专利名称：光信息记录媒体及使用该信息记录媒体的记录方法
技术领域：
本发明涉及可以通过照射激光束等光束来进行信息的记录和重放的光信息记录媒体及使用该信息记录媒体的记录方法。
由电介质材料构成的保护层具有以下功能等。
(1)保护记录层，使记录层不受来自外部的机械损伤(2)减小重复重写时产生的热损伤，提高可以重写的次数(3)利用多重反射的干涉效果来增强光学特性的变化(4)防止由外气的影响而引起的化学变化作为满足上述目的的保护层材料，以前人们提过Al2O3、TiO2、SiO2等氧化物，Si3N4、AlN等氮化物，Si-O-N等氮氧化物，ZnS等硫化物，以及SiC等碳化物。另外，作为保护层材料还提到过ZnS和SiO2的混合物ZnS-SiO2等材料。在这些电介质材料中，ZnS-SiO2的热传导率很小，可以将用激光束进行记录时产生的热扩散抑制到最低限度。因此，使用ZnS-SiO2可以提高记录灵敏度。另外，由于这种材料的内部应力小，所以即使形成厚的膜也不易裂开，与相变材料层的粘结性好，激光重复照射也不易脱落。基于这些原因，ZnS-SiO2被最多地作为保护层材料来使用。
另外，人们提出在记录层和电介质层之间设置界面层。界面层具有以下功能等。
(1)促进记录层结晶，提高消除特性(2)防止记录层与保护层(电介质层)之间的相互扩散，提高重复记录的耐久性这种界面层还需要具有不易腐蚀和不易从记录层剥离的特性。
作为这种界面层材料人们公开了Si和Ge的氮化物等(参照特开平5-217211号公报及WO97/34298号公报)。这些材料在上述的结晶核生成促进效果及防止扩散效果上非常好。可是，Si-N与记录层的粘结性不够，在高温高湿的条件下会产生剥离，长期使用时可信度低(参照WO97/34298公报)。而以Ge-N作为主要成分的界面层在高温高湿的条件下也不易剥离，是最适合作为界面层的材料之一。另外，在WO97/34298公报中指出，作为对Ge-N的添加物Cr等在耐湿性方面效果好，Si也作为添加物的一例被提出。可是，在WO97/34298公报中没有提出向Ge-N中添加的Si的添加量和添加后的具体效果。
在上述的记录媒体中，作为增加每张记录媒体能够储备的信息量的基本方法，有缩短激光的波长、或通过增加对此聚光的物镜的开口数来减小激光的聚光径，从而提高记录面密度的方法。另外，为了提高圆周方向的记录密度，引入了以记录标记的长度为信息的标记界限记录。另外，为了提高半径方向的记录密度，引入了在激光引入沟和沟间两处记录的沟间&沟记录。另外，利用多个记录层也可以增加记录密度。关于具有多个记录层的记录媒体及其记录/重放反方法已被公开(参照特开平9-212917号公报、WO96/31875公报、特开2000-36130号公报)。另外，从多个记录层中选择一个用于进行记录/重放的层识别方法和层切换方法已被公开(参照WO96/31875公报)。
在具有多个信息层的记录媒体(多层记录媒体)中，由于靠近激光光源的信息层吸收光，远离激光光源的信息层利用衰减的激光进行记录/重放。所以，记录时会出现灵敏度降低、重放时会出现反射率及振幅降低的问题。所以，在多层记录媒体中，为了用有限的激光功率获得充分的记录/重放特性，需要提高靠近激光光源的信息层的透过率，提高远离激光光源的信息层的反射率、反射率差(结晶态和非晶态之间的反射率之差)以及灵敏度。
近年来，波长为400nm左右的蓝紫色激光二极管以接近实用化阶段。而且，人们在试行将该激光二极管用于光信息记录媒体的记录装置上来提高记录面密度。可是，由于波长越短激光束的聚光径就越小，其能量密度变高，因而作为信息层的各层在记录时容易受到热损伤。由此，进行多次的重复记录时记录/重放特性容易产生劣化。另外，通常，波长越短电介质材料的光吸收就越大透过率就越低。因此，激光束的波长短时例如靠近多层记录媒体的激光光源的信息层的透过率变低，远离激光光源的信息层接收不到充足功率的激光束。另外，由于界面层的光吸收变大使记录层的光吸收变小，进而使记录的灵敏度降低。
利用上述以Ge-N为主要成分的界面层，使用红色波长的激光二极管进行记录/重放时，即使进行多次的重复记录，特性也基本不劣化。另外，上述界面层在红色波长中的衰减系数k很小，在0.05以下，可以确保高的透过率。可是，在蓝紫色波长中，如上所述，由于容易受到热损伤，重复记录会使界面层劣化。另外，在蓝紫色波长中的衰减系数k很大，为0.2，很难确保高的透过率。
为了达到上述目的，本发明的光信息记录媒体包括第一基板；第二基板，与上述第一基板平行配置；以及信息层，配置在上述第一基板与上述第二基板之间；上述信息层具有记录层和与上述记录层相邻的无机层，上述记录层通过从上述第一基板侧入射的光束的照射在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间变化，上述无机层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分。该无机物的热稳定性高，可以提高重复记录时的耐久性，还可以提高耐湿性等环境可靠性。尤其是，利用蓝紫色激光等短波长的光记录时，可以通过增加Si的含量即通过0.3≤x来提高耐热性，获得重复记录时的良好的耐久性。另外，在Si中添加一定量以上的Ge，即x≤0.9。
