专利名称：光存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于通过光照射来记录、擦除和再现数据的光存储介质。本发明特别涉及到一种诸如可重写相变光存储介质的光存储介质，如光盘和光卡，它在以高线速度进行光记录时具有高记录特性。
背景技术：
以下说明几类已知的可重写相变光存储介质。
相变光存储介质是有叠层结构的光存储介质，其中，在衬底上至少依次叠加介质层、记录层(或膜)、另一介质层和反射层，衬底具有一个在记录、擦除和记录时使用不同功率的激光束照射的面。
记录时，激光脉冲被施加(照射)到记录层上，熔化并迅速冷却记录层以在其上形成非晶态记录标记。记录标记具有低于晶相的反射率，因而作为被记录数据是光学可读的。
在擦除记录标记时，能量低于记录激光脉冲的激光照射到记录层上，将记录层加热到结晶温度或更高但低于记录层的熔点。温度升高迫使记录标记从非晶相转变成晶相，从而擦除记录标记以便重写。
用作这种记录层的常用材料为Ge-Sb-Te合金、Ag-In-Sb-Te合金等，因为他们具有高结晶速率。
具有这种材料的记录层的光存储介质通常在记录层的两侧提供耐热和可渗透介质层，用于防止记录层变形或开裂。
具有包含ZnS成分的介质层的已知可重写相变光存储介质在记录层的一侧或每一侧上提供氮化物界面层，以防止硫渗入记录层。
另一种已知的可重写相变光存储介质在介质层上，与激光入射侧相对的一侧，提供了以Al、Ag等作为主要成分的金属反射层用于提高反射率。
最近的高记录密度相变光存储介质要求高记录速度。例如，最近的可重写相变光存储介质，如DVD或DVD-RW，具有2.4倍DVD速度的最大线速度，但是每个DVD记录花费25分钟。实际的记录时间是15分钟或更短。因而，可实现的最大线速度是4倍DVD速度或更高。
为了光盘的高效使用，研究了高线速度记录。例如，根据DVD标准，1倍速的记录线速度为3.5m/s。
日本的未审查专利公报第5号(1993)-16528和5(1993)-4453公开了用Ge-Sb-Te合金或Ge-Sb-Te-In合金作为记录层的光存储介质。
本发明的发明人在这些未审查专利公报基础上关于光存储介质的实验显示了除其它而外DVD和DVD-RW之间的低匹配性、低反射率。
日本专利第3150267号公开了一种光存储介质，采用Ge(或Si)-Ag-In-Sb-Te合金(Ge或Si被添加到Ag-In-Sb-Te合金中)作为其主要成分表示为[(AaBbCc)1-dDd]1-eEe的相变记录层。符号“A”表示Ag和/或Au；“B”表示Sb和/或Bi；“C”表示Te和/或Se；“D”表示In，或In和Al和/或P；而“E”表示Si、Ge、Sn和P其中的一个或多个。符号“a”“b”“c”和“d”表示原子比0.001≤a≤0.20；0.40≤b≤0.90；0.10≤c≤0.50(a+b+c＝1)；0≤d≤0.06；以及0.001≤e≤0.10。
在该日本专利中公开的记录层包含至少一种选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mn、W和Mo的元素。该被选择元素在记录层中占5％原子比或更少。
本发明的发明人关于该日本专利中所公开的光存储介质的实验获得了高线速度记录，但只在记录层组成的某些有限区域上。该日本专利的一个实施例的记录层采用组成[(AgaSbbTee)1-dInd]1-eSie(a＝0.123，b＝0.544，c＝0.333，d＝0.05，e＝0.017)。包含该组成的光存储介质允许以最大线速度12m/s重写，但是不足以用于4倍DVD速度记录或更高线速度14m/s记录。
日本未审查专利第2002-264515号公开了一种光存储介质，它具有包含主要元素Ge、In、Sb和Te的记录层。这些元素分别具有组成比(原子％)α、β、γ和δ，其中，α+β+γ+δ＝100且0.1≤α≤7，1≤β≤9，61≤γ≤75和22≤δ≤30。
本发明的发明人关于该未审查专利公报所公开的光存储介质的实验获得了高达3倍DVD速度的结晶速率，但不足以用于4倍DVD速度或更高速度的记录。
日本未审查专利第2000-313170号公开了一种光存储介质，可以用一个在宽的线速度范围记录，使用表示为[(SbxTe1-x)Ge1-y]zM1-z(0.7≤x≤0.9，0.8≤y＜1，0.88≤z＜1，“M”为In和/或Ga的记录层)。
本发明的发明人关于该未审查专利公报所公开的光存储介质的实验获得了高线速度记录，但只是在记录层组成的某个有限区域，或0.72≤x≤0.74，但显示出相对低的结晶速率，不足以用于4倍DVD速度或更高速度记录。
