專利名稱：相變記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種相變記錄介質(zhì)，其通過(guò)用光束照射而可逆地改變狀態(tài)來(lái)記錄信息。本發(fā)明尤其是涉及這樣一種相變記錄介質(zhì)，其中用于保持被記錄信息的薄膜中的原子排列在非晶態(tài)與晶態(tài)之間變化。
背景技術(shù)：
(相變光學(xué)記錄原理)在相變光學(xué)記錄膜中，加熱到熔點(diǎn)或更高的部分一般會(huì)熔化并在迅速冷卻時(shí)獲得非結(jié)晶原子排列。近來(lái)的研究表明有這種可能性，即該非結(jié)晶原子排列并非完全非晶態(tài)而是具有短程規(guī)則性。不過(guò)，XRD(X射線衍射)測(cè)量示出并沒(méi)有晶體存在時(shí)應(yīng)觀察到的譜峰。因此，作為晶態(tài)基本特征的長(zhǎng)程規(guī)則性并不存在或非常弱。因此，“加熱到熔點(diǎn)或更高溫度的部分在迅速冷卻時(shí)獲得的非結(jié)晶原子排列的狀態(tài)”在下文中將照常稱為非晶態(tài)。此外，當(dāng)把材料在從結(jié)晶溫度到熔點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)保持預(yù)定時(shí)間或更長(zhǎng)時(shí)，該材料如果本來(lái)是結(jié)晶的則將保持晶態(tài)，而如果本來(lái)是非結(jié)晶的則將結(jié)晶(固相擦除模式)。根據(jù)記錄膜的材料，也可以通過(guò)把記錄膜的非結(jié)晶部分加熱到熔點(diǎn)或更高溫度使該部分熔化，然后逐漸冷卻來(lái)使之結(jié)晶(熔化擦除模式)。
由于從非結(jié)晶部分反射的光強(qiáng)度不同于從結(jié)晶部分反射的光強(qiáng)度，因此該反射的光強(qiáng)度被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)強(qiáng)度，并通過(guò)對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換來(lái)讀出信息。這就是相變記錄介質(zhì)的原理。還可以通過(guò)使用如馬氏體相之類的亞穩(wěn)晶相與穩(wěn)定晶相之間的轉(zhuǎn)變或者多個(gè)亞穩(wěn)晶相之間的轉(zhuǎn)變代替結(jié)晶相-非結(jié)晶相轉(zhuǎn)變，來(lái)記錄和讀出信息。
(增加密度的方法)要記錄在一個(gè)記錄介質(zhì)上的信息量，即記錄容量可通過(guò)以下兩種方法增加。一種是減小軌道方向上的記錄標(biāo)記間距。然而，如果尺寸縮小到了一定程度，記錄標(biāo)記變得比用來(lái)重放的光束尺寸還小，因此重放射束點(diǎn)可能暫時(shí)包含兩個(gè)記錄標(biāo)記。如果記錄標(biāo)記相互分開(kāi)得較多，則重放信號(hào)大程度地調(diào)制，于是獲得幅度較大的信號(hào)。然而，如果記錄標(biāo)記相互接近，則獲得幅度較小的信號(hào)，從而在轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)容易發(fā)生誤差。
另一種記錄密度增加方法是減小軌道間距。該方法可增加記錄密度而不會(huì)受到由標(biāo)記間距尺寸縮小導(dǎo)致的信號(hào)強(qiáng)度減小的太大影響。然而，該方法存在以下問(wèn)題，即在軌道間距等于或小于光束尺寸的區(qū)域中，當(dāng)對(duì)某一軌道的鄰近軌道寫(xiě)入或擦除信息時(shí)該某一軌道上的信息會(huì)受到損害。即發(fā)生所謂的交叉擦除。
交叉擦除的原因是在鄰近軌道上的激光束的邊緣直接照射標(biāo)記，在記錄過(guò)程中的熱流流進(jìn)了鄰近軌道并使鄰近軌道上的標(biāo)記的溫度上升，從而損害該標(biāo)記的形狀。為增加相變記錄介質(zhì)的密度，必須解決這些問(wèn)題。同樣，要準(zhǔn)確讀取縮小了尺寸的標(biāo)記并同時(shí)降低讀取誤差的可能性，則希望使要形成的記錄標(biāo)記的邊緣光滑并使噪聲成分最小。
(通過(guò)多層介質(zhì)增加容量)另一種增加容量的方法是形成多個(gè)信息記錄層并把它們層積在一起。第2000 322770號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)了這種方法。設(shè)計(jì)成通過(guò)層積兩個(gè)層而對(duì)一個(gè)表面進(jìn)行讀/寫(xiě)信息的介質(zhì)被稱為單面雙層介質(zhì)，或簡(jiǎn)稱為雙層介質(zhì)。在該單面雙層介質(zhì)中，鄰近光入射側(cè)形成的信息層(下文中稱作L0)必須具有大約50％或更大的透光度，以便當(dāng)訪問(wèn)更遠(yuǎn)信息層(下文中稱作L1)時(shí)在L0中不會(huì)使光線衰減超過(guò)必須的量。為此，L0中的記錄膜厚度必須很薄，即10nm或更小。
由于該膜很薄，結(jié)晶所需的保持時(shí)間延長(zhǎng)，從而以正常速率重寫(xiě)(或覆寫(xiě))會(huì)發(fā)生不完全擦除。第12屆相變光學(xué)信息存儲(chǔ)器研討會(huì)論文集(PCOS2000論文集)的第36到41頁(yè)公開(kāi)了以Sn替代GeSbTe記錄膜的一部分的方法可有效解決上述問(wèn)題。同樣地，第2001 232941號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)了以Bi、In、Sn和Pb部分地替代GeSbTe記錄膜是有效的。然而，為保證上述的擦除率，僅僅改進(jìn)記錄膜材料還不能滿足，必須在該記錄膜的分界面中形成具有結(jié)晶促進(jìn)作用的膜。
根據(jù)PCOS2000論文集第36到41頁(yè)，氮化鍺(GeN)作為“具有結(jié)晶促進(jìn)作用的分界面膜”是有效的。然而，本發(fā)明人做了廣泛研究并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果傳統(tǒng)分界面膜材料如GeN與具有上述記錄膜材料的10nm或更小膜厚度的極薄的膜結(jié)合，則會(huì)發(fā)生交叉擦除并且不能很好地減小軌道間距。本發(fā)明人還做了廣泛研究，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)報(bào)告稱具有結(jié)晶促進(jìn)作用的碳化硅(SiC)增加了用于下一代高密度光盤(pán)的激光束在405nm波長(zhǎng)的光衰減系數(shù)，并造成大量光損失。另外，氮化鍺(GeN)和氮化硅(SiNx)也造成光損失。另一方面，不具有分界面膜的介質(zhì)可抑制熔化部分的再結(jié)晶并減少交叉擦除，但卻具有整體不充分的擦除率。
(高速記錄的方法)高速記錄是相變光學(xué)記錄的另一個(gè)必要條件。例如，當(dāng)記錄圖像或運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果可在比實(shí)際重放時(shí)間短的時(shí)間內(nèi)記錄該圖像或運(yùn)動(dòng)，則可以便于所分配介質(zhì)的聲音復(fù)制或所謂時(shí)移功能的執(zhí)行，該功能允許用戶在廣播記錄過(guò)程中對(duì)時(shí)間溯回從而來(lái)觀看先前的圖像或運(yùn)動(dòng)。干擾相變記錄中的高速記錄的一個(gè)原因是當(dāng)具有相對(duì)低的擦除水平的激光在覆寫(xiě)過(guò)程中進(jìn)行結(jié)晶時(shí)信息沒(méi)有完全擦除的問(wèn)題，即不充分擦除率的問(wèn)題。也就是說(shuō)，記錄標(biāo)記以高速經(jīng)過(guò)激光點(diǎn)，因此在能結(jié)晶的溫度范圍中沒(méi)有停留充分長(zhǎng)的時(shí)間，從而信息沒(méi)有被完全擦除。
第11-213446號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種通過(guò)在記錄膜的分界面中形成如GeN的材料來(lái)促進(jìn)結(jié)晶從而增加擦除率的方法。然而，本發(fā)明人使用第11-213446號(hào)日本專利申請(qǐng)所公開(kāi)的材料作為分界面膜而不控制記錄膜狀態(tài)或分界面狀態(tài)來(lái)做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熔化部分在記錄過(guò)程中部分地再結(jié)晶，即為了形成具有必需尺寸的記錄標(biāo)記需要熔化比所述必需尺寸大的范圍。該分界面膜的使用熔化了比必需區(qū)域更大的區(qū)域，因此加速了前面所述的交叉擦除，即從高密度記錄觀點(diǎn)看具有相反效果。換言之，如果以在從交叉擦除觀點(diǎn)看所允許的范圍內(nèi)的激光功率來(lái)記錄信息，則所形成的記錄標(biāo)記的寬度減小，并且所獲得的載波噪聲比(CNR)降低。另一方面，不具有分界面膜的介質(zhì)可抑制熔化部分的再結(jié)晶并減少交叉擦除，但具有整體不充分的擦除率。因此，出現(xiàn)了對(duì)能在記錄過(guò)程中抑制熔化部分的再結(jié)晶同時(shí)又能在擦除過(guò)程中增加結(jié)晶速率的新型分界面膜材料的需要。
(相變記錄介質(zhì)的膜設(shè)計(jì))在相變記錄介質(zhì)中，如在“相變光學(xué)記錄原理”中所說(shuō)明的，通過(guò)用激光脈沖照射而在記錄膜的期望部分中形成非結(jié)晶標(biāo)記(即寫(xiě)入數(shù)據(jù))，或通過(guò)用低功率激光照射使非結(jié)晶標(biāo)記結(jié)晶來(lái)擦除數(shù)據(jù)。在前一個(gè)處理中，通過(guò)迅速冷卻被激光照射的部分來(lái)形成非結(jié)晶標(biāo)記。在后一個(gè)處理中，當(dāng)逐漸冷卻時(shí)非結(jié)晶部分被結(jié)晶。此外，該記錄膜的激光吸收率越大，則記錄或擦除數(shù)據(jù)所需的激光功率越低；所述吸收率越小，則記錄或擦除數(shù)據(jù)所需的激光功率越高。該記錄膜的吸收率由以多層膜形式形成的介質(zhì)中的每一種膜材料的光特性和熱特性決定。例如，可通過(guò)選擇吸收率相等的膜材料來(lái)改變排列，并在快冷結(jié)構(gòu)與慢冷結(jié)構(gòu)之間或者在膜的縱向與橫向之間產(chǎn)生熱物理屬性的各向異性。
也就是說(shuō)，相變記錄介質(zhì)的膜設(shè)計(jì)包括光設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)。對(duì)于光設(shè)計(jì)，需要掌握每個(gè)薄膜的光特性。對(duì)于熱設(shè)計(jì)，需要掌握每個(gè)薄膜的熱物理屬性，如熔點(diǎn)、溶解潛熱和結(jié)晶溫度。薄膜的光學(xué)常數(shù)可使用如偏振光橢圓計(jì)之類的設(shè)備來(lái)測(cè)量。幾項(xiàng)研究已暗示出納米級(jí)膜的熱物理屬性與本體的熱物理屬性不同。然而，不可能在去掉其它因素的影響的情況下對(duì)其(薄膜的熱物理屬性和本體的熱物理屬性)進(jìn)行系統(tǒng)地測(cè)量。因此，必須用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)來(lái)校正它們(校正其它因素的影響以便掌握薄膜的熱物理屬性)。尤其是，幾乎沒(méi)有測(cè)量納米級(jí)膜之間的界面熱阻或邊界熱阻的方法。本發(fā)明人對(duì)這些問(wèn)題也做了廣泛研究，并已經(jīng)建立了一種熱設(shè)計(jì)方法，該方法考慮到了通過(guò)使用熱設(shè)計(jì)的高精度方法測(cè)量到的薄膜的熱物理屬性值和薄膜之間的邊界熱阻，從而完成本發(fā)明。
(界面層材料)
作為一種可用于替代GeN的具有結(jié)晶促進(jìn)作用的分界面層材料的已知技術(shù)，例如，2003-6794號(hào)日本專利申請(qǐng)“在幾種氧化物如Ta2O5中混合碳化物或氮化物的技術(shù)”公開(kāi)了其目標(biāo)是用硫(S)這種游離態(tài)的保護(hù)膜材料。第2003-6794號(hào)日本專利申請(qǐng)的主要目的是使用具有波長(zhǎng)λ＝650nm的激光二極管來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有DVD。第2003-6794號(hào)日本專利申請(qǐng)的材料在使用下一代藍(lán)紫激光二極管(λ＝405nm)時(shí)變得不透明且增加了光損失。因此該材料在下一代高密度介質(zhì)中存在問(wèn)題。上述GeN在λ＝405nm時(shí)也變得不透明且增加了光損失。
此外，第2003-323743號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)了關(guān)于(ZrO2)M(Cr2O3)100-M，即Zr Cr O體系的技術(shù)作為含有ZrO2分界面層材料的現(xiàn)有技術(shù)。M示出在該化合物中ZrO2的濃度。雖然在該材料體系中混合了Cr2O3，但該材料在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，尤其是在λ＝405nm時(shí)具有很大的衰減系數(shù)。因此，若該材料是膜中所含的混合材料，則即使在其含量很少的情況下，也會(huì)形成具有相對(duì)大的衰減系數(shù)的薄膜。
(記錄膜的材料體系)共晶體系記錄膜使用前述擦除處理中的熔化擦除模式，因此覆蓋層無(wú)需具有結(jié)晶促進(jìn)作用。因此，沒(méi)有檢驗(yàn)記錄膜的詳細(xì)情況，如膜材料和微觀結(jié)構(gòu)。另外，由于該共晶體系使用如上所述的熔化擦除模式，因此要執(zhí)行用來(lái)對(duì)槽岸(L)和溝槽(G)二者都進(jìn)行信息記錄和重放的所謂槽岸和溝槽記錄是很困難的。這非常不利于增加記錄密度。
相反，一種所謂的偽二元體系記錄膜材料如Ge2Sb2Te5可不使用熔化擦除模式，而是在固相狀態(tài)下快速地把它的物相從非晶態(tài)改變到晶態(tài)(固相擦除模式)。然而，如果該記錄膜很薄，則結(jié)晶所需的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，因此必須通過(guò)控制記錄膜的狀態(tài)或使用具有結(jié)晶促進(jìn)作用的分界面層材料來(lái)增大結(jié)晶速率。這實(shí)現(xiàn)了槽岸和溝槽記錄。
