光学信息记录媒体及光记录方法技术

本发明专利技术光学信息记录媒体在基板上至少具有相变型记录层，将结晶态部分作出未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为０．５μｍ以下的多种记录斑点长度来记录信息。揭示了特征在于利用从非晶态部分或熔融部分与周围结晶态部分的边界开始的晶体生长实际上进行的再结晶化进行擦除的光学信息记录媒体及适用于该媒体的光记录方法。本发明专利技术媒体能够高速重写，斑点边界跳动小，能够进行高密度的斑点长度调制记录，形成的斑点的长期稳定性非常好。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可擦写DVD等具有相变型记录层的高密度记录用光记录媒体及光记录方法，特别涉及单光束重写时与线速度的关系及与记录功率的关系和记录斑点长期稳定性得到改善的光记录及光记录方法。
技术介绍
通常，小型光盘(CD)及DVD是利用来自凹坑底部及镜面部分的反射光的干涉而产生的反射率变化来进行2值信号的记录及跟踪信号的检测。近年来，广泛使用相变型可擦写小型光盘(CD-RW、CD-Rewritable)作为与CD有互换性的媒体。另外，关于DVD，也提出各种相变型可擦写DVD的方案。这些相变型可擦写CD及DVD是利用非晶态与结晶态折射率之差而产生的反射率差及相位差变化来进行记录信息信号的检测。通常的相变型媒体具有在基板上设置下部保护层、相变型记录层、上部保护层及反射层的结构，利用这些层的多重干涉，控制反射率差及相位差，能够使其具有与CD及DVD的互换性。在CD-RW中，将反射率降低至15-25％的范围内，能够确保记录信号及槽信号的与CD的互换性，利用附加掩饰反射率低的放大系统的CD驱动器，就能够重放。另外，相变型记录媒体由于仅用单聚焦光束的光强度调制就能够进行擦除及再记录的过程，因此在CD-RW及可擦写DVD等相变型记录媒体中，所谓记录包含同时进行记录及擦除的重写记录。在利用相变进行信息记录时，可以采用晶态、非晶态、或他们的混合态，也可以采用多个结晶相，但现在实用化的可擦写相变型记录媒体，通常是对未记录及擦除状态采用晶态，而通过形成非晶态的斑点进行记录。作为记录层的材料往往采用含有硫族元素，即S、Se或Te的硫族化合物系合金。例如有以GeTe-Sb2Te3伪二元合金为主要成分的SeSbTe系合金、以InTe-Sb2Te3伪二元合金为主要成分的InSbTe系合金、以Sb0.7Te0.3共晶系为主要成分的AgSbTe系合以及GeSnTe系等。其中，主要实用化的是将过剩的Sb添加于GeTe-Sb2Te3伪二元合金而形成的合金系，特别是Ge1Sb2Te4或Ge2Sb2Te5等金属间化合物邻近组成。这些组成由于具有金属间化合物特有的不伴随相分离的结晶化的特征，晶体生长速度快，因此初始化容易，擦除时再结晶速度快。所以伪二元合金系和金属间化合物邻近组成向来都作为显示出具有实用性的重写特性的记录层而受到关(文献Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.69(1991)，p2849，或SPIE，Vol.2514(1995)，pp294-301等)。但是另一方面，在这些组成中，还生长了亚稳定的四方晶系的晶粒。由于这种晶粒的晶界明确，而且大小不一致，因其位向不同而呈现出显著的光学各向异性，因此存在容易产生光学白噪声等问题。而且，这样的粒径及光学特性不同的晶粒容易在非晶态斑点周围生长，因此容易增加斑点的跳动，或者由于与周围晶体的光学特性不同，容易作为未擦净而被检测出。因此，在高线速度的记录或高密度的斑点长度调制记录中，存在不能得到良好重放特性的问题。具体来说，可擦写DVD的标准中，最短斑点长度为0.6μm，若将最短斑点长度再缩短，则很明显，跳动将急剧增加。作为改善跳动的方法，有所谓吸收率补偿法。在以往的4层结构中，通常记录层吸收的光能中，反射率高的结晶态吸收的光能Ac小于反射率低的非晶态吸收的光能Aa(Ac＜Aa)。因此重写时有这样的问题产生，即新的记录斑点的形状等会因原来的状态是结晶态还是非晶态而发生变化，导致跳动增加。