如上面所讨论的，已知的可重写相变光存储介质不能在高线速度如4倍速或更高速度显示出适宜的记录特性。详细地说，在高线速度记录中记录层在记录层上的结晶区内形成无定形(非晶)区时，已知存储介质显示出低反射率或低结晶速率。
发明内容
本发明提供一种在高线速度如4倍DVD速度或更高速度时具有适宜的记录特性并且不受多次重写影响的光盘。
本发明提供一种光盘，该光盘包含衬底、在衬底上形成的第一保护层、在第一保护层上形成的记录层、在记录层上形成的第二保护层，以及在第二保护层上形成的反射层，其中记录层包含被表示为(SbxTe1-x)aGebInc的组分，其中原子比为0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。
图1是根据本发明的光盘实施例的局部放大垂直纵向截面视图；图2是激光脉冲调制记录方案的示例；图3是以6倍速记录的信号波示例；图4是调制振幅计算示例；图5是本发明的实例和对照例的记录特性表；图6是表示调制振幅和反射率对衬底沟槽深度的图表；以及图7是已知记录方案的示例。
具体实施例方式
将参考
根据本发明的实施例。
如图1所示，根据本发明的光盘10具有叠层结构，其中至少在衬底1上依次叠加第一保护层2、记录层3、第二保护层4和反射层5。在反射层5上可以提供第三保护层6。
记录层3包含表示为(SbxTe1-x)aGebInc的组分，符号“x”、“a”、“b”和“c”表示原子比0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10(a+b+c＝1)，以及对于Ge和In的组合，-0.05≤b-c≤0.05。
记录层3包含至少一种选自Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga的元素。被选元素在记录层3中占3％原子比或更少。
反射层5包含主要成分Ag。衬底1具有螺旋沟槽或同心沟槽，沟槽深度dg为20nm≤dg≤30nm。
根据本发明的光盘10可用作相变光盘如DVD-RW，以及可重写介质，例如其上数据可被重写好几次的光卡。
下面对应用了本发明的光盘10的DVD-RW进行说明。
衬底1由在用入射到衬底表面1a的激光束L记录时不受灰尘、断裂等的影响的透明材料构成，如图1所示。这样的透明材料为玻璃、聚碳酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸盐树脂、聚烯烃树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。这些材料中，聚碳酸酯树脂由于其低双折射性和吸湿性，以及柔韧性，是最佳选择。
衬底1的合适厚度在0.01～5mm范围内。对于DVD-RW(整体厚度有1.2mm)，0.6mm的厚度是可行的。薄于0.01的厚度即使在使用入射到衬底1表面1a的聚焦激光束记录时，也容易受灰尘的影响。厚度大于5mm使得很难给物镜提供高的数字孔径，这造成大的激光束点尺寸，从而降低记录密度。
衬底1可以是柔性或刚性衬底。柔性衬底用于带式、薄片式或卡式存储介质。刚性衬底用于卡式或盘式存储介质。
在每个衬底上叠加第一保护层2、记录层3、第二保护层4、反射层5和第三保护层6后，可以制成两个衬底1。这两个衬底可将它们的背面彼此粘贴形成空气-三明治结构、空气-入射结构或密着结构。
第一和第二保护层2和4保护衬底1和记录层3免受可能导致变形从而降低记录特性的热的影响，同时也可用来通过光干涉增强再现时的信号对比度。
第一和第二保护层2和4在记录和再现时对激光束是透明的，分别具有反射率n，其中1.9≤n≤2.3。这些保护层不一定由相同的材料或组成构成。ZnS和SiO2复合膜是用于这些保护层的最佳选择，这是由于其相对于重复记录和擦除具有的高记录灵敏度、高C/N、高可擦除性等。
第一保护层2的厚度范围从约5nm～500nm。尽管如此，为防止开裂或从衬底1或记录层3剥落，可行的范围是40～300nm。
为了获得高记录性能如高C/N、高可擦除性等，同时为了稳定的多次重写，第二保护层4的可行厚度范围为0.5～50nm。
反射层5的材料的主要成包括的呈现光反射性的金属，如Al、Au或Ag，或任何这些金属的合金，以及由一种或多种金属或半导体构成的附加元素。或者，它可包含Al、Au或Ag的混合物，以及金属氮化物、金属氧化物或具有Al或Si的金属硫族化合物(chalcogenide)。
作为高光反射率和高热导率的反射层5的材料，以金属如Al、Au或Ag，以及任何这些金属的合金为主要成分是合适的。
