JP2005267832A - Optical recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、書換え型光記録媒体に関する。 The present invention relates to a rewritable optical recording medium.
近年、情報量の増加に伴い高密度でかつ高速に大量のデータの記録・再生ができる記録媒体が求められている。光ビームを照射し情報の記録・再生を行う相変化光記録媒体、特に相変化光ディスクは、信号品質に優れ高密度化が可能であり、また1ビームオーバーライト(繰り返し記録)が容易なことから高速アクセス性に優れた記録媒体である。
このような相変化光ディスクは、一般的にレーザ光の走査を案内する凹状の案内溝が形成された光透過性基板上に、少なくとも第一保護層、非晶質相と結晶相の可逆的相変化をする相変化記録層、第二保護層、金属からなる反射層がこの順に設けられ、更に反射層上に樹脂保護層が設けられた構造となっている。また、貼り合わせ型光ディスクの場合には前記構造を一方に用いるか、又は両方に用いて、接着層を介して貼り合わせた構造となっている。
In recent years, a recording medium capable of recording and reproducing a large amount of data at a high density and at a high speed has been demanded as the amount of information increases. Phase change optical recording media that record and reproduce information by irradiating a light beam, especially phase change optical discs, are excellent in signal quality and capable of high density, and are easy to perform one-beam overwrite (repetitive recording). It is a recording medium with excellent high-speed accessibility.
Such a phase change optical disk generally has a reversible phase of at least a first protective layer, an amorphous phase, and a crystalline phase on a light-transmitting substrate on which a concave guide groove for guiding laser beam scanning is formed. A phase change recording layer that changes, a second protective layer, and a reflective layer made of metal are provided in this order, and a resin protective layer is further provided on the reflective layer. In the case of a bonded optical disk, the above structure is used for one or both, and the structure is bonded via an adhesive layer.
相変化光記録媒体の信号の記録/及び再生方法は以下の通りである。
光記録媒体をモーター等の手段により線速度一定、或いは回転速度(角速度)一定で回転させ、この媒体の相変化記録層上に強度変調した集束レーザ光を照射する。このとき相変化記録層はレーザ光の照射条件により結晶/非晶質間で相状態が変化し、その相状態の差として形成されたパターンが信号パターンとなる。また再生は相状態の違いにより生じた反射率差を検出することで行われている。
集束レーザ光の強度変調は3つの出力レベル間で行われる。この際、最も高い出力レベル(以下、記録パワーと称する)は相変化記録層の溶融に使用される。中間の出力レベル(以下、消去パワーと称する)は融点直下で結晶化温度よりも高い温度まで相変化記録層を加熱するのに使用される。そして最も低いレベルは相変化記録層の加熱又は冷却の制御に使用される。
記録パワーのレーザ光により溶融した相変化記録層は、続く急冷により非晶質ないしは微結晶となって反射率の低下が起こり、記録マーク(非晶質マーク)となる。また、消去パワーのレーザ光では全て結晶質となり消去が可能となる。このように、3つの出力レベル間でレーザ光を強度変調することにより、相変化記録層上に交互に結晶領域と非晶質領域が形成され、情報が記憶される。
The signal recording / reproducing method of the phase change optical recording medium is as follows.
The optical recording medium is rotated at a constant linear velocity or a constant rotational speed (angular velocity) by means such as a motor, and the phase-change recording layer of the medium is irradiated with a focused laser beam whose intensity is modulated. At this time, the phase change recording layer changes in phase state between crystal and amorphous depending on the laser light irradiation condition, and a pattern formed as a difference between the phase states becomes a signal pattern. Reproduction is performed by detecting a difference in reflectance caused by a difference in phase state.
The intensity modulation of the focused laser beam is performed between three output levels. At this time, the highest output level (hereinafter referred to as recording power) is used for melting the phase change recording layer. An intermediate output level (hereinafter referred to as erasing power) is used to heat the phase change recording layer to a temperature just below the melting point and higher than the crystallization temperature. The lowest level is used to control the heating or cooling of the phase change recording layer.
The phase change recording layer melted by the laser beam of the recording power becomes amorphous or microcrystalline by the subsequent rapid cooling, and the reflectance is lowered, and becomes a recording mark (amorphous mark). Further, the laser beam with erasing power is all crystalline and can be erased. Thus, by modulating the intensity of the laser light between the three output levels, crystal regions and amorphous regions are alternately formed on the phase change recording layer, and information is stored.
高速記録を実現するに当っては、相変化記録層に結晶化速度の速い相変化材料を用いる必要がある。このような相変化材料としては、結晶化速度が速く且つ高速記録時の消去比が高いことから、Ge−Te、Ge−Te−Se、In−Sb、Ga−Sb、Ge−Sb−Te、Ag−In−Sb−Te等が注目されている。
しかしながら、高速記録の実現は相変化記録層材料の結晶化速度を速めるだけでは不充分であり、別の大きな課題として「記録感度」の問題がある。例えば、高速記録用の記録材料として知られるGa―Sb系の相変化材料は、結晶化速度が極めて速いことが報告されているが(非特許文献1)、共晶組成における融点は630℃と比較的高いため、マーク形成が困難となり、感度不足の問題が生じる。感度不足を補うために記録時のレーザ光パワーを高くしても、マーク形成に必要な急冷構造が実現され難くなるために充分な記録特性が得られないし、高パワーレーザによって保護層の劣化も生じてしまうため、オーバーライト特性も劣化する。
In order to realize high speed recording, it is necessary to use a phase change material having a high crystallization speed for the phase change recording layer. Such a phase change material has a high crystallization speed and a high erase ratio at high speed recording, so that Ge—Te, Ge—Te—Se, In—Sb, Ga—Sb, Ge—Sb—Te, Ag-In-Sb-Te and the like are attracting attention.
However, it is not sufficient to realize high-speed recording only by increasing the crystallization speed of the phase-change recording layer material, and there is a problem of “recording sensitivity” as another big problem. For example, although a Ga—Sb phase change material known as a recording material for high speed recording has been reported to have an extremely high crystallization rate (Non-patent Document 1), the melting point in the eutectic composition is 630 ° C. Since it is relatively high, it becomes difficult to form a mark and a problem of insufficient sensitivity arises. Even if the laser light power during recording is increased to compensate for the lack of sensitivity, the rapid cooling structure necessary for mark formation is difficult to be realized, and sufficient recording characteristics cannot be obtained. As a result, the overwrite characteristics also deteriorate.
本発明に関連する公知技術としては次のようなものが挙げられる。
特許文献1には、保護層と反射層との間及び/又は保護層と記録層との間に酸化物を含む接着層が設けられ、該酸化物がAl2O3、GeO2、SiO2、Ta2O5、TiO2及びY2O3から選ばれる少なくとも一種である光記録媒体が開示されている。
特許文献2には、透明基板上に第一保護層、記録層、第二保護層、第三保護層及び反射層を順次形成し、第三保護層にヤング率の高い材料としてMgO、Al2O3、BeO、ZrO2、ThO2、UO2、SiC、TiC、ZrC、AlN、Si3N4、MoSi2等を単独又は混合して使用する光学情報記録媒体、及びSiO2、Ta2O5、TiO2等の酸化物、Si3N4、AlNなどの窒化物、SmS、SrS等の硫化物及びMgF2などのフッ化物等を単独又はヤング率の高い材料と混合して使用する光学情報記録媒体が開示されている。
The following is mentioned as a well-known technique relevant to this invention.
In
In
特許文献3には、熱伝導率制御機能及び光吸収量補正機能を併せ持つ層を有し、この層の構成元素が、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、Rh、W、Ir、Pt、Teから選ばれる少なくとも一種である光記録媒体が開示されている。
特許文献4には、第二保護層と反射層の間に、Ti、Cr、Fe、Ni、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Siの何れかを含有する吸収量補正層を設けた光記録媒体が開示されている。
特許文献5には、基板上に、下部保護層/相変化記録層/多層の上部保護層/銀を主成分とする反射放熱層を有し、かつ反射放熱層と接触する上部保護層がAlN、SiNx、SiAlN、TiN、BN及びTaNよりなる群から選ばれた少なくとも1種の窒化物、或いは、Al2O3、MgO、SiO、SiO2、TiO2、B2O3、CeO2、CaO、Ta2O5、ZnO、In2O3及びSnO2よりなる群から選ばれた少なくとも1種の酸化物からなる光ディスクが開示されている。
Patent Document 4 discloses a light in which an absorption amount correction layer containing any of Ti, Cr, Fe, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, W, and Si is provided between the second protective layer and the reflective layer. A recording medium is disclosed.
In
特許文献6には、基板上に下地保護層、記録層、上部透明保護層、記録層のマーク部分と消去部分の吸収率差を制御する干渉層、反射層を順次形成した相変化型光ディスクにおいて、干渉層がSi、SiO2、Ge、MgF2、Al2O3、In2O3、ZrO2から選ばれた1種以上の材料から成り、反射膜がAl、Au、Cu、Agから選ばれた金属からなる相変化型光ディスクが開示されている。
特許文献7には、透明基板上に下部誘電体保護層、記録層、上部誘電体保護層、反射放熱層を順次積層した光記録媒体であって、上部誘電体保護層の材料として組成が(ZrO2)100−x(SiO2)x(0<x<60モル%)のものを用いることが開示されている。
特許文献8には、透明基板上に少なくとも第1薄膜層(保護層)、相変化光記録材料層、第2薄膜層(保護層)、反射層を有し、該第2薄膜層としてZr酸化物を主成分とする材料を用いた光記録媒体が開示されている。
特許文献9には、レーザー光の入射される側より、光透過層、下部保護層、記録層、第1上部保護層、第2上部保護層、反射放熱層の順に積層され、第1上部保護層の熱伝導度が10mW/cmK以下である相変化型情報記録媒体が開示されている。
特許文献10には、透明基板上に、記録膜、断熱膜、反射膜を有し、該断熱膜の熱伝導率が10W/mK以下である光情報記録媒体が開示されている。
特許文献11には、基板上に第1保護層、記録層、第2保護層、Siを少なくとも35原子%含有する第3保護層、少なくとも95%のAgを含む反射層、オーバーコート層が順に積層された光記録媒体が開示されている。
しかしながら上記何れの文献にも、本発明のような、第二保護層と熱伝導率が300W/m・K以上の反射層との間に、熱伝導率が10W/m・K以下の低熱伝導率層を有する媒体構成とその効果については記載されていない。そして、例えば後述する比較例に示したように、上記の条件を満たさない組み合わせでは本発明の効果は得られない。
In Patent Document 9, a light transmission layer, a lower protective layer, a recording layer, a first upper protective layer, a second upper protective layer, and a reflective heat dissipation layer are laminated in this order from the laser light incident side. A phase change type information recording medium in which the thermal conductivity of the layer is 10 mW / cmK or less is disclosed.
