JP2006294223A - 二層光情報記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光の入射側から第一基板、第一情報層、第二情報層及び第二基板をこの順に有する二層光情報記録媒体において、第一基板が光照射側から順に少なくとも第一下部誘電体層、第一記録層、第一上部誘電体層、第一反射層、無機誘電体層を有し、第二情報層が光照射側から順に少なくとも第二下部誘電体層、第二記録層、第二上部誘電体層、第二反射層を有し、第一反射層が99.8〜95.0重量%のCuと、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、Moから選ばれる少なくとも一つの金属を含み、かつ、第一反射層の膜厚が4〜12nmである二層光情報記録媒体。
【選択図】図1
Description
近年、コンピューターメモリ、画像及び音声ファイル用メモリー、光カード等で扱う情報量が急激に増加しているため、DVD+RW、DVD−RW、DVD−RAMのように光ディスクの信号記録容量の増大及び信号情報の高密度化が進んでいる。現在、CDの記録容量は650MB程度、DVDでは4.7GB程度の容量であるが、更に高記録密度化が要求されている。記録密度を高める方法として、光学系においては、用いる半導体レーザー光源の短波長化と対物レンズの開口数NA(Numerical Aparture)の増大化が検討されている。更に、2次元方向の記録密度の向上のみでなく、記録媒体の厚さ方向に記録層を多層化し、情報記録を蓄積する手法が検討されている。
例えば、記録層を2層構成にした場合、光入射奥側となる第2記録層への光の照射率の向上、また照射戻り光の透過率を向上させるため、光入射側の第1記録層の光の透過性を確保する必要がある。そのためには、光吸収を起こす層の材料及び膜厚の選択が重要となる。特に、記録層材料が課題となるが、吸収を少なくするために膜厚を薄くすると結晶化速度が相対的に低下する傾向があることが特許文献1に開示されている。結晶化速度を向上させる手段は、特許文献2に開示されており、記録層材料自体の結晶化を向上させる手段も用いられている。その方法は、特許文献3に開示されている。また、記録層の膜厚を極薄にすると、光の透過性は増加するが、光が透過する分だけ第1記録層で吸収されるレーザパワーが少なくなり、信号読み取りに充分な記録信号差が得られ難くなってしまう。このように多層構成の実現には技術的に難しい問題がある。
即ち、追記型の記録層材料であるGeTe、及び、可逆的に相変化できるSbとTeの合金であるSb2Te3、この2つの材料の固溶体又は共晶組成からGeSbTeの三元合金からなる記録層材料が一つの流れである。もう一つの流れは、同じくSbとTeの合金であるが、SbとSb2Te3との共晶組成でSb含有量が70%前後となるSbTeに、微量元素を添加した記録層材料である。
前者の三元合金系材料は、可逆的相変化が可能なTeを主成分にGeの添加によりTeのアモルファス相の安定化を図り、更に、Sb2Te3と混合することによって記録に必要な光エネルギーを小さくすると共に、その混合比を最適な範囲とすることで、高速に情報の記録、消去、書き換えが可能となることが、特許文献4〜8に開示されている。これらのうち、多層記録層を持つものとしては、特許文献5、6及び8がある。
後者のSbとTeとの合金に関しては、特許文献9に、第1情報記録部の記録材料として、Sb及びTeを主成分とし、その原子比率が2.3<Sb/Te≦4.0である相変化記録材料を用いた例が開示されている。この相変化記録材料は、結晶化速度が早いため、高転送レートでの安定した記録再生及び書き換えが可能になると記載されている。
Ag反射層材料に関する工夫の例としては、合金化の他に添加物により耐久性と反射率を確保するというトレード・オフの関係を改善す試みなどもある(特許文献12など)。
Ag又はAg合金以外の例としては、Cuを用いたもの(特許文献13〜16)、Auを用いたもの(特許文献17)などがある。
しかしながら、特許文献14は、再生専用のROM媒体に関するものであり、記録型媒体とは関係がない。また、特許文献15には反射層にCuを用いているが、実施例として示されているのはAgPdCu合金のみであり、Cuを主成分とする反射層に関する具体的な記載はない。また、特許文献16には、Cuを主成分とするという記載はあるが、実際にはAg主体の開示であって、Cuに関する詳しい記載はない。
更に、特許文献18には多層の記録層を持つ光情報媒体が開示されており、その金属の反射層が主にCuを含有し、2〜10nmの範囲から選択された厚さを持つことが記載されているが、実施例にはCuのみを用いた例しか記載されておらず、Cu以外の添加成分に関しては全く記載が無い。しかも実施例には、その他の添加成分によらなくともCuのみで保存信頼性が確保できるように記載されている。しかしながら、本発明者等の研究成果によると、Cu単体では保存後の特性劣化があることが明らかとなった。更に、添加物を加えたとしても、添加物の種類によっては効果が無いことが明らかとなった。
