JPS6278749A - 光学データ記憶媒体及び装置 - Google Patents

光学データ記憶媒体及び装置

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JPS6278749A JP61160684A JP16068486A JPS6278749A JP S6278749 A JPS6278749 A JP S6278749A JP 61160684 A JP61160684 A JP 61160684A JP 16068486 A JP16068486 A JP 16068486A JP S6278749 A JPS6278749 A JP S6278749A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 九ｉへ化が ここに開示する発明は、投射ビームエネルギの施用によ
り複数の検出可能状態の間で状態２１０＜スイッチ）し
得る物質中にデータを記憶するデータ記憶装置に１系る
。
１哩悲１Ｌ 非アブレーション（ｎｏｎａｂｌａｔｉｖｅ　）状態可
変データ記憶システム、例えば光学データ記憶システム
は、投射ビームエネルギ例えば光エネルギを受容するこ
とにより、少なくとも２つの検出可能状態の間で状態変
換し得る状態可変物質中に情報と記録する。
状態可変データ記憶物質は、データ記憶物質層が複数の
封じ込め層の間に封じ込められ且つ基板によって支持さ
れるような構造のデータ記憶装置内に包含される。光学
データ記憶装置の場合には、前記封じ込め層は例えばア
ブレーション防止物質及び層、断熱物質及び層、反射防
止物質及び層、反射層、並びに化学的単離層等からなる
。また、種々の層がこれらの機能の１つ以上を果たし得
る。
例えば反射防止層はアブレーション防止層及び断熱層で
もあり得る。状態可変データ記憶物質層も含めてこれら
の層の厚みは、状態変１ヒに必要なエネルギを最小限に
し且つ状態可変データ記憶物質の高いコントラスト比、
高いキＡ・リヤ対ノイズ比、及び高い安定性を最適化す
べく最適化される。
状態可変物質とは、投射ビームエネルギを与えられると
１つの検出可能状態から別の１つ以上の検出可能状態に
変換し得る物質である。状態可変物質は検出可能状態が
形態、表面Ｉ・ボブラフイー、相対的現則度、相対的不
規則度、７ＴＺ気的性質、屈折率及び反射率を含む光学
的性質、又はこれら性質の１つ以上の組み合わせにおい
て互いに異なり得るような物質である。状態可変物質の
４に態は電気伝導性、電気抵抗、光透過性、光吸収、光
屈折、光反射、又はこれらの組み合わせによって検出し
得る。
データ記憶装置は例えば蒸着、化学的蒸着、位び／又は
プラズマデポジションによる個々の層のデポジションを
含む真空製法によって形成される。
ここで使用するプラズマデポジションとしては、スパッ
タリング、グロー放電及びプラズマ使用化学的蒸着があ
げられる。
従来はテルルをベースとする物質かケータ記憶用状態可
変物質として使用されてきた。この物質では状態変化が
反射率変化によって示される構造文１ヒからなる。この
効果は例えばＪ、Ｆｃ１ｎｌｅｉｂ、Ｊ。
ｄｅＮｅｕｆｖｉｌｌｅ、　Ｓ、Ｃ，Ｍｏ５ｓ、及びＳ
、Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ。
”Ｒａｐｉｄ　Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ　Ｌｉｇｈｔ−Ｉ
ｎｄｕｃｅｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａ−Ｌｉｏｎ　　
ｏｆ　　Δ＋ｏｏｒｐｂｏｕｑ　　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｓ、”　　知干−１−１−貨【Ｌｓ。
いり」よ、第１８（８）巻、２５４−２５７ページ（１
９７１年３月１５日）並びにＳ、Ｒ，０ｖｓｈｉｓｋｙ
の米国特許第３，５３０，４４１号Ｍｅｔｌ＋ｏｄ　　
ａｎｄ　　Ａ　　　ａｒａＬｕｓ　　Ｆｏｒ　　５ｔｏ
ｒｉｎ　　　Ａｎｄ　　Ｒｅ−いユ且り」エニば−Ｄ亘
ｏ　ｒ　＋ｎ　ａ↓おリエ　に記載されている。
最近ではＭ、Ｃｈｃｎ、　Ｋ、＾、Ｒｕｂｉｎ、　Ｖ、
Ｍａｒｒｃｌｌｏ、　ｔｌ、Ｇ。
Ｇｅｒｂｅｒ及びＶ、［１，Ｊｉｐｓｏｎ、　”Ｒｅｖ
ｅｒｓｉｂｉｌｉＬｙ　ＡｎｄＳｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏ
ｒ　’ｒｅｌｌｕｒｉｕｍ＾ｆｌａｙｓ　ｆｏｒ　０ｐ
ｔｉｃａｌＤａｔａ　Ｓｔｏｒａｇｅ、”Δ　１．　Ｐ
ｈ　ｓ、　Ｌｅｔｔ、、第４６（８）巻。
７３４−７３６ページ（１９８５年４月１５日）に酸素
を含まないテルル−ゲルマニウム−スズ系の記載が見ら
れる。酸素と含むテルル−ゲルマニウム−スズ系に関す
る最近の記述はＭ、Ｔａｋｅｎａｇａ、　Ｎ、Ｙａｍａ
ｄａ、　Ｓ。
０ｈａｒａ、　Ｋ、Ｎ１５ｈｉｃｉｕｃｈｉ、　Ｍ、Ｎ
ａｇａｓｈｉｍａ、　Ｔ、にａｓｈ　ｉ　−ｂａｒａ、
　Ｓ、ＮａｋａＩＩｕｒｎ及びＴ、Ｙａｍａｓｈｉｔａ
、”Ｎｅｗ　０ｐｔｉ−ｃａｌ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｍ
ｅｄｉｕｍ　Ｕｓｉｎｇ　Ｔｅｌｌｕｒｉｕｍ　５ｕｂ
−ｏｘｉｄｅ　Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ、”　５ＰＩＥ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ＯｔｉｃａｌｌすＡじＢタ
エ引仔−、バージニア州、アーリントン、１９８３年、
の議事録１７３−１７７ページに見られる。
テルルベースの状態可変物質は一般的に言えば、（１）
秩序付け（ｏｒｄｅｒ　ｉ　ｎｇ　）現象が不規則な物
質の系を規則的な物質及び不規則な！ｔ１７１質の系に
変換するための核生成及び成長プロセス（均質核生成及
び不均質核生成の双方又はいずれかを含む）を含み、且
つ（２）ガラス化現象が不規則な物質及び規則的な物質
の系を著しく不規則な物質の系に変換するための相可変
物質の溶融及び高速急冷を含む単相系又は多相系である
。前記相変（ヒ及び分離は相間の緊密な連結と全体的構
造差とを供なって比較的短距離にわたり生起し、且つ局
所的化学量論変化に対する感度が高い。
カルコゲンタイプの記憶物質では性能測定に、（１）コ
ントラスト比、即ち状態間の反射率の差をこれら状態の
反射率の合計によって割った値、並びに（２）（ａ）！
き込まれた状態及び（ｂ）消去された状態双方のキャリ
ヤ対ノイズの比が含まれる。この記憶物質の故障モード
はサイクル数に伴う性能測定値の変化によって示される
。即ち故障は、（１）サイクル数の増加に伴うコントラ
スト比の低下又は（２）書き込み信号対ノイズの比の減
少もしくは消去キャリヤ対ノイズの増加によって示され
得る。これら故障の正確なメカニズムはこれまで十分に
は解明されていなかった。
しかしながらこれら故障モードは観察可能な物理的現象
によって確認されてきた。例えば、静止テストの後では
、１回以上の書き込み一消去サイクルにかけられた記憶
媒体の個々の不連続領域を包囲するリング状領域が１ｔ
Ｉ２察された。加えて、動的テスＩ・の後では、記憶媒
体上でサイクルにがけられたセルのエツジ部分に位置す
る情報トラックと平行な対称三日月形領域が観察された
。これらのリング状及び三日月状領域は不完全な状態変