一种推荐使用的合金由Al和至少一种选自Si、Mg、Cu、Pd、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、Mn、Zr等的元素构成。另外一种推荐合金由Au或Ag，以及至少一种选自Cr、Ag、Cu、Pd、Pt、Ni、Nd等的元素构成。这些合金呈现抗高温、高湿等的高抗环境特性。高线速度记录的最佳选择是金属或合金(包含Ag)作为主要成分，呈现实部小的光常数。
根据用于该层的金属或合金的热导率，反射层5的可行厚度为50～300nm。50nm或更大的厚度不会使光因子如反射率发生改变，而对于冷却速率影响很大。超过300nm的厚度降低了生产效率，由于产生这样厚的层需要很长时间。因而，在考虑冷却速度的前提下，必须在上述可行范围内通过使用高热反射率的材料来调节厚度。
当反射层5由含纯银(Ag)或银合金的材料构成时，任何与反射层5接触的层，如第二保护层4优选由不含硫(S)的材料构成。这是因为在长时间储存后，由于硫从含硫层向反射层5扩散形成AgS化合物，可能使含硫层和由含纯银或银合金构成的保护层5的叠层产生缺陷。
记录层3(本发明特征之一)是Ge-In-Sb-Te合金或具有Ag或Si、Al、Ti、Bi和Ga的至少一种元素的Ge-In-Sb-Te合金的合金层。对于低激光功率记录，记录层3的可行厚度范围为10～25nm。厚度低于10nm使记录层3很难结晶，而厚度超过25nm在记录时需要高激光功率。
在记录层3的一侧或每一侧可提供界面层。界面层的一个要求是不含硫组分，硫组分可能由于反复重写而渗透到记录层3中，从而降低记录、擦除特性等。
界面层优选包含氮化物、氧化物和碳化物中的至少一种材料。推荐使用的材料是氮化锗、氮化硅、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅和碳。这些材料中至少一种被优选用作界面层材料。氧、氮、氢等可添加到这些材料中。氮化物、氧化物和碳化物可能偏离其化学计量组成。换言之，材料中的氮、氧或碳可能过剩或短缺，这可能增强界面层，从而使其很难剥落，因而优选用于长时间存储。
第二保护层4优选由ZnS和SiO2复合物构成。当层5包含Ag或Ag合金时，可在第二保护层4和反射层5之间提供扩散保护层。它限制了反射层5反射率的减小，否则由于包含在第二保护层4中的硫(S)和反射层5中的银(Ag)反应产生AgS化合物，而使反射层5的反射率下降。
对扩散保护层的一个要求是，象界面层一样不含硫成分。扩散保护层优选包含氮化物、氧化物和碳化物中至少一种材料。推荐材料是氮化锗、氮化硅、氮化铝、氧化铝、氧化锆、氧化铬、碳化硅和碳。这些材料中至少一种优选用作扩散保护层材料。氧、氮、氢等可被添加到这些材料中。氮化物、氧化物和碳化物可能偏离其化学计量组成。换言之，材料中的氮、氧或碳可能过剩或短缺。
根据本发明的光存储介质在记录时所使用的光源可以是激光束或高光密度的频闪灯光。推荐光源为半导体激光器，由于它体积小、能耗低并且易于调节。
记录时，处于晶相的记录层3暴露到激光脉冲下，从而在其上形成无定形相记录标记。反之，记录层处于无定形相时，可在记录层3上形成晶相记录标记。
擦除时，无定形相记录标记暴露于激光束下，从而被转变成晶相，或晶相记录标记暴露于激光束下，从而被转变为无定形相。
推荐用无定形相作记录标记，它能够实现高速记录，并且很难引起记录层3变形。
形成记录标记时推荐使用高光强度激光束，而擦除时以及用于通过单次光束辐射完成重写的单光束重写时，使用相对弱的激光束，所述重写需要短的重写时间。
接下来公开的是制造根据本发明的光存储介质的方法。
可通过已知的真空薄膜形成技术如真空蒸发(电阻加热或电子束蒸发)、离子镀或溅射(DC、AC或反应溅射)在衬底1上形成第一保护层2、记录层3、第二保护层4和反射层5(以及第三保护层6)的叠层。由于易于调节组成和膜厚，溅射是最可行的方法。
优选用真空成膜装置进行生产(用于在一个真空室同时形成多个数目的衬底1的批量工艺或逐个形成衬底1的单盘工艺)。
可通过控制溅射电源功率和电源接通时间，或用石英晶体膜厚检测仪监测每一层的淀积进程来调节第一和第二保护层2和4(以及第三保护层6)、记录层3和反射层5的膜厚。
这些层可在衬底固定、发送或旋转时被形成于衬底1上。优选衬底1绕其轴旋转，而且更优选作轨道运动以获得较高的膜厚均匀度。优选冷却衬底以防止翘曲。
这些层可覆盖以ZnS或SiO2介质层，或含紫外线固化树脂的树脂保护层。这些层形成(并进一步用介质层或树脂保护层覆盖)后，可用粘接剂等将两块衬底1彼此粘接在一起。
记录前，优选将记录层3暴露于激光束或氙电子闪光灯下以便结晶。
以下讨论的是根据本发明的光存储介质的实例1～12(相变光存储介质)和相变光存储介质比较例1～9之间的对比。
按照下列技术规范对实施例执行记录单光束重写配备650nm波长的激光二极管和NA＝0.6的光学镜头的盘驱动测试仪(DDU1000，PULSETEC CO.)。
