＷよりなる第１群から選択される１つの元素であり、Ｂは、Ａに対応する元素を除いた第２群から選択される１つ以上の元素である。第２群には、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｌ、Ｃｕをさらに含ませることが可能である。

第２記録層１２０は、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅよりなる群から選択される１つ以上の元素を含むのが好ましい。また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅよりなる群から選択される１つの元素を主元素として５０原子百分率（ａｔｏｍｉｃ ％）以上含むとよい。

第１記録層１１０の物質と、第２記録層１２０の物質とは、レーザービームが照射されると、第１記録層１１０と第２記録層１２０の接触面で互いに反応して新しい物質として生成される。このメカニズムで記録マークを生成する。

また、情報記録層１００のいずれか１つの面又は両面に、誘電体層２０、３０を積層することが好ましい。誘電体層２０、３０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を含んで構成されると好ましい。

情報記録層１００の両接触面のうち、レーザービームが先に入射される面に誘電体層２０（以下、‘下部誘電体層’という）を積層すると、その下部誘電体層２０は、光記録媒体の反射率とコントラストを調節する役割を果たす。また、下部誘電体層２０は、情報記録層１００の温度上昇による光透過層１０の損傷を防止する。このような機能を十分に遂行できるように、下部誘電体層２０が積層される。好ましい下部誘電体層２０の厚さは８０ｎｍ以下である。

情報記録層１００の両接触面のうち、基板側の面に誘電体層３０（以下、‘上部誘電体層’という）を積層すると、上部誘電体層３０は、光記録媒体の反射率とコントラストを調節する。また、上部誘電体層３０は、情報記録層１００にレーザービームが照射された場合に、情報記録層１００に発生する熱が、適切な速度で外部に放出されるようにし、情報記録層１００の温度分布を調節する。このような機能を十分に遂行できるように、上部誘電体層３０が積層される。好ましい上部誘電体層３０の厚さは５０ｎｍ以下である。

図２と図３を参照して、本発明の第１の実施例に係る光記録媒体にレーザービームを照射してデータを記録する場合の記録形態を説明する。

まず、情報記録層１００の表面に、グルーブ（groove）とランド（land）が形成される。このグルーブとランドは、光記録媒体に照射されたレーザービームをガイドする役割を果たす。

図２に示したように、ランド記録は、情報記録層１００の凸状部分にデータが記録され、情報記録層１００表面のレーザービームが、先に到達する部分に記録マーク９０を形成する。

図３に示したように、グルーブ記録は、情報記録層１００の凹状部分にデータが記録され、情報記録層１００表面のレーザービームが、後に到達する部分に記録マーク９０を形成する。

従って、本発明の第１の実施例に係る光記録媒体は、ランド記録とグルーブ記録とがいずれも可能である。

図４は、本発明の第２の実施例に係る記録感度促進層を含む光記録媒体を示した断面図であり、該光記録媒体に記録マークを生成した一形態を示している。

図４を参照すると、本発明の第２の実施例に係る光記録媒体は、情報記録層１００の周囲または内部に記録感度促進層７０が積層されている。

記録感度促進層７０は、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｉ、Ｉｎよりなる群から選択される１つ以上の元素を含むのが好ましい。これら元素は、レーザービームが照射された場合、融点が低いので、情報記録層１００の物質よりも先に反応し、この反応時の状態変化によって発生した潜熱の一部を、記録感度促進層７０と接触した第１記録層１１０または第２記録層１２０の反応に必要な熱量として供給することができる。

従って、記録感度促進層７０が積層された場合、記録マーク９０の生成時に必要なレーザーパワーを下げることができる。

記録感度促進層７０は、情報記録層１００の両面のうち、レーザービームが先に入射される面または基板６０側の面に配置することができ、また、第１記録層１１０と第２記録層１２０との間に配置することも可能である。

しかし、図４に示したように、情報記録層１００の両面のうち、レーザービームが先に入射される面に接触して、積層することが最も好ましい。

その他の構成は第１の実施例に係る光記録媒体と同様であるので、その説明を省略する。

図５は、本発明の第３の実施例に係る光記録媒体の断面図である。該光記録媒体は、情報記録層に、第１記録層と第２記録層が交互に積層されており、情報記録層に記録マークを生成した一形態を示している。