上述记录媒体还可以具有配置在上述第一基板与上述第二基板之间的一个以上的另外的信息层。这种结构能够进行密度特别高的记录。另外，由于上述无机层的衰减系数k比较小，所以可以提高透过率，进而可以提高多层记录媒体的记录灵敏度。例如，可以使满足0.3≤x的上述无机物层在405nm波长中的衰减系数k在0.15以下。
在上述记录媒体中，上述记录层可以通过上述光束的照射在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间进行可逆的变化。
在上述记录媒体中，上述光束的波长可以在500nm以下。
在上述记录媒体中，上述信息层可以具有比上述记录层更靠近上述第二基板的反射层。
在上述记录媒体中，上述记录层可以由含Te和Sb的合金构成。
在上述记录媒体中，上述记录层的厚度可以在18nm以下。
在上述记录媒体中，上述记录层可以由Ge-Sb-Te系列合金、Ge-Sn-Sb-Te系列合金、Ag-In-Sb-Te系列合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系列合金构成。
在上述记录媒体中，上述记录层可以由Ge-Sb-Te系列合金构成，上述合金的Ge的原子含量可以在30％以上。
在上述记录媒体中，上述记录层可以由Ge-Sn-Sb-Te系列合金构成，上述合金的Ge与Sn的合计的原子含量可以在30％以上。
另外，本发明的第一记录方法是具有记录层和与上述记录层相邻的无机层的光信息记录媒体的记录方法，上述无机层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分，在通过对上述记录层照射在功率能级P1和小于上述功率能级P1的功率能级P3之间调制的脉冲光而使上述记录层变化为光学性质不同的状态，以形成记录标记时，上述记录标记越长越增加上述脉冲光的脉冲数，上述光信息记录媒体的线速度越高，使P3/P1的值越大。
另外，本发明的第二记录方法是具有记录层和与上述记录层相邻的无机层的光信息记录媒体的记录方法，上述无机层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分，在通过对上述记录层照射在功率能级P1和小于上述功率能级P1的功率能级P3之间调制的脉冲光而使上述记录层变化为光学性质不同的状态，以形成记录标记时，上述记录标记越长越增加上述脉冲光的脉冲数，在通过对上述记录标记照射上述功率能级P1和上述功率能级P3之间的功率能级P2的连续光来消除上述记录标记时，上述光信息记录媒体的线速度越高，使P3/P2的值越大。使用第一及第二的记录方法，即使在高温高湿的条件下保存也能防止记录标记的信号振幅变小和不易消除记录标记的现象。
图1是本发明的光信息记录媒体一实例的剖面图；图2是本发明的光信息记录媒体另一实例的剖面图；图3是用于本发明的光信息记录媒体的记录/重放的记录/重放装置一实例的模型图；图4是用于本发明的光信息记录媒体的记录的激光束的脉冲波形的一实例图。
如图1所示，记录媒体10包括第一基板11；第二基板12，与第一基板平行配置；以及信息层20，配置在第一基板与第二基板之间。在记录媒体10中利用通过物镜13从第一基板11侧入射的激光束14进行信息的记录和重放。激光束14的波长最好是在例如300μm～900μm的范围内，高密度记录时最好是在500μm以下。
信息层20记录信息。信息层20是层积多层的多层膜，包括从第一基板11起依次配置的下部电介质层21、下部界面层22、记录层23、上部界面层24、上部电介质层25以及反射层26。另外“下部”是指比记录层23更靠近第一基板11的意思。下部界面层及上部界面层同为无机物层。
图1所示的记录媒体10是一实例，也可以有其它结构。例如，下部界面层22可以兼为上部电介质层21，上述界面层24可以兼为上部电介质层25，所以下部电介质层21及/或上部电介质层25可以省去。另外，反射层26也可以省去。另外，反射层26可以由多层组合而成。另外，在下部界面层22和上部界面层24中可以省去一个。
记录媒体10利用透过第一基板11的激光束14来进行信息的记录/重放。所以，第一基板11的材料最好是在激光束14的波长中基本透明。作为第一基板11的材料可以使用聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲脂树脂、聚烯树脂、降冰片烯基树脂、紫外线固化性树脂、玻璃、或将这些物质适当组合而成的材料。第一基板11为园盘状，其厚度无特殊限定，例如可在0.01mm～1.5mm的范围内。利用透镜开口数(NA)高的光学系统进行高密度的记录时，第一基板11的厚度最好是在0.3mm以下。