记录线速度14m/s(相对于4倍DVD速度)和21m/s(相对于6倍DVD速度)，具有8-16调制随机图形。
时钟脉冲周期T对于14m/s为9.6ns，对于21m/s为6.3ns。
比特长度0.267μm/bit
对于目标轨道和毗邻轨道，以和容量为4.7Gbytes的DVD-ROM相同的密度执行10次记录(重写)到目标轨道和毗邻轨道。信号被再现机(LM220A，SHIBASOKU CO.)以0.7mW(再现功率Pr)的固定功率再现，并在信号电平的中心被限幅，以用于测量7.0m/s(线速度)时的时钟对数据抖动比(clock to data jitter)。
详细地，记录按照根据下列记录方案(脉冲图形)划分的脉冲顺序执行。
在形成长度为nT(T为给定线速度下的时钟时间)的记录标记时，脉冲按照m＝(n-k)/2，k＝3(n为奇数)或k＝4(n为偶数)的原则划分。用三个等级的激光功率来调制脉冲记录功率Pw，擦除功率Pe和偏压功率Pb(Pw＞Pe＞Pb)。激光调制以AtT、BtT、A1T、B1T、...、AmT、BmT和CT的顺序执行，在AtT、A1T、...和AmT处为记录功率Pw的等光强周期和在BtT、B1T、...、BmT和CT处为偏压功率Pb的等光强周期，其中，At3+Bt3＝Atod+Btod＝Am+Bm＝2T，并且At4+Bt4＝Atev+Btev＝3T，At3、At4、Atod和Atev为n＝3、4、n≥5(奇数)、n≥6(偶数)的At，Bt3、Bt4、Btod和Btev为n＝3、4、n≥5(奇数)、n≥6(偶数)的Bt。
这些记录技术规范足以为呈现高结晶速度的光存储介质提供迅速冷却过程，因而成功地限制了记录标记的再结晶。
其结果达到了在理想电平下对记录标记的厚度和长度的调节，这产生足够的信号电平。
已经发现，随n＝3、4、n≥5(奇数)、n≥6(偶数)而变化并被划分为参数At3(n＝3)、At4(n＝4)、Atod(n≥5)和Atev(n≥6)的At给出了高信号特性。
利用X-射线荧光光谱仪(SRS303，SIMENCE CO.)对记录层3的组成进行定量分析。
在由聚碳酸酯树脂构成的直径120mm和厚度0.6mm的衬底1上形成图1所示各层。在衬底1上形成的是道距为0.74μm以及深度为25nm的沟槽，沟槽宽度和两沟槽之间区域宽度的比值大约为40∶60。
将真空成膜室抽真空至3×10-4Pa。真空室充氩气到2×10-1Pa，通过高频磁控溅射在衬底1上施加含20mol％SiO2的ZnS以形成厚60nm的第一保护层2。
通过3-元素单合金靶Ge、Sb和Te以及另外的3-元素单合金靶In、Sb和Te的共同溅射，在第一保护层2上形成厚16nm的记录层3{组成比Ge2In5Sb76Te17，x＝0.817(Sb和Te的比值)}。
记录层3上叠加的是厚度为16nm、与第一保护层2由相同材料构成的第二保护层4，以及厚度为120nm、由Ag-Pd-Cu靶制成的反射层5。
从真空室取出具有叠层的衬底1。通过旋涂在反射层5上涂覆丙烯酸紫外线固化树脂(SK51110 SONY CHEMICAL CO.)。将树脂暴露于紫外线中，从而使其硬化，以在反射层5上形成厚3μm的第三保护层6。
按照上述相同工艺制备另一衬底1。用粘接片将两个衬底1彼此粘接在一起，由此制成双面光盘。
双面光盘暴露到具有宽光束的激光下，以便将其加热到结晶温度或更高温度实现初始化，该激光在光盘上的光道方向的宽度大于其在光盘直径方向的另一宽度。
对衬底一侧的相变记录层3的导向沟槽进行记录。从激光束入射方向看，沟槽有一个凸起形状。
记录方案如下每个脉冲的宽度(图2)线速度为14m/s(相当于4倍速)时，At3＝0.95[T]，Atod＝0.75[T]，At4＝Atev＝1.10[T]，Am＝0.95[T]，以及C＝1.00[T]；线速度为21m/s(相当于6倍速)时，At3＝0.80[T]，Atod＝0.95[T]，At4＝Atev＝1.50[T]，Am＝0.90[T]，以及C＝0.50[T]。
时钟时间T4倍速时为9.5ns，6倍速时为6.3ns。
标记长度(Mark Length)为3T、4T和5T以及更长的最高脉冲(toppulse)At的延迟时间α31(T)，遵循3T间隔分别为α33＝α34＝0.1，以及α35＝0.2标记长度(Mark Length)为3T、4T和5T以及更长的最高脉冲(toppulse)Tt的延迟时间α41(T)，遵循4T间隔分别为α43＝α44＝0.2，以及α45＝0.3标记长度(Mark Length)为3T、4T和5T以及更长的最高脉冲(toppulse)Tt的延迟时间α51(T)，遵循5T间隔分别为α53＝α54＝0.3，以及α55＝0.4
