專利名稱：光記錄介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光記錄介質，更具體地，涉及在一種襯底的槽及槽間部分(脊部)兩者上借助激光照射進行信息記錄/讀出及刪除的一種光記錄介質。
隨著近年來信息量的增加，業(yè)已需要能以高密度及高速度記錄及讀出大量數(shù)據(jù)的記錄介質，而光盤則被看作正好能合適此類應用的一種介質。
光盤包括僅能作一次性記錄的一次性寫類型的盤及能重復地記錄及刪除的可重寫型盤。
作為可重寫型光盤，它們稱之為使用磁光效應的磁光記錄介質，及利用隨著非晶態(tài)及晶態(tài)之間可逆的變化而改變其反射率的相變介質。
相變介質具有僅利用調節(jié)激光束的功率無需外部磁場便能記錄/刪除，并能使記錄/讀出裝置小型化的優(yōu)點。
另外，它還具有對現(xiàn)有的目前占主要地位的在約800nm波長下可作記錄/刪除的介質不作專門的材料更改而僅用較短的波長便能獲得高密度記錄介質的優(yōu)點。
作為這種相變介質的記錄層材料，通常使用硫族元素合金的薄膜。例如可列舉GeTe基材料、GeTeSb基材料、InSb基材料及GeSnTe基材料。
通常，在可重寫的相變記錄介質中，是利用由未記錄/已刪除狀態(tài)中的晶化狀態(tài)形成非晶態(tài)二進制位進行記錄的。該非晶態(tài)位是利用將記錄層加熱到高于熔點的溫度隨后驟冷而形成的。在此情況下，設置來與記錄層相接觸的介電層用作散熱層，使其獲得足夠的過冷狀態(tài)，并作為防燒蝕的防護層。
另一方面，利用將記錄層加熱到高于晶化溫度但低于記錄層熔點的溫度來進行刪除。
在此情況下，介電層用作使記錄層溫度保持在高溫上直到完成晶化為止的蓄熱層。
通常在可改寫相變記錄介質中，使用兩種不同功率等級的激光束用于獲得不同的晶體狀態(tài)。
記錄膜是從這樣的觀點來選擇的，即膜能易于取得晶化狀態(tài)或適度取得非晶狀態(tài)，并在晶化狀態(tài)及非晶狀態(tài)之間具有大的反射效率差，以及固相態(tài)改變表現(xiàn)出小的容積變化，等。
用于保護層的材料是從這樣的觀點選擇的，即例如對激光束具有透光性，具有合適的折射率、高熔點、軟化點及分解點，易于制備及有合適的導熱性。
在能以單元光束(1-beam)重寫的相變型介質中，可以僅利用一個聚焦光束的強度調節(jié)來進行刪除及改寫步驟(日本＂應用物理學＂雜志26(1987)，增刊26-4，第61-66頁)。
在單光束可重寫相變記錄介質中，用于寫信息所需的時間可被縮短。它具有的另一優(yōu)點是由于該介質不需用磁場驅動器可簡單地構成且成本低。
此外，也可以利用基本上與可重寫型介質相同的材料及層結構但相對于可逆相變型記錄層改變其記錄層的成分來獲得一次性寫類型的相變介質。
在此情況下，信息可被記錄及存儲較長的時間期限，因為該介質沒有可逆性，且原則上信息可基本上永久的存儲。
在使用相變介質作一次性寫類型介質的情況下，它不同于熱蝕型，因為不會在一個位的周圍產(chǎn)生稱為邊圈的升高，它具有能提供極佳信號質量的優(yōu)點，并且因為在記錄層上無需氣隙，因此不要求用空氣夾層的結構。
需要在記錄介質中高容量及高密度的記錄是時代對記錄介質及用于處理大量視頻信息及音頻信號的記錄裝置的必然要求，這些記錄介質及記錄裝置一直在隨著數(shù)字調制技術及數(shù)據(jù)壓縮技術的進展并駕齊驅地發(fā)展。這種高容量及高密度也是在上述相變光記錄介質中需要的。
作為在光盤中增加記錄密度的一種具體手段，例如已開發(fā)及使用了減小照射光的聚焦光束直徑，及利用縮短光源波長或使透鏡的NA(數(shù)字光圈)變大來縮短記錄標記長度，在恒定轉動頻率下朝著外圈增加記錄頻率地修改恒定角速度(MCAV)，由此使記錄密度從內圈到外圈保持恒定，使標記的前、后端攜帶信息的標記邊緣記錄，及在目前已考慮了進一步增加密度的措施。
此外，在相變介質中，因為很少會因光分辨率的下降引起降級，甚至在相同軌道間距(軌距密度)及最短的位長度(縱向記錄密度)記錄的情況下，信息幅值可被增加，故它具有與磁光介質相比可易于達到增加密度的優(yōu)點。
在可作記錄的光盤中，在盤上預先刻有導槽，以形成所謂的軌道。通常，利用將一束激光光聚照在一脊部或一導槽中來記錄、讀出或刪除信息信號。
在一光盤中，在徑向上交替地并同軸地或螺旋地形成脊部及槽，被聚焦的光利用來自這些部分的繞射光進行導向。該系統(tǒng)包括一個利用來自光盤反射光徑向強度差的，也即利用來自脊部或槽的繞射光并由兩個分離的檢測器檢測其第0次及第1次繞射光(信號I1-I2)的推挽式跟蹤伺服系統(tǒng)；及一個3光束系統(tǒng)，它使用在徑向上平行布置的三個分離光束及用對反射光強度的計算在三個檢測位置上對每個光束引導聚焦光，也就是在一個脊部及它兩側的兩槽或一個槽及它們兩側的兩脊的位置上對每個光束引導聚焦光。此外，在種光盤中其徑向運動是由對被交叉軌道信號(I1＋I2)經(jīng)過的軌道數(shù)計數(shù)系統(tǒng)來引導的并進入一個目標軌道。在普通的光盤中，因為記錄/讀出僅是在脊部或僅是在槽中運行的，用于記錄的脊部(或槽)的寬度通常作成大約為不用于記錄的槽(或脊部)的寬度的兩倍。為了進一步增加容量，也考慮了在脊部及槽兩者中均作記錄/讀出用。利用在脊部及槽兩者中作記錄可使光盤容量倍增。
在目前市場出售的普通光盤中，通常信息信號被記錄于或是脊部或是槽上，它們中的另一個僅被用作分隔相鄰軌道的邊界，以防止漏信號的擾入。
如果信息也能被記錄在邊界部分中，例如在信息記錄在脊部的情況下再在槽中記錄，或是信息記錄在槽中的情況下再在脊部上記錄，記錄密度則倍增，并且記錄容量可期望有顯著的改善。
在脊部及槽兩者上記錄信息的方法以下簡稱為＂L&G記錄＂。
L&G記錄，例如在日本專利公告文獻63-57859中已有推薦，并且在使用這種L&G記錄技術的情況下必須對減少串音投入專門的關注。
這就是，在日本專利公開文獻63-57859中所描述的L&G記錄中，因為在某軌道中記錄標記的行與相鄰軌道中記錄標記行之間的距離為聚焦光束直徑的一半，聚焦光束的直徑可能覆蓋到與待讀出的記錄標記行相鄰的記錄標記行上。因此，在讀出時串音增多并使讀出信噪比降級。
為了減少串音，有人推薦了一種方法，例如描述在SPIE第1316卷，光數(shù)據(jù)存儲(1990)，第35頁中，其為在光盤讀出裝置中設置專門系統(tǒng)及串音消除電路的方法，由此減少串音。然而，該方法涉及到使裝置的光系統(tǒng)及信號處理系統(tǒng)更為復雜的缺點。
作為在讀出時減少串音而又不附加地設置專門的光系統(tǒng)或信號處理電路的方法，已有人提出使槽(導槽)的寬度與脊部寬度相等并使槽深限定在與讀出光波長相對應的一定范圍中(日本，＂應用物理學＂雜記，第32卷(1993年)第5324-5328頁)。
該建議由計算及實驗表明在脊部寬度等于槽寬及槽深在自λ/7n到λ/5n的范圍中的條件下可減少串音(λ讀出光波長，n襯底的折射率)。
這也公開在日本專利申請公開文獻5-282705中。
在上述建議中，基于槽寬等于脊寬的前提，利用計算機仿真計算表明減少串音的效果，給出了真空制造及評價的盤的例子，以及描述了它們的效果。
有過報道，使用CD尺寸(直徑120mm)的相控介質與目前可獲得的680nm的光頭及0.6NA(聚光鏡的數(shù)字光圈)相結合并使用L&G記錄方法可獲得現(xiàn)今密度3至4倍的高密度(日本，＂應用物理學＂雜志，第32卷(1993年)第5324-5328頁)。其中也說到，與圖象壓縮技術相結合使用可記錄不小于一小時的高質量運動圖象(電影)。
但是，作為本發(fā)明進一步認真研究的結果，發(fā)現(xiàn)了當使槽變狹窄而又保持槽寬與脊寬之比為1∶1的情況下限制軌距來增加記錄密度時，由于在刪除預采標記后的殘余在重復改寫后記錄標記穩(wěn)定度變差，甚至當軌距變窄后，槽中重復記錄改寫后其刪除性能或穩(wěn)定性能很少變差。
此外，根據(jù)上述報道中所述的CN比(載波與噪音之比)與串音對槽深的依賴關系，雖然利用優(yōu)選槽深可獲得減少串音的效果，但在脊與槽之間將失去CN比的平衡。
在L&G記錄中，為了盤信號質量而在脊部上載波電平與槽中載波電平之間產(chǎn)生差別，這是不可取的，作為其結果，它們中的一個的CN比顯著變差。它們之間的差別必須落在一個特定的范圍內。
因為在記錄及刪除時原子會在相變光盤中遷移，就有了由于重復記錄及刪除使其特性變差的問題。
雖然，利用例如優(yōu)化記錄層及保護層材料、層結構及制備每個層的條件可使重復記錄特性改善到一定程度，但是這是不能滿足的。作為由重復記錄及刪除使性能變差的原因，例如可考慮為膜的變形，記錄膜中材料的轉換及分離。還沒有知道這類現(xiàn)象為何變得顯著的原因。
并且，還有過建議，例如采用不勻厚形成的坑布置而不設置導槽來引導光束的采樣伺服方法，它不同于L&G記錄。
雖然，利用該方法可以獲得窄的軌距，在軌距不大于1.0μm時記錄的情況下，必須使用短的波長及大的NA的光系統(tǒng)獲得極小光點直徑的聚焦光束，但是已知在這種光系統(tǒng)中焦深也減小了。
特別是，對于波長λ及鏡片數(shù)字光圈NA，它們具有下列關系光束光點直徑αλ/NA焦深αλ/(NA)2當光點直徑在聚焦點處受到約束時，焦深會急劇下降。因此，如果聚焦點自動地在記錄層表面被調節(jié)，則聚焦伺服系統(tǒng)的裕度極端地變窄。與此同時，由于襯底傾斜引起的慧形象差增大。
一種解決方案是使襯底厚度減小到不大于現(xiàn)有技術中的1.2mm(日本，＂應用物理學＂雜志第32卷，第5402頁，1993年，T.Sugaya等人著)。
此外，如果在L&G記錄、采樣伺服記錄及脊部記錄和槽記錄中軌距窄到1.0μm，就出現(xiàn)了這樣的問題，即如上所述的聚焦伺服系統(tǒng)稍微的偏移(偏置)將增大來自鄰軌的漏信號(串音)。
目前已弄清楚，聚焦偏置由于襯底垂直雙折射引起的散光而增大(SPIE學報，第1663卷(1992)第157頁，M.R.Latta等人寫)。
