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Dokumentenidentifikation DE69223224T2 30.04.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0549024
Titel Optischer Informationsträger
Anmelder Philips Electronics N.V., Eindhoven, NL
Erfinder Coombs, James Howard, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
Holtslag, Antonius Hendricus Maria, NL-5656 AA Eindhoven, NL;
Van Es Spiekman, Wilma, NL-5656 AA Eindhoven, NL
Vertreter Peuckert, H., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 22335 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69223224
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.12.1992
EP-Aktenzeichen 922037734
EP-Offenlegungsdatum 30.06.1993
EP date of grant 19.11.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse G11B 7/24

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufzeichnungsträger zum Einschreiben und Auslesen von Information mit Hilfe eines auf eine Eintrittsfläche des Aufzeichnungsträgers einfallenden Strahlenbündels, der ein Substrat mit darauf einem Stapel aus Schichten umfaßt, wobei der Stapel eine Aufzeichnungsschicht, eine Interferenzschicht und eine Reflexionsschicht, in dieser Reihenfolge, umfaßt. Eine Interferenzschicht ist eine Schicht, die optische Interferenzeffekte bewirkt.

Viele bekannte optische Aufzeichnungsträger wie die Compact Disc (CD), Compact Disc Read Only Memory (CD-ROM) und Laser Vision (LV) werden vom Hersteller mit Informationen versehen und können vom Benutzer nur gelesen werden. Ein Aufzeichnungsträger, der in einer speziellen Schreib/Leseeinrichtung beschreibbar und mit der gleichen Einrichtung wie der, mit der die oben genannten, nicht beschreibbaren Aufzeichnungsträger gelesen werden, auch lesbar ist, ist vielfältig anwendbar. Beispiele sind die Verbreitung von Informationen in Form von Audio- oder digitalen Daten an eine geringe Anzahl Kunden, für die die Herstellung einer normalen CD oder CD-ROM zu teuer ist. Für die Lesbarkeit sollte der beschriebene Aufzeichnungsträger dann jedoch den gleichen Standardanforderungen genügen wie die nicht beschreibbaren Aufzeichnungsträger. Dies bedeutet eine Anfangsreflexion von 70% oder mehr und einen Kontrast von 60% für die CD. Die Anfangsreflexion ist die Reflexion eines nicht beschriebenen Teils des Aufzeichnungsträgers, während der Kontrast die Differenz in der Reflexion zwischen den nicht beschriebenen Teilen und den beschriebenen Teilen ist, geteilt durch die Anfangsreflexion. Es hat sich als schwierig erwiesen, einen beschreibbaren Aufzeichnungsträger herzustellen, der diese Anforderungen erfüllt. Dies gilt insbesondere, wenn für die Aufzeichnungsschicht Materialien verwendet werden sollen, die als Phasenänderungsmaterialien bezeichnet werden. Die Kristallphase dieser Materialien ändert sich bei Bestrahlung mit einem Laserstrahlenbündel, wobei sich die Reflexion des Materials ändert. Die bekannten Phasenänderungsmaterialien weisen eine zu geringe Reflexion auf, um problemlos in einem mit der CD kompatiblen Aufzeichnungsträger verwendet werden zu können.

Ein Aufzeichnungsträger der eingangs erwähnten Art ist aus der europaischen Patentanmeldung Nr. 0 352 105 bekannt. Dieser beschreibbare Aufzeichnungsträger umfaßt ein Substrat mit der Eintrittsfläche an einer Seite und an der anderen Seite erst einer Aufzeichnungsschicht, anschließend einer Interferenzschicht und schließlich einer Reflexionsschicht. Das durch das Substrat einfallende Strahlenbündel fällt erst auf die Aufzeichnungsschicht und danach auf die Interferenz- und die Reflexionsschicht. Mit anderen Worten, die Aufzeichnungsschicht des Stapel ist der Eintrittsfläche zugewandt. Dieser Stapel erhöht die Anfangsrefiexion sowie den Kontrast des Aufzeichnungsträgers infolge von Interferenzeffekten in den Schichten. Die in der genannten Patentanmeldung beschriebene bevorzugte Ausführungsform des Aufzeichnungsträgers hat eine Aufzeichnungsschicht aus dem Phasenänderungsmaterial InSb; der Aufzeichnungsträger hat eine Reflexion von 72% und 38% für die unbeschriebenen bzw. beschriebenen Teile und somit einen Kontrast von 47%.

