(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも第２情報記録部と、光透過性を有する中間層と、第１情報記録部とが順次形成されており、上記第１情報記録部側からレーザ光が照射される多層光ディスクにおいて、
上記第１情報記録部は、少なくとも、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その比率が原子比率で２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０を満たす相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有していることを特徴とする書換え型の多層光ディスク。
【請求項２】
上記レーザ光の波長が、波長３８５ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることを特徴とする書換え型の請求項１記載の多層光ディスク。
【請求項３】
上記第２情報記録部は、少なくとも、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その比率が原子比率で２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０を満たす相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有することを特徴とする請求項１記載の書換え型の多層光ディスク。
【請求項４】
上記相変化記録材料層には、Ｇｅ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｇ，Ａｕのうち少なくとも１種類以上が添加されていることを特徴とする請求項１記載の書換え型の多層光ディスク。
【請求項５】
上記第１情報記録部は、上記相変化記録材料層が光透過性を有する一対の誘電体層で挟み込まれた構造を有していることを特徴とする請求項１記載の書換え型の多層光ディスク。
【請求項６】
上記一対の誘電体層のうち、少なくとも一方の誘電体層は、少なくともＺｎＳ−ＳｉＯ２よりも高熱伝導率を有する誘電体材料を含む単一層、もしくは上記高熱伝導率を有する誘電体材料と他の透明誘電体材料との積層膜であることを特徴とする請求項５記載の書換え型の多層光ディスク。
【請求項７】
上記高熱伝導率を有する誘電体材料は、Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＢｅＯ，ＢＮのうち少なくとも一種類を主成分とすることを特徴とする請求項６記載の書換え型の多層光ディスク。
【請求項８】
全ての記録トラックに情報を記録したときの第１情報記録部の平均透過率（Ｔａｖｇ）が、以下の式１を満たすことを特徴とする請求項１記載の多層光ディスク。
７０％≧Ｔａｖｇ≧４０％・・・式１
【請求項９】
上記相変化記録材料が結晶時の第１情報記録部の光吸収率（Ａ１ｃ）及び非晶質時の第１情報記録部の光吸収率（Ａ１ａ）が、以下の式２を満たすことを特徴とする請求項１記載の書換え型の多層光ディスク。
１．７≧Ａ１ｃ／Ａ１ａ≧０．８・・・式２
【請求項１０】
上記相変化記録材料が結晶時の第１情報記録部の光反射率よりも非晶質時の第１情報記録部の光反射率の方が高いことを特徴とする請求項１記載の書換え型の多層光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の情報記録部を有する書換え型の多層光ディスクに関するものであり、特に、上記情報記録部に、少なくとも、相変化記録材料によって形成された相変化記録層を有する書換え型の多層光ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信機器の発達とともに光ディスクにおいてもより多くの情報量を有する光ディスクの開発が求められている。現時点では、２層タイプのＤＶＤにより情報量８．５Ｇｂｙｔｅを有する光ディスクが実現されているが、ホームビデオの光ディスクへの置き換えやハイビジョン放送の録画などにより、多くの情報を光ディスクで記録再生することが求められている。
【０００３】
再生のみの光ディスクでは、情報量８．５ＧｂｙｔｅがＤＶＤ二層ディスクで達成されているが、記録再生可能な光ディスクでは５．２Ｇｂｙｔｅまでが製品レベルで達成されている。ここで、記録再生可能な光ディスクは、情報記録部を１層のみ有するいわゆる単層光ディスクである。
【０００４】
