TW460589B - Erasable phase-change optical disc recording medium - Google Patents

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4605β Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（1 ) 發明的領域： 本發明係關於光資訊記錄媒體，尤其是可重複寫擦之 相變化光碟記錄層材料的創新。藉著聚焦雷射光束照射使 溫度上升、下降所產生的「結晶-非晶」相變化，記錄層材 料具有記錄、擦拭、資料讀取、以及蓋寫的功能。 習知技術： . 可複寫型相變化_光碟是藉由記錄層發生結晶與非晶態 之間的相變化來達成寫入與擦拭的目的，其工作原理及先 前技術如下所述。 可複寫型相變化光碟以含有碲（Te)或确（Se)元素 為主的硫屬材料（chalcogenide)作為記錄層的材料。當一 聚焦後的雷射光束以高功率短脈衝的條件照射碟片的記錄 層，記錄層的溫度會瞬間上升至熔點以上而導致熔化，之 後藉著快速的熱傳導淬火（quench)成非晶態（amorphous) 的記錄點。寫入後非晶態記錄點的反射率低於其他結晶態 的未記錄區’此一反射率變化可作為記錄的訊號。擦拭時 雷射光束以中功率、長脈衝的條件照射記錄點，使得記錄 點的溫度介於熔點與結晶溫度之間，記錄點因而發生結晶 化’回到原來沒有記錄時的狀態。 可複寫型相變化光碟的碟片結構示意圖如第1圖所 示。相變化記錄層（13)介於上下兩介電層（12、14)之間，架 構於基底（π)之上。介電層有上下層之分，材料為Si〇2_ ZnS ’基底材料為PMMA、PC或玻璃。在上介電層上方有 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---I I I -------文___ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. -線. 460589 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 一層反射層（丨5) ’反射層材料有Au、Cu、A卜Ni、Cr、Pt、

Pd等，或是上述元素的合金。在碟片的最上方為樹脂保護 層（16)。 _ s己錄層材料為具有非晶/結晶兩相轉換功能的硫屬材 料。S. R. 〇vsinsky 最早在美國專利 u s pat n〇. 3 53〇,441 W提出Te^Ge,5與Te^Ge^SAbj兩種在高能量雷射照射之 下，可以進行可逆相變化的記錄材料，之後硫屬材料即成 為大家研究的焦點。後來陸續發展的相變化記錄材料皆屬 於硫屬材料’例如 GeTe、InSe、InSeTl、InSeTICo、GeTeSb、

GeTeSn、GeTeAs、GeTeSnAu、InTe' InSeTe、InSbTe、SbSeTe 等等。其中以日本Matsushita公司所開發的GeSbTe物系 最受眾人矚目。

GeTe-Sb2Te3擬二元合金相圖最早於1965年由N. Kh. Abrikosov 等人所提出，發表於 ϊζν Akad. Nauk SSSR Mater. 1(2)，p.204 (1965)。此合金系統中介於GeTe與sb2Te3兩終 端相化合物之間，共有3個中間相化合物，依序分別為

Ge2Sb2Te5 ’ GeSb2Te4 及 GeSb4Te7。Matsushita 的 Yamada 等人冒針對GeTe-St^Th擬二元合金線上的合金組成進行 研究’發表於 J. Appl. Phys· 69(5)，p.2849 (1991)。研究中 發現非晶態薄膜受雷射引致結晶的時間可達小於1〇〇 ns以 内，越往Sb2Tes方向的成分結晶時間越短。當成份偏離擬 一元合金線時’結晶時間隨即迅速增加。結晶溫度亦隨著 Sb^T^的增加而降低’約在200°c以内。結晶過程為先形 成介穩定相之面心立方（FCC)結構，再進一步形成穩定 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） II 1— tA 'In---I — ^ I-------11. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 460589 ___B7 五、發明說明（3 ) 相之六方結晶結構。 