作为下部电介质层21及上部电介质层25的材料例如可以使用Y、Ce、Ti、Zr、Nb、Ta、Co、Zn、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Te等元素的氧化物。另外，也可以使用Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb等元素的氮化物。另外，还可以使用Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Si等元素的碳化物。另外，还可以使用Zn和Cd的硫化物、硒化物或碲化物。另外，还可以使用Mg和Ca的氟化物、或C单体、Si单体、Ge单体。或使用这些物质的混合物。
下部界面层22及上部界面层24是与记录层23相邻的层，由无机物构成。在下部界面层22和上部界面层24之中，至少一个界面层(最好是两个界面层)以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9，最好为0.5≤x≤0.8)的氮化物为主要成分。其中，主要成分是指Si、Ge及N的合计原子含量在90％以上。为了提高热稳定性和耐湿性等环境可靠性，减小衰减系数k，提高透过率，Si的原子含量应在30％以上90％以下，最好是在50％以上80％以下。提高界面层的热稳定性可以提高重复记录时的耐久性，提高界面层的透过率可以提高记录媒体(尤其是多层记录媒体)的灵敏度。另外，如果界面层中的氮不足则促进记录层23结晶的效果就会变弱，如果过剩就会容易与记录层23产生剥离。因此，最好是根据Si及Ge的含量使界面层中的氮含量适度。例如，最好是在能够获得30dB以上的消量的范围内尽可能降低氮的浓度。下部界面层22及上部界面层24含有的Si、Ge、N的原子数之比应为Si∶Ge∶N＝a∶b∶c(0.33≤a/(a+b)≤0.90，且0.3≤c/(a+b+c)≤0.6)。最好为Si∶Ge∶N＝a∶b∶c(0.50≤a/(a+b)≤0.80，且0.4≤c/(a+b+c)≤0.5)。
记录层23是可以多次进行信息改写的改写型、或只能在未记录的区域进行一次信息写入的补写型记录层。记录层22通过从第一基板11侧入射的光束(通常为激光束)的照射，在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间变化。记录层23为改写型时，可以使用以Te及Sb为主要材料的硫族化合物薄膜，例如Ge-Sb-Te系列合金薄膜和Ge-Sn-Sb-Te系列合金薄膜。另外，还可以使用以Sb-Te的共晶结构为主要材料，添加In、Ge、Au、Ag等的合金薄膜(例如Ag-In-Sb-Te系列合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系列合金)。这些材料在激光束14的照射下，在结晶态和非晶态之间进行可逆的变化。此时，由于结晶态中的反射率与非晶态中的反射率不同，所以通过照射用于重放的激光束14可以对两者进行识别。在此，Ge-Sb-Te系列合金是指Ge、Sb、Te的合计的原子含量在90％以上的合金。同样，Ge-Sn-Sb-Te系列合金是指Ge、Sn、Sb、Te的合计的原子含量在90％以上的合金。其它合金也一样。
在上述的材料中，使用Ge的原子含量在30％以上的Ge-Sb-Te系列合金、或Ge与Sn的合计原子含量在30％以上(尤其是40％以上)的Ge-Sn-Sb-Te系列合金时，结晶-非晶之间的光反差变大，可以获得大的C/N比。另一方面，这些材料在结晶态与非晶态之间的体积变化大，对重复记录的耐久性低。因此，利用这些材料时，利用以Si-Ge的氮化物为主要成分的界面层来提高对重复记录的耐久性，可以获得更好的效果。
另外，记录层23为改写型时，为了调整热传导率和光学系数或提高耐热性和环境信赖性，可以在O、N、F、C、S以及B中至少选择一种元素添加在记录层23中。这些添加元素在记录层23整体中的原子含量应在10％以下。
另外，记录层23为改写型时，记录层23可以具有由上述材料形成的层和与该层相邻的结晶促进层。
记录层23为补写型时，将其厚度设在3nm以上20nm以下就可以获得充分的C/N比(Carrier to Noise比)。将记录层23的厚度设在3nm以上就可以获得充分的反射率及发射率的变化。另外，将记录层23的厚度设在20nm以下就可以防止记录层23的层内的热扩散过大。另外记录层23薄时，例如在18nm以下(尤其在14nm以下)时，记录时产生的热量容易向记录层23的厚度方向扩散，使记录层23保持在结晶温度附近的时间变短，使消除率降低。因此，记录层23薄时，利用以Si-Ge的氮化物为主要成分的界面层来提高消除率会获得更好的效果。
