DE69728807T2

DE69728807T2 - Optisches Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69728807T2
Application number: DE69728807T
Authority: DE
Inventors: Makoto Hiratsuka-shi Harigaya; Yoshiyuki Yokohama-shi Kageyama; Hiroko Iwasaki; Michiaki Hiratsuka-shi Shinotsuka
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: EP0793223A1; JP3525197B2; DE69728807D1; JPH09226247A; EP0793223B1; ES2218612T3; US6221557B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, insbesondere ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp.
Herkömmlich ist ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp, das Phasenänderungen zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase oder zwischen einer kristallinen Phase und einer anderen kristallinen Phase verwendet, als eines der optischen Aufzeichnungsmedien bekannt, die zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen von Information, zum Beispiel mittels Anwendung eines Laserstrahls darauf, in der Lage sind. Diese Art von optischem Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp ist in der Lage, Information durch das Anwenden eines einzigen Lasers darauf zu überschreiben.
Ein derartiges optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp ist im allgemeinen aus einem aus Polycarbonat hergestellten Substrat, einer ersten, auf dem Substrat aufgebrachten Schutzschicht, einer auf der ersten Schutzschicht aufgebrachten Aufzeichnungsschicht, einer zweiten auf der auf der Aufzeichnungsschicht aufgebrachten Schutzschicht und einer Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht zusammengesetzt [siehe zum Beispiel EP-A-564260, EP-A-574025 (das den Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergibt), EP-A-6300007, EP-A-639830, EP-A-717404, US-A-5453346, US-A-5470628 und Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 32, No. 5A, Teil 1, 1.05 1993, Seiten 1980–1982]
Repräsentative Beispiele von Aufzeichnungsmaterialien zur Verwendung in der vorstehend erwähnten Aufzeichnungsschicht sind die sogenannten Legierungen auf Chalkogenbasis, wie Ge-Te, Ge-Se-Sb und Ge-Te-Sn, wie in US-A-3530441 offenbart, und Ge-Te-Se-Sb und Ge-Te-Sb, wobei die Zusammensetzungsverhältnisse derartiger Elemente spezifisch für die Verbesserung von deren Schreib/Lösch-Wiederholungsleistung ausgewählt sind, wie in JP-A-62-73438 und 63-228433 vorgeschlagen.
Außerdem gibt es als Materialien für die vorstehend erwähnten Schutzschichten herkömmlich bekannte Oxide wie SiO₂ und Al₂O₃, und Nitride wie BN, Si₃N₄ und AlN.
Aus einem derartigen Oxid oder Nitrid zusammengesetzte Schutzschichten sind jedoch dafür bekannt, den Mangel zu haben, dass die Schutzschichten durch die darauf während der Zyklen des Erhitzens mittels Laserstrahl und des Abkühlens angewendete Wärme thermisch beschädigt werden, was eine Verringerung der Verlässlichkeit der Leistung des eine solche Schutzschicht umfassenden optischen Informationsaufzeichnungsmediums zur Folge hat.
Um den vorstehend erwähnten Mangel zu beseitigen, werden gemischte Materialien, wie ein aus ZnS und SiO₂ zusammengesetztes Material, wie in JP-A-63-259855 und JP-B-4-74785 offenbart, vorgeschlagen. Es wird berichtet, dass durch Verwendung eines solchen Materials in der Schutzschicht die vorstehend erwähnte Schreib/Lösch-Wiederholungsleistung für Aufzeichnungsmaterialien für hohe Lineargeschwindigkeit bedeutend verbessert werden kann, die Schreib/Lösch-Wiederholungsleistung für Aufzeichnungsmaterialien für niedrige Lineargeschwindigkeit, wie Compact Discs, jedoch nicht ausreichend verbessert werden kann.
Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp mit hoher Wärmebeständigkeit bereitzustellen.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp bereitzustellen, das eine hervorragende Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Löschwiederholungsleistung (auf die hierin als Wiederholtverwendungsleistung Bezug genommen wird) und eine hohe Aufnahmeempfindlichkeit hat.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp bereitzustellen, das eine insbesondere beim Betrieb mit langsamer bis hoher Lineargeschwindigkeit durchgehend hervorragende Wiederholtverwendungsleistung hat.
Diese Ziele der vorliegenden Erfindung können durch ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium, wie in Anspruch 1 beansprucht, erreicht werden, das (a) ein Substrat mit Führungsrillen darauf, (b) eine auf dem Substrat aufgebrachte Aufzeichnungsschicht, umfassend ein Aufzeichnungsmaterial, dessen Phase reversibel von einem stabilen Zustand zu einem semistabilen Zustand und umgekehrt veränderbar ist, (c) eine wärmebeständige dielektrische Schutzschicht, die auf der Aufzeichnungsschicht aufgebracht ist, und (d) eine Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht, die auf der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht aufgebracht ist, umfasst. Das optische Informationsaufzeichnungsmedium ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmaterial für die wärmebeständige dielektrische Schutzschicht ZnS, ZnO und SiO₂ umfasst.