这种情况下，是使结晶态与非晶态的光能吸收效率大致相等，不管原来状态如何斑点形状稳定，这样来减少跳动(jitter)。再加上，由于晶体在熔融时另外还需要潜热这部分热量，因此希望结晶态吸收更多的光能(Ac＞Aa)。为了实现这一关系，有一种方法是至少增加一层光吸收层，形成5层以上的结构，用该吸收层吸收非晶态的光吸收的一部分。例如，在下部保护层与基板之间或在上部保护层之上插入An或Si等吸收层(Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.37(1998)，pp3339-3342，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol 36(1988)，pp2516-2520)。但是，这样的层结构，存在吸收层的耐热性及粘着性的问题，若反复重写，则微观的变形及录剥等劣化情况显著。而且，由于容易产生剥离等情况，也损害长期稳定性。也就是说，又要维持以往的4层结构，又要达到高密度，采用GeTe-Sb2Te3伪二元合金记录层是很难实现的。而且，如果用GeTe-Sb2Te3伪二元合金记录层，越是波长短，其复数折射率的实部越小，虚部越大，即具有与波长的依从关系。特别是使用短波长激光作为光源时，很难达到Ac＞Aa的条件。因此近年来，正使用AgInSnTe四元素合金作为记录层材料。AgInSbTe四元素合金的特征是能得到高达40dB的高擦除比，用以往的4层结构，不进行吸收率补偿，就能够以高线速度进行高密度的斑点长度调制记录。但是，所谓能进行高速记录，通常意味着结晶化速度快，容易擦除。因此往往是非晶态斑点也容易结晶化，记录斑点的长期稳定性差。近年来，信息量增大，为了缩短记录时间及提高信息传送速度，最近需要能够以更高速度进行记录重放的媒体。例如，CD的标准速度(1倍速)为1.2-1.4m/s，而能够以4倍速进行记录的CD-RW已商品化，而又要求有能够以8倍速、10倍速进行记录的CD-RW。另外，作为可擦写DVD，提出或已实现商品化的有DVD-RAM、DVD+RW、DVD-RW等。但是，与只读DVD相同容量的4.7GB可擦写DVD还没有实用化。也就是说，需要能够以高速记录短斑点、且斑点稳定性好的媒体。但是，以往认为高速记录与斑点稳定性是矛盾的特性，很难同时满足这两方面的特性要求。本专利技术者反复就结晶化及非晶化的原理进行研究，结果找到同时满足所有这些特性的划时代的媒体。也就是说，本专利技术的目的在于提供一种能够以高速度较好地记录短斑点、且斑点稳定性良好的光记录媒体及适合该光记录媒体的光记录方法。
技术实现思路
本专利技术的第1要点是一种光学信息记录媒体，所述光学信息记录媒体在基板上至少具有相变型记录层，将结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，利用从非晶态部份或熔融部分与周围结晶态部分的边界开始的晶体生长实际上进行的再结晶来进行擦除。本专利技术的第2要点是一种光学信息记录媒体，所述光学信息记录媒体在基板上具有以Ge、Sb、Te为主要成分的薄膜构成的相变型记录层，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度0.5μm以下的许多记录斑点长度来记录信息，其特征在于，该媒体以一定的线速度在足以使记录层熔融的记录功率Pw的记录光连续照射下能基本结晶化，而一旦以一定的线速度在足以使记录层熔融的记录功率Pw的记录光在进行照射后切断，则形成非晶态斑点。本专利技术的第3要点是一种光学信息记录媒体，所述光学信息记录媒体是在基板上按照从录放光的入射方向起依序设置第1保护层、相变型记录层、第2保护层及反射层构成的，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，相变型记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学信息记录媒体，在基板上至少具有相变型记录层，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为０．５μｍ以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，利用从非晶态部分或熔融部分与周围结晶 态部分的边界开始的晶体生长所导致的实际上进行的再结晶化来进行擦除。