如上所述，關(guān)于使用相變體系的記錄膜和分界面層材料，已經(jīng)積累了大量的現(xiàn)象學(xué)發(fā)現(xiàn)、結(jié)晶學(xué)發(fā)現(xiàn)以及本體熱物理屬性和化學(xué)屬性的發(fā)現(xiàn)，并且這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)應(yīng)用到介質(zhì)的研究、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中。然而，目前幾乎沒(méi)有微觀研究或幾乎沒(méi)有關(guān)于例如材料電子狀態(tài)的研究。
S.K.Bahl等人試圖分析GeTe的電子狀態(tài)，GeTe目前作為相變記錄膜材料還有各種問(wèn)題因此大概很少被使用(J.Appl.Phys.(應(yīng)用物理雜志)，卷(1970)，第2，196頁(yè))。S.K.Bahl等人的研究基于由電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象如電阻率對(duì)溫度的依從關(guān)系而得到的簡(jiǎn)單的能帶模型，并旨在估計(jì)在晶態(tài)與非晶態(tài)之間能帶結(jié)構(gòu)中的大致變化。然而，由于該研究基于簡(jiǎn)單的能帶模型且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅僅是電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，因此S.K.Bahl等人提出的僅僅是非常簡(jiǎn)單的能帶模型。該研究當(dāng)然不能有助于將GeTe應(yīng)用到相變記錄介質(zhì)中。
此外，Ogawa等人試圖通過(guò)計(jì)算來(lái)估計(jì)作為可在相變記錄介質(zhì)中使用的材料Ge2Sb2Te5的電子狀態(tài)(PCOS1997論文集，第50頁(yè)到53頁(yè))。即，Ogawa等人試圖根據(jù)例如電阻率對(duì)溫度的依從關(guān)系來(lái)從晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)，但計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)事實(shí)無(wú)從比較，因此不能把該材料應(yīng)用到相變記錄介質(zhì)中。
在第2000-322770號(hào)或第2003-323743號(hào)日本專利申請(qǐng)、PCOS2000論文集第36到41頁(yè)或PCOS1997論文集第50到53頁(yè)中，執(zhí)行高速、高密度記錄的相變信息記錄介質(zhì)具有熔化區(qū)域在記錄過(guò)程中再結(jié)晶的問(wèn)題。此問(wèn)題容易導(dǎo)致交叉擦除的發(fā)生，這就易于干擾槽岸和溝槽記錄。此外，很難實(shí)現(xiàn)這樣一種能夠高速覆寫(xiě)的高密度、大容量相變記錄介質(zhì)，其中該相變記錄介質(zhì)即使在使用短波長(zhǎng)激光(λ＝405nm或更小)時(shí)也可保證高的結(jié)晶/非結(jié)晶對(duì)比度和高CNR，具有在高線速度下的充分高的擦除比，并且有良好的覆寫(xiě)(OW)循環(huán)特性和環(huán)境耐性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)能夠高速覆寫(xiě)的高密度、大容量相變記錄介質(zhì)。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變記錄介質(zhì)中，構(gòu)成記錄膜的元素從接觸該記錄膜的部分起在該記錄膜的厚度方向上具有偏析分布或濃度分布。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)能夠高速覆寫(xiě)的高密度、大容量相變記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中闡明，并且部分地從該描述中變得明顯或者通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)得知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可借助于下文中特別指出的手段及其結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


并入且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的

了本發(fā)明的實(shí)施例，并與上面給出的總描述和下面給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一同用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的截面結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖；圖2是示出用來(lái)測(cè)量記錄膜的價(jià)帶狀態(tài)密度(DOS)的樣本的排列實(shí)例的示圖；圖3是用來(lái)說(shuō)明用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的設(shè)備的示圖；圖4是用來(lái)說(shuō)明制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的步驟的流程圖；圖5A到5C是分別示出其中構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))記錄膜的元素(例如，Ge和Te)具有偏析分布或濃度分布的狀態(tài)實(shí)例的圖形；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的分界面層(上分界面膜和/或下分界面膜)的材料的實(shí)例的示圖；圖7是示出當(dāng)GeN用作所述分界面層材料時(shí)Ge與N的組成比的實(shí)例的示圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的記錄膜(L0和/或L1)材料的實(shí)例的示圖；圖9是示出用來(lái)說(shuō)明沒(méi)有分界面層的對(duì)比實(shí)例1、使用SiO2作為分界面層的對(duì)比實(shí)例2和使用Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例3的示圖；圖10是示出對(duì)于分界面層材料的各種組合，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖20中的au11/au12)的測(cè)量結(jié)果的示圖；注意，從價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)到更深能級(jí)的方向，例如在圖20中橫坐標(biāo)(x軸)結(jié)合能上增大的方向，即，朝橫坐標(biāo)左邊的方向是從價(jià)帶DOS峰值所在起能級(jí)的較低側(cè)；圖11是示出對(duì)于與在圖10中所示的那些不相同的分界面層材料的組合(包括其中沒(méi)有形成分界面層的情況)，晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖19中的au01/au02)的測(cè)量結(jié)果的示圖；圖12是示出用于以槽岸和溝槽記錄方法來(lái)評(píng)價(jià)記錄膜的評(píng)價(jià)條件實(shí)例的示圖；圖13是示出多個(gè)樣本的記錄膜評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR、SbER和ER)的示圖；圖14是示出多個(gè)樣本的其它記錄膜評(píng)價(jià)結(jié)果(以不同線速度的擦除比ER)的示圖；圖15是示出具有各種組成的記錄膜的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR和SbER)的示圖；圖16是示出當(dāng)向具有各種組成的記錄膜添加少量N時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR和SbER)的示圖；圖17是示出沒(méi)有分界面層的對(duì)比實(shí)例4、使用SiO2作為分界面層的對(duì)比實(shí)例5和使用Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例6的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR、SbER和ER)的示圖；圖18是示出分別使用SiO2和Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例5和6的其它評(píng)價(jià)結(jié)果(以不同線速度的ER)的示圖；圖19是用來(lái)說(shuō)明對(duì)于其中沒(méi)有形成分界面層的情況，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的圖形；圖20是用來(lái)說(shuō)明對(duì)于其中形成了分界面層的情況，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的圖形；
圖21是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的優(yōu)選組成范圍的GeSbTe三元體系相圖；圖22是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的優(yōu)選組成范圍的GeBiTe三元體系相圖；以及圖23是(當(dāng)在圖21中示出的Ge和/或Sb由Sn和/或Bi替代時(shí))用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的優(yōu)選組成范圍的Ge/Sn Sb/Bi Te三元體系相圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例。通常，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變記錄介質(zhì)中，構(gòu)成記錄膜的元素從接觸記錄膜的部分起在記錄膜的厚度方向上具有偏析分布或濃度分布。
根據(jù)實(shí)施例，圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(RW或RAM類型相變記錄光盤(pán))100的層排列實(shí)例。光學(xué)記錄介質(zhì)100是具有多個(gè)(在本實(shí)施例中為兩個(gè)，即L0和L1)信息層的多層光盤(pán)。當(dāng)從激光束入射那一側(cè)看時(shí)，該光學(xué)記錄介質(zhì)100包括L0信息層19、夾層分離層(粘合層)18和L1信息層20。通過(guò)在對(duì)要使用的激光束(具有405nm或更小波長(zhǎng)的短波長(zhǎng)激光)透明的基片1a上順序地層積第一干涉膜(下文也稱作保護(hù)膜或電介質(zhì)膜)11a、下分界面膜12a、L0記錄膜13a、上分界面膜14a、第二干涉膜15a、反射膜16a和第三干涉膜17a來(lái)形成L0信息層19。相反，通過(guò)在透明基片1b上順序地層積反射膜16b、第二干涉膜15b、上分界面膜14b、L1記錄膜13b、下分界面膜12b和第一干涉膜11b來(lái)形成L1信息層20。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(RW或RAM類型相變記錄光盤(pán))100具有其中使用夾層分離層18作為粘合劑來(lái)粘合L1信息層20的第一干涉膜11b和L0信息層19的第三干涉膜17a的結(jié)構(gòu)。
在L0信息層19的多層結(jié)構(gòu)中，第三干涉膜17a還用作有助于光增強(qiáng)和/或熱擴(kuò)散的電介質(zhì)膜(例如ZnS+SiO2)。
在L0記錄膜13a的上表面和下表面的至少一個(gè)(最好兩個(gè))上形成具有預(yù)定厚度(大約0.1到1.0nm的平均厚度)的極薄氧化膜21a。在L1記錄膜13b的上表面和下表面的至少一個(gè)(最好兩個(gè))上形成具有預(yù)定厚度(大約0.1到1.0nm的平均厚度)的極薄氧化膜21b。極薄氧化膜21a和21b由記錄膜13a和13b的相同構(gòu)成元素(例如，Ge和Te)構(gòu)成。
注意在圖1中由除去后綴“a”和“b”的相同參考數(shù)字表示的組分基本表示具有相同功能的組分。例如，L0記錄膜13a和L1記錄膜13b是物理上不同的組分，但是具有作為用來(lái)記錄信息的記錄膜的同一功能。然而，第一干涉膜11a和11b都是電介質(zhì)膜，但并不具有作為保護(hù)膜的同一功能(因此，它們也稱作“保護(hù)膜或電介質(zhì)膜”)。即，當(dāng)在基片1b上形成L1信息層20時(shí)(在由粘合層18粘合之前)，第一干涉膜11b可用作(對(duì)記錄膜的)保護(hù)層。然而，當(dāng)在基片1a上形成L0信息層19時(shí)，第一干涉膜11a不需要用作保護(hù)層(因?yàn)榛?a覆蓋了第一干涉膜11a)。在此情況下，第三干涉膜17a在由粘合層18粘合之前可用作保護(hù)層。另外，在如干涉膜和分界面膜之類的術(shù)語(yǔ)中使用的“膜”嚴(yán)格來(lái)說(shuō)應(yīng)根據(jù)所說(shuō)明的部分被稱作“層”，但在它們之間沒(méi)有本質(zhì)上的不同。此外，沒(méi)有后綴“a”和“b”的參考數(shù)字代表由具有后綴“a”和“b”的相同參考數(shù)字所表示的組分(例如，干涉膜11表示干涉膜11a或11b)。
根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的相變記錄介質(zhì)的排列并不局限于圖1中所示。例如，在第二干涉膜15a或15b與反射膜16a或16b之間還可形成另一個(gè)電介質(zhì)膜(未示出)。所有干涉膜11a、1ib、15a、15b、17a和17b還可以用分界面膜12a和12b或者14a和14b的材料來(lái)取代，從而省略干涉膜。反射膜16a或16b還可由多個(gè)層積的金屬膜形成。在反射膜16a或16b上還可形成電介質(zhì)膜(未示出)。
在如圖1中所示的兩層介質(zhì)中，形成了各自具有上述排列的接近光入射表面的第一信息層(L0信息層)19面和遠(yuǎn)離光入射表面的第二信息層(L1信息層)20面、并且由粘合層18將其粘合，從而通過(guò)該粘合層18把它們隔離開(kāi)。該結(jié)構(gòu)類似地應(yīng)用到具有三層或更多層的多層介質(zhì)中(雖然未示出，但當(dāng)信息層的數(shù)目是三層時(shí)，在圖1所示的基片1a和1b之間層積第二夾層分離層和L2信息層；當(dāng)信息層的數(shù)目是四層時(shí)，在圖1所示的基片1a和1b之間層積第二和第三夾層分離層以及L2和L3信息層)。
