專利名稱：信息記錄介質(zhì)、信息記錄方法、信息重放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光記錄信息的信息記錄介質(zhì)、信息記錄方法以及信息記錄裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在已知多種利用光照射記錄膜而記錄信息的原理，而其中利用膜材料的相變等、由熱造成的原子排列變化的原理具有能夠得到可多次改寫的信息記錄介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。例如，如特開2001-344807號(hào)所記載的，在這些相變光盤的情況下的基本結(jié)構(gòu)是由在襯底上的保護(hù)層、GeSbTe族等的記錄膜、保護(hù)層、反射層構(gòu)成的。
另一方面，實(shí)際運(yùn)用了以有機(jī)材料作為記錄層的光盤的有CD-R和DVD-R。它們是向包含有吸收記錄光源的色素的記錄層和與其連接的襯底表面照射激光使其產(chǎn)生質(zhì)變來進(jìn)行記錄的。
另外，作為使用可變波長(zhǎng)激光的進(jìn)行超高密度記錄的方法，已經(jīng)報(bào)告了利用在許多的其大小稍有不同的膠乳球周圍被覆色素、引起與直徑相應(yīng)的特定波長(zhǎng)的共諧吸收而進(jìn)行高密度記錄方法。
進(jìn)而，在被稱為光致磁記錄、或磁光結(jié)合記錄的技術(shù)中，一邊照射脈沖或連續(xù)的激光一邊施加線圈發(fā)出的調(diào)制磁場(chǎng)來對(duì)其易磁化軸垂直于其膜面的記錄介質(zhì)進(jìn)行高密度記錄，并通過與磁盤一樣的磁頭進(jìn)行讀出。
為了對(duì)光盤、光致、熱致磁盤進(jìn)行超高密度記錄，有對(duì)記錄標(biāo)志的長(zhǎng)度進(jìn)行細(xì)微調(diào)整的調(diào)制方式的2值記錄、或多值記錄方法，它雖然在原理上能夠高密度化，但實(shí)際上由于各種各樣的原因使記錄標(biāo)志的開始端和結(jié)束端產(chǎn)生搖擺，而難于提高密度。另外，雖然為了實(shí)際提高記錄密度理想的是進(jìn)行多層化，但是由于在象2層DVD那樣的方法中是改變焦點(diǎn)的位置而進(jìn)行記錄的，所以3層以上的記錄介質(zhì)容易產(chǎn)生球面象差，給光入射側(cè)的層的光吸收帶來惡劣影響是個(gè)問題。另外，在利用了對(duì)記錄光透明的材料進(jìn)行2光子吸收的多層(3維)記錄中，由于2光子吸收的轉(zhuǎn)移概率較低，所以就有需要非常大的或短脈沖的激光的問題。另外，在利用了膠乳球的波長(zhǎng)多路記錄中，有因不能控制球大小的分布，而造成由波長(zhǎng)產(chǎn)生的重放信號(hào)的強(qiáng)度有很大差異的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決這些問題點(diǎn)，而實(shí)現(xiàn)超高密度記錄。
下面說明解決上述問題點(diǎn)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
通過預(yù)先在記錄介質(zhì)的記錄膜或接近記錄膜的層中，作成由于與襯底表面的凹凸同步的自結(jié)合化而產(chǎn)生的光吸收率和反射率的細(xì)微的周期結(jié)構(gòu)，使記錄標(biāo)志的開始端、結(jié)束端的位置正確，而能夠高密度化。
在自結(jié)合膜中，使用例如將硫醇類有機(jī)分子或油酰胺和油酸分子吸附在金屬的超微粒子的周圍的膜等。由此，在制膜時(shí)，通過使其從溶液中析出的方法、或與紫外線硬化樹脂一起涂抹，加溫使其再排列的方法等使其自結(jié)合。理想的自結(jié)合膜的超微粒子的排列是利用跟蹤用溝使其向溝的方向排列。由此，使超微粒子的無機(jī)物和其周圍的有機(jī)物在磁道的方向上交互排列。為了多層化，在使其自結(jié)合后，設(shè)置隔熱隔離層，再次同樣地生成自結(jié)合層。
關(guān)于記錄原理，利用了通過熱使微粒子產(chǎn)生自身的相變或磁性反轉(zhuǎn)或顏色變化進(jìn)而混合，或者利用上面制了膜的相變記錄材料或色素的顏色變化等。
在本發(fā)明中，把在襯底的凹部成為溝的部分被稱為凹槽。凹槽與凹槽之間稱為凸緣。在光透過襯底射入膜的情況下，從入射側(cè)看凹槽是凸起的。因此，即使在使光從襯底的相反側(cè)入射的方式下，也有將由入射側(cè)看呈凸起的側(cè)同樣稱為凹槽的情況。因?yàn)樵谥蛔⒁曇r底的時(shí)候，該部分是作為凸起部分的凹槽與凹槽之間的凸緣，所以這種稱呼方法與本發(fā)明的定義相反。在只對(duì)凸緣和凹槽中的一個(gè)進(jìn)行記錄，即所謂的凹槽內(nèi)記錄的情況下，雖然對(duì)于光從襯底側(cè)入射或從襯底的相反側(cè)入射的情況，在從光入射側(cè)看是凸起的部分上進(jìn)行記錄其記錄特性較好的情況較多，但是因?yàn)槠洳町惒⒉淮?，所以在從光入射?cè)看是凹槽的部分上記錄也行。
