专利名称：光学信息记录介质、记录重放方法和光学记录重放系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用激光照射等光学手段，能以高密度、高速度记录重放信息的光学信息记录介质及其记录重放方法。另外，本发明还涉及使用该光学信息记录介质的光学信息的记录重放系统。
背景技术：
作为大容量、高速度信息记录，尤其是可改写的介质，已知有光磁记录介质及相变型记录介质等光学信息记录介质。这些光学信息记录介质，利用激光局部地照射在记录材料上产生的记录材料光学特性的差异来记录信息。例如，在光磁记录介质上，利用以磁化状态的不同产生反射光偏振面转角的差异来记录信息。相变型记录介质，利用结晶状态和非结晶状态下对特定波长的光反射量的差异来记录信息。相变型记录介质通过调制激光输出功率，可以同时进行记录的删除和写入，所以容易高速地改写信息信号。
这些光学信息记录介质，可以根据需要进行随机存取，而且有便携性能佳的巨大优点，故其重要性在高度信息化的社会中日益提高。例如，通过计算机的个人数据和图像信息的记录、保存，以及在医疗领域、学术领域、或便携式数字录像机的记录介质、家庭用磁带式录像机更新换代等各个方面，得到利用或正在尝试利用。作为利用相变化型记录介质的制品的一个例子，例如，可随机存取的DVD-RAM等。这是直径120mm的盘形介质，单面可以记录2.6GB(千兆字节)(贴合型5.2GB)容量。现在，这些光学信息记录介质随着应用高性能化和图像信息高性能化，力求达到进一步大容量化(高密度化)、高速化。
作为达到进一步高密度化的手段，此前提出了缩短激光波长，或者照射激光束高NA化的建议。这些建议中无论哪一种，都能缩小激光光束的最小光斑直径，故使与激光扫描方向平行的方向上的记录高密度化成为可能。
另外，作为达到高密度化的另一种尝试，提出了用具有设置在两组以上信息层之间介入透明的分离层的结构的介质，仅从一面入射激光即能存取全部信息层，所谓多层记录介质的技术。若采用这种技术，即可使增大介质厚度方向的记录容量成为可能。
以前，典型的激光发光波长从红光波段(例如，650nm～860nm(毫微米)间的某个值)获得，在这个波段上的激光成本低，而且容易获得。于是，为了实现使用这种激光的光学信息记录介质，开发出在红光波段上具有适度的光吸收，而且光学特性变化大的记录材料。
但是，近来使进一步高密度记录成为可能的蓝紫光波段(例如，波长300nm～450nm；以下简称“蓝光波段”)激光开发取得进展，在技术上已接近商品化水平。另外，利用SHG(二次谐波产生)元件以获得具有原激光波长一半的光的技术开发也取得进展。若采用这样的技术，例如可能用振荡波长820nm的激光得到波长410nm的激光。在这种情况下，要求在蓝光波段上具有优异光学特性的记录材料，但是，以前红光波段最优化的记录材料，在蓝光波段不一定也表现出优异的特性。
特别是，在能够仅从一面即可记录重放的多层记录介质，接近激光入射侧的一侧光透过型信息层上，若采用在红光波段光吸收特性最优化的记录介质，则在蓝光波段上激光的光吸收增大，难以提高信息层的透光率。反之，若要提高信息层的透光率，则在该信息层上难以使光学特性差增大。
发明目的与概述本发明的目的是解决上述问题，提供具有在蓝光波段上具有最优的光吸收特性的信息层的光学信息记录介质。另外，尤其是，目的在于提供具备即使在蓝光波段上也具有高透光率，而且能得到高对比度的透光型信息层的光学信息记录介质。另外，本发明的目的在于提供上述光学信息记录介质的记录重放方法以及采用上述光学信息记录介质的光学信息记录重放系统。
为了达到上述目的，在本发明中，在基片上形成了至少一层信息层的光学信息记录介质，其中的信息层含有以能通过激光照射而在光学上不同的两种状态之间变化的材料为主要成分的记录层，上述材料中上述两种状态中的一种是非结晶状态，上述材料的能隙在上述非结晶状态下处在0.9eV以上，2.0eV以下的范围内。这样，就可以实现即使在使用比以前还短的波段的激光的情况下，也具有优异的记录特性的光学信息记录介质。此外，在本说明书中，主要成分指50原子(at)％以上的含有率的成分。另外，上述的信息层，可以只由记录层构成，也可以为包含记录层在内的多层膜。
这种光学信息记录介质，尤其适用于以具有300nm以上450nm以下范围内的波长的激光进行的信息记录重放。
另外，在本发明的光学信息记录介质中，用具有上述范围波长的激光照射时，含有以上述材料为主要成分的记录层的信息层，其透光率宜在30％以上，最好在50％以上。这样，例如，即使具有2层信息层，只从同一方向(通常是上述基片侧)激光入射，即使对于从入射侧看较远的信息层，信息也能良好地记录重放。另外，在这里，激光透光率，较详细地说，是用进行了该信息层的信息记录的状态下的透光率确定的。
在本发明的光学信息记录介质中，最好至少形成2层信息层，所述信息层包含可由同一方向入射的激光引起光学上不同的两种状态之间变化的记录层。这样，若采用所谓多层记录介质(具备多个信息层的结构)，则可能有效地增大介质的记录容量。
按照本发明，与采用以前提出的与红光波段对应的记录材料的情况相比，即使在短波段上，也能容易地使介质的光吸收最优化，所以能够增大介质透光率，而且可以增大对比度。因此，如上所述可以增大信息层的透光率，可制成高性能的多层记录介质。
在采用多层记录介质的情况下，具体地说，形成两层以上的信息层，至少在离激光入射侧最近的信息层上，作为这个信息层上的记录层的主要成分的材料的能隙，处于非结晶状态时最好为0.9eV以上，2.0eV以下。另外，用波长300nm以上，450nm以下的激光照射时，上述信息层的透光率最好在30％以上。
在上述光学信息记录介质中，最好至少一个记录层以能够可逆地变化于结晶状态和非结晶状态的材料为主要成分。在这种情况下，记录层处于结晶状态时激光的反射率Rc，最好大于上述记录层处于非结晶状态时对激光的反射率Ra(Rc＞Ra)。若按照这个推荐的例子，可以保持大的光吸收率的同时，又可以获得较大的透光率。
另外，在含有能够发生可逆的变化的上述记录层的光学信息记录介质中，记录层处于结晶状态时激光记录层上的光吸收率 Ac，最好大于记录层处于非结晶状态时记录层上的光吸收率Aa的80％(Ac＞0.8Aa)。Ac＞Aa则更好。这样，即使在进行书写记录时，记录痕迹也难以发生畸变，得到优异的记录特性。
另外，在含有能够发生可逆变化的上述记录层的光学信息记录介质中，在350nm以上，450nm以下的波段上，若记录层的结晶状态的折射率为 nc，非结晶状态的折射率为 na，非结晶状态下的衰减系数为 ka，则 na＞2.5、nc＞2.5、ka＜2.0的关系最好成立。这样，就比较容易实现透光率高而且光学特性差异大的介质。
尤其是，kc(结晶状态的衰减系数)和ka，最好满足kc和ka的差值的绝对值(|kc-ka|)大于0.5的条件。这样，便容易得到较大的光学特性差。另外，na和nc最好满足na-nc≤1.0的条件。若按这个推荐的例子，就比较容易使Ac＞0.8Aa的关系成立，即使在书写记录时，记录痕迹也难以发生畸变，易于得到优异的记录特性。
记录层最好由含有Te及Se中至少一种的相变材料组成。这样，就可能容易地增大这两种状态下的光学特性差异。