In
However, in any of the above documents, the low thermal conductivity of 10 W / m · K or less between the second protective layer and the reflective layer having a thermal conductivity of 300 W / m · K or more as in the present invention. There is no description about the medium configuration having the rate layer and its effect. For example, as shown in a comparative example to be described later, the effect of the present invention cannot be obtained with a combination that does not satisfy the above conditions.
本発明は、記録感度が飛躍的に改善され、オーバーライト特性や保存信頼性の劣化のない、DVD3〜10倍速(10m/s〜36m/s)に相当する高速記録用の光記録媒体の提供を目的とする。
The present invention provides an optical recording medium for high-speed recording corresponding to
上記課題は、次の1)〜14)の発明(以下、本発明1〜14という)によって解決される。
1) 透明基板上に、少なくとも第一保護層、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にあり高線速で書き換えが可能な相変化記録層、第二保護層、熱伝導率が300W/m・K以上の反射層を有し、第二保護層と反射層との間に、熱伝導率が7W/m・K以下の低熱伝導率材料からなる膜厚1〜6nmの低熱伝導率層を有することを特徴とする光記録媒体。
2) 低熱伝導率層の熱膨張係数が10×10−6/℃以下であることを特徴とする1)記載の光記録媒体。
3) 低熱伝導率材料が、無機酸化物であることを特徴とする1)又は2)記載の光記録媒体。
4) 無機酸化物が、IIa族〜IVa族及びIIb族〜IVb族から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物又は複合酸化物であることを特徴とする3)記載の光記録媒体。
5) 低熱伝導率材料の融点が、相変化記録層材料の融点以上であることを特徴とする1)〜4)の何れかに記載の光記録媒体。
6) 低熱伝導率材料が、下記組成式で示されることを特徴とする1)〜5)の何れかに記載の光記録媒体。
(ZrO2)a(TiO2)b(SiO2)c(X1)d
〔式中、a〜dは各酸化物の割合(モル%)を表し、50≦a≦100、0≦b<50、0≦c<30、0≦d<10(a+b+c+d=100)であり、X1は希土類酸化物から選ばれる少なくとも1種である。〕
7) 低熱伝導率材料が、金属及び/又は半金属の炭化物及び/又は窒化物を含有することを特徴とする1)〜6)の何れかに記載の光記録媒体。
8) 反射層が、純Ag又はAgを主成分とする合金からなることを特徴とする1)〜7)の何れかに記載の光記録媒体。
9) 反射層の膜厚が、100〜300nmであることを特徴とする1)〜8)の何れかに記載の光記録媒体。
10) 相変化記録層が、少なくともGa、Sb、Sn及びGeを含有する合金からなることを特徴とする1)〜9)の何れかに記載の光記録媒体。
11) 合金が、In、Te、Al、Zn、Mg、Tl、Pb、Bi、Cd、Hg、Se、C、N、Au、Ag、Cu、Mn、希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し、これらの元素の合計含有量が、0.1〜10原子%であることを特徴とする10)記載の光記録媒体。
12) 相変化記録層の膜厚が、6〜20nmであることを特徴とする1)〜11)の何れかに記載の光記録媒体。
13) 第二保護層が、ZnSとSiO2の混合物からなることを特徴とする1)〜12)の何れかに記載の光記録媒体。
14) 溝ピッチ0.74±0.03μm、溝深さ22〜40nm、溝幅0.2〜0.4μmの蛇行溝を有する基板を有し、DVD3〜10倍速(10m/s〜36m/s)の記録線速度で記録可能であることを特徴とする1)〜13)の何れかに記載の光記録媒体。
The above problems are solved by the following inventions 1) to 14) (hereinafter referred to as the
1) On a transparent substrate, at least a first protective layer, a phase change recording layer having a maximum recording linear velocity of 10.0 to 36.0 m / s and rewritable at a high linear velocity, a second protective layer, heat A film having a reflective layer having a conductivity of 300 W / m · K or more, and having a thickness of 1 to 6 nm made of a low thermal conductivity material having a thermal conductivity of 7 W / m · K or less between the second protective layer and the reflective layer. An optical recording medium having a low thermal conductivity layer.
2) The optical recording medium according to 1), wherein the low thermal conductivity layer has a thermal expansion coefficient of 10 × 10 −6 / ° C. or less.
3) The optical recording medium according to 1) or 2), wherein the low thermal conductivity material is an inorganic oxide.
4) The optical recording medium according to 3), wherein the inorganic oxide is an oxide or composite oxide of at least one element selected from Group IIa to IVa and Group IIb to IVb.
5) The optical recording medium according to any one of 1) to 4), wherein the melting point of the low thermal conductivity material is equal to or higher than the melting point of the phase change recording layer material.
6) The optical recording medium according to any one of 1) to 5), wherein the low thermal conductivity material is represented by the following composition formula.
(ZrO 2 ) a (TiO 2 ) b (SiO 2 ) c (X1) d
[Wherein, a to d represent the ratio (mol%) of each oxide, and 50 ≦ a ≦ 100, 0 ≦ b <50, 0 ≦ c <30, 0 ≦ d <10 (a + b + c + d = 100). , X1 is at least one selected from rare earth oxides. ]
7) The optical recording medium according to any one of 1) to 6), wherein the low thermal conductivity material contains a metal and / or metalloid carbide and / or nitride.
8) The optical recording medium according to any one of 1) to 7), wherein the reflective layer is made of pure Ag or an alloy containing Ag as a main component.
9) The optical recording medium according to any one of 1) to 8), wherein the reflective layer has a thickness of 100 to 300 nm.
10) The optical recording medium according to any one of 1) to 9), wherein the phase change recording layer is made of an alloy containing at least Ga, Sb, Sn, and Ge.
11) The alloy contains at least one element selected from In, Te, Al, Zn, Mg, Tl, Pb, Bi, Cd, Hg, Se, C, N, Au, Ag, Cu, Mn, and a rare earth element. The optical recording medium according to 10), wherein the total content of these elements is 0.1 to 10 atomic%.
12) The optical recording medium according to any one of 1) to 11), wherein the phase change recording layer has a thickness of 6 to 20 nm.
13) The optical recording medium according to any one of 1) to 12), wherein the second protective layer comprises a mixture of ZnS and SiO 2 .
14) A substrate having a meandering groove with a groove pitch of 0.74 ± 0.03 μm, a groove depth of 22 to 40 nm and a groove width of 0.2 to 0.4 μm, and a DVD of 3 to 10 times speed (10 m / s to 36 m / s). The optical recording medium according to any one of 1) to 13), wherein recording is possible at a recording linear velocity of
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明者らは、透明基板上に、少なくとも第一保護層、最高記録線速がDVD3〜10倍速(10.0〜36.0m/s)の間にあり高線速で書き換えが可能な相変化記録層、第二保護層、熱伝導率が300W/m・K以上の反射層を有する光記録媒体において、第二保護層と反射層の間に、熱伝導率が7W/m・K以下の低熱伝導率材料からなる膜厚1〜6nmの低熱伝導率層を設けることにより、記録感度が飛躍的に改善され、更に、低熱伝導率層を設けず、第二保護層に同じ低熱伝導率材料を用いた場合よりも、オーバーライト特性及び保存信頼性が一層改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。なお、本発明における熱伝導率は、室温(通常20℃前後)でのバルクの測定値とする。
本発明では、低熱伝導率層による高断熱作用(蓄熱作用)及び高靭性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の「協働作用」により、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にある光記録媒体の記録感度が改善される。熱伝導率が7W/m・K以下の低熱伝導率層を設けると、記録時の相変化記録層の到達温度がより高くなるため記録感度が改善される。また、高熱伝導率反射層と併用することにより温度変化に対する冷却勾配も大きくなるため、マーク形成に必要な急冷構造が実現され良好な記録特性を得ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The inventors have at least a first protective layer on a transparent substrate and a phase in which the maximum recording linear velocity is between 3 and 10 times DVD (10.0 to 36.0 m / s) and can be rewritten at a high linear velocity. In an optical recording medium having a change recording layer, a second protective layer, and a reflective layer having a thermal conductivity of 300 W / m · K or more, the thermal conductivity is 7 W / m · K or less between the second protective layer and the reflective layer. By providing a low thermal conductivity layer having a film thickness of 1 to 6 nm made of a low thermal conductivity material, the recording sensitivity is drastically improved. Further, the low thermal conductivity layer is not provided, and the same low thermal conductivity is provided in the second protective layer. The inventors have found that the overwrite characteristics and the storage reliability are further improved as compared with the case of using the material, and have completed the present invention. In addition, the thermal conductivity in this invention is taken as the measured value of the bulk in room temperature (usually around 20 degreeC).
In the present invention, the maximum recording linear velocity is 10.0 to 36.0 m / h by the “cooperative action” of the high thermal insulation effect (heat storage action) and high toughness by the low thermal conductivity layer and the rapid cooling action by the high thermal conductivity reflective layer. The recording sensitivity of the optical recording medium between s is improved. When a low thermal conductivity layer having a thermal conductivity of 7 W / m · K or less is provided, the temperature reached by the phase change recording layer at the time of recording becomes higher, so that the recording sensitivity is improved. Further, when used in combination with the high thermal conductivity reflective layer, the cooling gradient with respect to the temperature change is also increased, so that a rapid cooling structure necessary for mark formation is realized and good recording characteristics can be obtained.
低熱伝導率層は第二保護層と高熱伝導率反射層の間に設ける必要がある。
本発明者らの研究によると、低熱伝導率層を相変化記録層と反射層の間に設ける方が、第一保護層と記録層の間に設ける場合よりも、記録感度が一層改善される。これは記録時に低熱伝導率層の蓄熱効果によって記録層が一度高温に達した後、アモルファスマークを形成するために直ぐに温度の急冷を実現しなければならないため、このような「高温状態からの急冷」というプロセスを短時間で且つ連続して行うためには、低熱伝導率層を反射層と隣接して設ける必要があるためである。
更に、相変化記録層の上に第二保護層を設け、この第二保護層と反射層との間に低熱伝導率層を設ける方が、第二保護層を設けないで相変化記録層と反射層の間に低熱伝導率層を設ける場合よりも保存信頼性がより一層改善される。その理由は次のように考えられる。
The low thermal conductivity layer needs to be provided between the second protective layer and the high thermal conductivity reflective layer.