在本申請(qǐng)的發(fā)明中，為了能更好地提高記錄密度，最好是多層記錄。雖然為了提高實(shí)際記錄密度(實(shí)際的面密度)理想的是多層化，但是，在現(xiàn)有的介質(zhì)中，除了3層以上容易出現(xiàn)球面象差以外，還要在各層的透過率與記錄靈敏度之間進(jìn)行折衷，不犧牲重放信號(hào)質(zhì)量和記錄靈敏度中的一個(gè)是不能實(shí)現(xiàn)的。雖然已知在透明有機(jī)材料的厚度方向上進(jìn)行3維記錄的情況，但是在利用2光子吸收的情況下，記錄靈敏度非常差，在利用光重合的情況下，存儲(chǔ)穩(wěn)定性和記錄靈敏度差。
但是在本發(fā)明中，通過在每一層中逐步將色素分子吸附到大小不同的電介質(zhì)超微粒子的周圍的方法，能夠引起對(duì)波長(zhǎng)微小變化的半導(dǎo)體激光的共諧吸收，不產(chǎn)生在光入射側(cè)吸收光的惡劣影響而只在目標(biāo)層中進(jìn)行光吸收。
本發(fā)明在2.6GB DVD-RAM規(guī)格以上的記錄密度(磁道間距、位間距)的情況下能夠發(fā)揮作用，而在4.7GB DVD-RAM規(guī)格以上的記錄密度的情況下特別能夠發(fā)揮作用。在光源的波長(zhǎng)不在660nm附近的情況(例如在400nm附近的情況、聚光透鏡的數(shù)值孔徑(NA)不是0.65的情況)下，對(duì)由這些參數(shù)參照半徑方向、圓周方向以及波長(zhǎng)比、NA比變換出的記錄密度能發(fā)揮效果。
另外，在本說明書中，不止結(jié)晶-非結(jié)晶間的相變，對(duì)包括融解(變化為液態(tài))與再結(jié)晶、結(jié)晶狀態(tài)-結(jié)晶狀態(tài)間的相變也使用術(shù)語(yǔ)“相變”。
作為本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)是使用使光從襯底側(cè)入射的常規(guī)的光頭進(jìn)行的，但是如果使用利用NA0.85左右的聚焦透鏡使光從襯底的相反側(cè)入射的頭或近場(chǎng)式頭，就更能實(shí)現(xiàn)適用于本發(fā)明的記錄介質(zhì)的高密度記錄了。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)的一部分的平面圖。
圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的裝置的框圖。
圖4是現(xiàn)有的相變記錄介質(zhì)的多值記錄標(biāo)記的例子。
圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)的多值記錄重放信號(hào)波形的描圖的例子。
圖6是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的多層信息記錄介質(zhì)的剖面圖。
圖7是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的信息記錄介質(zhì)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)(結(jié)構(gòu)、制法)本發(fā)明的記錄介質(zhì)具有圖1所示的結(jié)構(gòu)。
該介質(zhì)如以下所述那樣制作。首先，在直徑8cm、厚0.6mm的表面上具有磁道間距為0.4微米、深25nm的凹槽內(nèi)記錄(在此是從光點(diǎn)看的凸緣記錄)用的跟蹤用的溝(寬度0.15微米)，通過溝的擺動(dòng)來表現(xiàn)地址的聚碳酸脂襯底1上，形成膜厚50nm的由(ZnS)80(Sio2)20構(gòu)成的下部保護(hù)層2。再在其上形成膜厚10nm的由Ge2Sb2Te5構(gòu)成的相變記錄膜3。利用在原盤上鍍有光致抗蝕膜的鎳母盤向襯底表面轉(zhuǎn)寫溝圖案。如shouhen sun等的磁盤制作方法的論文J.Am.Chem.Soc.vol.124，No.12，p2884(2002)中所述的那樣，在上述記錄膜上涂抹溶解在氯仿中的聚乙烯亞胺4，并使其干燥。然后，通過等離子體除去附著在凸緣部分上的薄聚乙烯亞胺。這時(shí)，凹槽部分還殘留有聚乙烯亞胺。接著，使在其周圍附著有油酰胺和油酸分子的多個(gè)直徑15nm的Pt50Fe50合金粒子分散在己烷中進(jìn)行涂抹，然后，用己烷對(duì)沒有吸附在聚乙烯亞胺上的粒子進(jìn)行沖洗，并使之干燥。如圖2所示，上述跟蹤用的溝每個(gè)間隔330nm，在其間存在50nm的沒有成為溝的部分。在該溝的各部分以30nm周期適當(dāng)規(guī)則地聚集Pt-Fe粒子，并如圖2所示那樣地排列。用與記載在特開2000-54012的實(shí)施例1中的磁盤用的方法同樣的方法制作上述的附著在油酸分子周圍的Pt-Fe微粒子。
在此之上形成膜厚20nm的(ZnS)80(SiO2)20保護(hù)層7、膜厚60nm的Al90Ti10反射層8。作為記錄層，使用已知的Ge2Sb2Te5、Ge5Sb70Te25等的Ge-Sb-Te族記錄材料和Ag-In-Sb-Te族記錄材料。利用磁控管濺射器裝置形成層疊膜。
由于存在上述適當(dāng)規(guī)則排列的大小整齊的Pt-Fe粒子，透過Ge-Sb-Te記錄層的光被這些粒子吸收而產(chǎn)生熱，該熱又被付與記錄膜。因此，因?yàn)樵谟涗泴由蠒?huì)周期性地產(chǎn)生熱圖形，而在Pt-Fe粒子之間溫度急劇下降，所以能夠使在記錄時(shí)形成的相變記錄標(biāo)志的端部(邊沿)的位置被規(guī)制在與Pt-Fe粒子的端部大致一致的位置。