例えば、ホームビデオを光ディスクへ置き換える場合、現行のＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）による放送を４時間録画するためには８Ｇｂｙｔｅの情報量が必要になり、ハイビジョン放送を２時間録画するためには２４Ｇｂｙｔｅの情報量を必要とする。また、ディジタル情報通信社会の発達に伴い、記録再生可能な光ディスクに求められる情報量は今後ますます増えていくものと思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスクにおいて情報の記録密度を上げて記録再生を行うために、記録再生に用いる装置側では、対物レンズの開口数（ＮＡ）を高くすることや、レーザ波長の短波長化が行われている。記録材料として相変化記録材料が使用されている相変化型二層光ディスクに対する記録再生装置としては、これまでに、対物レンズのＮＡが０．６程度であり且つレーザ光の波長が４００ｎｍ近辺であるもの、又は対物レンズのＮＡが０．８５程度であり且つレーザ光の波長が６６０ｎｍ近辺であるものが報告されている。本願発明者等は、更なる高密度化に向けて、対物レンズのＮＡが０．８５程度であり且つレーザ光の波長が４００ｎｍ近辺である記録再生装置、及び当該記録再生装置によって記録再生がなされる相変化型二層光ディスクの開発を行っている。
【０００６】
また、これまでに発表されている相変化型二層光ディスクでは、化学量論組成をベースとした、例えばＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５（原子比率）の相変化記録材料が用いられている。この相変化記録材料で光ディスクを大容量化し、高転送レート化を行うためには、情報記録部への結晶化促進層の導入、及び吸収率制御と呼ばれている手法の導入が必須である。
【０００７】
結晶化促進層とは、相変化記録材料と接触させることで相変化記録材料の結晶化速度を高める誘電体層のことを指す。すなわち、結晶化促進層は、相変化記録材料層に接するように配置される。この結晶化促進層を形成する材料としては、溶融した相変化記録材料との濡れ性が悪い材料を使用することが望ましく、例えば、Ｓｉ３Ｎ４やＧｅＮなどの誘電体材料が挙げられる。
【０００８】
ところで、大容量化のために、対物レンズのＮＡを高くすることやレーザ光を短波長化することでレーザ収束光のビームを小さくしたり、高転送レート化のために、記録時のディスク回転数を高めて記録線速を速めたりすると、レーザ収束光が情報記録部上のある一点を通過するのにかかる時間が短くなる。すなわち、相変化記録材料に情報信号に応じた非晶質記録マークを形成するときに、相変化記録材料の昇温や降温にかけることができる時間が短くなる。
【０００９】
非晶質記録マークを上書きするときに、形成したい非晶質記録マークと非晶質記録マークとの間は結晶化させる必要がある。このとき、バイアスパワーと呼ばれるパワーで非晶質記録マーク間をレーザ照射して加熱することで、既に存在していた非晶質記録マークを結晶化させる方法が採られるが、このとき、相変化記録材料の結晶化速度がその記録再生系に対して不十分であると、結晶化が完了しない。このため、相変化二層型光ディスクでは、相変化記録材料層を結晶化促進層と接触するように形成することによって結晶化速度を早め、高情報記録密度、高転送レート化へ対応することが必須になる。
【００１０】
一方、吸収率制御は、レーザ光に対する相変化記録材料が結晶時の光吸収率Ａｃと非晶質時の光吸収率Ａａとが、Ａｃ／Ａａ≧１．０を満たすようにする方法である。このとき、Ａｃ／Ａａ≧１．２を満たすようにすることが更に好ましいとされる。
【００１１】
相変化記録材料は、結晶時と非晶質時とでは、一般に投入エネルギーに対する温度上昇の仕方が異なり、非晶質時の方が温度上昇が早い。また、既に情報が記録された情報記録部に他の情報を上書きする場合、非晶質記録マーク及びその周辺の結晶領域には同一条件で記録を行うこととなる。このため、Ａｃ／Ａａ＜１．０のときには、非晶質状態の領域の到達温度が結晶状態の領域の到達温度よりも高くなる。すなわち、Ａｃ／Ａａ＜１．０のときには、記録前の相変化記録材料層が結晶状態の場合と非晶質状態の場合とで、その上に形成された非晶質記録マークのでき方が異なってしまう。これは、再生信号評価に一般に用いる評価関数であるジッター値を悪化させ、再生信号特性を損ない、記録した情報信号の再生に悪影響を与える結果となる。この様な事態を避けるために、吸収率制御の技術が開発された。
【００１２】
しかしながら、このＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の相変化記録材料を用い、上述した結晶化促進層の導入や、吸収率制御などの手法を極力取り入れて作製した相変化型二層光ディスクについて、対物レンズのＮＡが０．８５であり、レーザ波長が４００ｎｍ付近である記録再生系で検討を行った結果、２つの情報記録部のうち、レーザ光の入射側に形成されている第１情報記録部では、転送レートを３０Ｍｂｐｓ以上とすることが困難であることがわかった。これは、主に吸収率制御を行うことが困難なためである。