還可以在基片1a和/或基片1b上形成各種類型的膜，并在這些膜上粘合大約0.1mm厚的薄透明片(未示出)，從而獲得這樣的介質(zhì)，在該介質(zhì)上光線穿過(guò)該透明薄片(假設(shè)該介質(zhì)與具有大約0.85的高NA的物鏡一起使用)。這是因?yàn)?當(dāng)使用0.6mm厚的透明基片時(shí))即使當(dāng)在光入射側(cè)形成大約0.1mm厚的薄透明覆蓋層時(shí)，在圖1所示的實(shí)施例中使用的記錄膜材料、分界面層材料、保護(hù)膜材料和反射膜材料所需的特性之間也沒(méi)有太大不同。
有利于實(shí)施本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))具有以下排列和/或特性。
<1>在具有基片1a和1b以及多層結(jié)構(gòu)19和20的記錄介質(zhì)100中，所述多層結(jié)構(gòu)19和20包括干涉膜(保護(hù)膜或電介質(zhì)膜)11a和11b、能可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?3a和13b、與記錄膜接觸的結(jié)晶促進(jìn)膜12a、12b、14a和14b、以及反射膜16a和16b，并且其中在記錄膜13a和13b上可逆地記錄或擦除信息，構(gòu)成記錄膜13a和13b的元素(例如，Ge和Te)從接觸記錄膜13a和13b的部分21a和21b起在記錄膜13a和13b的厚度方向上具有如圖5所示的偏析分布或濃度分布。
<2>在接觸記錄膜13a和13b的部分21a和21b中，形成了由記錄膜13a和13b的構(gòu)成元素(例如Ge和Te)構(gòu)成的平均厚度為0.1(包含)到1(包含)nm的極薄的所述元素的氧化膜21a和21b。
<3>多層結(jié)構(gòu)19包括有助于光增強(qiáng)和/或熱擴(kuò)散的電介質(zhì)膜(例如ZnS+SiO2)11a、15a和17a。
<4>干涉膜(保護(hù)膜或電介質(zhì)膜例如圖1中的11b)用作對(duì)記錄膜(如圖1所示13b)的保護(hù)膜。
<5>在比記錄膜13a和13b的價(jià)帶DOS峰值所在(例如圖20中結(jié)合能為0(eV)的部分)的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖20中的au11/au12)為1.0(包含)到2.5(包含)。
<6>在比記錄膜13a和13b的價(jià)帶DOS峰值所在(其結(jié)合能為0(eV))的能級(jí)低0.25到1.0(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖20中的au13/au14或au15/au16)也為1.0(包含)到2.5(包含)。價(jià)帶的最高能量習(xí)慣以通過(guò)XPS等測(cè)量時(shí)的結(jié)合能＝0(eV)來(lái)表示。這并不表明原子間的結(jié)合能是0。使用XPS等的價(jià)帶的能級(jí)可根據(jù)作為參考的已知譜峰來(lái)校正。
<7>由分別與記錄膜13a和13b中相應(yīng)那個(gè)記錄膜的一個(gè)表面相接觸的上分界面膜14a和14b以及分別與記錄膜13a和13b中相應(yīng)那個(gè)記錄膜的另一個(gè)表面相接觸的下分界面膜12a和12b來(lái)形成結(jié)晶促進(jìn)膜12a、12b、14a和14b，并且控制(設(shè)置)上分界面膜14a和14b以及下分界面膜12a和12b使得在記錄膜13a和13b之上和之下的結(jié)晶速率不同。
<8>還可以由分別與記錄膜13a和13b中相應(yīng)那個(gè)記錄膜的一個(gè)表面相接觸的上分界面膜14a和14b或者分別與記錄膜13a和13b中相應(yīng)那個(gè)記錄膜的另一個(gè)表面相接觸的下分界面膜12a和12b來(lái)形成結(jié)晶促進(jìn)膜12a、12b、14a和14b，并控制(排列)上分界面膜14a和14b或者下分界面膜12a和12b使得在記錄膜13a和13b之上和之下的結(jié)晶速率不同。
<9>結(jié)晶促進(jìn)膜12a、12b、14a和14b可由氮化鍺(GeN)、氮化鍺鉻(GeCrN)、氧化鋯(ZrO2)、穩(wěn)定氧化鋯+氧化鉻(ZrO2+Cr2O3)、穩(wěn)定氧化鋯+二氧化硅+氧化鉻(ZrO2+SiO2+Cr2O3)、鋯石+氧化鉻(ZrSiO4+Cr2O3)、或氧化鉿(HfO2)制成。結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鉿(Hf)、氧(O)和氮(N)的化合物(HfO(2-x)Nx)制成。結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和釔(Y)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝0)制成。結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和鈮(Nb)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝1)制成。結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)、釔(Y)和鈮(Nb)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中0＜z＜1)制成。結(jié)晶促進(jìn)膜還可由氧化鉻(Cr2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅+氧化鉭(ZnO+Ta2O5)、氧化鋅+氧化鉭+氧化銦(ZnO+Ta2O5+In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化錫+氧化銻(SnO2+Sb2O3)、氧化錫+氧化鉭(SnO2+Ta2O5)或氧化錫+氧化鈮(SnO2+Nb2O5)制成。
注意，本發(fā)明實(shí)施例有關(guān)的氧化鋯(ZrO2)是一般以其中Y2O3的摩爾濃度為3到5mol％的ZrO2+Y2O3所表示的穩(wěn)定氧化鋯。穩(wěn)定氧化鋯并不局限于ZrO2+Y2O3，還可以是ZrO2+Nb2O5或ZrO2+MgO。如果單使用ZrO2，則熱膨脹系數(shù)會(huì)由于例如溫度改變所引起的晶體結(jié)構(gòu)的相變而發(fā)生驟變，從而造成各種問(wèn)題。因此，為減少或幾乎消除這些問(wèn)題而經(jīng)歷了各種措施的氧化鋯(ZrO2)在本說(shuō)明書(shū)中被稱為穩(wěn)定氧化鋯。
<10>從記錄膜13a或13b的兩個(gè)表面將記錄膜夾在中間的上分界面膜14a或14b和下分界面膜12a或12b中的一個(gè)可由氮化鍺(GeN)、氮化鍺鉻(GeCrN)、氧化鋯(ZrO2)、穩(wěn)定氧化鋯+氧化鉻(ZrO2+Cr2O3)、穩(wěn)定氧化鋯+二氧化硅+氧化鉻(ZrO2+SiO2+Cr2O3)、鋯石+氧化鉻(ZrSiO4+Cr2O3)、或氧化鉿(HfO2)制成。上結(jié)晶促進(jìn)膜或下結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鉿(Hf)、氧(O)和氮(N)的化合物(HfO(2-x)Nx0.1≤x≤0.2)制成。上結(jié)晶促進(jìn)膜或下結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和釔(Y)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝0)制成。上結(jié)晶促進(jìn)膜或下結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和鈮(Nb)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝1)制成。上結(jié)晶促進(jìn)膜或下結(jié)晶促進(jìn)膜還可由含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)、釔(Y)和鈮(Nb)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中0＜z＜1)制成。
上分界面膜14a或14b和下分界面膜12a或12b中的另一個(gè)可由氧化鉻(Cr2O3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅+氧化鉭(ZnO+Ta2O5)、氧化鋅+氧化鉭+氧化銦(ZnO+Ta2O5+In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化錫+氧化銻(SnO2+Sb2O3)、氧化錫+氧化鉭(SnO2+Ta2O5)或氧化錫+氧化鈮(SnO2+Nb2O5)制成。
<11>當(dāng)記錄膜13a和13b含有鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)且此組成以GexSbyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，記錄膜13a和13b可具有例如圖21所示的GeSbTe三元體系相圖上由x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54定義的區(qū)域中如圖21所示的組成A1，或具有在那個(gè)區(qū)域上如圖21所示的組成B1。
<12>可向具有上述組成的GeSbTe基化合物添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮(N)。
<13>當(dāng)記錄膜13a和13b至少含有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)且此組成以GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，記錄膜13a和13b可具有例如圖22所示的GeBiTe三元體系相圖上由x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54定義的區(qū)域中如圖22所示的組成A2，或具有在那個(gè)區(qū)域上如圖22所示的組成B2。
<14>可向具有上述組成的GeBiTe基化合物添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮(N)。
<15>當(dāng)記錄膜13a和13b的組成中的一部分被鉍(Bi)和/或銦(In)和/或錫(Sn)替代，并且替代后的組成以(Ge(1-w)Snw)x(Sbv(Bi(1-u)Inu)(1-v))yTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成中的w、v和u可滿足0≤w＜0.5，0≤v＜0.7和0≤u≤1。
<16>可向具有上述組成的由GeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeBiTeIn、GeSnSbTeBi和GeSnSbTeBiIn表示的化合物中添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮(N)。
下面將說(shuō)明單面雙層介質(zhì)的實(shí)施例和實(shí)例。同樣，如典型光盤(pán)的測(cè)量數(shù)據(jù)，在L0和L1的每個(gè)槽岸(L)和溝槽(G)上的每個(gè)實(shí)驗(yàn)的最差值被用作代表值。使用分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量每個(gè)典型光學(xué)記錄介質(zhì)的透光度、反射率等。使用分析法，如ICP(感應(yīng)耦合等離子體法)、RBS(盧瑟福背散射能譜分析法)、SIMS(二次離子質(zhì)譜法)、TOF SIMS或XPS(X射線光電子能譜法)來(lái)測(cè)量薄膜中的每種元素的濃度。膜中元素的結(jié)合形式由例如XPS或IR(紅外光譜法)測(cè)量來(lái)檢測(cè)。薄膜的導(dǎo)熱率和熱擴(kuò)散率以及層積薄膜之間的邊界熱阻用熱反射率法來(lái)評(píng)價(jià)。記錄膜的價(jià)帶DOS可使用XPS、UPS或HX PES(硬X射線光電子能譜法)測(cè)量。關(guān)于DOS的信息還可通過(guò)測(cè)量電子比熱等來(lái)獲得。
圖2是示出用來(lái)測(cè)量記錄膜的價(jià)帶DOS的樣本排列實(shí)例的示圖。圖2中所示基片1由聚碳酸酯(PC)等制成。使用濺鍍?cè)O(shè)備在基片1的溝槽形成表面上形成之后的層。即，在靠近激光束入射側(cè)而形成的L0信息層中，例如在圖1中以參考數(shù)字19代表的層中，順序地形成干涉膜(ZnS+SiO2)15、分界面層14、記錄膜層13、分界面層12、干涉膜(ZnS+SiO2)11等。在遠(yuǎn)離光入射側(cè)而形成的L1信息層中，例如在圖1中以參考數(shù)字20代表的層中，在基片上順序地形成反射膜(Ag合金)16、干涉膜(ZnS+SiO2)15、分界面層14、記錄膜層13、分界面層12、干涉膜(ZnS+SiO2)11等。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，記錄膜的價(jià)帶DOS主要通過(guò)使用HXPES(硬X射線光電子能譜法)或XPS來(lái)測(cè)量。由HX PES執(zhí)行的記錄膜的價(jià)帶DOS的測(cè)量使用如圖2中所示樣本，該樣本中在基片1上形成了能可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?3、與記錄膜13接觸并具有結(jié)晶促進(jìn)作用的膜12和14、保護(hù)膜11和反射膜16。記錄膜13在沉積時(shí)是非結(jié)晶的。當(dāng)使用聚碳酸酯(PC)基片時(shí)，使用初始化設(shè)備來(lái)進(jìn)行結(jié)晶(激光退火)。當(dāng)使用Si或玻璃基片時(shí)，可通過(guò)在電爐等中加熱到結(jié)晶溫度或更高溫度并持續(xù)預(yù)定的時(shí)間來(lái)執(zhí)行結(jié)晶。
價(jià)帶DOS的最高能量等于在導(dǎo)電體中的費(fèi)米能量。在半導(dǎo)體中，費(fèi)米能量主要存在于價(jià)帶與傳導(dǎo)帶之間的能帶隙的中心。在半導(dǎo)體中，本地能級(jí)有時(shí)根據(jù)是摻雜施主雜質(zhì)還是受主雜質(zhì)來(lái)形成。在此情況下，費(fèi)米能級(jí)升高或降低的很少。
其能級(jí)低于處在晶態(tài)和非晶態(tài)下的記錄膜的價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)的晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的控制方法的實(shí)例是(i)輕微改變?cè)谟涗浤ず穸确较蛏系慕M成的方法(微偏析)，(ii)恰當(dāng)選擇排列在記錄膜上方和下方的分界面層材料，從而改變從分界面層輕微地?fù)饺氲接涗浤ぶ械脑氐姆椒?微反應(yīng))，以及(iii)在接觸記錄膜的部分中由構(gòu)成記錄膜的元素形成平均厚度為0.1(包含)到1(包含)nm的極薄氧化膜的方法。