這就是，因為聚焦光束具有散光，聚焦位置被分成兩個點，即提供了二個聚焦位置，在一個聚焦位置中光束被限制成沿軌道方向的細長形狀，在另一聚焦位置中光束被限制成在垂直于軌道方向上的伸長形狀。
這種散光在使用線性偏振光束的情況時特別明顯。
這依賴于獨立驅動器或對其位置聚焦自動調節(jié)的實體的組合。此外，不總是對聚焦點中的一個進行調節(jié)的，而是可以在一個中間位置上進行聚焦。
如果在聚焦好的位置上的光束所取的位置使得它在與軌道垂直的方向上變長時，則在讀出時來自相鄰軌道的串音增加。此外，如果在記錄時形成這種光束形狀，有可能刪除已記錄在鄰軌中的非晶位。
這是因為鄰軌的溫度易被聚焦光束底部附近的熱量引起升高，如果軌距不大于1.0μm及小于聚焦光束的光點直徑的話。
這就易于引起非晶位部分在重復記錄期間被晶化并被刪除，雖然這種現(xiàn)象由僅作一次性記錄不會引起。
關于上述襯底的雙折射的問題在磁光介質中已作為檢測小克爾(Kerr)轉動角的問題考慮過了(＂應用光學＂，第26卷(1987)第3974頁，W.A.，Challener等人著，或＂應用光學＂，第31卷(1992)，第1853頁，I.Prikeryl著)。
由襯底的雙折射引起的相位差帶來了因為磁光介質的物理特性檢測來自線性偏振光的小橢圓度的問題，并考慮到這很少會在相變介質中對于檢測反射光強度產(chǎn)生問題。
因此，例如，僅注意共面雙折射，并且已強調地提出甚至當共面折射率差超過20×10-6時相變介質也不會受到噪音的影響，此乃相變介質的一個優(yōu)點。
從而，可以說，在相變介質中基本上不采取適當?shù)姆婪洞胧?br> 但是，散光問題仍存在，例如，在為了保證與磁光介質兼容而使用半導體激光器的線性偏振光束時，或是為了簡化光頭的結構使用λ/4板挽回圓偏振時，甚至不檢測偏振狀態(tài)的相變介質也趨于經(jīng)受由于出現(xiàn)雙折射引起的散光的影響。
同時，雖然當設置在襯底上用于跟蹤的槽距或坑距(軌距)減小可使記錄密度更為增加，但該軌距的變窄有個極限，因為在光束照射系統(tǒng)中具有繞射極限。
通常，軌距可這樣選擇，它使得串音量減小到預定電平以下，但是在相變介質中必須考慮另一個問題。
這個問題就是在對某軌道重復改寫時在鄰軌中的非晶位被刪除(再晶化)的問題。
其理由總是并非十分清楚，但假定為，由于在某軌道記錄時，聚焦光束強度分布的底部弱激光束使相鄰軌道的溫度升高，以致非晶位被加熱到高于晶化溫度。
當每次加熱時間在幾百毫微秒內時，在重復加熱期間產(chǎn)生再晶化，只不過是逐漸地。
例如，在10,000次重復改寫周期后，相鄰軌道的C/N比(載波與噪音之比)從原始狀態(tài)的55dB下降到不大于50dB。
這個問題在以下簡稱為＂串刪＂。在相變介質中，對串刪引起的最小軌距投以注意，而非對光的繞射極限，但該極限總是不明顯的。
在進行L&G記錄或采樣伺服記錄的情況下，在鄰軌之間對熱傳導的防護不出現(xiàn)非均勻的效應，這與現(xiàn)有技術中僅在一脊部或一槽中記錄是不同的，鄰軌的溫度由于熱擴散更易于升高。這個串刪問題變成一個嚴重的問題。
因此，軌密度的實質極限是由熱隔離(串刪)極限限制的，而不是由光分辨功率、即來自相鄰軌道的信號泄漏(串音)限制的。
根據(jù)由本申請人作出的研究，如果以線性速度3m/s對具有各寬為0.7μm的槽及脊部的介質進行L&G記錄，使用波長為680nm的半導體激光及0.55NA的光頭，記錄在鄰脊或鄰槽中的信號在1,000次改寫后其載波電平降低了3至5dB。
但是，在普通記錄介質中，在改寫文件管理或定位信息的情況下在記錄介質中改寫記錄通常僅進行多于100次。這就是，僅是分布在盤內圈或外圈被稱為DOS格式中的FAT或CD格式中的TOC的有限區(qū)域才被頻繁地改寫。
該頻繁重寫區(qū)域小于整個可記錄區(qū)域的1％。
也可能有這種情況，如在UNIX中，其文件管理或定位信息實際上是分散著的，但只考慮一個寫的平均數(shù)就足夠了，并且很少有專門區(qū)域其改寫超過10,000次的可能性。
并考慮到，在記錄進行時需識別文件管理或定位區(qū)域及其中內容的特征格式中，情況也不會改變，并且改寫僅集中在實際上特異的窄區(qū)域中。
這就是，對于整個介質密度目前受到小于1％的常改寫區(qū)域的限制。
作為本發(fā)明人認真研究的結果，已探索出一種利用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，包括在一個形成有槽的透明襯底上依次沉積的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽這樣地形成在透明襯底上，即槽深(d)能滿足下列關系式(1)，而槽寬(GW)及脊寬(LW)能滿足下列關系式(2)λ/7n＜d＜λ/5n (1)0.1μm＜GW＜LW (2)其中槽及脊兩者均用作記錄區(qū)域，該記錄介質可減少來自鄰軌的串音，并且在脊部具有優(yōu)異的重復改寫性能。在此發(fā)現(xiàn)的基礎上完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高可靠性的高密度光盤，尤其是，使用激光束的作為光源的L&G記錄型光盤，它在如果至少其槽或其脊作為記錄區(qū)域的情況下對于脊及槽兩者均能使重復改寫特性保持高水平。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高密度光盤，尤其是，一種L&G記錄型光盤，它能消除在脊與槽之間記錄標記載波電平的平衡損失，并在記錄在脊和槽中任一上時能獲得相同的高信號質量。
為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明的第一方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽及脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)本發(fā)明的第二方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽及脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n(1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)及脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA)＜LW＜0.80(λ/NA) (3)(式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈)。
本發(fā)明的第三方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除從讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)
λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW(2)脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA＜LW＜0.80(λ/NA) (3)(式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈)，光記錄介質中由未記錄區(qū)域反射的光及由記錄區(qū)域反射的光之間的相位差(α)滿足下列關系式(4)-π＜α＜0(4)及未記錄區(qū)域的反射率(R1)及記錄區(qū)域的反射率(R2)滿足下列關系式(5)R2＜R1(5)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種利用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括
依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽及脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n(1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA＜LW＜0.80(λ/NA)(3)(式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈)，光記錄介質中由未記錄區(qū)域反射的光及由記錄區(qū)域反射的光之間的相位差(α)滿足下列關系式(6)0＜α＜π (6)及未記錄區(qū)域的反射率(R1)及記錄區(qū)域的反射率(R2)滿足下列關系式(7)
R2＜R1 (7)本發(fā)明的第五方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n(1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA)＜LW＜0.80(λ/NA) (3)(式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈)，脊寬(LW)，槽寬(GW)及相鄰槽之間的距離(槽距(PG)＝LW＋GW)滿足下列關系式(8)
0.02≤(LW-GW)/PG≤0.3 (8)本發(fā)明的第六個方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n(1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA＜LW＜0.80(λ/NA)(3)(式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈)，槽深為從40至80nm，及槽寬(GW)滿足下列關系式(9)