记录层23为补写型时，作为记录层23的材料可以使用包括从Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au以及Bi中选择的至少一种元素M和Te及O(氧)的材料。例如，可以使用由Te-O-Pd、Te-O-Au材料构成的记录层23。由这些材料构成的记录层23通过用于记录的激光束14的照射由非晶态向晶态进行不可逆变化。这两种状态可以通过照射用于重放的激光束14来进行识别。另外，以Pd或Au来作为元素M时可以获得充分的结晶速度和高的环境信赖性，因此特别好。
补写型记录层23的氧的原子含量最好是在25％以上60％以下，元素M的原子含量最好是在1％以上35％以下。将氧和M的含量控制在该范围内就能够获得充分的C/N比。将记录层23中的氧的原子含量控制在25％以上就能够防止因记录层23的热传导率过高而引起的记录标记过大的现象。另外，将记录层23中的氧的原子含量控制在60％以下就能够防止因记录层23的热传导率过低而引起的即使提高记录功率也不能形成充分大的记录标记的现象。将记录层23中的元素M的原子含量控制在1％以上就能够充分获得照射激光时促进Te的结晶生长的作用。由此就能够获得充分的记录层23的结晶速度，高速地形成记录标记。另外，将记录层23中的元素M的原子含量控制在35％以下就能够使非晶态-晶态之间的反射率的变化很大，提高C/N比。
另外，记录层23为补写型时，为了调整热传导率和光学常数，或为了提高耐热性和环境信赖性，还可以在N、F、C、S及B中至少选择一种元素添加在记录层23的材料中。这些元素在记录层23整体中的原子含量应在10％以下。
记录层23为补写型时，将其厚度设在5nm以上70nm以下就能够获得充分的C/N比。将记录层23的厚度设在5nm以上就能够获得充分的反射率和反射率的变化。另外，将记录层23的厚度设在70nm以下就能够使记录层23的薄膜面内的热扩散量适度，在高密度记录时也能够获得良好的C/N比。
作为反射层26的材料，例如可以使用Au、Ag、Cu、Al、Ni、Pd、Pt、Bi、Sb、Sn、Zn、Cr或它们的合金。另外，反射层26也可以使用由折射率不同的多个电介质层构成的多层膜。
第二基板12的材料可以使用与说明第一基板11的材料时例举的材料相同的材料，也可以使用与第一基板11不同的材料，在激光束14的波长中可以不透明。第二基板12的厚度无特殊限定，可以设在0.01mm～3.0mm左右。
另外，本发明的光信息记录媒体在第一基板11与第二基板12之间可以具有两个以上的信息层。图2为具有两个信息层的光信息记录媒体(以下，有时称记录媒体10a)的部分剖面图。图2中省略了第一信息层20a和第二信息层20b的剖面线。
记录媒体10a包括从第一基板11起依次配置的第一信息层20a、隔离层27以及第二信息层20b。第二信息层20b与第二基板12之间还可以再形成隔着追加的隔离层层积的一个以上的信息层。这些信息层各自具有记录层，可以分别记录信息。这些信息层中的至少一个信息层象图1所示的信息层20那样，具有记录层23、与记录层23相邻的下部界面层22以及/或上部界面层24。各信息层通过从基板11侧照射由物镜13聚光的激光束14来进行记录/重放。
第一信息层20a的透过率至少应在30％左右以上。第一信息层20a也可以为改写型、补写型或重放专用型等的信息层。第二信息层20b也可以为改写型、补写型或重放专用型等的信息层。
隔离层27可以由紫外线固化性树脂等形成。隔离层27的厚度至少在取决于物镜13的开口数NA和激光束14的波长λ的焦点深度以上，以便在重放第一信息层20a和第二信息层20b中的某一方时，使来自另一方的交调失真小。另外，隔离层27的厚度应在使所有信息层可以聚光的范围内。例如，λ＝405nm、NA＝0.85时，隔离层27的厚度应在5μm以上50μm以下。
具有两个信息层的记录媒体10a可以在两个信息层中独自地记录信息，所以可以使记录密度增加一倍。
另外，准备两张上述的记录媒体，将两张记录媒体的第二基板12粘在一起，可以将每张媒体可以储存的信息量再增加一倍。
本发明的光信息记录媒体可以用沟和沟间(沟之间平坦的部分)或两者之一来作为记录磁道。设用于记录/再生的激光的波长为λ，透镜开口数为NA时，将记录磁道的间隔设在λ/NA以下可以使记录媒体成高密度。记录磁道的间隔尤其是在0.8λ/NA以下最好。
构成记录媒体信息层的各层(除隔离层27)例如可以利用真空蒸镀法、溅射法、离子喷镀法、CVD(化学汽相淀积)法、MBE(分子束外延)法等通常的汽相沉积法(汽相淀积)来形成。另外，隔离层27可以用利用旋转喷涂法喷涂紫外线固化性树脂后照射紫外线使树脂固化的方法、和粘接粘性片的方法等形成。