還可以通過(guò)例如下面的方法來(lái)使記錄膜上方和下方的結(jié)晶速率不同(i)輕微改變?cè)谟涗浤さ暮穸确较蛏系慕M成和/或(ii)恰當(dāng)選擇排列在記錄膜上方和下方的分界面層材料，從而改變從分界面層輕微地?fù)饺氲接涗浤ぶ械脑亍?br> 例如，在微偏析模型中，如果GeSbTe系的膜中的元素Ge偏析，則Ge的量很大和很小的部分或者其它元素(Sb和Te)的量很大和很小的部分起到晶核的作用，從而與沒(méi)有偏析的記錄膜相比增加了晶核的數(shù)量。這樣大概有助于高速結(jié)晶。然而，如果偏析程度達(dá)到相分離的程度，則該方法無(wú)效，因此所述的偏析必須是只能由精確分析檢測(cè)到的微偏析。由于微偏析的元素取決于所使用的記錄膜和分界面層以及取決于它們的處理，因此該方法可通過(guò)恰當(dāng)選擇這些因素來(lái)控制。
另一方面，在微反應(yīng)模型或微摻雜模型中，在例如GeBiTe系的膜中Te比Ge和Bi更難于氧化。即，使Ge和Bi氧化或反應(yīng)比使Te氧化或反應(yīng)更容易。例如，當(dāng)Ge和Bi輕微氧化時(shí)，未氧化的Te起到晶核的作用，或者輕微氧化后的GeOx和BiOx起到晶核的作用，從而與傳統(tǒng)記錄膜相比增加了晶核的數(shù)量。這樣也許有助于高速結(jié)晶。由于微偏析的元素取決于所使用的記錄膜和分界面層以及取決于它們的處理，因此該方法可通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇這些因素來(lái)控制。這使得可以使在記錄膜上方或下方的結(jié)晶速率不同，這顯然大概很難控制。
(i)輕微改變?cè)谟涗浤ず穸确较蛏系慕M成的方法可通過(guò)幾種手段來(lái)達(dá)到，例如通過(guò)在從濺鍍開(kāi)始到結(jié)束期間改變排放氣量和/或放出能量。該排放氣的量可通過(guò)例如在排放過(guò)程中混合其它氣體來(lái)改變。
(ii)在接觸記錄膜13a或13b的部分中由構(gòu)成記錄膜的元素(例如Ge和Te)形成平均厚度為0.1(包含)到1(包含)nm的極薄氧化膜21a或21b的方法可通過(guò)例如使用具有與分界面層12a或12b以及14a或14b的材料相同的高氧化能力的材料、或者輕微氧化記錄膜13a或13b的表面來(lái)達(dá)到。
本發(fā)明通過(guò)結(jié)合了各種分析方法和對(duì)機(jī)理廣泛研究來(lái)達(dá)到這些傳統(tǒng)上不可想象的復(fù)雜微觀反應(yīng)。
圖3是用來(lái)說(shuō)明用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的設(shè)備的示圖。在真空容器100A中的如圖3所示的上部附近，安置一個(gè)如圖3所示的用來(lái)支撐PC基片的盤(pán)形旋轉(zhuǎn)基部102A，來(lái)使得旋轉(zhuǎn)表面水平(垂直于該圖的表面)。旋轉(zhuǎn)基部102A的下表面支撐PC基片，電機(jī)110A旋轉(zhuǎn)該基片(該基片不旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例也是可以的)。
在真空容器100A的如圖3所示的下部附近，安置其上具有濺鍍?cè)?靶材料)的陽(yáng)極板104A來(lái)正對(duì)上部的旋轉(zhuǎn)基部102A?？尚D(zhuǎn)磁鐵111A安置在陽(yáng)極板104A下方。旋轉(zhuǎn)基部(陰極板)102A接地。當(dāng)執(zhí)行RF濺鍍時(shí)陽(yáng)極板104A連接到射頻電源112A。(當(dāng)執(zhí)行DC濺鍍時(shí)陽(yáng)極板104A連接到DC電源。)濺鍍過(guò)程中，電源112A在接地的陰極板102A和陽(yáng)極板104A之間施加輸出電壓。
真空容器100A通過(guò)排氣口113A連接到抽氣裝置114A。當(dāng)執(zhí)行濺鍍時(shí)，汽缸116通過(guò)進(jìn)氣口115A和控制閥118A向已被抽氣裝置114A抽空的真空容器100A中噴出微量濺鍍氣體(例如惰性氣體氬氣)。附在真空容器100A上的內(nèi)壓傳感器(真空計(jì))108A檢查濺鍍氣體的噴射量。濺鍍控制器120A即計(jì)算機(jī)對(duì)基片旋轉(zhuǎn)電機(jī)110A、磁鐵111A、濺鍍電源112A、抽氣裝置114A和控制閥118A進(jìn)行控制。
具有膜厚度測(cè)量功能的監(jiān)控裝置106A安置在陽(yáng)極板104A上的濺鍍?cè)吹纳戏??？刂破?20A的CPU使監(jiān)控裝置106A監(jiān)控從濺鍍?cè)吹交臑R鍍量。即，控制器120A的CPU編程來(lái)在對(duì)濺鍍到基片上的薄膜進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)調(diào)節(jié)從電源112A到陽(yáng)極板104A的RF電源，因此薄膜層具有預(yù)定組成(或預(yù)定膜厚度)。注意，圖3中所示的真空容器100A具有在濺鍍期間相互獨(dú)立地工作的真空交換室和制程室(均未示出)。
圖4是用來(lái)說(shuō)明制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的步驟的流程圖。首先，基片1a或1b被(手工或用機(jī)械手)裝載到濺鍍?cè)O(shè)備的預(yù)定部分(ST100)，并且對(duì)真空容器100A的真空交換室抽氣(ST102)。如果內(nèi)壓傳感器108A感測(cè)到真空交換室中的真空程度例如是1×10-3(Pa)或更低(ST104中為是)，則將基片移入真空容器100A中的制程室中(ST106)。當(dāng)基片已經(jīng)移到面對(duì)預(yù)定靶材料的位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)陰極板102A上的基片和陽(yáng)極板104A上的磁鐵111A(ST108)。
之后，汽缸116A向制程室供給濺鍍氣體(ST110)，并且啟動(dòng)電源112A來(lái)開(kāi)始等離子點(diǎn)火(ST112)。這樣，在基片上均勻地形成對(duì)應(yīng)于靶材料的成分的薄膜(ST114)。如果膜厚度計(jì)106A通過(guò)監(jiān)控檢測(cè)到已形成了具有期望厚度的薄膜，則停止向制程室供氣(ST116)，一個(gè)薄膜的形成過(guò)程完成。
為了在同一基片上形成另一個(gè)薄膜(ST118中為是)，再次執(zhí)行ST106到ST116的處理。如果要形成的薄膜的成分不同，則以相應(yīng)靶材料替換該靶材料，并且要供給制程室的氣體組分也根據(jù)需要而改變。例如，可以根據(jù)成膜的類型來(lái)僅僅供給氬氣或氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。
如果在同一基片上完全形成了所有的膜(ST118中為否)，則停止在陰極板102A上的基片和在陽(yáng)極板104A上的磁鐵的旋轉(zhuǎn)(ST120)。之后，將已形成膜的基片轉(zhuǎn)移到真空交換室(ST122)，吹掃氣體(例如N2)或空氣被放入真空交換室來(lái)消除真空狀態(tài)，并把已形成膜的基片1a或1b(通過(guò)手工或用機(jī)械手)卸載(ST124)。接著，如圖1等所示的那樣粘合已形成膜的基片1a和1b，從而完成單面多層光盤(pán)(例如，用于高密度記錄的DVD RW或DVD RAM)。
圖5A到5C是分別示出其中構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的記錄膜的元素(例如Ge和Te)具有偏析分布或濃度分布的狀態(tài)的示圖。除Ge和Te之外還有多種元素構(gòu)成記錄膜，并且圖8示出了實(shí)例。然而，為了清楚地說(shuō)明每種構(gòu)成元素的偏析分布或濃度分布，僅僅示出元素Ge和Te作為范例。
圖5A示意性地示出以下范圍內(nèi)的元素濃度(at.％)從記錄膜13a或13b與下分界面膜12a或12b之間的分界面到下分界面膜的大約幾nm的范圍；從記錄膜13a或13b與上分界面膜14a或14b之間的分界面到上分界面膜的大約幾nm的范圍；以及位于上述范圍之間的距離記錄膜13a或13b的分界面大約10nm的范圍。即，使記錄膜的構(gòu)成元素中的一種(例如Ge)向著記錄膜范圍內(nèi)的高濃度側(cè)以一定方式偏析，并且使記錄膜的構(gòu)成元素中的其它元素(例如Te)向著記錄膜范圍內(nèi)的高濃度側(cè)以另一種方式偏析。
圖5B和5C示意性地示出偏析方式的其它實(shí)例。在圖5B中的Ge和Te的元素濃度之間的差異小于在圖5A中所示的濃度差異。此外，例如在圖5C的水平方向上Ge和Te的元素濃度的變化位置與在圖5A中所示的相反。雖然未示出，但如果記錄膜相對(duì)較厚，則在記錄膜厚度方向上靠近中心位置的每種構(gòu)成元素的濃度還可以低于在肩狀部分中的濃度。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的分界面層(上分界面膜和/或下分界面膜)的材料的實(shí)例的示圖。圖7是示出當(dāng)GeN用作所述分界面層材料時(shí)Ge與N的組成比的實(shí)例的示圖。圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)(相變光盤(pán))的記錄膜(L0和/或L1)材料的實(shí)例。圖9是示出用來(lái)說(shuō)明沒(méi)有分界面層的對(duì)比實(shí)例1、使用SiO2作為分界面層的對(duì)比實(shí)例2和使用Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例3的示圖。
通過(guò)把圖6和圖8所示的材料應(yīng)用到具有如圖2所示的排列的樣本中來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在圖6中所示的分界面層材料之一被放置在光入射側(cè)(層12那一側(cè))，其它分界面層材料有選擇地設(shè)置在反射膜側(cè)(膜16那一側(cè))。注意，組成可變的化合物如GeN和GeCrN含有不同組成的適當(dāng)組合。圖7示出不同GeN組成的實(shí)例。作為對(duì)比實(shí)例，對(duì)圖9中所示分界面層材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
圖10是示出對(duì)于分界面層材料的各種組合，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖20中的au11/au12)的測(cè)量結(jié)果的示圖。圖11是示出對(duì)于與在圖10中所示的那些不相同的分界面層材料的組合(包括其中沒(méi)有形成分界面層的情況)，晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS例如，在圖19中的au01/au02)的測(cè)量結(jié)果的示圖。
圖10和圖11分別示出在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的測(cè)量結(jié)果。對(duì)于圖10中所示的每種組合，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)是1.0(包含)到2.5(包含)。另一方面，在圖11中所示的每個(gè)對(duì)比實(shí)例的這個(gè)比值是4或更大。在高速相變中，把在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)控制在1.0(包含)到2.5(包含)是很重要的。
圖19是用來(lái)說(shuō)明對(duì)于其中沒(méi)有形成分界面層的情況，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的圖形。圖20是用來(lái)說(shuō)明對(duì)于其中形成了分界面層的情況，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)的圖形。
一種記錄介質(zhì)具有良好特性，該記錄介質(zhì)可使用光來(lái)可逆地記錄和擦除信息，并包含基片、能可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?、與所述記錄膜接觸并具有結(jié)晶促進(jìn)作用的膜、保護(hù)膜、反射膜和有助于光增強(qiáng)和/或熱擴(kuò)散的電介質(zhì)膜，并且在該記錄介質(zhì)中在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)是1.0(包含)到2.5(包含)。圖10和圖13到16示出實(shí)例。這符合這樣的事實(shí)在示出形成分界面層的情況的圖20中，au11/au12(或au13/au14或au15/au16)落在1.0(包含)到2.5(包含)的DOS比的范圍內(nèi)。相反，在其中沒(méi)有形成分界面層的圖19中所示的情況下，DOS比(au01/au02、au03/au04或au05/au06)超過(guò)了2.5，因此該結(jié)果不好(圖9、11、17和18)。
為方便起見(jiàn)假設(shè)價(jià)帶DOS的最高能量是費(fèi)米能量(費(fèi)米能級(jí))從而來(lái)進(jìn)行下述說(shuō)明。在室溫時(shí)，費(fèi)米能量具有大約25(meV)的波動(dòng)。注意，本發(fā)明人使用比價(jià)帶DOS的最高能量低0.5(eV)的能級(jí)作為參考，但發(fā)現(xiàn)比價(jià)帶DOS的最高能量低大約1.0(eV)的能級(jí)(包括比價(jià)帶DOS的最高能量低0.25(eV)的能級(jí))也具有相同趨向。然而，本發(fā)明人搜索了高S/N比的條件，確定上述參考(比價(jià)帶DOS的最高能量低0.5(eV)的能級(jí))是最適合的條件之一。
當(dāng)在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)為2.5或更低時(shí)，就電子狀態(tài)而言，晶態(tài)和非晶態(tài)相互很接近，并且非晶態(tài)的短程規(guī)則性增強(qiáng)。這有利于晶態(tài)與非晶態(tài)之間的相變，從而允許它們之間發(fā)生高速相變。
當(dāng)在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)為1.0時(shí)，就電子狀態(tài)而言，晶態(tài)和非晶態(tài)完全相同，并且非晶態(tài)的短程規(guī)則性進(jìn)一步增強(qiáng)。這更增加了晶態(tài)與非晶態(tài)之間的相變速度。