在记录层含有Se的情况下，记录层中Se的含量，宜为20原子(at)％以上，60at％以下，尤其是最好在50at％以下。若按照这个推荐的例子，能隙可以容易地进入0.9eV至2.0eV的最佳范围，而且可能容易地构成非结晶状态稳定性好、晶化速度高的记录材料。
在记录层含有Te的情况下，记录层最好同时含有X(X指从In、Al、Ga、Zn及Mn中选择的至少一种的元素)。这样，能隙可以容易地进入0.9eV～2.0eV的范围。另外，记录层中Te的含量宜为20at％以上60at％以下。记录层中X的含量宜为20at％以上50at％以下。若取上述范围的含量，则可构成非结晶状态稳定性极佳，而且晶化速度高的记录材料。
在记录层至少含有Te和Se中至少一种的情况下，最好再含有至少一种从Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Sc、Ti、Nb、Cr、Mo、Co、Cu、Ag、Au、Pd、N及O中选择的元素。再添加了这些材料的记录层，可改善非结晶状态的稳定性、晶化速度或反复记录特性。
含有能够发生可逆变化的上述记录层的上述光学信息记录介质，其信息层最好具有连接到记录层至少一个侧面的晶化促进层。另外，晶化促进层含有N尤佳。通过晶化促进层可以缩短记录层材料晶化所需要的时间，可能更高速记录。
在上述光学信息记录介质中，记录层的厚度宜在1nm以上25nm以下。这样，就可以形成兼有优异的记录特性、高透光率以及良好相邻删除特性的信息层。以可以在结晶状态和非结晶状态之间可逆变化的材料为主要成分的记录层，其厚度宜在1nm以上15nm以下。
另外，本发明提供使用上述光学信息记录介质进行信息记录、重放、删除的方法。这个方法的特征在于，利用光学系统缩小成微小的光斑的激光照射，使上述介质的记录层主要成分的材料向光学上的不同状态发生变化，而且记录用的激光波长在300nm以上450nm以下。这样，便可以高密度地把信息记录在光学信息记录介质上，并能重放出来。
另外，本发明提供利用上述光学信息记录介质对光学信息进行记录重放的系统。这种记录重放系统的特征在于，备有上述光学信息记录介质和把具有300nm以上450nm以下范围的波长的激光照射在该介质上用的激光光源。
图1是表示本发明光学信息记录介质层结构的一种形态的断面的图；图2是说明求取记录层材料能隙用的方法一例用的图；图3是表示记录层材料光学常数一例的图；图4是表示作为以前记录层用的材料的光学常数一例的图；图5是表示求取记录层材料能隙用的方法的另一例子的图；图6是表示制造本发明的光学信息记录介质用的成膜装置的一例的图；图7是表示本发明光学信息记录介质记录重放用的装置的一例的图；图8是表示本发明光学信息记录介质层结构的另一种形态的断面的图；图9是表示本发明光学信息记录介质层结构的再一种形态的断面的图；图10是表示本发明光学信息记录介质层结构的又一种形态的断面的图；图11是表示本发明光学信息记录介质层结构的再又一种形态的断面的图。
本发明的实施形态下面将参照
本发明推荐的实施形态。
光学信息记录介质的层结构的一例示于图1。在这个结构示例中，在基片1上，依次层积第一保护层2、第一界面层(晶化促进层)3、记录层4、第二界面层(晶化促进层)5、第二保护层6以及反射层7。
其中，本发明光学信息记录介质，不限于图1的结构，例如，在图1中，在保护层6和反射层7之间设置其他层的结构、反射层7由两层反射层组成的结构、在基片1和保护层2之间有其他层的结构、保护层2全部用界面层3替换的结构、保护层6全部为界面替换的结构、不设置界面层3和/或界面层5的结构、反射层7在激光20入射侧和相对一侧再设置其他层的结构等，种种结构可能都适用。
尤其是在记录层4用发生非可逆变化的材料为主要成分时，可以采用在基片1上只形成记录层4的结构、也可以采用在基片1上只形成记录层4以及保护层6的结构，或者，也可以采用在基片1上依次层积保护层2、记录层4、保护层6的结构。
基片1，最好用聚碳酸酯、PMMA(聚丙烯酸甲酯)等树脂或者玻璃形成引导激光20的引导沟。另外，对于信号记录重放用的激光波长，基片1宜用几乎不产生光吸收的材料。
设置保护层2、6的主要目的是记录材料的保护和使记录层有效的光吸收成为可能的光学特性的调整。作为保护层2、6的材料，采用ZnS等硫化物，ZnSe等硒化物，Si-O、Al-O、Ti-O、Ta-O、Zr-O等氧化物，Ge-N、Cr-N、Si-N、Al-N、Nb-N、Mo-N、Ti-N、Zr-N、Ta-N等氮化物，Ge-O-N、Cr-O-N、Si-O-N、Al-O-N、Nb-O-N、Mo-O-N、Ti-O-N、Zr-O-N、Ta-O-N等氮氧化物，Ge-C、Cr-C、Si-C、Al-C、Ti-C、Zr-C、Ta-C等碳化物，Si-F、Al-F、Ca-F等氟化物，其他电介质或它们适当的组合(例如，ZnS-SiO2)等可以达到上述目的的材料。
界面层3、5起防止记录层4氧化、腐蚀、变形等保护记录层的作用，同时防止构成记录层4和保护层2，6的原子相互扩散以提高反复记录特性，以及起促进记录层4晶化，提高删除特性、设置连接记录层4，起重要作用。界面层3、5的设置位置，可以只设置在记录层4任何一方的界面上，但是为了充分发挥上述效果，设置在记录层4的两侧比较好。尤其是，在记录层4的膜厚比较薄(例如，1～15nm)的情况下，变成记录层难以晶化的条件，界面层3、5设置在两侧更能够促进记录层晶化，得到高的删除特性。
此外，界面层3、5中所含有的成分，随着信息的反复记录，也有在记录层4中扩散的情况。从这个观点看，最好用不易妨碍记录层光学变化的材料作为界面层3、5的构成材料。构成界面层3、5的材料，也可以是作为保护层2、6的材料列出的材料，也可以用Ge-N、Cr-N、Si-N、Al-N、Nb-N、Mo-N、Ti-N、Zr-N、Ta-N等氮化物，或者Ge-O-N、Cr-O-N、Si-O-N、Al-O-N、Nb-O-N、Mo-O-N、Ti-O-N、Zr-O-N、Ta-O-N等氮氧化物，或者Si-O、Al-O、Ti-O、Ta-O、Zr-O等氧化物，或者Ge-C、Cr-C、Si-C、Al-C、Ti-C、Zr-C、Ta-C等碳化物，或者Si-F、Al-F、Ca-F等氟化物、其他电介质或这些材料的适当的混合物作为主要成分。
特别是作为界面层，用氮化物或者氧氮化物作为主要成分的情况下，往往可以形成致密的膜，可以显著地得到上述效果，所以特别适宜。另外，在界面层中，最好根据情况再混入硫化物，或者硒化物，但是，在这种情况下，有必要选择界面层3、5的组成和制作条件，使硫难向记录层4扩散。
界面层3，5的膜厚宜在1nm以上。这是因为在膜厚不足1nm的情况下，降低了防止保护层2、6和记录层4之间原子扩散的效果。
反射层7最好由Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Ti等金属，或者由从中适当选出的金属的合金形成。反射层7是为得到散热效果和记录层4上有效的光吸收等光学效果而设置的。但是，在可能充分散热的层结构的情况下，不必用反射层7。在设置反射层7的情况下，其膜厚宜在1nm以上。这是因为在反射层7不足1nm的情况下，膜难以形成均匀的层状，降低热的和光学的效果。