Ein Nachteil des bekannten Aufzeichnungsträgers ist, daß die Struktur des Stapels fur nur einige Aufzeichnungsmaterialien zu einer akzeptablen Zunahme der Reflexion und des Kontrasts führt. Andere Aufzeichnungsmaterialien, die häufig bessere Schreib- oder Löscheigenschaften haben, ergeben mit diesem Stapel nicht die gewünschte hohe Reflexion und den gewünschten hohen Kontrast. Die Kontrastzunahme ist nicht nur wünschenswert, damit ein Aufzeichnungsträger die Anforderungen eines Industriestandards erfüllt, sondern auch, um einen größeren Rauschabstand zu erhalten, so daß der Aufzeichnungsträger besser lesbar wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Aufzeichnungsträger der eingangs erwähnten Art zu verschaffen, in dem eine große Zahl Sorten von Aufzeichnungsschichten verwendet werden kann und der eine ausreichend hohe Reflexion sowie einen ausreichend hohen Kontrast aufweist. Die Erfindung liefert zwei neuartige Klassen von Aufzeichnungsträgern, die jeweils ihre spezifischen Ausführungsformen haben.

Der Aufzeichnungsträger der ersten Klasse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht des Stapels der Eintrittsfläche zugewandt ist und daß die Reflexionsschicht ein Metall oder eine Metall-Legierung umfaßt. Wenn die einfallende Strahlung erst auf die Reflexionsschicht trifft und dann über die Interferenzschicht auf die Aufzeichnungsschicht, kann im Vergleich zu den bekannten Aufzeichnungsträgern je nach der Ausführungsform eine höhere Reflexion und/oder ein höherer Kontrast des Aufzeichnungsträgers erreicht werden.

Eine Ausführungsform dieses Aufzeichnungsträgers, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Transmissionskoeffizient der Reflexionsschicht größer als 0,2 ist, weist einen höheren Kontrast auf.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers ist die Metalischicht oben auf einer Grundschicht aus dielektrischem, anorganischem Material aufgebracht. Es hat sich gezeigt, daß eine Grundschicht das Aufwachsen sehr dünner Metallschichten mit konstanter Dicke zuläßt.

Es sei bemerkt, daß die japanische Patentanmeldung JP-A 62-226446 einen Aufzeichnungsträger mit einer Aufzeichnungsschicht und einer benachbarten Reflexionsschicht aus Metall an der dem eintretenden Strahlenbündel zugewandten Seite der Aufzeichnungsschicht beschreibt. Der direkte Übergang von der Reflexionsschicht zur Aufzeichnungsschicht läßt keine Anpassung der Phasen der von der Reflexionsschicht durchgelassenen und reflektierten Strahlung zu, um Mehrfachinterferenz zu erhalten. Außerdem diffundieren die Materialien beider Schichten ineinander und reagieren chemisch. Mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger werden diese Probleme gelöst, indem zwischen die Aufzeichnungsschicht und die Reflexionsschicht eine dielektrische Interferenzschicht eingebracht wird.

Der Aufzeichnungsträger der zweiten Klasse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht des Stapels der Eintrittsfläche zugewandt ist, und daß die Reflexionsschicht zumindest drei dielektrische Schichten umfaßt. Diese Stapelstruktur liefert gleichzeitig eine hohe Reflexion und einen hohen Kontrast, weil die Reflexionsschicht keine Strahlung absorbiert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der beiden Klassen des Aufzeichnungsträgers ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Aufzeichnungsschicht an der der Interferenzschicht entgegengesetzten Seite eine weitere Interferenzschicht und eine weitere Reflexionsschicht aufgebracht sind. Sowohl die Reflexion als auch der Kontrast werden durch das Hinzufügen der zusätzlichen Schichten erhöht.

Die weitere Reflexionsschicht ist vorzugsweise eine Metallschicht, so daß eine möglichst kleine Strahlungsmenge von der weiteren Reflexionsschicht durchgelassen wird und daher eine möglichst große Strahlungsmenge zum Auslesen verwendet wird, während der Aufzeichnungsträger maximale Reflexion aufweist. Eine solche einzelne Reflexionsschicht kann in einfacher Weise aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Stapeistruktur ist außerordentlich geeignet, um einen Aufzeichnungsträger mit hoher Reflexion und hohem Kontrast zu verwirklichen, wobei die Aufzeichnungsschicht ein Phasenänderungsmaterial umfaßt.