曰本Matsushita公司曾發表多篇關於GeSbTe物系的 美國專利，如LLS. Pat. No. 5,233,599的專利中提出在 GeSbTe三元相圖中GeSb2Te4與Sb連線上GeI2Sb39Te49的 某一 G點組成，在G點附近的組成範圍内（7〜17原子百 分比（at.% ) Ge , 34〜44 at·% Sb , 44〜54 at.% Te )具有最 佳的記錄特性（較低的jitter值）。而美國專利U.S. Pat. No. 5,278,011 則闡述在 0eTe-Sb2Te3 與 GeTe-Bi2Te3 擬二元合 金線附近的組成範圍内，以Se取代部分的Te，其目的在 提高紀錄敏感度的同時，又能保有快速的結晶速度。美國 專利 U.S. Pat. No. 5,294,523 則提出在相圖 Ge: 10〜35 at.%， Sb:2 10 at.%’Te: 45〜65 at·%範圍内添加 B 與 C (在 5-40 at.% 之間）來提高重複寫擦的次數。

Gonzalez-Hernandez 等人於 1992 年發現 GeTe-Sb2Te3 擬二元合金線附近尚有一個單相的組成一Ge4SbTe5，發表 於 Appl_ Phys_ Comm. 11(4)，p.557 (1992)以及 Solid State Comm. 95(9)，p.593 (1995)。Ge4SbTe5 從結晶溫度以上至熔 點皆維持面心立方結構，不會進一步形成六方晶體結構。 Philips的J. H. Coombs等人也支持此一說法，但他們的成 份為Ge39Sb9Te52 ’與Ge4SbTe5有些許差異（發表於J. Appl. Lett. 78(8)，ρ·4918 於 1995 年）。 發明之概述： 本發明之目的為提供一種新穎之合金材料，其為四元 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ·1 1 f— 1· I ^ ^ I» n n ϋ ϋ n I I f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 460589 五、發明說明（4 )

TeGe祕合㈣、，具有優異而奇特的光學性質，可做為新 式的可複寫型相變化光碟記錄層。 斤 -------------------- f請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 本發明之另一目的為，提供-種_'之合金材料，當 其用作可複寫型相變化光碟記錄層時，其在短波長範圍内 的結晶態反射率高於非晶態反射率並且兩者之間具有顯著

的差異，藉此可提高可複寫型相變化光碟記錄層在短波長 範圍内的光學對比值P 本發明之又一目的為，提出了一種新的訊號記錄、判 別方式。當使用本發明之另一組合金材料作為可複寫型相 變化光碟記錄層時，由於其非晶態的反射率反而高於結晶 態者，可以非晶態的高反射率作為寫人的訊號”i，，以結晶 態的低反射率作為擦拭的訊號,，0”。如此可提供系統設計者 另種選擇，進-步可作為超高解像率功能層材料之用，更 進一步可符合雙軌記錄或雙層記錄之創新記錄設計所需。 .線· 一為達成本發明之上述目的，本發明之可複寫型相變化 光碟。己錄層，其組成成伤為碲〜5〇 at. %、鍺$〜45 at·%、 祕 10 〜55 at.%及銻 2 〜12 at.〇/0。 當本發明可複寫型相變化光碟記錄層之組成成份為碲 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 25 〜40 at. %、鍺 5 〜45 at，％、鉍 1 〇 〜35 at %及銻 2 〜丨 2 at %時，該光碟記錄層在可見光波長範圍内，其結晶與非結 晶態反射率對比值大於20%，如此提供了一組短波長範圍 具有高光學對比值之相變化光碟記錄層材料。較佳光碟記 錄層之組成範圍為蹄30〜40 at. %、錯15〜35 at. %、秘10〜 30 at. %及銻 5 ~ 10 at. 〇/〇。 297公釐〉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 A7 4605a 9 -------------- 五、發明說明（5 ) 當本發明可複寫型相變化光碟記錄層之組成成份為碌 10 〜45at.%、錯 5 〜40at.%、叙 4〇〜55at % 及録 2 -------------- 又--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) %時，該光碟記錄層在雷射光波長5〇〇土5〇 nm範圍内之某 一波長為0 (依組成而定）；波長在該範圍以上者，反射率 對比值大於0 ;而在小於該範圍以下之短波長區域者，反 射率對比值小於0。