接着，将就记录层4进行说明。记录层4，以能够通过激光20等能量束的照射而在光学上不同的两种状态之间变化的材料作为主要成分，这两个不同的状态中一个为非结晶状态。
作为记录层4的主要成分的材料，宜为可在两个不同状态之间可逆变化的材料，但是，也可以采用在状态之间非可逆变化的材料。可逆变化的例子如，在非结晶状态和结晶状态之间进行的变化。作为非可逆变化的例子，可以举出膜从非结晶状态向氧化状态的变化、从非结晶状态产生例如体积变化、密度变化、膜的破坏造成的穿孔等任何一种构造变化的状态变化。
到底采用可逆的还是非可逆的类型的记录材料，最好考虑记录介质要求的条件而定。例如，在要求非常便宜主要用于归档保存用途的介质的情况下，作为记录层的主要成分，宜用非可逆变化记录材料，构成可以一次写入的一次写入介质(W/O介质)。另一方面，在伴有改写信息要求的情况下，必须采用可逆变化的记录材料。实际上，把可逆变化的材料用于W/O介质也没有关系。
记录层4处于非结晶状态情况下的光学能隙(下称“E0”)为0.9eV以上、2.0eV以下。
下面将描述求取光学隙能量的方法。在非结晶半导体基础吸收端附近的吸收光谱，由作为Tauc图已知的下式(1)可以进行近似的描述(例如，培风馆“非结晶半导体”P.38(3.8)式)α(E)·E∝(E-E0)2(1)式中，α(E)是吸收系数，E是光能，E0定义为光学隙能量。
这里，若考虑α(E)∝ka(E)·E(式中，ka(E)是该材料对于能量E的光的衰减系数)，则(ka(E))1/2·E∝E-E0(2)按照式(2)，使光能E变化(换句话说，使光的波长变化)时，在以E值为X轴，(ka(E))1/2·E的值为Y轴的平面上，两者的关系用直线表示，该直线与X轴的截距即为光学隙能量E0。
在图2中，作为可在非结晶状态与结晶状态之间可逆变化的记录层材料的一个例子，表示出求Sb2Se3的E0值的例子。ka(E)的测定，制作膜厚10nm的试样，用椭圆光度法进行。根据该图，Sb2Se3在非结晶状态下的E0为1.39eV。另外，可以算出Sb2Se3在结晶状态下的E0为1.16eV。为了进行比较，还同样地对已知能在红光波段取得优异特性的Ge2Sb2Te5求出E0。其结果是，Ge2Sb2Te5的E0值，非结晶状态下为0.73eV，结晶状态下为0.35eV。
另外，记录层，其全体最好实质上由非结晶状态下能隙为0.9eV以上2.0eV以下的材料构成，但若在达到本发明的目的的范围内，也可以含有不超过50at％，最好不超过10at％的范围内的其他微量成分。
以下就记录层E0的值与光学信息记录介质的光学特性的关系进行说明。
在图3(a)，(b)中，分别表示Sb2Se3折射率和衰减系数与波长的依存关系的测定结果，图4(a)、(b)分别表示Ge2Sb2Te5折射率和衰减系数与波长的依存关系的测定结果。这里，折射率相当于复数折射率实部的值，而衰减系数相当于复数折射率虚部的值。
比较图3(b)和4(b)可以看出，Sb2Se3与Ge2Sb2Te5相比，衰减系数的峰值，在非结晶状态和结晶状态下都移向波长短的一侧。例如，非结晶状态下衰减系数变为2.0eV以下时，Ge2Sb2Te5在波长600nm以上的范围，但Sb2Se3却在波长350nm以上的范围。另外，比较图3(a)和4(a)可以确认，Ge2Sb2Te5非结晶状态和结晶状态在波长短的一侧折射率都降低，相比之下，在Sb2Se3上折射率的降低发生在波长更短的一侧。这样，Sb2Se3与Ge2Sb2Te5相比，其光学特性移向波长短的一侧。这是因为Sb2Se3的光学隙能量值比Ge2Sb2Te5的值高，吸收端处于波长更短的一侧。
一般说来，非结晶材料以及半导体材料的衰减系数，在吸收端附近的波长上，随着波长变短逐渐增大。在采用光学隙能量比较高的材料的情况下，吸收端移向能量较高的一侧(波长短的一侧)，所以衰减系数的增大，发生在波长较短一侧。利用这个原理，调整光学隙能量的数值，即可把记录层在某个波长下的光吸收调整至最佳。本发明者着眼于这一点，就种种相变材料求出其光学隙能量数值，测定这些材料的光学常数。结果发现，在所谓蓝光波段上，在采用记录材料非结晶状态下光学隙能量E0的值在0.9eV以上2.0eV以下的材料的情况下，可以得到最佳衰减系数值，容易使光吸收最优化。
在记录层处于结晶状态的情况下，恐怕难以限定光学隙能量的最佳范围。这是因为从非结晶状态向结晶状态的相变化，不仅吸收端移动，而且有时还包含从半导体向半金属的变化。例如，图5表示求取Ge4Sb2Te7光学隙能量数值用的曲线图。按照图5，可以算出非结晶状态下的E0约为0.73eV，但是用同样方法，在结晶状态下却得不出正确的数值。图5中的直线的斜率在非结晶状态下和在结晶状态下大不相同，是因为从非结晶状态向结晶状态的相变化，不仅有吸收端偏移的变化，而且还伴有从半导体向半金属的变化。不过，即使在这种情况下，若非结晶状态下E0的数值在上述范围内，仍然可得到优的蓝光波段光学特性。一般说来，呈现图5所示相变化的材料，与相变化仅仅伴随吸收端偏移的情况相比，光学特性变化增大的情况更多，所以自然是合适的。
另外，如图2所示，在用正确数值求出结晶状态下的E0的材料的情况下，若结晶状态下光学隙能量为E0(c)，而非结晶状态下光学隙能量为E0(a)，则最好E0(c)≤E0(a)-0.15成立。在满足这个条件的情况下，结晶状态和非结晶状态光学特性的差很大，所以有可能容易获得高的C/N比。
若在记录层上采用非结晶状态下的光学隙能量E0小于0.9eV的材料，则在350nm～450nm的蓝光波段上衰减系数过大。因此，记录层对激光的光吸收变大，难以构成透光率特别高的信息层。另外，根据经验，随着衰减系数上升，往往折射率下降，介质往往难以得到高的C/N比和折射率。
另一方面，若在记录层上采用E0大于2.0eV的材料，吸收端过分移向波长短的一侧，所以在蓝光波段上衰减系数变得过小。在这种情况下，若不把记录层4的膜厚增大到50nm以上，记录灵敏度就降低，但若记录层4的膜厚变厚，则由于记录层膜面内的热扩散，出现邻接删除，由于热容量增大，冷却速度降低，不能形成非常大的记录痕迹(非结晶痕迹)，就会产生C/N比低下的问题。另外，一般说来，E0非常大的材料有折射率变小的倾向，所以容易出现无法增大C/N比和反射率的缺点。
由于以上理由，记录层4采用非结晶状态下的E0为0.9eV以上2.0eV以下的材料。E0大于1.0eV更好，1.5eV以下尤佳。
记录层4的材料，如上所述，在激光的波长范围，尤其是在350nm以上450nm以下波长的整个波段上，最好满足na＞2.5、nc＞2.5、ka＜2.0的条件。这是因为若nc或na在2.5以下，则记录层的光吸收率变小，所以记录层灵敏度降低，而且容易产生反射率无法增大的缺点。另外，这是因为若ka取在2.0以上，则记录层4的光吸收容易变得过大，难以构成透光型信息层。再者，满足上述条件的材料，即使在300～350nm的波段上，也显示出比红光波段用的材料优异的特性。