1) 光の入射側から第一基板、第一情報層、第二情報層及び第二基板をこの順に有する二層光情報記録媒体において、第一基板が光照射側から順に少なくとも第一下部誘電体層、第一記録層、第一上部誘電体層、第一反射層、無機誘電体層を有し、第二情報層が光照射側から順に少なくとも第二下部誘電体層、第二記録層、第二上部誘電体層、第二反射層を有し、第一反射層が99.8〜95.0重量%のCuと、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、Moから選ばれる少なくとも一つの金属を含み、かつ、第一反射層の膜厚が4〜12nmであることを特徴とする二層光情報記録媒体。
2) 第一情報層及び第二情報層が、光学的に分離可能な間隔で積層され、同一方向からの光照射により記録可能である1)記載の二層光情報記録媒体。
3) 第一基板が透明である1)又は2)記載の二層光情報記録媒体。
4) 第一反射層が99.8〜97.0重量%のCuと、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、及びMoから選択される少なくとも1種の金属を含む1)〜3)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
5) 第一反射層の膜厚が6〜12nmである1)〜4)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
6) 第一記録層及び/又は第二記録層が、少なくともInとSbとGeとを含む相変化型記録材料からなる1)〜5)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
7) 第一記録層及び/又は第二記録層が、少なくともSbとTeとGeを含み、Ge<Te<Sbである相変化型記録材料からなることを特徴とする1)〜5)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
8) Geの含有量が3.5〜10原子%である6)又は7)記載の二層光情報記録媒体。
9) 第一記録層の厚みが、4〜16nmである1)〜8)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
10) 第一上部誘電体層が、少なくともSnの酸化物とTaの酸化物とを含む1)〜9)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
11) 第一下部誘電体層及び第二下部誘電体層が、ZnSとSiO2との混合物を含有する1)〜10)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
12) 光が650〜660nmの波長のレーザー光である1)〜11)の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
本発明者等は、前記課題を解決すべく、まずシミュレーション(ここで、使用したシミュレーション手段は、MM・Research,Inc.社製 MULTILAYER,March 2001版)により第一情報層の光吸収量を計算してみた。第一下部誘電体層にZnSSiO2(ZnS:SiO2=80:20モル%)、第一記録層にGe5Sb86Te9(原子%)、第一上部誘電体層に第一下部誘電体層と同じZnSSiO2、第一反射層に純Ag、無機誘電体層にIn2O3を用いた場合について計算した。その結果を図2に示すが、光の吸収は、記録層と反射層で発生していることが確認された。記録層の光吸収は記録再生に必要不可欠であるから削除できないが、反射層の光吸収は記録再生特性には関係ないから、光吸収が大きいと第二情報層の記録再生用の光エネルギーをロスするだけである。
次に、透過率が比較的高めで吸収率が小さかったAg、Cuについて膜厚を振って(変化させて)調べたところ、図4及び図5のような結果となった。即ち、Ag膜の方が膜厚による変化が大きいことが分かった。これはCuの方がプロセス安定性が優れていることを示している。更に、分光透過率の測定結果を図6に示すが、波長λ=453nmでAgとCuの透過率が交差しており、453nmより短い波長ではAgの方が好適であるが、453nmより長い波長ではCuの方が好適であることが分る。
次に、DVD媒体で使用されている波長660nmにおいてAg、Cu、Auの3TにおけるC/N(キャリアーとノイズの比率)を測定したところ図7のような結果となり、記録特性的にもCu反射層が660nmにおける記録・再生に関して好適であることが分った。