根据下列方案以4倍速和6倍速对目标光道和毗邻光道执行10次重写记录功率Pw/擦除功率Pe4倍速18.0/9.0Mw，6倍速22.5/10.5mW最低功率Pb4倍速和6倍速0.5mW对从光盘(实例1)再现的信号进行时钟脉冲数据抖动和信号电平(调制振幅)测量。
实例1显示适合的特性4倍速和6倍速抖动分别为8.3％和9.9％；4倍速和6倍速调制振幅分别为72％和67％。图3所示是6倍速记录时的一个眼图。图4所示是|14/|14H×100给出的调制振幅。
图5中示出了实例1以及其它实例，还有比较例的记录特性。
除记录层3(组成比Ge2In3Sb74Te21，x＝0.779)是通过In、Sb和Te的3-元素单合金靶和另外的Ge靶共同溅射形成之外，光盘实例2由与实例1相同的方法制造。
根据脉冲宽度记录方案(图2)At3＝1.10[T]，At4＝1.50[T]，Atod＝1.00[T]，Atev＝1.50[T]，Am＝1.00[T]，以及C＝0.30[T]，以4倍速执行记录。
在以和实例1同样的方式对4倍速记录进行测量时，实例2显示几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3(组成比Ge2In3Sb79Te16，x＝0.832)是通过In、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge和Sb的2-元素单合金靶共同溅射形成之外，光盘实例3以和实例1相同的方法制造。
根据脉冲宽度记录方案(图2)At3＝0.80[T]，At4＝1.00[T]，Atod＝0.65[T]，Atev＝1.00[T]，Am＝0.80[T]，以及C＝1.50[T]，以6倍速执行记录。
在以和实例1同样的方式对6倍速记录进行测量时，实例3呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
根据脉冲宽度记录方案(图2)At3＝1.00[T]，Atod＝1.00[T]，At4＝Atev＝1.80[T]，Am＝1.00[T]，以及C＝0.30[T]，以28m/s的线速度执行进一步记录。
根据下列方案以8倍速对目标光道和毗邻光道执行重写10次
记录功率Pw/擦除功率Pe26.0/12.0mW最低功率Pb0.5mW在实例3以和实例1相同的方式测量。实例3显示适合的特性时钟脉冲数据抖动10.2％；调制振幅62％，如图5所示。
除记录层3(组成比Ge7In7Sb70Te16，x＝0.814)是通过In、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge靶共同溅射形成之外，光盘实例4以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例4呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3(组成比Ge7In2Sb75Te16，x＝0.824)是通过In、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge靶共同溅射形成之外，光盘实例5以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例5呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ag1％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Ag靶共同溅射形成之外，光盘实例6以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例6呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ti1％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Ti靶共同溅射形成之外，光盘实例7以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例7呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Si1％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Si靶共同溅射形成之外，光盘实例8以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