According to the study by the present inventors, the recording sensitivity is further improved when the low thermal conductivity layer is provided between the phase change recording layer and the reflective layer than when it is provided between the first protective layer and the recording layer. . This is because when the recording layer reaches a high temperature once due to the heat storage effect of the low thermal conductivity layer during recording, the temperature must be rapidly cooled to form an amorphous mark. This is because it is necessary to provide a low thermal conductivity layer adjacent to the reflective layer in order to perform the process of "" in a short time and continuously.
Furthermore, the second protective layer is provided on the phase change recording layer, and the low thermal conductivity layer is provided between the second protective layer and the reflective layer. The storage reliability is further improved as compared with the case where a low thermal conductivity layer is provided between the reflective layers. The reason is considered as follows.
即ち、低熱伝導率層を上記のように熱伝導率調整層として利用する場合、膜厚は薄い方が好ましい。膜厚が厚いと光記録媒体の熱伝導率を調整し難くなる他、膜厚が厚くなるにつれて断熱性が高くなるため、却って光記録媒体に熱が篭りすぎ、オーバーライト特性が劣化してしまうからである。従って、低熱伝導率層の膜厚の上限は6nmである。しかし膜厚が薄すぎると低熱伝導率層としての機能を発揮できないし、成膜も難しくなるため、少なくとも1nmはあった方がよい。好ましい膜厚範囲は1〜4nmである。
ところが一方で、膜厚を薄くして熱伝導率を制御しても、今度は光記録媒体の光学特性の調整が困難となり、充分な記録特性が得られないという不具合が生じてしまう。また、酸化物や結晶性材料からなる低熱伝導率層を相変化記録層に接して設けると、相変化記録層を酸化させたり結晶化を促進させたりして保存信頼性も劣化させてしまう。従って、このような問題を起こさない材料からなる第二保護層を相変化記録層と低熱伝導率層の間に設ければ、光学特性を調整すると共に、相変化記録層の酸化や結晶化を防ぐことにより、記録特性及び保存信頼性も改善することができる。
That is, when the low thermal conductivity layer is used as the thermal conductivity adjusting layer as described above, it is preferable that the film thickness is small. When the film thickness is thick, it becomes difficult to adjust the thermal conductivity of the optical recording medium, and as the film thickness increases, the heat insulation becomes higher, so that the optical recording medium is heated too much and the overwrite characteristics deteriorate. Because. Therefore, the upper limit of the film thickness of the low thermal conductivity layer is 6 nm. However, if the film thickness is too thin, the function as the low thermal conductivity layer cannot be exhibited, and the film formation becomes difficult. A preferable film thickness range is 1 to 4 nm.
However, on the other hand, even if the film thickness is reduced and the thermal conductivity is controlled, it becomes difficult to adjust the optical characteristics of the optical recording medium, resulting in a problem that sufficient recording characteristics cannot be obtained. In addition, when a low thermal conductivity layer made of an oxide or a crystalline material is provided in contact with the phase change recording layer, the phase change recording layer is oxidized or crystallization is promoted, so that the storage reliability is deteriorated. Therefore, if a second protective layer made of a material that does not cause such a problem is provided between the phase change recording layer and the low thermal conductivity layer, the optical characteristics are adjusted, and the phase change recording layer is oxidized and crystallized. By preventing this, the recording characteristics and storage reliability can also be improved.
反射層の熱伝導率は300W/m・K以上でなければならない。これは先に述べたように、低熱伝導率層と高熱伝導率反射層の組み合わせにより、記録時の温度変化に対する冷却勾配を大きくし、マーク形成に必要な急冷構造を充分に実現するためである。熱伝導率の上限は特に無いが、よく用いられる材料の中では、Agの約430W/m・Kが最高である。
従来、光記録媒体を構成する反射層材料には、記録時に発生する熱の冷却速度の調整に関係する「熱伝導性」の観点と、干渉効果を利用した再生信号のコントラストの改善に関係する「光学的」な観点から、「高熱伝導率/高反射率の金属」が望ましいとされ、Au、Ag、Cu、Alの単体又はこれらの金属を主成分とする合金が用いられてきた。しかし、これらのうち、熱伝導率が300W/m・K未満の約240W/m・KであるAlでは、所望の急冷条件を実現することはできない。
The thermal conductivity of the reflective layer must be 300 W / m · K or higher. This is because, as described above, the combination of the low thermal conductivity layer and the high thermal conductivity reflective layer increases the cooling gradient with respect to the temperature change during recording and sufficiently realizes the rapid cooling structure necessary for mark formation. . There is no particular upper limit on the thermal conductivity, but among the commonly used materials, Ag of about 430 W / m · K is the highest.
Conventionally, the reflective layer material constituting an optical recording medium is related to the viewpoint of “thermal conductivity” related to the adjustment of the cooling rate of heat generated during recording, and the improvement of the contrast of the reproduction signal using the interference effect. From the “optical” point of view, “a metal having high thermal conductivity / high reflectance” is desirable, and a simple substance of Au, Ag, Cu, Al or an alloy containing these metals as a main component has been used. However, among these, Al having a thermal conductivity of less than 300 W / m · K and about 240 W / m · K cannot realize the desired quenching condition.
上記のような低熱伝導率層と高熱伝導率反射層の組み合せによる協働作用が期待できるのは、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にある光記録媒体である。このような光記録媒体は、高速記録のため、短いパルス照射の間に大きなアモルファスマークを形成することが要求されており、高い記録レーザパワーが必要となる。
これに対し、最高記録線速が10.0m/s未満の低速記録用の光記録媒体はそれほど高い記録レーザパワーを必要とせず、また低熱伝導率層を設けると、熱の滞留する時間が長くなりすぎてアモルファス化の条件が崩れてしまうため、却って記録特性が悪化してしまう。一方、最高記録線速が36.0m/sを越える高速記録用の光記録媒体においては、更に高い記録レーザパワーが必要となるが、適切なアモルファス化条件が実現され難い記録線速度領域であることから、現在のところ良好な記録感度及びオーバーライト特性を有する光記録媒体は得られていない。
The cooperative action by the combination of the low thermal conductivity layer and the high thermal conductivity reflecting layer as described above can be expected for an optical recording medium having a maximum recording linear velocity of 10.0 to 36.0 m / s. Such an optical recording medium is required to form a large amorphous mark during short pulse irradiation for high-speed recording, and a high recording laser power is required.
On the other hand, an optical recording medium for low-speed recording with a maximum recording linear velocity of less than 10.0 m / s does not require so high recording laser power, and if a low thermal conductivity layer is provided, the time during which heat stays is long. As a result, the conditions for amorphization are destroyed, and the recording characteristics are deteriorated. On the other hand, in an optical recording medium for high-speed recording with a maximum recording linear velocity exceeding 36.0 m / s, a higher recording laser power is required, but this is a recording linear velocity region in which appropriate amorphization conditions are difficult to be realized. Therefore, at present, an optical recording medium having good recording sensitivity and overwrite characteristics has not been obtained.
また、低熱伝導率層の熱膨張係数が10×10−6/℃以下となるような材料を選択すると、熱膨張が低いほど熱の変化に対する低熱伝導率層の伸び縮みが小さくなり熱変化に強くなるため、記録時に高パワーレーザが照射されて低熱伝導率層が高温に達しても、層自体の劣化が抑制されるので、オーバーライト特性を一層改善することができる。熱膨張係数の下限は特に無いが、本発明において用いることができる材料で熱膨張係数が「0」の材料、即ち熱膨張しない材料は存在しない。
低熱伝導率層を構成する材料としては、次の(1)〜(4)などの観点から適切な材料を選定することが望ましく、無機酸化物が好ましい。
(1)レーザ光に対して光学的に透明で、充分な安定性を有すこと
(融点・軟化点・分解温度などの温度に対する耐性の観点から)
(2)充分な機械的強度を有すること〔靱性・硬度(熱膨張係数)の観点から〕
(3)金属反射層と密着性が良いこと
(4)形成が容易であること
中でも、IIa族〜IVa族及びIIb族〜IVb族から選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物又は複合酸化物は、上記条件を全て満たすので好ましい。しかし、複合酸化物の場合、熱膨張係数の差が大きいと靱性・硬度が失われる可能性があるため、注意が必要である。
In addition, when a material whose coefficient of thermal expansion of the low thermal conductivity layer is 10 × 10 −6 / ° C. or less is selected, the lower the thermal expansion, the smaller the expansion and contraction of the low thermal conductivity layer with respect to the change in heat, resulting in a heat change. Therefore, even when the high power laser is irradiated during recording and the low thermal conductivity layer reaches a high temperature, deterioration of the layer itself is suppressed, so that the overwrite characteristics can be further improved. There is no particular lower limit of the thermal expansion coefficient, but there is no material that can be used in the present invention and has a thermal expansion coefficient of “0”, that is, a material that does not thermally expand.
As a material constituting the low thermal conductivity layer, it is desirable to select an appropriate material from the following viewpoints (1) to (4), and an inorganic oxide is preferable.
(1) It is optically transparent to laser light and has sufficient stability (from the viewpoint of resistance to temperatures such as melting point, softening point, decomposition temperature)
(2) Sufficient mechanical strength [from the viewpoint of toughness and hardness (thermal expansion coefficient)]
(3) Good adhesion to the metal reflective layer (4) Easy formation Among them, an oxide or composite oxide of at least one element selected from Group IIa to IVa and Group IIb to IVb It is preferable because all the above conditions are satisfied. However, in the case of complex oxides, care must be taken because toughness and hardness may be lost if the difference in thermal expansion coefficient is large.
更に、上記(1)の「充分な安定性」を重視した場合、融点が相変化記録層材料の融点以上の低熱伝導率材料を用いることが望ましい。
高速記録を実現するに当っては、相変化記録層の加熱・急冷をより短時間で制御する必要があり、そのため、相変化記録層に照射する発光パルスのパルス幅が狭くなるので〔基準となるクロック(T)が小さくなるので〕、記録時に一層高いレーザパワーが必要となる。何故ならば、パルス幅を広くすると冷却に必要なパルスを発光させない時間が短くなり、非晶質マークの面積及び長さが小さくなって、所望の長さのマークを形成し難くなるからである。
DVD3〜10倍速の高速記録が可能な相変化材料の一つとして、Ga−Sb系合金が挙げられるが、Ga−Sb合金の共晶組成付近の融点は630℃と非常に高いため、この合金を用いる場合には、記録レーザパワーによって相変化記録層を630℃以上の高い温度まで昇温する必要がある。従って、低熱伝導率層には630℃以上の融点を持つ耐熱性に優れた材料を選定する必要がある。好ましくは融点が800℃以上、更に好ましくは融点が1000℃以上の酸化物が良く、具体例としては、ZrO2(2720℃)、TiO2(1840℃)、SiO2(1710℃)が挙げられるが、これらに限定される訳ではない。
Furthermore, when the “sufficient stability” in (1) is emphasized, it is desirable to use a low thermal conductivity material having a melting point equal to or higher than that of the phase change recording layer material.