0.15(λ/NA)＜GW＜0.35(λ/NA) (9)本發(fā)明的第七方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用于記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/sn (1)(式中入表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)光記錄介質中由未記錄區(qū)域反射的光及由記錄區(qū)域反射的光之間的相位差(α)滿足下列關系式(4)-π＜α＜0(4)及未記錄區(qū)域的反射率(R1)及記錄區(qū)域的反射率(R2)滿足下列關系式(5)
R2＜R1 (5)本發(fā)明的第八方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW(2)在光記錄介質中由未記錄區(qū)域反射的光及由記錄區(qū)域反射的光之間的相位差(α)滿足下列z關系式(6)0＜α＜π (6)及未記錄區(qū)域的反射率(R1)及記錄區(qū)域的反射率(R2)滿足下列關系式(7)
R2＞R1(7)本發(fā)明的第九方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW(2)及脊寬(LW)，槽寬(GW)及槽距(PG)滿足下列關系式(8)0.02≤(LW-GW)/PG≤0.3 (8)本發(fā)明的第十方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的先記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明的襯底上的一個下介電保護層，一相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊均用作記錄區(qū)域，
槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW(2)記錄層的熔點小于700℃，及記錄層的晶化溫度不小于150℃。
本發(fā)明的第十一方面，提供了一種使用激光照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)及槽深為從40到80nm，及槽寬(GW)滿足下列關系式(9)0.15(λ/NA)＜GW＜0.5(λ/NA) (9)本發(fā)明的第十二方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透光襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)及用于文件管理或分配信息記錄的區(qū)域的軌距為另外數(shù)據(jù)記錄區(qū)域軌距的1.05至1.5倍。
本發(fā)明的第十三方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)用于文件管理或定位信息記錄的區(qū)域的軌距為另外數(shù)據(jù)記錄區(qū)域軌距的1.05至1.5倍，及在文件管理或定位區(qū)域中的槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(10)0.6(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm(10)本發(fā)明第十四方面，提供了一種使用激光束照射進行記錄、刪除及讀出信息的光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電記錄層及一個金屬反射層，槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)
λ/7n＜d＜λ/5n (1)(式中λ表示照射光的波長，及n表示襯底的繞射率)，槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)及槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(10)0.6＜(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm(10)本發(fā)明的第十五方面，提供了一種光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，用于利用可由光識別的晶化或非晶狀態(tài)可逆地記錄、刪除及讀出信息，其中，用于文件管理或定位信息的區(qū)域的軌距為另外數(shù)據(jù)記錄區(qū)域軌距的1.05至1.5倍。
本發(fā)明的第十六方面，提供了一種光記錄介質，它包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，用于利用可由光識別的晶化或非晶狀態(tài)可逆地記錄、刪除及讀出信息，其中，用于文件管理或定位信息的區(qū)域的軌距為另外數(shù)據(jù)記錄區(qū)域軌距的1.05至1.5倍，及在文件管理或定位區(qū)域中的槽寬(GW)及脊寬(LW)滿足下列關系式(10)
0.6(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm (10)

圖1是表示光盤多層結構的橫截面圖；圖2是對相變介質改寫方法一例的說明用圖；圖3是表示本發(fā)明光盤的一個放大的示意透視圖；圖4是對聚焦光束圖形的形狀及強度的說明用圖；圖5是對由分割脈沖記錄的標記長度的說明用圖；圖6是說明比較例1中重復改寫次數(shù)和記錄標記不穩(wěn)定性之間關系的圖；圖7表示根據(jù)本發(fā)明例2中光盤的串軌信號；圖8表示根據(jù)本發(fā)明例2中光盤的載波電平；圖9是表示對于例7中信號的載波電平變化的圖。
在本發(fā)明中作記錄介質的襯底可以是玻璃，塑料(例如聚碳酸酯，聚烯烴)或形成有公知照相排版樹脂膜的玻璃中的任一種。
為了在襯底上形成精細的導槽，利用注射成型將一個Ni壓模上的凸紋形狀轉移到襯底上。
壓模上的凸紋形狀是利用激光束刻感光性樹脂形成的。通常使用波長為468nm的Ar激光作為刻切的激光束光源來形成細槽。此外，利用對激光束聚焦鏡的開口設置掩膜，或使用例如，He-Cd激光(波長441nm)或Kr激光(波長407nm)來形成細槽。
在迄今使用的具有寬槽寬的襯底的情況下，有時必須振動切刻的激光束，但是形成本發(fā)明中導槽時無需這樣，因此刻槽是很方便的。
本發(fā)明的多層結構的相變介質表示在圖1中。
必須各設置一個用于保護襯底(1)及記錄層(3)的保護層(2，4)。如果要求使用的保護層(2，4)具有優(yōu)異的熱阻，并能提供防止襯底熱變形的功能及具有可襯底良好的粘接性，則可使用聚碳酸酯樹脂襯底，它普遍地在現(xiàn)在用作光盤襯底。
在本發(fā)明中使用的保護層最好是由一種介質材料構成的。
在本發(fā)明中使用的介電材料可能有各種組合，并且它們是考慮到例如繞射率、熱導率、化學穩(wěn)定性、機械強度及粘接力來確定的。
通常為氧化物、硫化物、氮化物及碳化物，例如為Ca，Sr，Y，La，Ce，Ho，Er，Yb，Ti，Er，Hf，V，Nb，Ta，En，Al，Si，Ge及Pb的氧化物、硫化物、氮化物及碳化物，及Ca，Mg和Li的氟化物，及其中構成金屬氧化物的一部分氧被S或Se取代的化合物均可被使用。
使用由包含至少ZnS及ZnSe中一種的及至少一種上述化合物的混合物構成的膜可獲得有利的重復改寫性能及時間上的穩(wěn)定性。
在此情況下，金屬化合物的含量如果為從3％至6mol％，最好為5至40mol％，則記錄盤的存放穩(wěn)定性特別優(yōu)異。作為金屬化合物可將SiO2及Y2O3作為范例。
保護層的厚度優(yōu)選在從10至500nm的范圍內。
通常，如果保護層的厚度小于10nm，則防止襯底或記錄膜變形的效果就不足。另一方面，在使用塑料襯底的情況下，如果層厚超過500nm，保護層本身中的內部應力或該層與襯底之間的彈性差異將會引起破裂。
在本發(fā)明中，為了改善記錄靈敏度，記錄層及反射層之間的保護層的厚度最好不小于100nm及不大于500nm。
但是，另一方面，為了擴展記錄功率范圍以便減少重復改寫的損壞，甚至是使記錄靈敏度犧牲到一定程度，最好厚度為從10至30nm。這將使記錄層的熱快速地散到上反射層，它能有利于非晶標記的形成，并減少由熱聚焦產(chǎn)生的損壞。
當使用GeSbTe基材料，GeSnTe基材料，AgInSbTe基材料等作相變光記錄層時，為了改善晶化速率、易于獲得非晶志、晶粒尺寸及存放穩(wěn)定度，可以加入Sn，In，Ge，Pb，As，Se，Si，Bi，Au，Ti，Cu，Ag，Pt，Pd，Co，Ni，V，Nb，Ta等。
其厚度通常選擇在從10nm至100nm的范圍中，優(yōu)選為從10nm到50nm，更可取的是從15nm到25nm的范圍中。如果記錄層的厚度小于10nm，則不能獲得足夠的光對比度，或者即使獲得了，也不能實際應用，因為其厚度依賴性大。考慮到在重復改寫中它的耐光性，GeSbTb基材料的記錄層有厚度為15至25nm尤為可取。
另一方面，如果厚度超過100nm，將會趨于形成破裂。
記錄層(3)是設置成被襯底(1)上的保護層(2，4)夾著，此外，一個反射層(5)，若有必要，一個紫外線自愈樹脂層(保護膜(6))或類似層被設置在記錄層上。
作為反射膜，可使用主要由Al，Au或Ag構成的金屬材料，或包含Ta，Ti，Cr，Si，Mg，Mn及Sc的金屬材料。
特別是，考慮到記錄靈敏度及穩(wěn)定性，最好用Al及Ti的Al及Ta的合金。
Ti或Ta的含量最好為從0.5at％(原子百分比)到3.5at％，此時盤的反射率損失可減少，并且它可作為適中的散熱層。
記錄層、保護層及反射層例如可用濺射形成。膜的形成最好使用列式排列的裝置來進行，在同一真空室中設置了用于記錄層有靶，用于保護層的靶，及如有必要，用于反射層材料的靶，以便每層之間的氧化或污染。從生產(chǎn)率考慮這也是極佳的。