換又はサイクルにかけられた混合構造の相可変物質を古
むと考えられる。これら混合構造領域の存在は動的条件
下での物質の性能損失によって確認される。
別の性能測定として秩序付は即ち消去の時間の　　　　
′測定がある。データ記憶率の大幅な限定は緩慢な秩序
付は又は消”ｆｋ間に該当する。秩序付は即ち消去はガ
ラス化した、即ち書き込みの行なわれたスポットの結晶
化によって生起する。しがしながら最初のフリンジ反射
を与える程十分に薄い相可変物質層は余りに薄すぎるた
め、スポットのガラス化即ち害き込みがこの層のＪ７み
のほぼ全体にわたって生起する。大部分の活性層組成物
では、スポットは消去時に結晶ｆヒする場合に明方、ｕ
Ｕｔ−）核生成部位として機能する未ガラス１ヒ物質が
幾らが存在する部分から結晶化する。従って消去時１７
７３はスポットの直径にある程度依存する。
１１匹１洗 本発明の方法は単独で又は互いに組み合わせて使用し得
る１つ以上の手法により、光学装置の状態変換速度、消
去性、及び全体的性能を改良せしめる、第１の手法では
、バック結晶化即ち後方からの結晶化を促進し且つ状態
変換速度を増加させルヘく、光学的に非透過性のカルコ
ゲン化物層を使用する。第２の手法ではより完全な消去
を行うべく２成分消去ビームを使用する。第３の手法で
はより多くのエネルギ′を）〜ラックのエツジに集中さ
せてより完全な消去を行なうべく、比較的広い幅の消去
ビームを使用する。本明細書で意図する発明は、光学的
に非透過性のカルコゲンデータ記憶媒体層と、この媒体
を支持する基板と、該カルコゲン化物データ記憶媒体を
封じ込める誘電フィルムとを備えるデータ記憶装置を提
供する。「光学的に非透過性」、という表現は、光透過
率が秩序付けされていない状態又はガラス化された状態
で約５ｚより小さいことを意味する。カルコゲン化物層
の光学的厚みは秩序付けされていない状態即ちガラス化
した状態で５％より小さい光透過率が得られるよう十分
に厚くなければならない。
ここに開示する本発明の第１の手法では、カルコゲン化
物層は更に、投射ビームエネルギがカルコゲン化物を層
の厚み全体にわたってではなく、井戸形状含有し得る上
方部分でのみガラス化するように十分Ｊゾくなければな
らない。従って所定の持続時間及びエネルギ密度を存す
るエネルへ一パルスの場合には、熱的Ｊブみはカルコゲ
ン化物Ｊ【りか厚み全体にわたってガラス化されるのを
回避せしめるようなものでなければならない。ガラス化
物テτの井戸の下には結晶化状態即ち規則的な状態のカ
ルコゲン化物が存在する。
我々は相可変物質のガラス化したスポットの深さが通常
そのガラス化スポットの直径の１７３から１７１０であ
り、且つ結晶化率がスポットサイズとは無関係であるこ
とを発見した。この発見を利用して、我々はこれまで最
適と考えられてきたものより厚い相可変物質層を用いる
装置を形成した。その結果我々は、厚み８００−１２０
０人の同様のカルコゲン化物フィルムにおいて従来ｉ察
されたものより著しく大きい結晶化率を得ることができ
た０本明細書で意図する厚いカルコゲン化物フィルムを
使してシード又は核生成部位を与えることにより達成さ
れる。「バック成長」、″　　　　　　”ｋ−中ｄとは
結晶が核を生成し、且つ結晶化がガラス化したカルコゲ
ン化物の後方でこれに隣接する一方でガラス化エネルギ
源からは雛れている層内の未ガラス化カルコゲン化物か
ら進行すること、即ち結晶化がガラス化したスポットの
下の領域から始まることを意味する。
本発明ではカルコゲン化物層即ち相可変物質の厚みは、
ガラス化したスボッＩ・の外の投射ビームエネルギのガ
ラス化又は書き込みパルスからの過渡的熱移行が層の厚
み全体に及ぶ完全なガラス化を阻止する程十分に低くな
るように、十分厚くなければならない。即ち、投射ビー
ムエネルギは相可変カルコゲン化物層に完全には浸透し
ない。
結晶化はサイクルにかけられていない結晶を核生成部位
として使用しながら、状態−状態インタフェース、即ち
ガラス化状態−結晶化状態インタフェースから始まると
考えられる。バック成長は先行技術のサイド成長よりは
るかに速く進行する。
これは、成長軸がスポットサイズの最大寸法部分と平行
ではなく直交するからである。ここで述べるバック成長
はサイド成長の場合のようにスポットの約１ミクロンの
半径にわたって進行するのではなく、スポットの約０．
１ミクロンの深さにわたって進行するにすぎない。
本発明は２つの状態を状態−状態又は１１１−相インタ
フェースに沿って自己配列せしめる。先行技術では結晶
１ヒは層一層境界を介して進行する。本発明では結晶化
は同一物質の相−相境界を介して進行し、新しい成長結
晶が未ガラス化結晶に対して的確に並列される。その結
果、結晶成長が先行成長パターンの不規則性に起因する
望ましくないパターン形成（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）及
びこれに付随する消去時の残留信号を示す可能性が大幅
に低下する。
バック成長では結晶のサイズ、方位、体積分画及び成長
率がより良く制御されると考えられる。
従って光学的に非透過性の結晶質カルコゲン化物層は一
定した且つ好ましくさえある方位をもたらし、また、よ
り不規則な検出可能状態からより規則的な検出可能状態
への変換時間を短縮せしめると考えられる。
更に、本発明は規則的な物質のサイクルヒストリー依存
形秩序変化を減少させると考えられる。
これは、シード又は核生成部位自体がサイクル即ち状態
変化にかけられず、そのため相可変物質が各サイクル毎
に一貫して結晶化するからである。
その結果として、安定性とサイクルヒストリーの不変性
とが大幅に向上する。
加えて、厚みのより大きい光学的に非透過性のカルコゲ
ン層は内反射性である。先行技術では、より薄いカルコ
ゲン層の厚みがＬａｍｂｄａ／２ｎの厚みを有していな
ければならなかった。、ｎは屈折率、Ｌａａ＋ｂｄａは
コントラスト 化反射率を最小にし且つ結晶化反射率を最大にするため
の波長である。この場合コントラストＲ　　　　　−Ｒ 結晶質　　アモルファスに等しい。
ここで説明する内反耐性相変化物質では、入射光がカル
コゲン化物層−誘電層インタフェースではなく、前方（
光入射）インタフェース及びガラス化状態−結晶化状態
インタフェースの双方で反射して送り返される。従って
光学的に非透過性の厚い層の厚みは、ある種の厚み即ち
熱浸透厚み及び光学厚みが大きすぎる場合に限ってかな
り不均等になり得る。これに対し、先行技術の薄いフィ
ルム状のカルコゲン化物構造体は活性カルコゲン化物層
の厚みに決定的に依存する。本発明では厚み変化の許容
性がより大きいため、製造上の問題及び品質管理上の問
題がはるかに少ない。
厚層構造のより有利な幾何学的条件に起因して結晶１ヒ
率が増加するため、より安定した、従って本質的により
緩慢な状態変換時間を有するカルコゲン化合物を使用し
得、それでもやはり好結果が得られる。先行技術では高
速状態変換カルコゲン、例えばＴｅａ３ＧｅｇＳｎｓＯ
ｓ−＊を使用し得る。しかしながら′１°ｅｇ２Ｇｅ，
ｓｎｓｏｓーａの結晶化温度は約８０℃である。
この比較的低い結晶化温度は物質がアモルファス状態で
は経時的に比較的不安定であることを意味する。本発明
では、低結晶化温度薄層物質の高速変換時間が、１００
℃の結晶化温度を有し従って経時的により安定した°ｒ
ｅｓｔーａａＧｅｓｓｎｓｏ：＋−４のごとき化合物の
厚ノー３用いて得られる。
本発明は一実施例において、第１基板と、この基板上に
配置された第１誘電体層と、この第１誘電体層上に配置