【技术特征摘要】
JP 1998-9-9 254877/98;JP 1999-3-3 055792/99;JP 1991．一种光学信息记录媒体，在基板上至少具有相变型记录层，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，利用从非晶态部分或熔融部分与周围结晶态部分的边界开始的晶体生长所导致的实际上进行的再结晶化来进行擦除。2．如权利要求1所述的光学信息记录媒体，其特征在于，所述相变型记录层由以Ge、Sb及Te为主要成分的薄膜构成。3．如权利要求1所述的光学信息记录媒体，其特征在于，所述相变型记录层由以My(SbxTe1-x)1-y合金为主要成分的薄膜构成，其中0.6≤x≤0.9，0＜y≤0.2，M为Ga、Zn、Ge、Sn、In、Si、Cu、Au、Ag、Al、Pd、Pt、Pb、Cr、Co、O、S、Se、Ta、Nb及V中的至少1种。4．一种光学信息记录媒体，在基板上具有以Ge、Sb及Te为主要成分的薄膜构成的相变型记录层，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，该媒体在一定线速度的足以使记录层熔融的记录功率Pw的记录光连续照射下能基本结晶化，而在一定线速度的足以使记录层熔融的记录功率Pw的记录光照射后，遮断记录光，则形成非晶态斑点。5．如权利要求1～4的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种斑点长度记录信号时，将刚记录后即重放的信号的调制度记为M0。将记录后在80℃、80％RH条件下经过1000小时后重放的信号的调制度记为M1，则M1/M0≥0.9。6．如权利要求1～4的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在利用最短斑点长度为0.4μm的多种斑点长度记录EFM增强型调制方式的随机信号时，将刚记录后即重放的信号的调制度记为M0，将记录后在80℃、80％RH的条件下经过1000小时后重放的信号的调制度记为M1，则M1/M0≥0.9。7．一种光学信息记录媒体，在基板上从录放光的入射方向起依序设置第1保护层、相变型记录层、第2保护层及反射层构成，将该记录层的结晶态部分作为未记录及擦除状态，将非晶态部分作为记录状态，利用最短斑点长度为0.5μm以下的多种记录斑点长度来记录信息，其特征在于，相变型记录层厚度为5nm以上25nm以下，由具有下述区域的组成的GeSbTe合金为主要成分的薄膜组成，所述区域为在GeSbTe三元状态图中，用连接(Sb0.7Te0.3)与Ge的直线A、连接(Ge0.03Sb0.68Te0.29)与(Sb0.95Ge0.05)的直线B、连接(Sb0.9Ge0.1)与(Te0.9Ge0.1)的直线C、以及连接(Sb0.8Te0.2)与Ge的直线D等4条直线包围的区域，但不包含边界线上，第2保护层膜厚为5nm以上30nm以下。8．如权利要求7所述的光学信息记录媒体，其特征在于，记录层由具有下述区域的组成的GeSbTe合金为主要成分的薄膜组成，所述区域为在GeSbTe三元状态图中，用连接(Sb0.7Te0.3)与Ge的直线A、连接(Ge0.03Sb0.68Te0.29)与(Sb0.9Ge0.1)的直线B、连接(Sb0.9Ge0.1)与(Te0.9Ge0.1)的直线C、以及连接(Sb0.8Te0.2)与Ge的直线D等4条直线包围的区域，但不包含边界线上。9．如权利要求7所述的光学信息记录媒体，其特征在于，记录层由以Gex(SbyTe1-y)1-x合金为主要成分的薄膜构成，其中0.04≤x＜0.10，0.72≤y＜0.8。10．