如在K.M.Leung，Phys.Rev.vol.A33 p2461(1986)，D.S.Chemla and D.A.B.Miller，Opt.Lett.Vol.11，p522(1986)，Schmitt-Rink，D.A.B.Miiler and D.S.Chemla，Phys.Rev.vol.B35，p8113(1987)，J.W.Haus，N.Kalyaniwalla，R.Inguva and C.M.Bowden，J.Appl.Phys.Vol.65，p1420(1989)，P.Poyer，J.P.Goudonnet，R.J.Warmack and T.L.Ferrell，Phys Rev.vol.B35，p3753(1987)中所報(bào)告的那樣，由于光照射Pt-Fe這樣的金屬會(huì)產(chǎn)生等離子體振子激發(fā)，產(chǎn)生與光照射強(qiáng)度和光吸收及反射不成比例的非線形效果。該效果在照射了與金屬粒子由于等粒子體振子造成的共諧吸收引起的光波長(zhǎng)稍微偏離一點(diǎn)的波長(zhǎng)的光的時(shí)候比較顯著，由于吸收了某一強(qiáng)度以上的光而產(chǎn)生的共諧波長(zhǎng)移位，引起正在照射的波長(zhǎng)的共諧吸收，光吸收急劇增大。這樣的非線形效果在金屬微粒子周圍具有非線形效果的有機(jī)或無機(jī)電介質(zhì)的情況下特別顯著，但周圍的材料沒有非線形效果也會(huì)產(chǎn)生。本實(shí)施例的油酰胺、油酸和聚乙烯亞胺就只具有一點(diǎn)非線形效果。
作為代替Pt-Fe的材料，理想的是Pt-Co，以及Au、Ag等單體金屬。在Au的情況下，理想的是，不是油酰胺、油酸而是在其末端附著有硫醇基的直鏈的碳?xì)浠衔锓肿痈街谥車?br> 使用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)來代替聚乙烯亞胺也能進(jìn)行同樣的工藝。
在本實(shí)施例中，除去了凸緣部分的聚乙烯亞胺，但也可以保留它而使Pt-Fe粒子也自結(jié)合化并附著在凸緣部分。但在這種情況下，由于在向凹槽部分記錄時(shí)，在向凸緣部分索引記錄或向凸緣、凹槽記錄的情況下，凸緣部分的記錄標(biāo)記的一部分有可能被消去，所以對(duì)窄磁道間距化有制約。
在本發(fā)明的涂抹或?qū)⒁r底浸泡在液體中的方法以外，也可以以利用LB法(Langmur-Brodget method)從液體表面聚集的方法形成自結(jié)合化膜。但是，記錄區(qū)域的面積越大，對(duì)其全體進(jìn)行完全自結(jié)合化就越難。
在設(shè)置有相變記錄層的情況下，通過加熱，記錄膜產(chǎn)生結(jié)晶化或非結(jié)晶化的相變。
也可以通過熱化學(xué)變化(例如色素的脫色反應(yīng))使折射率、消光系數(shù)中的至少一個(gè)變化的有機(jī)或無機(jī)材料層作為別的層而層疊，通過該層的變化也可進(jìn)行記錄。
進(jìn)而，將紫外線硬化樹脂9涂抹在上述盤部件材料的膜表面上，與另一塊同樣形狀的襯底緊貼，而得到盤狀信息記錄介質(zhì)。
另外，使記錄、重放激光從襯底側(cè)入射。也可以使激光從疊合的襯底側(cè)入射。但是，在這種情況下，決定記錄膜厚度時(shí)要使得反射率約為10％，并能夠得到讀出的對(duì)比率。
(初始結(jié)晶化)對(duì)如前所述那樣作成的盤的相變記錄層進(jìn)行如下所述那樣的初始結(jié)晶化。使盤旋轉(zhuǎn)，并使功率800W、點(diǎn)狀的沿介質(zhì)半徑方向形成較長(zhǎng)的長(zhǎng)圓形的半導(dǎo)體激光(波長(zhǎng)約為810nm)通過襯底，照射在記錄層上。光點(diǎn)以介質(zhì)半徑方向的光點(diǎn)長(zhǎng)度的1/4為單位移動(dòng)。如此進(jìn)行初始結(jié)晶化。該初始結(jié)晶化進(jìn)行一次也可以，但如果循環(huán)進(jìn)行2次則可以通過初始結(jié)晶化稍微減少噪音的上升。
(記錄、消去、重放)對(duì)上述記錄介質(zhì)進(jìn)行信息的記錄重放。以下，利用圖3說明本信息記錄重放的操作。首先，說明采用對(duì)每個(gè)記錄重放的區(qū)域改變盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)的ZCAV(區(qū)域參數(shù)線性速率)方式的方法作為進(jìn)行記錄重放時(shí)的電動(dòng)機(jī)控制方法。
記錄裝置外部的信息以8比特為1單位，被傳送到8-16調(diào)制器。在將信息記錄到信息記錄介質(zhì)(以下稱為光盤)上的時(shí)候，是利用將8比特信息變換為16比特的調(diào)制方式，即8-16調(diào)制方式進(jìn)行記錄的。在該調(diào)制方式下，將對(duì)應(yīng)于8比特信息的3T-14T標(biāo)志長(zhǎng)的信息記錄到介質(zhì)上。圖中的8-16調(diào)制器就進(jìn)行該調(diào)制。進(jìn)而，此處的T是表示記錄信息時(shí)的時(shí)鐘周期。盤以與光點(diǎn)的相對(duì)速度為15m/s的線速度旋轉(zhuǎn)。
通過8-16調(diào)制器變換了的3T-14T的數(shù)字信號(hào)被傳送到記錄波形發(fā)生電路，生成多脈沖記錄波形。