された光学的に非透過性のカルコゲン相可変データ記憶
媒体層とを含むデータ記憶装置を提供する．前記光学的
に非透過性のカルコゲン相可変データ記憶媒体層は３に
等しいがそれより大きいＡＬＰＨＡ　ｘ　Ｄの積を有す
る．尚、Ｔ＝ＴＯ　ＥＸＰ（−八ＬＰＩＩ＾ｘ　Ｄ）で
あり、＾ＬＰＩ（＾：光吸収係数、 Ｄ・活性カルコゲン化物層の厚み、 ■・透過光の強さ ＴＯ・前記活性層に入る光の強さ である。
状態可変物質層の上には任意に第２誘電体層をデポジッ
トし得る．ここで説明する厚いカルコゲン化物層構造を
使用する場合は、この第２誘電体層はなくてもよい。そ
の上には第２基板を配置する。このようにして得られる
装置は完全な消去性をもって、約４０デシベル以上のコ
ントラストで少なくとも１７，０００サイクル以上にわ
たりダイナミックテスターサイクル−ヒストリー不変性
を示す。
第１の手法と組み合わせて使用し得る本発明の第２の手
法では、投射ビームエネルギを媒体に加え、それによっ
て媒体の独立部分、例えば媒体の個々のセルを比較的高
い易動性の中間状態を通して第１相対秩序の固体状態か
ら第２相対秩序の固体状態に変化させる。その後、投射
ビームエネルギを媒体に与えて、媒体の同じ独立部分を
比較的高い易動性の中間状態を介して第２相対秩序状態
から第１相対秩序状憇に変化させる。
より特定的には、本発明の第２の手法では、より規則的
な物質、例えば結晶質物質を比較的高い易動性の状態を
介してより不規則な物質、例えばアモルファス物質に変
換し、且つ高易動性状態を介してより不規則な物質、例
えばアモルファス物質からより規則的な物質、例えば結
晶質物質に変換する。これらの相変化、例えば結晶質か
らアモルファス、及びアモルファスから結晶質への変化
はいずれも、比較的低い粘度を特徴とする高易動性状態
を介して生起する。この高易動性状態は互いに同じか又
は異なる高易動性状態であり得る。
これら相変換は熱ヒス１へり−５即ち急冷率及び溶融と
急冷温度＝一時間プロフィルとが個々に異なる。
本発明はこの第２実施例において、状態可変カルコゲン
化物記憶媒体へのデータ２丁き込み、該媒体からのデー
タ読み取り又は該媒体からのデータ消去を１回以上行な
う方法及び装置を提供する。
この方法は記憶媒体のセルを比較的規則的な状態から比
較的高易動性の状態を介して比較的不規則な状態にガラ
ス化するステップを含む。本発明ではまた、記憶媒体の
セルを比較的不規則な固体状態から比較的高い易動性の
状態を通して比較的規則的な固体状態に戻す結晶化にか
ける。高易動性状態は互いに等しいか又は異なる。
特に好ましい別の実施例では、本発明の前記方法は所望
の溶融−急冷プロフィルを与える多成分ビームを用いて
実施される。データは投射ビームエネルギの比較的高エ
ネルギの短持続時間パルスによってカルコゲン記憶媒体
、例えば記憶媒体独立部分に書き込まれる。データはカ
ルコゲン記憶媒体、例えば該記憶媒体の独立部分から２
成分エネルギビームによって読み取られる。一方の成分
は比較的高エネルギの短持続時間投射エネルギビームで
あり、もう一方の成分は比較的低いエネルギの長持続時
間投射エネルギビーム成分である。
本発明の方法及び装置を使用すれば、秩序付は即ち結晶
化プロセスがより完全に行なわれ、且つ瞬間形及びサイ
クル依存形キャリア対ノイズ比双方の劣化が減少する。
相可変物質の構造は、この結晶１ヒプロセスの結果とし
て大幅に劣化する可能性がある。結晶１ヒを生起するに
は持続時間が比較的長くエネルギ密度が比較的小さいエ
ネルギビームと当てる必要がある。この種のビームは時
間と幾何学的条件とに対してＧａｕｓｓｉａｎエネルギ
分布を有する。　Ｇａｕｓｓｉａｎエネルギ分布はＩ・
ラックの中央線から層れた相町変物質の劣化した構造内
に現れる。この相可変物質の構造の劣化はサイクル反復
後に観察される前記物質の性能の対応劣化に関連してお
り、不完全消去問題の原因の一部分をなす。
本発明の第３の手法では、記憶媒体内のエツジ構造にｉ
察される劣化と物質の性能損失とによって示される不完
全消去の問題を解決する。混な構造の不完全な状Ｒ２換
又はサイクルにかけられた領域は、集束した記録及び消
去用投射エネルギビームのＧａｕｓｓｉａｎエネルギ分
布に関連していると考えられる。より特定的には、記憶
媒体の状態可変物質は個々の領域の温度時間（ｔｉｍｅ
−ａｔ−ｔｅｍｐｅｒａ−Ｌｕｒｅ）の差に依存して１
１き込み及び消去プロセスを行なう。即ち記憶媒体のサ
イクルにかけられた領域全体にわたる温度勾配は、中間
温度時間ヒストリーを生じさせ、これが不完全サイクル
、不完全相変化又は相可変物質の領域間の不明確な境界
の原因となり得る。これを劣化（ｄｅｇｒａｄａｔ　１
ｏｎ）と称する。劣化は繰り返しサイクルにかけられた
領域の近傍で用可変物質の構造を変化させる。
この第３の手法では、投射ビームエネルギを媒体に当て
て２Ｇ、　１２体の比較的狭い第１１−ラックを第１相
対秩序状態から第２相対秩序状態に変化させる。その後
で、投射ビームエネルギを該媒体に当てて、前記第１ト
ラツクより十分に広い幅を持ち且つこの第１トラックを
包囲する該媒体の第２トラックを第２相対秩序状態から
第１′相対秩序状態に変化させる。このようにすれば、
より広い第２１−ラック内に含まれる不完全サイクルに
かけられた記憶媒体領域がいずれも狭い第１トラツクの
領域の外側に置かれる。
この方法では比較的狭いビーム幅の第１エネルギパルス
でデータ書き込みを行なう、データは比較的狭いビーム
幅の第１エネルギパルスより広いビーム幅を有する第２
エネルギパルスで記憶媒体から読み取られる。このよう
にすれば、より広いビーム幅の第２エネルギパルスで消
去された記憶媒体の第２トラック内に含まれる不完全サ
イクルにかけられた記憶媒体領域がいずれも、狭いビー
ム幅の第１エネルギパルスによ；て書き込みされた記憶
媒体のトラックの実質的に外側に配置される。
別の実施例では本発明の方法は、消去を行うための焦点
のぼけたエネルギパルスを使用して実施−される、デー
タは実質的に集束したエネルギパルスで記憶媒体に１き
込まれる。データはまた、前記はぼ集束したエネルギパ
ルスよりやや焦点のぼけたエネルギパルスにより記憶媒
体から読み取られる。
本発明の方法では、消去トラックの幅が記録Ｉ・ラック
の幅より十分に広く、そのため不完全に消去された記憶
物質領域が書き込み−読み取り１〜ラツクの実質的に外
側で生起するが、それでもこの幅は隣接トラックに作用
する程大きくはない。従ってサイクルにかけられた劣化
記憶物質のこれら領域に起因する不完全消去の問題は著
しく減少する。
このデータ記憶媒体は物質をそのデポジットを形成すべ
くデポジットすることによって形成し得る。このデポジ
ットの厚みはｚｏｏｏÅ以上であってよい。
以下、添付図面に基づき本発明をより詳細に説明する。
１１１匹Ｌ１ ここに記述する本発明の一具体例では、厚いデータ記憶
媒体層を有する投射ビーム記憶装置を提供する。この媒
体層は光学的にほぼ非透過性であり、その一部分が投射
ビームエネルギの受容により段数の検出可能状態の間で
状態変換し得る。
第１図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の投射ビームデータ記
憶装置１を示している。この装置１は基板、例えばプラ
スチック基板１１と、第１封じ込め誘電体層、例えば酸
化ゲルマニウム製第１封じ込め層２１と、カルコゲン化
物データ記憶媒［９３１と、第、　　２封じ込め誘電体
層、例えば酸化ゲルマニウム製第２封じ込め層４１と、
第２基板、例えばプラスチック基板５１とで構成される
。
活性層３１内の相可変物質はカルコゲン、最も好ましく
はテルルと、架橋剤とを含む他、酸素、硫黄、セレン及
びスズら任意に含むカルコゲン組成物である。
前記カルコゲンは通常テルルであるが、他のカルコゲン
例えばセレンもこれと供に存在し１１する。
前記架橋剤は周期表の第ｒｌｌ［ｌ族、第１Ｖ［ｌ族及
び第Ｖ［ｌ族の元素である。第１１１［１族、第１ＶＩ
３族及び第Ｖｔ＋族の架橋剤としては例えば第１１１１
３族のアルミニウム、インジウム及びガリウム、第１Ｖ
Ｂ族のケイ素、ゲルマニウム及びスズ、第ＶＩＩ族の窒
素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマス並びにこれら
の混合物が挙げられる。最も一般的な架橋剤は酸素又は
ニッケルが１つ以上存在した状態のゲルマニウム及びス
ズである。
一具体例では、データ記憶媒体３１が実質的に酸素を含
まず、カルコゲンがテルルであり、架橋剤がゲルマニウ
ムである。このゲルマニウムは単独で又は他の補助架橋
剤、例えばケイ素、スズ、ヒ素、及び／又はアンチモン
と供に使用し得る。別の具体例では、カルコゲン組成物
が酸素を含み得る。酸素を倉まない場合凸はニッケルの
ごとき変換モジュレータ（５ｗ１Ｌｃｌ＋ｉｎｇ　ｍｏ
ｄｕｌａｔｏｒ）を含み得る。変換モジュレータについ
てはＲｏｓａ　Ｙｏｕｎｇ及び５ｔａｎｆｏｒｄ　Ｒ，
０ｖｓｂｉｎｓｋｙの米国同時係属出願、ＩＭＰＲＯＶ
ＥＤ　ＰＲＯＪＥＣＴＥＤ　ＢＥＡＭ　ＤＡＴＡ　５Ｔ
ＯＲＡＧＥ　ＭＥＤＩＵＭに記載されている。この係属
出願は本明りｌ書に参考として包含される０組成全体に
対する架橋剤の原子割合は１から約２０原子％である。
変換モジュレータが含まれる場合その原子調合は約１％
がら約２０％であり、好ましくは１％がら約１０％であ
る。
存在するテルルの量は約７０から約９０原子％である。
このデータ記憶媒体は更に別の添加物、例えはスズを組
成全体に対して約１原子％がら約１０原子％の割合で含
みｌ）る。
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のデータ記憶装置１の断面
をより詳細に示している。この１３では基板１１がポリ
マーシーＩ・、例えはポリメチルメタクリレートシート 光学的に等方性の透明シートである。基板１１の好まし
いノソみは約ＩＩｎＩＩ＋から約１．５ｍｍである。
基板１１の上にはフィルム、シート又は層１３、例えば
光重合アクリルエポキシドシー１・が配置される．この
ポリマーシー１〜１３には重合又は′ｇＪ造（こよって
複数の溝を形成し得る。溝が存在する場合これら溝の厚
みは約５００−約１０００人である。フィルム、シート
又は層１３は接着剤として機能し、基板１１を封じ込め
層に固定する。この接着剤は約３０−約２００ミクロン
の厚み、好ましくは約５０−約１００ミクロンの厚みを
有する。
光重合シー１−１３の上には誘電体バリヤ層２１がデポ
ジットされる。この誘電体バリヤ層２１は例えば酸化ゲ
ルマニウムからなり、約５００から約２０００人の厚み
を有する。この誘電体バリヤ層２１は１つ以上のｌＪ！
ｌ能を果たす。この層は酸化剤がカルコゲン活性層３１
に到達するのを阻止し、且つプラスデック基板が例えば
記録又は消去操作の間にカルコゲン化物層３１の局部的
加熱に起因して変形するのを阻止する。バリヤ層２１は
また、反射防止コーティングとしても機能し、カルコゲ
ン１ヒ物活性層３１の光感度を向上させる。
封じ込め層２１．４１には他の誘電体も使用し得、例え
ば窒化ケイ素をケイ素がカルコゲン化物層３１中に拡散
しないように層状にするが又はグレード付したもので構
成し得る。別の例としてこれら封じ込め層２１．４１は
シリカ、アルミナ又は池の誘電体でも構成し得る．ある
いは、カルコゲン化物層を自己封じ込めが可能であるよ
うに十分ノフ＜形成してもよい。
カルコゲン化物データ記憶媒体３１は （１）前述の熟浸透深さを・ｄとした場合に少なくとも
ｄに等しく、 （２）投射ビームエネルギの波長をＬａｍｂｄａ、結晶
質データ記憶媒体の屈折率をｎとした場合に約ｄ　＊　
＝　Ｌａｍｂｄａ／　４ｎより大きい厚みを有し、且つ （３ン前述のごとく光学的にほぼ非透過性てあり且つ内
反射性であるに十分な光学ｊソみ含有する。
カルコゲン化物データ記憶媒体層の厚みは少なく　−と
も約２０００人であり、好ましくは約２０００　−　４
０００人である。
カルコゲン化物層３１の上にはその反対の表面に接触し
て、第２誘電体ＮＪ４１例えば酸化ゲルマニウムＪ蕾を
配置しｔ；）る。第２誘電体層４１は存在する場合には
第１層２１と同じＪＶみを有し得るが、そうでなくても
よい。ただし、ここで問題にするカルコゲン（ヒ物厚層
３１は熱遮断性が高いため、第２誘電体層４１は省略し
得る。第２ホトポリマーＲＩＪ４９及び第２基板層５１
は封じ込め層４１の反対側表面に接する。
ポリアクリレート層１３．４９は鋳込みによって配置さ
れる。これらの層１３．４９はその場で例えば紫外光の
照射により光重合処理される。バリヤ層２１゜４１は例
えばゲルマニウム及び酸１ヒゲルマニウム材ネ゛↓の蒸
着によって、又は反応性スパッタリングを含むスパッタ
リングによってデポジットされる。
前記反応性スパッタリングでは使用する反応ガスの酸素
含量が調節される。カルコゲン化物フィルム３１は蒸着
、スパッタリング又は化学的蒸着によって形成し得る。
ここで説明する相可変カルコゲン化物層はその「光学厚
み）又は「熱浸透厚み」より厚い厚みを有する。熱浸透
厚みは、投射エネルギビームによるガラス化を生起する
に十分な高温に加熱される投射エネルギビーム入射側か
ら測定した、相可変カルコゲン化物内への最大距離であ
る。この熱浸透厚みを越えた部分のカルコゲン化物相変
化物質は投射エネルギビームによってガラス化されるこ
とはない。ただしこの部分の物質はビームによって直接
結晶１ヒされ１＋、）る。熱浸透厚みは投射エネルギビ
ームのエネルギ、波長及び持続時間の関数である。この
厚みはまた、カルコゲン化物の熱（云導性ｋ、及び比熱
ｃｐと、カルコゲン化物を相変化させる投射エネルギビ
ームの入射側に得られる最大温度Ｔ１−との関数でもあ
る。熱浸透厚みの理論的近似値計算には、１４ｉ１１ｉ
ａｎ　Ｈ，ＭｃＡｄａｍｓ、１ｌｅａｔ　Ｌｒａｎｓ−
ｍｉｓｓｉｏｎ、第３版、ＭｅＧｒａｗ−１１ｉ１１　
Ｂｏｏｋ　Ｃｏｌｌ１ｐａｎｙＩｎｃ、、ニューヨーク
、ＮＹ　（１９５４年）、第３章、”Ｔｒａｎｓｉｅｎ
ｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ”　、３９ページ、”Ｓｅｍ
１−ｉｎｆｉｎｉｔｅ　５ｏｌｉｄ”と、Ｒ，Ｂｙｒｏ
ｎ　Ｂｉｒｄ、　Ｗａ（ｒｅｎ　Ｅ。
５ｔｕａｒｔ及びＥｄｗｉｎ　Ｎ、ＬｉｇｈｔｆｏｏＬ
、　Ｔｒａｎｓ　ｏｒｔ　Ｐｂｅ−ｎｏｍｅｎａ、　Ｊ
ｏｈｎ　ｗｉｌｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ、　Ｉｎｃ、、ニ
ューヨーク、ＮＹ　　（１９８０年）、第１１章、”　
ＴｅｍｐｅｒｎＬｕｒｅＤｉｓＬｒｕｂｉｔｉｏｒ＋ｓ
　Ｗｉｔｈ　　Ｍｏｒｅ　Ｔｈａｎ　Ｏｎｅ　　Ｉｎｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｔＶａｒｉａｂｌｅ、”実施例１１．１
−１．”Ｈｅａｔｉｎｇｏ「ａ　Ｓｅｍ１−Ｉｎｆｉｎ
ｉＬｅ　５ｌａｂ”、３５３−３５４ページと、Ｈ，Ｓ
、Ｃａｒｓｌａｗ及びＪ、Ｃ，Ｊａｅｇｅｒ、Ｃｏｎｄ
ｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　１ｌｅａｔ　Ｉｎ　５ｏｌｉｄｓ
。
第２版、０ｘｆｏｒｄ　ＬＩｎｉｖｅｒｓｉＬｙ　Ｐｒ
ｅｓｓ　（１９５９年）とに記載の方法を使用し得る。
これらの文献はいずれも参考として本明＃ｌｌ書に包含
される。
前述の文献に記載の方法を用いる場合、熱浸透厚みｄは
、（１）カルコゲン化物相変化物質の溶融温度以下であ
る熱浸透厚みｄでの最大温度Ｔｍと、（２）カルコゲン
化物相変化物質の投射エイ・ルギビーム入射面での最大
温度Ｔｓと、（３）カルコゲン化物相変化層の初期温度
Ｔｏ、例えば室温とを考慮して計算しＩＩ）る。これら
の温度は換算された無次元の゛′未達成温度変化（ｕｎ
ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ　ｔｅｍ−ｐｅｒａｔｕｒｅ
　ｃｈａｎｇｅ）”　Ｙを介して互いに関連づけられる
。Ｙは下記のごとく規定される。
Ｙ＝Ｔｓ−Ｔｍ Ｔｓ　　−Ｔ。
カルコゲン化物相変化物質の物理的性質は、下記のごと
く規定される無次元数Ｚ、 を介して互いに関連付けられる。
θ　＝　投射エネルギビームパルス持続時間 である。
前述の数式及び想定温度限界値を用いて前述の文献に記
載の方法に従い、且つグラフ法を使用すると、２００ナ
ノ秒パルスの理論上の熱エネルギ浸透厚みは約２０００
人になる。
実際に実験で観察された結果によると、約２００ナノ秒
の記録パルス幅及び約１−５ミリワットの記録出力では
、バック結晶１ヒを生起せしめるのに適切なカルコゲン
化物相変化層の厚みは約２０００−２５００Å以上であ
り、このカルコゲン化物相変（１１を介する光透過性が
ほぼ存在しないようにし且つこの層を封じ込め層及び／
又は誘電体として作用させるなめにはそれより大きい厚
みが望ましい。
本発明の特に好ましい実施例では、投射エネルギビーム
手段のエネルギプロフィルは、結晶化及びガラス化が相
変化カルコゲン化物層の投射エネルギビーム入射側の距
離ｄ零内でしが生起しないように、側方で均等な熱浸透
深さを得るべ・く形成又は制御される。距離ｄ木は次式 ％式％ によって規定される。
Ｌａｍｂｄａは投射エネルギビームの波長、ｎはガラス
化した相変化カルコゲン化物の屈折率である。）５み６
本は書き込み状態及び読み取り状態の間に最大コン１〜
ラストを与える。
第２図及び第３図は先行技術の薄いフィルム状の媒体と
本発明の厚いフィルム状の媒体とにおける消去スポット
の結晶成長の成長パターンの差を示している。第２図で
はデータ記憶媒体層の厚みは１０００人のオーダーであ
る。この程度の厚みでは入射消去エネルギビームが層の
Ｊ７みのほぼ全体にわたってスポットをガラス化する。
このスボッｈが結晶１ヒすると、このスポットの核生成
部位として機能し得る未ガラス化結晶から結晶成長が始
まる。その結果、内側方向に移動する結晶化前線、即ち
エツジ成長（ｅｄｇｅ　ｇｒ’ｏａ＋ｌ＋　）が生じる
。このエツジ成長パターンでは結晶化時間が長くなる。
なぜなら、成長は消去されたスポットの直径全体にわた
って生起しなければならないからである。
第３図では、カルコゲン化物層がはるかに厚く、ｚｏｏ
ｏから５０００人のオーダーである。入射ガラス化パル
スはスポットを層の厚みの一部分にわたってガラス化す
るに過ぎず、ガラス１ヒされた物質の井戸の下にこれを
包囲するバック結晶層が残される。
スポットが結晶１ヒするとこのバック層は核生成部位を
構成する。−結晶成長は比較的浅い消去スポットの直径
と直角に生起するため、このスボッＩ・ははるかに高速
度で結晶ｆヒされることになる。また、バック層４１中
の結晶の方位は、総ての結晶がテルルＣ−軸即ちフィル
ムの前から後に配向された軸と同じ方向を有するように
制御し得ることが判明した。カルコゲ〉′化物フィルム
４１内のバック層結晶の方位は種々の方法、例えば相変
化物質層４１内に組成勾配を与えそれによって勾配した
結晶化温度を与えることにより、又はシーディング層を
与えることによって制御し得る。例えば、状層変化物質
層４１の投射エネルギビームから遠い部分での結晶１ヒ
温度はエネルギビーム入射側での結晶化温度より高くて
よい。この勾配は直線的又は不連続的であり得る。
これに伴う消去時間の改善を第４図（Ａ＞及び（Ｂ）に
示した。これらの図面は薄いフィルム状の相変化層及び
厚いフィルム状の相変化層の消去時間を示している。こ
れらのグラフでは消去パルス幅、即ちマイクロ秒単位の
時間が種々の記録出力のコントラストに対してプロット
されている。
スポットはコントラスト に移る時に消去されるとみなされる。第４図（Ａ）はエ
ツジ成長が相変（ヒ物質フィルムにおける消去メカニズ
ムであった場合のグラフであり，消去点は１マイクロ秒
から約９マイクロ秒が経過する間まで生じなかった。第
４図（Ｂ）はバック成長が厚み４０００人のフィルムに
おける前述の，包定メカニズムであった場合のグラフで
あり、消去点は０．５マイクロ秒に達する前に生じてお
り、上昇及び水平化パターンは検出できなかった。消去
時間は厚み８００から１２００人のフィルムで通常観察
される範囲より下にあった。
第５図に示した本発明の別の具体例では、光学的に非透
過性のカルコゲン１ヒ物川町変データ記憶媒体層を内包
する第１図（Ａ）及び（Ｂ）の光学デー夕記憶装置と共
に使用するための光学データ記憶システムを提供する。
このシステムはモータ手段１１３より駆動する回転可能
手段１１１としてディスク１に相対移動分与える手段を
備える。
投射エイ・ルギビーム手段、例えはルーザ手段１２１及
び１２３は「：き込み」及び「消去」即ち「ガラスｒヒ
ｊ及び「結晶化」モードにおいては制御手段１５１及び
符号１ヒ手段１５３によって制御される。「読み取り」
モードでは、投射ビームエイ、ルギ手段は光検出器手段
１３１と、前記制御器手段により制σσされる復号手段
１５５とを用いて相変化メモリ物質のセルの状態を決定
する。
制御手段１５１は投射ビームエネルギ手段、回転可能手
段１１１及びモータ手段１１３を同期するトラッキング
手段も有する。
別の手法として、投射エネルギビームによる第１相対秩
序状態から第２相対秩序状態への記憶物質の状態変換は
、高易動性状態を通して相変換を生起せしめる条件下で
行なわれる。本発明の一具体例では、第１図（Ｉ３）の
データ記憶媒体３１の独立部分を第１相対秩序状態がら
比較的高い易動性の中間状態を介して第２相対秩序の固
体状態に変えるべく、投射ビームエネルギを前記媒体：
３１に与える。本発明では更に、媒体３１の独立部分を
第２相対秩序状！ぶがら比較的高い易動性の中間状態、
例えば溶融状態を介して第１相対秩序状態に変えろよう
に、投射ヒームエネルギを媒体；）１に司逆的に与える
。
そのためには、最も一般的な方法として、記憶媒体３１
の独立部分ご比較的規則的な状態、例えは結晶状態から
比較的高い易動性の状態、例えは溶融状態を介して比較
的不規則な状態、例えばアモルファス状態にガラス化す
る。前記独立部分は次いで例えば結晶化により比較的不
規［１７な状態がら比較的高い易動性の状態を介して比
較的規則的な固体状態、例えば結晶状態に可逆的に変換
し得る。
高易動性状態は互いに同一の又は異なる状態であってよ
い。
第１相対秩序状ｆ）は、例えば単一の比較的高エネルギ
で比恢的短持続時間のパルスにより形成される比較的不
規則な状態であってよい、比較的高エネルギの短持続時
間パルスの溶融−急冷プロフィルは高易動性の不規則な
状態、例えは液体状態で急冷する大きな急冷速度が得ら
れるように決定する。通常は、前記単一の比較的高エイ
・ルギで比較的短い持続時間のパルスは、物質を融点以
上に加熱するに十分な程大きいが、アブレーションを回
避するに十分な程小さいエイ・ルギを有する。パルスは
、隣接領域の大、幅な加熱を回避しそれによって高易動
性状！ぶ、例えば、良木状態から比１成約不規則な固体
状態へと比較的速く冷却せしめるように十分短い持続時
間を有する。通常、集束エイ・ルギの量は平方ミクロン
化たり約５から２０ミリワットであり、持続時間は約２
００−４００ナノ秒より小さい。
通常、第２相対秩序状態は比較的ｊＵ　ＩＴ！Ｉ的な、
伏皿、例えば結晶買状態、多結晶質状態または単結晶質
状態である。この相対秩序状態は比較的高エネルギの短
持続時間成分と比較的低エネルギの長持続時間成分とを
含むエネルギビーム３当てることによって形成される。
比較的高エネルギ短持続時間成分は単独で又は低エネル
ギ長持続時間成分と共に記憶セルを記憶物質の融点また
はその前後の温度まで加熱するようなものでなけれはな
らない。
これは平方ミクロン化たり約５から約２０ミリワンド、
好ましくは約７から約１２ミリワツ１へのニオ・ルギバ
ルスであるとよい。比１咬的高エネルキのパルスは約４
００、好ましくは約２００ナノ秒より短い持続時間、例
えば約１０から約１００ナノ秒の持続Ｉ＋？間含を有す
るべきである。比較的低エイ・ルキ長持続時間パルスは
短持続時間高エイ・ルギパルスと共に使用する時は、ア
ブレーションを回避するよう十分に低く、物質を結晶１
ヒが高速で進行する温度に加熟するよう十分に高いエネ
ルギを有する必要がある。比較的低エネルギのパルスの
持続時間は結晶質形態が核生成し且つ成長するように緩
慢な冷却速度を促進するようなものでなければならない
。
低エネルギ密度長持続時間パルスは約１から約２マイク
ロ秒の持続時間を有し、平方ミクロン化たり約１から約
２ミリワツトのエネルギ密度を有する。これは高エネル
ギパルスのエネルギ密度の約１７１０であり、高エネル
ギパルスより１９１Ｑ倍長く施用される。
エネルギパルスは例えば第６図及び第７図に示すごとく
逐次与えてもよい、第６図では高エネルギパルスが低エ
ネルギパルスの前にある。第７図では低エネルギパルス
が高エネルギパルスの前にある。これらパルス間の時間
はここで問題にしている累積熱効果が生じるように十分
短い。即ち、パルス間の時間はパルス間の望ましくない
熱散逸を回避し、それによって高易動性中間状態とそれ
に次ぐ規１１目的状！ぶとを形成せしめるように十分短
い。
本発明の別の具体例では、パルスは実質的に重なり合う
。パルスは第８図のごとく同時に発生し得る。パルスは
第９図に示すごとく英資的に同時に消失し得る。更に別
の具体例では、第１０図のごとく、高エネルギパルスが
低エネルギパルスの後で開始し且つ低エネルギパルスの
消失前に消失する。
このようにすれば、データは比較的高エネルギ短時間パ
ルスによってカルコゲン化物記憶媒体３１内に書き込ま
れる。データは（１）比較的高エネルギ密度の短時間成
分と（２）比較的低エネルギ密度の長時間成分とを含む
複合エネルギビームによりカルコゲン記憶から消去され
る。
本発明では、記録状態のキャリア対ノイズ比は３８デシ
ベルより大きく、消去状態のキャリア対ノイズ比は約６
デシベルより小さい。
本発明の第３の手法では、データを第１図及び第２図の
投射ビームデータ記憶装置に書き込み、この装置から読
み取り且つ消去するための方法及びシステムを提供する
。このデータ記憶装置はデータ記憶媒体３１を有し、こ
の媒体はこれに投射ビームエネルギを与えると複数の検
出可能状態の間を状態変換し得る。第７図のデータ記憶
システム１０１は光学データ記憶装置１と共に使用する
ためのものである。
前記物質の第１相対秩序状態から第２川対秩序状態への
変換及び第２４１１対状態から第１相対状態ｌ＼の変換
は投射ビームエネルギを加えることによって実施される
。先行技術のエネルギビームは第１Ｉ図のごときエネル
ギ分布を示す。これらのビームは時間及び幾何学均染ｆ
′Ｉ―の双方に対してＧａｕｓｓｉａｎエネルギ分布を
有する。このエネルギは大部分が中央にある、即ちＩ・
ラックの中央にピークを有し、トラックのエツジで急降
下する。本発明のエネルギビームは第４図のごときエネ
ルギ分布を有する。
この図から明らかなように、幾何学的条件に対するこの
エイ、ルギ分布は第１１図のように比較的ピークのある
曲線ではなく、平たい曲線を示す。より多くのエネルギ
がトラックのエツジに配置され、より少ないエネルギが
トラックの中央に配置されるのである。−具体例によれ
ば、このエイ・ルキ曲線の平坦１ヒは消去エネルギパル
スの焦点分ぼかすことによって得られると考えられる。
第１３図の実線１ａ及び１ｂは第１相対秩序状態、例え
ば書き込まれｆ：ｎｆｌちガラスｆヒされた秋！ぶの記
憶物質を含むＩ・ラック領域を規定する。１ａ及びｉｂ
の間で測定した）・ラックの幅は約０．９から１，０ミ
クロンである。点線２ａ及び２ｂは先行技術の方法ｌ！
：１重用した場合の第２相対秩序状態、例えば消去即ち
結晶化状態の記憶物質を含む領域規定する。点線３ａ及
び３ｂは本発明の方法を使用した場合の第２相対秩序状
態、例えば消去即ち結晶１ヒ状態の記憶物質を含むトラ
ック領域を規定する。
３ａ及び３ｂの間で測定したこのより広いトラックの幅
は約１．１から約１．２ミクロンである。領域４及び５
は夫々先行技術の方法及び本発明の方法により形成され
た不完全サイクル記憶物質を含む。
本発明によれば、第２相対秩序状態から第１相対秩序状
態に変（ヒした記憶媒体の１−ラック３ａ−３ｂの幅は
第１相対秩序状態から第２相対秩序状慝に変化した記憶
媒体のトラック１〔↓−１ｂの福より広い。このより広
い第２１−ラック３ａ−３ｂは、不完全サイクル記憶物
質５の例えばリンク状または三日月状の領域が総て、よ
り狭い第１トラック１ａ−１ｂの領域の外側に配置され
るように、第１１へラック１ａ及び１ｂより十分に広い
。
本発明の好ましい一具体例では、媒体の比較的狭い第１
トラックを第１相対秩序状態から第２相対秩序状態に変
えるべく、投射ビームエネルギを記憶媒体に与える。そ
の後、投射ビームエネルギを媒体に法えて、比較的狭い
第１１−ラックより十分に広い該媒体の第２　ｈラック
？第２相対秩序状態から第１相対秩序状態に変化させる
。このようにして、より広い第２１〜ラツク内に２−ま
れる不完全ザイクル記憶媒体のほぼ総ての領域が第２ト
ランクの境界の外側の近傍に又は隣接して生じることに
なり、従って狭い第１トラックの領域の外側に配置され
る。
媒体にはこれ分業１相対秩序状丁１がら第２　ｆｉｌ対
秩序状態に変えるべく比較的狭いビーム幅の投射ビーム
エネルギを与える。光学データ記憶技術分野で使用され
る「ビーム幅」なる用語は、通常記憶物質上に与えられ
たビームによって発生するスポットのサイズの幅分意味
する。本発明はではまた、媒体を第２相対秩序状態から
第１相対秩序状態に変１ヒさせるべく、前記比較的狭い
ビーム幅より広いビーム幅の投射ビームエネルギを媒体
に与える。このより広いエネルギビームは、その軌道上
にあり且つ狭いビーム幅のエネルギビームを受容する独
立領域にほぼ隣接する記憶物質独立領域が総て第１相対
秩序状官に変換されるように十分広い。
本発明の別の好Ｊしい具体例では、データは実質的に集
束したエネルギパルスにより記憶媒体に３き込まれ且つ
やや焦点ぼけした第２エネルギパルス２によって消去さ
れる。第２エネルギパルス２によって消去されたトラッ
クｇＦ４．域は（ａ）完全サイクル領域、及び（ｂ）焦
点はけエイ・ルギビームの作用を受けた不完全サイクル
領域を含む。１１η記１償域（ｂ）は比較的集束したエ
ネルギビームにより書き込みが行なわれた独立領域の実
質的外側に配置される。
更に別の特に好ましい具体例では、投射ビームエネルギ
源かレーザであり、このレーザの焦点ザーボトラッキン
クシステムへの外部電圧のゲーティング（ｇａｔｉｎｇ
）によって焦点がオフセットされる。
この焦点のオフセット操作は消去サイクルの間にのみ与
えられる。
別の極めて好ましい具体例では、投射ビームエネルギ源
がレーザであり、スポットが消去レーザビームで見られ
るような低有効開口数（ｌａｗｃｆＩｅｃＬｉｖｃ　ｎ
ｕ＋ａｅｒｉｃａｌ　ａｐｅｒｔｕｒｅ）の最終対物レ
ンズの使用によって拡大される。
別の特に好ましい具体例では、投射ビームエネルギ源が
レーザであり、エネルギ分布プロフィルがレーザ分野で
公知のごとく、レーザのＴＥＭｏ　翫、ＴＥＭｏ　ｌ又
は゛ｒＥＭ、、モードを選択することにより改変される
。
別の特に好ましい具体例では、エネルギ分布１ツ射エネ
ルギビーム源がレーザてあり、そのプロフィルが光路の
遮断によって変化する。
別の特に好ましい具体例では、投射エイ・ルキヒーム源
かレーザであり、集束したビームの形ＩＪｅがコリメー
タレンズをオフセットすることによりヒ−ムが明確に集
束した状態で発生しないようにすることにより変化する
。
別の特に好ましい具体例では、投射エネルギビーム源が
レーザであり、その焦点が機械的手段、例えばシム（ｓ
ｂｉｍ）によってオフセラ１〜される。
別の特に好ましい具体例では、投射エネルギビーム源が
レーザであり、エネルギ分布プロフィルがビームを例え
ば回折格子によって分割し且つ分割ビームの中央を記録
ｌ・ラックのエツジに治って一直線に配置することによ
り変化させる。
前述の消去ビームエネルギ分布プロフィル改変法は単独
で又は相互に組み合わせて使用し得る。
本発明の第３の手法の一実施例によれば、テストシた光
学記憶媒体ディスクは書き込み状態でのキャリア／ノイ
ズ比が３８−４０デシベルであり、先行技術の方法で消
去した場合の消去深さが約１８から２０デシベルであっ
た。同一レーザ出力の焦点ぼけレーザビームで消去した
同一テストディスクでは消去深さが先行技術に比べて３
から４デシベル向上していた。
以上本発明３好ましい特定具体例に基ついて説明してき
たが、本発明の範囲はこれら具体例には限定されず、「
特許請求の範囲」によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ＞は光学データ記憶装置を側方寸法及び框直
方向尺度を誇大化して示す部分削除斜視図、第１図（Ｂ
）は種々の層の関係を示す第１図（Ａ）の装置の詳細部
分断面図、第２図及び第３図は夫々先行技術の方法及び
本発明の方法により形成されるカルコゲン化物データ記
憶物質層上の消去スボ・ノドの結晶成長パターンを示す
工明図、第４図（Ａ）及び′（Ｂ）は夫々先行技術及び
本発明の一具体例による消去時間を種々の記録出力での
コン１〜ラス１〜に対してプロットしたグラフ、第５図
は本発明のデータ記憶媒体層を内包するデータ記憶シス
テムの説明図、第６図から第１０図は多成分投射ビーム
エネルギの５つのモードを表す説明図、第１１図及び第
１２図はエネルギビームのエネルギ分布プロフィルを面
積、温度及び時間の関数として示す説明図であって、第
１１図は先行技術のエネルギ分布プロフィルを示し、第
１２図はビームの焦点をオフセットシた場合のエイ・ル
ギビームのプロフィルを示し、第１３図は前記データ記
憶装置の書き込み一消去トラックの１つに沿って配置さ
れた複数のセルの説明図である。 １・・・・・・投射ビームデータ記憶装置、１１．５１
・・・・・・基板、１３・・・・・・光重合シー１〜．
２１・・・・・・封じ込め誘電体層、３１・・・・・・
データ記憶媒体層、１１１・・・・・・回転手段、１１
３・・・・・・モータ手段、１２１．１２３・・・・・
・レーザ手段、１３１・・・・・光検出手段、１５１・
・・・・制御手段、１５３・・・・・・符号（ヒ手段、
１５５・・・・・・復号化手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）（ａ）第１基板と、 （ｂ）前記第１基板に支持された第１封じ込め層と、 （ｃ）前記第１封じ込め層によって支持され且つこの層
    に接触する相可変データ記憶媒体層であって、相可変カ
    ルコゲンを含み且つ可視光に体して実質的に非透過性で
    ある相可変データ記憶媒体層と、 （ｄ）前記相可変データ記憶媒体層を封じ込める第２封
    じ込め層と、 （ｅ）前記第２封じ込め層の上に配置される第２基板と
    で構成される光学データ記憶装置。 （２）前記相可変データ記憶媒体層がその熱浸透深さよ
    り大きい厚みを有する特許請求の範囲第１項に記載の光
    学データ記憶装置。 （３）相変化が式ｄ＊＝Ｌａｍｂｄａ／４ｎによって与
    えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊は当該領域の厚み、
    ｎはガラス化相変化物質の屈折率、 Ｌａｍｂｄａはこの物質に加えられるエネルギの波長で
    ある］内で生起する特許請求の範囲第２項に記載の光学
    データ記憶装置。 （４）前記相可変データ記憶媒体層が状態−状態インタ
    フェースで内反射する性質を持つ特許請求の範囲第２項
    に記載の光学データ記憶装置。 （５）前記相可変データ記憶媒体層が後側から結晶化す
    る（ｂａｃｋｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｉｎｇ）層である特
    許請求の範囲第１項に記載の光学データ記憶装置。 （６）結晶軸が状態−状態インタフェースに対して直角
    に向いたｃ軸で結晶化が生起する特許請求の範囲第５項
    に記載の光学データ記憶装置。 （７）相可変データ記憶媒体層が２０００Åより大きい
    厚みを有する特許請求の範囲第１項に記載の光学データ
    記憶装置。 （８）光学的に非透過性のカルコゲン化物相可変データ
    記憶媒体層を包含した光学データ記憶装置と共に使用す
    るための光学データ記憶システムであって、 （ａ）前記相可変データ記憶媒体層のセルを比較的不規
    則な状態にガラス化する記録手段と、 （ｂ）前記相可変データ記憶媒体層のセルを比較的規則
    的な状態に結晶化するための手段と、 （ｃ）前記媒体の状態を決定すべく前記媒体に投射エネ
    ルギビームを加える手段と、 （ｄ）前記光学データ記憶装置を前記投射エネルギビー
    ムに対して相対移動させる手段と、 （ｅ）前記光学データ記憶装置の相対移動に対して前記
    投射エネルギビームを同期させるトラッキング手段とで
    構成される光学データ記憶システム。 （９）相可変データ記憶媒体層がその熱浸透深さより大
    きい厚みを有する特許請求の範囲第８項に記載の光学デ
    ータ記憶装置。 （１０）相変化が式ｄ＊＝Ｌａｍｂｄａ／４ｎによつて
    与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊は当該領域の厚み