特別是，實施例二中的光碟記錄層組 成在波長375 nm以孓，其結晶與非結晶態反射率對比值小 於-20%，在波長600 nm以上，其結晶與非結晶態反射率 對比值大10%。如此提供了一組滿足非結晶態反射率高於 結晶態反射率之相變化光碟記錄層材料。較佳光碟記錄層 之組成範圍為碲20〜30 at. %、鍺10〜35 at. %、鉍40〜50 at- %及録 5 〜8 at* %。 線· 本發明之光碟記錄層可在結晶態和非結晶態之間轉 換，而可達到記錄及擦拭資料的目的。本發明光碟記錄層 之結晶態含有至少一個六方晶相’例如可含有六方晶相和 面心立方結晶相。 本發明中，結晶與非結晶態反射率對比值c (以下亦 簡稱為反射率對比值）定義為： 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 C = ( Rc — Ra )/Rc xlOO%

Rc為該光碟記錄層在結晶態下之反射率， RA為該光碟記錄層在非結晶態下之反射率。 光碟的記錄密度與碟片結構，及其光學系統有密切的 關係。碟片的軌距（track pitch)越窄，光學讀取頭聚焦的 雷射光點越小，記錄的密度即越高。而光點大小主要決定 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 460589 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（6 ) 於光學讀取頭物鏡的數值孔徑（Numerical Aperture，NA) 與雷射光的波長。因此各種提高透鏡數值孔徑的設計以及 短波長雷射的開發即成為目前研究的重點。現今的CD光 碟機系統多採用830 nm及780 run之二極體雷射光源，而 DVD光碟機則採用63〇 nm或65〇 nm的二極體雷射光源。 未來的HD-DVD光碟機將採用藍光波長的雷射光源，以提 昇記錄密度。 . 在光學系統逐漸進步的同時，碟片的配合是重要的課 題。因應雷射波長的縮短，碟片必須提供足夠的光學對比 值以提供足夠的訊冑。因&提高可擦拭相變化光碟記錄層 在短波長範圍内的光學對比值，即成為本發明的主要目的 之一。 本發明之另一目的，我們提出了 一種新的訊號記錄、 判別方式。目前的可擦拭相變化光碟，皆是以非晶態與結 晶態之間的反射率對比，作為判讀訊號的方法，其中非晶 態的反射率概皆較低，作為寫人的訊號,τ;而結晶態的反 射率概皆較高，作為擦拭的訊H我們思索―種新的可 能性，發展出一種相變化記錄材料，其非晶態的反射率反 而高於結晶態者；以非晶態的高反射率作為寫入的訊號 以結晶態的低反射率作為擦栻的訊號”0”。如此可提 供系統設計者另種選擇，進一舟可· 退步可作為超高解像率功能層 材料之用，更進一步可符合雔舳3左 ，付雙軌5己錄或雙層記錄之創新記 錄設計所需。 本發明在設計上，係由對照組， '' re5Ge4Sb面心立方合 f 纸張尺度_ 巾 g @ 家—(CNS)A4 ^(210 x 297 ^7 -----— — —— — — — — tr -------—訂-----— ！-線-- * . ' » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^6058^ A7 ------—_B7_____ 五、發明說明（7 ) il—---- J I C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 金出發’添加相當量的紐（Bi)金屬，冀使產生結構變化， 變成穩定的六方結晶結構，設計的⑴添加量範圍在5 at.% ，55 at.%之fa1。將合金材料在基板上製成薄膜後，再量測 薄膜之光學、熱學性質。為了將本發明TeGeBiSb薄膜作 為可擦拭相變型光碟層之用，薄膜之厚度較佳在2至200 nm 之^ ’最好是在5至5〇 nm之間。 常用的薄膜製程包括熱真空蒸鍍、電子束真空蒸鍍' 直流真空濺鍍、交流真空濺鍍、磁控真空濺鍍、對稱真空 濺鍍、非對稱真空濺鍍及真空離子鍍。 經一連串合金設計、實驗及深入研究，遂發明一種全 新的六方晶系Te_Ge_Bi_Sb四元硫屬材料’經由組成的調 整，可以使其薄膜在短波長範圍内出現結晶態反射率低於 非晶態，或具有高反射率對比值。 以下’就圖式說明本發明之一種可複寫型相變化光碟 材料及其成形方法之實施例。 --線- 囷式之簡單說明： 第1圖係顯示可複寫型相變化光碟的碟片結構示意 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖。 第2圖係顯示對照組Te512Ge39 5Sb94的初鍍非晶膜⑷ 與熱退火結晶膜（b)的X光繞射圖形。 第3圖係顯示對照組Te512Ge39 5Sb9.4薄膜在可見光範 圍内的非晶態反射率（RA)與結晶態反射率（Rc)。 第4圖係顯示實施例1之Te36 2Ge29.5Bi27.5Sb6.9的相鍍 10 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 36.2Ge29 3Bi27 5Sb6 9 薄膜在 A7 B7 五、發明說明（8 ) 非晶膜（a)與熱退火結晶膜（b)的X光繞射圖形。 第5圖係顯示實施例1之丁e 可見光範圍内的非晶態反射率（RA)與結晶態反射率（Rc)。 第6圖係顯示實施例2之Te27 sGe22。Bi44 3Sb5.9的初 鑛非晶膜（a)與熱退火結晶膜（b)的X光繞射圖形。 第7圖係顯示實施例2之Te27 sGe22 〇 Bi44 9薄膜在 可見光範圍内的非晶態反射率（ra)與結晶態反射率（Rc)。 第8圖係顯示TeGe(Bi)sb薄膜非晶態與結晶態的反射 率對比圖。 第9圖係顯示對照組Te5i2Ge395Sb94薄膜在可見光範 圍内非晶態與結晶態的光學常數值。 第10圖係顯示第一實施例Te36 2Ge29 5Bi27 5Sb69薄膜 在可見光範圍内非晶態與結晶態的光學常數值。 第11圖係顯示第二實施例Te27sGe22〇 Bi44 3Sb59薄膜 在可見光範圍内非晶態與結晶態的光學常數值。 符號說明： 基底〜11，介電層〜12;相變化記錄層〜13 ;介電層〜14 ; 反射層〜15 ;樹脂保護層〜16 β 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易僅，下文特舉一些較佳實施例’並配合所附圖表， 詳細說明如下。 實施例中樣品的分析方法如下所述。使用感應偶合電 11 本纸張尺度剌巾_ ^ !"!1 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 297公釐） A7 B7 460589 五、發明說明（9 ) 漿光譜儀（ICP-AES )來進行樣品的定量成份分析；利用 x光繞射分析儀來分析薄膜的晶體結構；以光譜儀量測試 片的光反射率（R );並以橢圓偏光儂來量測薄膜的光學 常數，包括折射係數（refractive index, η )與消光係數 (extinction coefficient, k )。經由熱分析的方式’利用熱微 差掃描式卡路里計（Differential Scanning Calorimeter, DSC) 來量測非晶態薄膜的結晶溫度並以Kissinger’s plot計算其 結晶活化能。 預備實施例：製造Te5Ge4Sb靶材 將高純度的碲（Te)、鍺（Ge)、銻（Sb)金屬分別依照50 at·% ' 4〇 at·。/。、1〇 at %的組成莫耳比率秤重，然後封入真 空之石英管中’加熱到8〇〇〜i〇〇〇〇c間使完全融化：旋轉、 搖晃石英管’使組成均勻，持溫半小時（小直徑）至三小 時（大直徑），然後爐冷。 爐冷後之鑄錠再升溫至該合金液相線溫度（視組成而 定，以熱分析決定之）下方二十度，行均質化熱處理，為 時一週。之後’取出合金錠作各種分析，或切成厚度5 mm 之薄塊，作為靶材。 對照組實施例 將預備實施例製得之Te5Ge4Sb㈣，以射頻磁控藏鍛 法沈積溥膜於矽晶片與聚碳酸酯（polycarbonate, PC)基板 上，厚度分別為15〇11311與1〇〇〇nm，得到對照組Tepe4Sb 12 本紙狀度is財關涵公爱) n I n a^i I ^^1 n ϋ «^-61 < ^^1 I n I .—i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 460589 A7 B7 五、發明說明（10) 薄膜。以ICP-AES分析此薄膜的組成為Te5K2Ge395sb94, 如表1所示。 -----—1ilil[l — --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 初鍍膜為非結晶態，要得到結晶態膜，在本發明中係 採用結晶化退火熱處理的方式行之。