Die gewünschte Wärmebeständigkeit kann durch Verwendung der vorstehend erwähnten wärmebeständigen dielektrische Schutzschicht erreicht werden. Wenn das Substrat für die Verwendung in der Praxis nicht ausreichend wärmebeständig ist, kann eine zusätzliche wärmebeständige dielektrische Schutzschicht, welche die gleiche sein kann wie die vorstehende erwähnte wärmebeständige dielektrische Schutzschicht, zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht bereitgestellt werden.
Überdies ist es bevorzugt, dass in dem vorstehenden Schutzmaterial das Zusammensetzungsverhältnis von ZnS, ZnO und SiO₂ derart ist, dass das Zusammensetzungsverhältnis davon durch die Formel (I) dargestellt ist, um eine insbesondere beim Betrieb mit langsamer bis hoher Lineargeschwindigkeit durchgehend hervorragende Wiederholtverwendungsleistung zu erhalten: (ZnS)_α(ZnO)_β(SiO₂)_γ (I)vorausgesetzt, dass 30 ≤ α ≤ 90, 5 ≤ β ≤ 50 und 5 ≤ γ ≤ 30 und α + β + γ = 100 Mol-% gilt.
Darüber hinaus ist es zum Erreichen des vorstehend erwähnten Zieles auch bevorzugt, dass das Schutzmaterial eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 1,2 W/m·k bis 24,0 W/m·k aufweist.
Um ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp mit hervorragender Wiederholtverwendungsleistung und hoher Aufzeichnungsempfindlichkeit zu erhalten, ist es bevorzugt dass das Aufzeichnungsmaterial Ag, In, Sb und Te umfasst.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Aufzeichnungsmaterial für die Aufzeichnungsschicht ferner mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N und Cl, umfasst.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Aufzeichnungsmaterial für die Aufzeichnungsschicht Ag, S, eines von Sb oder As und mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Si, Ge und Sn, umfasst.
Um die vorstehend erwähnten Ziele zu erreichen, ist es ebenso wünschenswert, dass das Aufzeichnungsmaterial für die Aufzeichnungsschicht Ag und S und ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sb und As, umfasst und im stabilen Zustand in Form von Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ in einem kristallinen Zustand und im semistabilen Zustand in einem amorphen Zustand vorliegt.
Bei dem vorstehenden ist es wünschenswert, dass das Aufzeichnungsmaterial in dem semistabilen Zustand in einem amorphen Zustand ist und die Initialisierung und das Löschen im kristallinen Zustand erfolgen.
Bei dem vorstehenden ist es auch wünschenswert, dass die Aufzeichnungsschicht Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ im stabilen Zustand umfasst, wobei mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Si, Ge und Sn, zugegeben ist.
Bei dem vorstehenden ist es darüber hinaus wünschenswert, dass die Aufzeichnungsschicht eine Verbindung der Formel (II) oder eine Verbindung der Formel (III) umfasst: (Ag₃SbS₃)_xM_100–x (II)worin M mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Ge, Si und Sn, ist und 92 ≤ x ≤ 99 ist, wobei x Mol-% angibt, und (Ag₃AsS₃)_xM_100–x (III)worin M mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Ge, Si und Sn, ist und 92 ≤ x ≤ 99 ist, wobei x Mol-% angibt.
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler der mit ihr verbundenen Vorteile werden leicht erhalten werden, wenn diese mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen in Erwägung gezogen wird, in denen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung ist.
Bei dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp wird die Aufzeichnungsschicht durch die Anwendung eines Laserstrahls darauf geschmolzen und zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen abgekühlt, um sie zu Verfestigen. Dieser Schmelz- und Abkühlungszyklus wird wiederholt, so dass das Material in der Aufzeichnungsschicht veranlasst wird, während der Wiederholung des Schmelz- und Abkühlungszyklus zu fließen. Als ein Ergebnis kann es vorkommen, dass die wärmebeständige Schicht von der Aufzeichnungsschicht abgelöst wird oder dass durch thermische Wechselbeanspruchungen während der Wiederholung des Schmelz- und Abkühlungszyklus Brüche in der wärmebeständigen Schicht gebildet werden, was bedeutende Qualitätsminderung des optischen Informationsaufzeichnungsmediums vom Phasenänderungstyp (auf das hierin nachfolgend als das optische Informationsaufzeichnungsmedium Bezug genommen wird) zur Folge hat.