這時(shí)，用來形成記錄標(biāo)記的功率電平為5mW，能夠消去的記錄標(biāo)記的中間功率電平為2mW，降低了的功率電平為0.1mW。即使線速度從15m/s改變了，該范圍也沒有很大變化。在0.2mW以上到2mW以下的范圍內(nèi)就能進(jìn)行實(shí)際的讀出。如果以超過2mW的功率電平長(zhǎng)時(shí)間讀取，就會(huì)使被記錄的數(shù)據(jù)發(fā)生劣化。另外，在上述記錄波形發(fā)生電路內(nèi)，使3T-14T的信號(hào)在時(shí)間序列上交互地與“0”、“1”對(duì)應(yīng)。這時(shí)，被照射了高功率電平的脈沖的區(qū)域變化為非結(jié)晶物質(zhì)(標(biāo)記部分)。另外，在上述記錄波形發(fā)生電路8-6內(nèi)，在形成為了形成標(biāo)記部分的一連串高能脈沖序列的時(shí)候，具有與對(duì)應(yīng)于標(biāo)記部分前后的空白部分的長(zhǎng)度使多脈沖波形的先頭脈沖幅度和最后脈沖幅度變化的方式(適應(yīng)型記錄波形控制)對(duì)應(yīng)的多脈沖波形表，由此產(chǎn)生了能夠極力排除在標(biāo)記間產(chǎn)生的標(biāo)記間熱干涉的影響的多脈沖記錄波形。
通過記錄波形發(fā)生電路產(chǎn)生的記錄波形被傳送到激光驅(qū)動(dòng)電路，激光驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)該記錄波形，使光頭內(nèi)的半導(dǎo)體激光器發(fā)光。
在安裝在本記錄裝置中的光頭中，使用光波長(zhǎng)400nm的半導(dǎo)體激光作為信息記錄用的激光光束。另外，通過透鏡NA0.63的物鏡將該激光聚光照射在上述盤的記錄層上，通過照射激光光束進(jìn)行信息的記錄。
另外，在相變記錄層的情況下，結(jié)晶狀態(tài)的介質(zhì)的反射率較高，記錄后變?yōu)榉墙Y(jié)晶狀態(tài)的區(qū)域的反射率較低。如果根據(jù)信息信號(hào)反復(fù)照射脈沖激光，就形成了非結(jié)晶質(zhì)的記錄標(biāo)記序列。
利用上述光頭進(jìn)行被記錄的信息的重放。通過將激光光束照射在記錄了的標(biāo)記上，檢測(cè)從標(biāo)記和標(biāo)記以外的部分發(fā)射的反射光獲得重放信號(hào)。通過前置放大器將該重放信號(hào)的振幅擴(kuò)大，在8-16解調(diào)器將每個(gè)16比特變換為8比特的信息。通過以上動(dòng)作，結(jié)束對(duì)記錄的標(biāo)記的重放。
在以以上條件進(jìn)行標(biāo)記邊緣記錄的情況下，作為最短標(biāo)記的3T標(biāo)記的標(biāo)記長(zhǎng)度約為0.20μm，而最長(zhǎng)標(biāo)記的14T標(biāo)記的標(biāo)記長(zhǎng)度約為1.96μm。記錄信號(hào)還包括在信息信號(hào)的開始部分和終端部分重復(fù)出現(xiàn)的4T標(biāo)記和4T空白的冗余數(shù)據(jù)。在開始部分中還包括VFO。
(標(biāo)記邊緣記錄)在DVD-RAM和DVD-RW中采用能夠?qū)崿F(xiàn)高密度記錄的標(biāo)記邊緣記錄方式。標(biāo)記邊緣記錄是指通過使與形成在記錄膜上的記錄標(biāo)記的兩端的位置對(duì)應(yīng)于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的1的方式，由此，能夠使最短記錄標(biāo)記的長(zhǎng)度不是對(duì)應(yīng)于一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)間而是2-3個(gè)，來實(shí)現(xiàn)高密度化。在DVD-RAM中采用8-16調(diào)制方式，使其對(duì)應(yīng)于3個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)間。標(biāo)記邊緣記錄方式與使圓形記錄標(biāo)記的中心位置對(duì)應(yīng)于數(shù)字?jǐn)?shù)字的1的標(biāo)記位置記錄相比，具有不使記錄標(biāo)記極端變小也能進(jìn)行高密度記錄的長(zhǎng)處。進(jìn)而如果使用記錄標(biāo)記的長(zhǎng)度刻度小的調(diào)制方式，則提高了記錄密度。由于記錄介質(zhì)要求記錄標(biāo)記形狀的偏離要小，所以本實(shí)施例的記錄介質(zhì)首次可以實(shí)現(xiàn)上述記錄密度的提高。在此，在刻度為8-16調(diào)制的2/3的情況下，能夠得到良好的重放信號(hào)。
在相變記錄介質(zhì)中，在波形沒有變化的情況下，為了得到良好的記錄重放特性，理想的是以對(duì)應(yīng)于結(jié)晶化速度的最合適的線速度進(jìn)行記錄。但是，在訪問盤上半徑不同的記錄磁道間的時(shí)候，為了使線速度相同，就需要在改變轉(zhuǎn)數(shù)上花時(shí)間。所以在DVD-RAM中，采用ZCLV(區(qū)域參數(shù)線性速率)方式，使訪問速度不減慢而將盤的半徑方向分為24個(gè)區(qū)域，在某個(gè)區(qū)域內(nèi)為一定的旋轉(zhuǎn)數(shù)，只在必須訪問別的區(qū)域時(shí)改變旋轉(zhuǎn)數(shù)。在該方式中，由于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的最內(nèi)周的磁道與最外周的磁道的線速度稍有不同，所以記錄密度也稍有不同，但是在整個(gè)盤區(qū)域內(nèi)能夠幾乎以最大密度進(jìn)行記錄。