In order to realize high-speed recording, it is necessary to control the heating / rapid cooling of the phase change recording layer in a shorter time, and therefore the pulse width of the light emission pulse irradiated to the phase change recording layer becomes narrower. Therefore, a higher laser power is required during recording. This is because if the pulse width is widened, the time during which pulses necessary for cooling are not emitted is shortened, the area and length of the amorphous mark are reduced, and it becomes difficult to form a mark having a desired length. .
One of the phase change materials capable of high-speed recording at 3 to 10 times the speed of DVD is Ga-Sb alloy, but the melting point near the eutectic composition of Ga-Sb alloy is very high at 630 ° C. Is used, it is necessary to raise the temperature of the phase change recording layer to a high temperature of 630 ° C. or higher by the recording laser power. Therefore, it is necessary to select a material with excellent heat resistance having a melting point of 630 ° C. or higher for the low thermal conductivity layer. An oxide having a melting point of 800 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher is preferable, and specific examples include ZrO 2 (2720 ° C.), TiO 2 (1840 ° C.), and SiO 2 (1710 ° C.). However, it is not necessarily limited to these.
低熱伝導率材料として特に好ましいのは、本発明6で規定する組成の酸化物又は複合酸化物である。
ZrO2は、特に優れた靱性を持ち熱伝導率が極めて低く(κ≒2.0W/m・K)、熱膨張係数(α′≒9×10−6/℃)も金属に近いため金属との組み合せも容易であり、更に機械的強度及び化学的耐久性を高めるという特徴を有することから、「記録感度」及び「オーバーライト特性」の改善を課題とする本発明の主要構成材料となる。
ZrO2と同様に硬質酸化物として知られるTiO2(κ≒6.5W/m・K、α′≒7.6×10−6/℃)は、低熱伝導率層の高温粘性を低くして溶融性を改善する特徴を有するので、層の安定化、耐久性の向上に寄与する。
熱伝導率が10W/m・Kを越える材料であっても、複合酸化物全体としての熱伝導率が10W/m・K以下となるように適切な組み合せを選べば、個々の材料の特性を生かした種々の低熱伝導率材料を設計することができる。
Particularly preferred as the low thermal conductivity material is an oxide or composite oxide having the composition defined in the sixth aspect of the present invention.
ZrO 2 has particularly excellent toughness, extremely low thermal conductivity (κ≈2.0 W / m · K), and thermal expansion coefficient (α′≈9 × 10 −6 / ° C.) is also close to that of metal. Is easy to combine, and further has the characteristics of enhancing the mechanical strength and chemical durability, so that it becomes the main constituent material of the present invention for the purpose of improving “recording sensitivity” and “overwrite characteristics”.
Like ZrO 2 , TiO 2 (κ≈6.5 W / m · K, α′≈7.6 × 10 −6 / ° C.), which is known as a hard oxide, reduces the high temperature viscosity of the low thermal conductivity layer. Since it has the characteristic of improving the meltability, it contributes to the stabilization of the layer and the improvement of the durability.
Even if the material has a thermal conductivity exceeding 10 W / m · K, the properties of individual materials can be improved by selecting an appropriate combination so that the thermal conductivity of the composite oxide as a whole is 10 W / m · K or less. Various low thermal conductivity materials can be designed.
例えば、ZrO2と同様な低熱伝導率性を有するSiO2(κ≒1.6W/m・K、α′≒0.5×10−6/℃)は、Al2O3(κ≒30W/m・K、α′≒6.5×10−6/℃)の中間酸化物と組み合せることで剛性率などの機械的物性や耐熱性が向上する。
複合酸化物を形成する場合、熱膨張係数がなるべく近い値を示す材料を用いて形成することが望ましい。熱膨張は制御を間違えると応力を発生し、構造を破壊する恐れがあり、複合酸化物の場合、熱膨張係数が異なると応力が発生し易くなるため制御が必要となる。
TiO2とSiO2は添加量の調整によって光学特性の調整も可能である。Y2O3(κ≒27W/m・K)を代表とする希土類酸化物は、材料の温度に対する体積変化を小さくするので、初期化時や記録時の温度変化に対する安定性を向上させターゲットの割れを防ぐなどの働きを有し、更に、耐久性及び高温溶融性を改善する機能も有する。
For example, SiO 2 (κ≈1.6 W / m · K, α′≈0.5 × 10 −6 / ° C.) having low thermal conductivity similar to ZrO 2 is Al 2 O 3 (κ≈30 W / K). When combined with an intermediate oxide of m · K, α′≈6.5 × 10 −6 / ° C., mechanical properties such as rigidity and heat resistance are improved.
When forming a complex oxide, it is desirable to use a material having a thermal expansion coefficient as close as possible. If the thermal expansion is wrongly controlled, stress may be generated and the structure may be destroyed. In the case of a composite oxide, if the thermal expansion coefficient is different, the stress is likely to be generated, and thus control is necessary.
The optical properties of TiO 2 and SiO 2 can be adjusted by adjusting the addition amount. Rare earth oxides typified by Y 2 O 3 (κ≈27 W / m · K) reduce the volume change with respect to the temperature of the material, so that the stability against the temperature change at the time of initialization and recording is improved, and the target It has a function of preventing cracks, and further has a function of improving durability and high-temperature meltability.
ZrO2を主要構成材料(構成材料全体の50モル%以上)とし、TiO2、SiO2、希土類酸化物を修飾成分として添加する場合、その添加量は、TiO2では構成材料全体の50モル%未満、SiO2では構成材料全体の30モル%未満、希土類酸化物では構成材料全体の10モル%未満とすることが望ましい。添加量が上記範囲を越えると熱伝導率が10W/m・K以下の材料の形成が困難となる。
TiO2とSiO2を比較した場合、SiO2は屈折率が小さく混合の割合を増やすと材料全体の屈折率が低下する恐れがあるため30モル%未満とする。従って屈折率の低下を抑制するためには、高屈折率誘電体であるTiO2を単独で混合するか、又はTiO2とSiO2を併せて混合することが望ましい。
また、ZrO2に、Y2O3、MgO、CaO、Nb2O5、Al2O3、希土類酸化物等を数モル%添加して安定化させた部分安定化ジルコニアは、機械的性質に特に優れ、本発明の光記録媒体を作製する際に用いるターゲット材の割れを防ぐ他、ZrO2単体に比べて更に熱伝導率が低下することから一層好ましい。
上記希土類酸化物としては特にY2O3が好ましく、少量添加すると比弾性率の向上及び酸化物層の均質化に寄与するため、添加量は10モル%未満とする。
When ZrO 2 is a main constituent material (50 mol% or more of the whole constituent material) and TiO 2 , SiO 2 , or rare earth oxide is added as a modifying component, the amount added is 50 mol% of the whole constituent material in TiO 2. Less than 30 mol% of the entire constituent material for SiO 2 , and less than 10 mol% of the entire constituent material for rare earth oxides. If the added amount exceeds the above range, it becomes difficult to form a material having a thermal conductivity of 10 W / m · K or less.
When TiO 2 and SiO 2 are compared, SiO 2 has a low refractive index, and if the mixing ratio is increased, the refractive index of the entire material may be lowered. Therefore, in order to suppress a decrease in the refractive index, it is desirable to mix TiO 2 which is a high refractive index dielectric alone or to mix TiO 2 and SiO 2 together.
Moreover, the partially stabilized zirconia stabilized by adding several mol% of Y 2 O 3 , MgO, CaO, Nb 2 O 5 , Al 2 O 3 , rare earth oxide, etc. to ZrO 2 has mechanical properties. In particular, it is more preferable because it prevents cracking of the target material used when producing the optical recording medium of the present invention, and further lowers the thermal conductivity as compared with ZrO 2 alone.
As the rare earth oxide, Y 2 O 3 is particularly preferable, and if added in a small amount, it contributes to the improvement of the specific elastic modulus and the homogenization of the oxide layer, so the addition amount is less than 10 mol%.
また、低熱伝導率材料に金属及び/又は半金属の炭化物及び/又は窒化物を含有させると反射層との密着性を向上させることができる。このような物質の具体例としては、Si、Ge、Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、Al、Y、Cr、W、Zn、In、Sn、Bなどの炭化物や窒化物が挙げられる。しかし、含有量が50モル%を越えると、低熱伝導率性が発揮されなくなるため好ましくない。配合量の下限は特に無いが、効果を発揮させるには、1モル%以上含有させることが望ましい。
反射層には純Ag又はAgを主成分とする合金を用いることが好ましい。これはAgの熱伝導率が427W/m・Kと極めて高く、低熱伝導率層と併用した場合にアモルファスマーク形成に適した急冷構造を容易に実現できるためである。
なお、反射層に純Ag又はAgを主成分とする合金を用いる場合、硫黄を含む低熱伝導率層を反射層に接して設けると、Agの硫化反応により反射層が劣化するため欠陥の原因となる。従って、このような場合は硫黄を含まない低熱伝導率層を選択する必要がある。
反射層の膜厚は100〜300nmが好ましい。所望の急冷構造を十分に実現し、低熱伝導率層との充分な協働作用を期待するためには、反射層の膜厚は少なくとも100nm必要であり、生産性の観点から上限は300nmである。
Further, when the metal and / or metalloid carbide and / or nitride is contained in the low thermal conductivity material, the adhesion with the reflective layer can be improved. Specific examples of such materials include carbides and nitrides such as Si, Ge, Ti, Zr, Ta, Nb, Hf, Al, Y, Cr, W, Zn, In, Sn, and B. However, if the content exceeds 50 mol%, low thermal conductivity is not exhibited, which is not preferable. Although there is no particular lower limit of the amount, it is desirable to contain 1 mol% or more in order to exert the effect.
It is preferable to use pure Ag or an alloy containing Ag as a main component for the reflective layer. This is because Ag has a very high thermal conductivity of 427 W / m · K, and when used in combination with a low thermal conductivity layer, a rapid cooling structure suitable for forming an amorphous mark can be easily realized.
When pure Ag or an alloy containing Ag as a main component is used for the reflective layer, if a low thermal conductivity layer containing sulfur is provided in contact with the reflective layer, the reflective layer deteriorates due to the sulfurization reaction of Ag. Become. Therefore, in such a case, it is necessary to select a low thermal conductivity layer that does not contain sulfur.