Dieses Material umfaßt vorzugsweise eine Verbindung aus Ge und Te. Ein Vorteil dieses Materials ist, daß es zufriedenstellend beschreibbar ist und hohe Reflexion und hohen Kontrast aufweist.

Die Verwendung von Ta&sub2;O&sub5; für eine Reflexionsschicht hat die Vorteile, daß die Reflexionsschicht mittels Sputtern schnell und kostengünstig aufgebracht werden kann, das Material eine hohe Brechzahl hat und das Material einen niedrigen Wärmeleitfahigkeitskoeffizienten aufweist. Wegen der letztgenannten Eigenschaft wird zum Beschreiben der Aufzeichnungsschicht eine niedrige Leistung benötigt.

Wenn der Aufzeichnungsträger weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Eintrittsfläche eine Anti-Reflexionsbeschichtung aufgebracht ist, werden auf der Eintrittsfläche keine Reflexionsverluste mehr auftreten. Daher kann der Stapel eine niedrigere Reflexion haben als der für einen Aufzeichnungsträger ohne Anti-Reflexionsbeschichtung, während der Aufzeichnungsträger als Ganzes noch die gewünschte hohe Reflexion aufweist. Diese niedrigere zulässige Reflexion des Stapels bietet die Möglichkeit, schwach reflektierende, aber zufriedenstellend beschreibbare Phasenänderungsmaterialien als Aufzeichnungsschicht zu verwenden, die bisher als unbrauchbar angesehen worden sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Aufzeichnungsträger gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 die Reflexion des Aufzeichnungsträgers von Figur 1 als Funktion der Dicke der Reflexionsschicht;

Figur 3 einen Aufzeichnungsträger mit einer zusätzlichen Reflexionsschicht und einer zusätzlichen Interferenzschicht;

Figur 4 einen Aufzeichnungsträger gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5 einen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger.

Figur 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsträgers. Der Aufzeichnungsträger hat ein Substrat 1, das beispielsweise aus einer Platte aus Kunststoff oder Glas hergestellt sein kann. Ein in einer optischen Abtasteinrichtung, wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3 376 842 (PHN 6.296) beschrieben, erzeugtes Strahlenbündel, mit dem der Aufzeichnungsträger beschrieben und/oder ausgelesen werden kann, tritt in das Substrat durch eine Eintrittsfläche 2 des Aufzeichnungsträgers ein. Dieses Strahlenbündel wird in der Figur schematisch mit einem Pfeil p veranschaulicht. Ein Stapel 3 mit einer Reflexionsschicht 4, einer transparenten Interferenzschicht 5 und einer Aufzeichnungsschicht 6 befindet sich auf dem Substrat und gegenüber der Eintrittsfläche. An der Seite des Stapels kann der Aufzeichnungsträger mit einer Schutzbeschichtung 7 überzogen sein, die aus einem organischen Material bestehen kann. Die Information wird oder ist in der Aufzeichnungsschicht in Form von Informationsgebieten festgelegt, die sich von ihrer Umgebung optisch unterscheiden. Diese Gebiete können beispielsweise eine andere Brechzahl haben und damit einen anderen Reflexionskoeffizienten als ihre Umgebung.