另外，kc和ka满足两者之差的绝对值大于0.5(|kc-ka|≥0.5)的关系比较好。这是因为衰减系数的差越大，光学特性的差就越大，可以得到较高的C/N比。另外，na和nc满足na-nc≤1.0的关系则更好。这是因为若nc大于na，则容易设计成记录层4处于结晶状态时记录层4的光吸收Ac比处于非结晶状态时记录层4的光吸收率Aa大。正如后面将要详细描述的，在Ac＞0.8Aa的情况下，补偿了由于结晶潜热产生的记录层4的结晶部分与非结晶部分温度上升的差异，可以保持热平衡。这样，就可能缩小书写记录时记录痕迹的畸变。
构成记录层4的材料，最好是结晶速度快，而且非结晶状态稳定性高的材料。因此，对记录层材料的组成、晶体结构、晶化速度、融点等必须适当选择。一般说来，晶体结构若为NaCl型的fcc结构，则往往可以得到高的晶化速度。这是因为在NaCl型的情况下，从非结晶状态向结晶状态相变化时原子作少量移动即可，所以一般晶化速度加快。但是，晶化过程的机理并不单纯，决定晶化速度的主要原因尚未完全弄清楚。
若降低晶化温度，则容易晶化，但是过低反而有损非结晶状态的稳定性。一般说来，宜用晶化温度在150℃以上250℃以下的材料。另外，若采用融点过高的材料，则记录灵敏度降低，所以最好选择融点最佳值(例如，500℃以上750℃以下)。
作为构成记录层4的材料的具体例子，可以举出以Se为主要成分的相变材料。例如，以Sb-Se、Sn-Se、Se-Ge、Se-Si、In-Se、Ga-Se、Al-Se、Bi-Se等为主要成分的材料。这些以Se为主要成分的材料，与以Te为主要成分的材料相比，一般光学隙能量都大，往往满足0.9eV以上2.0eV以下的条件。另外，在Se比例低于20at％的情况下，使光学隙能量值大于0.9eV有点困难，所以Se的比例宜在20at％以上。
为了满足E0为0.9eV～2.0eV的条件，必须考虑构成记录层的各元素在周期表中的周期，调整其组成比例。一般说来，含重元素多的材料E0减小，反之含轻元素多的材料有E0增大的倾向。考虑其原因是，在记录材料由比较轻的元素组成的情况下，原子间距离有缩短的倾向，所以原子振动(相当于结晶状态下的晶体振动)能隙容易变大，反之在记录材料由比较重的元素组成的情况下，原子间距离有变长的倾向，所以原子振动能隙变小，实际上，本发明者经试验确认，即使采用同类材料，含重元素多的组成比的情况下，E0变小，含轻元素多的组成比的情况下，E0变大。
在本发明中，为了构成具有0.9eV～2.0eV的E0的记录材料，在周期表中第五周期(In、Sn、Sb、Te等)以后的元素(原子序号在Rb以上的元素)含量宜在85at％以下，60at％以下则更佳。另外，最好用基本上不含有第六周期的元素(Tl、Pb、Bi等，原子序号在Cs以上的元素)。另外，即使在第五周期以后的元素含量大于85at％的情况下，通过令其含有比较轻的元素，例如，第三周期的元素(Al、Si、P、S)含量在5at％以上，E0也容易进入本发明的范围之内。
作为记录层4材料，以上面列举的二元系Se化合物为主要成分，最好再含有添加材料。作为添加材料，最好同时添加第三种材料，或者第三及第四种材料。
添加第三种材料的目的，主要是调整晶化速度，增大非结晶状态和结晶状态光学特性的差异。作为第三种材料，最好用Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Sc、Ti、Nb、Cr、Mo、Co或它们适当的混合物，特别是Ge、In、Sn、Bi。第三种材料最好从作为主要成分的二元系成分以外的材料选取。
添加第四种材料的主要目的是提高反复记录特性，并防止记录层4氧化。作为第四种材料，最好是Cu、Ag、Au、Pd、Pt、N、O、Cr、Al、Si或它们适当的混合物。若添加这种材料，则可抑制反复记录时记录层物质的流动，提高反复记录特性。尤其是，若添加Cr、Al、Si等容易氧化，而且氧化物是一种难溶于水的材料，则可极大地提高记录层4的耐腐蚀性、耐氧化性。
下面将要说明决定记录层4的组成比例的适当的步骤。首先，作为基础的二元系材料，改变Se和Se以外的元素的组成比例，选择最佳组成，使其能够同时达到高的晶化速度和高的非结晶状态稳定性。然后，添加第三种材料，改变其添加量，确定使非结晶状态和结晶状态的光学特性差达到最大，而且同时得到高的晶化速度和高的非结晶状态稳定性的最佳添加量。然后，在这样决定的三元系材料中，添加第四种材料，改变其添加量，决定使反复记录特性和耐腐蚀性最优的添加量。
作为含有Se的适用材料，可以具体地举出Se-In-Ge、Se-Sb-Ge、Se-Sn-In、Se-Sn-Al、Se-Bi-Ge、Se-In-Ge-N、Se-Bi-Al-N等。
作为构成记录层的材料的另一个例子，可以采用以Te为主要成分的相变化材料。以Te为主要成分的材料，一般说来，与含Se的材料相比，光学隙能量小，但是存在满足0.9eV以上的条件材料。例如，In2Te3、InTe、Ga2Te3、GaTe、Al2Te3、ZnTe、MnTe等。
在采用含有Te的记录层的情况下，若同时添加上述的X，则可以比较容易地使光学隙能量值进入上述范围内。另外，其组成比例，Te在20at％以上60at％以下，而且X在20at％以上50at％以下尤佳。这样就容易构成非结晶状态稳定性很高，而且晶化速度高的材料。
作为记录层4的材料，以Te和X为主要成分，仍与上述相同，最好再添加第三和/或第四种材料。宜用的第三和第四种材料与上述相同。另外，决定组成比例的步骤亦可与上述相同。
作为含Te的适用材料，具体地说，可以举出Te-In-Ge、Te-In-Sb、Te-In-Si、Te-Ga-Sb、Te-Al-Sb、Te-Al-Bi、Te-Al-Ge-N、Te-Mn-Sb-In等。
作为构成记录层材料的再一个例子，可以举出以Sb为主要成分的材料。在这种情况下，最好以Al-Sb、Ga-Sb、Sb-S、Sb-Se等为主要成分。在这些材料中，也有可能通过添加与上述相同的第三和/或第四种材料得到优异的相变特性。作为具体的材料，例如，可以举出Sb-Al-Ge、Sb-Al-In、Sb-Al-Ga、Sb-Sn-Al、Sb-Sn-Al-N、Sb-In-Ge-N等。
另外，在记录层中，有些含有Ar、Kr等溅射气体成分和H、C、H2O等杂质，但是只要其含量被抑制到不妨碍信号记录重放的程度，就没有关系。此外，为了达到上述以外的种种目的，有时也在记录层的主要成分上添加微量(约10at％以下)其他物质，在这种情况下，其含量如果抑制到不妨碍信号记录重放的程度就可以。
记录层的膜厚，在1nm以上25nm以下，尤其是最好在1nm以上15nm以下。这是因为，若膜厚不到1nm，则记录材料难以形成均匀的层状，难以产生引起光学特性变化的状态变化。另一方面，若膜厚比25nm还厚，则记录层膜面内的热扩散增大，进行高密度记录时容易产生邻接删除。
结晶状态的记录层中的光吸收率Ac，最好比非结晶状态记录层中光吸收率Aa的80％大。在相变记录材料的情况下，在改写信息前后，记录痕迹在不同的位置形成，所以进行改写时，必须同时进行结晶→结晶、结晶→非结晶、非结晶→结晶、非结晶→非结晶4种相变化。此时，在结晶→非结晶的变化中，需要的热量是溶融所需的潜热，所以比非结晶→非结晶变化所需的热量大。因此，若Ac≤0.8Aa，则发生非结晶→非结晶变化的部分会产生多余的热量，使非结晶部分和结晶部分处的温升平衡破坏，使记录痕迹容易畸变。但是，若Ac＞0.8Aa，则由于保持温升的平衡，不容易产生重写记录痕迹畸变，可能得到品质良好的信号。基于以上理由，最好把各层的膜厚设计成Ac＞0.8Aa。