由與保護層(2，4)相同的材料構成的保護膜(6)有時可設置在反射膜(5)上，其厚度從10nm到500nm，以便改善抗擦傷及抗潮濕性能。作為保護膜(6)，最好利用旋轉噴涂提供厚度約0.5至100μm的熱愈或紫外線自愈樹脂。
為了對本發(fā)明的光盤進行記錄、刪除及讀出，使用了被一物鏡聚焦的激光束，并從旋轉光盤的襯底測照射。
在記錄及刪除時，將一個脈沖調制的激光束照射在旋轉光盤上，以使記錄層相變成兩種可逆狀態(tài)，即一種晶體化狀態(tài)或一種非晶狀態(tài)，由此達到刪除狀態(tài)或記錄狀態(tài)(未記錄狀態(tài))。
在此情況下，在記錄前存在的標記可以在記錄的同時利用改寫被刪除掉。
如圖2所示，對上述相變介質的改寫是利用對聚焦激光束的調制來進行的。例如，GeSbTe基或AgInSbTe基的相變介質在初始階段及被刪除狀態(tài)處于晶化狀態(tài)，而記錄坑點的非晶態(tài)。在圖2中，在改寫前(A)的晶化狀態(tài)(刪除狀態(tài))中的部分通過激光束功率的照射轉變成了改寫后(B)的非晶坑(7)，在改寫前(A)的非晶坑(7)轉變成了改寫后(B)的刪除狀態(tài)。
記錄層被處于至少高于熔點的溫度的記錄功率(Pw)熔化便形成非晶標記，而記錄層的溫度由偏置功率(Pb)提供到不高于熔點的溫度可晶化形成刪除狀態(tài)。
在InSbTe基材料中，刪除功率(Pb)設得低于(Pw)，但也可使用記錄層的溫度升高到不低于熔點的熔化刪除。
在讀出時，使用其功率低于記錄及刪除時激光功率的激光束照射旋轉光盤。在此情況下，在讀出前一時刻的記錄層相態(tài)將不會改變。
讀出是利用光檢測器檢測反射光的強度變化以判斷出記錄狀態(tài)或非記錄狀態(tài)來實現(xiàn)的。
在根據(jù)本發(fā)明的光盤中，如果在無論是脊上還是槽中重復改寫多次，可防止刪除率的顯著下降，及可高質量地獲得讀出信號，并且對于脊及槽兩者的記錄標記很少不穩(wěn)定。
如果考慮重復改寫特性，使醴寬窄而脊寬加大而利用格量變寬的優(yōu)點來確定出槽寬窄于脊寬，則記錄密度可作到等于或大于具有相同脊寬及槽寬的現(xiàn)有L&G記錄光盤的記錄密度，在后者中軌距以有相同程度的降低。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的光盤一部分的放大透視概圖。在光盤襯底上預先形成了脊(8)及槽(9)，其中每個脊及槽的寬度是以放大比例表示的，與槽寬(GW)相比，脊寬(LW)在一定范圍上作得較寬。
如圖1中所示的多層結構中的記錄層(2)由介電層或類似層保護，但是為了易于理解此圖除記錄層(2)外的其它層被省略了。
圖3表示讀出光束照射到L&G光盤的脊(8)上的未記錄區(qū)域的一個例子。
使用一個物鏡或類似物聚焦的激光束(10)從襯底(1)側照射到盤上，用于進行記錄、刪除及讀出。
因為聚光光束(10)是從襯底側照射的，因此它是從圖紙的反面進入至被反射的。因而，從光源看過來，脊部分(8)是凹的，而槽部分(9)是凸的。
脊(8)及槽(9)之間的平面差距(d)可以為任何值，只要該值在λ/7n至λ/5n的范圍中，其中λ是聚焦光束(10)的波長，而n是襯底(1)的繞射率。
這是因為如日本＂應用物理＂雜志第32卷(1993年)第5324-5328行中所描述的，當槽深在從λ7n至λ/5n(λ讀出光波長，n襯底繞射率)時來自鄰軌的串音下降了。這篇報道是基于一個假設(脊寬)＝(槽寬)，而是為提出本發(fā)明。但是，本發(fā)明中將槽深確定為λ/7n至λ/5n是有效的。當本發(fā)明人對于本發(fā)明中的幾何結構GW＜LW作出與上述報道中類似的計算時，發(fā)現(xiàn)在λ/7n＜d＜λ/5n，尤其是對于非對稱的L&G幾何結構在λ/7n＜d＜λ/5n時，串音得到其最小值。
在本發(fā)明中，脊寬被確定在從0.62(λ/NA)至0.80(λ/NA)的范圍中，其中λ表示照射光束的波長，而NA是物鏡的數(shù)字光圈。
如果脊寬比上述范圍窄，則在脊上重復改寫記錄標記的情況下，預錄的標記將會明顯地被留下而未被刪除，使記錄標記的穩(wěn)定性變差。這在一次性類型的相變介質中不會引起問題，但對可重寫型光盤帶來了問題。
如果脊寬在上述范圍中，則在重復改寫的情況下不會有預錄標記的刪除剩余或是使記錄標記的穩(wěn)定性明顯變壞，并可保持與槽中的記錄相同的特性。
如果脊寬大于上述范圍，對于脊的重復改寫特性不會有特殊問題，并能獲得滿意的特性。但是脊寬不必要的加大會減少記錄密度，從高密度記錄來考慮沒有好處。
現(xiàn)在來描述測量槽寬及槽深的方法。該測量是利用從未設槽的襯底側照射一種He-Ne激光束(波長633nm)，及測量相應于由襯底槽繞射的零次光強度(I0)，一次光強度(I1)及二次光強度(I2)的發(fā)射光及繞射光的角度。
假定槽距為(P)，槽寬為(W)，槽深為(d)，激光波長為λ及0次反射光及1次繞射光之間的角度為θ，則可計算槽寬及槽深，因為在矩形槽的情況下建立了以下的關系式I2/I1＝cos2(π/ε)I1/I0＝{2sin2(πε)(1-cosδ}/[π2{1-2ε(1-ε)(1-cos δ)}]ε＝W/P，δ＝2-(n-1)πd/λ(n襯底的繞射率)p＝λ/sinθ雖然槽的真實形狀不完全是矩形，但用上述方法單義地確定出的槽寬及槽深的值將作為本發(fā)明的槽形狀。
因而，對于槽形狀偏離了本發(fā)明中的完全矩形形狀的情況，它也是可適用的。
此外，可靠的作法是利用預先對襯底盤的表面及橫截面進行觀察，例如使用SEM，STM(AFM)作觀察，描出槽形狀尺寸，然后參照它利用上述測量及計算由精確確定的槽寬及槽深來確定其形狀。另外，當槽距小于λ的二倍(2λ)時，上述光繞射法不適用。對此情況，僅可采用SEM或STM(AFM)分析。
在本發(fā)明中，因為脊寬大于槽寬，在脊上的記錄標記寬度可能大于槽中記錄標記的寬度，其結果是在脊上讀出信號的CN比(載波或噪音之比)的幅度大于槽中的該種信號幅度，并有時會引起它們之間的信號質量差別。
在這種情況下，有效的方式是選擇層的結構，以使得在槽中的讀出信號幅度或CN比作得比在脊上的大。
為了導致該目標，可建議，在記錄前后讀出光的反射光量的變化在槽中要作得大于脊上。
作為一種專門的對付措施，有效的作法是對記錄前后的反射光的相位差加以注意，并將該相位差限定在對槽上記錄有利的范圍中。
利用滿足下列條件(1)或條件(2)，可使槽記錄中的讀出信號幅值改善并在脊記錄及槽記錄兩者中獲得相同質量的信號幅值。
條件(1)在本發(fā)明的光記錄介質中，如果已記錄區(qū)域(R2)中的反射率低于未記錄區(qū)(R1)中的反射率，來自未記錄區(qū)的反射光與來自記錄區(qū)的反射光之間的相位差由下式(4)表示-π＜α＜0 (4)其中的α＝(未記錄區(qū)反射光的相位)-(已記錄區(qū)反射光的相位)也就是說，來自未記錄區(qū)的反射光的相位比來自記錄區(qū)的反射光的相位有一個范圍在0至π之間的延遲。
條件(2)在本發(fā)明的光記錄介質中，如果已記錄區(qū)中的反射率高于未記錄區(qū)中的反射率，來自未記錄區(qū)的反射光與來自記錄區(qū)的反射光之間的相位差由下式(6)表示π＜α＜π (6)其中的α＝(未記錄區(qū)反射光的相位)-(已記錄區(qū)反射的光的相位)也就是說，來自未記錄區(qū)的反射光的相位比未自己記錄區(qū)的反射光的相位有一個范圍在0至π之間的超前。
另外，最好是把槽上的記錄標記的讀出信號中相位在以下范圍內的那部分幅值增大對條件(1)的情況下，-(3/4)π＜α＜-(1/4)π，或是在條件(2)的情況下，(1/4)π＜α＜(3/4)π為了設計上滿足上述條件的盤，在相位改變的前、后需要精確地調整反射光的相位差。
反射光在相位改變前、后的相位改變可以用激光干擾顯微鏡等手段來實際測量，也可以采用盤的各層的光學常數(shù)和厚度通過計算來確定。
計算方法可以參見＂Base and Method for Spectroscopy(作者為Keiei Kudo，由Ohm Co.，發(fā)表1985，Chapter3)。
各層的光學常數(shù)可以通過預先制做單層膜的方式來獲得，例如用濺射方法，然后用橢率計算儀器測量。
在脊部(land)記錄或槽記錄的記錄方式前、后的反射比改變和相位差可以分別用日本專利申請公開5-128589號中的所述的計算公式表示。
然而，日本專利申請公開5-128589號中沒有描述采用脊和槽二者作為記錄區(qū)的技術。
另外，完全沒有考慮脊與槽之間的寬度的限制，在本發(fā)明中采用的寬度限制是為了改善槽內的CN比，槽的寬度比脊的寬度相對較窄。
本發(fā)明中的L&G光盤是一種可寫的光信息記錄介質，但也可以用做只能寫入一次的一次寫入型記錄介質。
可以通過驅動器在盤上記錄一種寫入抑制信號，從而防止二次的記錄刪除。
這種盤可以做為單面盤使用，也可以把兩個相對的盤附著在基片的兩個表面上，從而使容易加倍。
這是一個重要的特征，磁-光型的盤是無法實現(xiàn)這種方式的，在磁-光盤的激光照射面背面需要有磁性。
日本專利申請公開6-338064號中公開了一種對槽的深度和寬度的限制，但是，其基本條件是槽與脊的寬度大體相等，這一點是與本發(fā)明不同的。另外，該申請沒有限定脊的寬度要大于槽的寬度。
在縮小槽和脊的寬度，使槽寬不大于0.35(λ/NA0的情況下在槽內進行記錄，若利用上述的相位差增大槽內的信號，就可以獲得足夠的信號強度。
此外，從重復記錄特性的角度來看，窄槽是有益的，這是相變型光盤的一個重要問題。
目前還不能充分地解釋利用窄槽時的重復記錄特性為什么會這樣好，可能是因為槽限制了記錄層材料的轉移和變形。
槽的寬度應該變窄，但是，如果槽寬變得太窄了，軌跡誤差信號的強度就會不足。另外，在槽的底部缺少平面部分，這樣會使信號強度下降。此外，在L&G記錄中，記錄標記的寬度最好是不超過槽的寬度。
槽的厚度對重復記錄特性也有影響。槽如果過淺，重復記錄特性就會變壞，軌跡誤差信號也會下降。如果槽過深了，槽底的平面部分就會縮小，造成信號強度下降的缺點。