另一方面，如果在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)高于2.5，那么就晶體狀態(tài)和電子狀態(tài)兩者而言，晶態(tài)和非晶態(tài)都相互不同，并且非晶態(tài)的短程規(guī)則性大大減弱。由于非晶態(tài)幾乎沒(méi)有長(zhǎng)程規(guī)則性，因此需要高能量來(lái)引發(fā)晶態(tài)與非晶態(tài)之間的相變，因此高速相變是不可能的。
因此，這樣的光學(xué)記錄介質(zhì)最好其中在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)是1.0(包含)到2.5(包含)。當(dāng)與記錄膜接觸地形成具有結(jié)晶促進(jìn)作用的膜，例如圖1中所示的分界面膜12a或12b以及14a或14b時(shí)，晶態(tài)與非晶態(tài)之間的相變速度進(jìn)一步增加。
(分界面膜)與記錄膜接觸地形成并具有結(jié)晶促進(jìn)作用的分界面膜的材料的實(shí)例是這些元素、化合物以及這些元素和/或化合物的組合，比如i)氮化鍺(GeN)，ii)氮化鍺鉻(GeCrN)，iii)氧化鋯(ZrO2)，iv)穩(wěn)定氧化鋯+氧化鉻(ZrO2+Cr2O3)，v)穩(wěn)定氧化鋯+二氧化硅+氧化鉻(ZrO2+SiO2+Cr2O3)，vi)鋯石+氧化鉻(ZrSiO4+Cr2O3)，vii)氧化鉿(HfO2)，viii)含有鉿(Hf)、氧(O)和氮(N)的化合物(HfO(2-x)Nx)，ix)含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和釔(Y)的化合物((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝0)，x)含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)和鈮(Nb)的化合物((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中z＝1)，xi)含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)、釔(Y)和鈮(Nb)的化合物((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中0＜z＜1)，xii)氧化鉻(Cr2O3)，xiii)氧化鋅(ZnO)，xiv)氧化鋅+氧化鉭(ZnO+Ta2O5)，xv)氧化鋅+氧化鉭+氧化銦(ZnO+Ta2O5+In2O3)，xvi)氧化錫(SnO2)，xvii)氧化錫+氧化銻(SnO2+Sb2O3)，xviii)氧化錫+氧化鉭(SnO2+Ta2O5)，以及xix)氧化錫+氧化鈮(SnO2+Nb2O5)。對(duì)這些組合中任何一種的使用都使本發(fā)明實(shí)施例的特征更為顯著。
同樣，當(dāng)位于所述記錄層兩面上的分界面層中的一個(gè)含有從以下材料組成的一個(gè)組中選出的至少一種材料、并且分界面層中的另一個(gè)含有從以下另外的材料組成的另一組中選出的至少一種材料時(shí)，可通過(guò)在形成非結(jié)晶標(biāo)記時(shí)在再結(jié)晶狀態(tài)下標(biāo)記縮小而進(jìn)一步獲得與從前相比更高密度，更高記錄、重寫(xiě)和擦除速度的效果，以及再結(jié)晶促進(jìn)功能的提高，即再結(jié)晶速率的增加，所述一個(gè)組的材料是i)氮化鍺，ii)氮化鍺鉻，iii)氧化鋯，iv)穩(wěn)定氧化鋯和氧化鉻，v)穩(wěn)定氧化鋯、二氧化硅和氧化鉻，vi)鋯石和氧化鉻，vii)氧化鉿，viii)鉿、氧和氮，ix)鋯、氧、氮和釔，x)鋯、氧、氮和鈮，以及xi)鋯、氧、氮、釔和鈮；所述另一組的材料是xii)氧化鉻，xiii)氧化鋅，xiv)氧化鋅和氧化鉭，xv)氧化鋅，氧化鉭和氧化銦，xvi)氧化錫，xvii)氧化錫和氧化銻，xviii)氧化錫和氧化鉭，以及xix)氧化錫和氧化鈮。
注意，已知與Zr在同一族中的Hf和Ti以及與Hf在同一族中的Zr和Ti是難以相互分離的元素，并且在分別提純Zr以及提純Hf的過(guò)程中不免會(huì)混合。但盡管這些元素不可避免會(huì)稍微混合，本發(fā)明實(shí)施例的效果也不會(huì)受到明顯影響。
(記錄膜)當(dāng)記錄膜由GeSbTe制成且其組成位于所謂的偽二元體系相線上或可由(GeTe)-(Sb2Te3)和類似組成表示的結(jié)線上時(shí)，本發(fā)明的分界面膜的效果十分顯著。更優(yōu)選的是，當(dāng)記錄膜由含有上述的(GeTe)-(Sb2Te3)組成和類似組成且其中Ge的組成比是30at.％或更多的合金記錄膜材料制成時(shí)，本發(fā)明的分界面膜的效果尤為顯著。雖然傳統(tǒng)上認(rèn)為只有記錄膜的組成重要，但在本發(fā)明中記錄膜的電子狀態(tài)與組成同樣重要。下面將說(shuō)明該組成。
當(dāng)作為上述GeSbTe成分的Ge部分地由Sn替代，或者GeSbTe中的Sb部分地由Bi和/或In替代，且使用早先描述的分界面膜時(shí)，本發(fā)明的效果更加顯著。在此情況下，Sn對(duì)Ge的替代比優(yōu)選的是Sn/Ge＜0.5，并且Bi對(duì)Sb的替代比優(yōu)選的是Bi/(Bi+Sb)＜0.7。In對(duì)Sb或Bi的量的比優(yōu)選的是0.7或更小，更優(yōu)選的是0.5或更小，最優(yōu)選的是0.25或更小。這些替代元素的量不僅與結(jié)晶促進(jìn)作用十分相關(guān)，而且與結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)相關(guān)。因此，即使最佳條件依照該介質(zhì)的設(shè)計(jì)而改變，從上述范圍中作出選擇也是有利的。
同樣，當(dāng)記錄膜由GeBiTe制成且其組成位于所謂的偽二元體系相線上或可由(GeTe)-(Bi2Te3)和類似組成表示的結(jié)線上時(shí)，本發(fā)明的分界面膜的效果十分顯著。更優(yōu)選的是，當(dāng)記錄膜由含有上述的(GeTe)-(Bi2Te3)組成和類似組成且其中Ge的組成比是30at.％或更多的合金記錄膜材料制成時(shí)，本發(fā)明的分界面膜的效果尤為顯著。
(每種記錄膜的氮化)當(dāng)記錄膜含有氮(N)時(shí)，該膜可由(GeTe)-(Sb2Te3)N，即把氮(N)添加到(GeTe)-(Sb2Te3)中獲得的組成來(lái)表示。即，通過(guò)把氮(N)添加到偽二元體系(GeTe)-(Sb2Te3)中獲得該組成。更簡(jiǎn)單的是此排布可由GeSbTe N表示。當(dāng)使用該氮化記錄膜時(shí)，本發(fā)明分界面膜的效果十分顯著。更優(yōu)選的是，當(dāng)該膜用作含有上述組成(GeTe)-(Sb2Te3)和類似組成且其中Ge的組成比是30at.％或更多的合金記錄膜材料時(shí)，本發(fā)明分界面膜的效果尤為顯著。
當(dāng)上述組成GeSbTe N中的Ge部分地由Sn替代，或GeSbTe N中的Sb部分地由Bi和/或In替代，且使用早先描述的分界面膜時(shí)，本發(fā)明的效果更加顯著。在此情況下，Sn對(duì)Ge的替代比優(yōu)選的是Sn/Ge＜0.5，并且Bi對(duì)Sb的替代比優(yōu)選的是Bi/(Bi+Sb)＜0.7。In對(duì)Bi的量的比優(yōu)選的是0.7或更小，更優(yōu)選的是0.5或更小，最優(yōu)選的是0.25或更小。這些替代元素的量不僅與結(jié)晶促進(jìn)作用十分相關(guān)，而且與結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)相關(guān)。因此，即使最佳條件依照該介質(zhì)的設(shè)計(jì)而改變，從上述范圍中作出選擇也是有利的。
同樣，當(dāng)記錄膜含有把氮(N)添加到(GeTe)-(Bi2Te3)中獲得的組成， 即具有位于所謂的偽二元體系相線上的組成或位于由(GeTe)-(Bi2Te3)N及類似組成表示的結(jié)線上的組成(更簡(jiǎn)單的是由GeBiTe N表示的組成)時(shí)，本發(fā)明的效果十分顯著。更優(yōu)選的是，當(dāng)記錄膜是由含有上述組成(GeTe)-(Bi2Te3)和類似組成且其中Ge的組成比是30at.％或更多的合金記錄膜材料制成時(shí)，本發(fā)明分界面膜的效果尤為顯著。
另外，雖然本發(fā)明的效果顯得與記錄膜的膜厚度無(wú)關(guān)，但當(dāng)記錄膜的膜厚度是20nm或更小時(shí)，更優(yōu)選的是10nm或更小時(shí)，該效果更加顯著。
此外，當(dāng)把本發(fā)明應(yīng)用到接近于記錄介質(zhì)(單面雙層類型記錄介質(zhì))的光入射側(cè)的層中的記錄膜時(shí)，本發(fā)明的效果十分顯著，所述記錄介質(zhì)允許通過(guò)從一個(gè)表面進(jìn)入的光來(lái)訪問(wèn)兩個(gè)不同信息層。這種情況下的性能特征是該記錄膜的膜厚度可減小到10nm或更小。使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分界面層改善了對(duì)短波長(zhǎng)激光束透明度增加和對(duì)比度增加的性能。
本發(fā)明人通過(guò)使用已知的作為具有促進(jìn)記錄膜結(jié)晶效果的分界面膜材料的如氮化鍺(GeN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si-N)和Ta2O5+SiC的材料來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了使得在不控制記錄膜狀態(tài)而使用具有優(yōu)異的結(jié)晶促進(jìn)效果的材料時(shí)CNR減小、以及具有高CNR的材料結(jié)晶促進(jìn)效果比較差這兩者之間達(dá)到折衷的辦法。此外，這些材料中除開(kāi)Si-N之外的任何一種對(duì)要在下一代DVD中使用的藍(lán)紫激光二極管的波長(zhǎng)λ＝405nm都具有相對(duì)大的吸收率(即，大的光衰減系數(shù))。如果存在這種光損失，那么要發(fā)射的激光能量必須相應(yīng)增加。光損失還使得難以增加L0記錄膜的透明度，并減小L1記錄膜的靈敏度和對(duì)比度。即，該雙層介質(zhì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。
很遺憾，當(dāng)使用傳統(tǒng)的均勻記錄膜層和具有結(jié)晶促進(jìn)作用的分界面層材料，如GeN時(shí)，特別是在低線速度時(shí)會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的再結(jié)晶，因此不會(huì)形成高質(zhì)量的非結(jié)晶標(biāo)記。這使得不可能減小位間距并增加密度。
首先，形成具有與圖2所示相同的排列的兩個(gè)光學(xué)記錄介質(zhì)。在一個(gè)光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄膜處在晶態(tài)，而在另一個(gè)光學(xué)記錄介質(zhì)中記錄膜處在非晶態(tài)。使用HX PES來(lái)測(cè)量每個(gè)記錄膜的價(jià)帶DOS。
通過(guò)使用如圖3所示的濺鍍?cè)O(shè)備按照如圖4所示的制造步驟來(lái)形成干涉膜(ZnS+SiO2)、分界面膜、所述記錄膜、分界面膜和干涉膜(ZnS+SiO2)。通過(guò)在具有2×10-3Pa或更小的真空度的真空室中放置聚碳酸酯(PC)基片，并在0.1到2Pa氣壓的氬氣環(huán)境中使基片保持在室溫來(lái)進(jìn)行濺鍍。在Ar和O2的混合氣體或Ar和N2的混合氣體中進(jìn)行濺鍍。
下面的體系用作記錄膜和分界面層。
在實(shí)驗(yàn)中使用的記錄膜體系GeSbTe、GeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeSnSbTeBi、GeSnSbTeBiIn、GeBiTeIn、GeBiTe、GeSbTe N、GeSbTeBi N、GeBiTe N、GeSbInTe N、GeSbTeBiInN、和GeBiInTe N。
在實(shí)驗(yàn)中使用的分界面層體系氮化鍺(GeN)，氮化鍺鉻(GeCrN)，氧化鋯(ZrO2)，穩(wěn)定氧化鋯+氧化鉻(ZrO2+Cr2O3)，穩(wěn)定氧化鋯+二氧化硅+氧化鉻(ZrO2+SiO2+Cr2O3)，鋯石+氧化鉻(ZrSiO4+Cr2O3)，氧化鉿(HfO2)，含有鉿(Hf)、氧(O)和氮(N)的化合物(HfO(2-x)Nx，其中0.1≤x≤0.2)，含有鋯(Zr)、氧(O)、氮(N)、釔(Y)和鈮(Nb)的膜((ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.1，并且0≤z≤1)，氧化鉻(Cr2O3)，氧化鋅(ZnO)，氧化鋅+氧化鉭(ZnO+Ta2O5)，氧化鋅+氧化鉭+氧化銦(ZnO+Ta2O5+In2O3)，氧化錫(SnO2)，氧化錫+氧化銻(SnO2+Sb2O3)，氧化錫+氧化鉭(SnO2+Ta2O5)，以及氧化錫+氧化鈮(SnO2+Nb2O5)。
作為上面實(shí)驗(yàn)的實(shí)例，對(duì)于通過(guò)選擇性地使用由圖6所示分界面層材料以如圖10所示方式組合在一起的材料以及具有如圖8所示組成的記錄膜材料來(lái)形成其排列與圖2所示相同的光學(xué)記錄介質(zhì)，圖10示出了在比記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比的測(cè)量結(jié)果。對(duì)GexN(1-x)應(yīng)用如圖7所示的各種組成比，并且圖10示出通過(guò)使用含有100at.％的Ge的靶材料所獲得的結(jié)果。在Ar和N2的混合氣體中執(zhí)行成膜操作，但可在僅有Ar或Ar和N2的混合氣體中通過(guò)使用GeN靶材料或Ge+GeN靶材料進(jìn)行濺鍍來(lái)執(zhí)行成膜操作。此外，當(dāng)對(duì)一個(gè)分界面層應(yīng)用其中一種分界面層材料時(shí)，則對(duì)另一個(gè)分界面層應(yīng)用另一種分界面層材料。
作為對(duì)比實(shí)例，具有如圖2所示相同排列的光學(xué)記錄介質(zhì)類似地通過(guò)應(yīng)用如圖11所示組合的分界面層材料來(lái)形成，并且以與上述相同的方法來(lái)測(cè)量在比記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比。
結(jié)果，當(dāng)使用含有如圖10所示組合的分界面層中的任何一種時(shí)，在比記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比是1.0(包含)到2.5(包含)。然而，如對(duì)比實(shí)例所指示，當(dāng)兩個(gè)分界面層由相同材料制成以及當(dāng)沒(méi)有形成分界面層時(shí)，該比值是4或更大，這導(dǎo)致了在高密度記錄中結(jié)晶促進(jìn)作用不充分、結(jié)晶速度低或在形成標(biāo)記時(shí)當(dāng)進(jìn)行再結(jié)晶時(shí)標(biāo)記縮小的缺點(diǎn)。