接着，将要说明只能一次写入的光学信息记录介质的例子。在这种情况下，与使用可以发生可逆变化的记录材料的情况相比，一般可以简化层结构，故可做成廉价的介质。这是因为不必考虑良好地保持删除特性和反复记录特性。这样的介质的层结构如图10所示。
在图10中，基片20可以采用与图1中的基片1同样的材料。设置保护层21、23的主要目的是记录材料的保护和光学特性的调节效果，可采用与图1中保护层2、6相同的材料。
记录层22采用与可以发生可逆变化的记录材料相同，并满足非结晶状态下的E0在0.9eV以上2.0eV以下的范围内的材料。这样即可构成在短波长侧，尤其是在300nm～450nm波长的范围内具有适度光吸收，而且可以获得高透光率的信息层。
作为记录层22的材料，最好是写入后的状态在化学上和结构上稳定，耐长期保存，而且为了能够得到充分的信号，要求记录前后光学特性发生很大的变化。另外，最好采用可高速写入的材料。此外，为了能够进行高密度的记录，最好形成更尖锐的记录痕迹边缘。
作为记录层22的材料，可以采用与记录层4相同的可以发生可逆变化的材料，也可以采用发生非可逆变化的材料。作为非可逆变化的具体例子，可以举出体积变化、密度变化、膜破坏而形成穿孔等的任何一种结构变化和非可逆的氧化反应等。
发生体积变化、密度变化、膜破坏而形成穿孔的记录材料的具体例子，可以举出以Se，S，O为主要成分的记录材料，例如，以Se-Ge、Se-Sb、Se-Ga、Se-Ag、Se-Zn、Se-Si、Sb-S、Ge-S、Zn-S、Zn-O、In-O、Sb-O、Si-O为主要成分的材料。或者，它们适当的混合物，根据需要也可以采用添加第三元素的材料。若将激光照射在上面列举的材料上，则可以仅仅在照射部分产生局部的密度降低和体积降低。用非常强的激光照射，也可能出现膜破坏、局部地出现穿孔的状态。
在这些材料中，也有与列举的可逆相变材料相同类型的元素构成的材料，但是若调整各元素的组成比例，则可变为非可逆变化的记录材料。例如，在Se-Ge、Se-Sb等Se系材料的情况下，如其Se量超过50at％比较多，则容易变为非可逆材料。
作为发生非可逆的氧化反应的记录材料，可以举出SnOX、SbOX、SiOX、ZnOX、InOX(其中，x是一个比各材料中化学计量组成值小的值)等低氧化物，或者它们适当的混合物。这些材料受激光照射而进行氧化，非可逆地发生向接近于化学计量组成的化学上稳定的组成的变化。
接着，说明光学信息记录介质的制造方法。作为构成光学信息记录介质的多层膜的制造方法，溅射法、真空蒸镀法、CVD法(化学蒸镀法)等均可适用。这里，举例说明溅射法多层膜成膜方法。在图6中，简略地表示出溅射法成膜装置的一个例子。在该装置中，真空泵(图中省略)通过排气口14连接至真空容器8，使真空容器8内可以保持高真空。从供气口13供给一定流量稀有气体、氮、氧或其混合气体。另外，装有使基片9发生自转和公转的驱动装置10。溅射靶11接阴极12。阴极12，在图中未显示，通过开关接直流电源或高频电源。另外，真空容器8接地，使真空容器8和基片9保持为阳极。作为成膜气体，采用稀有气体或在稀有气体混合了微量氮、氧的气体。作为稀有气体，可用Ar、Kr等。
在记录层4和保护层2，6成膜过程中，最好采用稀有气体和微量氮或微量氧的混合气体。这样可以抑制介质反复记录时物质的移动，提高反复记录特性。
此外，作为构成界面层3、5的主要成分，在采用氮化物、氧化物或氮氧化物的情况下，若采用反应性溅射法成膜，则可得到膜质良好的膜。例如，用Ge-Cr-N作为界面层的情况下，以含有Ge和Cr的材料为靶，可用稀有气体和氮的混合气体作为成膜气体。另外，可以采用稀有气体和N2O、NO2、NO、N2等分子中至少含有一个氮原子的气体的混合气体。
接着，说明光学信息记录介质的记录重放方法。在图7中，简略地显示记录重放装置的一个例子。这种装置为了记录重放和删除信号，装有激光源15；光头，其上装有把激光聚焦为微小光斑用的物镜16；驱动装置18，用来把激光的照射位置引导到要求的位置；寻道控制装置和聚焦控制装置(图中未示出)，用来控制寻道方向和与膜面垂直的位置；激光驱动装置(图中未示出)，用来进行激光功率调制；回转控制装置19，用来使光学信息记录介质(光盘17)旋转。
信号的记录和删除，首先用回转控制装置19使光盘17旋转，用光学系统使激光聚焦为微小的光斑，通过使激光照射在介质上来进行。通过激光的照射，使在记录层中局部部分向非结晶状态发生可逆的变化的非结晶状态生成功率电平为P1，同样地通过激光照射，向结晶状态等非非结晶状态发生可逆的变化的非非结晶状态生成功率电平为P2，使激光功率在P1和P2之间进行调制，形成或删除记录痕迹，进行信息的记录、删除或写入记。P1功率照射的部分最好形成脉冲序列，形成所谓多脉冲。
另外，用比P1和P2中任何一个都低的功率电平进行激光照射，使记录痕迹的光学状态不受影响，而且通过照射得到充分的反射率以从介质记录痕迹重放记录信息。将该功率电平设为重放功率电平P3，用检出器(图中未示出)从用P3的功率的光束照射而得到的介质读出信号，进行信息信号的重放。
用于记录重放的激光波长在450nm以下，例如，300nm～450nm，特别是最好在350nm～450nm范围内。这是因为这样可以充分发挥本发明的介质的效果，进行高密度记录。此外，进行信号记录的激光波长不必一定要与进行重放的激光波长相同。另外，在构成可以从单面进行记录重放的多层记录介质的情况下，进行各自介质记录重放的激光波长可以全部相同或一部分不同。
本发明的光学信息记录介质，最好做成所谓多层记录介质。另外，若构成可以只从单面进行激光照射，在多个信息层上进行记录重放的记录介质，则可能进行更高密度的记录。
透光型多层记录介质的构成实例如图8所示。在该种介质上，在基片35上，在分离层37、39、...、41之间层积n组(n是满足n≥2的自然数)信息层。在这种情况下，除了第n信息层42，从激光入射侧数起到第(n-1)组的信息层(从第一信息层36、第二信息层38直至第(n-1)信息层40)，最好形成上面说明的透光型信息层。透光型信息层，其激光透光率取为30％以上(最好在50％以上)。在这种情况下，使得只从单侧进行激光照射，越过第1至第(k-1)介质对第k介质(k是满足1＜k≤n的自然数)进行记录重放成为可能。假设2≤n≤4，即可实现具有2～4层信息层的形式。
分离层37、39、...、41最好用对激光透明的层，可以用紫外线硬化的树脂和迟效性树脂或者电介质等构成。
另外，在第n信息层42上尽管也可以采用以前在红光波段上最优化的记录材料，但是采用具有本发明特征的信息层进行光学设计更为有利。此外，可以把任何一个信息层作成重放专用型的信息层(ROM(只读存储器))或者一次写入的信息层。
此外，以n＝2的情况下的多层记录介质为例进行详细说明。
