可改写的光学信息介质制造技术

本发明专利技术涉及一种可改写的光学信息介质，该介质具有基于Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ－Ｏ合金的相变记录层（３），其组成为（Ｇｅ↓［ａ］Ｓｂ↓［ｂ］Ｔｅ↓［ｃ］）↓［１－ｄ］Ｏ↓［ｄ］，其中ａ＋ｂ＋ｃ＝１，０．０００１≤ｄ≤０．０３５。添加氧明显地加速Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ材料的结晶速率。这种介质适用于高速率记录（即至少８倍于ＣＤ速度），例如用于ＤＶＤ－ＲＡＭ和光带。介质层（３）中的含氧量可用于调整结晶速率以达到预定值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用激光束可擦除高速记录的光学信息介质，所述介质包括载有堆积层的衬底，该堆积层顺序包括第一介质层；含由Ge、Sb、Te和O组成的化合物的相变材料记录层；第二介质层和金属反射镜层。本专利技术还涉及在高存储密度和高数据率应用中这种光学记录介质的使用。基于相变原理的光学信息或数据存储是引人注目的，因其兼有直接重写(DOW)和容易与只读系统兼容的高存储密度的可能性。相变光学记录包括在薄结晶膜中使用聚焦激光束形成亚微米尺寸的非晶记录标志。在记录信息期间，介质相对于聚焦激光束移动，该聚焦激光束按照要被记录的信息进行调制。由此，在相变记录层中发生猝灭(quenching)，致使在未曝光区域内保持结晶的记录层的曝光区域中形成非晶信息位。通过用相同的激光加热使其再结晶可实现写入的非晶标志的擦除。非晶标志代表数据位，用低功率的聚焦激光束可通过衬底再生该数据位。相对于结晶记录层的非晶标志的反射差产生被调制的激光束，随后按照被编码的、被记录的数字信息，由检测器将该激光束转换为调制的光电流。高速相变光学记录的主要问题之一是要求的擦除(再结晶)速度。在例如盘形DVD-RAM和光带等的高密度记录和高数据率应用中，特别要求高结晶速度，其中完全结晶时间(完全擦除时间CET)必须短于50ns。如果结晶速度没有高到足以与相对于激光束的介质的线速度匹配，那么在DOW期间，在先记录的旧数据(非晶标志)不能被完全去除(被再结晶)。这将引起高噪声电平。在开篇中所述的这种光学信息介质披露于美国专利US5100700中。已知的该相变型介质包括载有堆积层的衬底，该堆积层顺序包括第一介质层或保护层；氧含量在5～20原子％之间的相变Ge-Sb-Te化合物的记录层；第二介质层和金属反射层。这样的堆积层可被称为(S)IPIM结构，其中S表示衬底，M表示反射或反射镜层，I表示介质层和P表示相变记录层。所述专利没有公开有关CET或擦除速度的任何准则。正如下面所示的那样，在记录层中这种较高的氧浓度不仅对CET值有不利影响，而且对例如失稳和可循环性等其它重要的参数也有不利影响。可循环性表示重复的写入(非晶化)和擦除(再结晶)操作的最大数，其中例如失稳或记录介质反射的变化保持在特定值以下。本专利技术的目的在于提供特别适于例如DVD-RAM和光带等的有50ns或更短的CET值的高速光学记录的可改写的光学信息介质。在本文中高速记录被理解为相对于激光束的介质的线速度至少为7.2m/s，该速度为按照Compact Disc标准的速度的六倍。最好，CET值应低于45ns，这对9.6m/s的线速度是必需的，该速度相应于CD速度的8倍，或者甚至在35ns以下，这对14.4m/s的线速度是必需的，该速度相应于CD速度的12倍。介质的失稳应该在低的恒定值。并且，介质应该有良好的可循环性。按照本专利技术用开篇中所述的光学信息介质可实现这些目的，所述光学信息介质的特征在于，在记录层中的化合物有的组成为(GeaSbbTec)1-dOd，其中a+b+c＝10.0001≤d≤0.035；-厚度为70～(70+λ/2n)nm的第一介质层，其中λ为激光束的波长，n为该层的折射率；-厚度为10～35nm的记录层；-厚度为10～50nm的第二介质层；-厚度为60～160nm的金属反射镜层。已发现基于Ge-Sb-Te的化合物，当将氧以0.01～3.5原子％，最好是0.1～2.0原子％的少量添加到化合物中时，CET值可急剧减小。由于获得记录层的工艺气氛，例如在其中不可避免地存在氧本底压力的惰性气体气氛中通过溅射来获得记录层时，因而几乎不能获得较低的氧值。氧浓度在3.5原子％以上时，记录层的CET值上升到50ns以上，并对失稳和DOW可循环性有不利影响。此外，在DOW期间非晶和晶体反射的最大变化变得不能被接受。并且，当含氧量太高时，因容易形成氧化物，因而记录的数据(非晶标志)将变得不稳定。对于添加氧的Ge-Sb-Te化合物而言，可使用各种各样的组成。例如在美国专利5289453中所披露的那些。