添加金属としては、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、Moから選ばれる少なくとも一つの金属を用いる。Ta、Nbは酸素及び窒素との親和力が強い金属であり、酸素及び窒素のゲッター材として使われることがある。元々、反射層の劣化は化学的には酸化であることが多く、特にCuの場合の緑青として知られる反応物は酸化物である。その点からTa、Nbに関してはCuの劣化に対し効果がある。次に、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、Moに関しては、これらの金属を添加することで、再結晶化の際膜表面や銅の結晶粒界にCuとの合金が析出し、析出することによりCuの粒界拡散を抑制することで、Cuのマイグレーションを阻止して劣化の防止に機能する。
また、第二反射層の膜厚は、第一反射層とは異なり、光透過性が要求されることは無く、記録特性が得られる程度の膜厚があれば良いので、第二基板の変形を起こさない程度に厚くても構わない。通常は100〜140nm程度とする。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、結晶化速度を早くするために、即ち対応できる線速を速くするためにSb量を増大させていくと、結晶化温度が低下すると共に保存特性が劣化していくことが分った。そこで、少ないSb量で結晶化速度が速い、即ち対応できる線速が速い材料系を検討したところ、InSb系が少ないSb量で線速を向上できることが分った。したがって、薄い記録層が要求される第一記録層材料としては、InSb系を用いるのが好適である。中でもGeを添加したInSb(Ge)系が好ましい。このInSb(Ge)系、SbTeにGeを添加したSbTe(Ge)系、GaSb系について、対応できる線速を比較した結果を図8に示す。但し、図8の評価結果は情報層が一層構成の場合のものである。
また、SbTe(Ge)に添加する材料としては、Ag及びInを選択することができる。Ag及びInを添加することにより、反射率及び初期化容易性を調整できることは従来から知られている。
また、レーザー光を透過させつつ記録を行なう第一記録層の膜厚は4〜16nm、より好ましくは6〜10nmとする。4nm未満では、成膜上膜厚の再現性が不安定であり、16nmを超えると透過率が20%未満となるため、第二記録層の記録再生特性が著しく低下する。使用するレーザー光の波長範囲は453nm以上ならばCu反射層の優位性が保たれるが、商品性の観点からDVDの波長である660nmも適用可能であるので好適である。
第二記録層の膜厚は、第一記録層とは異なり光透過性を必要としないため、通常の一層の記録層を持つ光情報記録媒体と同等の膜厚、即ち、12〜20nm程度とする。
このような材料としては、少なくともSnの酸化物とTaの酸化物とを含む材料が挙げられる。それぞれの酸化物が反射層材料に対し劣化を促進しない材料であり、組成比率は生産工程、コスト、生産許容時間などにより選択すればよい。Sn酸化物が多い場合は記録に必要なパワーが大きくなる傾向にある。Ta酸化物に関しては、成膜速度を低下させない材料ではあるが、第一情報層に関しては特性が出にくくなるので、20モル%未満とすることが好ましい。少なくともSn酸化物とTa酸化物とを含有する層で構成することにより、放熱性を良くして記録感度を高めることができ、比較的低い記録パワーでも変調度を高く取ることができる。
その他の添加できる誘電体としては、熱伝導性即ち導電性を損なわず透明性も確保できる材料が適している。例えば、透明導電膜の材料として用いられるIn酸化物又はZn酸化物が好ましい。このような材料系であれば、第一情報層の光透過率を高めることができるため、第二情報層の記録感度も高めることができる。
一方、Sn酸化物は50モル%以上含有していることが好ましい。50モル%よりも少ないと、第1記録層において充分な結晶化速度が得にくくなり、第1情報層における10m/s程度の高速記録が難かしくなるし、繰り返し記録のジッターも悪化する。
但し、第一情報層10と第二情報層20をほぼ同時に作成する場合には、両者をすぐに貼り合わせれば、環境保護層を設ける必要がないので、接着層8の膜厚を、第一環境保護層7、第二環境保護層71の膜厚を合わせた膜厚とすることにより省略することが可能である。
第一透明基板としては、ガラス、セラミックス、樹脂などがあるが、樹脂基板が成型性、コストの点で好適である。樹脂の例としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、成型性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。一般的には、CD及びDVD用の基板として所定の溝を射出成型法により形成したポリカーボネート樹脂製の透明基板が多用されている。