The thickness of the reflective layer is preferably 100 to 300 nm. In order to sufficiently realize a desired quenching structure and expect sufficient cooperation with the low thermal conductivity layer, the thickness of the reflective layer needs to be at least 100 nm, and the upper limit is 300 nm from the viewpoint of productivity. .
記録材料としては、高速結晶化特性を持つGa−Sb系材料に、SnとGeを加えた相変化材料が好ましく、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にある高速記録においても、良好な記録特性及び保存信頼性を有する光記録媒体を提供することができる。
第一の主要構成元素であるSbは、構成材料中のSb比を変化させることにより結晶化速度を調整することができ、比率を高くすることにより結晶化速度を高速化できるため、高速記録の実現には不可欠な、非常に優れた元素である。
しかし、Sb単独で、36.0m/s相当の高速記録が可能な光記録媒体を実現しようとすると、オーバーライト特性や保存信頼性に問題が生じる。その為、オーバーライト特性や保存信頼性を損なわずに結晶化速度を向上させる第二の主要構成元素としてGaが必須となる。Gaは少ない添加量で相変化材料の結晶化温度を高める効果を有するため、マークの安定性に効果的な元素である。
As the recording material, a phase change material obtained by adding Sn and Ge to a Ga—Sb-based material having high-speed crystallization characteristics is preferable, and the maximum recording linear velocity is between 10.0 and 36.0 m / s. In this case, an optical recording medium having good recording characteristics and storage reliability can be provided.
Sb, which is the first main constituent element, can adjust the crystallization speed by changing the Sb ratio in the constituent material, and can increase the crystallization speed by increasing the ratio. It is a very good element essential for realization.
However, if an optical recording medium capable of high-speed recording corresponding to 36.0 m / s is realized with Sb alone, problems arise in overwrite characteristics and storage reliability. Therefore, Ga is essential as a second main constituent element that improves the crystallization speed without impairing the overwrite characteristics and storage reliability. Ga has the effect of increasing the crystallization temperature of the phase change material with a small addition amount, and is therefore an effective element for the stability of the mark.
第三の主要構成元素であるSnは、Ga添加により遅くなった結晶化速度を速める効果があると同時に、融点を降下させる作用があり、Ga添加により高くなった結晶化温度の調整を行うことができる。その結果、Ga−Sb系材料の高い結晶化温度によりもたらされる初期化不良の弊害を改善することができる他、光記録媒体の感度向上、反射率向上、初期化ノイズ低減に有効であり、従って総合的に記録特性を向上させる非常に優れた構成元素である。
第四の主要構成元素であるGeは、少量の添加で保存信頼性が飛躍的に向上するため、構成元素として不可欠である。
このような少なくともGa、Sb、Sn及びGeを含む相変化材料のうち、その組成式をGaαSbβSnγGeδとして、2≦α≦20、40≦β≦80、5≦γ≦25、2≦δ≦20〔但し、α、β、γ、δは各元素の組成比(原子%)であり、α+β+γ+δ=100である〕の範囲にあるものが好ましい。
Snが5原子%未満では融点が高くなって感度が悪くなり、Snが25原子%を越えると結晶化速度が速くなりすぎて非晶質化が困難となるため好ましくない。またSbが40原子%未満では融点が高くなって記録感度が悪化するし、Sbが80原子%を越えると保存信頼性が劣化するため好ましくない。またGa及びGeについては、2原子%未満では保存信頼性が劣化し、20原子%を越えると結晶化温度が高くなりすぎて初期化が困難となるため好ましくない。
Sn, the third main constituent element, has the effect of increasing the crystallization rate slowed by the addition of Ga, and at the same time has the effect of lowering the melting point, and adjusting the crystallization temperature increased by the addition of Ga. Can do. As a result, it is possible to improve the adverse effect of the initialization failure caused by the high crystallization temperature of the Ga—Sb-based material, and it is effective for improving the sensitivity of the optical recording medium, improving the reflectance, and reducing the initialization noise. It is a very excellent constituent element that comprehensively improves recording characteristics.
Ge, which is the fourth main constituent element, is indispensable as a constituent element because storage reliability is dramatically improved by addition of a small amount.
Among such phase change materials containing at least Ga, Sb, Sn and Ge, the composition formula is GaαSbβSnγGeδ, 2 ≦ α ≦ 20, 40 ≦ β ≦ 80, 5 ≦ γ ≦ 25, 2 ≦ δ ≦ 20 [ However, α, β, γ, and δ are composition ratios (atomic%) of each element, and α + β + γ + δ = 100 is preferable.
If Sn is less than 5 atomic%, the melting point becomes high and the sensitivity is deteriorated, and if Sn exceeds 25 atomic%, the crystallization speed becomes too fast and it becomes difficult to form an amorphous state. On the other hand, if Sb is less than 40 atomic%, the melting point becomes high and the recording sensitivity deteriorates. If Sb exceeds 80 atomic%, the storage reliability deteriorates, which is not preferable. Further, when Ga and Ge are less than 2 atomic%, the storage reliability is deteriorated, and when it exceeds 20 atomic%, the crystallization temperature becomes too high and initialization becomes difficult.
相変化記録層には、更にIn、Te、Al、Zn、Mg、Tl、Pb、Bi、Cd、Hg、Se、C、N、Au、Ag、Cu、Mn及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有させることが好ましい。これらの元素の合計含有量は0.1〜10原子%が好ましく、0.5〜8原子%がより好ましい。
Inは高速記録材料における初期化不良を改善する効果がある。しかし、Inの過剰な添加は再生光劣化を引き起こし、また反射率低下の原因となるため10原子%以下とする。Tl、Pb、Bi、Al、Mg、Cd、Hg、Mn又は希土類元素には結晶化速度を速くする効果があり、これらの元素の中でもSbと同じ価数を取り易いBiはより好ましい。しかし添加量が多すぎると再生光劣化や初期ジッターの劣化を引き起すため、組成範囲は何れも10原子%以下とする必要がある。
また、保存信頼性に関しては、Ge以外にTe、Al、Zn、Se、C、N、Se及びAu、Ag、Cuの添加によっても改善できる。このうちAl、Seの場合は高速結晶化を更に促進させ、またSeは記録感度の向上にも効果がある。Au、Ag、Cuは保存信頼性に優れ、かつ高速記録材料の初期化不良を改善する有効な元素であるが、反面、結晶化速度を低下させ、高速記録特性を妨げる性質も備えている。そのためAu、Ag、Cuの合計添加量の上限は10原子%が好ましい。一方、少なすぎると添加効果が不明瞭となってしまうため、Au、Ag及びCuの添加量の下限は0.1原子%が好ましい。
The phase change recording layer further includes at least one selected from In, Te, Al, Zn, Mg, Tl, Pb, Bi, Cd, Hg, Se, C, N, Au, Ag, Cu, Mn, and rare earth elements. It is preferable to contain these elements. The total content of these elements is preferably from 0.1 to 10 atomic%, more preferably from 0.5 to 8 atomic%.
In has an effect of improving initialization failure in a high-speed recording material. However, excessive addition of In causes deterioration of the reproduction light and causes a decrease in reflectivity. Tl, Pb, Bi, Al, Mg, Cd, Hg, Mn, or a rare earth element has an effect of increasing the crystallization rate, and among these elements, Bi that easily takes the same valence as Sb is more preferable. However, if the addition amount is too large, it causes deterioration of reproduction light and initial jitter, so that the composition range must be 10 atomic% or less.
Storage reliability can also be improved by adding Te, Al, Zn, Se, C, N, Se, Au, Ag, and Cu in addition to Ge. Of these, Al and Se further promote high-speed crystallization, and Se is effective in improving recording sensitivity. Au, Ag, and Cu are effective elements that have excellent storage reliability and improve the initialization failure of high-speed recording materials. However, Au, Ag, and Cu also have the property of reducing the crystallization speed and hindering high-speed recording characteristics. Therefore, the upper limit of the total addition amount of Au, Ag, and Cu is preferably 10 atomic%. On the other hand, if the amount is too small, the effect of addition becomes unclear, so the lower limit of the added amount of Au, Ag and Cu is preferably 0.1 atomic%.
更にMnや希土類元素も、Inと同様の効果を奏することが判り、特にMnはGe添加量をそれほど増やす必要のない保存信頼性にも優れた添加元素である。最適Mn添加量は1〜10原子%である。1原子%より少ないと結晶化速度を速くする効果が現われず、10原子%より多いと未記録状態(結晶状態)の反射率が低くなり過ぎるからである。
このように、Ga−Sb−Sn−Ge系材料と上記添加元素とを適当に組み合わせることにより、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にある高速記録においても、良好な記録特性及び保存信頼性を有する光記録媒体を設計することができる。
相変化記録層の膜厚は6〜20nmとすることが好ましい。6nmよりも薄いとオーバーライト特性の劣化が著しくなり、20nmよりも厚いとオーバーライトによる相変化記録層の移動が起こり易く、ジッター増加が激しくなるためである。また、結晶とアモルファスの吸収率差をなるべく小さくして消去特性を向上させるためには、相変化記録層の厚さは薄い方が好ましく、より好ましい厚さは8〜17nmである。
Further, it has been found that Mn and rare earth elements have the same effect as In. In particular, Mn is an additive element having excellent storage reliability that does not require much increase in the Ge addition amount. The optimum Mn addition amount is 1 to 10 atomic%. This is because if it is less than 1 atomic%, the effect of increasing the crystallization speed does not appear, and if it exceeds 10 atomic%, the reflectance in an unrecorded state (crystalline state) becomes too low.
As described above, by appropriately combining the Ga—Sb—Sn—Ge material and the additive element, even in high speed recording in which the maximum recording linear velocity is between 10.0 and 36.0 m / s, it is favorable. An optical recording medium having recording characteristics and storage reliability can be designed.
The thickness of the phase change recording layer is preferably 6 to 20 nm. If the thickness is smaller than 6 nm, the deterioration of the overwrite characteristic becomes remarkable. If the thickness is larger than 20 nm, the phase change recording layer is easily moved by the overwrite, and the increase in jitter becomes severe. Further, in order to improve the erasing characteristics by reducing the difference in absorption between the crystal and the amorphous as much as possible, the thickness of the phase change recording layer is preferably thin, and more preferably 8 to 17 nm.