【００１３】
光の波長が４００ｎｍ付近では、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の材料系の復素屈折率は、結晶時には（２．０−３．０ｉ）程度であり、非晶質時には（３．０−２．０ｉ）程度である。また、相変化型二層光ディスクでは、もう１層の情報記録部（以下、第２情報記録部とする。）の記録再生を実現するために、第１情報記録部の光透過率を４０％以上とする必要がある。このため、情報記録部が１層である光ディスクの情報記録部や、第２情報記録部で使用可能である記録材料以外の金属層を、第１情報記録部へ導入することはできない。このように、光学定数及び第１情報記録部に課せられた制約条件から、吸収率比Ａｃ／Ａａ≧１．０を実現することは困難となり、特に好ましいとされるＡｃ／Ａａ≧１．２を実現することは更に困難となる。すなわち、この相変化記録材料を使用して作製した相変化型二層光ディスクを高転送レート化することは困難となる。
【００１４】
本発明はこのような従来の実情を鑑みて考案されたものであり、各情報記録部に対する記録再生を、高転送レートで安定して行うことができる多層光ディスクを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多層光ディスクは、基板上に、少なくとも第２情報記録部と、光透過性を有する中間層と、第１情報記録部とが順次形成されており、上記第１情報記録部側からレーザ光が照射される多層光ディスクにおいて、上記第１情報記録部は、少なくとも、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その比率が原子比率で２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０を満たす相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有していることを特徴とする。
【００１６】
以上のように構成された本発明に係る多層光ディスクにおいては、第１情報記録部に、少なくとも、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その比率が原子比率で２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０を満たしている相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有している。この相変化記録材料は、結晶化速度が早い。したがって、本発明に係る多層光ディスクは、記録再生に用いるレーザ光の波長が短く、対物レンズのＮＡが高いときにも、第１情報記録部に対する記録再生及び書き換えを、高転送レートで安定して行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、円盤状である相変化型二層光ディスク（以下、光ディスクとする。）１は、案内溝が形成された支持基板２上に、第２情報記録部３がスパッタリングなどの手法によって案内溝を有する形で形成されている。そして、第２情報記録部３上には、光透過性を有する中間層４を介して第１情報記録部５が案内溝を有する形で形成され、第１情報記録部５上には光透過保護層６が形成されている。ここで、記録再生光は、矢印Ａで示すように、光透過保護層６側から光ディスク１へ入射する。
【００１９】
なお、本実施の形態における光ディスク１は、第１情報記録部５及び第２情報記録部３に形成された案内溝の周期が０．６μｍ、中間層４の厚さが２０μｍ、光透過保護層６の厚さが９０μｍとされている。また、本実施の形態で記録再生に用いたシステム側の条件は、以下の表１に示す通りである。また、情報記録は、光入射側から見て凸となる案内溝（グルーブ）及び凹となる案内溝（ランド）の両方に行うものとする（ランド／グルーブ記録）。すなわち、実質的なトラックピッチは、案内溝周期の半分となる０．３μｍである。
【００２０】
【表１】
0004099953.tif 000002
【００２１】
ここで、第１情報記録部５について説明する。第１情報記録部５は、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０であり、共晶組成である相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層が形成されている。そして、図２に示すように、第１情報記録部５は、当該相変化記録材料によって形成された第１の相変化記録材料層１０を中心として、光透過保護層６側に第１の誘電体層１１が形成され、中間層４側に第２の誘電体層１２が形成された構造を有している。