另一方面，對(duì)于大多在半徑方向上進(jìn)行訪問也不改變旋轉(zhuǎn)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)來講，理想的是采用旋轉(zhuǎn)數(shù)一定的CAV記錄方式，因?yàn)樗軌蛟诟淖冃D(zhuǎn)數(shù)時(shí)抑制電力消耗，所以在便攜機(jī)器也適用。
防止再結(jié)晶也是很重要的。這是因?yàn)樵谟捎谟涗洉r(shí)的記錄膜融解后的邊緣部分產(chǎn)生再結(jié)晶而使作為非結(jié)晶記錄標(biāo)記的殘留部分變窄的情況下，有必要通過形成規(guī)定大小的記錄標(biāo)記使更廣泛的區(qū)域融解，因而容易使相鄰磁道的溫度上升。在本發(fā)明中，熱產(chǎn)生是離散的，另外由于微粒子的存在而形成的凹凸具有阻止結(jié)晶成長(zhǎng)的作用，所以能夠防止不必要的再結(jié)晶。
(記錄層)作為記錄材料，可以對(duì)應(yīng)于所要求的記錄速度和其他特性，使用由Ge2Sb2Te5、Ge4Sb2Te7、Ge5Sb70Te25等組成的Ge-Sb-Te族材料和由Ag4In6Sb65Te25等組成的Ag-In-Sb-Te族材料等，以及已知的用于光盤的各種材料。記錄的機(jī)制除了相變之外，還可以是不能多次改寫的記錄層(相變材料層等)自身形成凹坑、顯色能的破壞、顏色的變化、相鄰的光半導(dǎo)體層和襯底的變化、變形。
在不要求多次改寫的情況下，也可以使用有機(jī)材料，可以使用各種有機(jī)導(dǎo)電材料、被用于CD-R、DVD-R的不一定非要導(dǎo)電性高的色素、光致變色的色素和其他已知的色素。在這些情況下，是利用通過光和/或電流的作用使有機(jī)材料自身和/或光導(dǎo)電體層和/或襯底表面產(chǎn)生構(gòu)造變化而造成光學(xué)變化或形成凹坑作為記錄機(jī)制的。
(界面層)
為了使晶核形成速度和結(jié)晶成長(zhǎng)速度增快，加速結(jié)晶速度，理想的是在上述以外，在與記錄膜之間設(shè)置界面層。作為界面層的材料理想的是由下述材料組成的組，即Ta2O5等Ta氧化物、Cr2O3等Cr氧化物、Al2O3等Al氧化物、SiO2等Si氧化物、GeO2等Ge氧化物、SnO2等Sn氧化物、ZrO2等Zr氧化物、Co、Ni的氧化物、Cr、Ge、Ti、Al、Si、Ta、Zr、B、Hf的氮化物中的單獨(dú)或兩者以上的混合物。也可以在這些中添加不到50原子％的ZnS。在這中間較理想的是Cr2O3，它能夠?qū)⒍啻胃膶憰r(shí)的反射率級(jí)別的變動(dòng)控制在5％以下，并減少跳動(dòng)。較理想的還有CoO、Cr2O、NiO，它們的初始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶粒直徑均勻，改寫初期的跳動(dòng)上升小。另外，較理想的還有AlN、TaN、TiN、ZrN、BN、CrN、Cr2N、GeN、HfN或Si3N4、Al-Si-N類材料(例如AlSiN2)、Al-Ti-N類材料、Si-Ti-N類材料、Si-O-N類材料，這些氮化物的混合物的粘接力大，外部沖擊造成的信息記錄介質(zhì)的劣化小。另外，如果包含大于等于60mol％的Cr80Ge20等Cr-Ge類材料、Cr和Ge的氧化物或氮化物，則可以提高保存壽命，維持高溫高溫環(huán)境下的記錄介質(zhì)的高性能。
(電介質(zhì)(絕緣物)保護(hù)層)記錄層的周圍的絕緣物層的熔點(diǎn)最好是在600℃以上。在使用熔點(diǎn)低于600℃的材料作為絕緣物層的情況下，有可能由于記錄時(shí)在記錄層產(chǎn)生的熱和絕緣物層自身產(chǎn)生的發(fā)熱而劣化，造成光學(xué)特性變化，S/N降低。關(guān)于上述各層的膜厚、材料，以各自單獨(dú)的理想范圍就能提高記錄、重放特性，但通過將各自的理想范圍組合，能夠更好地提高效果。作為絕緣物層可以使用SiO2、Al2O3、Cr2O3、Ta2O5、GeO2、GeN、Si3N4、(ZnS)80(SiO2)20以及這些的組成比不同的材料等、很多的氧化物、氮化物。也可以使用絕緣性的有機(jī)材料。
(襯底)在本實(shí)施例中，使用在表面直接有跟蹤用的溝的聚碳酸酯襯底77，具有跟蹤用的溝的襯底是指記錄、重放波長(zhǎng)為入時(shí)，在襯底的整個(gè)表面或一部分上具有深度大于、等于λ/15n(n為襯底材料的折射率)的溝的襯底。溝可以是連續(xù)一周形成的，也可以是途中分割的。已知溝深度約為λ/12n時(shí)，跟蹤和噪音的平衡最為理想。該溝寬度可以因位置而不同?？梢允蔷哂心軌蛟跍喜糠趾屯咕壊糠謨煞竭M(jìn)行記錄、重放的格式的襯底，也可以是向其中一方進(jìn)行記錄的格式的襯底。在只向凹槽進(jìn)行記錄的類型中，理想的是磁道間距在波長(zhǎng)/聚光透鏡的NA的0.7倍附近，凹槽寬度在其1/2附近。
在不特別要求價(jià)格低的情況下，也可以使用通過利用光致抗蝕膜進(jìn)行的蝕刻在玻璃襯底上直接形成溝等凹凸圖形的類型、從母盤向玻璃襯底上的紫外線硬化樹脂層轉(zhuǎn)寫了凹凸圖形的類型。
在使用例如4元件的狹窄激光作為激光光源的情況下，能夠提高近4倍的數(shù)據(jù)傳送速度。