Von der wärmebeständigen Schutzschicht für das optisches Informationsaufzeichnungsmedium wird insbesondere verlangt, die in der Aufzeichnungsschicht durch die Anwendung des Laserstrahls darauf erzeugte und angesammelte Wärmemenge zu steuern, und sie spielt deshalb eine erheblich wichtige Rolle dabei, hervorragende Datenpits mit minimalem Jittern (Impulszittern) zu bilden und hohe Betriebszuverlässigkeit im Verlauf der wiederholten Verwendung des optischen Informationsaufzeichnungsmediums zu erreichen.
Von der wärmebeständigen Schutzschicht, die in der Lage ist, die vorstehend erwähnte Rolle zu spielen, wird verlangt, die folgenden Eigenschaften zu haben:

1. hohe Widerstandsfähigkeit gegen thermische Wechselbeanspruchungen
2. Fähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit der wärmebeständigen Schutzschicht wie gewünscht zu steuern.
3. ein passender Brechungsindex, damit die Aufzeichnungsschicht Laserstrahlen wirksam absorbiert.
4. chemische Stabilität.

Das optische Informationsaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ist vom Phasenänderungstyp und in der Lage, darin Information aufzuzeichnen und aufgezeichnete Information davon zu löschen, und vor der Verwendung initialisiert zu werden und umfasst ein Substrat mit Führungsrillen darauf; eine auf dem Substrat aufgebrachte Aufzeichnungsschicht, umfassend ein Aufzeichnungsmaterial, dessen Phase reversibel von einem stabilen Zustand zu einem semistabilen Zustand und umgekehrt veränderbar ist; eine wärmebeständige dielektrische Schutzschicht, die auf der Aufzeichnungsschicht aufgebracht ist, umfassend ein Schutzmaterial, das Zn, Si, S und O umfasst; und eine Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht, die auf der wärmebeständigen dielektrischen Schutzschicht aufgebracht ist Wie vorstehend erwähnt, kann in der obigen Anordnung eine zusätzliche, das gleiche Schutzmaterial wie vorstehend erwähnt umfassende wärmebeständige dielektrische Schutzschicht zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht angeordnet werden, wenn das Substrat nicht ausreichend wärmebeständig ist.
In der vorliegenden Erfindung ist das vorstehend erwähnte Schutzmaterial zur Verwendung in der wärmebeständigen, dielektrischen Schicht ein Gemisch von ZnS, ZnO und SiO₂.
SiO₂ ist als ein wärmebeständiges Material bekannt, das in hohem Maß gegen thermische Wechselbeanspruchungen beständig ist. Wenn jedoch SiO₂ allein in der vorstehend erwähnten wärmebeständigen Schutzschicht verwendet wird, neigt die aus SiO₂ hergestellte wärmebeständigen Schutzschicht dazu, während der Verwendung von der Aufzeichnungsschicht abzugehen, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient von SiO₂ viel kleiner als derjenige der Aufzeichnungsschicht ist. Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, ein Gemisch von SiO₂ und ZnS, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 63-259855 und der japanischen Patentveröffentlichung 7-1111786 offenbart, zu verwenden. Es wird berichtet, dass das Gemisch von SiO₂ und ZnS hervorragende Eigenschaften aufweist, was den Wärmeausdehnungskoeffizienten angeht. Die Wärmeleitfähigkeit des Gemisches von SiO₂ und ZnS ist jedoch so klein wie 1 W/m·k, was als viel geringer als die Wärmeleitfähigkeiten anderer Materialien zur Verwendung in der wärmebeständigen Schutzschicht angesehen wird.
Wenn eine wärmebeständige Schutzschicht mit einer derart kleinen Wärmeleitfähigkeit in einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium für Compact Discs zur Verwendung bei niedriger Lineargeschwindigkeit verwendet wird, ist für wiederholte Verwendung die Wärmeableitung wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit nicht ausreichend, und daher neigen die Merkmale für wiederholten Betrieb und die Jitter-Merkmale der Datenpits dazu, bei wiederholtem Gebrauch schlecht zu werden.
In der vorliegenden Erfindung wird ZnO dem Gemisch von SiO₂ und ZnS zugesetzt, um die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen.
Überdies ist der Brechungsindex des Gemisches von SiO₂ und ZnS 2,1, während der Brechungsindex des Gemisches von SiO₂, ZnS und ZnO 1,9 ist. Folglich kann der Brechungsindex der wärmebeständigen Schutzschicht durch den Zusatz von ZnO erniedrigt werden, so dass die Licht einschließende Wirkung der zwischen dem Substrat und der wärmebeständigen Schutzschicht oder zwischen einem Paar wärmebeständiger Schutzschichten angeordneten Aufzeichnungsschicht erhöht wird. Als ein Ergebnis wird der auf die Aufzeichnungsschicht angewendete Laserstrahl leistungsfähiger und wirksamer verwendet, so dass die Aufzeichnungsempfindlichkeit der Aufzeichnungsschicht erhöht werden kann.