【００２２】
この第１の相変化記録材料層１０には、以下に説明するように情報信号の記録が行われる。
【００２３】
第１の相変化記録材料層１０は、例えばスパッタリング法によって成膜された場合、成膜直後には非晶質状態を呈している。このような非晶質状態の第１の相変化記録材料層１０を、結晶化温度以上に昇温させることで結晶状態に相変化させる（初期化）。
【００２４】
そして、この状態で、例えば光透過保護層６側からレーザ光を照射すると、そのレーザ光が集光された領域で結晶状態から非晶質状態への相変化が生じ、光反射率が変化する。この光反射率が変化した部分が非晶質記録ピットとなる。この非晶質記録ピットは、結晶領域との光反射率の差を利用することで検出される。
【００２５】
この第１の相変化記録材料層１０は、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である材料によって形成されている。この材料によって第１の相変化記録材料層１０を形成することで、光ディスク１は、後述するように３０Ｍｂｐｓ以上の高転送レートを実現することが可能となる。
【００２６】
このＳｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である相変化記録材料には、Ｇｅ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｇ，Ａｕを添加することが好ましい。これらの材料を添加することにより、第１情報記録部５は、書き換え特性が維持されるとともに、非晶質記録マークの保存安定性が良好になり、室温において非晶質記録マークが消去されにくくなる。
【００２７】
ところで、当該相変化記録材料は結晶化速度が速い。このため、第１情報記録部５には、例えば、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の組成の材料を使用して相変化記録材料層を形成したときに必要であった結晶化促進層を設ける必要性がなくなる。その反面、非晶質記録マークを形成するために、第１情報記録部５は、昇温した第１の相変化記録材料層１０を速やかに冷却できる構成とされる必要性がある。
【００２８】
第１の相変化記録材料層１０を冷却する効果を高めるためには、金属材料によって形成された金属層を、第１情報記録部５へ導入することが考えられる。しかしながら、第１情報記録部５には、第１の相変化記録材料層１０以外は極力透明な誘電体材料を用いる必要がある。これは、第１情報記録部５は、第２情報記録部３への記録再生を行うために光透過率を極力高めると同時に、第１情報記録部５自身の記録再生特性を損なわないようにする必要があるためである。金属材料等を導入すると、金属材料層での光の吸収が発生し、第１情報記録部５としての光透過性が減少してしまう。すなわち、第１情報記録部５には、第１の相変化記録材料層１０以外に光吸収能を有する材料を用いることは望ましくない。光吸収能を有する材料を用いるとしても、例えばＡｇ層で５ｎｍ以下の膜厚とする必要がある。
【００２９】
記録材料として相変化記録材料を用いた光ディスクでは、誘電体材料としてＺｎＳ−ＳｉＯ２が広く用いられている。これは、ＺｎＳ−ＳｉＯ２が、スパッタリングにおける成膜レートが他の誘電体材料と比較して高いことや、薄膜化したときに外部から力が加わったときにも壊れにくいことなどの利点を有するためである。
【００３０】
また、第１の相変化記録材料層１０を冷却する観点からは、第１の誘電体層１１及び第２の誘電体層１２に、第１の相変化記録材料層１０を速やかに冷却することが可能な熱伝導率を有する誘電体材料、すなわち、高熱伝導率を有する誘電体材料を用いることが好ましい。高熱伝導率を有する材料としては、例えば、Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＢｅＯ，ＢＮなどが挙げられる。以下の表２に、ＺｎＳ−ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮの熱伝導率の参考値を示す。なお、この熱伝導率はバルクでの値を示しており、製造方法によって以下に示す熱伝導率の範囲をとる。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