使用與槽岸和溝槽記錄方法(a)以及溝槽記錄方法(b)兩者相對(duì)應(yīng)的基片。在槽岸和溝槽記錄方法(a)中，使用由注射模塑形成的0.59mm厚的聚碳酸酯(PC)基片。由于以0.68μm的溝槽間距形成溝槽，因此當(dāng)在槽岸(L)和溝槽(G)兩者上記錄數(shù)據(jù)時(shí)軌道間距是0.34μm。在溝槽記錄方法(b)中，使用由注射模塑形成的0.59mm厚的聚碳酸酯(PC)基片，但溝槽間距是0.4μm。
濺鍍?cè)O(shè)備用來(lái)在這些PC基片中的每一個(gè)的溝槽形成面上形成例如以下的層，從而形成如圖1所示的光學(xué)記錄介質(zhì)。首先，在接近于光入射側(cè)形成的L0信息層19中，順序地形成干涉膜(ZnS+SiO2)15a、分界面層14a、記錄膜層13a、分界面層12a、干涉膜(ZnS+SiO2)11a、反射膜16a、干涉膜17a。另一方面，在遠(yuǎn)離光入射側(cè)形成的L1信息層20中，在PC基片上順序地形成反射膜(Ag合金)16b、干涉膜(ZnS+SiO2)15b、分界面層14b、記錄膜層13b、分界面層12b和干涉膜(ZnS+SiO2)11b。該實(shí)例使用GeSbTeBi系的記錄膜作為記錄膜、使用ZrO2作為位于光入射側(cè)的分界面層、以及使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層。使用通過(guò)在ZnS中混合SiO2所獲得的靶材料來(lái)形成ZnS+SiO2膜(干涉膜)。
在形成每個(gè)介質(zhì)之后，以分光光度計(jì)測(cè)量該介質(zhì)的反射率和透明度。
所使用的濺鍍?cè)O(shè)備是所謂的單晶片濺鍍?cè)O(shè)備，其通過(guò)濺鍍?cè)诓煌某赡な抑行纬蓡蝹€(gè)的層。單晶片濺鍍?cè)O(shè)備包含例如用于裝載基片的真空交換室、傳送室、和用于形成每個(gè)膜的制程室。圖3示出制程室配置的實(shí)例。制程室包含用于對(duì)該室抽氣的設(shè)備、真空計(jì)、壓力傳感器、膜厚度計(jì)、作為成膜材料的濺鍍靶材料、和載入的基片。稀薄氣體如Ar主要用作濺鍍氣體，而必要時(shí)也使用氧氣或氮?dú)?。根?jù)例如成膜材料或需要的膜品質(zhì)而使用RF電源、DC電源等來(lái)在濺鍍期間放電。成膜工藝流程在圖4中示出。
在該實(shí)例中，通過(guò)在0.1到2Pa氣壓的氬氣環(huán)境、Ar和O2的混合氣體或Ar和N2的混合氣體中將基片保持在室溫來(lái)進(jìn)行濺鍍。根據(jù)靶材料從DC或RF電源中以100到3,000W來(lái)放電。在L0信息層19中順序地形成干涉膜(ZnS+SiO2)15a、分界面層14a、記錄膜層13a、分界面層12a、干涉膜(ZnS+SiO2)11a。在L1信息層20中，在PC基片上順序地形成反射膜(Ag合金)16b、干涉膜(ZnS+SiO2)15b、分界面層14b、記錄膜層13b、分界面層12b和干涉膜(ZnS+SiO2)11b。注意，可根據(jù)濺鍍條件使用另一種設(shè)備，并且本發(fā)明不局限于上面的條件。
圖21是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的組成范圍實(shí)例的GeSbTe三元體系相圖。記錄膜層13a和13b由Ge、Sb和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexSbyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeSbTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。
圖22是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的組成范圍實(shí)例的GeBiTe三元體系相圖。記錄膜層13a和13b由Ge、Bi和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeBiTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。雖然本發(fā)明人試驗(yàn)了很多種組成，但圖22只示出一個(gè)實(shí)例。
圖23是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜的組成范圍實(shí)例的Ge/Sn Sb/Bi Te三元體系相圖。例如，在圖21中示出的Ge和/或Sb由Sn和/或Bi替代。注意該記錄膜的膜厚度是10nm或更小。
ZrO2用作位于光入射側(cè)的分界面層，而Cr2O3用作位于反射膜那一側(cè)的分界面層。使用在ZnS中混合SiO2而獲得的靶材料來(lái)形成ZnS+SiO2膜。所使用的濺鍍?cè)O(shè)備是所謂的多功能濺鍍?cè)O(shè)備，其通過(guò)濺鍍?cè)诓煌某赡な抑行纬蓡蝹€(gè)的層。在形成每個(gè)介質(zhì)之后，以分光光度計(jì)測(cè)量該介質(zhì)的反射率和透明度。
圖12是示出當(dāng)以槽岸和溝槽記錄方法評(píng)價(jià)記錄膜時(shí)的評(píng)價(jià)條件實(shí)例的示圖。通過(guò)初始化設(shè)備(未示出)來(lái)使每個(gè)層的整個(gè)介質(zhì)表面上的記錄膜結(jié)晶。初始化之后，通過(guò)使用UV樹(shù)脂粘合來(lái)形成夾層分離層并使得成膜表面處在內(nèi)部。夾層分離層的厚度是25μm。使用由PULSTEC制造的ODU 1000盤(pán)評(píng)價(jià)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。該系統(tǒng)包括具有405nm波長(zhǎng)的藍(lán)紫半導(dǎo)體激光二極管和NA＝0.65的物鏡。以槽岸和溝槽記錄方法來(lái)進(jìn)行記錄實(shí)驗(yàn)。圖12示出標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件。
用于評(píng)價(jià)盤(pán)性能的實(shí)驗(yàn)大致分成以下三種。
(1)位誤碼率(SbER仿真位誤碼率)的測(cè)量一種是用于測(cè)量數(shù)據(jù)誤碼率的位誤碼率(SbER仿真位誤碼率)的測(cè)量。另一種是用于評(píng)價(jià)讀出信號(hào)質(zhì)量的模擬測(cè)量。在SbER測(cè)量中，隨機(jī)包括從2T到13T的樣式的標(biāo)記序列首先被重寫(xiě)10次。隨后，在感興趣軌道的兩個(gè)鄰近軌道上重寫(xiě)10次相同的隨機(jī)樣式。之后，測(cè)量中間軌道的SbER。
(2)模擬測(cè)量模擬測(cè)量按如下方式執(zhí)行。首先，隨機(jī)包括從2T到13T的樣式的標(biāo)記序列類似地被重寫(xiě)10次。隨后，在標(biāo)記序列上重寫(xiě)一次9T的單個(gè)樣式，并使用光譜分析器測(cè)量該9T標(biāo)記的信號(hào)頻率的載波噪聲比(下文稱為CNR)。接著，在盤(pán)旋轉(zhuǎn)一次時(shí)發(fā)射擦除能級(jí)的激光束，從而擦除記錄標(biāo)記。該9T標(biāo)記的信號(hào)密度的減少被測(cè)量來(lái)作為擦除比(ER)。之后，將讀寫(xiě)頭移動(dòng)到分隔開(kāi)的軌道來(lái)測(cè)量交叉擦除(E X)。
(3)覆寫(xiě)(OW)測(cè)試覆寫(xiě)(OW)性能實(shí)驗(yàn)作為第三種測(cè)量來(lái)進(jìn)行。在該實(shí)驗(yàn)中，在相同軌道上覆寫(xiě)(OW)隨機(jī)信號(hào)的同時(shí)來(lái)測(cè)量CNR。根據(jù)CNR是否從覆寫(xiě)2,000次或更多的初始值減少了2dB或更多來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。即，該實(shí)驗(yàn)并不為了檢查最大OW數(shù)。必需的OW數(shù)對(duì)于視頻記錄是大約1,000次，對(duì)于PC數(shù)據(jù)記錄是10,000次或更多。然而，由于視頻記錄的標(biāo)記非常龐大，因此通過(guò)對(duì)視頻記錄附加重要性來(lái)執(zhí)行該評(píng)價(jià)。
注意，除了在圖12中所示的這些測(cè)量以外，還通過(guò)降低線速度(v＝4.4m/s，這進(jìn)一步增加了10％或更多的容量)、進(jìn)一步降低位間距和進(jìn)一步增加密度來(lái)執(zhí)行評(píng)價(jià)。還進(jìn)行了指示可有更高密度的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，該性能改善得比傳統(tǒng)性能更好。這些結(jié)果都被示出。另外，在環(huán)境測(cè)試中沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題。
注意，上述SbER測(cè)量的最佳能力定義為該介質(zhì)的靈敏度。為測(cè)量L0的靈敏度和透明度，另外還準(zhǔn)備了把具有該實(shí)例的排列的L0與沒(méi)有膜的空白盤(pán)粘合所獲得的介質(zhì)以及把L1和沒(méi)有膜的空白盤(pán)粘合所獲得的介質(zhì)。除非另有規(guī)定，在5.4m/s的線速度(恒定速度)下以槽岸和溝槽記錄方法(a)、和在6.61m/s的線速度(恒定速度)下以溝槽記錄方法(b)來(lái)進(jìn)行每個(gè)評(píng)價(jià)。
下面說(shuō)明的所有實(shí)例使用與上面相同的條件。要作為范例說(shuō)明的以下實(shí)例指示了來(lái)自上述評(píng)價(jià)結(jié)果的最差數(shù)據(jù)。例如，槽岸和溝槽記錄方法(a)的記錄密度比溝槽記錄方法(b)的記錄密度高，因此方法(b)的性能整體比方法(a)的性能好。對(duì)于SbER這種傾向尤其比對(duì)于CNR或ER突出。在某個(gè)實(shí)例中，與方法(a)相比，對(duì)于相同的配置在方法(b)中SbER為大約1/10到1/100或幾乎不發(fā)生誤碼。
圖13是示出多個(gè)樣本的記錄膜的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR、SbER和ER)的示圖。圖13示出除開(kāi)OW計(jì)數(shù)結(jié)果的其它評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)于槽岸和溝槽兩者的SbER都是1.8×10-6或更小，OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得實(shí)用的性能。當(dāng)通過(guò)執(zhí)行10,000次或更多次OW用于參考來(lái)僅僅評(píng)價(jià)該實(shí)例的OW性能時(shí)，大約10,000次OW是可能的。隨后進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)比較。在該介質(zhì)中，對(duì)于槽岸和溝槽兩者CNR都是52.9dB或更大，擦除比是33.8dB或更小，交叉擦除是0.1dB或更小，即該結(jié)果極佳。
通過(guò)在注射模塑制成的1.1mm厚的聚碳酸酯(PC)基片上形成該實(shí)例的膜結(jié)構(gòu)，以及在該基片上形成75μm厚的透明覆蓋層來(lái)形成一張盤(pán)。該介質(zhì)的記錄/擦除性能用包括了波長(zhǎng)為405nm的藍(lán)紫半導(dǎo)體層和NA＝0.85的物鏡的評(píng)價(jià)系統(tǒng)來(lái)評(píng)價(jià)。該基片的溝槽間距是0.32μm，并以溝槽記錄來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。即，使用上述的溝槽記錄方法(b)。評(píng)價(jià)結(jié)果非常良好，即CNR是52dB或更大，擦除比是30dB或更小，以及OW計(jì)數(shù)是2,000或更大。因此，不考慮基片厚度和位于光入射側(cè)的覆蓋層的厚度，本發(fā)明實(shí)例的分界面層材料大概是很適合的。
圖14是示出多個(gè)樣本的記錄膜的其它評(píng)價(jià)結(jié)果(線速度改變時(shí)的ER)的示圖。在實(shí)例2到9中，擦除比也通過(guò)改變線速度來(lái)測(cè)量。圖14示出結(jié)果。每個(gè)樣本示出良好的擦除性能。
當(dāng)使用XPS法來(lái)分析按照與上面評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的過(guò)程制造的介質(zhì)時(shí)，該介質(zhì)具有如圖5A、5B或5C所示的偏析分布或濃度分布。注意，俄歇能譜儀、SIMS、HX PES等可用來(lái)代替XPS法。即，在一側(cè)例如圖5A左側(cè)的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。圖5A為了簡(jiǎn)明僅僅示出元素Ge和Te。

下面將說(shuō)明對(duì)比實(shí)例。除開(kāi)應(yīng)用如圖11所示對(duì)比實(shí)例1到3的分界面層材料的組合之外，按照與實(shí)例2中相同的過(guò)程來(lái)形成使用SiO2和Y2O3作為分界面層的盤(pán)以及沒(méi)有分界面層的盤(pán)。在所獲得的盤(pán)上進(jìn)行如實(shí)例2的相同實(shí)驗(yàn)。圖17和18示出結(jié)果。
圖17是示出沒(méi)有分界面層的對(duì)比實(shí)例4、使用SiO2作為分界面層的對(duì)比實(shí)例5和使用Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例6的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR、SbER和ER)的示圖。圖1 8示出分別使用SiO2和Y2O3作為分界面層的對(duì)比實(shí)例5和6的其它評(píng)價(jià)結(jié)果(當(dāng)線速度改變時(shí)的ER)。如圖1 7和18所示，CNR、SbER和擦除比中的一個(gè)不令人滿意。因此，沒(méi)有評(píng)價(jià)OW性能。