下面说明以SixGe1-x(0.3≤)的氮化物为主要成分的界面层(下部界面层22及/或上部界面层24)的形成方法。该界面层可以利用通常的溅射法或反应性溅射法来形成。利用反应性溅射法时，应在至少通过惰性气体及氮气的溅射装置中(含有惰性气体及氮气的氛围中)对含有Si及Ge的靶子进行溅射。利用通常的溅射法时，应在至少通过惰性气体的溅射装置中(含有惰性气体的氛围中)对含有Si及Ge的氮化物的靶子进行溅射。无论哪一种方法，将溅射气压设在0.5Pa以上，形成层的应力都可以得到缓和。由此，记录层与界面层之间就不容易产生剥离。利用这种方法可以制造耐湿性等环境信赖性高的记录媒体。
记录媒体可以利用在第一基板11上层积上述各层后在信息层上形成第二基板12或粘接基板12的方法来制造。另外，记录媒体可以利用在第二基板12上层积上述各层后在信息层上形成第一基板11或粘接基板11的方法来制造。后者适用于第一基板11薄(0.4mm以下)时。在后者的方法中，在第二基板12及隔离层27上形成凹凸形状(例如用于引入激光束的沟或地址位)时，需要使用重新形成凹凸形状的第二基板12及隔离层27。这种凹凸形状可以利用喷射法将形成了凹凸形状的模进行复印来形成。另外，由于形成的基板或隔离层薄而很难利用喷射法形成时，可以利用2P法(光聚合法)。
图3是用于本发明的记录方法的记录/重放装置一实例结构的模型图。图3的记录/重放装置30包括激光二极管31、半透明反射镜32、电机33、光电探测器34以及物镜13。由记录/重放装置30来进行记录媒体35的记录/重放。电机33带动记录媒体35旋转。记录媒体35是在实施方案1中说明的本发明的光信息记录媒体。
从激光二极管31中射出的激光束14透过半透明反射镜32及物镜13在记录媒体35上聚焦。通过对记录媒体35照射特定功率的激光束14来进行信息的记录。另外，对记录媒体35照射特定功率的激光束14后利用光电探测器34检测其反射光来进行信息的重放。
信息信号的记录通过在记录层形成记录标记来进行。例如，通过照射输出调制在功率能级P1和小于功率能及P1的功率能及P3之间的脉冲光，使记录层的光学性质产生变化，由此来形成记录标记。激光强度的调制可以通过调制激光二极管41的驱动电流来轻易地实现。还可以利用电光调制器和音响光调制器等装置来调制激光强度。
记录标记(非晶态)可以通过对记录层的结晶态部分照射峰功率P1的单一矩形脉冲激光束来形成。可是，形成长的记录标记时，为了防止过热，使记录标记的宽度均匀，最好是利用由调制的多个激光束的列构成的记录脉冲列。图4是这种记录脉冲列的一实例。图4的横轴表示时间，纵轴表示激光束的功率。在该脉冲列中，首先通过交替照射峰功率P1的激光脉冲和底功率P3(P3＜P1)的激光脉冲来使记录层的一部分从结晶态变为非晶态，由此形成记录标记。另外，如图4所示，在脉冲列的最后可以设置照射冷却功率P4(P4＜P3)的冷却区间。对不形成记录标记的部分和消除记录标记的部分照射功率保持在一定的偏置功率P2(P2＜P1)的激光束(连续光)。另外，在形成记录标记时，最好是记录标记越长越增加激光脉冲的脉冲数。
在光信息记录媒体的记录/重放方法中，有的区域利用不同的线速度来进行记录/重放。利用至少两个以上不同的线速度来形成记录标记时，最好是设定各功率能级，使线速度越高P3/P1的比或P3/P2的比越大。由此可以在高温的环境下保存记录媒体时，防止记录标记的信号振幅变小以及很难消除记录标记的现象。
此时，取决于记录标记的长度和其前后空间的长度、相邻记录标记的长度等的记录形状不同，有时会成为标记边缘位置不齐，抖动大的原因。在本发明的记录/重放方法中，为了防止标记边缘位置不齐减小抖动，可以对上述脉冲列的各脉冲位置或长度进行调整和补偿，使每个形状的边缘位置一致。
对如此记录的信息信号进行重放时，对记录媒体照射功率能级为Pr(Pr＜P1)的连续光，用光电探测器34检测其反射光，将反射光量的变化作为重放信号来输出。
样品的制作方法如下。保护基板(第二基板12)使用了由单面形成了沟(沟间距为0.32μm沟深约20nm)的聚碳酸酯树脂制成的基板(直径约12cm、厚度约1.1mm)。
在该保护基板的形成沟的表面上，利用溅射法形成了信息层。首先，利用由Ag-Pd-Cu(原子数比为98∶1∶1)构成的靶子通过Ar气形成了由Ag-Pd-Cu构成的反射层(厚度约为160nm)。其次，利用由Si-Ge构成的靶子通过Ar及N2气形成了由Si-Ge-N构成的上部界面层(厚度约为15nm)。其次，利用由Ge-Sb-Te(原子数比为22∶23∶55)构成的靶子通过Ar及N2气(流量比为98∶2)形成了由Ge-Sb-Te构成的记录层(厚度约为10nm)。其次，利用由Si-Ge构成的靶子通过Ar及N2气形成了由Si-Ge-N构成的下部界面层(厚度约为5nm)。其次，利用由ZnS-SiO2(分子数比为80∶20)构成的靶子通过Ar气形成了由ZnS-SiO2构成的下部电介质层(厚度约为55nm)。