第１の誘電体層１１及び第２の誘電体層１２を、高熱伝導率を有する誘電体材料によって形成することで、第１の相変化記録材料層１０を速やかに冷却することができる。そして、第１情報記録部５に対する記録再生及び書き換えを、高転送レートで安定して行うことが可能となる。
【００３３】
第１の誘電体層１１及び第２の誘電体層１２は、このうちの少なくとも一方が、ＺｎＳ−ＳｉＯ２よりも高い熱伝導率を有するＳｉ３Ｎ４，ＡｌＮなどによる単一層であるか、この高い熱伝導率を有する材料と他の透明誘電体材料とが積層された構造とされることが好ましい。また、両方が上述したような高い熱伝導率を有する透明材料層とされることが最も好ましい。
【００３４】
ここで、第１の誘電体層１１及び第２の誘電体層１２の層構成の例としては、図３乃至図５に示すような例が挙げられる。なお、第１の誘電体層１１及び第２の誘電体層１２の層構成の例は、図３乃至図５に示す例に限定されるものではない。また、第１情報記録部５で使用可能な誘電体材料の光学定数と、Ｓｂ及びＴｅの共晶組成付近におけるレーザ波長４０７ｎｍに対する光学定数とを、表３に示す。
【００３５】
【表３】
0004099953.tif 000004
【００３６】
第１情報記録部５において、相変化記録材料が非晶質時の光透過率（Ｔ１ａ）と結晶時の光透過率（Ｔ１ｃ）との平均光透過率（Ｔａｖｇ）の範囲は、以下の式３に示す関係となることが好ましい。
【００３７】
７０％≧Ｔａｖｇ≧４０％・・・式３
ここで、Ｔａｖｇは、光ディスクの情報記録方式のうち、グルーブとランドの両方に記録を行う方式の場合には、Ｔａｖｇ＝（Ｔ１ｃ＋Ｔ１ａ）／２であり、グルーブ又はランドの一方にのみ記録を行う場合には、Ｔａｖｇ＝（３Ｔ１ｃ＋Ｔ１ａ）／４である。
【００３８】
平均光透過率範囲の上限は、第１の相変化記録材料層１０の厚さより決まる。第１情報記録部５は、第２情報記録部３に対する記録再生を可能とするために、高い光透過率を有することが求められる。第１情報記録部５の光透過率を高くするためには、第１の相変化記録材料層１０の厚さを薄くすれば良い。しかしながら、第１の相変化記録材料層１０の厚さを５ｎｍ以下とすると、相変化記録材料が点在した状態となり、層を構成しなくなる。このため、第１の相変化記録材料層１０の厚さは５ｎｍ以上とする必要がある。このとき、Ｔａｖｇ≦７０％となることが知られている。
【００３９】
また、平均光透過率範囲の下限は、第１情報記録部５と第２情報記録部３との記録再生装置側から見た光反射率、記録パワー、再生パワーが同程度である必要性から見出される。第１情報記録部５の光透過率を下げていくと、第２情報記録部３からの反射光量は、第１情報記録部５の光透過率の２乗に比例して低下する。ここで、第１情報記録部５及び第２情報記録部３それぞれからの反射光量のバランスを取るためには、第１情報記録部５の光反射率を下げる必要がある。しかし、第１情報記録部５の光反射率を下げすぎると、記録再生装置側では反射光からの情報検出能力が落ち、また、フォーカスサーボ能力やトラッキングサーボ能力も低下する。このとき、情報再生時に光ディスク１への入射光量を増加させて、反射光量を増加することは困難である。これは、情報再生時に入射光量を高めすぎると、非晶質記録マークが温度上昇して結晶化が進んで消失するため、すなわち、記録された情報信号が消失するためである。以上説明した理由により、第１情報記録部５の光反射率は、相変化記録材料が結晶時の光反射率（Ｒ１ｃ）と非結晶時の光反射率（Ｒ１ａ）との平均で、５％程度が下限であることが判明している。一方、第２情報記録部３において、第２情報記録部３単独では、光反射率は、相変化記録材料が結晶時の光反射率（Ｒ２ｃ）と非結晶時の光反射率（Ｒ２ａ）との平均で、最大３０％程度をとることが可能である。したがって、第１情報記録部５の平均光透過率の下限は、以下に示す式４から決定される。
【００４０】
３０％×（第１情報記録部５の平均光透過率の下限）２＝５％・・・式４
この式４より、（第１情報記録部５の平均光透過率の下限）＝４０％となる。すなわち、４０％≦Ｔａｖｇとなる。
【００４１】
ここで、第１情報記録部５及び第２情報記録部３の膜構成例について、図６乃至図８に示す。図６は、高い光透過率を有する第１情報記録部５の膜構成を示している。この膜構成のときにはＴａｖｇ＝６５．１％、（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｃ）／２＝６．５％となる。また、図７は、低い光透過率を有する第１情報記録部５の膜構成を示している。この膜構成のときにはＴａｖｇ＝４０％、（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｃ）／２＝５％となる。更に、図８は、高い光反射率を有する第２情報記録部３の膜構成を示している。この膜構成のときには（Ｒ２ａ＋Ｒ２ｃ）／２＝２９．５％となる。