Um ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp herzustellen, das mit hoher Betriebssicherheit und mit von einem Bereich langsamer bis zu einem Bereich hoher Lineargeschwindigkeit durchgehend hervorragender Wiederholtverwendungsleistung verwendet werden kann, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung experimentell bestätigt, dass es vorzuziehen ist, die Wärmeleitfähigkeit der wärmebeständigen Schutzschicht oder diejenige des in der wärmebeständigen Schutzschicht verwendeten Schutzmaterials in dem Bereich von 1,2 W/m·k bis 24,0 W/m·k einzustellen.
In der vorliegenden Erfindung kann die vorstehend erwähnte Wärmeleitfähigkeit erreicht werden, wenn das Zusammensetzungsverhältnis von ZnS, ZnO und SiO₂ in der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht wie durch die Formel (I) dargestellt eingestellt wird: (ZnS)_α(ZnO)_β(SiO₂)_γ (I)worin 30 ≤ α ≤ 90, 5 ≤ β ≤ 50 und 5 ≤ γ ≤ 30 und α + β + γ = 100 Mol-% ist.
Durch Einstellen des Zusammensetzungsverhältnisses von ZnS, ZnO und SiO₂ in der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht und demgemäss durch Einstellen der Wärmeleitfähigkeit der wärmebeständigen Schutzschicht kann die Wiederholtverwendungsleistung wiederbeschreibbarer CD-RW und DVD-RAM – Compact Discs bedeutend verbessert werden. Dies kann durch den Zusatz von ZnO zu dem Gemisch von SiO₂ und ZnS, wie vorstehend erwähnt, erreicht werden.
In der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, dass das Ag, In, Sb und Te umfassende Aufzeichnungsmaterial verwendet wird, noch bevorzugter mit dem Zusatz mindestens eines aus der aus N und Cl bestehenden Gruppe ausgewählten Elementes dazu. Der Zusatz eines Stickstoffatoms verbessert die Wiederholtverwendungsleistung des Aufzeichnungsmaterials, während der Zusatz eines Chloratoms die Lichtabsorptionsleistung des Aufzeichnungsmaterials erhöht und daher die Aufzeichnungsempfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials verbessert.
Durch Verwendung des vorstehenden Aufzeichnungsmaterials in der Aufzeichnungsschicht, in Kombination mit der vorstehend erwähnten wärmebeständigen Schutzschicht, kann die Aufzeichnungsempfindlichkeit und die Wiederholtverwendungsleistung des optischen Informationsaufzeichnungsmediums bedeutend verbessert werden.
Ag-In-Sb-Te-Aufzeichnungsmaterialien werden als Aufzeichnungsmaterialien mit hoher Aufzeichnungsempfindlichkeit und hoher Löschleistung beim Überschreiben, wie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 2-37466, 2-171325 und 4-141485 offengelegt, beschrieben. Wenn jedoch die aus dem vorstehend erwähnten Ag-In-Sb-Te-Aufzeichnungsmaterial zusammengesetzte Aufzeichnungsschicht in Kombination mit der herkömmlichen ZnS·SiO₂-Schutzschicht verwendet wird, ist die Wiederholtverwendungsleistung der Aufzeichnungsschicht nicht ausreichend für Compact Discs, die in einem Bereich langsamer Lineargeschwindigkeiten verwendet werden.
Um die vorstehend erwähnten Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber den herkömmlichen optischen Informationsaufzeichnungsmedien zu erzielen, enthält das Aufzeichnungsmaterial zur Verwendung in dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung Ag, S, eines aus Sb oder As und mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus Zn, Si, Ge und Sn ausgewählt ist.
Das vorstehend erwähnte Aufzeichnungsmaterials kann in der Form von Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ im stabilen Zustand in einem kristallinen Zustand und im semistabilen Zustand in einem amorphen Zustand vorhanden sein.
Überdies kann in der vorliegenden Erfindung Aufzeichnung in dem amorphen Zustand und Initialisierung und Löschung in dem kristallinen Zustand durchgeführt werden.
Überdies kann die Aufzeichnungsschicht Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ in dem stabilen Zustand umfassen, wobei mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Si, Ge und Sn, zugegeben ist.
In dem vorstehenden dient Zn als ein Donor und Si, Ge und Sn dienen als ein Akzeptor.
Überdies kann die Aufzeichnungsschicht eine Verbindung der Formel (II) oder eine Verbindung der Formel (III) umfassen: (Ag₃SbS₃)_xM_100–x (II)worin M mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Ge, Si und Sn, darstellt und 92 ≤ x ≤ 99 ist, wobei x Mol-% angibt, und (Ag₃AsS₃)_xM_100–x (III)worin M mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zn, Ge, Si und Sn, darstellt und 92 ≤ x ≤ 99 ist, wobei x Mol-% angibt.
Die Struktur eines Beispiels des optischen Informationsaufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 erklärt.