如权利要求7所述的光学信息记录媒体，其特征在于，记录层由以Gex(SbyTe1-y)1-x合金为主要成分的薄膜构成，其中0.045≤x≤0.075，0.74≤y＜0.8。11．如权利要求7～10的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，所述记录层还含有从O、P及S中选出的至少1种元素，这些元素的总含有量为0.1原子％以上5原子％以下。12．如权利要求7～10的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，所述记录层还含有从V、Nb、Ta、Cr、Co、Pt及Zr中选出的至少1种元素，这些元素的总含有量为8原子％以下，而且这些元素与Ge的总含有量为15原子％以下。13．如权利要求7～10的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，所述记录层还含有Al、In及Ge中选出的至少1种元素，这些元素的总含量为8原子％以下，而且这些元素与Ge的总含量为15原子％以下。14．如权利要求7～13的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，记录层膜厚为10nm以上20nm以下。15．如权利要求7～14的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，第2保护层膜厚为10nm以上25nm以下。16．如权利要求7～15的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，是录放光通过基板入射，进行信息记录或重放的媒体，第1保护层膜厚为50nm以上。17．如权利要求7～16的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，反射层膜厚为40nm以上300nm以下，体积电阻率为20nΩ·m以上150nΩ·m以下。18．如权利要求17所述的光学信息记录媒体，其特征在于，反射层膜厚为150nm以上300nm以下，由含有0.2原子％以上2原子％以下的Ta、Ti、Co、Cr、Si、Sc、Hf、Pd、Pt、Mg、Zr、Mo及Mn中的至少1种的Al合金构成。19．如权利要求17所述的光学信息记录媒体，其特征在于，反射层膜厚为40nm以上150nm以下，由含有0.2原子％以上5原子％以下的Ti、V、Ta、Nb、W、Co、Cr、Si、Ge、Sn、Sc、Hf、Pd、Rh、Au、Pt、Mg、Zr、Mo及Mn中的至少1种的Ag合金构成。20．如权利要求7～16的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，反射层为多层金属膜构成的多层反射层，该多层反射层整个膜厚的50％以上的体积电阻率为20nΩ·m以上150nΩ·m以下。21．如权利要求17～20的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在第2保护层与反射层之间设置膜厚为5nm以上100nm以下的界面层。22．如权利要求17所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在第2保护层与反射层之间设置膜厚1nm以上100nm以下的界面层，该界面层由含有0.2原子％以上2原子％以下的Ta、Ti、Co、Cr、Si、Sc、Hf、Pd、Pt、Mg、Zr、Mo及Mn中的至少1种的Al合金构成，反射层由含有0.2原子％以上5原子％以下的Ii、V、Ta、Nb、W、Co、Cr、Si、Ge、Sn、Sc、Hf、Pd、Rh、Au、Pt、Mg、Zr、Mo及Mn中r至少1种的Ag合金或Ag构成。23．如权利要求22所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在上述界面层与反射层之间存在由上述Al合金及/或Ag合金的氧化物构成的薄层，该氧化物层的厚度为1nm以上10nm以下。24．