第二基板には、第一基板と同様の材料を用いることができるが、光が入射しない側であるから透明でない材料を用いてもよい。
具体的には、第一下部誘電体層の膜厚は、40〜80nm、又は、180〜240nm程度、第一上部誘電体層の膜厚は、10〜25nm程度とする。
また、第二下部誘電体層の膜厚は、60〜180nm程度、第二上部誘電体層の膜厚は、10〜25nm程度とする。
無機誘電体層の膜厚は、40〜80nm又は120〜160nm程度とする。
環境保護層又は接着層材料としては、紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂を用いると基板のチルトに影響することがあるため、一般的には、スピンコート法で作製した紫外線硬化型樹脂が好適である。例えば、エポキシジ(メタ)アクリレートとCH2=COOR(Rは炭素数6〜12の脂環式炭化水素残基)及び上記成分以外のエチレン性不飽和基含有物及び光重合開始剤を含有した材料、全塩素含有量1500ppm以下のビスフェノール型エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸とを三級アミンを触媒として反応して得たエポキシジ(メタ)アクリレートや、その他のアクリレートなどを含有する材料や紫外線硬化型組成物(樹脂)の1質量%メタノール溶液におけるpH値が4.5〜6.8であり、かつ光重合開始剤として、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノ−プロパン−1−オンを0.1〜3質量%含有する紫外線硬化型組成物などを用いることができる。
第一、第二環境保護層の膜厚は、それぞれ3〜15μmが適当である。3μmより薄いと、一つの情報層のみを形成して放置した場合にエラーの増大が認められることがある。一方、15μmより厚くすると、内部応力が大きくなってしまい、媒体の機械特性に大きく影響してしまう。そして、二層光情報記録媒体の場合は、第一記録層と第二記録層との間に光学的に分離可能な距離が必要であり、第一環境保護層、第二環境保護層及び接着層の総和で、660nmの赤色波長の場合は55±15μm程度とするのが好適である。
第一、第二環境保護層は、第一基板に第一情報層を形成した後、あるいは、第二基板に第二情報層を形成した後に放置する可能性を考慮して形成する。但し、第一基板の第一情報層と第二基板の第二情報層とをほぼ同時に形成し接着する場合には、55±15μm程度とする膜厚を確保すれば紫外線硬化型樹脂等による接着層一層としても良い。
まず、レーザー照射方向からみて手前側に当る記録層(第一情報記録層と呼ぶ)の製作を以下の手順で行った。
直径120mm、厚さ0.6mmで片面に0.74μmの連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持つポリカーボネート基板の連続溝面上に、第一下部誘電体層(膜厚220nm)、第一相変化型記録層(膜厚8nm)、第一上部誘電体層(膜厚12.5nm)、第一反射層(膜厚8nm)、無機誘電体層(膜厚140nm)の各層を順次製膜した。
第一下部誘電体層にはZnS−SiO2(80:20モル%)を、第一相変化型記録層にはIn15Sb80Ge5を、第一上部誘電体層にはTa2O5:Al2O3:SnO2=4:16:80(モル%)の混合物を、反射層にはCu:Mo=98.9:1.1(原子%)、無機誘電体層にはIZO〔In2O3:ZnO=90:10(モル%)〕を用いてバルザース社(現ユナクシス社)製の枚葉スパッタ装置(8チャンバー)により、スパッタリングガスとしてArガスを用いてスパッタリングにより形成した。但し、各元素又は化合物の組成比はターゲットに仕込んだ組成の比率を示している。
無機誘電体層を形成した時点で、透過率を測定したところ39.6%であった。
次に、その上に、スピンコーターを用いて第一環境保護層を設けて第一情報層を製作した。第一環境保護層材料は紫外線硬化樹脂で、エポキシジ(メタ)アクリレートとCH2=COOR(Rは炭素数6〜12の脂環式炭化水素残基)及び上記成分以外のエチレン性不飽和基含有物及び光重合開始剤を含有した材料(三菱レーヨン株式会社製ダイヤビームNH−7617N)であり、硬化後の膜厚は4μmとした。
この第一情報層を初期化装置(日立コンピュター社製の相変化光ディスク初期化装置:POP120−3Ra)により焦点位置を第一相変化型記録層の位置にアジャスターで合わせて初期化した。初期化装置は約1μm×(75±5)μmの半導体レーザー(発光波長810±10nm)のサイズを持つピックアップ(NA0.55、スポットサイズは約1μm×96±5μm)を用いた。初期化条件は、CLV(Constant Linear Velocity)により記録媒体を回転させ、線速3m/s、送り量36μm/回転、半径位置は23〜58mm、初期化パワー700mWとした。