第一保護層及び光学調整を補う第二保護層にはZnSとSiO2の混合物を用いることが好ましい。この材料は、低熱伝導率層を設けることで調整が必要となるディスクの光学特性を修正するのに適切であるばかりか、耐熱性、低熱伝導率性、化学的安定性にも優れることから保護層として適切であり、また、膜の残留応力が小さく、記録/消去の繰り返しによっても記録感度、消去比などの特性劣化が起き難いので特に好ましい。
第一保護層の膜厚は、熱的及び光学的条件から最適な範囲が選定されるが、好ましくは40〜200nm、より好ましくは40〜90nmである。
第二保護層の膜厚は、0.5〜20nmとする。0.5nmより薄いとクラック等の欠陥を生じオーバーライト耐久性が低下するほか、記録感度が悪くなるため好ましくない。また20nmを越えると相変化記録層の冷却速度が遅くなるためマークが形成し難くなり、マーク面積が小さくなってしまうので好ましくない。第二保護層は相変化記録層の冷却に関係し直接的な影響が大きいため、良好な消去特性・オーバーライト耐久性を得るためには2nm以上とすることが好ましい。最適な範囲は2〜8nmである。
It is preferable to use a mixture of ZnS and SiO 2 for the first protective layer and the second protective layer that supplements the optical adjustment. This material is not only suitable for correcting the optical properties of the disc that need to be adjusted by providing a low thermal conductivity layer, but also protects against excellent heat resistance, low thermal conductivity, and chemical stability This is particularly preferable because it is suitable as a layer, has a small residual stress in the film, and does not easily deteriorate characteristics such as recording sensitivity and erasing ratio even when recording / erasing is repeated.
Although the optimal range is selected from the thermal and optical conditions, the thickness of the first protective layer is preferably 40 to 200 nm, more preferably 40 to 90 nm.
The film thickness of the second protective layer is 0.5 to 20 nm. If the thickness is less than 0.5 nm, defects such as cracks are caused and the durability of the overwrite is lowered, and the recording sensitivity is deteriorated. On the other hand, if the thickness exceeds 20 nm, the cooling rate of the phase change recording layer becomes slow, so that it becomes difficult to form a mark and the mark area becomes small. Since the second protective layer has a direct influence on cooling of the phase change recording layer, it is preferably 2 nm or more in order to obtain good erasing characteristics and overwrite durability. The optimum range is 2-8 nm.
本発明15は、本発明1〜13の基板として、溝ピッチ0.74±0.03μm、溝深さ22〜40nm、溝幅0.2〜0.4μmの蛇行溝を有する基板を用いたものである。これにより、現状のDVD+RW媒体の規格に準拠し、3倍速以上(具体的にはDVD3〜10倍速)の高速記録が可能なDVD+RW媒体を提供することができる。溝を蛇行させる目的としては、未記録の特定トラックにアクセスさせることや基板を一定線速度で回転させることなどがある。
図1に、本発明の光記録媒体の一例の概略断面図を示す。レーザ光の案内溝が設けられた透明な基板1の上面に、第一保護層2、結晶と非晶質の可逆的相変化をする相変化記録層3、第二保護層8、低熱伝導率層4、反射層5、樹脂保護層6を有し、最後に同様な貼り合せ用基板7を貼り合わせた層構成を有する例である。
また、図2は、図1から第二保護層8を除いた従来の光記録媒体の概略断面図である。
FIG. 1 shows a schematic sectional view of an example of the optical recording medium of the present invention. On the upper surface of the
FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional optical recording medium excluding the second
本発明によれば、低熱伝導率層による高蓄熱作用及び高靱性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の「協働作用」により、記録感度が飛躍的に改善され、オーバーライト特性や保存信頼性の劣化のない、最高記録線速が10.0〜36.0m/sの間にある光記録媒体を提供できる。 According to the present invention, the recording sensitivity is drastically improved by the “cooperative action” of the high heat storage action and high toughness by the low thermal conductivity layer and the rapid cooling action by the high thermal conductivity reflective layer, and the overwriting characteristics and the storage reliability are improved. It is possible to provide an optical recording medium in which the maximum recording linear velocity is between 10.0 and 36.0 m / s without any deterioration in properties.
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例や使用した初期化装置等により何ら限定されるものではない。なお、実施例1〜18の低熱伝導率層に用いた材料は、何れも、κ≦7W/m・K、α′≦10×10−6/℃を満たす材料である。また、実施例及び比較例の評価結果は纏めて表1、表2に示した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples, the initialization apparatus used, etc. The materials used for the low thermal conductivity layers of Examples 1 to 18 are materials that satisfy κ ≦ 7 W / m · K and α ′ ≦ 10 × 10 −6 / ° C. Moreover, the evaluation results of Examples and Comparative Examples are collectively shown in Tables 1 and 2.
[実施例1]
基板1の上に、スパッタリング法により第一保護層2、相変化記録層3、第二保護層8、低熱伝導率層4、反射層5をこの順に成膜し、その上にスピンコート法により樹脂保護層6を成膜し、最後に貼り合せ用基板7を貼り合せて、図1に示す層構成の光記録媒体を作製し初期化した。
基板1には、直径12cm、厚さ0.6mmのポリカーボネート製で、トラックピッチ0.74μmの案内溝付き基板を用いた。
第一保護層2には、厚さ60nmのZnS−SiO2(80:20モル%)を用いた。
相変化記録層3には、厚さ16nmのGa12Sb88を用いた。
第二保護層8には、厚さ7nmのZnS−SiO2(80:20モル%)(κ≒8.6W/m・K)を用いた。
低熱伝導率層4には、厚さ4nmのZrO2(3モル%Y2O3を含む)(κ≒5.1W/m・K,α′≒9.5×10−6/℃)を用いた。
反射層5には、厚さ140nmのAg(κ≒430W/m・K)を用いた。
樹脂保護層6には紫外線硬化樹脂(大日本インキ化学工業社製SD318)を用いた。
貼り合せ用基板7には、直径12cm、厚さ0.6mmのポリカーボネート製基板を用いた。
初期化は、日立コンピュータ機器製の初期化装置「PCR DISK INITIALIZER」を用い、上記光記録媒体を一定線速度で回転させ、パワー密度10〜20mW/μm2のレーザ光を、半径方向に一定の送り量で移動させながら照射して行った。
次いで、この光記録媒体のC/N比、記録感度、保存信頼性を評価した。
評価は、波長660nm、NA0.65のピックアップを有する光ディスク評価装置(パルステック社製DDU−1000)を用い、記録線速度28m/s(DVDの8倍速に相当)、線密度0.267μm/bitの条件で、EFM+変調方式により3Tシングルパターンを10回及び1000回オーバーライトしたときのC/N比を評価することで行った。また、上記光記録媒体を80℃85%RH恒温槽に300時間放置後に、再び記録特性を評価する「保存信頼性」についても評価を行った。
評価基準は次の通りである。
記録特性については、書換え型の光ディスクシステムを実現する場合、そのC/N比は少なくとも45dB以上は必要であるとされており、50dB以上、好ましくは55dB以上あれば、より安定したシステムが実現できるとされている。
保存信頼性については、初期化後の光記録媒体を80℃85%RH恒温槽で300時間放置後に、同様の記録を行った場合の記録特性(シェルフ特性)を評価対象とし、また、未評価のサンプルについては「−」を付与した。
記録感度については、ディスクの最適記録パワーが34mW以下のものを「○」、34mWを越えるが36mW以下のものを「△」、36mWを越えるものを「×」とした。
[Example 1]
A first
As the
For the first
For the phase
For the second
The low thermal conductivity layer 4 is made of 4 nm thick ZrO 2 (containing 3 mol% Y 2 O 3 ) (κ≈5.1 W / m · K, α′≈9.5 × 10 −6 / ° C.). Using.
The
An ultraviolet curable resin (SD318 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was used for the resin
As the
Initialization is performed by using an initialization device “PCR DISK INITIALIZER” manufactured by Hitachi Computer Equipment Co., Ltd., rotating the optical recording medium at a constant linear velocity, and supplying a laser beam with a power density of 10 to 20 mW / μm 2 in a radial direction. Irradiation was carried out while moving by the feed amount.
Next, the C / N ratio, recording sensitivity, and storage reliability of this optical recording medium were evaluated.
Evaluation was performed using an optical disk evaluation apparatus (DDU-1000 manufactured by Pulse Tech Co., Ltd.) having a pickup with a wavelength of 660 nm and NA of 0.65, a recording linear velocity of 28 m / s (equivalent to 8 times the speed of DVD), and a linear density of 0.267 μm / bit. The evaluation was performed by evaluating the C / N ratio when the 3T single pattern was overwritten 10 times and 1000 times by the EFM + modulation method. In addition, “storage reliability” for evaluating the recording characteristics again after leaving the optical recording medium in a thermostat bath at 80 ° C. and 85% RH for 300 hours was also evaluated.
The evaluation criteria are as follows.
Regarding the recording characteristics, when realizing a rewritable optical disk system, the C / N ratio is required to be at least 45 dB or more, and if it is 50 dB or more, preferably 55 dB or more, a more stable system can be realized. It is said that.
Regarding the storage reliability, the recording characteristics (shelf characteristics) when the same recording is performed after the optical recording medium after initialization is left in a constant temperature bath at 80 ° C. and 85% RH for 300 hours are evaluated. “−” Was assigned to the sample of.
Regarding the recording sensitivity, the disk having an optimum recording power of 34 mW or less was indicated by “◯”, the disk exceeding 34 mW but 36 mW or less was indicated by “Δ”, and the disk recording exceeding 36 mW was indicated by “X”.
[実施例2]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−20モル%TiO2(κ≒2.0W/m・K)に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 2]
Except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -20 mol% TiO 2 (κ≈2.0 W / m · K), the same as in Example 1. Thus, an optical recording medium was prepared and initialized, and then evaluated.
[実施例3]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−10モル%SiO2(κ≒3.5W/m・K)に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 3]
Except that the material of the low thermal conductivity layer 4 is changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -10 mol% SiO 2 (κ≈3.5 W / m · K), the same as in Example 1. Thus, an optical recording medium was prepared and initialized, and then evaluated.
[実施例4]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−20モル%Al2O3(κ≒3.5W/m・K)に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 4]
Example 1 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -20 mol% Al 2 O 3 (κ≈3.5 W / m · K). An optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as described above, and then evaluated.
[実施例5]
低熱伝導率層4の厚さを1nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 5]
An optical recording medium was produced and initialized in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low thermal conductivity layer 4 was changed to 1 nm and evaluated.
[実施例6]
低熱伝導率層4の厚さを2nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 6]
Except that the thickness of the low thermal conductivity layer 4 was changed to 2 nm, an optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 1, and then evaluated.
[実施例7]
低熱伝導率層4の厚さを6nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 7]
An optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low thermal conductivity layer 4 was changed to 6 nm and evaluated.