【００４２】
一方、第１情報記録部５において、相変化記録材料が非晶質時の光吸収率（Ａ１ａ）と結晶時の光吸収率（Ａ１ｃ）とは、以下の式５に示す関係となることが好ましい。
【００４３】
１．７≧Ａ１ｃ／Ａ１ａ≧０．８・・・式５
第１の相変化記録材料層１０に非晶質記録マークを形成するときには、レーザ光を第１の相変化記録材料層１０に照射し、温度を上昇させて材料を溶融する。ここで、レーザ光照射をやめて溶融した相変化記録材料の冷却過程に入ると、再結晶が溶融領域の周辺部から始まり溶融領域中心部へ進行する。溶融領域の中心部は周辺部と比較して冷却速度が早いため、冷却過程が終了した後には非晶質記録マークが形成される。
【００４４】
このとき、第１の相変化記録材料層１０の光吸収量が多いときには、溶融したときの到達温度が高くなり、図９に示すように、溶融領域が広くなるが再結晶領域Ａも広くなる。また、第１の相変化記録材料層１０の光吸収量が少ないときには、溶融したときの到達温度が低くなり、図１０に示すように、溶融領域が狭くなるが再結晶領域Ａも狭くなる。両方の場合の非晶質記録マークの領域は、最終的にレーザ光照射を制御することで同程度にすることができる。
【００４５】
なお、ここで溶融領域とは、図９及び図１０に示す溶融境界線１５の内部全体を指す。また、図９及び図１０に示すように、再結晶領域Ａの内部には非晶質記録マークＢが形成される。
【００４６】
Ａ１ｃ／Ａ１ａ＜１のとき、結晶領域よりも非晶質記録マークの方が光吸収率が高く且つ温度上昇が容易となる。すなわち、非晶質記録マーク上に書き換えを行うときには、図９に示すような溶融領域が広く且つ再結晶領域も広い状態となり、また、結晶領域上に書き換えを行うときには、図１０に示すような溶融領域が狭く且つ再結晶領域も狭い状態となる。Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の組成の材料を使用して相変化記録材料層を形成したときには、Ａ１ｃ／Ａ１ａ≧１である必要があった。しかしながら、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である材料は、結晶化速度が速いために、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の組成の材料よりも光吸収率の影響が小さく、Ａ１ｃ／Ａ１ａ＜１であっても良い。
【００４７】
Ａ１ｃ／Ａ１ａ＜０．８のときには、書き換えが困難となる。これは、予め情報信号が記録された第１情報記録部５上に上書きをする場合、非晶質記録マークは温度上昇が進み十分に溶融できるが、結晶領域は光吸収率が低いために温度上昇が進まずに溶融が不十分となり、非晶質記録マークを形成できなくなる。したがって、Ａ１ｃ／Ａ１ａ≧０．８となる。
【００４８】
また、Ａ１ｃ／Ａ１ａ＞１．７のときにも書き換えが困難となる。これは、上述したＡ１ｃ／Ａ１ａ＜０．８のときと反対の理由による。すなわち、予め情報信号が記録されたところに上書きする場合、結晶領域は温度上昇が進み十分に溶融できるが、非晶質記録マークは光吸収率が低いために温度上昇が進まずに溶融が不十分となり、非晶質記録マークを形成できなくなる。したがって、Ａ１ｃ／Ａ１ａ≦１．７となる。
【００４９】
また、第１情報記録部５は、相変化記録材料が結晶時の光反射率よりも非晶質時の光反射率方が高くなる、いわゆるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈタイプとすることが好ましい。第１情報記録部５をＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈタイプとすることにより、Ａ１ｃ／Ａ１ａ≧０．８を実現することが可能になる。第１情報記録部５に入射した光エネルギーの反射、吸収、透過に用いられるエネルギー配分は、図１１及び図１２に示す通りとなる。図１１及び図１２より、吸収率は非晶質時の方が結晶時よりも高くなるが、Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ時よりその差を小さくできることは明らかである。シミュレーション結果から、Ｈｉｇｈ−ｔｏ−ＬｏｗタイプではＡ１ｃ／Ａ１ａ≧０．８を実現することは困難であり、Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈタイプとすることで実現することが可能となることが判明した。
【００５０】
ここで、第２情報記録部３について説明する。第２情報記録部３には、第１情報記録部５と同様に、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有することが好ましい。