直径120mm、厚さ0.6mmで片面に0.74μmの連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持つポリカーボネート基板の連続溝面上に、第二反射層(膜厚140nm)、第二上部誘電体層(膜厚20nm)、第二相変化型記録層(膜厚15nm)、第二下部誘電体層(膜厚120nm)の各層を順次製膜した。
第二下部誘電体層にはZnS−SiO2(80:20モル%)を、第二相変化型記録層にはAg0.45In4.98Sb68.61Te23.95Ge2.01を、第二上部誘電体層にはTa2O5:Al2O3:SnO2=4:16:80(モル%)の混合物を、反射層にはAg98Pd1Cu1(重量%)を用いて、バルザース社(現ユナクシス社)製枚葉スパッタ装置(8チャンバー)により、スパッタリングガスとしてArガスを用いてスパッタリングにより形成した。
第二相変化型記録層材料の各元素の組成比はICP発光分光法(Inductively Coupled Plasma Emission Spectrometry)によりターゲットの状態で分析した結果である。その上に、第一環境保護層と同じ材料をスピンコートして第二環境保護層を設け、第二情報層を製作した。
第二情報層の初期化は、第一情報層と同じ初期化装置を用いた。但し、基板上の記録層の位置が異なるので、フォーカス位置をその変位分の0.6mmのスペーサーを用い補正した。初期化条件は、CLV(Constant Linear Velocity)により記録媒体を回転させ、線速2.0m/s、送り量36μm/回転、半径位置は同じく23〜58mm、初期化パワー600mWとした。
次いで、第一情報層と第二情報層を紫外線硬化樹脂(日本化薬社製DVD003)により貼り合わせて二層光情報記録媒体を製作した。貼り合わせ後に、第一環境保護層、第二環境保護層及び接着剤層の膜厚の総和が55μm±15μmの範囲に入るように、紫外線硬化樹脂の塗布量及び塗布条件を設定した。
線速: 3.5〜8.4m/s(CAV)
記録パワー(Pw): 40mW
消去パワー(Pe): 16mW
読み取りパワー(Pr): 1.4mW
最適化したパルスストラテジーにより3Tパターンの記録を行ない、初期、及び80℃85%RHの条件下で300時間保存後のC/N比を測定したところ、初期が53〜56dB、300時間保存後が50〜53dBであり、3dBの変化であった。また、膜の浮き・膜の剥がれや異常と思われる班点状変色の発現などは観察されなかった。
反射率は7.2%であった(但し、ガラス上に形成した140nmの純Agの反射率を同じ測定系で読み取った時のファトダイオードの信号レベルを反射率87.7%とし、その比を基準に測定値を換算した数値)。
次に、半径位置40mmの点で3.49m/sの線速度のCAV(Constant Angular Velosity)で測定を行なった。Pw=36mW、Pe=14mWの記録条件で8Tのマルチトラック記録を行なった。
Pr=1.4mW、3.49m/sで再生し、ジッタを測定したところ、中央のトラックにおいて、σ/T=7.5%が得られた。このトラックの80℃、85%RHの条件下で300時間保存後のジッターは8.2%と良好であった。
第一反射層の添加金属と添加量を変えた点以外は実施例1と同様にして、二層光情報記録媒体を製作し、第一情報層のC/N特性の初期と300時間保存後の評価を行った。
結果を実施例1と共に表2に示す。表2の結果から、本発明の二層光情報記録媒体は何れも保存前後のC/N比が45dB以上であり、優れていることが分る。
第一反射層材料を純Agに変えた点以外は、実施例1と同様にして二層光情報記録媒体を製作した。無機誘電体層を形成した時点で透過率を測定したところ34%であった。
次に、実施例1と同様にして第一情報層を評価した。読み取りパワーを1.0mWに変えた点以外は、実施例1と同様にして3Tパターンの記録を行った結果、初期が47dB、300時間保存後が40dBであり、7dB変化した。結果を表2に示す。
また、反射率は実施例1より1%高めであった。
第一反射層材料を純Auに変えた点以外は、実施例1と同様にして二層光情報記録媒体を製作した。無機誘電体層を形成した時点で透過率を測定したところ40%であった。
次に、比較例1と同様にして第一情報層を評価したところ、3Tパターンの初期C/Nは45〜48dB、300時間保存後は30〜33dBであり、15dB低下した。結果を表2に示す。
第一反射層の材料をCu−Taに変え、Taの添加量を0.2重量から5重量%まで変化させた点以外は、実施例1と全く同様にして、二層光情報記録媒体を製作し、初期ジッター及び300時間保存後のジッターを評価した。