方法是是將沈積於石夕 片上的薄膜試片置於石英管内，採用放流方式使石英管 中維持流動之一大氣壓的氬氣氣氛，再以1〇t：/min的加熱 速率加熱至300C，恒溫10分鐘後，爐内冷卻之。 依據本發明實施例之製備之薄膜，其性質的量測分為 兩大部分：一是薄膜於初鍍狀態下量測；另一則是結晶退 火熱處理後的量測。 -線· 第2圖為對照組Tes^Ge^ sSb9 4薄膜的X光繞射圖形， 其中（a)為初鍍薄膜（as-deposited)的繞射圖形，（b)為熱處理 退火（annealed)過後的繞射圖形。由X光繞射圖形可以確 涊初鍍膜接呈現非晶狀態，經過熱處理過後的薄膜則為結 晶態。薄膜的結晶型態經鑑定後為單相的面心立方（face_ centered cubic, fcc )結構，晶格常數為 〇 5982 。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖為對知、組薄膜在可見光範圍内 (350〜850 nm)的反射率量測結果。我們發現對照組薄獏在 非晶態與結晶態皆有很高的反射率，非晶態反射率Ra為 40%，結晶態反射率Rc大於Ra，約為6〇%β且反射率隨 波長改變的變動幅度不大，意謂在整個可見光範圍内皆可 得到穩定的反射強度。 對照組Te^^Ge39 5Sbg4非晶態薄膜從pc基材上到下 後，經由熱分析量測的結果，發現_個結晶放熱峰，結晶 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） ^60583 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 B7 五、發明說明（11) 溫度為195°c (升溫速率為10°C/min)，結晶活化能經計算 後為 3.58 eV。 實施例1 本發明實施例之相變化光碟記錄Te-Ge-Bi-Sb薄膜之 製備係採用貼靶的方式，藉由射頻磁控濺鍍法，製備薄臈。 將純鉍（Bi)金屬薄片按面積比例Μ%貼在對照組預備實施 例製得之TesGeJb靶材上，進行射頻磁控濺鍍，得到標的 Te-Ge-Bi-Sb薄膜。所得濺鍍薄膜的組成為

Te36.2Ge29.5Bi27.5Sb6.9，如表 1 所示。 第4圖為實施例1之Te36 2Ge29 5Bi27 5Sb69薄膜的X 光繞射圖形。結晶態的（b)經鑑定後，為單相的六方晶結構， c軸對a軸的長度比值（c/a)為5.4。故此Te36 2Ge29.5Bi27 5Sb69 合金可被視為Te5Ge4Bi4Sb之新相。Te5Ge4Bi4Sb新相之c/a 值應為5·3，組成為T^Ge^B^Sby ;實施例！之 Te36 2Ge29 5Bi27 5Sb69薄膜因含有少許過量之Te、Ge固溶 於其結晶格子内，而Bi、Sb則略低，使得c/a值略為偏高 (5.4 相較於 5.3，大了 1.8%)。 由實施例1可知，Bi的添加達到27.5原子百分比，改 變了原本的結晶構造，從對照組單相Te5Ge4Sb合金的面心 立方結構轉變為單相的六方晶結構。此為本 發明最重要的創新性之一。 第5圖為實施例i之Te36 2Ge29 5Bi27 5Sb69薄膜在可見 光範圍㈣反射率量測結果。添力口 27 5原子百分比（at %) --— — — — — — —----! I I I 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

60 60 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A? ------B7_ 五、發明說明（12) 的Βι會使得非晶態的反射率（Ra)與結晶態的反射率（Rc) 提昇，RA約為50%，Rc約為67%。反射率隨波長減少"而 有上升的趨勢。 實施例1之〜.知2”〜7,69的非晶態薄膜從pc 基材刮下後，經由熱分析量測的結果，發現—個結晶放熱 峰，其結晶溫度為266°C (升溫速率為ι〇^/ιηίη)。結晶活 化能經計算後為2.88 eV，與對照組相較之下有大幅的降 低’顯示實施例1有較快速的結晶能力。 實施例2 步驟同實施例1，但將純Bi金屬薄片按面積比例4〇% 貼在對照組TesGeJb靶材上。所得濺鍍薄膜的組成為 Te27.sGe22()Bi44 3Sb59，如表 1 所示。 第6圖為實施例2之Te278Ge22〇出44 3处59薄膜的χ 光繞射圖形。結晶態的圖形（b)經鑑定後為單相的六方晶結 構，c/a值為9.4。隨著Bi添加量的增加，結構由c/a值5.4 的單相六方晶結構轉變成c/a值9.4的單相六方晶結構。 