[実施例8]
相変化記録層3の材料をGa12Sb80Sn8に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
実施例1に比べて本実施例では、記録層材料中のSb比率を下げ、代りに結晶化速度を速め、かつ記録感度の改善にも効果のあるSnを添加した記録層を用いた。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、記録線速度28m/sにおいて高いC/N比が得られ、また80℃85%RHの環境試験後も殆ど劣化がないことが分った。また実施例1よりも、一層低い初期化パワーで、均一かつ高反射率な光記録媒体を得ることができ、また、Snを添加したことにより結晶化速度を一層速めることができたため、記録線速度35m/s(DVDの10倍速)での記録も良好であった。
[Example 8]
An optical recording medium was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the material of the phase
Compared to Example 1, in this example, a recording layer was used in which Sn was added to reduce the Sb ratio in the recording layer material, instead of increasing the crystallization speed and improving recording sensitivity.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, a high C / N ratio was obtained at a recording linear velocity of 28 m / s, and there was almost no deterioration even after an environmental test at 80 ° C. and 85% RH. I understand. In addition, a uniform and high reflectance optical recording medium can be obtained with a lower initialization power than in Example 1, and the addition of Sn can further increase the crystallization speed. Recording at a speed of 35 m / s (10 times the speed of DVD) was also good.
[実施例9]
相変化記録層3の材料をGe12Sb80Sn8に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
実施例1に比べて本実施例では、記録層材中のGaを保存信頼性に有効なGeへと置換し、更にSb比率を下げて、代りに結晶化速度を速め、かつ記録感度の改善にも効果のあるSnを添加した記録層を用いた。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、実施例1よりも更に低い初期化パワーで、均一かつ高反射率な初期化を実現でき、また記録線速度28m/sにおける高いC/N比が得られることが分った。更に、80℃85%RHの環境試験下で500時間放置しても特性が殆ど劣化せず、非常に高い保存信頼性を有するものであった。
[Example 9]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the phase
Compared to Example 1, in this example, Ga in the recording layer material is replaced with Ge which is effective in storage reliability, and the Sb ratio is further lowered, and instead the crystallization speed is increased and the recording sensitivity is improved. Also, a recording layer added with Sn, which is also effective, was used.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, it was possible to realize uniform and high reflectivity initialization with a lower initialization power than in Example 1, and a high recording linear velocity of 28 m / s. It was found that a C / N ratio was obtained. Furthermore, even when left under an environmental test at 80 ° C. and 85% RH for 500 hours, the characteristics hardly deteriorated and the storage reliability was very high.
[実施例10]
相変化記録層3の材料をGa9Sb83Sn5Ge3に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
実施例1に比べて本実施例では、記録層材料中のGaの一部を保存信頼性向上に効果のあるGeへと置換し、更にSb比率を下げて、代りに結晶化速度を速め、かつ記録感度の改善にも効果のあるSnを添加した記録層を用いた。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、記録線速度28m/sにおいて非常に高いC/N比が得られ、また80℃85%RHの環境試験下で500時間放置しても特性が殆ど劣化せず、非常に高い保存信頼性を有していることも分った。
[Example 10]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the phase
Compared to Example 1, in this example, a part of Ga in the recording layer material is replaced with Ge which is effective in improving the storage reliability, and the Sb ratio is further lowered, and instead the crystallization speed is increased. In addition, a recording layer added with Sn, which is effective in improving recording sensitivity, was used.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, a very high C / N ratio was obtained at a recording linear velocity of 28 m / s, and it was allowed to stand for 500 hours under an environmental test at 80 ° C. and 85% RH. However, it was also found that the characteristics were hardly deteriorated and the storage reliability was very high.
[実施例11]
相変化記録層3の材料をGa12Sb80Mn8に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
実施例1に比べて本実施例では、記録層材料中のSb比率を下げ、代りに結晶化速度を速め、かつ保存信頼性の向上にも効果のあるMnを添加した記録層を用いた。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、記録線速度28m/sにおいて高いC/N比が得られ、また80℃85%RH環境下で500時間放置しても特性が殆ど劣化せず、非常に高い保存信頼性を有するものであった。
また、Mnを添加したことで保存信頼性を損なわずに結晶化速度を速めることができ、記録線速度35m/s(DVDの10倍速)での記録も良好であった。
[Example 11]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the phase
Compared to Example 1, in this example, a recording layer was used in which Mn was added, which lowers the Sb ratio in the recording layer material, increases the crystallization speed, and improves the storage reliability.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, a high C / N ratio was obtained at a recording linear velocity of 28 m / s, and the characteristics were maintained even when left in an environment of 80 ° C. and 85% RH for 500 hours. Almost no deterioration and very high storage reliability.
Further, by adding Mn, the crystallization speed can be increased without impairing the storage reliability, and recording at a recording linear speed of 35 m / s (10 times the speed of DVD) was also good.
[実施例12]
相変化記録層3を厚さ14nmのGa4Sb71Sn18Ge7に、反射層5の厚さを200nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 12]
An optical recording medium was fabricated and initialized in the same manner as in Example 1 except that the phase
[実施例13]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−20モル%TiO2に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 13]
An optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 12 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -20 mol% TiO 2 . Later, it was evaluated.
[実施例14]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−10モル%SiO2に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 14]
An optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 12 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -10 mol% SiO 2 . Later, it was evaluated.
[実施例15]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−20モル%Al2O3に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 15]
An optical recording medium was prepared in the same manner as in Example 12 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -20 mol% Al 2 O 3. And then evaluated.
[実施例16]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−20モル%TiO2、10モル%SiO2に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
[Example 16]
An optical recording medium was obtained in the same manner as in Example 12 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -20 mol% TiO 2 and 10 mol% SiO 2. Was evaluated after evaluation.
実施例12〜15は、実施例1〜4に比べて、相変化記録層の膜厚が2nm薄く、反射層の膜厚が60nm厚くなっている。これらの実施例により、相変化記録層の膜厚が薄くなることで光記録媒体の保存信頼性(特にシェルフ特性)が改善され、また反射層の膜厚が厚くなることでオーバーライト1000回後のC/N比が更に改善されることが確認された。また、実施例16においては、実施例13と比べて記録感度や記録特性を損なうことなく、オーバーライト1000回後のC/N比が更に改善されることも確認された。 In Examples 12 to 15, the film thickness of the phase change recording layer is 2 nm thinner and the film thickness of the reflective layer is 60 nm thicker than those of Examples 1 to 4. According to these embodiments, the storage reliability (especially shelf characteristics) of the optical recording medium is improved by reducing the film thickness of the phase change recording layer, and after overwriting 1000 times by increasing the film thickness of the reflective layer. It was confirmed that the C / N ratio was further improved. In Example 16, it was also confirmed that the C / N ratio after 1000 overwrites was further improved without deteriorating the recording sensitivity and recording characteristics as compared with Example 13.
[実施例17]
低熱伝導率層4の材料をZrO2(3モル%Y2O3を含む)−50モル%TiO2(κ≒1.7W/m・K)に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
本実施例は、実施例13と比較すると、オーバーライト1000回後のC/N比が僅かに低下したが、60dBを越える良好な記録特性が得られた。
[Example 17]
Except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to ZrO 2 (including 3 mol% Y 2 O 3 ) -50 mol% TiO 2 (κ≈1.7 W / m · K), the same as in Example 12. Thus, an optical recording medium was prepared and initialized, and then evaluated.
In this example, compared with Example 13, the C / N ratio after 1000 times of overwriting slightly decreased, but good recording characteristics exceeding 60 dB were obtained.
[実施例18]
低熱伝導率層4の材料をTiO2(κ≒6.5W/m・K)に変えた点以外は、実施例12と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価した。
本実施例は、実施例13と比較すると、オーバーライト1000回後のC/N比が低下したが、50dBを越える良好な記録特性が得られた。
[Example 18]
An optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 12 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to TiO 2 (κ≈6.5 W / m · K) and evaluated.
In this example, compared with Example 13, the C / N ratio after 1000 times of overwriting decreased, but good recording characteristics exceeding 50 dB were obtained.
[比較例1]
低熱伝導率層4の材料をSi3N4に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
Si3N4の熱伝導率は凡そ25W/m・K、熱膨張係数は3.2×10−6/℃で、熱伝導率が本発明の範囲外の材料である。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、本発明の目的とする「低熱伝導率層による高蓄熱作用及び高靱性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の協働作用」が効果的に発揮されず、また、記録感度の低下が確認された。高速記録を実現するに当り、現状の記録パワーとしては、本発明で例示される結晶化速度の速い相変化材料を記録層に用いる場合、変調度を高くする目的から凡そ30mW以上の記録パワーが必要となっている。そのため記録感度が低下すると、より高出力の記録パワーが必要となるため実用性に乏しくなるばかりか、光記録媒体そのものにもダメージを与えてしまう。
[Comparative Example 1]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to Si 3 N 4 .
Si 3 N 4 has a thermal conductivity of about 25 W / m · K, a thermal expansion coefficient of 3.2 × 10 −6 / ° C., and a thermal conductivity outside the scope of the present invention.
After initializing this optical recording medium, it was evaluated in the same way. The object of the present invention is “cooperation of high heat storage and toughness by the low thermal conductivity layer and rapid cooling by the high thermal conductivity reflective layer”. Was not effectively exhibited, and a decrease in recording sensitivity was confirmed. In realizing high-speed recording, the current recording power is about 30 mW or more for the purpose of increasing the degree of modulation when the phase change material having a high crystallization speed exemplified in the present invention is used for the recording layer. It is necessary. For this reason, when the recording sensitivity is lowered, a higher output recording power is required, so that the practicality becomes poor and the optical recording medium itself is also damaged.
[比較例2]
低熱伝導率層4の材料をAl2O3に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
Al2O3の熱伝導率は凡そ30W/m・K、熱膨張係数は6.5×10−6/℃で、熱伝導率が本発明の範囲外の材料である。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、比較例1と同様に本発明の目的とする「低熱伝導率層による高蓄熱作用及び高靱性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の協働作用」が効果的に発揮されず、また、記録感度の低下が確認された。
[Comparative Example 2]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to Al 2 O 3 .
Al 2 O 3 has a thermal conductivity of about 30 W / m · K, a thermal expansion coefficient of 6.5 × 10 −6 / ° C., and a thermal conductivity outside the scope of the present invention.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, as in Comparative Example 1, the objective of the present invention was “high heat storage action and high toughness by the low thermal conductivity layer and rapid cooling by the high thermal conductivity reflective layer. The “cooperation of action” was not effectively exhibited, and a decrease in recording sensitivity was confirmed.