在如此形成的信息层的表面上隔着紫外线固化性树脂粘接由聚碳酸酯树脂构成的直径约为12cm的片，照射紫外线使树脂固化。如此形成了厚度约为0.1cm的第一基板。
在实施例1中，为了改变界面层中Si和Ge之比，将Si-Ge靶子中Si的原子含量依次变为100％(Si单体)、90％、80％、67％、50％、33％、205、10％、0％(Ge单体)，制作了光盘A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1以及I1。另外，为了在各Si-Ge组成比中，在利用后述的方法测量的消除率能获得30dB以上的范围内不产生与记录层的剥离，使溅射气体中氮的配比(体积％)尽量小。另外，上部界面层与下部界面层的组成相同(表1)表示最佳溅射气体中的氮含量及把子的组成比。另外，(表1)还示出了在该条件下制作Si-Ge-N的单膜的在波长为405nm中的光学常数(折射率n及衰减系数k)的测量结果。
(表1)
如表1所示，靶子中的Si的含量越高，折射率n及衰减系数k就越小。另外，形成的界面层中的Si与Ge的原子数比基本和靶子中的Si与Ge的原子数比相等。
对上述各光盘的沟照射用开口数NA＝0.85的透镜聚光的波长为405nm的激光束，交替记录了12.2MHz及3.3MHz的单一信号。记录时使光盘以4.5m/秒的线速度进行旋转。通过照射在峰功率P1与偏置功率P2之间调制的矩形脉冲来进行记录。记录12.2Mhz的信号时照射了单一脉冲(脉冲幅度为13.7ns)。记录3.3MHz的信号时，照射了由先头脉冲(脉冲幅度为20.5ns)和随后的8个辅助脉冲(幅度及间隔同为6.9ns)构成的脉冲列。重放功率Pr为0.4mW。
在该条件下，在未记录的磁道上将12.2MHz的信号和3.3MHz的信号交替记录了共计10次。然后，再用12.2MHz的信号记录，用频谱分析器测量了此时的C/N比。然后，再用3.3MHz的信号记录，用频谱分析器测量了消除率即12.2MHz的振幅的衰减比。将P1及P2随意改变后进行测量，将P1设在比最大振幅低3dB的功率的1.3倍的功率上，将P2设在消除率超过25dB的功率范围的中心值上。
所有光盘的P1的设定功率都为6.2～6.8mW，P2的设定功率都为2.2～2.4mW，在这些设定功率中的C/N比为53～54dB、消除率为30～32db左右。各光盘的这些初期特性基本都相同。
其次，为了调查多次重复记录时的耐久性，对各光盘用各自的设定功率交替地重复记录了12.2MHz及3.3MHz的信号后，用和上述方法相同的方法测量了C/N比及消除率。然后，将C/N比的降低在1dB以内且消除率的降低在3dB以内的记录次数定义为可重复记录次数。(表2)表示其结果。
(表2)
另外，用除了将基板的沟间距设在0.53μm、沟深设在35nm、ZnS-SiO2下部电介质层的厚度设在140nm、Si-Ge-N上部界面层的厚度设在25nm以外其它与光盘A1～I1相同的方法制作了Si-Ge比不同的9种光盘。然后对这9种光盘，用除了激光束波长为660nm、记录信号的频率为9.0MHz及2.4MHz、重放Pr为0.7mW以外其它与上述条件相同的条件，测量了可重复记录次数。其结果也再(表2)中示出。
然后，为了调查光盘A1～I1的环境可靠性(尤其是耐湿性)，在温度为90℃、湿度为80％RH的环境下长期存放，测量了产生剥离的时间。其结果也在(表2)中示出。在(表2)中，『≤100』表示100小时以下，『200-500』表示200小时以上不满500小时，『500≤』表示存放500小时以上也没有产生剥离。
如(表2)所示，在界面层由Ge-N构成的光盘I1中，在405nm的波长中的可重复记录次数为100次左右，可重复记录次数随着Si的组成配比的增加而上升，当Si的原子含量在50％以上时，可重复记录次数达到一万次以上。而在660nm的波长中，所有光盘的可重复记录次数都在一万次以上。由此可知，波长短会使各层薄膜容易受到热损伤。另外，通过增加界面层中的Si的组成配比提高了耐久性。
另外，利用由Si-N构成的界面层的光盘A1在100小时以内产生了剥离，利用由Ge-N构成的界面层的光盘I1等在200小时以后产生了剥离。适度地设定Si及Ge的配比，例如将Si的原子含量设在80～30％左右，明显地改善了耐湿性，在500小时以上时，耐湿性也很稳定。
如此，利用以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分的无机物层，获得了利用兰紫色激光重复记录时的耐久性及环境可靠性优良的光信息记录媒体。
样品时按如下方法制作的。保护基板(第二基板12)利用了由单面形成了沟(沟间距为0.32μm、沟深约为20nm)的聚碳酸酯树脂构成的基板(直径约为12cm、厚度约为1.1mm)。