因此，槽寬可以從0.05(λ/NA)至0.5(λ/NA)，最好是從0.25(λ/NA)到0.35(λ/NA)，其中的λ是記錄激光的波長，而NA是物鏡的數(shù)字光圈。
例如使用物鏡的條件是波長為780nm，NA為0.55，槽寬可以是0.21至0.51μm，最好是0.35至0.50μm。另外，從槽成形處理的限制來考慮，對槽寬的較低限制為0.1μm。
槽的深度最好是40至80nm，如果考慮到重寫期間的耐久性問題，從45至70nm則更好。
更進一步，本發(fā)明的效果隨著全于記錄層和反射層之間的介電保護層的厚度的增大而變得更加顯著，并且這種層結構具有較好的記錄靈敏度，由于有了上面的厚保護層，抑制了熱擴散，從而大大改善了寫入錄敏度。
對相變型光盤來說，需要把溫度升高到普通記錄膜的熔點以上，并且其工作溫度比磁-光盤一類的記錄介質要高，因此通常會導致靈敏度差的問題。
特別是當所用的激光波長為了進一步增加密度而縮短時，靈敏度的問題就更重要了，因為很難得到更大功率的激光二極管。
然而，由于存在采用高靈敏度的層結構會使相變型光盤的重復記錄特性進一步變壞的問題，靈敏度差的光盤仍在使用。
與此相反，采用一種具有較高的寫靈敏度和較厚的上部保護層的光盤可以進一步增強本發(fā)明的效果，有可能獲得一種具有高的寫靈敏度以及良好的重復記錄特性的相變型光盤。
另外，脊寬(LW)和槽寬(GW)最好是備以下的關系0.02≤(LW-GW)/PG≤0.3 (8)其中的LW代表脊寬(μm)，GW代表槽寬(μm)，而PG代表槽間距(μm)[＝GW＋LW]。
如果脊寬與槽寬之間的差別過大，槽中的信號就會小于脊上的信號，即使是象上述那樣，采用了層結構來加強槽中的信號值，仍會導致失去平衡，因此最好是采用一個限制(LW-GW)/PG≤0.3另一方面，當脊寬大于槽寬時，在記錄之前可以特別地在脊上的反射率與槽內的反射率比之間設置一個有意義的差值，它被限定為(LW-GW)/PG≥0.02使得按照三束方式的跟蹤伺服可以穩(wěn)定地工作。
另外，便于由伺服系統(tǒng)獨立地獲得所謂的軌跡跨越信號。實際上，如果脊寬與槽寬接近相等，就無法獲得軌跡跨越信號，這樣則不可能進行所謂軌跡記數(shù)，對軌跡記數(shù)的目的是為了找到一個特定的軌跡。盡管還可以采用其他存取方法，采用現(xiàn)有的軌跡記數(shù)方法仍具有很大的優(yōu)點。
通過在上述范圍內使槽寬小于脊寬，脊和槽之間的讀出信號的載波電平可達到基本相同，來自槽部分的反射光與來自脊部分的反射光的差值在采用三束系統(tǒng)的情況下可以有差別。還可以獲得良好的軌跡跨越信號。
因此，在讀出信息記錄介質時，除了推挽系統(tǒng)之外還可以使用三束系統(tǒng)，用分離的推挽系統(tǒng)作為跟蹤系統(tǒng)，而軌跡跨越信號可被用作于對徑向移動所通過的軌跡計數(shù)。
在考慮到跟蹤伺服特性時，槽深最好是處于λ/10n至λ/5n的范圍內，此處假定記錄/讀出光源的波長為λ，而基片的反射系數(shù)為n，在考慮到串音時，最佳的范圍是λ/6.5n至λ/5.5n。
以下說明本發(fā)明用于克服串刪現(xiàn)象的特征，這種串刪是指相鄰軌跡中的信號在重復記錄時被刪除。在本發(fā)明中，限定了一個最小軌跡間距(LW＋GW)/2，用于克服串刪現(xiàn)象。
由于光束點的點直徑與λ/NA成正比，允許的最小軌跡間距也應該與λ/NA成正比。
比例系數(shù)可以根據(jù)實踐來精確地確定。
根據(jù)本發(fā)明人的各種實際研究，如果用于L&G記錄的槽間距大于1.2(λ/NA)，在104次重寫之后，C/N比(載波與噪聲之比)的下降可以減少到3dB以下，由此所達到的電平實際上沒有問題。
也就是說，可以根據(jù)實驗得出結論，由于在L&G記錄中實際的記錄軌跡間距是槽間距的二分之一，如果使最小記錄軌跡間距大于0.6(λ/NA)，就可以防止由于串刪造成相鄰軌跡中的信號劣化。
上述的數(shù)值0.6在理論上剛好對應通過物鏡(11)的一個聚焦光束(12)的光束點的二分之一。
也就是說，聚焦光束(12)具有圖4所示的形狀，并且由于繞射效應在強度分布中出現(xiàn)一個次尖峰(Sub-peak)(圖4中的曲線(13)表示強度分布)。
中心點的直徑大約為1.2(λ/NA)，這被稱為是一個彌散圈(14)。
另外，光強度的分布是不均勻的，而光強度達到1/e2(e是自然對數(shù)的底)的直徑可表示為0.82(λ/NA)。
由于軌跡(1)的最小間距對應著彌散圈的半徑，從物理學的角度可以知道，由于相鄰軌跡的溫度在作為第一近似值的聚焦激光束點強度分布的根部弱照射光的作用下有所升高，就會造成刪現(xiàn)象。
記錄層中的熱傳導對串刪現(xiàn)象基本上沒有實質影響，這是因為在GeST，AgInSbTe，InSnTe或InSbTe的記錄層中的熱傳導率要比磁-光型的介質低2-3個數(shù)量級，諸如GeSbTe，AgInSbTe，InSaTe或InSbTe的這種記錄層包含不少于40at％的屬于族IIIb，IVb，Vb，VIb中的一種元素或是其混合物(合金)作為主要成份。
另一個原因還在于這種記錄層在記錄所需的10至100毫微秒期間基本上是絕熱的。
因此，上述0.6(λ/NA)所限定的最小軌距實際上是由光束點的直徑所確定的，也就是說，僅取決于光束的波長和NA。
然而，若采用多層結構的記錄介質，或是限制記錄層的物理性質，還可以在不少于10000次重寫的條件下進一步減少串刪，盡管其作用有限。
目前所知的可能在結晶態(tài)/非結晶態(tài)之間可逆變化的合金記錄層成分的熔點(Tm)通常低于700℃，并且其結晶溫度(Tg)不低于150℃，這當然還要取決于記錄層的熔點或結晶溫度。
實際上，對于具有接近Ge1Sb2Te4或Ge2Sb2Te5成分的層狀來說，其熔點600至620℃，結晶溫度為150至170℃。
另外，在Ag0.11In0.11Te0.20Sb0.55的成分中，熔點約為550℃，結晶溫度約為230℃。
如果Tg低于150℃，非晶態(tài)的穩(wěn)定性就變差，容易出現(xiàn)串刪。
此外，如果Tm超過700℃，記錄時所需的照射能量就要增大，也容易對相鄰軌跡造成串刪。
從層結構來看，如果記錄層厚度超過30nm，由于記錄靈敏度下降并且熱量容易散到相鄰的軌跡，也容易發(fā)生串刪。
還有，由于最小軌距的限制是由記錄軌距和聚焦光束半徑來確定的，其有效性不僅適用于L&G記錄，同樣適用于在預設坑上的采樣伺服記錄，以及象通常那樣在設有槽的脊上記錄。
然而，由于在L&G記錄時為了減少串音而為槽深設定為λ/5n至λ/7n(n襯底的繞射率數(shù))，最好的情況是將這種措施與本發(fā)明相結合。
另外，如上所述可以在GW＜LW的條件下把條件(LW＋GW)/2＞0.6(λ/NA)用于L&G記錄，在條件GW≌LW的情況下也可以這樣做。如果在條件GW＜LW的場合采用上述條件，就可以有效地克服串刪，同時又相對于GW≌LW的情況下改善實際的軌距。
在窄間距的條件下使用槽或脊之一進行記錄時，已知的最佳槽深為λ/8n，以便用推挽方式獲得伺服信號。
另外，在采樣伺服記錄方式下，伺服坑(Servo-pit)的深度最佳值已知為λ/4n，最好是將這種條件與本發(fā)明相結合。
如圖1所示的多層結構是形成在透明樹脂或玻璃襯底上的，這種襯底知合用于記錄和讀出的光學應用。
通常的樹脂襯底諸如由聚碳酸酯或聚烯烴構成的襯底比較便宜，并且通過常用的擠壓成型方法可以形成精細的不均勻結構。
對于聚烯烴襯底，可以采用目前商用的Zeonex(由NipponZeon Co.，Ltd制造)，Arton(由Japan Synthetic Rubber Co.，Ltd制造)，Apel(由Mitsui Petrochemical Industries，Ltd.制造)。因為這些材料具有小的光測彈性常數(shù)，小于400×10-6的垂直雙折射率，并且容易實現(xiàn)小于40×10-6的共面雙折射率。
另一方面，在聚碳酸脂樹酯中，由于通常用于光盤的雙榍A樹脂的平均分子量約為15000，其光測彈性常數(shù)很大，采用通常的注射壓模方法僅能獲得400×10-6至600×10-6的垂直雙折射率。
小于400×10-6的垂直雙折射可以用以下方式獲得，即在模制一種聚碳酸酯時分多步改變施加在模腔上的壓力，并且在冷卻步驟中迅速減少壓力。
另外還可用這樣的方式來實現(xiàn)同樣具有較低垂直雙折射的襯底，即在比玻璃的臨界點低20至30℃的溫度下進行退火。
為了把其面雙折射降低到4-×10-6以下，最有效的方式是在注射期間通過分散應力來增加用于抑制分子定向的樹脂的流動性。
為了這一目的，樹脂的分子量應較低，或是把樹脂的熔點溫度定得較高。
例如，對使用雙榍A的聚碳酸脂來說，平均分子量應控制在4,000至20,000的范圍內，模制時的樹脂溫度應定為350℃左右。
在相變型介質中，平面雙折射率的允許范圍很大，足以達到小于40×10-6的要求。
然而，如果不小于40×10-6，就會造成不應有的偏差，或是需要增強光源的激光束。
另一方面，由受到垂直雙折射控制的散光造成的影響出現(xiàn)在槽記錄中，因為在兩種焦點位置之間具有差別，在采用推挽方法的跟蹤伺服系統(tǒng)中，誤差信號量值在焦點位置上達到最大(隨著聚焦光束與槽中心的偏差而增大)，在另一種焦點位置上記錄在槽中的標記的讀出信號幅值達到足夠的距離。
也就是說，在圖3中，如果光點(10)在與軌跡(8或9)平行的延長方向上被聚焦成延長的形狀，讀出信號可達最大值，而串音則最小。另外還能減少軌跡誤差信號。
另一方面，在圖3中，如果光束點(10)在垂直于軌跡延伸(8或9)方向上被聚焦成延長的形狀，逐位記錄在窄距離內的讀出信號和軌變誤差信號基本上達到最大值，但串音會增加。
在B.E.Bernaki等人的Applied，Optics，Vol.，32(1993)，第6547頁，或是Sugiyama等人的Applied Optics，Vol.33(1994)第5073頁中詳細解釋了襯底雙折射和散光的作用。
隨著兩個＂最佳＂焦點位置間差別的縮小，可以獲得一種高度兼容并不受這種差別影響的驅動機構。