通過(guò)使用GeCrN作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2中相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者的每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是52dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析按照與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜分界面附近Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用ZrO2+Y2O3+Cr2O3作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用SnO2+Sb2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者的每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是52dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用ZrSiO4+Cr2O3作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用ZrO2+Y2O3+SiO2+Cr2O3作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用ZnO+Ta2O5+In2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用(ZrO(2-x)Nx)(1-y)((Y2O3)(1-z)(Nb2O5)z)y((x，y，z)＝(0.05，0.05，0))作為位于光入射側(cè)的界面層和使用SnO2+Nb2O5作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用HfO(2-x)Nx(x＝0.1)作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用GeN作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是52dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用GeN作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用HfO(2-x)Nx(x＝0.1)作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用ZrSiO4+Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用Cr2O3作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用ZnO+Ta2O5作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是51dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用GeN作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用SO2+Ta2O5作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
通過(guò)使用ZrO2+Y2O3+Cr2O3作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用ZnO+Ta2O5+In2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)，并進(jìn)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
使用與早先描述的槽岸和溝槽記錄方法(a)以及溝槽記錄方法(b)相對(duì)應(yīng)的基片。在槽岸和溝槽記錄方法(a)中，使用由注射模塑形成的0.6mm厚的聚碳酸酯(PC)基片。由于以0.68μm的溝槽間距形成溝槽，因此當(dāng)在槽岸(L)和溝槽(G)兩者上記錄數(shù)據(jù)時(shí)軌道間距是0.34μm。在溝槽記錄方法(b)中，使用由注射模塑形成的0.59mm厚的聚碳酸酯(PC)基片，且溝槽間距是0.4μm。
濺鍍?cè)O(shè)備用來(lái)在這些PC基片中的每一個(gè)的溝槽形成面上從光入射側(cè)開(kāi)始順序地形成ZnS+SiO2、SiO2、ZnS+SiO2、分界面層、記錄膜層、分界面層、ZnS+SiO2和Ag合金。隨后，使用UV固化樹(shù)脂來(lái)粘合其上沒(méi)有形成膜的所謂的空白盤(pán)。以與實(shí)例2相同的方式使用的濺鍍?cè)O(shè)備是所謂的單晶片濺鍍?cè)O(shè)備，其通過(guò)濺鍍來(lái)在不同的成膜室中形成單個(gè)的層。
所述記錄膜層由Ge、Sb和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexSbyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeSbTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。此外，記錄膜層由Ge、Sb、Te和Bi或Sn構(gòu)成，且GeSbTe組成中的一部分用Bi和/或In和/或Sn來(lái)替代。當(dāng)替代后的組成由(Ge(1-w)Snw)x(Sbv(Bi(1-u)Inu)(1-v))yTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從w、v和u滿足0≤w＜0.5、0≤v＜0.7和0≤u≤1.0的GeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeBiTeIn、GeSnSbTeBi和GeSnSbTeBiIn中選擇。另外，記錄膜層由Ge、Bi和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeBiTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。
雖然本發(fā)明人試驗(yàn)了很多組成，但本實(shí)例只示出使用GeSbTeBi系的記錄膜的情況。注意該記錄膜的膜厚度是10nm或更小。
GeN用作位于光入射側(cè)的分界面層，并且Cr2O3用作位于反射膜那一側(cè)的分界面層。使用通過(guò)在ZnS中混合SiO2所獲得的靶材料來(lái)形成ZnS+SiO2膜。使用的濺鍍?cè)O(shè)備是所謂的單晶片濺鍍?cè)O(shè)備，其通過(guò)濺鍍來(lái)在不同的成膜室中形成單個(gè)的層。在形成每個(gè)介質(zhì)之后，以分光光度計(jì)測(cè)量該介質(zhì)的反射率和透明度。
通過(guò)初始化設(shè)備(未示出)來(lái)將每個(gè)層的整個(gè)介質(zhì)表面上的記錄膜結(jié)晶。初始化之后，使用UV樹(shù)脂粘合來(lái)形成夾層分離層，并使得成膜表面處在內(nèi)部。夾層分離層的厚度是20μm。使用前述的ODU 1000盤(pán)評(píng)價(jià)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。該系統(tǒng)包括具有波長(zhǎng)為405nm的藍(lán)紫半導(dǎo)體激光二極管和NA＝0.65的物鏡。以與實(shí)例2相同的過(guò)程通過(guò)槽岸和溝槽記錄方法來(lái)進(jìn)行記錄實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是53dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。此外，在與記錄膜接觸的層的分界面上檢測(cè)到0.1到0.6nm厚的極薄氧化鍺和氧化銻。
使用與早先描述的槽岸和溝槽記錄方法(a)以及溝槽記錄方法(b)相對(duì)應(yīng)的基片。在槽岸和溝槽記錄方法(a)中，使用由注射模塑形成的0.6mm厚的聚碳酸酯(PC)基片。由于以0.68μm的溝槽間距形成溝槽，因此當(dāng)在槽岸(L)和溝槽(G)兩者上記錄數(shù)據(jù)時(shí)，軌道間距是0.34μm。在溝槽記錄方法(b)中，使用由注射模塑形成的0.59mm厚的聚碳酸酯(PC)基片，且溝槽間距是0.4μm。濺鍍?cè)O(shè)備用來(lái)在這些PC基片的每一個(gè)的溝槽形成面上從光入射側(cè)開(kāi)始順序地形成ZnS+SiO2、SiOC、ZnS+SiO2、分界面層、記錄膜層、分界面層、ZnS+SiO2和Ag合金。隨后，使用UV固化樹(shù)脂來(lái)粘合其上沒(méi)有形成膜的所謂的空白盤(pán)。通過(guò)使用SiC系的靶材料和Ar/O2混合氣體的反應(yīng)離子刻蝕來(lái)獲得了SiOC膜，并具有類似于SiO2的低折射率。按照與實(shí)例2相同的過(guò)程來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖13所示，對(duì)于槽岸和溝槽二者，每個(gè)樣本的SbER都處在10-6數(shù)量級(jí)上，即獲得良好的誤碼率。對(duì)于槽岸和溝槽二者，作為每個(gè)樣本的模擬數(shù)據(jù)的CNR也都是51dB高或更高。同樣地，每個(gè)介質(zhì)的OW計(jì)數(shù)是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。
(記錄膜最佳組成范圍的選擇)通過(guò)使用GeN作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層，或者在所述兩側(cè)都使用GeN來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)。所述記錄膜層由Ge、Sb和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexSbyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeSbTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。此外，記錄膜層由Ge、Sb、Te和Bi或Sn構(gòu)成，且GeSbTe組成中的一部分用Bi和/或In和/或Sn替代。當(dāng)替代后的組成由(Ge(1-w)Snw)x(Sbv(Bi(1-u)Inu)(1-v))yTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從滿足0≤w＜0.5、0≤v＜0.7和0≤u≤1.0的GeSbTeBi、GeSbTeSn、GeSbTeBiSn、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeBiTeIn、和GeSnSbTeBiIn中選擇。另外，記錄膜層由Ge、Bi和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeBiTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝1 0·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。雖然本發(fā)明人試驗(yàn)了很多組成，但本實(shí)例只示出使用了其范例在圖8中示出的GeSbTe基、GeSbTeSn基和GeBiTe系的記錄膜的盤(pán)。按照與實(shí)例2相同的過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖15示出結(jié)果。
圖15是示出具有各種組成的記錄膜的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR和SbER)的示圖。如圖15所示，CNR和SbER都示出良好性能。OW計(jì)數(shù)也是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同方式制造的介質(zhì)時(shí)，在記錄膜的分界面附近，Ge、Sb和Bi含量高而Te含量低。此外，在與記錄膜接觸的層的分界面上檢測(cè)到0.1到0.4nm厚的極薄氧化鍺、氧化銻和氧化鉍。
(記錄膜最佳組成范圍的選擇)增加N2通過(guò)使用GeCrN作為位于光入射側(cè)的分界面層和使用Cr2O3作為位于反射膜那一側(cè)的分界面層來(lái)形成具有與實(shí)例2相同排列的盤(pán)。所述記錄膜層由Ge、Sb、Te和N(氮)構(gòu)成；其選自對(duì)下述化合物添加1at.％到5at.％的N(氮)而獲得的材料，其中，當(dāng)由Ge、Sb和Te構(gòu)成的化合物的組成以GexSbyTez(其中x+y+z＝100)表示時(shí)，所述化合物是在GeSbTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的組成范圍中的GeSbTe系化合物。此外，記錄膜層由Ge、Sb、Te、Bi和/或In和/或Sn以及N(氮)構(gòu)成，且GeSbTe組成中的一部分被Bi和/或Sn替代。當(dāng)替代后的組成由(Ge(1-w)Snw)x(Sbv(Bi(1-u)Inu)(1-v))yTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，在通過(guò)對(duì)滿足0≤w＜0.5、0≤v＜0.7和0≤u≤1.0的GeSbTeBi、GeSbTeSn、GeSbTeBiSn、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeBiTeIn、和GeSnSbTeBiIn添加0.1at.％到10at.％的N(氮)而獲得的材料中選擇組成。另外，記錄膜層由Ge、Bi和Te構(gòu)成。當(dāng)該組成以GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成從在GeBiTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的范圍內(nèi)的組成中選擇。此外，記錄膜層由Ge、Sb、Te和N(氮)構(gòu)成；其選自對(duì)下述化合物添加0.1at.％到10at.％的N(氮)而獲得的材料，其中，當(dāng)由Ge、Sb和Te構(gòu)成的化合物的組成以GexSbyTez(其中x+y+z＝100)表示時(shí)，所述化合物是在GeSbTe三元體系相圖上被x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所包圍的組成范圍中的GeSbTe系化合物。
雖然本發(fā)明人試驗(yàn)了很多組成，但本實(shí)例只使用把1at.％到5at.％的N(氮)添加到圖9所示范例中而獲得的材料。本實(shí)例示出使用把N(氮)添加到GeSbTe、GeSbTeSn和GeBiTe中而形成的記錄膜的盤(pán)。以雙倍線速度，即10.8[m/sec]的線速度實(shí)行與實(shí)例2相同的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖16示出結(jié)果。