[比較例3]
低熱伝導率層4の材料をCaOに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
CaOの熱伝導率は凡そ14.4W/m・K、熱膨張係数は13.6×10−6/℃で、熱伝導率(及び本発明2においては熱膨張係数)が本発明の範囲外の材料である。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、比較例1と同様に本発明の目的とする「低熱伝導率層による高蓄熱作用及び高靱性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の協働作用」が効果的に発揮されず、また、記録感度の低下、及びオーバーライト特性の劣化が確認された。
[Comparative Example 3]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the low thermal conductivity layer 4 was changed to CaO.
The thermal conductivity of CaO is approximately 14.4 W / m · K, the thermal expansion coefficient is 13.6 × 10 −6 / ° C., and the thermal conductivity (and the thermal expansion coefficient in the present invention 2) is out of the scope of the present invention. It is a material.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, as in Comparative Example 1, the objective of the present invention was “high heat storage action and high toughness by the low thermal conductivity layer and rapid cooling by the high thermal conductivity reflective layer. "Cooperation of action" was not effectively exhibited, and the recording sensitivity was lowered and the overwrite characteristics were deteriorated.
[比較例4]
反射層の材料をAlに変えた点以外は、実施例1と同様に光記録媒体を作製した。
Alの熱伝導率は約240W/m・Kで、Agの約430W/m・Kに比べて低く、従って反射層に求められる急冷効果が弱まることが予想される。
この光記録媒体を初期化した後、同様にして評価したところ、比較例1と同様に記録感度が悪く、かつ充分なC/N比も得られなかった。
[Comparative Example 4]
An optical recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the reflective layer was changed to Al.
The thermal conductivity of Al is about 240 W / m · K, which is lower than that of Ag of about 430 W / m · K. Therefore, it is expected that the quenching effect required for the reflective layer is weakened.
When this optical recording medium was initialized and evaluated in the same manner, the recording sensitivity was poor as in Comparative Example 1, and a sufficient C / N ratio was not obtained.
[比較例5]
第二保護層8を厚さ4nmのZrO2(3モル%Y2O3を含む)に変え、低熱伝導率層4を厚さ7nmのZnS−SiO2(80:20モル%)に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価したところ、記録感度が改善される傾向は見られず、オーバーライト1000回後のC/N比は劣化し、また保存後の記録特性も初期化直後に比べて低下してしまった。
[Comparative Example 5]
The second
[比較例6]
低熱伝導率層4の厚さを0.5nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価したところ、充分な記録特性が得られないばかりか、オーバーライト特性の著しい劣化が確認された。
[Comparative Example 6]
Except that the thickness of the low thermal conductivity layer 4 was changed to 0.5 nm, the optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 1 and evaluated. As a result, sufficient recording characteristics were not obtained. In addition, significant deterioration of the overwrite characteristics was confirmed.
[比較例7]
低熱伝導率層4の厚さを7nmに変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価したところ、充分な記録特性が得られないばかりか、本発明の目的とする「低熱伝導率層による高蓄熱作用及び高靱性と、高熱伝導率反射層による急冷作用の協働作用」が効果的に発揮されず、オーバーライト特性も改善されなかった。
[Comparative Example 7]
Except that the thickness of the low thermal conductivity layer 4 was changed to 7 nm, the optical recording medium was prepared and initialized in the same manner as in Example 1 and evaluated. As a result, sufficient recording characteristics were not obtained. The “cooperative action of the high heat storage action and toughness by the low thermal conductivity layer and the rapid cooling action by the high thermal conductivity reflective layer”, which is the object of the present invention, was not exhibited effectively, and the overwrite characteristics were not improved.
[比較例8]
第二保護層8を設けなかった点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価したところ、80℃85%RH環境下で500時間放置したときのC/N比は45dBであり、実施例1に比べて保存信頼性が著しく劣化することが分った。
[Comparative Example 8]
Except that the second
[比較例9]
低熱伝導率層の材料をZnS−SiO2(80:20モル%)(κ≒8.6W/m・K)に変えた点以外は、実施例1と同様にして光記録媒体を作製し初期化した後、評価したところ、記録感度が改善される傾向は見られず、またオーバーライト1000回後のC/N比は劣化してしまった。この比較例は、低熱伝導率層材料としてκ≒8.6W/m・Kのものを用いた例であるが、第二保護層の材料もZnS−SiO2(80:20モル%)であるから、結果的に、低熱伝導率層を設けず、厚さ11nmの第二保護層のみを設けた例と見ることもできる。
[Comparative Example 9]
An optical recording medium was prepared in the same manner as in Example 1 except that the material of the low thermal conductivity layer was changed to ZnS—SiO 2 (80:20 mol%) (κ≈8.6 W / m · K). As a result of evaluation, the recording sensitivity was not improved, and the C / N ratio after 1000 overwrites was deteriorated. This comparative example is an example using a material having a low thermal conductivity layer of κ≈8.6 W / m · K, but the material of the second protective layer is also ZnS—SiO 2 (80:20 mol%). Therefore, as a result, it can be regarded as an example in which only the second protective layer having a thickness of 11 nm is provided without providing the low thermal conductivity layer.
実施例1〜18では何れもオーバーライト10回後に55dB以上の高いC/N比が得られ、1000回オーバーライト後のC/N比の評価においても50dB以上の良好な結果が得られた。
また、80℃85%RH恒温槽で300時間放置した後も劣化は小さく、良好な保存信頼性を有することが確認された。
更に、実施例2〜4、13〜16では、低熱伝導率層に含まれるSiO2、TiO2、Al2O3の優れた耐熱性・高硬度性により相変化記録層の劣化が効果的に抑制され、オーバーライト1000回後においても全く劣化がないことが確認された。
In each of Examples 1 to 18, a high C / N ratio of 55 dB or more was obtained after 10 times of overwriting, and a favorable result of 50 dB or more was obtained in the evaluation of the C / N ratio after 1000 times of overwriting.
In addition, it was confirmed that the deterioration was small even after leaving in a thermostatic bath at 80 ° C. and 85% RH for 300 hours, and it had good storage reliability.
Further, in Examples 2 to 4 and 13 to 16, the phase change recording layer is effectively deteriorated due to the excellent heat resistance and high hardness of SiO 2 , TiO 2 , and Al 2 O 3 contained in the low thermal conductivity layer. It was confirmed that there was no deterioration even after 1000 times of overwriting.
また図3に、実施例1、12及び比較例1、2、4、9の光記録媒体について、市販の熱計算ソフトTEMPROFILE 5.0(*注)を用い、相変化記録層内部の熱拡散の様子を計算した結果を示す。
TEMPROFILEでは平らな基板上の多層膜をモデルとし、基板に平行な面をX−Y平面に、また基板に垂直な方向をZ軸方向として定義する。各層は、膜厚、複素屈折率、比熱、熱伝導率で定義され、照射光は基板側からZ軸の正方向に向かい垂直入射する。
入力データとして各層の複素屈折率はλ=660nmの時の値、比熱及び熱伝導率は0℃〜200℃の一般的なバルク値(文献値)を使用し、また照射光のパルス波形は回転対称のガウシアンプロファイルを持つレーザービームを、DVD8倍速記録において最小マーク(3Tシングルパターン;3Tマーク)を記録する場合を想定して波形を入力した。
(*注)
米国アリゾナ大学教授、M.Mansuripurによって開発され、MM Research,Inc.から発売されている光ディスク用の熱解析ソフト
図3に示す熱計算の結果からも、実施例1、12においては相変化記録層内部の温度上昇が比較例に比べて高く、感度が改善されており、また熱の到達温度が高いにも関わらず、低温まで冷却される時間が比較例とほぼ同じであることから、急冷効果に優れ、アモルファスマークの形成に一層適した構成であることが分かる。
Also, in FIG. 3, for the optical recording media of Examples 1 and 12 and Comparative Examples 1, 2, 4, and 9, the thermal diffusion inside the phase change recording layer was performed using the commercially available thermal calculation software TEMPROFILE 5.0 (* Note). The result of calculating the state of is shown.
In TEMPFILE, a multilayer film on a flat substrate is used as a model, a plane parallel to the substrate is defined as an XY plane, and a direction perpendicular to the substrate is defined as a Z-axis direction. Each layer is defined by a film thickness, a complex refractive index, a specific heat, and a thermal conductivity. Irradiation light is perpendicularly incident from the substrate side toward the positive direction of the Z axis.
As input data, the complex refractive index of each layer is the value when λ = 660 nm, the specific heat and thermal conductivity are general bulk values (document values) of 0 ° C to 200 ° C, and the pulse waveform of the irradiation light is rotated. A waveform was input assuming that a laser beam having a symmetric Gaussian profile records a minimum mark (3T single pattern; 3T mark) in
(*note)
Professor of University of Arizona, USA Developed by Mansuripur, MM Research, Inc. From the thermal calculation results shown in FIG. 3, the temperature rise inside the phase change recording layer is higher in Examples 1 and 12 than in the comparative example, and the sensitivity is improved. In addition, despite the high heat reaching temperature, the time for cooling to a low temperature is almost the same as that of the comparative example, so it can be seen that the structure has a rapid cooling effect and is more suitable for the formation of amorphous marks. .
1 透明な基板
2 第一保護層
3 相変化記録層
4 低熱伝導率層
5 反射層
6 樹脂保護層
7 貼り合せ用基板
8 第二保護層
DESCRIPTION OF
Claims (14)
(ZrO2)a(TiO2)b(SiO2)c(X1)d
〔式中、a〜dは各酸化物の割合(モル%)を表し、50≦a≦100、0≦b<50、0≦c<30、0≦d<10(a+b+c+d=100)であり、X1は希土類酸化物から選ばれる少なくとも1種である。〕 The optical recording medium according to any one of claims 1 to 5, wherein the low thermal conductivity material is represented by the following composition formula.
(ZrO 2 ) a (TiO 2 ) b (SiO 2 ) c (X1) d
[Wherein, a to d represent the ratio (mol%) of each oxide, and 50 ≦ a ≦ 100, 0 ≦ b <50, 0 ≦ c <30, 0 ≦ d <10 (a + b + c + d = 100). , X1 is at least one selected from rare earth oxides. ]
A substrate having a meandering groove with a groove pitch of 0.74 ± 0.03 μm, a groove depth of 22 to 40 nm, and a groove width of 0.2 to 0.4 μm, and a DVD of 3 to 10 times speed (10 m / s to 36 m / s) 14. The optical recording medium according to claim 1, wherein recording is possible at a recording linear velocity.
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