図５を参照すると、本発明の第３の実施例に係る光記録媒体は、情報記録層１００内に２つの第１記録層１１０、１１２と、１つの第２記録層１２０とを含んで構成されている。第１記録層１１０、１１２、第２記録層１２０は交互に積層されており、第１記録層１１０、１１２と第２記録層１２０の接触面が２以上となる。なお、第２記録層を複数設けて、第１記録層と第２に記録層を交互に積層するようにしてもよい。

このように積層すれば、第１記録層１１０、１２０と第２記録層１２０との間の反応面積が増加するので、光記録媒体の厚さ方向に対する記録マーク９０の生成が容易になる。

図６は、本発明の第４の実施例に係る光記録媒体の構造を示した断面図である。

図６を参照すると、本発明の第４の実施例に係る光記録媒体は、基板６０、反射層５０、２つの情報記録層１００、２００、この情報記録層１００、２００間に位置する分離層４０、それぞれの情報記録層１００、２００に隣接して積層された下部誘電体層２０、２２及び上部誘電体層３０、３２、を備えている。なお、複数（３つ以上）の情報記録層を含んで構成する場合、この構成と同様に各情報記録層間に分離層を位置させるようにすればよい。

情報記録層１００、２００には、図２〜図５と同様に、記録マーク９０が形成される。また、下部誘電体層２０、２２及び上部誘電体層３０、３２は、図１と同様に、各情報記録層１００、２００においてレーザーが先に入射される面や、基板６０側の面に積層されている。

２つの情報記録層１００、２００は、同じ構造を持つ必要はない。従って、２以上の情報記録層１００、２００のいずれか１つの情報記録層（例えば、１００）だけが、１つ以上の第１記録層１１０と１つ以上の第２記録層１２０とを備えるようにしてもよい。この場合、第１記録層１１０と第２記録層１２０とを、交互に積層するようにして、第１記録層１１０と第２記録層１２０との間の接触面を２以上にする。また、ある１つの情報記録層にのみ記録感度促進層７０を積層するか、または含まれるようにすることも可能である。

２つの情報記録層１００、２００を備える場合、情報記録層１００、２００のいずれか一方の情報記録層（例えば、１００）を構成する第１記録層１１０と第２記録層１２０との厚さの合計が、他の情報記録層（例えば、２００）を構成する第１記録層２１０と第２記録層２１０との厚さの合計と異なるようにする。また、複数（例えば、３つ以上）の情報記録層を備える場合、各情報記録層を構成する第１記録層と第２記録層との厚さの合計を、各情報記録層毎にそれぞれ異ならせ又は同一にすることも可能である。

情報記録層１００を構成する第１記録層１１０厚さと第２記録層１２０厚さとの比が、情報記録層２００を構成する第１記録層２１０の厚さと第２記録層２２０の厚さとの比と異なるように構成することが好ましい。また、複数（例えば、３つ以上）の情報記録層を備える場合、各情報記録層を構成する第１記録層厚さと第２記録層厚さとの比を、各情報記録層毎にそれぞれ異ならせることもできる。

即ち、２つの情報記録層１００、２００のそれぞれの厚さは、透過率の観点から互いに異ならせるのが好ましい。レーザービームが先に入射される情報記録層１００に記録マークが生成された後、レーザービームが後に入射される情報記録層２００でもレーザーパワーが規定された範囲に保持され、情報記録層２００に記録マークを形成することができれば十分である。

例えば、レーザービームが先に入射される情報記録層１１０の厚さが、４０〜６０％の透過率に該当する厚さであれば、レーザービームが後に入射される情報記録層２００の厚さを、１％以下の透過率を持つ厚さに構成することができる。

以下、第１〜第４の実施例に係る光記録媒体の対する実験結果を説明する。

まず、実験に用いた光記録媒体の構造と記録層物質を説明する。

実験に用いた光記録媒体は、内径１５ｍｍ、外径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのドーナツ形態の基板６０を含み、基板６０上にランドとグルーブを持つ０．３２μｍのトラックピッチが形成されるようにした。

基板６０は、ポリカーボネートで形成され、基板６０上にはＡｇ合金を材料とする反射層５０、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を含む上部誘電体層３０、第２記録層１２０、第１記録層１１０、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を含む下部誘電体層２０の順に多層薄膜を積層した。