圖16是示出當(dāng)向具有各種組成的記錄膜添加少量N時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR和SbER)的示圖。如圖16所示，CNR和SbER都示出良好性能。OW計(jì)數(shù)也是2,000或更大，即獲得了實(shí)用的性能，并且在環(huán)境測(cè)試之后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)膜剝落。N(氮)的量?jī)?yōu)選的是1at.％到5at.％，更優(yōu)選的是3at.％。
當(dāng)以XPS法來(lái)分析以與上述評(píng)價(jià)介質(zhì)相同的方式制造的介質(zhì)時(shí)，在與記錄膜接觸的層的分界面中檢測(cè)到0.1到0.9nm厚的極薄氧化鍺和氧化鉍。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基本需要條件是在一種通過(guò)使用可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?lái)記錄信息的相變光學(xué)記錄介質(zhì)中，在比所述記錄膜價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比(晶態(tài)DOS/非晶態(tài)DOS)是1.0(包含)到2.5(包含)。因此，其它膜等不局限于所述實(shí)例中說(shuō)明的材料。只要不破壞通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而獲得的效果，所述記錄膜材料還可變化。即，例如微量的Co、V和Ag可被添加到GeSbTe或GeBiTe中。
同樣，上述實(shí)例根本不限制基片厚度和成膜順序。即，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于以下的介質(zhì)，即允許光穿過(guò)其上形成有膜的基片的介質(zhì)或者允許光穿過(guò)粘合在其上形成有膜的基片上的透明薄片的介質(zhì)。例如，從上面的說(shuō)明顯而易見(jiàn)的是本發(fā)明對(duì)于記錄介質(zhì)達(dá)到了它的效果，所述記錄介質(zhì)使用具有大約0.85的高NA的物鏡并且其中在光入射側(cè)的透明薄片厚度減小到大約0.1mm。另外，要使用的激光的波長(zhǎng)不局限在大約405nm。即，所述分界面層材料的光學(xué)特性使得所述層在更短波長(zhǎng)，即從350nm到大約250nm下基本透明。因此，通過(guò)在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明可獲得所述效果。
如上所述，一種通過(guò)使用可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?lái)記錄信息的相變光學(xué)記錄介質(zhì)，其包含基片、能可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?、與所述記錄膜接觸并具有結(jié)晶促進(jìn)作用的膜、保護(hù)膜或電介質(zhì)膜、和反射膜，并且形成所述記錄膜的元素從接觸所述記錄膜的部分起在記錄膜的厚度方向上具有偏析分布或濃度分布。這樣，在高密度、高速記錄介質(zhì)中進(jìn)行記錄期間可獲得期望的標(biāo)記寬度而不發(fā)生任何再結(jié)晶。這使得可以確保高CNR和低位誤碼率，并獲得高擦除比和優(yōu)良的交叉擦除性能。因而，可以實(shí)現(xiàn)一種能夠在比傳統(tǒng)介質(zhì)更高的速度和密度下記錄和重寫(xiě)信息的相變記錄介質(zhì)。
根據(jù)必要結(jié)晶速率和介質(zhì)靈敏度以及該介質(zhì)的如反射率、對(duì)比度和透明度之類的光學(xué)特性可選擇這些記錄膜的材料體系和組成。
可通過(guò)實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例之一來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣一種相變記錄介質(zhì)，其幾乎不引起交叉擦除、具有高的結(jié)晶/非結(jié)晶比、具有在高線速度下的高擦除比、具有優(yōu)良覆寫(xiě)(OW)周期特性和高環(huán)境耐性、或具有高密度和大容量并能高速覆寫(xiě)。
注意，當(dāng)在目前實(shí)施或根據(jù)未來(lái)可使用的技術(shù)在未來(lái)實(shí)施時(shí)，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，且在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可有各種修改。例如，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)使用的信息存儲(chǔ)介質(zhì)不局限于通過(guò)粘合了0.6mm厚的基片而獲得的光盤(pán)，還可以是通過(guò)在1.2mm厚的基片的表面上形成0.1mm厚的保護(hù)層(或透明薄片)而獲得的光盤(pán)(即，還可以是通過(guò)把0.1mm厚的透明薄片粘合到具有記錄層等的1.1mm厚的基片上而獲得的光盤(pán))。該信息存儲(chǔ)介質(zhì)還可以是通過(guò)在形成該光盤(pán)的0.6mm厚的基片的一個(gè)或兩個(gè)表面上形成0.1mm厚的透明保護(hù)層(或透明薄片)而獲得的光盤(pán)。同樣，本發(fā)明實(shí)施例示出了具有0.1(包含)到1(包含)nm的平均厚度的極薄氧化膜，但只要必要的數(shù)字控制有可能，則該下限還可小于0.1nm。而且，指示該極薄氧化膜平均厚度的上下限可具有由一個(gè)有效數(shù)字定義的某一確定寬度。更具體地說(shuō)，0.1到1nm的平均厚度在批量生產(chǎn)中可具有±20％到30％的誤差范圍。同樣，極薄氧化膜有時(shí)具有所謂的島狀紋理，因此在一些情況下科學(xué)地稱為不均勻膜。然而，本發(fā)明以平均膜厚度來(lái)指示膜厚度，因此即使有所述島狀紋理也不會(huì)有損本發(fā)明的效果。
實(shí)施例還可盡可能多地進(jìn)行適當(dāng)結(jié)合，在這些情況下獲得結(jié)合的效果。另外，實(shí)施例包括各種階段的發(fā)明，因此可適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合多個(gè)公開(kāi)的組成部件來(lái)提取各種發(fā)明。例如，即使當(dāng)省略實(shí)施例的所有組成部件中的一些時(shí)，省略了這些組成部件的配置也可提取為發(fā)明。
另外的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，在更寬方面的本發(fā)明不局限于具體細(xì)節(jié)和這里示出和描述的代表實(shí)施例。因此，可在不脫離以所附權(quán)利要求及其等同物定義的總發(fā)明概念的精神和范圍的情況下作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其包含基片和多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括干涉膜、配置來(lái)可逆地改變?cè)优帕械挠涗浤?、與所述記錄膜接觸的結(jié)晶促進(jìn)膜、和反射膜，并且在所述光學(xué)記錄介質(zhì)中通過(guò)使用光可以將信息可逆地記錄在所述記錄膜上或從所述記錄膜上擦除，所述光學(xué)記錄介質(zhì)的特征在于構(gòu)成所述記錄膜的元素從接觸所述記錄膜的部分起在所述記錄膜的厚度方向上具有偏析分布和濃度分布中的一種分布。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于在所述的接觸記錄膜的部分中形成一種元素的極薄氧化膜，所述元素由所述記錄膜的構(gòu)成元素構(gòu)成，所述氧化膜具有0.1(包含)到1(包含)nm的平均厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述多層結(jié)構(gòu)包括電介質(zhì)膜，所述電介質(zhì)膜有助于光增強(qiáng)和/或熱擴(kuò)散。
4.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述干涉膜起到所述記錄膜的保護(hù)膜的作用。
5.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于在比所述記錄膜的價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.5(eV)的能級(jí)上，晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比是1.0(包含)到2.5(包含)。
6.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于在比所述記錄膜的價(jià)帶DOS峰值所在的能級(jí)低0.25到1.0(eV)的能級(jí)上，晶態(tài)DOS與非晶態(tài)DOS之比是1.0(包含)到2.5(包含)。
7.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述結(jié)晶促進(jìn)膜包含與所述記錄膜的一個(gè)表面接觸的上分界面膜，以及與所述記錄膜的另一個(gè)表面接觸的下分界面膜，并且控制所述上分界面膜和所述下分界面膜來(lái)使得結(jié)晶速率在所述記錄膜的厚度方向上不同。
8.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述結(jié)晶促進(jìn)膜包含與所述記錄膜的一個(gè)表面接觸的上分界面膜，以及與所述記錄膜的另一個(gè)表面接觸的下分界面膜，并且所述結(jié)晶促進(jìn)膜含有從由以下材料組成的組中選擇出的至少一種材料i)氮化鍺，ii)氮化鍺鉻，iii)氧化鋯，iv)穩(wěn)定氧化鋯和氧化鉻，v)穩(wěn)定氧化鋯、二氧化硅和氧化鉻，vi)鋯石和氧化鉻，vii)氧化鉿，viii)鉿、氧和氮，ix)鋯、氧、氮和釔，x)鋯、氧、氮和鈮，xi)鋯、氧、釔和鈮，xii)氧化鉻，xiii)氧化鋅，xiv)氧化鋅和氧化鉭，xv)氧化鋅、氧化鉭和氧化銦，xvi)氧化錫，xvii)氧化錫和氧化銻，xviii)氧化錫和氧化鉭，以及xix)氧化錫和氧化鈮。
9.如權(quán)利要求8所述的介質(zhì)，其特征在于所述上分界面膜和所述下分界面膜中的一個(gè)含有從由以下材料組成的組中選擇出的至少一種材料i)氮化鍺，ii)氮化鍺鉻，iii)氧化鋯，iv)穩(wěn)定氧化鋯和氧化鉻，v)穩(wěn)定氧化鋯、二氧化硅和氧化鉻，vi)鋯石和氧化鉻，vii)氧化鉿，viii)鉿、氧和氮，ix)鋯、氧、氮和釔，x)鋯、氧、氮和鈮，以及xi)鋯、氧、釔和鈮，并且所述上分界面膜和所述下分界面膜中的另外一個(gè)含有從由以下材料組成的組中選擇出的至少一種材料x(chóng)ii)氧化鉻，xiii)氧化鋅，xiv)氧化鋅和氧化鉭，xv)氧化鋅，氧化鉭和氧化銦，xvi)氧化錫，xvii)氧化錫和氧化銻，xviii)氧化錫和氧化鉭，以及xix)氧化錫和氧化鈮。
10.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述記錄膜含有鍺、銻和碲，并且當(dāng)所述記錄膜的組成用GexSbyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，所述記錄膜具有在GeSbTe三元體系相圖上由x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所定義的范圍內(nèi)的組成。
11.如權(quán)利要求10所述的介質(zhì)，其特征在于向所述GeSbTe系化合物添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮。
12.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述記錄膜含有鍺、鉍和碲，并且當(dāng)所述記錄膜的組成用GexBiyTez表示并且其中x+y+z＝100時(shí)，所述記錄膜具有在GeBiTe三元體系相圖上由x＝55·z＝45、x＝45·z＝55、x＝10·y＝28·z＝42、以及x＝10·y＝36·z＝54所定義的范圍內(nèi)的組成。
13.如權(quán)利要求12所述的介質(zhì)，其特征在于向所述GeBiTe系化合物添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮。
14.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于當(dāng)所述記錄膜的組成中的一部分被鉍和/或銦和/或錫替代、并且替代后的組成用(Ge(1-w)Snw)x(Sbv(Bi(1-u)Inu)(1-v))yTez表示且其中x+y+z＝100時(shí)，該組成中的w、v和u滿足0≤w＜0.5，0≤v＜0.7和0≤u≤1。
15.如權(quán)利要求14所述的介質(zhì)，其特征在于所述記錄膜含有從由以下化合物組成的組中選擇的化合物GeSnSbTe、GeSnSbTeIn、GeSbTeIn、GeSbTeBiIn、GeSbSnTeBiIn、GeSbTeBi、GeBiTeIn、GeSnSbTeBi、和GeSnSbTeBiIn，并且向所述化合物添加原子百分比為1at.％到5at.％的氮。
16.一種信息記錄/重放設(shè)備，其包含以下裝置用于在權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜上記錄信息的裝置，以及用于從已被記錄了信息的所述記錄膜中重放信息的裝置。
17.一種信息記錄/重放方法，該信息記錄/重放方法被配置為在權(quán)利要求1所述的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄膜上記錄信息，并從已被記錄了信息的所述記錄膜中重放信息。
全文摘要
一種相變光盤(pán)，其具有基片(1a，1b)和包括干涉膜、相變記錄膜、分界面膜和反射膜的多層結(jié)構(gòu)(19，20)，在該相變光盤(pán)中可使用光可逆地把信息記錄到記錄膜上或從記錄膜上擦除，構(gòu)成相變記錄膜的元素(例如，鍺或碲)從接觸相變記錄膜(13a，13b)的部分(21a，21b)起在記錄膜的厚度方向上具有偏析分布或濃度分布。
文檔編號(hào)G11B7/004GK101013586SQ20071000335
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月2日
發(fā)明者中居司, 大間知范威, 蘆田純生, 中村直正, 柚須圭一郎, 佐藤裕廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