Die Reflexionsschicht 4 reflektiert einen Teil der einfallenden Strahlung. Der Reflexionskoeffizient der Reflexionsschicht bestimmt in beträchtlichem Maße den Reflexionskoeffizienten des gesamten Aufzeichnungsträgers. Die von der Reflexionsschicht durchgelassene Strahlung trifft über die Interferenzschicht 5 auf die Aufzeichnungsschicht 6. Die Strahlenbündel, die an den Übergängen zwischen der Interferenzschicht 5, der Aufzeichnungsschicht 6 und der Schutzbeschichtung 7 reflektiert werden, interferieren konstruktiv oder destruktiv, je nach der Dicke und der Brechzahl der Schichten. Ein Teil der an der Aufzeichnungsschicht reflektierten Strahlung wird am Übergang zwischen der Interferenzschicht 5 und der Reflexionsschicht 4 zurück zur Aufzeichnungsschicht reflektiert werden. Diese Strahlung wird ihrerseits mit der Reflexionsschicht 4 durchgelassenen Strahlung interferieren. Diese zweifache Interferenz bestimmt die Verstärkung des von den zu lesenden Gebieten bewirkten optischen Effektes. Durch geeignete Wahl der Dicke und der Brechzahlen der Schichten in dem Stapel 3 ist es möglich, sowohl der Reflexion des gesamten Aufzeichnungsträgers als auch dem optischen Kontrast der Gebiete den gewünschten Wert zu geben. Es ist auch möglich, den Kontrast der Gebiete umzukehren, d.h. wenn ein Gebiet in einer Aufzeichnungsschicht ohne Nachbarschichten eine niedrigere Reflexion hat als ihre Umgebung, kann die Reflexion dieses Gebietes in bezug auf seine Umgebung durch Anbringen der Nachbarschichten erhöht werden. Eine solche Kontrastumkehr bietet die Möglichkeit, für die Aufzeichnungsschicht Materialien zu verwenden, die bisher unbrauchbar waren, weil es unmöglich war, vorgegebene Standard-Systemanforderungen zu erfüllen.

Der erfindungsgemäße Stapel kann äußerst gut in beschreibbaren Aufzeichnungsträgern verwendet werden, in denen die Aufzeichnungsschicht ein Phasenänderungsmaterial ist. In solchen Materialien kann die Kristaliphase durch Aufheizen mit Strahlung und anschließendes Abkühlen verändert werden. Es ist beispielsweise möglich, eine kristalline Phase in eine amorphe Phase zu ändern oder umgekehrt. Wegen der anderen optischen Eigenschaften der Phasen ist es möglich, die hinsichtlich der Kristallphase veränderten Gebiete mit einem Strahlenbündel zu detektieren. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Stapels mit einem Phasenänderungsmaterial soll anhand eines Aufzeichnungsträgers mit einer GeTe-Legierung verdeutlicht werden, die besonders als Aufzeichnungsmaterial geeignet ist.

Die unbeschriebene GeTe-Aufzeichnungsschicht 6 befindet sich in diesem ersten Beispiel im amorphen Zustand, während Beschreiben mit Strahlung ein Gebiet der Aufzeichnungsschicht kristallin macht. Die Dicke der Aufzeichnungsschicht wird optimiert, um im kristallinen Zustand eine hohe Reflexion sowie einen hohen Kontrast zu erhalten. Die Reflexion der beiden Zustände einer solchen, direkt auf einem Substrat aufgebrachten Aufzeichnungsschicht beträgt 28% und 56% für den amorphen bzw. den kristallinen Zustand. Die GeTe-Aufzeichnungsschicht könnte in einem Stapel mit der Struktur, die aus der genannten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 352 105 bekannt ist, eingebettet werden, mit einer Ta&sub2;O&sub5;-Interferenzschicht und einer Au-Reflexionsschicht. Die Goldschicht in diesem Stapel hat eine Dicke von 100 nm, so daß sie keine Strahlung durchläßt. Nach Optimierung der Dicke der Schichten würden die Reflexionen 26% und 58% betragen. Beim Optimieren der Schichten muß berücksichtigt werden, daß die Strahlung, für die Optimierung erfolgt, kein paralleles, sondern ein fokussiertes Strahlenbündel bildet. Eine solche Optimierung ist unter anderem aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-158932 bekannt.

Gemäß der Erfindung wird die GeTe-Aufzeichnungsschicht in einen Stapel eingebettet, der das Umgekehrte des bekannten Stapels ist. Nach Optimierung hat der erfindungsgemäße Stapel von Figur 1 eine Au-Reflexionsschicht 4 mit einer Dicke von 19 nm, eine Ta&sub2;O&sub5;-Interferenzschicht 5 mit einer Dicke von 184 nm und eine Aufzeichnungsschicht 6 mit einer Dicke von 23 nm. Die Reflexion des Aufzeichnungsträgers beträgt dann 28% und 71% für ein amorphes bzw. ein kristallines Gebiet. Trotz der einfachen Struktur des Stapels erfüllt der Aufzeichnungsträger die eingangs erwähnten strengen Anforderungen, die an CD-Medien gestellt werden.