在本實(shí)施例的記錄介質(zhì)的相變記錄層的下部(光入射側(cè))和金屬超微粒子層的上面設(shè)置有透明電極，如果一邊向電極的全體施加約5V的電壓，一邊向應(yīng)該形成記錄標(biāo)記的地方照射光，則能夠通過在Ge-Sb-Te記錄層上生成的光載體，使電流只流過照射部分的記錄層和金屬超微粒子，以低激光能量進(jìn)行記錄，同時(shí)能夠增加記錄的閾值性，形成正確的記錄標(biāo)記。如果將上部保護(hù)層減薄到小于等于10nm，則可以不設(shè)置Al合金反射層側(cè)的透明電極，用反射層來兼作。向必須施加這樣的電壓的盤的電力提供能夠通過驅(qū)動(dòng)器的固定側(cè)的高輸出(150mW)的半導(dǎo)體激光和盤旋轉(zhuǎn)軸的例如圍繞托盤器的下部的太陽(yáng)能電池的組合以非接觸的形式進(jìn)行。從太陽(yáng)能電池向托盤器布線，并使之與從盤的記錄區(qū)域向最內(nèi)周部分延伸的2個(gè)或2個(gè)以上的透明電極接觸。
由于本實(shí)施例的記錄介質(zhì)已經(jīng)磁化，所以即使作為光磁記錄介質(zhì)、磁記錄介質(zhì)特別是熱致磁記錄介質(zhì)及光致磁記錄介質(zhì)，也具有忠實(shí)于應(yīng)該向微粒子的磁化方向已朝向一個(gè)方向的記錄區(qū)域記錄的信號(hào)的優(yōu)越特性。在這些情況下，就不需要相變材料的層了，但有必要使Pt-Fe等微粒子的易磁化軸方向一致。為此，使用一邊施加強(qiáng)磁場(chǎng)一邊加熱等方法。光照射引起的等離子體振子激發(fā)共諧吸收具有即使在弱外部磁場(chǎng)下也容易使磁性反轉(zhuǎn)的效果。在光磁記錄的情況下，使用已經(jīng)熟知的光磁用光頭、施加磁場(chǎng)用電磁石。在磁記錄的情況下，使用磁頭進(jìn)行記錄，而在熱致磁記錄的情況下，再追加加熱器。在光致磁記錄的情況下，使用具有線圈、聚光光學(xué)系統(tǒng)的記錄頭。在這些記錄方式進(jìn)行記錄時(shí)向記錄介質(zhì)付與的能量為磁能、熱能、光能。在任一種情況下，進(jìn)行讀出時(shí)都使用GMR磁頭。在這些情況下，理想的是使用Pt50Co50等Pt-Co類合金作為超微粒子的組成，一邊加熱一邊施加磁場(chǎng)時(shí)容易調(diào)整易磁化軸。另外，沒有設(shè)置圖1的發(fā)射層8上面的層。另外，襯底使用玻璃襯底。
(實(shí)施例2)記錄介質(zhì)和裝置結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1一樣，但采用多值記錄作為記錄方式。改變記錄磁道上的單位長(zhǎng)度中記錄標(biāo)記所占的比例進(jìn)行多值記錄。在對(duì)通常的相變記錄介質(zhì)進(jìn)行多值記錄的情況下，如與M.Horie等的論文PCDOS2001的Proceedings的第20頁(yè)(2001)的圖8一樣的圖4所示，無法回避記錄標(biāo)記形狀產(chǎn)生歪斜，而容易使讀出信號(hào)產(chǎn)生錯(cuò)誤。但是在利用了本發(fā)明的自結(jié)合的記錄介質(zhì)中，即使進(jìn)行同樣的記錄，標(biāo)記形狀也是正確的，如圖5的重放信號(hào)處理后的波形軌跡例所示的那樣，能夠正確地得到具有4值水平的重放信號(hào)。若依據(jù)時(shí)刻將圖中的4條橫線所示的水平切割開，則能夠判斷出錯(cuò)誤率比現(xiàn)有的介質(zhì)低1個(gè)級(jí)別的水平。即使是上述文獻(xiàn)那樣的8值記錄，其錯(cuò)誤率也只是2倍。
(實(shí)施例3)本實(shí)施例是關(guān)于多層結(jié)構(gòu)記錄介質(zhì)及使用它的記錄裝置。
如圖6所示，記錄介質(zhì)的第1層是與實(shí)施例1同樣地被形成的。但是，由于用于實(shí)驗(yàn)的光源的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以使用磁道間距1微米、溝寬度0.3微米的較廣的形式。微粒子不是金屬，是在SiO2周圍設(shè)置厚5nm的花青色素層后，再在周圍附著油酸。沒有設(shè)置Ge-Sb-Te記錄層。為了自動(dòng)定位、跟蹤，首先在襯底的表面上設(shè)置厚10nm的由半透明的Ag95Pd3Cu2組成的半透明反射層11。在圖6中，從圖1的記錄層到上部保護(hù)層之間展示的是未詳細(xì)寫出的寬粗斜線的層13及17等。如下所述制作周圍附著了花青色素的SiO2微粒子。將市售的膠質(zhì)二氧化硅擴(kuò)散到酒精中，從金絡(luò)合物向表面析出約1nm的薄Au層。接著，再在其上添加末端附著了硫醇基的花青色素，并使其附著在微粒子的周圍。通過噴濺(ZnS)80(SiO2)20，在如此形成的第1層的緊上面形成厚度約100nm的用來隔熱的透明隔離層，并再一次與第1層同樣地設(shè)置將由SiO2和其周圍的色素組成的微粒子周期排列的層。但是，第2層的SiO2微粒子的粒子直徑與第1層的稍有不同。這樣的微粒子的粒子直徑的選擇是通過在形成作為真空蒸發(fā)法等的粒子直徑分布的微粒子后，以使其分散在上述液體中的狀態(tài)放置于離心分離機(jī)中，通過選擇所采取的層來選擇粒子直徑的方法實(shí)現(xiàn)的。
盡管在圖6中未明確示出，由于重復(fù)設(shè)置涂抹層，所以凹槽的凹凸幾乎都被埋在上面的層中，變得平坦了。
從使用波長(zhǎng)可變半導(dǎo)體激光作為光源的光頭，向如上述那樣形成的記錄介質(zhì)上照射選擇了波長(zhǎng)的激光。
作為波長(zhǎng)可變激光，可以使用色素激光和鈦藍(lán)寶石激光，但理想的是使用已知的半導(dǎo)體波長(zhǎng)可變激光，可以使裝置小型化。在此使用了DFB激光，但如果使用DBR激光則具有可以快速選擇波長(zhǎng)的長(zhǎng)處。
如已知的那樣，由于根據(jù)粒子的直徑的不同而在粒狀光吸收體中引起共諧吸收的波長(zhǎng)不同，所以根據(jù)波長(zhǎng)引起吸收的層是不同的，能夠減少外面的層對(duì)吸收的惡劣影響而使里面的層吸收照射光，而對(duì)任意的層進(jìn)行記錄、讀出。另外，由于將吸收光的部分明確分為層，所以能夠在膜厚方向無錯(cuò)誤地進(jìn)行記錄和重放。
利用紫外線硬化樹脂在上述層疊膜上形成外敷層，并緊貼于同樣的另一張盤上。
記錄、重放裝置的結(jié)構(gòu)等與實(shí)施例1是一樣的。記錄是通過利用強(qiáng)光使色素層脫色進(jìn)行的。讀出是利用由于脫色造成的反射率變化進(jìn)行的。
通過使色素的變化特別是反射率差容易被看到的光學(xué)設(shè)計(jì)，能夠幾乎獨(dú)立地對(duì)多層記錄膜進(jìn)行讀出。由于能夠使每個(gè)記錄層成為光學(xué)等價(jià)，所以理想的是將從記錄層到記錄層的光學(xué)膜厚設(shè)置為大約是讀出光的波長(zhǎng)的1個(gè)波長(zhǎng)量。
如果設(shè)置各層的厚度大約為聚焦透鏡的焦距深度，并稀釋透明有機(jī)材料改變色素濃度，使越向內(nèi)的層的光吸收系數(shù)越大，則使焦點(diǎn)位置擺向深度方向，對(duì)高密度記錄有好處。另外，如果稍微減薄各層的膜厚，則有利于海量全息相片記錄等。也可以將各層的光吸收系數(shù)設(shè)置為幾乎相同并減薄膜厚，使高能照射深入到里層，而低能照射只對(duì)接近入射側(cè)的層進(jìn)行記錄，如此進(jìn)行多值記錄。
也可以將全部的層劃分為若干組，例如在本實(shí)施例的情況下，將4層劃分為2層一組。
進(jìn)而，隔熱層也可以是透明無機(jī)電介質(zhì)，但如果是有機(jī)材料，則與上述同樣的理由在光學(xué)上是理想的。隔熱層還可以是具有導(dǎo)電性的，但沒有則更理想，可以使用改性聚丙烯腈纖維低聚物、聚合物、金屬肽菁染料的真空鍍膜等許多材料。
多層膜也可以全部在聚焦透鏡的焦點(diǎn)深度內(nèi)，可以每幾層(例如每3層)就夾著一層厚20-24微米的隔離層，改變焦點(diǎn)位置來進(jìn)行各層的記錄、重放。在這種情況下，在使用2層以上的隔離層的情況下，最好在光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)償球面象差的元件。
可以與實(shí)施例1同樣地使各個(gè)多層膜的用來記錄的自結(jié)合超微粒子體層被透明電極夾著，一邊施加電壓一邊進(jìn)行記錄。在這種情況下，如果在各個(gè)透明電極間設(shè)置無機(jī)或有機(jī)的已知的電致變色材料層，則能夠只改變施加了電壓的層的電致變色層的顏色，在選擇了里層時(shí)減少外層對(duì)光吸收的惡劣影響。
可以使用實(shí)施例1中所述的能夠用于“電介質(zhì)(絕緣物)保護(hù)膜”的各種材料來代替用于微小粒子的SiO2。
(實(shí)施例4)在本實(shí)施例中，記錄介質(zhì)與實(shí)施例1一樣，但使用周圍附著了有機(jī)分子的相變記錄材料的微粒作為微粒子狀無機(jī)物。通過一邊使記錄材料在低真空中蒸發(fā)，一邊噴涂丙烯基電介質(zhì)單體來制作相變記錄材料的微粒，并使其擴(kuò)散在有機(jī)溶劑中進(jìn)行離心分離，取出其中的一部分，將粒子直徑控制在正負(fù)10％范圍內(nèi)。
如下這樣制作記錄介質(zhì)。首先，如圖7所示那樣，在直徑8cm、厚0.6mm的表面具有磁道間距為0.4微米的深23nm的凹槽內(nèi)記錄(在此，從光點(diǎn)看是凸緣記錄)用的跟蹤用溝(寬0.15微米)，在通過溝的擺動(dòng)來表現(xiàn)地址的聚碳酸酯襯底21上，形成膜厚30nm的SiO2。利用在原盤的光致抗蝕膜上經(jīng)過電鍍的鎳母盤向襯底表面轉(zhuǎn)寫溝圖案。在上述SiO2層上涂抹被溶于氯仿的聚乙烯亞胺，并使其干燥。接著，將周圍附著有油酰胺和油酸分子的相變材料Ge4Sb2Te7的直徑15nm的許多粒子溶于己烷中并涂抹，然后，用己烷對(duì)沒有吸附在聚乙烯亞胺上的粒子進(jìn)行沖洗。上述跟蹤用的溝每個(gè)間隔65nm，在其間存在約10nm的沒有成為溝的部分。在該溝的各部分以15nm周期適當(dāng)規(guī)則地聚集記錄材料粒子，與圖2所示的那樣地排列。在其上形成膜厚20nm的(ZnS)80(SiO2)20保護(hù)層、60nm的Al90Ti10反射層。作為相變材料，使用已知的Ge2Sb2Te5、Ge5Sb70Te25等Ge-Sb-Te類記錄材料、Ag-In-Sb-Te類記錄材料。利用磁控管噴濺裝置形成層疊膜。
由于存在上述適當(dāng)規(guī)則排列的大小整齊的相變材料粒子，照射的光被這些粒子吸收而產(chǎn)生熱。因此，熱圖形也是周期性的，而由于在相變材料粒子之間溫度急劇下降，所以記錄時(shí)發(fā)生相變的相變材料微粒子的范圍就變得正確了。
進(jìn)而，向上述盤部件材料的膜表面涂抹紫外線硬化樹脂，并與另一張同樣形狀的襯底緊貼，而得到盤狀信息記錄介質(zhì)。