【００５１】
第２情報記録部３の構成例としては、図１３に示す構成が挙げられる。図１３は、反射層２０上に、第２の相変化記録材料層２１を中心として、支持基板２側に第３の誘電体層２２が形成され、中間層４側に第４の誘電体層２３が形成されている例を示している。
【００５２】
なお、第２情報記録部３の構成は、図１３に示す構成例に限定されるものではない。また、反射層２０、第３の誘電体層２２、第４の誘電体層２３は、従来公知の材料によって形成することができる。
【００５３】
この第２の相変化記録材料層２１は、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である材料によって形成されている。この材料を使用して第２の相変化記録材料層２１を形成することによって、光ディスク１は、３０Ｍｂｐｓ以上の転送レートを実現することが可能となる。
【００５４】
なお、光ディスク１における支持基板２、中間層４、光透過保護層６は、従来公知の材料によって形成することができる。
【００５５】
ここで、相変化記録材料層を、Ｓｂ及びＴｅを主成分とした材料によって形成したときの転送レートと消去比との関係を図１４に示す。ここでは、支持基板上に、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、相変化記録材料層（Ｓｂ及びＴｅが主成分でＧｅが少量添加されている材料）、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４が順次積層され、この上に光透過保護層が形成された光ディスクを用いて、転送レートと消去比との関係を測定した。図１４では、横軸が転送レートを表しており、縦軸が消去比を表している。なお、このときの光学特性は以下の表４に示す通りであり、測定条件は以下の表５に示す通りである。
【００５６】
【表４】
0004099953.tif 000005
【００５７】
【表５】
0004099953.tif 000006
【００５８】
図１４に示すように、Ｓｂ／Ｔｅ＝２．５である材料によって相変化記録材料層が形成されているときには、転送レートが３０Ｍｂｐｓ以上のときにも消去比を２６ｄＢ以上とすることが可能となり、情報信号の書き換えを十分に行うことができる。
【００５９】
しかしながら、Ｓｂ／Ｔｅ＝２．３である材料によって相変化記録材料層が形成されているときには、転送レートが３０Ｍｂｐｓ以上のときの消去比が２６ｄＢ未満となり、情報信号の書き換えが不十分となる。これは、Ｓｂ／Ｔｅ≦２．３となると、共晶組成ではなくなるためと考えられる。したがって、第１の相変化記録材料層１０は、Ｓｂ／Ｔｅ＞２．３である材料によって形成される必要がある。
【００６０】
また、Ｓｂ／Ｔｅ＞４．０であるときには、Ｓｂの割合が増加するために、第１の相変化記録材料層１０は結晶化しやすくなり、室温においても結晶化しやすくなる。すなわち、Ｓｂ／Ｔｅ＞４．０であるときには、非晶質記録マークが室温で消え易くなる。したがって、第１の相変化記録材料層１０は、Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である材料によって形成される必要がある。
【００６１】
なお、Ｓｂ／Ｔｅ＝２．５である材料に対してＧｅの代わりにＩｎ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ａｇ，Ａｕを添加して相変化記録材料層を形成したときにも、転送レートを３０Ｍｂｐｓ以上とするとともに、消去比を２６ｄＢ以上とすることが可能となり、情報信号の書き換えを十分に行うことが可能となる。
【００６２】
一方、相変化記録材料層を、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５の組成の材料によって形成したときの転送レートと消去比との関係を図１５に示す。ここでは、支持基板上に、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＧｅＳｂＴｅ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４が順次積層され、この上に光透過保護層が形成された光ディスクを用いて、転送レートと消去比との関係を測定した。図１５では、横軸が転送レートを表しており、縦軸が消去比を表している。なお、このときの光学特性は以下の表６に示す通りであり、測定条件は表７に示す通りである。
【００６３】
【表６】
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【００６４】