已知的是聚焦偏移量基本上正比于垂直折射，并大約等于光束的波長(M.R.Latta等人的SPIE，Vol.，1663(1992)，第157頁)。
為了把散光量設定在不造成實際問題的水平，垂直雙折射定為不大于400×10-6就足夠了，在300×10-6以下則基本上不必考慮散光的問題。
在光盤中，記錄/讀出通常是通過1.0至2.0mm厚的透明襯底用光束照射來執(zhí)行的。若把層厚限制在不小于0.4mm且不大于1.0mm的情況下，前述的光畸變問題可得到進一步的緩解。
作為克服串刪問題的一種有效方法，單獨或是與本發(fā)明的特征相結合，在可以逆變記錄，刪除或讀出信息的光學信息記錄介質中，在一定區(qū)域或文件管理記錄及定位信息處把軌距加寬到其他數(shù)據(jù)記錄區(qū)中的軌距的1.05至1.5倍，可以利用光學來識別結晶或非晶態(tài)。作為一種光學信息記錄介質的更實際的實施手段，寬軌距的文件管理或定位區(qū)被設置在盤上記錄區(qū)的最內圈或最外圈。
另外在寬軌距區(qū)與窄軌距區(qū)之間的邊界上至少設置一個軌跡的未記錄區(qū)，以便形成一個區(qū)別軌距變化的邊界。
最好是按上述方式把文件管理或定位區(qū)的軌距限定在(LW＋GW)/2＞0.6(λ/NA)，以確保消除串刪現(xiàn)象。
反之，不必為了在整個盤面上為消除串刪面滿足上述條件，在除了文件管理或定位區(qū)之外的區(qū)域內的軌距可以在1/1.05至1/1.5。
由于在多數(shù)情況下需要頻繁執(zhí)行重寫的文件管理或定位區(qū)域在整個記錄容量中實際上僅占1％以下，如果把余下99％區(qū)域內的軌距改成例如1/1.2，容量就可以增加20％。
最好是這樣來確定除文件管理或定位區(qū)外的其他區(qū)域的軌距，使串音不大于20dB。允許軌距的光學限制總是要比由串刪所確定的限制要窄。
由此可見可以進一步縮小軌距，例如把激光束的波長縮短，提高記錄層的玻璃臨界點以便改善耐熱性或增大NA。無論怎么做，按照本發(fā)明，通過把文件管理或定位區(qū)的軌跡的大到數(shù)據(jù)區(qū)軌距的1.05至1.5倍，與采用同等的較寬間距的情況相比，可以獲得重復記錄損耗較小并能增加記錄容量的光學信息記錄介質。
本發(fā)明的這種在文件管理或定位區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)之間采用不同軌距的方式對于按任何格式有規(guī)律地集中在一個專用區(qū)中的文件管理或定位區(qū)都是有效的。
目前可把這種方式應用于前述的DOS格式中的FAT區(qū)以及CD格式中的TOC區(qū)。
然而，本發(fā)明并不限于采用這類格式的記憶介質，還可以看出，本發(fā)明同樣適用于目前尚未被實際應用的那種把文件管理或定位區(qū)按規(guī)律集中在一起的格式。
由于文件管理或定位區(qū)的容量相對于整個介質的容量的比例較小，使本發(fā)明變得更加有效，而這種比例卻并非總是受限的。
另外，本發(fā)明不僅對條件0.1μm＜(GW)＜(LW)下的L&G記錄有效，在條件(LW)＝(GW)下的普通L&G記錄時也同樣有效。并且還對包含串刪問題的所有小軌距相變型介質有效。
因此其對于軌距小于1.0μm的采樣伺服系統(tǒng)也是有效的。
此外，在現(xiàn)有的在槽或脊之一處進行記錄的系統(tǒng)中，如果隨著精密制造技術的發(fā)展把軌距縮小到不大于0.8μm，本發(fā)明仍是一種增加密度的有效手段。
根據(jù)按照本發(fā)明針對光記錄介質和記錄/讀出方法所述的情況，由于槽深是受限的，即使在脊和槽兩處都記錄信號，也可以減少相鄰軌跡間的串音。
另外，與脊寬和槽寬相等的L&G記錄現(xiàn)有技術相比，可以提供一種脊部重寫特性特別好的盤，其做法是相對于由激光束波長和物鏡的數(shù)值光圈二者確定的聚焦光束直徑把脊寬和槽寬限定在一個適當?shù)姆秶?br> 通過采用寬脊可以使從脊部讀出的信號值大于槽中的信號值，并且這樣來限定記錄層相變前、后的反射光相位變化范圍，使得從槽中讀出的信號量值超過脊上的讀出信號，由此來抵消因脊與槽之間信號的不應有差別可能造成的問題，這是解決該問題的一種抵消方法。
再有，使用本發(fā)明的光記錄介質，可以提供這樣一種記錄/讀出方法，能使用槽和脊兩者作為記錄區(qū)，并且可以通過單束激光的重寫在任何區(qū)內執(zhí)行高密度的記錄，刪除和讀出。
還可以獲得一種記錄敏度并且具有良好的重復特性的相變型光盤。也就是說，針對現(xiàn)有的相變型介質的那些缺點，本發(fā)明可以同時改善重復記錄特性和記錄靈敏度。由于這種效果是在未對記錄膜做特別改變的條件下獲得的，仍可以采用現(xiàn)有的制膜技術，因而使本發(fā)明具有高的工業(yè)應用價值。此外，在槽的形式過程中不需要產(chǎn)生切削的激光束，切削也被簡化了。
在本發(fā)明的光信息記錄介質中提供了一種相變型記錄層，并可獲得串音較少并且適當提高了記錄密度的光信息記錄介質，以距不應小于1μm。
按照本發(fā)明的光信息記錄介質，可以實現(xiàn)一種低損耗，高密度且重復記錄次數(shù)高的相變型記錄介質。
以下參照實例進一步詳細說明本發(fā)明。然而，只要是未脫離一發(fā)明的宗旨，本發(fā)明并不僅限于下述實例。
為實例和對照例中使用的盤襯底制備多個盤襯底，在其上預稱形成各種軌跡尺寸的槽寬和脊寬，并且槽的形狀也有些不同。
象圖1所示那樣在各襯底上形成包含一個記錄層的分層結構。例1用聚碳酸酯做襯底材料(對波長為680nm的激光束的折射系數(shù)為1.56)。
采用多個具有不同脊寬和槽寬的區(qū)域并比較其重寫特性。各個區(qū)(區(qū)1-3)以及脊寬和槽寬如表1所示。槽深約為70nm(λ/6.2n)。
表1
上、下介電保護層各自由包括ZnS和SiO2(克分子比4∶1)的混合物制成，下介電層的厚度為100nm，上介電層的厚度為20nm。
記錄層是用主要組分為Ge，Sb和Te的材料制成的，在激光照射下可以在非晶相和晶相之間形成可逆的相變，其中的成分比例Ge∶Sb∶Te約為22∶25∶53(原子比例)。記錄層厚度為25nm。
反射層由Al制成，并包含2.5at％的Ta其厚度為100nm。
所有薄膜都是按照下介電保護層/記錄層/上介電保護層/反射層的順序用濺射法形成的。最后在其上形成一個UV可恢復保護層。
由于記錄層在通過濺射剛剛形成膜時是處于非晶態(tài)，需要用激光束對其整體退火使其發(fā)生相變，變成結晶態(tài)，這種結晶態(tài)是一種初始(未記錄)態(tài)。
相應地，在記錄時用大功率激光聚焦光束照射軌跡，使記錄層變?yōu)榉蔷B(tài)，根據(jù)照射形成的非晶態(tài)記錄標記，可以由反射光的變化量檢測到記錄標記。
然后用3m/s的線性速度轉動盤，并且通過數(shù)值光圈為0.55的物鏡把680nm的半導體激光束(圓形極化光)聚焦在記錄膜上，并且在用推挽系統(tǒng)執(zhí)行跟蹤控制的同進執(zhí)行信號的記錄/讀出。
信號記錄是這樣進行的。
把脊或槽選做記錄區(qū)，按預定次數(shù)重復寫入2.7μm的長記錄標記(標記長度∶標記間長度＝1∶1)，最后寫入0.67μm的短記錄標記，并且測量記錄標記的偏差以便計算。
作為輸入脈沖，在記錄長的2.7μm標記時，采用圖5所示的分頻脈沖，以防上記錄標記由于記錄時的熱干擾畸變成淚珠形狀。
在記錄0.67μm的短標記時，輸入一種2.24MHz，25％占空比的脈沖。
圖2示出了重寫時所用的典型脈沖波形。
在記錄時把激光功率加大到Pw，使記錄層熔化并驟冷，從而把記錄層標記成非晶態(tài)。
在上述過程前、后，把激光功率降到Pb，使記錄層的溫度升高到結晶溫度以上并低于熔點，實現(xiàn)結晶態(tài)，也就是未記錄狀態(tài)，從而刪除先有的標記并實現(xiàn)重寫。
把激光功率降到Pr，使記錄層保持不發(fā)生相變的低溫，就可以實現(xiàn)讀出。
采用按矩陣式方法改變的激光功率(PW)，Pb來執(zhí)行記錄，實現(xiàn)適當?shù)闹貙?，并把功率限制在適當?shù)闹?，以便使記錄標記的偏差最小?br> 在反復重寫時，0.67μm短標記的偏離(毫微秒)變化如表2所示。
從表中可以看到，在脊上同樣可以象在槽內一樣獲得滿意的重復特性。
表2
(注)GR1區(qū)1中的槽記錄GR2區(qū)2中的槽記錄GR3區(qū)3中的槽記錄LR1區(qū)1中的脊記錄LR2區(qū)2中的脊記錄LR3區(qū)3中的脊記錄對照例1與例1不同，采用多個脊寬超過本發(fā)明范圍的區(qū)(區(qū)4-5)，并且比較反復重寫特性。
各區(qū)及其脊寬和槽寬如表3所示。
表3
象例1中一樣進行計算，結果如圖6所示，(注GR4代表區(qū)4中的槽記錄，GR5表示區(qū)5中的槽記錄，LR4代表區(qū)4中的脊記錄，LR5表示區(qū)5中的脊記錄)。
與例1中不同，脊區(qū)中的重復特性有明顯的變化。例2制備出聚碳酸酯樹脂的襯底，其上具有導槽，槽間距(GW＋LW)為1.4μm，槽深70nm(＝λ/6.2n)，其中的脊寬與槽寬之比如圖7和8所示。對盤執(zhí)行讀出，盤中的介電層，記錄層，介電層，反射層是順序設置在襯底上的，由此可提供20％的的射率，采用波長為780nm LD的光拾取器和數(shù)值光圈為0.55的物鏡，并且僅調節(jié)其焦距，并在移動槽中過程中測量跨越軌跡信號(圓形極化光)。
如圖7所示可以看出，以下的關系對于確保跨越軌跡信號不小于0.05的條件是必要的，對于實際的驅動系統(tǒng)來說，這是最佳的指標。
跨越軌跡信號＝|RL-RG|/RM其中，RL用聚光束照射脊時的反射光能級，RG用聚光束照射槽時的反射光能級，及RM用聚光束照射鏡部時的反射光能級。
0.02≤(LW-GW)/PG其中LW脊寬(μm)GW槽寬(μm)