    、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、Ｌａｍｂｄａはこ
    の物質に加えられるエネルギの波長である］内で生起す
    る特許請求の範囲第９項に記載の光学データ記憶システ
    ム。 （１１）前記相可変データ記憶媒体層が状態−状態イン
    タフェースで内反射する性質を持つ特許請求の範囲第９
    項に記載の光学データ記憶システム。 （１２）前記相可変データ記憶媒体層が後側から結晶化
    する層である特許請求の範囲第８項に記載の光学データ
    記憶システム。 （１３）結晶軸が状態−状態インタフェースに対して直
    角に向いたｃ軸で結晶化が生起する特許請求の範囲第１
    ２項に記載の光学データ記憶システム。 （１４）相可変データ記憶媒体層が２０００Åより大き
    い厚みを有する特許請求の範囲第８項に記載の光学デー
    タ記憶システム。 （１５）状態可変カルコゲン記憶媒体へのデータ書き込
    み、前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１
    回以上行なうための方法であって、 （ａ）エネルギ密度が比較的高く持続時間が短い書き込
    み用エネルギパルスでデータをカルコゲン化物記憶媒体
    に書き込むステップと、 （ｂ）（１）比較的高いエネルギ密度の短持続時間成分
    、及び （２）比較的低いエネルギ密度の長持続時間成分を含む
    消去用エネルギビームでカルコゲン記憶媒体からデータ
    を消去するステップとを含む方法。 （１６）消去用ビームエネルギの成分が逐次与えられる
    特許請求の範囲第１５項に記載の方法。 （１７）前記成分が実質的に重なり合う特許請求の範囲
    第１５項に記載の方法。 （１８）状態可変カルコゲン記憶媒体へのデータ書き込
    み、前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１
    回以上行なうための方法であつて、 （ａ）記憶媒体の一部分を比較的規則的な固体状態から
    比較的高い易動性の状態を通して比較的不規則な固体状
    態にガラス化するステップと、 （ｂ）記憶媒体の前記一部分を比較的不規則な固体状態
    から比較的高い易動性の状態を通して比較的規則的な固
    体状態に戻るように結晶化するステップとを含む方法。 （１９）短持続時間高エネルギ密度パルスでガラス化し
    、且つ （ａ）比較的高いエネルギ密度の短持続時間成分と （ｂ）比較的低いエネルギ密度の長持続時間成分とを含
    むエネルギビームで結晶化することからなる特許請求の
    範囲第１８項に記載の方法。 （２０）前記成分が逐次与えられる請求の範囲第１８項
    に記載の方法。 （２１）前記成分が実質的に重なり合う特許請求の範囲
    第１８項に記載の方法。 （２２）可逆的状態可変光学データ記憶媒体を内包する
    光学データ記憶装置と共に使用するための光学データ記
    憶システムであって、 （ａ）光学データ記憶媒体に比較的高いエネルギ密度の
    短持続時間エネルギパルスを与え、それによって媒体を
    前記装置内で第１相対秩序状態から第２相対秩序状態に
    変換する手段と、 （ｂ）比較的高いエネルギ密度の短持続時間成分と比較
    的低いエネルギ密度の長持続時間成分とからなる２つの
    成分を含むエネルギビームを光学データ記憶媒体に与え
    、それによって媒体を前記装置内で第１相対秩序状態に
    戻す手段と、 （ｃ）前記媒体の状態を決定すべく前記媒体にエネルギ
    ビームを当てる手段と、 （ｄ）前記光学データ記憶装置を前記投射エネルギビー
    ムに対して相対移動させる手段と、 （ｅ）前記投射エネルギビームを前記光学データ記憶装
    置の相対移動に対して同期させるトラッキング手段とを
    備える光学データ記憶システム。 （２３）状態可変記憶媒体へのデータ書き込み、該媒体
    からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以上行なう
    ための方法であって、 −投射ビームエネルギを前記記憶媒体に与えて、該媒体
    の比較的狭い第１トラックを第１相対秩序状態から第２
    相対秩序状態に変えるステップと、−投射ビームエネル
    ギを前記媒体の比較的狭い第１トラックを包囲するより
    広い第２トラックに与えて、少なくとも第１トラックの
    物質をほぼ完全に第１相対秩序状態に戻すステップとを
    含む方法。 （２４）状態可変記憶媒体へのデータ書き込み、該媒体
    からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以上行なう
    ための方法であって、 −比較的狭いビーム幅の第１投射エネルギビームパルス
    で記憶媒体の第１トラックにデータを書き込むステップ
    と、 −前記比較的狭いビーム幅の第１投射エネルギパルスよ
    り広いビーム幅を持つ第２投射ビームエネルギパルスで
    記憶媒体からデータを消去し、それによって記憶媒体の
    第２トラック、即ち前記第１トラックと該第１トラック
    の外側でこれにほぼ隣接して延びる記憶媒体領域とを包
    囲する第２トラックを消去するステップとを含む方法。 （２５）可逆的状態可変光学データ記憶媒体を内包する
    光学データ記憶装置と共に使用するための光学データ記
    憶システムであって、 （ａ）比較的狭いビーム幅の第１投射ビームエネルギパ
    ルスを前記光学データ記憶媒体に与える手段と、 （ｂ）比較的広いビーム幅の第２投射ビームエネルギパ
    ルスを前記光学データ記憶媒体に与える手段と、 （ｃ）前記媒体の状態を決定すべく前記媒体に第３投射
    ビームエネルギパルスを与える手段と、 （ｄ）前記光学データ記憶を前記投射エネルギビームに
    対して相対移動させる手段と、 （ｅ）前記投射エネルギビームを前記光学データ記憶装
    置の相対移動に対して同期させるトラッキング手段とを
    備える光学データ記憶システム。 （２６）（ａ）第１基板と、 （ｂ）前記第１基板に支持される第１封じ込め層と、 （ｃ）前記第１封じ込め層によって支持され且つこの層
    に接触する相可変データ記憶媒体層であって、相可変カ
    ルコゲンを含み且つ可視光に体して実質的に非透過性で
    ある相可変データ記憶媒体層と、 （ｄ）前記相可変データ記憶媒体層を封じ込める第２封
    じ込め層と、 （ｅ）前記第２封じ込め層の上に配置される第２基板と
    で構成される光学装置へのデータ書き込み、該装置から
    のデータ読み取り又はデータ除去を１回以上行なうため
    の方法であつて、 （ａ）比較的高いエネルギ密度で短持続時間で比較的狭
    いビーム幅の書き込み用エネルギパルスでカルコゲン化
    物記憶媒体にデータを書き込むステップと、 （ｂ）（１）比較的高いエネルギ密度の短持続時間の成
    分及び、 （２）比較的低いエネルギ密度の長持続時間の成分を含
    む比較的広いビーム幅の消去用エネルギビームでカルコ
    ゲン記憶媒体からデータを消去するステップとを含む方
    法。
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