此外，記錄·重放方法和實(shí)施例1相同，使記錄·重放激光從襯底一側(cè)入射。
(實(shí)施例)在本實(shí)施例中，使用與實(shí)施例4一樣的記錄介質(zhì)，但使用C60等顆粒狀(橢圓球狀)的原子集合來代替相變記錄材料的微粒子。使該原子集合與聚乙烯亞胺等的聚合物的側(cè)鏈結(jié)合，形成適當(dāng)規(guī)則的排列。利用強(qiáng)光激發(fā)C60，通過聚合物的變形進(jìn)行記錄。利用變形引起的光的折射和散射對(duì)記錄的信息進(jìn)行讀出。這樣，作為本發(fā)明的變形，使用由球狀碳、形成微小粒狀的有機(jī)分子的自結(jié)合記錄介質(zhì)也能實(shí)現(xiàn)高密度記錄。在這種情況下，可以使粒狀有機(jī)分子周圍的有機(jī)分子吸收光，也可以利用粒狀有機(jī)分子進(jìn)行吸收，而使周圍的有機(jī)分子透明。
在本發(fā)明的記錄介質(zhì)中，由于能夠使記錄標(biāo)記的形狀忠實(shí)于應(yīng)該記錄的信號(hào)，所以能夠進(jìn)行高密度記錄。
另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠大幅度地進(jìn)行多層化，能夠提高實(shí)際的記錄密度，使每張記錄介質(zhì)的記錄容量大幅度地提高。
權(quán)利要求
1.一種通過能量照射記錄信息的信息記錄介質(zhì)，其特征在于具有能量吸收度不同的無機(jī)物和有機(jī)物在磁道方向交互排列的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于上述信息記錄介質(zhì)具有與上述層相鄰或接近的相變記錄層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于上述無機(jī)物由相變記錄材料的微粒子構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于上述層位于在磁道方向具有周期性凹凸的襯底上，上述排列與上述襯底表面的凹凸同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于在上述層與上述襯底之間具有高分子層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于在上述信息記錄介質(zhì)的膜厚方向上形成多層的上述層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其特征在于上述無機(jī)物是由多個(gè)碳原子組成的獨(dú)立的原子群。
8.一種信息記錄方法，其特征在于向具有無機(jī)物和有機(jī)物在磁道方向交互排列的層的記錄介質(zhì)付與能量，使上述無機(jī)物和有機(jī)物有選擇性地吸收能量，在上述介質(zhì)上記錄信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息記錄方法，其特征在于通過光照射付與上述能量，上述光照射的點(diǎn)從上述無機(jī)物向上述有機(jī)物照射。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息記錄方法，其特征在于通過電極將上述能量作為電能從上述無機(jī)物向上述有機(jī)物付與。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的信息記錄方法，其特征在于將上述電極設(shè)置為夾住上述層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息記錄方法，其特征在于上述層位于在磁道方向具有周期性凹凸的襯底上，上述排列與上述襯底表面的凹凸同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信息記錄方法，其特征在于在上述層與上述襯底之間具有高分子層。
14.一種信息重放方法，其特征在于向記錄了信息的具有光吸收度不同的無機(jī)物和有機(jī)物在磁道方向交互排列的層的介質(zhì)照射光，檢測(cè)其反射光，生成多值記錄的各值與上述無機(jī)物和有機(jī)物的邊界部分對(duì)應(yīng)的重放信號(hào)，來重放記錄在上述介質(zhì)中的信息。
全文摘要
本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)、信息記錄、重放方法通過設(shè)置光吸收金屬或電介質(zhì)或記錄材料的超微小粒子適當(dāng)規(guī)則排列的層，來實(shí)現(xiàn)高速記錄和高密度記錄。通過超微小粒子的共諧等離子體振子激發(fā)、共諧吸收等，使記錄標(biāo)記的端部(邊沿)的位置正確，能夠在多層的情況下通過波長(zhǎng)只在特定的層引起強(qiáng)吸收，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度大容量的記錄。
文檔編號(hào)G11B7/243GK1474392SQ0314120
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者寺尾元康, 土屋裕子, 松本拓也, 小島恭子, 也, 子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所