In 1 sind auf einem Substrat 1 nacheinander eine erste wärmebeständige Schutzschicht 2, eine Aufzeichnungsschicht 3, eine zweite wärmebeständige Schutzschicht 4 und eine Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht 5 übereinander angebracht. Wie vorstehend erwähnt, ist es nicht immer notwendig, ein Paar aus ersten und zweiten wärmebeständigen Schutzschichten bereitzustellen, zwischen denen die Aufzeichnungsschicht anzuordnen ist. Wenn jedoch das Substrat 1 nicht wärmebeständig ist, zum Beispiel wenn das Substrat 1 aus Polycarbonat hergestellt ist, ist es bevorzugt, die erste wärmebeständige Schutzschicht 2 bereitzustellen, wie in 1 veranschaulicht.
Beispiele der Materialien für das Substrat 1 sind Glas, Keramik und Harze. Im Hinblick auf Formbarkeit und Kosten ist ein aus einem Harz hergestelltes Substrat für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Repräsentative Beispiele von Harzen für das Substrat 1 sind Polycarbonatharz, Acrylharz, Polystyrolharz, Acrylnitril-Styrol-Copolymerharz, Polyethylenharz, Polypropylenharz, Siliconharz, Fluorkunststoffe, ABS-Harz und Urethanharz. Von diesen Harzen ist Polycarbonatharz im Hinblick auf seine Bearbeitbarkeit und optischen Merkmale am bevorzugtesten.
Das Substrat 1 kann in Form einer Scheibe, einer Karte oder einer Folie vorliegen.
Die wärmebeständigen Schutzschichten 2 und 4 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind dielektrische Schichten und dienen nicht nur als wärmebeständige Schutzschicht, sondern auch als eine optische Interferenzschicht. Damit die Schutzschicht als eine geeignete wärmebeständige Schutzschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung dienen kann, ohne das Problem des Abgehens von dem Substrat oder der Aufzeichnungsschicht zu verursachen, ist es bevorzugt, dass die wärmebeständige Schutzschicht eine Dicke im Bereich 20 bis 300 nm (200 Å bis 3000 Å), noch bevorzugter im Bereich von 35 bis 200 nm (350 Å bis 2000 Å) hat.
Die wärmebeständige Schutzschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann mittels Sputtern (Zerstäuben) unter Verwendung eines ZnS·ZnO·SiO₂-Targets erzeugt werden.
Die Aufzeichnungsschicht zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls durch Sputtern erzeugt werden. Es ist bevorzugt, dass die Aufzeichnungsschicht eine Dicke im Bereich 10 bis 100 nm (100 Å bis 1000 Å), noch bevorzugter im Bereich von 20 bis 35 nm (200 Å bis 350 Å) hat, um angemessene Lichtabsorptionsleistung und den Interferenzeffekt zu behalten, ohne dass ihre Lichtdurchlässigkeit verringert wird.
Die Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht kann zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden. Auch die Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht kann mittels Sputtern erzeugt werden. Es ist bevorzugt, dass die Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht eine Dicke im Bereich 50 bis 200 nm (500 Å bis 2000 Å), noch bevorzugter im Bereich von 70 bis 150 nm (700 Å bis 1500 Å) hat.
Andere Merkmale dieser Erfindung werden im Verlauf der nun folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ersichtlich werden, die zur Veranschaulichung der Erfindung dargeboten werden und mit denen nicht beabsichtigt wird, diese einzuschränken.
Beispiele 1 bis 13
Auf ein scheibenförmiges Polycarbonat-Substrat mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 1,2 mm, auf dem Führungsrillen mit einem Abstand von 1,6 μm und einer Tiefe von etwa 60 nm (600 Å) erzeugt waren, wurden mittels des Radiofrequenz-Sputterverfahrens nacheinander eine erste wärmebeständige Schutzschicht 2, eine Aufzeichnungsschicht 3, eine zweite wärmebeständige Schutzschicht 4 und eine Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht 5 übereinander angebracht.
Die Zusammensetzung und Dicke der jeweiligen ersten wärmebeständigen Schutzschicht, der Aufzeichnungsschicht, der zweiten wärmebeständigen Schutzschicht und der Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht werden in Tabelle 1 gezeigt.