第7圖為實施例2之Te27 8Ge22,0Bi44 3 Sb59薄膜在可見 光範圍内的反射率量測結果。添加44.3原子百分比的B i 使得非晶態的反射率略為提昇，ra約為53%，而結晶態的 反射率Rc則發生劇烈的改變。隨著波長的減少，心從8〇〇 nm 的62%降低至350 nm的44%。於470〜800 nm波長範圍 内’結晶態的反射率大於非晶態的反射率；但於350〜470 nm藍紫光波長範圍内，結晶態的反射率卻小於非晶態的反 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --I I n I I I I I - n n I t ϋ ^-rDJ I ϋ I I n n I _ .1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 S Π ^ 〇 ；3 Α7 -------- Β7____ 五、發明說明（⑴ — 一 :率；在波長470 nm的結晶態反射率等於非晶態反射率， 學對比值為G。隨著組成的調整，光學對比值為〇的 波長會出現在5GG±5G nm的波長範_，使得反射率對比 值在該波長|巳圍以上者大於〇，而在小於該範圍以下之短 ^區域者小於卜在實施例2中，非晶態的反射率高於 結晶態者’此—奇特的現象從不曾在文獻中發現，為本發 明另一重要的創新之處。它提供系統設計者許多 優越性的選擇。 _ 將實施例2之TensGenoBiosSb59非晶態薄膜從pc 基材刮下後，經由熱分析量測的結果，發現有兩個放熱峰， 溫度分別為225t與236Ϊ (升溫速率為HrC/min)，其中 以第二個放熱峰為主要的結晶放熱峰’其對應的結晶活化 能為 2.67 eV。 _ 表1薄膜組成 __ _________組 成__ 對照組實施例 Te51 2Ge39 5Sb9 4 實施例 1 Te36.2Ge29.5Bi27 5Sb6,9 -_ 汽細》例 2 Te27.8Ge22.〇 Bi44.3Sb5.9 綜合討論此三組薄膜的性能表現，請看以下敘述： 第8圖為對照組薄膜、實施例1薄膜、實施例2薄膜， 三組薄臈的反射率對比圖。 反射率對比攸關相變化光碟訊號讀取的難易程度。反 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -I I I ^1 ^1 I ^1 ^1 ^1 I 1 I t n · i·*· n n n I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（14) 射率比值越大者，代表非晶態與結晶態之間的反射率差異 越大，讀取時訊號的載波訊噪比（CNR)也就越大。由圖 中可知反射率對比隨著Bi添加量的增加而降低d對照組薄 膜具有很高的反射率對比，從800 nm的38%延伸至35〇 mn的29%。實施例i薄膜的反射率對比隨波長的改變不大， 約為23%。而實施例2薄膜的反射率對比從紅光波長78〇nm 的16%降至紫光波長35〇11111的_31%。反射率對比在波長47〇 nm以上為正值，在波長470 nm以下為負值。表2為

TeGe(Bi)Sb 薄膜於 780 nm、650 nm、635 ·、450 ·、350 nm之光波長下的反射率對比。 表2 TeGe(Bi)Sb薄膜於一些特定波長下的反射率對 比，C值（％) _ 薄膜 波長（nm ) 代 號 350 450 635 650 78 對照組 29 33 36 36 38 實施例1 24 24 23 23 23 實施例2 -31 -2.9 11 12 16 圖為對照組薄膜在可見光範圍内非晶態與結晶態的光 學常數值’其中η為折射係數’ k為消光係數，a代表非 晶態’ C代表結晶態。η值隨著波長增加而上升，k值則隨 著波長增加而下降。比較非晶態與結晶態的光學常數值， 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 是 -1:0