PG槽距(μm)即使在脊寬和槽寬彼此不相等時，也需要使各信號的量值在能級上彼此相等。從圖8中可以看出，為了使脊區(qū)和槽區(qū)之間的信號量值之比不小于0.5并且不大于2.0，(載波電平的差別不大于6dB)，以下的關系是必要的(LW-GW)/PG≤0.3其中LW脊寬(μm)GW槽寬(μm)PG槽距(μm)為了使信號量值之比不小于0.7并不大于1.4，(載波電平的差別不大于3dB)，最好達到以下的關系(LW-GW)/PG≤0.2例3制備多個槽距按0.05μm的間隔從1.3μm到1.6μm變化的襯底。槽深I約為70nm。
相應地，實際記錄軌距是槽距的一半，即0.65至0.8μm。
在襯底的表面上用濺射方法形成100nm的(ZnS)80(SiO2)20作為下保護層，20nm的Ge22Sb23.5Te54.5作為記錄層，20nm的(ZnS)的(ZnS)80(SiO2)20作為上保護層，以及100nm的Al97.5Te2.5作為反射層。在反射層上再提供一層UV可恢復樹脂作為保護膜。
使用波長為680nm，NA＝0.55的光頭進行測定。
在槽中進行記錄時，對與其相鄰的兩個脊進行反復重寫，并且對最初記錄在槽中的信號的C/N比下降情況進行測量。
在對脊進行記錄時也執(zhí)行相同的測量，然后在兩個相鄰槽中進行反復重寫。
如果槽距大于1.5μm(記錄軌距為0.75μm)，在重寫10,000次循環(huán)之后，在相鄰槽或脊中的C/N比的下降可以保持在不大于3dB，這種水平對實際應用沒有問題。
由于在本發(fā)明中的最小軌距指標為0.6λ/NA＝(680/0.55)×0.6＝741nm＝0.741μm，0.75μm的記錄軌距可以被看作不小于系數(shù)0.6λ/NA。。
另一方面，若用680nm，NA＝0.6的光頭進行相同的實驗，在槽距達到1.4μm(記錄軌距0.7μm)時沒有問題。
這一點可以滿足最小記錄軌距條件，即(680/0.6)×0.6＝0.680μm。
盡管這里所指的是所謂L&G記錄，它對所有存在串音或串刪問題的小軌距相變型介質都是有效的。因而當然可以應用于采樣伺服系統(tǒng)，例如在軌距不大于1.0μm的情況下，或是目前所用的那種在槽可脊上進行記錄的系統(tǒng)。
根據(jù)由本發(fā)明人導出的熱擴散公式進行數(shù)值計算的分析結果，本例中所用的層結構在橫向上顯示出最大的熱擴散，并且在涉及串刪的最極端條件下進行了研究。由此可以認為，以上關于最小軌距的限制并不取決于層的結構。例4用聚烯烴襯底(Zeonex(品名)，由Nippon Zeon Co.，生產(chǎn))作為襯底。為了用于L&G記錄，所用的襯底具有彼此基本相等的槽寬和槽間寬(脊寬)，槽距為1.4μm，也就是說相當于其一半的記錄軌距為0.7μm。槽寬為約0.7nm。
襯底的垂直雙折射率為200×10-6，共面雙折射率為10×10-6。
在襯底表面上形成與例3的層結構相同的記錄介質。測量這種光記錄介質的物理性質。
使用波長為680nm，NA為0.55(線性極化光)的光頭。線性速度為3m/s，Pw＝8-9mW，Pb＝4.5mW。用單一波形調制記錄功率，頻率為2.24MHz，占空比為25％。
首先對脊進行記錄，讀出載波是平CL。接著對與另一個未記錄的脊相鄰的兩個槽進行記錄，并對該脊中的弱信號的載波電平CG進行測量，計算出載波電平之差(CG-CL)，由此來測量串音。
使用波長680nm.NA為0.55的光學系統(tǒng)，并且改變聚焦伺服系統(tǒng)的補償量，測量軌跡誤差信號(稱為TES)值達到最大值的位置以及串音達到最佳狀態(tài)的位置。
由于串音被定為一個負值和較小的值，因此，絕對值大意味著串音較小。
隨著最大TES與最小串音之間的聚焦位置差的減小，散光效應會相應地減小，而伺服系統(tǒng)和信號讀出系統(tǒng)雙方都可以獲得適當?shù)膬?yōu)化值。
在例4的介質中，TES達到最大及串音達到最小的聚焦位置彼此間基本上對齊在一個位置，在該位置近旁可以獲得27dB的串音。對照例2按照與例4相同的方式制做光記錄介質，區(qū)別僅是用一種由聚碳酸酯構成的襯底，其垂直雙折射率為550×10-6，水平雙折射率為5×10-6。
按照與例4相同的方法測量其物理性質。
在對照例2的的介質中，在最大TES和最小串音的聚焦位置之間有一個約為0.5μm的位置差。在最小串音位置上，串音為-28dB，但是，在伺服跟蹤中調節(jié)到最大TES位置時，串音下降到-22dB，并且通常僅能獲得比要求的25dB要小的值。例5槽寬為0.37μm，槽距為1.6μm，這是由HeNe激光的折射光強度所確定的結果，脊寬為1.23μm。襯底材料是聚碳酸酯。
在襯底上用磁控管濺射方法按順序形成由120nm的(ZnS)80(SiO2)20構成的層，由30nm的Ge12Sb36Te52(wt％)構成的層，由205μm的(ZnS)80(SiO2)20構成的層，以及由Al合金構成的200μm的層，并且淀積4μm厚的UV-射線可恢復樹脂層，由此制成一張盤。這其中的上保護層與例3的介質相比較厚，因此比例3的介質具有較高的寫靈敏度。
用以下方法測量盤的重復記錄特性，使用下述的光盤測定設備(激光波長780nm，NA，0.55)。
盤的轉速為1.4m/s，記錄功率的偏置功率分別設定為6mW和3mW，用圖5所示的分頻脈沖記錄系統(tǒng)重寫一種隨機信號。
在本例中，檢驗重寫次數(shù)與3T標記長度偏差之間的關系。
結果，偏差能保持不大于40毫秒的記錄次數(shù)為3,000次。盤襯底的槽寬相當于0.26×(λ/NA)。在這些記錄條件下，如果在記錄次數(shù)達到1,000時偏差未超過40毫微秒，這種介質在實際應用中就沒有問題。例6所用襯底的槽是U形的(近似矩形)，且槽寬為0.37μm，槽距為1.6μm，這是由HeNe激光的折射光強度所確定的結果。
襯底材料是聚碳酸酯。
在襯底上用磁控管濺射方法按順序形成120nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，30nm的由Ge12Sb36Te52(at％)的構成的層，20nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，，以及200nm的Al合金層，進一步淀積一個4μm厚的UV-射線可恢復樹脂層，制成一張盤。
在按照與例5相同的條件進行測算時，區(qū)別僅是把記錄功率和偏置功率分別定為12mW和6mW，偏差不大于40毫微秒時的記錄次數(shù)為5,000次。盤襯底上的槽寬相當于0.26×(K/NA)。
在例5到例6中，若按相同方法在脊上執(zhí)行反復重寫，可以獲得能與槽的效果相比美的滿意的特性。
為了使槽和脊之間的信號量值基本相等，若把脊寬設定在不大于1.1μm，就可獲得較好的結果，更進一步，若令脊寬不小于0.9μm，在脊上就可以獲得滿意的反復重寫特性。對照例3按照由HeNe激光的折射光強度所確定的結果，槽寬為0.71μm，槽距為1.60μm。襯底材料是聚碳酸酯。
在襯底上用磁控管濺射技術按下述順序形成120nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，30nm的由Ge12Sb36Te52(at％)構成的層，205nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，以及200nm的Al合金層，進一步再淀積一層4μm厚的UV一射線可恢復樹脂層，制成一張盤。
在按照與例5相同的方法對盤進行測算時，偏差保護在不大于40毫微秒時的記錄次數(shù)為20次。
盤襯底的槽寬相當于0.50×(K/NA)。對照例4所用的襯底具有u形的槽，按照由HeNe激光的折射光強度所確定的結果，槽寬為0.39μm，槽深30nm，而槽距為1.6μm。襯底材料是聚碳酸酯。
在襯底上用磁控管濺射方法按下述順序形成120nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，30nm的由Ge12Sb36Te52(at％)構成的層，20nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，以及200nm的Al合金層，進一步淀積4μm厚的UV一射線可恢復樹脂層，制成一張盤。
在使用與例5中相同的條件進行測算時，區(qū)別僅是把記錄功率和偏置功率分別設定為12mW和6mW，偏差保持在不大于40毫秒時的記錄次數(shù)為200次。
盤襯底的槽寬相當于0.28×(K/NA)，但是由于槽深很淺只有30nm，不能獲得良好的特征。例7用注射壓模方法形成具有螺旋槽的聚碳酸酯樹脂襯底。
在襯底上用磁控管濺射方法按以下順序形成100nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，由25nm的Ge22Sb25Te52(at％)構成的層.20nm的由(ZnS)80(SiO2)20構成的層，以及100nm的Al97.5Te2.5反射層，并且進一步淀積4μm厚UV一射線可恢復樹脂層，制成一張盤。
形成的槽距(槽與槽的距離)有1.6μm的部分和1.4μm的部分。
在L&G記錄中，兩種情況下的有效記錄軌距(LW＋GW)/2分別是0.8μm和0.7μm。
兩種情況下的槽深均為約70nm。
使用波長為680nm，NA為0.55的光頭。也就是說，0.6×λ/NA＝0.741μm是在本發(fā)明中給定的最小記錄軌距。
線性速度＝3m/s，Pw＝8-9mW，Pe＝-4.5mW。
用單一波形調制記錄功率，頻率為2.24MHz，占空比為25‰。
即使是軌距不同，只要是在這一范圍之內，在跟蹤中也不會有問題。
圖9示出了在相鄰的兩槽中反復重寫時，在脊上所記錄的信號載波電平的下降情況。
在槽距為1.4μm(脊寬0.73μm，槽寬0.67μm)的那部分，在經(jīng)過1000次反復重寫時，載波電平下降了大約3dB，但對于通常的數(shù)據(jù)記錄區(qū)來說，這種電平?jīng)]有問題。
另一方面，即使在經(jīng)過10,000次重寫之后，從槽距從1.6μm(脊寬＝0.84μm，槽寬＝0.76μm)的那部分也很少發(fā)現(xiàn)惡化現(xiàn)象，由此可以看出該部分可以被用做文件管理或定位信息區(qū)。