图9表示2组介质构成的多层记录介质形态的截面。在这种形态下，在第一信息层110、第二信息层210上，从基片101起依次层积了第一保护层102，202、第一界面层103，203、记录层104，204、第二界面层105，205、第二保护层106，206、反射层107，207。另外，在两个信息层110、210之间，以在光学上分离两个信息层为主要目的，形成分离层108。
分离层108由对激光的光吸收尽可能小的材料构成。具体地说，由紫外线硬化树脂和迟效性树脂等有机材料形成的树脂、光盘用两面粘接片、SiO2、Al2O3、ZnS等无机电介质、玻璃材料等均适用。分离层的厚度，为了在一面介质记录重放时把来自另一面介质的串扰抑制得小到可以忽略不计的程度，必须取激光焦点深度ΔZ的2倍以上的厚度。这里焦点深度ΔZ，在以聚光点强度无象差的情况下80％的点为基准的情况下，可近似地用下式(3)表达。
ΔZ＝λ/{2×(NA)2} (3)式中NA为物镜的数值孔径，λ为记录、重放时激光的波长。例如，λ＝400μm，NA＝0.60的情况下，焦点深度ΔZ为0.56μm。也就是约±0.60μm的范围内，处于焦点深度内，所以在这种情况下分离层108的厚度宜至少设置为大于1.20μm值。此外，分离层108的厚度，最好在物镜的允许公差内，使两个信息层之间的距离在物镜聚光的范围内。
第二信息层210用透过第一信息层110的激光进行记录重放。因此，对于记录重放用的激光波长，若第一信息层的透光率和反射率分别设为T1和R1，第二信息层本身的反射率设为R2，则通过第一信息层重放第二信息层时的反射率r2可用下式(4)记述。
r2＝R2×T1×T1(4)另外，对于信号振幅也一样，若第二信息层本身的反射率差设置为ΔR2，越过第一信息层重放时的第二信息层本身的反射率差设置为Δr2，则下式(5)的关系成立。
Δr2＝ΔR2×T1×T1(5)例如，ΔR2＝24％，T1＝50％时，通过第一信息层重放第二信息层时的反射率差Δr2＝24％×0.5×0.5＝6％。为了从第二获得充分的信号，最好尽可能提高第一信息层的透光率，尽可能增大第二信息层的信号振幅。同时，最好在某种程度上提高第一信息层的反射率差，并提高第二信息层的记录灵敏度。第一和第二信息层的光学设计，要将这些主要因素全部权衡决定。
下面，说明具体的光学设计的示例。作为一例，设计记录层104使其在结晶状态下的第一信息层的反射率R1c为7.5％，非结晶状态下的反射率R1a为0.5％，设计记录层204使其在结晶状态下的第二信息层210的反射率R2c为15％，非结晶状态下的反射率R2a为43％。另外，令仅记录第一信息层时第一信息层的透光率为50％。上述光学特性的调整，通过改变记录层104、保护层102、106和反射层的膜厚进行。
上例的情况下，越过第一信息层110对第二信息层210进行记录重放时的反射率差为(43-15)×0.5×0.5＝7％，第一信息层110的反射率差亦为7.5-0.5＝7％。最好如此将第一、第二信息层的反射率差，亦即信号振幅的大小设置得大体相同。这是因为进行记录重放的信息层切换时，如信号振幅极度变化，会使寻道变得不稳定。
令第一信息层高透光率和第二信息层高反射率差同时成立是非常困难的，所以往往使设计的反射率差比较小，信号振幅比较小。此时，最好把重放的光功率电平P3比以往的设计设定得稍大一些，增大重放信号振幅。但是，若把P3电平设置得过大，则记录痕迹受到热的影响，重放信号恶化，所以最好设置在使重放光不造成信号恶化的范围内。另外，第一信息层和第二信息层的重放功率电平也可以各不相同。此外，进行两个信息层重放的激光波长也可以不同，但是通常采用同一波长的激光。
重放第二信息层时第一信息层的透光率宜在30％以上，最好在50％以上。若第一信息层的透光率小于30％，则越过第一信息层记录重放第二信息层的情况下，信号振幅是乘以第一信息层透光率的二次方的值，所以变得小到0.09倍以下。因此，为了很好地平衡两信息层的信号振幅，第一信息层的透光率必须达到某种程度的数值。另外，在第一信息层的透光率，例如，不足30％的非常低的情况下，到达第二信息层的光量大减，致使第二信息层的记录灵敏度降低。
另外，第一信息层的记录层104处于结晶状态时的激光反射率R1c，最好大于记录层104处于非结晶状态时的反射率R1a。因为，为了有可能进行稳定的寻道，Rc必须更大(例如，大5～10％左右)，这是因为以Ra＞Rc＞α(α为某个正数)进行介质的光学设计的情况下，仅仅这一因素就已经使该介质上透光率和吸收率减小3，这不利于光学设计。
实施例下面将用实施例较详细地说明本发明，但是本发明不限于以下的实施例。
(实施例1)在与图9相同的构成中，基片101用厚0.6mm、直径120mm的盘状聚碳酸酯树脂制成，保护层102、106、202、206全用在ZnS中混合20mol％的SiO2的材料制成，界面层103、105、203、205全用GeCrN制成，反射层107用AgpdCu合金制成，反射层207用AgPdTi合金制成，记录层104用Ge20In45Se30Cr5制成，记录层204用Ge4Sb2Te7制成。此外，各层的膜厚如下，记录层104、204分别为7nm、9nm，界面层103、105、203、205全都是2nm，反射层107、207分别为5nm、60nm，保护层102、106分别为65nm、45nm，保护层202、206分别为90nm、40nm。
另外，保护层102、106的膜厚，计算使膜厚分别从0变化到λ/2n(式中λ为激光波长，n为对应于保护层材料的波长λ的折射率)时得到的介质光学特性，选择使第一信息层透光率和反射率差都得到高值的膜厚。此外，在基片101上，以0.39μm的间距交互形成槽纹和纹间表面。
这里，在记录层104、204成膜时，供给Ar中含2.5％氮的混合气体，使得总压变为0.13Pa，在阴极上投入DC 1.27W/cm2的功率。保护层102、106、202、206成膜时，供给Ar中含1.0％氧的混合气体，使得总压变为0.13Pa，在阴极上投入RF(射频)5.10W/cm2的功率。在反射层107、207成膜时，供给Ar气体，使得总压变为0.26Pa，投入DC 4.45W/cm2功率。界面层103、105、203、205成膜时，靶材料用GeCr，溅射气体用Ar和氮气的混合气体(氮气分压为30％)，溅射气体的压力为1.33Pa，溅射功率密度为RF 6.37W/cm2。
盘特性的评价，通过测定第一信息层的透光率，以及第一信息层与第二信息层两者的C/N比、重写删除率进行。记录信号方式采用(8-16)调制，进行记录、重放的激光，第一和第二信息层均采用400nm波长，物镜数值孔径采用0.60。最短录痕长度为0.26μm，光盘回转速度为线速度5.0m/s(米/秒)。
C/N比的评价，以(8-16)调制方式，用适当的激光功率记录3T长的录痕，通过测定其C/N比进行。重写删除特性的评价，采用(8-16)调制，用适当的激光功率记录3T长的录痕之后，用同样功率重写11T长的录痕，测定此时3T录痕的删除率(以下称作“3T删除率”)来进行。
第一信息层透光率的测定方法是，测定透过第一信息层重放第二信息层的情况下的信号振幅与不形成第一信息层的情况下第二信息层的信号振幅的比率，由该比率算出第一信息层的透光率。具体地说，在作为介质的盘的一部分设置涂层等方法，使光盘一部分形成圆周方向上完全不存在第一信息层的区域，测定上述比率。另外，上述比率是在第一信息层上记录了信息的状态下测定的。