在该保护基板的形成沟的表面上利用溅射法形成了第二信息层。首先，利用由Ag-Pd-Cu(原子数比为98∶1∶1)构成的靶子通过Ar气形成了由Ag-Pd-Cu构成的反射层(厚度约为160nm)。其次，利用由Al-Cr(原子数比为98∶2)构成的靶子通过Ar气形成了由Al-Cr构成的反射层(厚度约为10nm)。其次，利用由ZnS-SiO2(分子数比为80∶20)构成的靶子通过Ar气形成了由ZnS-SiO2构成的上部电介质层(厚度约为15nm)。其次，利用Si-Ge靶子通过Ar气及N2气形成了由Si-Ge-N构成的上部界面层(厚度约为5nm)。其次，利用由Ge-Sb-Te(原子数比为22∶2 3∶550构成的靶子通过Ar气及N2气(流量比为98∶2)形成了由Ge-Sb-Te构成的记录层(厚度约为12nm)。其次，利用Si-Sb-Te靶子通过Ar气及N2气形成了由Si-Ge-N构成的下部界面层(厚度约为5nm)。
其次，利用由ZnS-SiO2(分子数比为80∶20)构成的靶子通过Ar气形成了由ZnS-SiO2构成的下部电介质层(厚度约为50nm)。
在如此形成的信息层表面上，涂紫外线固化性树脂，利用上述的2P法复印形成了与保护基板相同的沟形状。如此形成了在表面形成了沟的隔离层(厚度约为20μm)。
在该隔离层的表面上利用溅射法形成了第一信息层。首先，利用由Ag-Pd-Cu(原子数比为98∶1∶1)构成的靶子通过Ar气形成了由Ag-Pd-Cu构成的反射层(厚度约为10nm)。其次，利用由Si-Ge构成的靶子通过Ar气及N2气形成了由Si-Ge-N构成的上部界面层(厚度约为10nm)。其次，利用由Ge-Sb-Te(原子数bi为22∶23∶55)构成的靶子通过Ar气及N2气(流量比为98∶2)形成了由Ge-Sb-Te构成的记录层(厚度约为6nm)。其次，利用由Si-Ge构成的靶子通过Ar气及N2气形成了由Si-Ge-N构成的下部界面层(厚度约为5nm)。其次，利用由ZnS-SiO2(分子数比为80∶20)构成的靶子通过Ar气形成了由ZnS-SiO2构成的下部电介质层(厚度约为45nm)。
在如此形成的第一信息层的表面上，隔着紫外线固化性树脂，粘接由聚碳酸酯树脂构成的直径约为12cm的片后，照射紫外线使树脂固化。如此形成了厚度约为0.09mm的透明基板(第一基板)。
在实施例2中，为了改变界面层中的Si与Ge之比将Si-Ge靶子中的Si原子含量依次变为100％(Si单体)、90％、80％、67％、50％、33％、20％、10％、0％(Ge单体)，制作了光盘A2、B2、C2、D2、E2、F2、G2、H2及I2。另外，溅射气体中的氮的浓度与实施例1相同。另外，在各信息层中，上述界面层与下部界面层的组成相同。
在此，为了调查各光盘的第一信息层的透过率，在石英基板上形成了结构与第一信息层相同的多层膜，利用分光器测量了透过率。(表3)中示出了在405nm的波长中的透过率。
(表3)
如(表3)所示，Si的组成配比越多，第一信息层的透过率就越高，其结果反应了(表1)所示的衰减系数k的值。
对上述各光盘的第一及第二信息层的沟照射利用开口数为NA＝0.85的透镜聚光的波长为405nm的激光束，交替记录了12.MHz及3.3MHz的单一信号。进行该记录时使光盘以5m/秒的线速度进行旋转。通过照射在峰功率P1与偏置功率P2之间调制的矩形脉冲来进行记录。记录12.2MHz的信号时使用了脉冲幅度为13.7ns的单一脉冲，记录3.3MHz的信号时使用了由先头脉冲(脉冲幅度为20.5ns)和随后的8个辅助脉冲(脉冲幅度及脉冲间隔同为6.9ns)构成的脉冲列。重放功率Pr为0.7mW。
在该条件下，在未记录的磁道上将12.2MHz及3.3MHz的信号交替记录合计10次。然后，再记录12.2MHz的信号，用频谱分析器测量此时的C/N比。然后，再记录3.3MHz的信号，用频谱分析器测量了消除率即12.2MHz的振幅的衰减比。将P1及P2随意改变后进行测量，将P1设在比最大振幅低3dB的功率的1.3倍的功率上，将P2设在消除率超过25dB的功率范围的中心值上。
在所有光盘的第一信息层中，P1的设定功率都为8.8～9.4mW、P2的设定功率都为3.4～3.6mW。在这些设定功率的C/N比为52～53dB、消除率为30～21dB左右。各光盘的这些初期特性都基本相同。
在第二信息层中，在设定功率上的C/N比为53～54dB、消除率为30～32dB左右、各光盘都基本相等。可是，不同光盘的在第二信息层中的P1及P2的设定功率有差别。(表3)示出了在第二信息层中的设定功率。
如(表3)所示，在利用由Ge-N构成的界面层的光盘I2中，在第二信息层中的P1的设定功率在15mW以上。P1的设定功率随Si的组成配比的增加而降低，当Si的原子含量为50％以上时，为12mW以下。