【表７】
0004099953.tif 000008
【００６５】
図１５に示すように、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝２：２：５である材料によって相変化記録材料層が形成されているときには、対物レンズの開口数に拘わらず、転送レートが３０Ｍｂｐｓ以上のときの消去比が２６ｄＢ未満となり、情報信号の書き換えが不十分となる。
【００６６】
したがって、相変化記録材料層が、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０であり、共晶組成である材料によって形成されることにより、３０Ｍｂｐｓ以上の高転送レートでも、相変化記録材料層への記録再生及び書き換えを安定して行うことができるようになる。
【００６７】
以上説明したように、本発明を適用した光ディスク１は、相変化記録材料層が、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その原子比率が２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である相変化記録材料によって形成される。当該相変化記録材料は、結晶化速度が早い。したがって、記録再生に用いるレーザ光の波長が短く、対物レンズのＮＡが高いときにも、高転送レートで情報記録部に対する記録再生及び書き換えを安定して行うことが可能となる。
【００６８】
例えば、レーザ光の波長を３８５ｎｍ〜４５０ｎｍ、対物レンズのＮＡを０．８５、転送レートを３０Ｍｂｐｓ以上としたときにも安定した記録再生を行うことが可能となり、１枚の光ディスクで扱える情報量を３５Ｇｂｙｔｅ以上とすることが可能になる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係る多層光ディスクは、情報記録部に、少なくとも、Ｓｂ及びＴｅを主成分とし、その比率が原子比率で２．３＜Ｓｂ／Ｔｅ≦４．０である相変化記録材料によって形成された相変化記録材料層を有している。当該相変化記録材料は、結晶化速度が早い。したがって、記録再生に用いるレーザ光の波長が短く、対物レンズの開口数が高いときにも、高転送レートで情報記録部に対する記録再生及び書き換えを安定して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ディスクの基本構成を示す断面図である。
【図２】第１情報記録部周辺の層構成を示す断面図である。
【図３】第１情報記録部の層構成の一例を示す模式図である。
【図４】第１情報記録部の層構成の他の例を示す模式図である。
【図５】第１情報記録部の層構成の更に他の例を示す模式図である。
【図６】第１情報記録部の層構成の一例を示しており、光透過率が高い層構成の例を示す模式図である。
【図７】第１情報記録部の層構成の一例を示しており、光透過率が低い層構成の例を示す模式図である。
【図８】第２情報記録部の層構成の一例を示しており、光反射率が高い層構成の例を示す模式図である。
【図９】相変化記録材料の光吸収率が高く、溶融領域が広い状態を示す模式図である。
【図１０】相変化記録材料の光吸収率が低く、溶融領域が狭い状態を示す模式図である。
【図１１】Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈタイプの光エネルギー配分を示す模式図である。
【図１２】Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗタイプの光エネルギー配分を示す模式図である。
【図１３】第２情報記録部の層構成の他の例を示す断面図である。
【図１４】相変化記録材料層を材料を変えて形成したときの、転送レートと消去比との関係を示す図である。
【図１５】Ｇｅ：Ｔｅ：Ｓｂ＝２：２：５の材料を使用して相変化記録材料層を形成したときの、対物レンズＮＡ毎の転送レートと消去比との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  光ディスク、２  支持基板、３  第２情報記録部、４  中間層、５  第１情報記録部、６  光透過保護層、１０  第１の相変化記録材料層、１１  第１の誘電体層、１２  第２の誘電体層、１５  溶融境界線、２０  反射層、２１  第２の相変化記録材料層、２２  第３の誘電体層、２３  第４の誘電体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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