初期ジッター及び300時間保存後のジッター変化は9%台であり、特性上問題は無かった。低い添加量での300時間保存後のジッター変化は第一反射層の変化と考えられる。また、3重量%以上の初期ジッター上昇は第一反射層の熱伝導性の低下によるものと思われる。
更に、膜の透過率を評価するために、ガラス上に8nmの単膜を形成しその透過率を測定した。結果を纏めて表3に示すが、添加量が3重量%までは単膜の透過率へ変化せず、添加量が3重量%を超えると徐々に透過率が上昇する傾向であった。
第一反射層のCuに添加金属を加えなかった点以外は、実施例1と全く同様にして二層光情報記録媒体を製作し、実施例11〜21と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
本比較例では単膜の透過率の変化も無く、初期ジッターも6.5%と良好であったが、保存後のジッターが、100時間で9.5%(3%の増加)、300時間では10.8%(4.3%の増加)と大きく変化した。
第一反射層の材料をCu−Taとし、Taの添加量を5.5重量%(比較例4)、6重量%(比較例5)、7重量%(比較例6)とした点以外は、実施例1と全く同様にして、二層光情報記録媒体を製作し、実施例11〜21と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
表3から分るように、添加量が5重量%を超えると、単膜の透過率が添加量と共に上昇し、初期ジッターも大きく変化した。しかし、300時間保存後のジッター変化は逆に小さかった。
実施例1と同一構成・同一材料として、第一反射層の膜厚のみを変えた第一情報層を製作し、実施例1で製作したのと同じ構成の第二情報層と貼り合わせて実施例22〜26、及び比較例7〜9の二層光情報記録媒体を製作した。
各二層光情報記録媒体の第一反射層の膜厚は、3nm(比較例7)、4nm(実施例22)、6nm(実施例23)、8nm(実施例24)、10nm(実施例25)、12nm(実施例26)、13nm(比較例8)、15nm(比較例9)である。
これらの二層光情報記録媒体について、線速7m/s、消去パワー16mWで8T信号を記録したのち消去した際の消去比(記録信号の振幅について消去前と消去後の比を取りデシベルで表した値)を測定した。
結果を図9に示すが、膜厚が6nm以上では、消去比が−40dB程度で大きく変化せず、膜厚4nmで多少消去比が低下し始めているが、まだ−35dB以下であり消去比として許容できる範囲であった。しかし、膜厚3nmでは、−20dBの消去比しか得られず消去前のデータの消し残りが生じた。
次に、上記各二層光情報記録媒体について、第一情報層を透過させて第二情報層にシングルトラックで8T信号の記録を行ない、再生してジッタを測定した。
結果を図9に示すが、第一反射層の膜厚が12nm以下では9%以下という良好なジッターが得られた。しかし、膜厚13nm及び15nmでは、ジッターが9%を超える結果となった。
以上の結果から、第一反射層の膜厚としては、4〜12nmの範囲が好ましいことが分かった。
第一反射層の材料をCu−Al<Al添加量2.1重量%>(比較例10)、Cu−Si<Si添加量2.1重量%>(比較例11)、Cu−Zn<Zn添加量2.1重量%>(比較例12)、Cu−Pd<Ti添加量2.1重量%>(比較例13)とした点以外は、実施例1と全く同様にして二層光情報記録媒体を製作し、実施例1と同様にして3Tパターンの記録を行ったのち、300時間保存後のC/N変化の測定を行なった。
結果を表4に示すが、この結果から、添加元素によりC/Nの変化量が大きく異なり、一般に光情報記録媒体の反射層材料あるいは添加元素として使われている金属でも、Cuの添加元素として不適当なものがあることが分かった。
第一情報層の、第一下部誘電体層の膜厚を60nm、第一相変化型記録層の材料をAg0.2In3.5Sb69.2Te21.1Ge6、膜厚を7.5nm、第一上部誘電体層は材料をTa2O5:SnO2=20:80(モル%)、膜厚を5nm、無機誘電体層の膜厚を60nmに変えた点以外は実施例1と同様にして二層光情報記録媒体を製作した。
この二層光情報記録媒体に対し、実施例1と同様にして第一情報層の記録特性の評価を行ったところ、3Tパターンの初期C/Nと85℃85%RH条件での300時間保存後のC/N変化は、初期C/Nが53dB、300時間保存後のC/N変化が3dBであり、初期と300時間後の何れも良好であった。膜の浮き、膜の剥がれ、異常と思われる班点状変色の発現などは観察されなかった。また、反射率は6.5%であった。