如权利要求7～23的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，记录信息的记录道的间距为0.8μm以下。25．如权利要求24所述的光学信息记录媒体，其特征在于，是仅仅将槽内作为记录道记录信息的媒体，在基板上具间距为0.8μm以下的槽，将重放光波长记为λ、该波长的基板折射率记为n时，槽深在λ/(20n)～λ/(10n)的范围内。26．如权利要求25所述的光学信息记录媒体，利用数值孔径NA为0.6～0.65的物镜使波长为630～670nm的光通过基板聚焦在记录层上进行数据录放，其特征在于，上述槽的槽间距为0.6～0.8μm，槽深为25～40μm，槽宽为0.25～0.5μm，而且该槽具有数据基准时钟信号周期T的30～40倍周期的蛇行，该蛇行的振幅(峰值对峰值)为20～80nm。27．如权利要求24所述的光学信息记录媒体，其特征在于，将槽内与槽间两者作为记录道记录信息，在基板上具有槽，将重放光波长记为λ，该波长的基板折射率记为n时，槽深为λ/(7n)～λ/(5n)，或λ/(3.5n)～λ/(2.5n)，槽宽GW及槽间宽度LW均为0.2μm以上0.4μm以下，而且GW/LW比为0.8以上1.2以下。28．如权利要求1、4或7的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在记录斑点间照射能够使非晶态结晶化的擦除功率Pe的记录光，将1个记录斑点时间长度记为nT时(T为基准时钟信号周期，n为2以上的整数)，将记录斑点时间长度nT依顺序分割为η1T、α1T、β1T、α2T、β2T、……αiT、βiT、……αmT、βmT、η2T(式中，m表示脉冲分割数，m=n-k，k为0≤k≤2的整数，而且，设∑i(αi+βi)+η1+η2=n，η1为η1≥0的实数，η2为η2≥0的实数，0≤η1+η2≤2.0，设αi(1≤i≤m)为αi＞0的实数，βi(1≤i≤m)为βi＞0的实数，设α1=0.1～1.5，β1=0.3～1.0，βm=0～1.5，αi=0.1～0.8(2≤i≤m)，而且，在3≤i≤m的i中，αi+βi-1在0.5～1.5的范围内，而且与i无关，为一定值，)在αiT(1≤i≤m)的时间内，照射足以使记录层熔融的Pw≥Pe的记录功率Pw的记录光；在βiT(1≤i≤m)的时间内，照射0＜Pb≤0.2Pe(但是在βmT中，可以为0＜Pb≤Pe)的偏置功率Pb的记录光以进行记录。29．如权利要求28所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在利用数值孔径NA为0.55～0.9的物镜将波长为350～680nm的光聚焦在记录层上进行数据录放时，使m=n-1或m=n-2，α1=0.3～1.5，α1≥αi=0.2～0.8(2≤i≤m)，αi+βi-1=1.0(3≤i≤m)，0≤Pb≤1.5(mW)，0.3≤Pe/Pw≤0.6，进行记录。30．如权利要求28或29所述的光学信息记录媒体，其特征在于，在利用数值孔径NA为0.55～0.65的物镜使波长为600～680nm的光通过基板聚焦在记录层上，取最短斑点长度范围为0.35～0.45μm的范围进行数据录放时，取n为1～14的整数，m=n-1，Pb与线速度无关，为一定值，Pe/Pw相应于线速度能够在0.4～0.6的范围内变化，(ⅰ)在记录线速度为3～4m/s范围内，设基准时钟信号周期T为T0，α1=0.3～0.8，α1≥αi=0.2～0.4，与i无关，为一定值(2≤i≤m)，α2+β1≥1．0，αi+βi-1=1．0(3≤i≤m)，βm=0.3～1．5，在αiT(1≤i≤m)的时间内照射记录功率Pw1的记录光，(ⅱ)在记录线速度6～8m/s范围内，设基准时钟信号周期T为T0/2，α’1=0.3～0.8，α’1≥α’i=0.3～0.5，与i无关，为一定值(2≤i≤m)，α’1+β’i-1=1.0(3≤i≤m)，β’m=0～1.0，在αiT(1≤i≤m)的时间内照射记录功率Pw2的记录光时，使α’i＞αi(2≤i≤m)，而且0.8≤Pw1/Pw2≤1.2，进行记录。