光透過層１０は、下部誘電体層２０上の２０μｍのＰＳＡ接着剤と共に８０μｍのポリカーボネートカバーシートによって、下部誘電体層２０上に接合されている。また、上部誘電体層３０の厚さを６０ｎｍ、第２記録層１２０の厚さを６ｎｍ、第１記録層１１０の厚さを６ｎｍ、下部誘電体層２０の厚さを６０ｎｍにして、それぞれ積層した。

本発明の第１の実施形態〜第４の実施例に係る光記録媒体に対する実験の条件は次の通りである。

実験において、光記録媒体の線速度（Constant Linear Velocity）を５．２８ｍ／ｓとし、光記録媒体に対する測定位置は内周から３０ｍｍとした。光記録媒体におけるデータの記録は、グルーブ記録になるようにしており、使用したレーザービームの波長は４０８ｎｍであり、再生パワーは３５ｍＷに設定した。また、評価装置としては、パルステック（Pulstec）社のＯＤＵ−１０００を使用した。

表１を参照して、光記録媒体における各記録層１１０、１２０の物質の組合せと、その実験結果を説明する。

実験１の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ａｇ合金及びＳｉをそれぞれ主成分とし、実験２の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ａｇ合金及びＧｅをそれぞれ主成分とし、実験３の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ａｇ合金及びＳｂをそれぞれ主成分とし、実験４の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ａｇ合金及びＳｉをそれぞれ主成分とし、実験５の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ｗ合金及びＳｉをそれぞれ主成分とし、実験６の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ｗ合金及びＳｂをそれぞれ主成分とし、実験７の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ｎｉ合金及びＳｉをそれぞれ主成分とし、実験８の第１記録層１１０及び第２記録層１２０は、Ｎｉ合金及びＳｂをそれぞれ主成分とするように構成した。

各実験組合せに対する評価基準は、８Ｔ変調に対する光記録媒体の反射率の差、ＤＣアニール（annealing）パワーの大きさ、飽和パワー範囲及びマーク安定性にした。表１のそれぞれの判断基準による結果は、良好な結果を示した実験組合せの順に、各評価基準の右側欄（マーク安定性については当該欄）に‘○’、‘△’または‘×’で表示した。

まず、８Ｔ変調は、光記録媒体のスペースとマークとの間の反射率の差を表す。

即ち、レーザービームの８Ｔ変調パルスに対して、最高反射率の値と最低反射率の値とを引いた値の差（Ｉ８_ｐｐ）を最高反射率（Ｉ８Ｈ）の値で割り、これをパーセント（％）で表した。レーザービームの８Ｔ変調実験で、この反射率の差は、光記録媒体において最も適した判断基準であり、反射率の差が大きくなるにつれて光記録媒体としてさらに適したものとなる。

本発明の一実施例に係る光記録媒体に対する実験で、スペースとマークとの間の反射率差は、Ａｕ合金及びＳｉの記録層（実験４）が５１．３％で最も良い値を示した。そして、Ａｇ合金及びＳｂの記録層（実験３）、Ｗ合金及びＳｂの記録層（実験６）及びＮｉ合金及びＳｂの記録層（実験８）は反射率差の変化を示した。

ＤＣアニールパワーは、最適化された構造を持つ光記録媒体が、規定された記録パワー（Ｐｗ）で記録できるかどうかを間接的に確認することができる判断基準である。

ＢＤは、光記録媒体の速度１×、２×に対して、７ｍＷ以内の範囲のレーザー記録パワーで記録マークが生成されなければならない。これを間接的に確認するために、第１記録層１１０と第２記録層１２０との変化が始まるパワーを測定して、該測定したパワーが１．５〜２．５ｍＷ内であれば、光記録媒体が、規定されたレーザーパワーに対して適切な記録感度を持つと判断した。

以下、評価基準としてＤＣアニールパワー測定の具体的な実験方法を説明する。まず、スペースパワー（Ｐｓ（ｍＷ））のレーザービームを光記録媒体に照射する。レーザービームのパルスは、マルチパルスタイプではなく、単一パルスタイプである。そして、レーザービームを照射した場合、光記録媒体が持つ本来の反射率の大きさが、オシロスコープ上で変化し始めるレーザーパワーで測定される。測定されたレーザーパワーの大きさがＤＣアニールパワーの値である。

この実験では、ＤＣアニールパワーが、２．５ｍＷより小さなパワーであれば、最適化された光記録媒体であると評価した。実験でＤＣアニールパワーの値はＡｕ合金及びＳｉの記録層を持つ光記録媒体の実験４が最も良い結果を示し、その次に、Ａｇ合金及びＧｅの記録層を持つ光記録媒体の実験２、Ｎｉ合金及びＳｉ記録層を持つ光記録媒体の実験７の順で良い結果を示した。