进行信号重放的激光功率，第一和第二信息层均为1.0mW。记录重放第一信息层时，为方便起见在第一信息层不记录信号的状态下进行。
这里，以记录层104材料为Ge20Sb30Se45In5的介质作为介质(1)。为了进行比较，以除记录层104的材料为Ge2Sb2Te5外其余与介质(1)相同的介质作为介质(0)，以除记录层104的材料为Al29Si14Se57外其余与介质(1)相同的介质作为介质(100)。对这些介质的评价结果列于表1。
(表1)
这里，表中以第一信息层用L1表示，第二信息层用L2表示。另外，在C/N比方面，表中以得到50dB以上的情况为A，48dB以上50dB以下的情况为B，48dB以下为C。另外，在删除特性方面，表中以所得到的3T删除率在35dB以上的情况为A，30dB以上35dB以下的情况为B，30dB以下的情况为C。在第一信息层的透光率方面，表中以得到50％以上的为A，30％以上50％以下的为B，30％以下的为C。
此外，用上述方法求出记录层104在非结晶状态下的光学隙能量值E0的结果一并列于表1。E0的测定，用记录层104的材料制作8nm膜厚，通过研究其光学常数与波长的依存关系来进行。
按照表1，采用介质(1)，在第一信息层和第二信息层方面，可以得到大的C/N比和高的删除率。另外，第一信息层的透光率也很大。相比之下，在介质(0)中，若第一信息层的C/N比在48％以上，则透光率无法提高，第二信息层的C/N比不能增大。此外，第一信息层的删除率也不是很高。考虑这是因为若第一信息层的C/N比增大，则难以修正结晶状态和非结晶状态的光吸收。这样，在用光学隙能量不足0.9eV的材料的情况下，记录层104非结晶状态下的衰减系数ka增大，难以同时满足高透光率和高反射率差。
另外，在介质(100)中，可以容易地把透光率设定为高值，但是难以提高第一信息层的C/N比。这一点，即使改变保护层102、106的膜厚也还是一样。考虑这是因为记录层材料的E0过高，所以记录层在激光波长上的吸收小，透光率高，但是光学特性差变小。这样，采用光学隙能量在2.0eV以上的材料的情况下，衰减系数ka变得很小，容易得到高透光率，但同时，得到的信号振幅变得过小。
作为本发明的另一个实施例，制作其记录层104的材料分别除了Ge18Sb27Se50In5、Ge22Sb33Se40In5、Ge24Sb36Se35In5、Ge26Sb39Se30In5外其余与介质(1)构成相同的介质。亦即在使In组成比例保持一定的同时，改变Se组成比例，在余下的Ge和Sb的比率保持一定的情况下进行调整。将它们分别称为介质(2)～(5)。表2给出了对介质(2)～(5)进行与前相同的评价的结果。
(表2)
从表2中可以看出，介质(2)～(5)中任何一个在第一信息层和第二信息层上都得到良好的特性。这样，在采用光学隙能量E0在0.9eV以上2.0eV以下的相变材料作为记录层104的情况下，可以提高第一介质的透光率的设定值，而且可以增大C/N比，所以有可能在两个信息层上都得到大的C/N比。
若比较介质(1)～(5)，则记录层中Se组成比例在50at％以上的情况下，删除率稍为降低，在20at％以下的情况下，C/N比稍为降低。因此，Se组成比例大于20at％小于50at％为宜。这个适宜的Se组成范围，用其他材料置换Se以外的材料的情况下也大体适用。
即使在不用含于记录层104的Sb和In，而采用Sn、Ge、Si、In、Ga、Al、Bi的情况下，也能得到大体相同良好的特性。另外，把Ge置换成含有Al、Ga、Si、Sn、Bi、Ti、Nb、Cr、Mo、Co中至少一个的材料的情况下，也可获得大体相同的特性。
(实施例2)接着，制作其记录层104分别除了Al5Ge10In15Te70、Al5Ge10In25Te60、Al5Ge10In45Te40、Al5Ge10In65Te20、Al5Ge10In70Te15外其余与介质(1)构成相同的介质。将这些介质依次命名为介质(6)～(10)。此时，第一信息层的各层膜厚，除保护层102、106分别为90nm、50nm外，均采用与介质(1)相同的膜厚。第二信息层的构成与介质(1)所用第二信息层相同。
表3示出对介质(6)～(10)的评价的结果评价时除记录重放激光为410nm外其他条件与介质(1)相同。
(表3)
如表3所示，在本实施例中，第一信息层和第二信息层也都得到良好的光盘特性。按照表3，记录层中Te的组成比例在20at％以上60at％以下尤佳。若Te组成比例大于60at％，则光学隙能量有稍稍降低的倾向，致使第一信息层的透光率稍有降低。另一方面，若Te组成比例不足20at％，则记录层104的结晶状态和非结晶状态之间的光学特性差稍稍变小，致使所到C/N比稍稍降低。在Te的组成比例在20at％以上60at％以下的情况下，用其他材料置换Te以外的材料，也得到了与上述大体相同的特性。
在用Al、Ga、Zn、Mn代替记录层104中所含的In的情况下，也得到了大体相同的良好特性。此外，把Ge置换成含有Ga、Si、Sn、Bi、Ti、Nb、Cr、Mo、Co中至少一种的材料的情况下，也得到了与上述大体相同的特性。
(实施例3)上面是关于可能进行改写的介质的实施例，而下面列出有关W/O介质的实施例。
如图11所示，构成由第一信息层和第二信息层组成的多层介质(11)。在这种介质(11)中，作为基片301，采用与介质(1)的基片101相同的材料。保护层302、304、306、308采用ZnS-SiO2，记录层303、307采用In2Se3。在这些保护层以及记录层成膜时，不论是哪一层，都供给Ar气体，使总压变为0.13Pa，阴极上投入RF 5.1W/cm2、DC1.27W/cm2的功率。记录层303、307的膜厚分别为15nm、40nm，保护层302、304、306、308的膜厚分别为30nm、30nm、65nm、55nm。
此外，对于介质(11)，制作除记录层303，307用Ga2Se3，其膜厚分别为20nm、60nm以外，其余与介质(11)相同的构成的介质(12)。
另外，记录材料In2Se2、Ga2Se3的E0值分别为1.41、1.65。
介质的特性评价，仅就一次记录，通过测定第一信息层透光率、第一和第二信息层两方的C/N比进行。透光率和C/N比的测定方法和条件，与实施例1相同。其结果如表4所示。
(表4)
(实施例4)接着，除记录层303的材料为Sb2Se3、Sb2S3、Sn70O30以外，制作其构成与介质(12)相同的介质。这些介质依次命名为介质(13)～(15)。此时，就第一信息层的膜厚而言，其记录层303的膜厚分别为15nm、20nm和25nm，保护层和第二信息层的膜厚全都与介质(12)相同。如表5所示，这些记录材料的E0全都在0.70eV～2.0eV范围内。对这些介质进行与介质(11)相同方式的评价。其结果如表5所示。
(表5)
如表5所示，介质(13)～(15)全都得到充分的透光率，第一和第二信息层也都得到良好的C/N比。