如此，在具有多个信息层的记录媒体上利用兰紫色激光进行记录时，通过利用以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分的无机物层，可以利用功率更低的光进行记录。
工业实用性如上述说明，本发明能够提供即使在利用短波长的光束进行记录/重放、或对多个信息层进行记录/重放时也能够很好地进行记录/重放的光信息记录媒体及利用它的记录方法。本发明适用于各种光信息记录媒体。
权利要求
1.一种光信息记录媒体，包括第一基板；第二基板，与上述第一基板平行配置；以及信息层，配置在上述第一基板与上述第二基板之间；其特征在于，上述信息层具有记录层和与上述记录层相邻的无机物层，通过从上述第一基板侧入射的光束的照射使上述记录层在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间变化，上述无机物层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分。
2.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，还具有配置在上述第一基板与上述第二基板之间的一个以上的其它信息层。
3.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，通过上述光束的照射使上述记录层在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间进行可逆的变化。
4.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述光束的波长在500nm以下。
5.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述信息层具有比上述记录层更靠近上述第二基板的反射层。
6.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述记录层由含有Te及Sb的合金构成。
7.如权利要求6所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述记录层的厚度在18nm以下。
8.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述记录层由Ge-Sb-Te系列合金、Ge-Sn-Sb-Te系列合金、Ag-In-Sb-Te系列合金或Ag-In-Ge-Sb-Te系列合金构成。
9.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述记录层由Ge-Sb-Te系列合金构成，上述合金的Ge的原子含量在30％以上。
10.如权利要求1所述的光信息记录媒体，其特征在于，上述记录层由Ge-Sn-Sb-Te系列合金构成，上述合金的Ge与Sn的原子含量的合计在30％以上。
11.一种具有记录层和与上述记录层相邻的无机层的光信息记录媒体的记录方法，其特征在于，上述无机层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分，通过对上述记录层照射在功率能级P1和小于上述功率能级P1的功率能级P3之间调制的脉冲光而使上述记录层变化为光学性质不同的状态，以在形成记录标记时，上述记录标记越长则越增加上述脉冲光的脉冲数，上述光信息记录媒体的线速度越高则使P3/P1的值越大。
12.一种具有记录层和与上述记录层相邻的无机层的光信息记录媒体的记录方法，其特征在于，上述无机层以SixGe1-x(0.3≤x≤0.9)的氮化物为主要成分，通过对上述记录层照射在功率能级P1和小于上述功率能级P1的功率能级P3之间调制的脉冲光而使上述记录层变化为光学性质不同的状态，以在形成记录标记时，上述记录标记越长则越增加上述脉冲光的脉冲数，通过对上述记录标记照射在上述功率P1与上述功率能级P3之间的功率能级P2的连续光来消除上述的记录标记时，上述光信息记录媒体的线速度越高则使P3/P2的值越大。
全文摘要
光信息记录媒体10包括第一基板11、与第一基板11平行配置的第二基板12、以及配置在第一基板11与第二基板12之间的信息层20，信息层20包括记录层23和与记录层23相邻的无机物层(下部界面层22/上部界面层24)。通过从第一基板11侧入射的激光束14的照射使记录层23在光学上可以识别的两种以上不同的状态之间变化。上述无机物层以Si
文档编号G11B7/24038GK1476602SQ02803169
公开日2004年2月18日 申请日期2002年7月26日 优先权日2001年9月12日
发明者北浦英树, 山田升 申请人:松下电器产业株式会社