Auf diese Weise wurden die optischen Informationsaufzeichnungsmedien vom Phasenänderungstyp Nr. 1 bis 13 der vorliegenden Erfindung in den Beispielen 1 bis 13 jeweils hergestellt. In jedem dieser optischen Informationsaufzeichnungsmedien vom Phasenänderungstyp haben die erste wärmebeständige Schutzschicht und die zweite wärmebeständige Schutzschicht die gleiche Zusammensetzung, wie in TABELLE 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Die Vorgehensweise zur Herstellung des Phasen-veränderbaren optischen Aufzeichnungsmediums Nr. 1 in Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass die in Beispiel 1 verwendeten ersten und zweiten wärmebeständigen Schutzschichten jeweils durch eine erste wärmebeständige Schutzschicht mit der Zusammensetzung wie in TABELLE 1 gezeigt und eine zweite wärmebeständige Schutzschicht mit der Zusammensetzung wie in TABELLE 1 gezeigt ersetzt wurden, wodurch ein zum Vergleich dienendes optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp Nr. 1 hergestellt wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Die Vorgehensweise zur Herstellung des Phasen-veränderbaren optischen Aufzeichnungsmediums Nr. 10 in Beispiel 10 wurde wiederholt, außer dass die in Beispiel 1 verwendeten ersten und zweiten wärmebeständigen Schutzschichten jeweils durch eine erste wärmebeständige Schutzschicht mit der Zusammensetzung wie in TABELLE 1 gezeigt und eine zweite wärmebeständige Schutzschicht mit der Zusammensetzung wie in TABELLE 1 gezeigt ersetzt wurden, wodurch ein zum Vergleich dienendes optisches Informationsaufzeichnungsmedium vom Phasenänderungstyp Nr. 2 hergestellt wurde.
In jedem der vorstehenden zum Vergleich dienenden optischen Aufzeichnungsmedien vom Phasenänderungstyp haben die erste wärmebeständige Schutzschicht und die zweite wärmebeständige Schutzschicht die gleiche Zusammensetzung, wie in TABELLE 1 gezeigt.
Testproben mit einer Dicke von 1 μm wurden aus den in den Beispielen 1 bis 13 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendeten wärmebeständigen Schutzschichten hergestellt. Unter Verwendung dieser Testproben wurde die Wärmeleitfähigkeit (W/m·k) jeder der in den Beispielen 1 bis 13 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendeten wärmebeständigen Schutzschichten mittels eines optischen Wechselstrom-(A. C.)-Verfahrens gemessen.
Ebenfalls unter Verwendung der gleichen Testproben wurde die Wärmeleitfähigkeit jeder der in den Beispielen 1 bis 13 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 verwendeten wärmebeständigen Schutzschichten unter Verwendung eines Ellipso-Meters gemessen.
Die Ergebnisse werden in TABELLE 2 gezeigt.
Die derart erhaltenen optischen Informationsaufzeichnungsmedien Nr. 1 bis Nr. 9 der vorliegenden Erfindung und das zum Vergleich dienende optische Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 1 wurden mittels des folgenden Bewertungsverfahrens A bewertet:
Bewertungsverfahren A
Jedes der vorstehend erwähnten optischen Informationsaufzeichnungsmedien wurde initialisiert und dann wiederholt dem Überschreiben mit einem EFM-Zufallsmuster bei einer Lineargeschwindigkeit von 1,4 m/s unterworfen. Danach wurde jedes optische Informationsaufzeichnungsmedium in Bezug auf die Abhängigkeit von 3T-Signalen von der Aufzeichnungsenergie mittels Wiedergabe des überschriebenen EFM-Zufallsmusters bewertet. Die Lineargeschwindigkeit bei der Wiedergabe war 2,8 m/s.
Die Ergebnisse werden in den TABELLEN 3 bis 12 gezeigt.
Mit Bezug auf das zum Vergleich dienende optische Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 1 in Vergleichsbeispiel 1 betrug die Anzahl der darauf wiederholbaren Überschreibvorgänge 1000, wie in TABELLE 12 gezeigt. In scharfem Gegensatz dazu betrug mit Bezug auf die optischen Informationsaufzeichnungsmedien Nr. 1 bis Nr. 9 der vorliegenden Erfindung in den Beispielen 1 bis 9 die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge mehr als 3000.
Es wird angenommen, dass dies so ist, weil die Wärmleitfähigkeit jeder der in den optischen Informationsaufzeichnungsmedien Nr. 1 bis Nr. 9 der vorliegenden Erfindung in den Beispielen 1 bis 9 verwendeten wärmebeständigen Schutzschichten größer ist als diejenige jeder wärmebeständigen Schutzschicht, die in dem zum Vergleich dienenden optischen Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 1 in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wird, so dass die Aufzeichnungsschichten in den optischen Informationsaufzeichnungsmedien Nr. 1 bis 9 weniger thermisch beschädigt wurden als die Aufzeichnungsschicht in dem zum Vergleich dienenden optischen Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 1 in Vergleichsbeispiel 1.
Insbesondere wenn das Gehaltsverhältnis von ZnO 5 Mol-% oder mehr beträgt, wird der vorstehend erwähnte Effekt deutlich.
In Beispiel 2 ist das Gehaltsverhältnis von ZnO größer als das in Beispiel 1, so dass die Wärmleitfähigkeit jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 2 im Vergleich zu der Wärmleitfähigkeit jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 1 erhöht ist, so dass bei dem optischen Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 2 in Beispiel 2 5000- bis 100000-maliges Überschreiben möglich war.