X 460^89 A7 五、發明說明（I5) 發現結晶態的k值遠大於北s自t认 疋八仄非日日您的k值，而n值則隨著結 晶化過程而降低。對應到及私香 — ^反射率的®測結果，可知對照組 涛膜結晶態反射率高於非晶態反射率的主因在於k值的提 升與η值的下降，也因此造成對照組_的高反射率對比。 表3為對照組薄膜於78〇 nm 650 nm、450 nm、380 nm 之雷射光波長下的光學常數值。 表3對照組TeM^Ge^^Sb9.4薄膜於一些特定波長下 光學常數值 波長(nm) η, kA 2.170 η, kc 2.520 380 2.320 1.171 450 2.901 2.097 1.550 2.990 650 3.730 1.651 2.856 3.903 780 4.046 1.238 3.903 4.153 ^1 *1 ^1 I» I t"· I (請先間讀背面之注$項再填寫本頁) '訂 第ίο圖為實施例1薄膜在可見光範圍内非晶態與結晶 態的光學常數值。比較非晶態與結晶態的光學常數值，發 現結晶後的η值隨著波長的變長而有逐步的增加；而k值 亦如對照組薄膜有明顯大幅度的提昇。對應到反射率的量 測結果’可知實施例1薄膜的反射率對比低於對照組薄膜 的原因為，結晶後的η值上升，以及k值增加幅度低於對 照組薄膜的結果。表4為實施例1薄膜於780 nm、65〇nm、 45〇 nm、380 nm之光波長下的光學常數值。 第11圖為實施例2薄膜在可見光範圍内非晶態與結晶 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46〇5bg A7 -------- B7 五、發明說明（16) 態的光學常數值。比較非晶態與結晶態的光學常數值，發 現結晶後的k值在短波長範圍略為下降，在長波長範圍則 略為上升；而η值卻有了明顯的下降。.對應到反射率的量 測結果’可知實施例2薄膜由於短波長範圍内結晶態^值 明顯的下降而結晶態k值不增反減，導致結晶態的反射率 低於非晶態的反射率。表5為實施例2薄膜於780 nm、650 nm、45〇 nm ' 380 nm·之光波長下的光學常數值。 表4第一實施例Te36 2Ge29 5Bi27 5 Sb6 9薄膜於一些特定 波長下的光學常數值 波長（nm) nA nc kc 380 1.540 1.980 1.504 2.746 450 1.895 2.209 1.956 3,076 650 2.817 2.451 3.361 3.466 780 3.321 2.417 3.985 3.426 表5第二實施例Te27 8Ge22 〇Bi44 3Sb5.9薄膜於一些特定波 長下的光學常數值 ----------------tlA---I----訂--^------t I : _ . * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消t合作社印製 波長(nm) nA kA nc kc 380 1.634 2.225 1.107 1.782 450 2.018 2.446 1.292 2.085 650 2.934 2.712 1.874 2.739 780 3.454 2.705 2.240 3.065 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 x 297公釐） A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 在本案之其他研究成果中發現，如果鉍含量低於 TesGqBiJb者，其薄膜結晶化後除了 c/a比值為53土〇1 之六方晶相外’尚可鑑別出至少一個面.心立方結晶之相。 紐芑1低至5&1.%即有雙相出現，叙含量1()&1：%時雙相現 象即很明顯。這一成份範圍自然包含在本發明之範圍内。 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 本發明發展出一種新的TeGeBiSb四元相變化記錄材 料，其結晶與非晶態反射率對比值，在可見光全波長範圍 内皆大於20%。這除了傳統相變化記錄應用外，同時也適 合做為短波長可擦寫光記錄媒體之用。 本發明另發展出一種新的TeGeBiSb四元相變化記錄 材料’其結晶與非晶態反射率對比值在波長範圍5〇〇±5〇 nm 以下者小於0 ’較佳者為小於-20% ;在波長範圍500±50nm 以上者大於0，較佳者為大於15%。如此，若以非晶態的 高反射率作為寫入的訊號，，以結晶態的低反射率作為擦 拭的訊號"0" ’如此可提供系統設計者另種選擇，進一步可 作為超高解像率功能層材料之用，更進一步可符合雙軌記 錄或雙層記錄之創新記錄設計所需。因此本發明提供相變 化S己錄系統设計者更多變異性設計的可能。 20 ^紙張尺度適用中國國家標準<CNS)M規格（21G x 297 ---------— Η-文*1 — —----訂---------線---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 46058 9