如果在槽上進行記錄，并在相鄰的脊上反復重寫，也可得到楨的結果。
即使把文件管理或定位區(qū)的槽距定為1.6μm，由于其在整個盤上所占的比例不大于1％，實際的記錄容量仍是由余下的1.4μm間距來確定的。
如果縮短激光束的波長，增大記錄層的玻璃臨界點以改善其耐熱性或增大NA，自然還可以進一步限制軌距。若象本發(fā)明這樣做，把文件管理或定位區(qū)的軌距做成數(shù)據(jù)區(qū)軌距的1.05至1.5倍，與完全采用相同軌距的情況相比，可以獲得一種在整體反復記錄時損耗較小的光學信息記錄介質。例8按照與例7相同的過程獲得一種光記錄介質，僅是用(ZnS)80(Y2O3)20做為保護層的材料。結果獲得與例7相同的效果。
權利要求
1.一種通過一個激光束的照射來記錄、刪除和讀出信息的光記錄介質包括依次沉積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中槽和脊兩者均用作記錄區(qū)域，槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n＜d＜λ/5n (1)式中λ表示照射光的波長，n表示襯底的繞射率，及槽寬(GW)和脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm＜GW＜LW (2)
2.按照權利要求1的光記錄介質，其中的脊寬(LW)滿足下列關系式(3)0.62(λ/NA)＜LW＜0.80(λ/NA)(3)式中NA代表透鏡的數(shù)字光圈。
3.按照權利要求2的光記錄介質，其特征是光記錄介質的未記錄區(qū)反射的光與已記錄區(qū)反射的光之間的相位差(α)滿足下列關系式(4)-π＜α＜0(4)以及未記錄區(qū)的反射率(R1)與已記錄區(qū)的反射率(R2)滿足下列關系式(5)R2＜R1(5)
4.按照權利要求2的光記錄介質，其特征是，從光記錄介質的未記錄區(qū)反射的光與已記錄區(qū)反射的光之間的相位差滿下關系式(6)0＜α＜π (6)并且未記錄區(qū)的反射率(R1)與已記錄區(qū)的反射率(R2)滿足下列關系式(7)R2＞R1(7)
5.按照權利要求2的光記錄介質，其特征是脊寬(LW)，槽寬(GW)以及相鄰槽之間的距離(槽距(PG)＝LW＋GW)滿足以下關系式(8)0.02≤(LW-GW)/PG≤0.3 (8)
6.按照權利要求2的光記錄介質，其特征是槽深為40至80nm，而槽寬滿足下列關系式(9)0.15(λ/NA)＜GW＜0.5(λ/NA) (9)
7.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是，光記錄介質的未記錄區(qū)反射的光與已記錄區(qū)反射的光之間的相位差(α)滿足下列關系式(4)-π＜α＜0 (4)以及未記錄區(qū)的反射率(R1)和已記錄區(qū)的反射率(R2)滿足下列關系式(5)R2＜R1(5)
8.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是來自光記錄介質的未記錄區(qū)的反射光與來自已記錄區(qū)的反射之間的相位差(α)滿足下列關系式(6)0＜α＜π (6)并且未記錄區(qū)的反射率(R1)與已記錄區(qū)的反射率(R2)滿足以下關系式(7)R2＞R1(7)
9.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是脊寬(LW)，槽寬(GW)和槽距(PG)滿足以下關系式(8)0.02≤(LW-GW)/PG≤0.3(8)
10.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是記錄層的熔點低于700℃，并且記錄層的結晶溫度不低于150℃。
11.按照權利要求10的光記錄介質，其特征是，記錄層包括一種主要由Ge，Sb和Te構成的合金作為其主要成分，并且其厚度為15至25nm。
12.按照權利要求10的光記錄介質，其特征是，反射層包括一種Al和Ti和Ta的合金，Ti或Ta的含量占0.5至3.5at％。
13.按照權利要求10的光記錄介質，其特征是下介電保護層和上介電保護層中的至少一層包括ZnS和SiO2或Y2O3，而SiO2或Y2O3的含量占5至40mol％。
14.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是槽深為40至80nm，而槽寬(GW)滿足下列關系式(9)0.15(λ/NA)＜GW＜0.5(λ/NA) (9)
15.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是記錄有文件管理或定位信息的區(qū)中的軌距是其他數(shù)據(jù)記錄區(qū)中的軌距的1.05至1.5倍。
16.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是文件管理或定位區(qū)內的槽寬(GW)和脊寬滿足下列關系式(10)0.6(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm(10)
17.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是記錄層的熔點低于700℃，而記錄層的結晶溫度不低于150℃。
18.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是記錄包括一種主要由GW，Sb和Te構成的合金作為共主要成份，并且其厚度為15至25nm。
19.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是，反射層包括一種Al和Ti或Ta的合金，并且Ti或Ta的含量占0.5至3.5at％。
20.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是下介電保護層和上介電保護層中的至少一層包括ZnS和SiO2或Y2O3，并且SiO2或Y2O3的含量占5至40mol％。
21.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是襯底的垂直雙折射率低于400×10-6，并且上述襯底的其面雙折射率低于40×10-6。
22.按照權利要求15的光記錄介質，其特征是襯底的厚度不小于0.4mm并小于1.mm。
23.按照權利要求1的光記錄介質，其特征是，槽寬(GW)和脊寬(LW)滿足下列關系式(10)0.6(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm (10)
24.按照權利要求23的光記錄介質，其特征是記錄層的熔點低于700℃，而記錄層的結晶溫度不低于150℃。
25.按照權利要求24的光記錄介質，其特征是記錄層包括一種主要由Ge，Sb和Te構成的合金作為其主要成分，并且其厚度為15至25nm。
26.按照權利要求24的光記錄介質，其特征是反射層包括一種Al和Ti或Ta的合金，其中Ti或Ta的含量占0.5至3.5at％。
27.按照權利要求24的光記錄介質，其特征是下介電保護層和上介電保護層中的至少一層包括ZnS和SiO2或Y2O3，而SiO2或Y2O3的含量為5至40mol％。
28.按照權利要求23的光記錄介質，其特征是襯底的垂直雙折射率低于400×10-6，并且上述襯封底的共面雙折射率低于40×10-6。
29.按照權利要求23的光記錄介質，其特征是襯底厚度不小于0.4mm且小于1.0mm。
30.一種光記錄介質包括按順序淀積在形成了槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層，及一個金屬反射層，利用可以用光識別的結晶或非晶態(tài)，用于可逆地記錄、刪除和讀出信息，其特征是，記錄有文件管理或定位信息的區(qū)中的軌距是其他數(shù)據(jù)記錄區(qū)中的軌距的1.05至1.5倍。
31.按照權利要求30的光記錄介質，其特征是文件管理或定位敬的槽寬(GW)和脊寬(LW)滿足下列關系式(10)0.6(λ/NA)＜(GW＋LW)/2＜1.0μm (10)。
32.按照權利要求31的光記錄介質，其特征是襯底的垂直雙折射率低于400×10-6，上述襯底的共面雙折射率低于40×10-6。
33.按照權利要求31的光記錄介質，其特征是襯底的厚度不小于0.4mm且小于1.0mm。
34.按照權利要求31的光記錄介質，其特征是記錄層的熔點低于700℃，且上述層的結晶溫度不低于150℃。
35.按照權利要求34的光記錄介質，其特征是記錄層包括一種主要由Ge、Sb和Te構成的合金作為主要成分，并且其厚度為15至25nm。
36.按照權利要求34的光記錄介質，其特征是反射層包括一種Al和Ti或Ta的合金，其中Ti或Ta的含量為0.5至3.5at％。
37.按照權利要求34的光記錄介質，其特征是下介電保護層和上介電保護層中的至少一層包括ZnS和SiO2或Y2O3，并且SiO2或Y2O3的含量為5至40mol％。
全文摘要
公開了一種利用激光束照射來記錄、刪除和讀出信息的光記錄介質，它包括按順序淀積在帶槽的透明襯底上的一個下介電保護層，一個相變型記錄層，一個上介電保護層及一個金屬反射層，其中的槽和脊均被用做記錄區(qū)。槽深(d)滿足下列關系式(1)λ/7n<d<λ/5n (1)其中λ代表照射光的波長，n代表襯底的繞射率，并且槽寬(GW)和脊寬(LW)滿足下列關系式(2)0.1μm<GW<LW (2)
文檔編號G11B11/00GK1140304SQ9511636
公開日1997年1月15日 申請日期1995年8月11日 優(yōu)先權日1994年8月12日
發(fā)明者堀江通和, 國友晴男, 大野孝志, 高田健一, 水野裕宣 申請人:三菱化學株式會社