31．如权利要求28所述的光学信息记录媒体，其特征在于，具有规定的记录区，使该媒体以恒角速度旋转，以使记录区最内圈的线速度为2～4m/s，记录区最外圈的线速度为6～10m/s，该记录区由按照半径分割的多个区域构成，相应于各区域内的平均线速度改变基准时钟信号周期T，使记录密度大致为一定，这样进行记录时，使m与区域无关，为一定值，从外圈区域向内圈区域，使Pb/Pe及/或αi(i为1≤i≤m的至少1个)单调减小，以进行记录。32．如权利要求31所述的光学信息记录媒体，其特征在于，上述记录区利用半径分割为p个区域，将最内圈一侧作为第1区域，将最外圈一侧作为第p区域，若第q区域(这里q为1≤q≤p的整数)中的角速度记为ωq，平均线速度记为&#60Vq&#62ave，最大线速度记为&#60Vq&#62max，最小线速度记为&#60Vq&#62min，基准时钟信号周期记为Tq，最短斑点时间长度记为nminTq，则&#60Vp&#62ave/&#60V1&#62ave在1.2～3的范围内，&#60Vq&#62max/&#60Vq&#62min为1.5以下，(ⅰ)在同一区域内，ωq、Tq、Xi、βi、Pe、Pb及Pw为一定值，最短斑点物理长度nminTq&#60Vq&#62ave为0.5μm以下，Tq&#60Vq&#62ave对于1≤q≤p的所有的q大致为一定值，而且m=n-1或m=n-2，α1=0.3～1.5，α1≥αi=0.2～0.8(2≤i≤m)，αi+βi-1=1.0(3≤i≤m)，0≤Pb≤1.5(mW)，0.4≤Pe/Pw≤0.6，(ⅱ)在各区域中，Pb、Pw、Pe/Pw、αi(1≤i≤m)、β1、βm可变，从外圈区域向内圈区域至少使αi(i为2≤i≤m中的至少1个)单调减小，以进行记录。33．如权利要求32所述的光学信息记录媒体，其特征在于，该记录区中Pw的最大值记为Pwmax，最小值记为Pwmin时，Pwmax/Pwmin≤1.2。34．如权利要求31～33的任一项所述的光学信息记录媒体，其特征在于，利用数值孔径NA为0.55～0.65的物镜使波长为600～680nm的光通过基板聚焦在记录层上进行数据录放时，上述记录区最内圈在半径20～25mm范围内，最外圈在半径55～60mm范围内，最内圈一侧的区域的平均线速度为3～4m/s，若第q区域(这里q为1≤q≤p的整数)中的角速度商为ωq，平均线速度为&#60Vq&#62ave，最大线速度为&#60Vq&#62max，最小线速度为&#60Vq&#62min，基准时钟信号周期为Tq，最短斑点时间长度为nminTq，则n为1～14的整数，m=n-1，ωq、Pb及Pe/Pw与区域无关，为一定值，Tq&#60Vq&#62ave相对于1≤q≤p的所有的q大致为一定值，而且满足(&#60Vp&#62ave-&#60Vq&#62min/&#60Vq&#62max+&#60Vq&#62min)＜10％，(ⅰ)设在第1区域中α11=0.3～0.8，α11≥α1i=0.2～0.4，与i无关，为一定值(2≤i≤m)，α12+β11≥1.0α11+β1i-1=1.0(3≤i≤m)，(ⅱ)在第p区域中，αp1=0.3～0.8，αp1≥αpi=0.3～0.5，与i无关，为一定值(2≤i≤m)，αpi+βpi-1=1.0(2≤i≤m)时，(ⅲ)在其他区域中，设α1i≤αqi≤αpi(2≤i≤m)，αq1作为α11与αp1之间的值，以进行记录。35．如权利要求34所述的光学信息记录媒体，其特征在于，使α1i≥αq1≥αp1(式中α11＞αp1)，以此进行记录。36．如权利要求34或35所述的光学信息记录媒体，其特征在于，Pb、Pe/Pw、β1、βm与区域无关，为一定值，使α1及αi(2≤i≤m)随区域而变化，以此进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：水野裕宣，大野孝志，堀江通和，
申请(专利权)人：三菱化学媒体株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]