In Beispiel 3 ist das ZnO-Gehaltsverhältnis in jeder wärmebeständigen Schutzschicht 20 Mol-%, so dass die Wärmeleitfähigkeit jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 3 auf 11,9 W/m·k erhöht ist. Als ein Ergebnis ist die Wärmeableitungswirkung jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 3 größer als diejenige jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 2, aber die Aufzeichnungsempfindlichkeit bei verhältnismäßig niedrigen Aufzeichnungsenergien wird leicht erniedrigt. Jedoch wird die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge auf bis zu 15 000 erhöht.
In Beispiel 4 ist das ZnO-Gehaltsverhältnis in jeder wärmebeständigen Schutzschicht 30 Mol-%, so dass die Wärmeleitfähigkeit jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 4 auf 14,8 W/m·k erhöht ist. Als ein Ergebnis wird die Wärmeableitungswirkung jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 4 erhöht, so dass die Aufzeichnungsempfindlichkeit bei verhältnismäßig niedrigen Aufzeichnungsenergien leicht erniedrigt wird. Jedoch wird die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge auf bis zu 20 000 erhöht.
In Beispiel 5 ist das ZnO-Gehaltsverhältnis in jeder wärmebeständigen Schutzschicht 50 Mol-%, so dass die Wärmeleitfähigkeit jeder wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 5 auf 23,8 W/m·k erhöht ist. Demgemäss wird die Wärmeableitungswirkung der wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 5 erhöht, so dass die Aufzeichnungsempfindlichkeit bei verhältnismäßig niedrigen Aufzeichnungsenergien leicht erniedrigt wird. Jedoch wird die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge auf bis zu 30 000 erhöht.
Wenn das ZnO-Gehaltsverhältnis 50 Mol-% übersteigt, wird die Wärmeleitfähigkeit der wärmebeständigen Schutzschicht weiter erhöht und deshalb wird die Aufzeichnungsempfindlichkeit bei verhältnismäßig niedrigen Aufzeichnungsenergien weiter erniedrigt. Deshalb ist ein ZnO-Gehaltsverhältnis von mehr als 50 Mol-% in der Praxis nicht immer verwendbar.
In Beispiel 6 ist das ZnO-Gehaltsverhältnis in jeder wärmebeständigen Schutzschicht 20 Mol-%, so dass die Wärmeleitfähigkeit der wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 6 kleiner ist als diejenige der wärmebeständigen Schutzschicht in Beispiel 5. Jedoch beträgt die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge 20 000 oder mehr.
In Beispiel 7 wurde dessen optisches Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 7 in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Aufzeichnungsschicht in Beispiel 3 durch eine Aufzeichnungsschicht ersetzt wurde, die so abgewandelt wurde, dass sie ein Stickstoffatom in der Aufzeichnungsschicht in Beispiel 3 enthielt.
Die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 3 in Beispiel 3 betrug 15000, wogegen die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 7 in Beispiel 7 30000 betrug. Dies zeigt, dass der Zusatz von Stickstoff zu der Aufzeichnungsschicht die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 7 verbessert.
In Beispiel 8 wurde dessen optisches Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 8 in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer dass die Aufzeichnungsschicht in Beispiel 3 durch eine Aufzeichnungsschicht ersetzt wurde, die so abgewandelt wurde, dass sie ein Chloratom in der Aufzeichnungsschicht in Beispiel 3 beinhaltete.
Die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 3 in Beispiel 3 betrug 15000, und die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 8 in Beispiel 8 betrug ebenfalls 15000. Jedoch zeigt TABELLE 10, dass die Aufzeichnungsempfindlichkeit des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 8 in Beispiel 8 höher als diejenige des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 3 in Beispiel 3 ist. Dies zeigt, dass der Zusatz von Chlor zu der Aufzeichnungsschicht die Aufzeichnungsempfindlichkeit verbessert, ohne irgendeine schädliche Auswirkung auf die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge des optischen Informationsaufzeichnungsmediums Nr. 8 zu haben.
Die vorstehend erhaltenen optischen Informationsaufzeichnungsmedien Nr. 10 bis Nr. 13 der vorliegenden Erfindung und das zum Vergleich dienende optische Informationsaufzeichnungsmedium Nr. 2 wurden mittels des folgenden Bewertungsverfahrend B bewertet:
Bewertungsverfahren B
Jedes der vorstehende erwähnten optischen Informationsaufzeichnungsmedien wurde initialisiert. Aufzeichnung wurde bei einer Lineargeschwindigkeit von 1,2 m/s und einer Aufzeichnungsfrequenz (f1) von 0,4 MHz durchgeführt, und dann wurde Überschreiben mit einer Aufzeichnungsfrequenz (f2) von 0,72 MHz durchgeführt, wobei ein Aufzeichnungslaser mit einer Wellenlänge von 780 nm verwendet wurde. Die C/N (dβ), das Löschverhältnis (dβ), die Reflektivität eines gelöschten Abschnitts, die Reflektivität eines aufgezeichneten Abschnitts, der Kontrast und die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in TABELLE 13 gezeigt.