飽和パワー範囲は、情報記録層１００が反応し始め、光記録媒体の厚さ方向に反応領域が広がるにつれて、情報記録層１００全体が反応するまでの温度範囲を間接的に確認することができる判断基準である。

飽和パワー範囲の値が大きければ、実際に反応が始まる温度が低くても、最適化された記録特性を得るためのレーザーのパワー範囲は、規定された条件を外れ得る。また、中間温度範囲では光記録媒体の反射率特性の変化が激しく記録に対する制御が難しい。

即ち、記録時に、レーザーパワーに対する光記録媒体の反射率は狭いレーザーパワー範囲で急速に変わらなければならない。従って、狭いレーザーパワー範囲で記録層１１０、１２０の温度変化が完了する物質を選択するために、２ｍＷ以下の飽和パワー範囲を持つ記録層１１０、１２０の物質を最も適切な物質と判断した。

この実験では、第１記録層１１０及び第２記録層１２０の主成分が、それぞれＡｇ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験３が最も良い記録層として評価された。次に、Ｗ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験６、Ｎｉ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験８の順で良い結果を示した。

マーク安定性は、記録マークが時間によって変化せず、長期間保持され得るかを確認する判断基準である。８Ｔ変調のレーザーパルスによって、光記録媒体に記録マークが形成されたとき、記録マークの大きさは、再生パワーのレーザービームの影響や室内温度などの各条件下で時間によって、大きくまたは小さくならずに（変化せずに）保持されなければならない。

この実験では、第１記録層１１０及び第２記録層１２０の主成分が、それぞれＡｇ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験３、Ｗ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験６及びＮｉ合金及びＳｂの記録層を持つ光記録媒体の実験８に記録された記録マークが変化した。従って、記録層１１０、１２０物質は、光記録媒体の記録層物質比率や光記録媒体の構造などにより改善できると判断される。

これらの４つの実験結果によれば、全体的に、第１記録層１１０と第２記録層１２０には、Ａｇ、Ｎｉ、Ｗ物質とＳｉ物質の組合せが、最も良い情報記録層１００材料として評価され得る。なお、この物質の組合せの大部分は、ＤＣアニールパワーの大きさが多少大きいため、記録レーザーパワーを少し低くすれば、さらに好ましい情報記録層１００物質となり得る。

以下、実験を通じて、適した材料として選択されたＡｇ、Ｎｉ、Ｗ物質とＳｉ物質の組合せのうち、Ａｇ及びＳｉの組合せを第１記録層１１０及び第２記録層１２０の主成分物質として選択し、光記録媒体の反射率と記録感度を高めるための模擬実験結果を詳述する。

まず、０．３５ｍＷレーザー再生パワーで、第１記録層１１０及び第２記録層１２０の厚さ比と、誘電体層の厚さを変化させながら反射率とＤＣアニールパワーとを測定した。

図７は、模擬実験結果のうち、Ｓｉを主元素とする第２記録層１２０とＡｇ合金を含む第１記録層１１０との厚さの組合せによる反射率結果を示した図である。

図７を参照すると、模擬実験に使われた光記録媒体の第２記録層１２０はＳｉを主成分とし、第１記録層１１０はＡｇを主成分とする合金である。図７の横軸は第２記録層１２０の厚さをÅ単位で示しており、縦軸は第１記録層１１０の厚さをÅ単位で示している。図７に現れた値は、各記録層１１０、１２０の厚さによる反射率を表す。

図７に示した結果から、Ａｇ合金を含む第１記録層１１０の厚さに比べて、Ｓｉを主元素とする第２記録層１２０の厚さが厚い場合（図７右側下端の円部分）、０．３５ｍＷのレーザーパワーに対する反射率の変化が激しくないことを確認できる。図７の結果を、厚さと反射率に対するグラフで表せば、図８の結果を得る。

図８は、図７の実験結果を第１記録層１１０の厚さに対する第２記録層１２０の厚さの比で示した図である。

図８は、レーザーパワーに対してＡｇ合金を含む第１記録層１１０とＳｉを主元素とする第２記録層１２０との厚さの比による光記録媒体の反射率を示す。つまり、図８は、全記録層厚さに対する反射率を示す。即ち、各点を連結した線が、情報記録層１００の全体厚さに対する反射率を示している。

全情報記録層１００厚さが９０Åで、第２記録層１２０−第１記録層１１０（Ｓｉ−Ａｇ合金）の厚さ比が２の場合、Ｓｉの記録層が６０Åで、Ａｇの記録層が３０Åで、全記録層が構成されることを意味する。

図８の結果によると、第２記録層１２０−第１記録層１１０（Ｓｉ−Ａｇ合金）の厚さ比が大きくなるほど、反射率の差は変化せずに一定の値を持って安定していることが分かる。特に、第２記録層１２０−第１記録層１１０（Ｓｉ−Ａｇ合金）の厚さ比が２以上（図８の横軸上で２以上の場合）で、全情報記録層１００厚さが９０Å以上、２００Å以下であれば、どんな場合でも安定した反射率を示す（図８内に円で表示）。

従って、本発明の実施例に係る光記録媒体の情報記録層１００厚さ（第１記録層と第２記録層との厚さ）は、９０Å以上、２００Å以下のものが好ましく、第１記録層１１０に対する第２記録層１２０の厚さ比は、２以上であることが好ましい。この好ましい範囲内で情報記録層１００を設計すれば、情報記録層１００厚さの設計に対する柔軟性を高めることができる。

以下、本発明の実施例に係る光記録媒体の記録感度を確認可能な模擬実験の結果を説明する。

図９は、本発明の一実施例に係る光記録媒体において、記録層１１０、１２０の厚さの組合せによって光記録媒体のトラック中央に現れた垂直温度分布を示した図である。

図９を参照すると、左側の図は、第２記録層１２０／第１記録層１１０（Ｓｉ／Ａｇ合金）の厚さ比が１で、各記録層１１０、１２０の厚さが６０Åである光記録媒体にレーザービームを照射した場合に、光記録媒体のトラック中央の垂直断面での温度分布を示す。

右側の図は、第２記録層１２０／第１記録層１１０（Ｓｉ／Ａｇ合金）の厚さ比が３で、第２記録層１２０（Ｓｉ）が９０Å、第１記録層１１０（Ａｇ合金）が３０Åである場合における光記録媒体のトラック中央垂直断面での温度分布を示した結果である。

図９の右側図の温度分布と左側図の温度分布とを比較すると、右側図の温度分布が、左側図の温度分布に比べて熱が集中した形態を示し、その温度分布がレーザーの方向対して若干垂直方向に分布していることが分かる。第１記録層１１０に含まれたＡｇは熱拡散速度が高いため、第１記録層１１０が薄いか、または第１記録層１１０に対する第２記録層１２０の厚さ比が大きければ、光記録媒体のトラック方向の熱拡散は激しくならず、光記録媒体内の温度分布も狭くなる。

また、情報記録層１００内の熱拡散速度は、Ａｇを含む層が厚い場合よりも薄い場合のほうが遅いため、第２記録層１２０のＳｉと第１記録層１１０に含まれるＡｇとの間の温度勾配が少なくなり、２物質が反応するのに有利である。従って、各記録層１１０、１２０の物質として用いられるＳｉ／Ａｇ合金の比が大きい場合、全情報記録層１００に均一した温度分布が生成され、熱が集束されて光記録媒体の記録感度が高くなる。

図１０は、本発明の実施例に係る光記録媒体を、情報記録層１００における第２記録層１２０／第１記録層１１０の厚さの組合せがＳｉ（９０Å）／Ａｇ合金（３０Å）で、反射層５０の厚さを７００Åで構成した場合、上下部誘電体層３０、２０の厚さによる反射率（％）を示す模擬実験の結果である。

図１０を参照すると、下部誘電体層２０（図１０の横軸）の厚さが８０ｎｍ（８００Å）以下ならば、光記録媒体の反射率及びコントラストを十分に調節することができる。下部誘電体層２０の厚さによる反射率は周期性を持つため、８０ｎｍ以上の厚さでは、それより薄い厚さの反射率がまた繰り返される。また、厚すぎる下部誘電体層２０は、熱的にみて情報記録層１００に悪影響を及ぼすので、所望しない結果をもたらすことがある。従って、下部誘電体層２０の厚さは、８０ｎｍ以下のものが好ましい。

図１０を参照すると、縦軸の上部誘電体層３０の厚さも５０ｎｍ以上厚くなると、コントラストが低くなる可能性が高い。また、上部誘電体層３０が厚すぎると、情報記録層１００に発生した熱の排出が悪いので、記録マーク形状及び各マークの長さ調節が難しい。従って、上部誘電体層３０の厚さは、５０ｎｍ以下のものが好ましい。

この模擬実験を基に、本発明に係る光記録媒体の性能を評価するための一実施例は次の通りである。

まず、本発明の実施例に係る光記録媒体の各層の厚さの組合せは、第２記録層１２０／第１記録層１１０（Ｓｉ（９０Å）/Ａｇ合金（３０Å））、反射層５０の厚さを７００Åとした。また、下部誘電体層２０の厚さは３２５Å、上部誘電体層３０の厚さは２２５Åとした（図１０に、上下部誘電体層厚さを●で示す）。

このような各層の厚さを持つ光記録媒体を利用して実際記録感度を評価した結果を図１１に示した。

図１１は、本発明の一実施例に係る光記録媒体において、第１記録層１１０の物質Ａｇに対してＳｂとＴｅを添加した場合、各添加比率によってＤＣアニールパワーで記録感度を測定した結果を示した図である。

光記録媒体の記録感度は、Ａｇを主成分とする第１記録層１１０に他の元素を添加する比率を異ならせるようにして、ＤＣアニールパワーを測定することで判断した。Ａｇは熱伝導度が高いため、他の元素を添加して第１記録層１１０の熱伝導度を低くするのが好ましく、第１記録層１１０に他の元素が添加した場合、ＤＣアニールパワーが低くなれば、情報記録層１００の記録感度は高くなる。

実験における添加元素は、ＳｂとＴｅを使用しており、添加元素の比率は、スパッタリング装置のパワー調節により原子百分率を調節して、同時スパッタリング（Co-sputtering）する方式を採用した。

図１１を参照すると、第１記録層１１０にＡｇのみを含む場合、即ち、他の元素が添加されていない場合はプロット◆を結ぶ線で、ＡｇにＳｂ及びＴｅを合わせて５原子百分率で添加した場合はプロット×を結ぶ線で、ＡｇにＳｂ及びＴｅを合わせて２０原子百分率で添加した場合はプロット■を結ぶ線で結果を示した。図１１のそれぞれの線は、本発明の実施例に係る光記録媒体にレーザービームを照射した場合、光記録媒体のそれぞれの反射率信号を表示したものである。そして、各添加元素の比率によるＤＣアニールパワー（最小スペースパワー（Ｐｓ））は各線上に大きい●で表示した。

図１１に示したように、Ａｇに対するＳｂとＴｅの添加元素の添加比率が高くなるほど、最小スペースパワー（Ｐｓ）の値が順次低くなっていくことが分かる。即ち、第１記録層１１０に対する他の元素の添加比率が高くなるほど、記録感度が高くなることが分かる。

次に、図１１で説明した構造を持つ本発明の一実施例に係る光記録媒体のジッター評価結果を説明する。

まず、本発明の一実施例に係る光記録媒体のジッター測定条件は、チャネルビットクロックを６６ＭＨｚに設定し、光記録媒体の記録線速度を５．２８ｍ／ｓ にした。光記録媒体の容量は、各情報記録層当り２３．３ギガバイトであり、ジッター測定装置にはＹＯＫＯＫＡＷＡ社のＴＡ５２０を使用した。ジッター測定のための実験サンプリング回数は３０、０００回であり、光記録媒体の測定位置は、光記録媒体の内周から３０ｍｍの位置を選択し、光記録媒体にランド記録とグルーブ記録を全部遂行した。また、光記録媒体に対する記録レーザービームの波長は４０８ｎｍの波長を使用した。

図１２は、本発明の一実施例に係る光記録媒体の性能評価のために、光記録媒体のデータ記録に使われたレーザー記録パルスの波形を示した図である。

光記録媒体の記録に使用したレーザーパルスの記録パワー（Ｐｗ）は５．７ｍＷ、スペースパワー（Ｐｓ）は１．５ｍＷ、基底パワー（Ｐｂ）は０．１ｍＷの大きさを持つ。レーザー記録パルスは２Ｔ〜６Ｔまでのランダムマルチパルスを持ち、各記録パルスに対してＮ−１個の分割パルスになるようにパルス変調して記録を遂行した。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）を参照して、各添加元素による光記録媒体のアイパターン（eye pattern）を説明する。

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、第１記録層１１０の材料としてＡｇ元素に対してＳｂとＴｅを添加した場合の各添加比率によるＲＦのアイパターンを示す。図１３（ａ）はＳｂとＴｅを添加しない場合、図１３（ｂ）はＳｂとＴｅの添加比率が５原子百分率である場合、図１３（ｃ）はＳｂとＴｅの添加比率が２０原子百分率である場合のアイパターンをそれぞれ示す。

各図によると、添加元素の比率が高くなるにつれて、アイパターンがはっきりとなった。ジッターは、再生信号の変換地点が元信号の変化地点と時間軸上で一致せずに現れ、アイパターンは、信号干渉が少ないほど明確になる。つまり、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）では、第１記録層１１０のＡｇに対するＳｂとＴｅの添加比率が高くなるほど、光記録媒体のジッター特性が改善されることが分かる。従って、本発明の一実施例に係る光記録媒体の第１記録層１１０は、ＳｂとＴｅの添加比率が高くなることが好ましい。

図１４は、本発明の一実施例に係る光記録媒体における第１記録層１１０の物質Ａｇに対してＳｂとＴｅを添加した場合、その添加比率によるジッターを示した図である。

これによると、光記録媒体の第１記録層１１０にＳｂとＴｅを添加した場合、ジッターが減少していることが分かる。

本発明に係る光記録媒体性能の優れた点を、情報記録層１００が１つの場合を一実施例として説明したが、これは２つ以上の情報記録層（例えば、情報記録層１００、２００）を含む場合も同様である。また、２つ以上の情報記録層のうち、いずれか１つ以上の情報記録層を、上記のような構成物質と厚さの比率、厚さの合計などで組合せることができることは明らかである。

以上、説明した本発明の一実施例は、例示の目的のために開示したものであり、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の技術的思想と、その範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は、本発明の特許請求の範囲に属するものである。

本発明の第１の実施例に係る光記録媒体の構造を示した断面図である。 図１の光記録媒体にランド記録をして、記録マークを生成した一形態を示す断面図である。 図１の光記録媒体にグルーブ記録をして、記録マークを生成した一形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施例に係る記録感度促進層を含む光記録媒体に、記録マークを生成した一形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施例に係る、情報記録層に第１記録層と第２記録層とが交互に積層され光記録媒体に、記録マークを生成した一形態を示す断面図である。 本発明の第４の実施例に係る光記録媒体の構造を示した断面図である。 模擬実験結果中、Ｓｉを主元素とする第２記録層とＡｇ合金を含む第１記録層との厚さの組合せによる反射率結果を示した図である。 図７の実験結果を第１記録層の厚さに対する第２記録層の厚さを比で示した図である。 本発明の一実施例に係る光記録媒体において、記録層厚さの組合せによって光記録媒体のトラック中央に現れた垂直温度分布を示した図である。 上部誘電体層と下部誘電体層との厚さの組合せを変更した場合において、Ｓｉ（９０Å）／Ａｇ合金（３０Å）の記録層を持つ本発明の一実施例に係る光記録媒体の反射率の変化結果を示した図である。 本発明の一実施例に係る光記録媒体において、第１記録層の物質Ａｇに対してＳｂとＴｅを添加した場合、各添加比率によってＤＣアニールパワーで記録感度を測定した結果を示した図である。 本発明の一実施例に係る光記録媒体の性能評価のために、光記録媒体のデータ記録に用いたレーザー記録パルス波形を示した図面である。 第１記録層の物質Ａｇ単独で構成した本発明の一実施例に係る光記録媒体のＲＦアイパターンの結果を示した図である。 第１記録層の物質Ａｇに対してＳｂとＴｅとを合わせて５原子百分率添加した、本発明の一実施例に係る光記録媒体のＲＦアイパターンの結果を示した図である。 第１記録層の物質Ａｇに対してＳｂとＴｅとを合わせて２０原子百分率添加した、本発明の一実施例に係る光記録媒体のＲＦアイパターンの結果を示した図である。 本発明の一実施例に係る光記録媒体の第１記録層の物質ＡｇにＳｂとＴｅとを添加した場合、その添加比率によるジッターを示した図である。

符号の説明

１０ 光透過層
２０、３０ 誘電体層
５０ 反射層
６０ 基板
１００ 情報記録層
１１０ 第１記録層
１２０ 第２記録層

Claims (18)

1. 基板と、該基板の上部に位置して、入射されるレーザービームを反射する反射層と、該反射層の上部に位置する情報記録層と、を含んで構成される光記録媒体であって、
   前記情報記録層は、
   Ａ_ＸＢ_１−Ｘ（０．８≦Ｘ≦０．９）の形態で構成された化合物（ここで、Ａは、Ｎｉ、Ａｇ及びＷよりなる群から選択される１つの元素、Ｂは、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｌ及びＣｕよりなる群から選択される１つ以上の元素）を含む第１記録層と、
   前記第１記録層に対して前記レーザービームの透過方向に接して設けられ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＧｅよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む第２記録層と、を含んで構成され、
   前記レーザービームが照射されると、前記第１記録層の物質と前記第２記録層の物質とが前記第１及び第２記録層の接触面で互いに反応して、前記情報記録層内で周辺物質と異なる反射率を持つ新しい物質が生成されるメカニズムにより情報を記録し、
   前記レーザービームが、前記第２記録層より前に前記第１記録層に照射されることを特徴とする光記録媒体。
2. 前記情報記録層は、１つ以上の前記第１記録層と１つ以上の前記第２記録層とを含み、
   前記第１記録層と前記第２記録層とは、交互に積層されることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
3. 前記情報記録層の厚さは、９０Å以上、２００Å以下であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
4. 前記第１記録層の厚さに対する第２記録層の厚さの比は、２以上であることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
5. 前記情報記録層の少なくとも一面に形成され、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｉ及びＩｎよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む記録感度促進層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
6. 前記情報記録層の少なくとも一面に形成される誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
7. 前記第１記録層に形成される誘電体層の厚さは、８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光記録媒体。
8. 前記第２記録層に形成される誘電体層の厚さは、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光記録媒体。
9. 基板と、該基板の上部に位置して、入射されるレーザービームを反射する反射層と、該反射層の上部に位置する２以上の情報記録層と、該情報記録層間に形成される分離層と、を含んで構成される光記録媒体であって、
   前記各情報記録層は、
   Ａ_ＸＢ_１−Ｘ（０．８≦Ｘ≦０．９）の形態で構成された化合物（ここで、Ａは、Ｎｉ、Ａｇ及びＷよりなる群から選択される１つの元素、Ｂは、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ａｌ及びＣｕよりなる群から選択される１つ以上の元素）を含む第１記録層と、
   前記第１記録層に対して前記レーザービームの透過方向に接して設けられ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｂ及びＧｅよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む第２記録層と、を含んで構成され、
   前記レーザービームが照射されると、前記第１記録層の物質と前記第２記録層の物質とが前記第１及び第２記録層の接触面で互いに反応して、前記情報記録層内で周辺物質と異なる反射率を持つ新しい物質が生成されるメカニズムにより情報を記録し、
   前記レーザービームが、前記各情報記録層において、前記第２記録層より前に前記第１記録層に照射されることを特徴とする光記録媒体。
10. 前記各情報記録層は、１つ以上の第１記録層と１つ以上の第２記録層とを夫々含み、前記第１記録層と前記第２記録層とは、交互に積層されることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
11. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層の厚さは、９０Å以上、２００Å以下であることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
12. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層の前記第１記録層の厚さに対する前記第２記録層の厚さの比は、２以上であることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
13. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層に含まれる前記第１記録層の厚さと前記第２記録層の厚さとの比が、該情報記録層を除いた他の情報記録層のいずれか１つの情報記録層に含まれる前記第１記録層の厚さと前記第２記録層の厚さとの比と異なることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
14. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層に含まれる前記第１記録層の厚さと前記第２記録層の厚さとの合計が、該情報記録層を除いた他の情報記録層のいずれか１つの情報記録層に含まれる前記第１記録層の厚さと前記第２記録層の厚さとの合計と異なることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
15. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層の少なくとも一面に形成され、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｌ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｓ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｉ及びＩｎよりなる群から選択される１つ以上の元素を含む記録感度促進層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
16. 前記２以上の情報記録層のいずれか１つの情報記録層の少なくとも一面に形成される誘電体層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
17. 前記第１記録層に形成される誘電体層の厚さは、８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の光記録媒体。
18. 前記第２記録層に形成される誘電体層の厚さは、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の光記録媒体。