下时，4倍速和6倍速记录时实例8呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Al1％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Al靶共同溅射形成之外，光盘实例9以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例9呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Bi2％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Bi靶共同溅射形成之外，光盘实例10以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例10呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3{组成比Ge1In5Sb77Te17(x＝0.819)+Ga2％}是通过Ge、In、Sb和Te的4-元素单合金靶和另一个Ga靶共同溅射形成之外，光盘实例11以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例11呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除反射层5是通过使用Ag-Nd-Cu合金溅射形成外，光盘实例12以和实例1相同的方法制造。
根据和实例1相同的记录方案，以4倍速和6倍速执行记录。
在和实例1相同的测量情况下，4倍速和6倍速记录时实例12呈现几乎和实例1相同的特性，如图5所示。
除记录层3(组成比Ge2In5Sb71Te22，x＝0.763)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个In、Sb和Te的3-元素单合金靶共同溅射形成之外，光盘比较例1以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，由于结晶速率低，在例1上以4倍速或更高速度记录失败，从而一部分记录标记在例1的间隔部分形成。
除记录层3(组成比Ge1In4Sb81Te14，x＝0.852)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个In、Sb和Te的3-元素单合金靶共同溅射形成之外，光盘比较例2以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例2上以4倍速和6倍速记录失败，从而两种速度下调制振幅都低于60％(DVD-RW标准)。
除记录层3(组成比Ge1In2Sb77Te20，x＝0.794)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge靶共同溅射形成之外，光盘比较例3以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例3上以4倍速和6倍速记录失败，从而例3在80℃和85％储存96小时后，无定形记录标记在再现信号的80℃-储存特性下结晶化，这导致调制振幅降低，尽管时钟脉冲数据抖动可以和本发明的实例一样令人满意，在4倍速和6倍速分别为8.4％和10.2％。
除记录层3(组成比Ge12In7Sb66Te15，x＝0.815)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge靶共同溅射形成之外，光盘比较例4以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例4上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为14.7％和20.4％，大于本发明的实例1～11的时钟对数据抖动比，同时反射率低于18％(DVD-RW标准)，不符合要求。
除记录层3(组成比Ge7In12Sb66Te15，x＝0.815)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个In靶共同溅射形成之外，光盘比较例5以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例5上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为14.2％和15.6％，大于本发明的实例1～11的时钟对数据抖动比，同时反射率低于18％(DVD-RW标准)，不符合要求。