次に、半径位置40mmの点で、8Tのマルチトラックの記録を行い、Pr=1.4mW、3.49m/sで再生し、ジッターを測定したところ、中央のトラックにおいて、σ/T=7.0%が得られた。このトラックの80℃、85%RHの条件下で300時間保存後のジッターは8.0%と良好であった。
また、この第一情報層の転移線速を測定した。ここで、転移線速とは、初期化処理により結晶状態となっているトラックに記録媒体の線速を変化させて連続光(パワーは15mW)を照射したときの、反射率が変化し始める線速をいう。
本実施例の記録層の第一情報層構成での転移線速は18m/sである。この転移線速は、記録層の結晶化速度を代用した値であり、目的の記録速度を達成するための重要な設計の目安である。
表5の実施例28〜30の欄に示した組成の記録層材料を第一記録層に用いた点以外は実施例27と同様にして光記録媒体を製作し、実施例27と同様にして第一情報層の記録特性の評価を行った。
それぞれの転移線速と8Tマツチトラック記録時の初期ジッターと80℃、85%RHの条件下で300時間保存後のジッターを表5に示すが、この記録層組成でも初期ジッター、300時間保存後ジッターともに問題ない値が得られた。
転移線速に関しては、図8のデータと共に実施例27の場合(図中の■)をプロットし、図10として示したが、SbTe(Ge)系であっても、二層構成の第一情報層(L0)の場合には、情報層が一層構成の場合(図中の□)と比較して矢印で示すように左にシフトし、InSb(Ge)系と同等の転移線速を示すことが分る。
2 第一下部誘電体層
3 第一記録層
4 第一上部誘電体層
5 第一反射層
6 無機誘電体膜層
7 第一環境保護層
8 接着層
9 第二基板(貼り合わせ基板)
10 第一情報層
20 第二情報層
21 第二下部誘電体層
31 第二記録層
41 第二上部誘電体層
51 第二反射層
71 第二環境保護層
R 反射率
T 透過率
A 吸収率
LV 転移線速
L0構成 第一情報層の層構成(図10参照)
Claims (12)
- 光の入射側から第一基板、第一情報層、第二情報層及び第二基板をこの順に有する二層光情報記録媒体において、第一基板が光照射側から順に少なくとも第一下部誘電体層、第一記録層、第一上部誘電体層、第一反射層、無機誘電体層を有し、第二情報層が光照射側から順に少なくとも第二下部誘電体層、第二記録層、第二上部誘電体層、第二反射層を有し、第一反射層が99.8〜95.0重量%のCuと、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、Moから選ばれる少なくとも一つの金属を含み、かつ、第一反射層の膜厚が4〜12nmであることを特徴とする二層光情報記録媒体。
- 第一情報層及び第二情報層が、光学的に分離可能な間隔で積層され、同一方向からの光照射により記録可能である請求項1記載の二層光情報記録媒体。
- 第一基板が透明である請求項1又は2記載の二層光情報記録媒体。
- 第一反射層が99.8〜97.0重量%のCuと、Ta、Nb、Zr、Ni、Cr、Ge、Au、及びMoから選択される少なくとも1種の金属を含む請求項1〜3の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 第一反射層の膜厚が6〜12nmである請求項1〜4の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 第一記録層及び/又は第二記録層が、少なくともInとSbとGeとを含む相変化型記録材料からなる請求項1〜5の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 第一記録層及び/又は第二記録層が、少なくともSbとTeとGeを含み、Ge<Te<Sbである相変化型記録材料からなることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- Geの含有量が3.5〜10原子%である請求項6又は7記載の二層光情報記録媒体。
- 第一記録層の厚みが、4〜16nmである請求項1〜8の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 第一上部誘電体層が、少なくともSnの酸化物とTaの酸化物とを含む請求項1〜9の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 第一下部誘電体層及び第二下部誘電体層が、ZnSとSiO2との混合物を含有する請求項1〜10の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
- 光が650〜660nmの波長のレーザー光である請求項1〜11の何れかに記載の二層光情報記録媒体。
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