   L —種可複寫型相變化光雄 .z ^ ^ ^ ^ ^ · Λ、°己錄層’其組成範圍以 TewGexBlySb2 來表示，其中 ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〜50 at.%、X = 5 〜45 at.%、y 二 10 〜55 at %，z = 2 〜丨2 at./〇，w + X + y + z =刚。 2.如申請專利娜】項所述之光碟記錄層，其組成 犯圍以TewGexBiySbz來表示’其令w =幻〜4〇以％、X : 〜 心.％、y叫〇 〜35at.%，z = 2〜12ai% w+ +z = 100 ° A 3.如中4專利|&—圍第2項所述之光碟記錄層，其組成 粑圍以TewGexBiySbz來表示，其中w = 3〇〜4〇扣％、X = 15 〜35 此％、y = 10 〜30 at.% ’ z = 5 〜1〇 at·%，w + χ + y + z =100 〇 .如申請專利範圍第3項所述之光碟記錄層，該光碟 記錄層在結晶態和非結晶態之間轉換時，可達到記錄及擦 拭資料的目的 其中該光碟記錄層在可見光波長範圍内，其結晶與非 結晶態反射率對比值大於2〇〇/0， 其中該結晶與非結晶態反射率對比值C定義為： C = ( Rc - Ra )/rc χίοο% Rc為該光碟記錄層在結晶態下之反射率， 為該光碟記錄層在非結晶態下之反射率。 5‘如申請專利範圍第2項所述之光碟記錄層，其結晶 態含有至少一個六方晶相。 6.如申請專利範圍第5項所述之光碟記錄層，其結晶 態含有六方晶相和面心立方結晶相。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - ------------ ΐχ n n n n ϋ jsol I I 1 V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 60 589 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 ^ 7.如中請專利範圍第1項所述之先碟記錄層，其組成 範圍以TewGexBivSbz來表示，其中w=10〜45 at %、χ二5〜 〇 at./〇 . y = 40 ^ 55 at.% > z = 2 ~ 12 at.% , w + x + v + z = 100。 —•如申請專利範圍第7項所述之光碟記錄層，其組成 範圍以TewGexBiySbz來表示，其中w = 20〜3〇at%、x=1〇 5 &ί·/〇 ' y = 40 〜50 at.0/〇 ， z = 5 〜8 at·% ， w + x + y + z = 100 〇 9·如申請專利範圍第8項所述之光碟記錄層，該光碟 。己錄層在結晶態和非結晶態之間轉換時，可達到記錄及擦 拭資料的目的， 其中該光碟記錄層在500±50 nm以下的波長範圍内， 其結晶與非結晶態反射率對比值小於〇，在500±50 nm以 上的波長範圍内，其結晶與非結晶態反射率對比值大於〇， 其中該結晶與非結晶態反射率對比值c定義為： c = (Rc-Ra )/RcxlOO°/〇 Rc為該光碟記錄層在結晶態下之反射率， RA為該光碟記錄層在非結晶態下之反射率。 10.如申請專利範圍第9項所述之光碟記錄層，其中該 光碟5己錄層在5〇〇±50 nm以下的短波長範圍内，其結晶與 非結晶態反射率對比值可小於_2〇%，在500±50 nm以上的 長波長範圍内，其結晶與非結晶態反射率對比值可大於 15% ° Π.如申請專利範圍第7項所述之光碟記錄層，其結晶 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公笼Υ I ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 ^1 I * ·1 I n K n H I I n iai I c锖先閱讀背面之Ji意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 46058 六、申請專利範圍 態含有至少一個六方晶相。 12.—種可複寫型相變化光碟，其至少包括下列構造： 基底’以及沈積於該基底上之一可複寫型相變化光碟記 錄層，其中該可複寫型相變化光碟記錄層之組成成份如申 請專利範圍第1帛、及申請專利範圍第2項、及申請專利 範圍第3項、及申請專到範圍第7項、及申請專利 8項所述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 23