除记录层3(组成比Ge9In3Sb73Te15，x＝0.830)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Ge靶共同溅射形成之外，光盘比较例6以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例6上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为14.1％和19.8％，大于本发明的实例1～11的时钟对数据抖动比。
除记录层3(组成比Ge2In8Sb72Te18，x＝0.800)是通过Ge、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个In靶共同溅射形成之外，光盘比较例7以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例7上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为13.2％和13.3％，大于本发明的实例1～11的时钟对数据抖动比。
除记录层3(组成比Ge1In5Sb77Te17，x＝0.819)是通过Ge、In、Sb和Te的3-元素单合金靶和另一个Co靶共同溅射形成之外，光盘比较例8以和本发明的实例1相同的方法制造。
如图5所示，在例8上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为17.4％和20.3％，大于本发明的实例1～11的时钟对数据抖动比。
除厚170nm的反射层5是使用Al-Ti合金靶溅射形成之外，光盘比较例9以和本发明的实例1相同的方法制造。如图5所示，在例9上以4倍速和6倍速记录失败，从而4倍速和6倍速的时钟脉冲数据抖动分别为12.2％和14.9％，大于本发明的实例1～12的时钟对数据抖动比。
如上所讨论的，Sb对Te的比值“x”超过0.84，例如同在比较例2一样，在4倍速和6倍速不可能获得可行调制。因此推测Sb的比例越高，记录层越容易结晶，将产生差的调制振幅。
相反，Sb对Te的比值“x”低于0.77，例如比较例1，降低了结晶速度，使得一部分记录标记在4倍速或更高速度下于例存储介质的间隔部分形成。
在根据本发明的几个实例和比较例之间的比较表明，其记录层由(SbxTe1-x)aGebInc(其中Sb对Te的比值“x”处于0.77≤x≤0.84)组成的本发明的实例在1～3倍速以及4倍速和6倍速提供了可行的调制振幅，不会在示例的存储介质的间隔部分形成一部分记录标记。
此外，Sb对Te的比值“a”超过0.95时，如同在比较例3一样，在80℃呈现差的存储特性，导致信号衰减。这是因为当Sb对Te的比值变大时，结晶温度降低，这导致在测试存储过程中，其上已记录信号的无定形部分(记录标记)结晶。相反，比值“a”低于0.85时，如同在比较例4和5一样，导致光常数偏离可用范围，从而降低光盘反射率。
进一步显示，记录层组成为(SbxTe1-x)aGebInc(其中Sb对Te的比值“a”处于0.85≤a≤0.95)的本发明的实例呈现高结晶温度，从而其上记录信号的记录标记在1～3倍速和4倍速及6倍速下不会结晶。而且，这些实例中添加元素的百分含量高，它们不会使光常数偏离可行范围，从而不会降低反射率。
Ge的比例“b”超过0.1时，如同比较例4中一样，导致大量抖动，并且降低光盘的反射率。推测高百分比的Ge产生大直径晶粒，从而降低了无定形标记的精度，因而引起大量抖动。比例“b”低于0.01也不可取，因为低Ge百分比不会呈现抗高温、高湿等的高环境抵抗特性。
因而进一步表明，记录层组成为(SbxTe1-x)aGebInc(其中Ge的比例“b”处于0.01≤b≤0.10)的本发明的实例不会产生大直径晶粒，要不然大晶粒会降低无定形标记的精度，因而在1～3倍速和4倍速及6倍速下不会导致大量抖动。有一些实例还呈现抗高温、高湿等的高环境抵抗特性。
象比例“b”一样，In的比例“c”超过0.1时，如同在比较例5中一样，导致大量抖动并且降低光盘的反射率。推测高的In百分比产生了导致大量抖动的结块(cluster)。比例“c”低于0.01也不可取，因为In百分比低必然增加Ge来获得高的环境抵抗特性。
由此进一步表明，记录层组成为(SbxTe1-x)aGebInc(其中In的比例“c”处于0.01≤a≤0.10)的本发明的实例不会降低光盘的反射率，因而在1～3倍速和4倍速及6倍速下不会导致大量抖动。那种情况下，实例不要求高百分比的Ge来获得高的环境抵抗特性。