Die in TABELLE 13 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung der aus (ZnS)₇₀(ZnO)₁₀(SiO₂)₂₀ zusammengesetzten wärmebeständigen Schutzschicht für sowohl die erste wie auch die zweite wärmebeständige Schutzschicht die Aufzeichnungsempfindlichkeit und die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge verbessert. Insbesondere beinhaltet in Beispiel 13 die Aufzeichnungsschicht nicht nur Ag₃SbS₃, sondern auch sowohl Zn wie auch Sn. In dieser Aufzeichnungsschicht dient Zn als ein Donor und Sn dient als ein Akzeptor, so dass zwei Energieniveaus gebildet werden, was die Lichtabsorption verstärkt. Daher verbessert die Verwendung einer derartigen Aufzeichnungsschicht nicht nur bedeutend die Aufzeichnungsempfindlichkeit, sondern auch die Anzahl der wiederholbaren Überschreibvorgänge.
TABELLE 1
TABELLE 1 (fortgesetzt)
TABELLE 1 (fortgesetzt)
TABELLE 1 (fortgesetzt)
TABELLE 2
TABELLE 13
TABELLE 13 (fortgesetzt)
TABELLE 13 (fortgesetzt)

Claims

Optisches Informationsaufzeichnungsmedium, das in der Lage ist, darin Information aufzuzeichnen und aufgezeichnete Information davon zu löschen, und initialisiert werden kann, umfassend: ein Substrat mit Führungsrillen darauf, eine auf dem Substrat aufgebrachte Aufzeichnungsschicht umfassend ein Aufzeichnungsmaterial, dessen Phase reversibel von einem stabilen Zustand zu einem semistabilen Zustand und umgekehrt veränderbar ist, eine wärmebeständige, dielektrische Schutzschicht, die auf der Aufzeichnungsschicht aufgebracht ist, und eine Lichtreflexions- und Wärmeableitungsschicht, die auf der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzmaterial in der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht ZnS, ZnO und SiO₂ umfasst.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Zusammensetzungsverhältnis von ZnS, ZnO und SiO₂ in der wärmebeständigen, dielektrischen Schutzschicht durch die Formel (I) dargestellt ist: (ZnS)_α(ZnO)_β(SiO₂)_γ (I)worin 30 ≤ α ≤ 90, 5 ≤ β ≤ 50 und 5 ≤ γ ≤ 30 und α + β + γ = 100 Mol-%.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, worin das Schutzmaterial eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 1,2 W/m·k bis 24,0 W/m·k aufweist.
Optisches Aufzeichnungsmedium wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, worin das Aufzeichnungsmaterial Ag, In, Sb und Te umfasst.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 4 beansprucht, worin das Aufzeichnungsmaterial ferner mindestens ein Element ausgewählt aus N und Cl umfasst.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, worin das Aufzeichnungsmaterial in der Aufzeichnungsschicht Ag, S, eines von Sb oder As und mindestens ein Element ausgewählt aus Zn, Si, Ge und Sn umfasst.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, worin das Aufzeichnungsmaterial Ag und S und ein Element ausgewählt aus Sb und As umfasst und in Form von Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ in einem kristallinen Zustand im stabilen Zustand und in einem amorphen Zustand im semistabilen Zustand vorliegt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 7 beansprucht, worin die Aufzeichnung im amorphen Zustand erfolgt und die Initialisierung und das Löschen im kristallinen Zustand erfolgen.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 6 beansprucht, worin die Aufzeichnungsschicht Ag₃SbS₃ oder Ag₃AsS₃ im stabilen Zustand umfasst, wobei mindestens ein Element ausgewählt aus Zn, Si, Ge und Sn zugegeben ist.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in Anspruch 6 beansprucht, worin die Aufzeichnungsschicht eine Verbindung der Formel (II) oder eine Verbindung der Formel (III) umfasst: (Ag₃SbS₃)_xM_100–x (II)worin M mindestens ein Element ausgewählt aus Zn, Ge, Si und Sn ist und 92 ≤ x ≤ 99, wobei x Mol-% angibt, und (Ag₃AsS₃)_xM_100–x (III)worin M mindestens ein Element ausgewählt aus Zn, Ge, Si und Sn ist und 92 ≤ x ≤ 99, wobei x Mol-% angibt.
Optisches Informationsaufzeichnungsmedium wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 beansprucht, das ferner eine zusätzliche wärmebeständige, dielektrische Schutzschicht umfassend ein Schutzmaterial, welches Zn, Si, S und O umfasst, aufweist, die zwischen dem Substrat und der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist.