(57)【要約】集束光ビームによる高速記録のための再書き込み可能な光学データ記憶媒体(20)について記述する。媒体(20)は層の積層(2)を有する基板(7)を有する。積層(2)は、実質的に透明な第1の補助層I1(3)、実質的に透明な第2の補助層I2(5)、この層は厚さdI2を有する、及び、相変化材料の記録層(4)、この層は厚さdpで、この記録層は少なくともGexSnySb1-x-yで、0.05<x<0.3,0.15<y<0.3である。記録層(4)はI1とI2との間に挟まれている。第3の補助層I3(6)、厚さdI3で、ヒートシンクとして振舞う、は記録層の反対側のI2のそばにある。次の公式は満たされる。λI2/dI2>5*108W*m-2*K-1ここで、lI2はI2層の材料の熱伝導係数である。よって、光学データ記憶媒体は約35m/sの比較的高速な直線記録速度において記録する能力を持つ。
2007511024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束光ビーム手段による高速記録のための再書き込み可能な光学データ記憶媒体であって、積層構造を有する基板を有し、
前記積層構造は、
実質的に透明な第1の補助層I1；
実質的に透明な第2の補助層I2（厚さdI2）；及び、
I1とI2との間に挟まれている相変化材料の記録層（組成GexSnySb1-x-y、0.05<x<0.3,0.15<y<0.3）；
ヒートシンクとして働く、前記記録層の側とは反対のI2層のそばにある第3の補助層I3（厚さdI3）
を有し、
前記積層構造は、λI2/dI2>5*108W*m-2*K-1（λI2は前記I2層の材料の熱伝導係数）で特徴付けられる、記憶媒体。
【請求項２】
請求項1に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第2の補助層I2が主に(ZnS)80(SiO2)20を有し、
dI2<10nm
という特徴を有する光学データ記憶媒体。
【請求項３】
請求項1に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第2の補助層がGe3N4,Si3N4,Al2O3,HfxNy,ITO(In2O3:Sn)及びTa2O5のグループから選択された少なくとも1種類を有する
光学データ記憶媒体。
【請求項４】
請求項1,2又は3のうちのいずれか1つに記載の光学データ記憶媒体であって、
前記記録層が厚さdpを有する、
dpが15nm未満である
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項５】
請求項1,2,3又は4のうちのいずれか1つに記載の光学データ記憶媒体であって、
前記記録層が付加的にIn,Ag又はCuから選択された少なくとも1種類を有する
という特徴を有する光学データ記憶媒体。
【請求項６】
請求項5に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記のうちの少なくとも1つは最大濃度10原子%で存在する
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項７】
請求項1に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第3の補助層が主としてAgを有する
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項８】
請求項7に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第3の補助層I3の厚さdI3が少なくとも150nmである
という特徴を有する光学データ記憶媒体。
【請求項９】
請求項1から8までのうちのいずれか1つに記載の光学データ記憶媒体であって、
実質的に透明な第4の補助層I4が前記第3の補助層I3と前記第2の補助層I2との間にある
（前記）第4の層が前記第2の補助層の化学的影響から前記第3の層を遮蔽する
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項１０】
請求項9に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第4の補助層がSi3N4又はGe3N4のうちの少なくとも1つを有する
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項１１】
請求項10に記載の光学データ記憶媒体であって、
前記第4の補助層の厚さdI4が3nm以下である
ことを特徴とする光学データ記憶媒体。
【請求項１２】
上記請求項のうちのいずれか1つに記載の記録速度が少なくとも35/msの高速記録光学データ記憶媒体の使用
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集束光ビームによって高速記録を行うための再書き込み可能な光学データ記憶媒体に関する。前記媒体は、基板上に積層構造を有する。積層構造は、実質的に透明な第1の補助層I1、実質的に透明で、厚さdI2を有する第2の補助層I2、I1とI2との間に挟まれている厚さdpを有する相変化材料の記録層（記録層の組成は少なくともGexSnySb1-x-y(0.05<x<0.3,0.15<y<0.3)）及び、厚さdI3で、記録層の反対側のI2のそばにあってヒートシンクとして振舞う第3の補助層I3(6)を有する。
【０００２】
本発明はまた、そのような光学データ記憶媒体の使用にも関する。
【背景技術】
【０００３】
最初の段落で述べたタイプの光学データ記憶媒体の実施例は特許文献1からわかる。
【０００４】
この文書では、GexSnySb1-x-yの組成が高速再書き込み記録のための相変化材料として提案されている。相変化材料の結晶化速度は相変化をする組成に依存する。5-30（原子%）でGeの組成を変化させると、2-16xのDVD-RWでの記録に適するディスクを設計することができる。
【０００５】
相変化の原理に基づく光学データ記憶媒体は魅力的である。なぜなら直接上書き(DOW)及び高記憶密度の可能性と読み取り専用の光学データ記憶システムとの容易な互換性を有するからである。相変化光記録は、集束比較的高出力の光ビーム（たとえばレーザービーム）を用いた結晶記録層中での半導体サイズのアモルファス記録マークの形成を含む。情報を記録する間、媒体は記録される情報に従って変調される集束レーザービームに対して動く。マークは、高出力レーザービームが結晶記録層を溶融するときに形成される。レーザービームのスイッチを切る及び/又は、それに引き続いて記録層に対して動くとき、溶融したマークのクエンチングが記録層で起こる。そこで、記録層は、露光されない領域は結晶のままだが、露光されたところはアモルファスの情報マークになる。書き込まれたアモルファスのマークの消去は、同じレーザーだが記録層を溶融することのない程度に低い出力レベルでの加熱による再結晶化で実現される。アモルファスのマークはデータビットを表し、たとえば、基板又は、被覆層を介して、比較的低出力の集束レーザービームによって読み取り可能である。結晶記録層に対するアモルファスのマークの反射率の違いはレーザービームの変調を引き起こす。検出器によって、変調レーザービームは記録された情報に従って変調光電流に変換される。
【特許文献１】欧州特許出願公開第1343154明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
相変化光記録の最も重要な要求の1つは、高記録速度又は高データレートである。これは、データは少なくとも35m/sの比較的速い直線記録速度において媒質中での書き込み及び再書き込みが可能であるということを意味する。そのような高いデータレートは記録層にDOWの間に高い結晶化速度（つまり短い再結晶化時間）を求める。DOWの間、すでに記録されているアモルファスのマークが再結晶化可能かどうかを確実にするため、記録層はレーザービームに対する媒質の（移動）速度に合致する適切な結晶化速度を持たなくてはならない。もし結晶化速度が十分な速さではない場合、過去の記録からのアモルファスマーク（古いデータを表す）はDOWの間で完全には消去されない（再結晶化できない）。この結果、高いノイズレベルが発生する。高い結晶化速度は特に高密度記録及び高データレートの光学記録メディアに求められる。それはたとえば、ディスク状のCD-RW高速、DVD-RW,DVD+RW,DVD-RAM,BDである。DVDは次世代高密度デジタル多目的ディスク+RWの略であり、RWはそのようなディスクの再書き込み可能性を表す。Blu-ray  Disc(BD)で、bluは用いられるレーザーの波長（つまり青色）を表す。これらのディスクでは、完了保証時間(Complete  Ensure  Time;  CET)を比較的小さくしなければならない。CETは結晶環境中での書き込まれたアモルファスのマークの完全な結晶化を行うための消去パルスの最短照射時間で定義される。CETは最大直流消去速度Vemaxに直接関係する。このVemaxは、とりわけ最大記録速度を決定する。120mmのディスクに4.7GBの記録密度を持つDVD+RWでは、35m/sの記録速度は通常速度の10倍(10X)の記録速度に対応する。他の形式では、この数字は変化しうる。DVD+RWの高速版及び50Mbits/sのBDデータレートでは、これらはおおよそDVDの4倍及びBlu-rayの1倍に相当する速度及びそれよりも高速が求められる。アモルファスのマークの完全消去については、2つの過程が知られている。つまり、核化(nucleation)による結晶化とグレインの結晶成長である。結晶の核化とは、結晶核がアモルファス材料中でランダムに形成されるような過程である。グレインの結晶化は結晶がすでに存在するときに起こりうる。たとえば、アモルファスのマークに囲まれた結晶又は、核化によって形成された結晶である。グレイン成長はすでに存在する結晶に隣接するアモルファス材料の結晶化によってグレインが成長する場合も含む。実際には、両方の機構は並行して起こりえるが、一般的には効率又は速度の観点において1つの機構が支配的になる。
相変化光記録における他の重要な要求は、高いデータ安定性である。このことは、記録されたデータ（大抵はアモルファスのマークの形式）が長期にわたってそのまま変化しないことを意味する。高いデータ安定性は100℃未満で記録層に低い結晶化速度（長い結晶化時間）を求める。光学データ記憶媒体の記憶の間、書き込まれたアモルファスのマークはあるレートで再結晶化する。このレートは記録層の特性を決定する。マークが再結晶化されるとき、マークは周りの結晶ともはや区別がつけられなくなる（換言するとマークが削除される）。実用上、室温（つまり30℃）で少なくとも100年の再結晶化時間は必要である。
【０００７】
特許文献1では、相変化タイプの媒体は、たとえばディスク型樹脂基板で、10-100nmの誘電体の第1保護層が上にあり、10-20nmの相変化合金の記録層、誘電体の第2の保護層及び10-500nmの主に銀の反射層を有する。そのような積層構造はIPIM構造と呼ぶことができる。ここで、Iは誘電体層、Pは相変化記録層でMは金属層を表す。前記文書では、第2の保護層は記録層の変形を抑えるために少なくとも10nmの厚さにすることが好ましい。各記録層及び保護層の厚さは良好なレーザー光吸収効率を与えかつ、記録信号の振幅が大きくなるように（つまり、多層構造に伴う干渉効果とそれに加えて機械的な強度及び信頼性を考慮しても記録された状態と記録されていない状態との対比が大きくなるように）選ばれる。アモルファスのマーク書き込みをしているとき、マークの長さは理想的にはnTが理想的である。ここで、Tは参照クロック周期、nは望ましいマークの長さで、nはマークがマーク長変調記録によって有する値で、整数である。高い直線記録速度では、記録中におけるアモルファスのマークの再結晶化（つまり、アモルファスのマークと周囲の結晶との界面の後発成長(back  growth)又は、アモルファスのマークの歪み）は起こりやすい。この歪みを防ぐため、いわゆるライトストラテジ(write  strategy)が用いられる。そこでは、所定の基本構想に従って短い記録パルスを数多く用いてマークを書き込む。高い記録速度では、この基本構想はより複雑になり、実装が難しくなる。さらに、非常に短い記録パルスがこれらの複雑な基本構想（実現は難しい）に求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、最初の段落で述べたような種類の光学データ記憶媒体の提供である。この媒体は比較的高い直線記録速度での記録が可能である。
【０００９】
比較的高い直線記録速度において、およそ35m/sの直線速度の光学データ記憶媒体が集束光記録ビームに対して合致する。それは、たとえば、通常のDVD+RWにおける記録速度の10倍に対応する（つまり10X)。
【００１０】
この目的は、最初の段落で述べた種類の光学データ記憶媒体による本発明に従って実現される。それは、λI2/dI2>5*108W*m-2*K-1で特徴付けられている。ここで、λI2はI2層の材料の熱伝導係数である。この係数はバルク材料（たとえばスパッタリングによる堆積装置のターゲット材料）を用いての室温測定である。
【００１１】
よく設計された光学的積層は書き込みパルスの範囲内での再結晶化（つまり後発成長）を小さくするのに重要である。申請者らは再結晶化の大きさは相変化材料の結晶化速度及び積層中の熱輸送に依存するという知見を持っている。特に、速い結晶化材料では、良好な熱輸送は書き込み中の再結晶化を防ぐのに有効である。申請者らによって、記録速度が35m/s（10X  DVD+RW)より高速の場合で、記録層Pの冷却が比較的小さい場合（つまり、lI2/dI2<5*108W*m-2*K-1）、複雑な3T又は4Tライトストラテジ(WS)によって又は、極端な短波長パルス（たとえば2ns以下）の2T  WSによってのみ適切な記録が実現される、ということが明らかになっている。2T,3T又は4TはWSを意味する。ここで、マークを記録するためのパルスの数はTのWSと比較してそれぞれ、おおよそ2,3,4の係数だけ減少する。T  WSでnTのマークを書き込むにはn個のパルスが必要となる。パルス数を減らすことで、後発成長は抑制される。しかし、3T及び4Tのライトストラテジは複雑な基本構想を要求する。その理由は、たとえばnTのマークが書き込まれなければならないとき、nはほとんどの場合3または4で割り切れない数字になる、という事実を補償するためである。2Tのライトストラテジはとても短い波長パルスが用いられているときのみ使用可能である。3T及び4Tのライトストラテジは、記録レーザー及びそのドライバに関して実用上の問題をもたらす。請求項1の公式に従って記録層の適切な冷却を行うことで、書き込み中のマークの後発成長は是正され、より現実的なパルス長たとえば3ns又は4nsで2T  WSをより高速で使用することが可能となる。
【実施例】
【００１２】
ある実施例において、第2の補助層I2は主に(ZnS)80(SiO2)20で、dI2<10nmを有する。この材料は高い層形成速度、小さな層の応力、小さな温度による体積変化及び、すぐれた耐久性（たとえば湿気に対する）の観点から広く用いられている。過去の技術から既知となっていることに反して、比較的小さな厚さdI2は高記録速度を実現する上では有利である。しかし、あまりに小さな厚さdI2は大きな書き込み出力を必要とするだろう（図5参照のこと）。
【００１３】
別な実施例では、第2の層I2はGe3N4,Si3N4,Al2O3,HfxNy,ITO(In2O3:Sn)及びTa2O5のグループのうちの少なくとも1つを有する。これらの材料は(ZnS)80(SiO2)20よりも高い熱伝導係数を持ち、ゆえに(ZnS)80(SiO2)20よりも層を厚くしても、記録層と第3の補助層I3との間で同じ熱伝導（特性）を実現できるだろう。
【００１４】
記録層の厚さdpが15nmよりも小さいときにこの実施例は有利なものになる。これは記録層が比較的高い（光学的）透過率を持つことができる（これは多層の光学メディアでも求められる）、という利点を持つ。多層の光学媒体では、複数の記録層が存在する。記録/読み取りレーザービームは大抵”低いレベル”の記録層から読み取る/”低いレベル”に書き込む、ために”高いレベル”の記録層を通る。高いレベルの記録層は、”低いレベル”の記録層へレーザービームが通り抜けるように、少なくともある程度透明でなくてはならない。申請者らはマークの後発成長はまた記録層の厚さを小さくすることで抑制されることを明らかにした。dpの値は他の要求（たとえば光学的コントラスト及び反射）のため、あまり小さくしてはいけない。最小の厚さは8nm程度であろう（図6参照のこと）。
【００１５】
この実施例は、記録層が付加的にIn,Ag又はCuのうちの少なくとも1つを有するときに有利となる。これらの材料が存在するとき（たとえば10原子%程度の濃度において）、相変化材料の結晶化速度を調整することが可能である。GeSnSb系の組成の結晶化速度を調整する最も重要な方法は、Geの濃度を変化させることである。Ge濃度10-15原子%において、結晶化速度が劇的に増加するのが観測される。この理由により、他の元素を加えて結晶化速度を定めるのは有用だと思われる。これは、堆積中に常にわずかな濃度変化が生じるような製造において好ましい。
【００１６】
さらに別な実施例において、第3の補助層I3は主にAgを有する。Agは高い熱伝導係数を持つ材料（物質）である。従って高い放熱容量を持つヒートシンクとして適している。第3の補助層は付加的にたとえば、Al,Ti,Au,Ag,Cu,Pt,Pd,Ni,Cr,Mo,W及びTaから構成されるグループ又は、同様な（特性を有する）元素のグループ（反射層の熱伝導率を制御又は、耐食性を改善するためのこれら金属の合金を含む）から選択された金属のうちの少なくとも1つを有する。加える量は大抵少なくとも0.01原子%からせいぜい20原子%である。
【００１７】
第3の補助層I3の厚さdI3は少なくとも150nmであることが好ましい。マークの後発成長をより抑制する良好な熱輸送が実現される。
【００１８】
実質的に透明な第4の補助層I4は第3の補助層I3と第2の補助層I2との間に挟まれて存在する。第4の層は第2の補助層I2の化学的影響から第3の層を遮蔽するためにある。特に、Agが第3の補助層又は、反射層で使用されている場合、たとえば(ZnS)80(SiO2)20の補助層のS原子がAgと反応する可能性を防がなくてはならない。適切な第4の補助層I4は、Si3N4又は、Ge3N4のうちの少なくとも1つを有する。第4の補助層I4は3nm以下の厚さdI4を有することが望ましい。この厚さを小さくすることで積層（構造）の熱的及び光学的特性による干渉を最小に抑えられるだろう。
【００１９】
第1の補助層（つまり、光ビームたとえばレーザービームが最初に通り抜ける層）の最適厚さの範囲は、a.o.レーザービームの波長lで決まる。λ=655nmのとき最適値は60nm周辺ということがわかる。
【００２０】
第1の補助層I1はZnSとSiO2との混合物（たとえば(ZnS)80(SiO2)20）から製造することが可能である。その代わりとしてはたとえば、SiO2,TiO2,ZnS,AlN,Si3N4及びTa2O5がある。SiC,WC,TaC,ZrC又はTiCのようなカーバイド（炭化物）を用いることも可能である。これらのカーバイドはZnS-SiO2混合物よりも高い結晶化速度及び良好な書き込み/消去の繰り返し特性を持つ。
【００２１】
補助層は気相堆積又は、スパッタリングによって成膜可能である。
【００２２】
光学データ記憶媒体の基板はたとえば、ポリカーボネート(PC)、メタクリル酸メチル(PMMA)、アモルファスポリオレフィン又は、ガラスを有する。典型例では、基板はディスク形状で、直径120mm、厚さたとえば0.6から1.2mmである。0.6から1.2mmの基板が用いられるとき、層は第1の補助層から開始してこの基板上に成膜可能である。基板を介して光ビームが積層構造に入射する場合、前記基板は少なくとも光ビームの波長に対して透明でなくてはならない。基板上で積層された層はまた、逆の順序で成膜可能である。つまり、第3の補助層から開始して、光ビームは基板を通っては積層構造に入射しない。状況に応じて、最外部の透明な層は下にある層を（外部）環境から保護するための被覆層として積層構造上に存在することが可能である。