正如讨论所表明的，较高的Ge或In百分比导致大量抖动。同时还表明，Ge和In的百分比差超过0.06，就如同在比较例6和7中一样，导致大量抖动，即使Ge和In各自的百分比适中。尽管未就这一点进行解释。
由此进一步表明，记录层组成为(SbxTe1-x)aGebInc(其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差为-0.05≤b-c≤0.05)的本发明的实例，在1～3倍速和4倍速及6倍速下抑制了该范围之外的大量抖动。
进一步表明，记录层组成为(SbxTe1-x)aGebInc的本发明的实例(其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差为-0.05≤b-c≤0.05，并且至少有一种元素M(图5)为Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga其中之一)呈现高重写特性。但是，元素M的比例必须为3％原子比或更小，否则可能导致大量抖动从而降低重写特性。添加其它元素，如添加Co(比较例8)作为元素M会降低记录特性。在图5中，在“M”列中的符号“X”表示不添加元素M。
此外，记录时，对于波长约为660nm的激光束，衬底1中沟槽的可行深度表明在20～30nm范围内。图6示出了沟槽深度“dg”浅于20nm时产生了较低的调制振幅(虚线)，而深于30nm时则使记录层的反射率(实线)较低。
根据本发明的实施例使用材料Ag-Pd-Cu或Ag-Nd-Cu(Ag是两种材料中的测量成分)作为反射层以提供高的调制振幅，如在实例1和12中所示。
与此相比，除反射层含Al-Ti(Al为测量成分)外，用和本发明的实例1同样方式制造的比较例9，在4倍速和6倍速下遭受大量抖动。
实施例和比较例9之间调制振幅的差别基于下列原因包含于反射层中的元素Ag，它的光常数(复数折射率n-ik，“n”和“k”分别为折射率和消光系数)具有小的实部，允许高卡路里的热量深入到记录层，以产生高调制振幅。相反，包含于反射层中的元素Al，它的光常数的实部大于Ag的实部，允许低卡路里的热量进入记录层，以产生低的调制振幅，因而引起大量抖动。
如上所讨论的，根据本发明的存储介质具有按顺序叠加的第一保护层、记录层、第二保护层和反射层，并且用Ag作为反射层的主要成分，该存储介质的记录层具有如上所述的几个优点，此外还有另一个优点即反射层在1～3倍速及4倍速和6倍速时引起较小抖动。
本发明的几个实例和比较例按照图2中所示的2T-记录方案评估。
按照如图7所示的已知记录方案进一步评估与本发明的实例2等价的实例。详细地，在实例2上以4倍速执行记录，记录功率Pw＝20mW，擦除功率Pe＝9.0mW，最高脉冲Ttop＝0.40[T]，多脉冲Tmp＝0.20[T]，以及冷却脉冲Tcl＝1.00[T]，其它记录方案与例1相同。
按照已知记录方案评估的例呈现适合的特性，例如抖动8.2％和调制振幅64％。它表明根据本发明的光盘不仅仅在图2所示的2T-记录方案下呈现适合的特性。
正如详细公开的一样，本发明提供相变光盘，它在高线速度如4～6倍DVD速度下呈现可行的记录特性。特别是，根据本发明的相变光盘经过多次重写后呈现可行的记录特性，因而优选地用于长存储。
权利要求
1.一种光盘，包含衬底；形成于衬底上的第一保护层；形成于第一保护层上的记录层；形成于记录层上的第二保护层；以及形成于第二保护层上的反射层，其中，记录层包含被表示为(SbxTe1-x)aGebInc的组分，其中原子比为0.77≤x≤0.84，0.85≤a≤0.95，0.01≤b≤0.10和0.01≤c≤0.10，a+b+c＝1。
2.根据权利要求1的光盘，其中，Ge的原子比“b”和In的原子比“c”的差为-0.05≤b-c≤0.05。
3.根据权利要求1的光盘，其中记录层至少包含一种选自Ag、Si、Al、Ti、Bi和Ga的元素，被选择元素在记录层中占3％原子比或更少。
4.根据权利要求1的光盘，其中反射层包含Ag作为反射层的主要成分。
5.根据权利要求1的光盘，其中衬底具有深度为dg的螺旋或同心沟槽，20nm≤dg≤30nm。
全文摘要
一种光盘，具有衬底、形成于衬底上的第一保护层、形成于第一保护层上的记录层、形成于记录层上的第二保护层以及形成于第二保护层上的反射层。记录层包含表示为(Sb
文档编号G11B7/258GK1551160SQ200410006780
公开日2004年12月1日 申请日期2004年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者田畑浩, 米原和男, 田 浩, 男 申请人:日本胜利株式会社