正如上面所作详细说明的，记录层采用非结晶状态下的光学隙能量E0为0.9eV以上2.0eV以下的记录材料，而且记录用的激光波长在300nm至450nm范围内，信息层对该激光的透光率在30％以上，就能实现具有即使在蓝光波段上也能得到大的透光率的透光型信息层的光学信息记录介质。这样，可以在蓝光波段上，提供可以进行高密度记录的多层记录介质及其记录重放方法。
本发明，只要不偏离其意图和本质特征，也可包含其他具体形态。本说明书所公开的形态，在全部点上进行说明，而不是限制；本发明的范围，并非上述说明，而是由后附的权利要求书表示，包括与权利要求书同等的范围内的所有变更。
权利要求
1.一种光学信息记录介质，其特征在于，在基片上形成至少一层信息层，所述信息层含有以能通过激光照射而在光学上不同的两种状态之间变化的材料为主要成分的记录层，在所述记录层中至少一层上，所述材料中所述两种状态中的一种是非结晶状态，周期表中的第5周期以后的元素的含有率为85原子％以下，并且在受到波长在300nm以上450nm以下范围内的激光照射时，所述信息层的透光率在30％以上。
2.权利要求1所记述的光学信息记录介质，其特征在于，它至少形成两层信息层，所述信息层含有可受从同一方向入射的激光作用而在光学上不同的两种状态之间变化的记录层。
3.权利要求2所记述的光学信息记录介质，其特征在于，它形成两层以上的信息层，至少在离激光入射侧最近的信息层上，在所述信息层的所述记录层中，周期表中的第5周期以后的元素的含有率为85原子％以下，并且在受到波长在300nm以上450nm以下范围内的激光照射时，所述信息层的透光率在30％以上。
4.权利要求1所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述记录层的厚度在1nm以上25nm以下。
5.权利要求1所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述记录层中至少一层以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分。
6.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层的厚度在1nm以上15nm以下。
7.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，在所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层中，所述记录层处于结晶状态时激光的反射率Rc，大于所述记录层处于非结晶状态时激光的反射率Ra。
8.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，在所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层中，所述记录层处于结晶状态时所述记录层中的激光的吸收率Ac，大于所述记录层处于非结晶状态时所述记录层中的激光的吸收率Aa的80％。
9.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，在所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层中，若所述材料结晶状态的折射率为nc，非结晶状态的折射率为na，非结晶状态下的衰减系数为ka，则na＞2.5、nc＞2.5、ka＜2.0的关系成立。
10.权利要求9所记述的光学信息记录介质，其特征在于，在所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层中，若所述材料结晶状态的衰减系数为kc，则|kc-ka|≥0.5的关系成立。
11.权利要求9所记述的光学信息记录介质，其特征在于，na-nc≤1.0的关系成立。
12.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，在所述以可以可逆地变化于结晶状态和非结晶状态之间的材料为主要成分的记录层中，若所述材料结晶状态的能隙为E0(c)，非结晶状态的能隙为E0(a)，则E0(c)≤E0(a)-0.15的关系成立。
13.权利要求1所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述记录层含有Se，所述记录层中Se的含量在20原子％以上、60原子％以下。
14.权利要求1所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述记录层含有Te和X(X是从In，Al，Ga，Zn及Mn中选择的至少一种元素)，所述记录层中Te的含量在20原子％以上60原子％以下，所述记录层中X的含量在20原子％以上50原子％以下。
15.权利要求13或14所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述记录层还从Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Sc、Ti、Nb、Cr、Mo、Co、Cu、Ag、Au、Pd、N及O中选择的一种包含至少元素。
16.权利要求5所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述信息层具有与所述记录层的至少一侧相连接的晶化促进层。
17.权利要求16所记述的光学信息记录介质，其特征在于，所述晶化促进层含有N。
18.光学信息记录介质的记录重放方法，作为利用权利要求1的光学信息记录介质进行信息记录、重放或删除的方法，其特征在于，包括通过利用光学系统缩小成微小的光斑的激光照射，使作为上述介质的记录层主要成分的材料变化为光学上不同的状态的工序；和，通过所述激光的照射，对所述介质的光学的状态不产生影响，将从所述介质得到的信号检出的工序；所述激光波长在300nm以上450nm以下。
19.光学信息记录重放系统，其特征在于，具有权利要求1所述的光学信息记录介质和把具有300nm以上450nm以下的范围的波长的激光照射在所述光学信息记录介质上的激光光源；通过利用光学系统缩小成微小的光斑的激光照射，使作为上述介质的记录层主要成分的材料变化为光学上不同的状态，而进行信息的记录或删除；和通过所述激光的照射，对所述介质的光学的状态不产生影响，将从所述介质得到的信号检出，而进行信息的重放。
全文摘要
在基片上形成至少一层信息层，后者包括以经激光照射能在两种不同的光学状态之间变化的材料为主要成分的记录层。这种材料的能隙在非结晶状态下为0.9eV至2.0eV。受到波长在300nm至450nm的范围内的激光照射时，上述信息层的透光率在30％以上。用该波长范围内的激光照射该介质一侧即可把信息记录在多个记录层上，并将其重放出来。
文档编号G11B7/24GK1681021SQ20051006513
公开日2005年10月12日 申请日期2000年12月19日 优先权日1999年12月21日
发明者宇野真由美, 山田升 申请人:松下电器产业株式会社