この層は上述の基板材料のうちの1つ又は、透明樹脂を有してもよい。たとえば、紫外光で処理されたメタクリル酸(poly(meth)acrylate)でもよく、たとえば、厚さ100μmのものでもよい。そのような比較的薄い被覆層は集束光ビームの高い開口数(NA)（たとえばNA=0.85）を可能にする。そして被覆層は光学的に比較的良好でかつ、均一でなくてはならない。100μmの薄い被覆層はたとえばブルーレイディスク(BD)に用いられる。もし光ビームがこの透明な層の入射面を介して積層構造に入射すれば、基板は透明でなくてもよい。
【００２３】
記録層側の光学データ記憶媒体の基板表面にはサーボトラックが提供されていることが望ましい。サーボトラックは集束光ビーム（たとえばレーザー光）によって光学的に走査されることが可能である。このサーボトラックは、よくらせん状の溝によって構成され、注入成型又は、加圧成型の間に金型を用いて基板中に形成される。その代わりに、この溝は合成樹脂層中（たとえばアクリル酸塩の紫外光処理されたもの）において複製過程で形成されることも可能である。合成樹脂の層は基板上に別にして提供される。高密度記録においては、そのような溝はたとえば0.5-0.8μmのピッチを持ち、おおよそピッチの半分の幅を持つ。
【００２４】
高密度記録及び消去は短波長レーザー（たとえば波長670nm以下（赤から青色））を用いることで実現される。
【００２５】
相変化記録層は気相成長又は、適切なターゲットを用いたスパッタリングで基板上に成膜可能である。そのようにして堆積された層はアモルファスである。適切な記録層を構成するために、この層は最初、完全に結晶化されなくてはならない。このことは初期化として一般的に知られている。この目的のため、記録層は加熱炉中で相変化合金の結晶化温度より高い温度（たとえば180℃）に加熱される。合成樹脂基板（たとえばポリカーボネート）は代わりに十分な出力のレーザービームで加熱することもできる。これはたとえば、レーザー光が移動している記録層を特別な記録装置中で走査することで実現可能である。そのような記録装置はまた、初期化機とも呼ばれる。基板に不利益となる加熱負荷がかからないようにしながら、アモルファス層は局所的に層を結晶化するのに必要な温度だけ加熱される。
【００２６】
ここで本発明を典型的な実施例及び添付の図を参照することでより詳細に説明する。
【００２７】
図1で、集束光ビーム10の手段によって高速記録される再書き込み可能な光学データ記憶媒体20（たとえばDVD+RWディスク）は基板7及び、積層構造2を基板上に有する。積層構造2は第1の補助層3（これは厚さ90nmの(ZnS)80(SiO2)20からなる）、第2の補助層5（これは厚さ6nmの(ZnS)80(SiO2)20からなる）及び、記録層4（これはGe13Sn20Sb67の組成を持つ合金の相変化材料からなる）を有する。(ZnS)80(SiO2)20の熱伝導係数lは8.7W/mKである。記録層4は厚さ14nmで、第1の補助層3と第2の補助層5との間に挟まれている。ヒートシンクとして働き、厚さ150nmのAgからなる第3の補助層6は記録層側の反対のI2の側にある。第4の層8は第3の補助層又は、反射層6と第2の補助層5との間に挟まれている。第4の補助層は第2の補助層の化学的影響から第3の補助層を遮蔽する。第4の補助層はGe3N4を有し、厚さ3nmである。Si3N4及びGe3N4は(ZnS)80(SiO2)20よりも大きな熱伝導係数を有する。Si3N4のλは26W/mKである。最大直流消去速度Vemaxは最大直線ディスク速度として決定される。Vemaxでは、典型的なキャリア/ノイズ比である45dBで最初書かれたI14キャリア（つまりn=14でnTのマーク）が25dBでの値まで落とすことが可能である。
【００２８】
第2の基板7（0.6mmの厚さを有するPCからなる）は第3の補助層6に隣接して存在する。
【００２９】
スパッタリングで層3,4,5,6及び8を成膜する。記録層4の初期の結晶状態は連続波レーザービームの手法により堆積されたままのアモルファス記録層を結晶化温度より高い温度に加熱することで得られる。図2A,2B及び2Cの各々では、Ge13Sn20Sb67について、最大直流消去速度（Vemax)がI2（図2A）、Ag  I3（図2B）及び相変化記録層（図2C）の厚さによってどのように変化するのかを示している。本発明において申請者らは、相変化ディスクの速度は層及び光学的積層構造の厚さにも依存することを明らかにした。厚いI2層及び相変化層では速度は増加し、厚いI3層では速度は減少することが観測されている。
【００３０】
図3A,3B及び3Cの各々では最大変調の90%での時間ギャップ（周期Tの比）が最大直流消去速度に対してどのように変化するのかを図示している。これは後発成長を防ぐために連続して書き込まれるパルス間での許容される最小のギャップで、ディスクの記録速度に対して変化する。ギャップはいわゆる変調減少(modulation-reduction)実験から決定される。この実験では、増加するパルス数によってI11キャリアを書き込み、変調を測定する。I11(n=11,nT)キャリアを書き込むためのパルス数を増やすと、パルス間のギャップは短くなり(4x  DVD+RWで22ns-2ns)、引き続く書き込みパルスによって後発成長が起こってしまった。これは変調の減少により生じたものである。塗りつぶしの四角と一緒になっている実線の曲線は'組成線'である。ここで、ディスク速度は相変化層におけるGe組成の修正によって変化する。塗りつぶしの四角は徐々に冷却した積層構造、I2=12nm  (ZnS)80(SiO2)20、3nm  Ge3N4及び150nm  AgでのGeSnSb組成を表す。破線状の直線はライトストラテジ(WS)を表す；ディスクはWSを表す線の下にある座標位置（の条件）で記録可能である。2つのWS（1T又は2T）及び、最大レーザーパルス時間がプロットされている。Ge13Sn20Sb67相変化材料における、I2（図3A）、Ag（図3B）及び相変化記録層の厚さ（図3C）の変化の効果を図示している。I2の厚さが減少すると、相変化記録層Pの厚さ及びI3の厚さの増加が、より単純なWSを用いた記録が可能になるように図3A,3B及び3C上の点を下げることができる。I2でGe3N4又はTa2O5のような高い熱伝導率を有する層を選ぶことでI2の厚さを下げるのと同様の結果が得られることをここで強調しておきたい。よって、よく設計された光学的積層構造は、書き込みパルス中での再結晶化を抑制するために重要である。先述のように、後発成長の程度は相変化材料の結晶化速度及び積層構造中の熱輸送に依存する。特に速く結晶化する材料では、熱輸送は書き込み中の再結晶化を防ぐために有効であることが明らかになるだろう。35m/s（10X  DVD+RWに相当）より高速では、組成線（塗りつぶしの四角）の徐々に冷却されたディスクは複雑なWS（3T又は4T）又は、2ns以下の極端に短いパルスを用いた2T  WSでのみ記録可能である。
【００３１】
まとめると、ディスクの結晶化速度及び後発成長の特性は、相変化組成に加えて、I2層、ヒートシンク層I3及び相変化記録層の厚さに依存する。特に直線速度が35m/sを超える（10X  DVD+RWの記録速度を超える）とき、効率よく冷却された積層構造は比較的’単純な’WSで記録できるように設計されなくてはならない。このことは、速く結晶化する相変化材料と組み合わせた上で、I2の厚さを9nm未満（(ZnS)80(SiO2)20を誘電層として用いる場合）及び/又は、相変化層の厚さdpを15nm未満にすることを意味する。
【００３２】
図4A、4B及び4Cのそれぞれでは、最大直流消去速度がドーパントに対してどのように変化するのかをプロットしている。GeSnSb系組成物の結晶化速度を調整する最も重要な方法はGe組成を変化させることである。図4Aは最大直流消去速度がGe濃度に対してどのように変化するのかを図示している。Geが15%から10%に変化することで、結晶化速度が劇的に増加しているのが観測される。この理由により、他の元素を変化させることで結晶化速度を定めるのは有用だと考えられる。図4Aから、Snの濃度を増加させることで結晶化速度が増加することが観測できる。In,Ag,Cu又は他の元素を加えることで、結晶化速度を下げることができる。図4Bの最初の塗りつぶしの四角は図4Aのラベル(b)に対応する。
【００３３】
図5Aは、14nmのGe12Sn25Sb63相変化材料において、溶融出力Pmelt  (mW)がdI2に対してどのように変化するのを8X  DVD+RW速度について図示している。図5Bは、14nmのGe12Sn20Sb68相変化材料及びI2=8nm  (ZnS)80(SiO2)20において、溶融出力Pmelt  (mW)が記録速度Vrecに対してどのように変化するのを図示している。底側のパラメータdI2の値は実際には媒体の感度によって制限される。Pmeltは相変化層を溶解するための最小(DC)出力である。dI2にともなって感度が減少する（つまり、データマークを書き込むためにより大きな出力をかけなければならない）のが観測される。図5Bはさらに、高速では、ディスクのある位置でのレーザースポットの短い休止時間の結果として、相変化材料を溶解するのにより大きな出力が必要となることを示している。実際は、無限のレーザー出力をかけることはできないわけだから、図5の結果は高速における最小のI2の厚さの限界を設定することになる。現在の高出力レーザーダイオードでは、ディスク上の最大出力は20mWあたりが妥当である。
【００３４】
図6では、相変化材料GeSnSbでI2=6nmの(ZnS)80(SiO2)20及び3nmのSi3N4の場合の光学コントラストCが相変化層dpの厚さに対してどのように変化するのかを図示している。相変化層の厚さdpの下限は光学コントラストCで決定される。
【００３５】
図6はI2=6nmの(ZnS)80(SiO2)20、3nmのSi3N4及びAgのヒートシンクの積層構造の場合、最大光学コントラストCが相変化層の厚さdpとともに急激に減少することを示している。従って、DVD+RWの単一層として、およそ8nmの最小相変化層厚さが提案される。
【００３６】
先に述べた実施例は本発明を限定するというよりは例証しており、当業者が、請求項の焦点から離れることなく多くの代替実施例を設計することは可能だろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に従った光学データ記憶媒体の断面の概略図。
【図２】直流消去速度(Vemax)の各層（A:I2層、B:Ag層、C:相変化記録層(Ge13Sn20Sb67)）の厚さに対する変化を示す図。
【図３】最大変調の90%での時間ギャップ（周期Tの比）の最大直流消去速度に対する変化を示した図。Ge13Sn20Sb67相変化材料について、I2層の厚さ変化による効果(A)、Ag層の厚さ変化による効果(B)、相変化材料層の厚さ変化による効果(C)についての図。
【図４】最大直流消去速度の異なるドーパントに対する変化を示す図。Sn20%でGe及びSbを変化+Ge15%でSn及びSbを変化(A)、Ge10%、Sn15%及びSb70%で、5%のドーパント（Sn,In,Ge)を加えたときの変化(B)、Ge15%、Sn15%及びSb65%で、5%のドーパント（Sn,Ge,Cu,Ag,Ga)を加えたときの変化(C)。
【図５Ａ】溶融出力Pmelt(mW)が14nmのGe12Sn25Sb63の相変化層の場合のDVD+RW8倍速におけるI2層の厚さに対する変化を示す図。
【図５Ｂ】溶融出力Pmelt(mW)が14nmのGe12Sn20Sb68の相変化層及び8nmのZnS/SiO2の第2の補助層の場合、記録速度Vrecに対する変化を示す図。
【図６】第2の補助層が6nmの(ZnS)80(SiO2)20及び3nmのSi3N4の場合における、光学コントラストCの、記録層であるGeSnSb相変化材料の厚さdpに対する変化を示す図（下限は’一般的な’光学的積層構造で実現可能である）。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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