所述专利披露了位于三角形三元Ge-Sb-Te组成相图中的区域内的化合物GexSbyTez，其中原子百分比x、y和z满足45#z#55.5，0.5#y/((x+y)≤0.72和x+y+z＝100。在由本申请人申请的未提前公开的国际专利申请IB97/00677(PHN15881)中描述的化合物是特别有用的。这些化合物的组成按原子百分比由下列化学式限定Ge50xSb40-40xTe60-10x，其中0.166≤x≤0.444。这些组成位于三角形Ge-Sb-Te组成相图中连接化合物GeTe和Sb2Te3的线上，并包括化学计量化合物Ge2Sb2Te5(x＝0.445)，GeSb2Te4(x＝0.286)和GeSb4Te7(x＝0.166)。这些化合物显示低于100ns的低CET值。在由本申请人申请的未提前公开的申请号为97203459.9(PHN 16586)的欧洲专利申请中描述了优选的化合物。这些化合物的组成按原子百分比由三元组成相图Ge-Sb-Te中的区域所限定，所述区域为具有下列顶点的五边形区域Ge14.2Sb25.8Te60.0(P)Ge12.7Sb27.3Te60.0(Q)Ge13.4Sb29.2Te57.4(R)Ge15.1Sb27.8Te57.1(S)Ge13.2Sb26.4Te60.4(T)；用这些化合物可实现CET值低于50ns。特别有用的是有下列组成的化合物(GeSb2Te4)1-xTex其中摩尔份数x满足0.01≤x≤0.37。这些组成位于三元组成相图中连接GeSb2Te4和Te的连线上，但处于五边形区域PQRST内。用这些化合物可实现CET值低于45ns。当将按照本专利技术范围内的氧添加至上述Ge-Sb-Te化合物中时，可获得甚至更低的CET值。第一介质层即在衬底与相变记录层之间的层保护记录层免受湿气和保护衬底免受热损伤，并且使光学对比度最佳。从失稳的观点来看，第一介质层的厚度至少为70nm较好。从光学对比度的观点来看，该层的厚度应限于(70+λ/2n)nm，其中λ为激光束的波长，n为第一介质层的折射率。上述Ge-Sb-Te-O化合物的CET值取决于记录层的层厚度。当层厚度增加到10nm时，CET迅速减小。当记录层厚度大于25nm时，CET基本上与厚度无关。在35nm以上时，对介质的可循环性有不利影响。通过在大量的DOW循环例如105之后的光学对比度的相对变化测量介质的可循环性。在每一循环中，通过用激光束加热实现的再结晶擦除写入的非晶位，同时写入新的非晶标志。在理想情况下，循环后的光学对比度保持不变。其可循环性直到35nm的记录层层厚度实际上为恒定。作为兼顾有关CET和可循环性要求的结果，记录层的厚度应该在10～35nm之间的范围内，在20～35nm之间较好，在25～35nm之间更好。具有厚度在25与35nm之间的记录层的介质在第一个105DOW循环期间有恒定的低失稳。发现第二介质层即在记录层与金属反射镜层之间的层的最佳厚度范围在10～50nm之间，在20～40nm之间更好。当该层太薄时，对在记录层与金属反射镜层之间的热绝缘有不利影响。结果，记录层的冷却速率增加，这导致结晶过程变慢和可循环性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用激光束可擦除高速记录的光学信息介质，所述介质包括载有堆积层的衬底，该堆积层顺序包括第一介质层；含由Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ和Ｏ组成的化合物的相变材料记录层；第二介质层和金属反射镜层，其特征在于，－该化合物的组成为（Ｇｅ↓［ａ］Ｓｂ↓［ｂ ］Ｔｅ↓［ｃ］）↓［１－ｄ］Ｏ↓［ｄ］，其中：ａ＋ｂ＋ｃ＝１０．０００１≤ｄ≤０．０３５－厚度为７０～（７０＋λ／２ｎ）ｎｍ的第一介质层，其中λ为激光束的波长，ｎ为该层的折射率；－厚度为１０～３５ｎｍ的记录层；－厚度 为１０～５０ｎｍ的第二介质层；－厚度为６０～１６０ｎｍ的金属反射镜层。

【技术特征摘要】
EP 1997-12-11 97203894.71.一种利用激光束可擦除高速记录的光学信息介质，所述介质包括载有堆积层的衬底，该堆积层顺序包括第一介质层；含由Ge、Sb、Te和O组成的化合物的相变材料记录层；第二介质层和金属反射镜层，其特征在于，-该化合物的组成为(GeaSbbTec)1-dOd，其中a+b+c＝10.0001≤d≤0.035-厚度为70～(70+λ/2n)nm的第一介质层，其中λ为激光束的波长，n为该层的折射率；-厚度为10～35nm的记录层；-厚度为10～50nm的第二介质层；-厚度为60～160nm的金属反射镜层。2.如权利要求1所述的光学信息介质，其特征在于，在该化合物中0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国富，BAJ雅各布斯，JCN里珀斯，HJ波尔格，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]