Die Wirkung der Reflexionsschicht auf die optischen Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers mit einem erfindungsgemäßen Stapel wird aus Figur 2 leicht deutlich. Diese Figur zeigt die Reflexion R eines Aufzeichnungsträgers als Funktion der Dicke d einer Reflexionsschicht aus Gold. Der Aufzeichnungsträger hat den folgenden Aufbau: ein Substrat, Gold-Reflexionsschicht, eine Ta&sub2;O&sub5;-Interferenzschicht mit einer solchen Dicke, daß die Reflexion des Aufzeichnungsträgers maximal ist, und eine 21 nm dicke GeTe-Aufzeichnungsschicht. Die obere Kurve in der Figur, mit c bezeichnet, gibt die Reflexion des Aufzeichnungsträgers mit der Aufzeichnungsschicht im kristallinen Zustand an, während die untere Kurve, mit a bezeichnet, die Reflexion mit der Aufzeichnungsschicht im amorphen Zustand angibt. Für geringe Dicken der Goldschicht nimmt die Reflexion im kristallinen Zustand zu, während sie im amorphen Zustand gleich bleibt. Dies führt zu einer Zunahme des Kontrastes. Für eine Dicke der Goldschicht von mehr als ungefähr 25 nm beginnt die Reflexion des amorphen Zustandes auch zuzunehmen, was zu einer höheren Reflexion des Aufzeichnungsträgers in beiden Zuständen führt und zu einem geringeren Kontrast. Die Abnahme des Kontrastes wird durch die abnehmende Durchlässigkeit der Reflexionsschicht bei zunehmender Dicke dieser Schicht verursacht. Folglich trifft eine geringere Menge der einfallenden Strahlung auf die Aufzeichnungsschicht, wo der Kontrast entsteht. Wenn die Verwendung des Aufzeichnungsträgers einen hohen Kontrast erfordert, ist zu empfehlen, die Durchlässigkeit der Reflexionsschicht auf etwa 20% zu halten. Diese Durchlässigkeit wird dann mit der Reflexionsschicht zwischen einem Substrat und einer Interferenzschicht gemessen. Eine hohe Durchlässigkeit der Reflexionsschicht bedeutet, daß die Metallschicht dünn sein muß. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Wärmeleitfähigkeit der Schicht nicht zu groß ist. Bei geringer Wärmeleitfahigkeit wird die der Aufzeichnungsschicht zugeführte Wärme nicht zu schnell abgeführt, so daß das Strahlenbündel weniger Leistung benötigt, um die Aufzeichnungsschicht beim Schreiben ausreichend aufzuheizen, wie unter anderem aus dem US-Patent Nr. 4 984 231 bekannt ist.

Eine weitere Zunahme des Kontrastes und der Reflexion des Aufzeichnungsträgers kann erreicht werden, wenn die von der Aufzeichnungsschicht durchgelassene Strahlung wieder reflektiert wird. Ohne diese zusätzliche Reflexion geht die durchgelassene Strahlung verloren. Figur 3 zeigt einen Aufzeichnungsträger, bei dem dies verwirklicht ist. Vom Substrat 1 aus gesehen, umfaßt der Stapel 3 die Reflexionsschicht 4, die Interferenzschicht 5, die Aufzeichnungsschicht 6, eine weitere Interferenzschicht 8 und eine weitere Reflexionsschicht 9. Die Strahlung tritt durch die Eintrittsfläche 2 in den Aufzeichnungsträger ein. Die Schichten 8 und 9 reflektieren die von der Aufzeichnungsschicht 6 durchgelassene Strahlung. Zusätzlich zu der höheren Reflexion hat die Zufügung der beiden Schichten auch den Vorteil, daß sie eine größere Freiheit beim Entwurf des Stapels bietet, so daß beispielsweise auch Wärmeeigenschaften des Stapels optimiert werden können. Die Wirkung der beiden zusätzlichen Schichten auf die Reflexion des Aufzeichnungsträgers soll anhand eines zweitem Beispiels verdeutlicht werden, in dem ein Aufzeichnungsträger eine GeTe-Aufzeichnungsschicht hat, die im unbeschriebenen Zustand amorph ist. Eine solche in einem Stapel wie in Figur 1 eingebaute Aufzeichnungsschicht, die optimiert ist, um eine hohe Reflexion im amorphen Zustand sowie einen hohen Kontrast zu erreichen, ergibt eine Reflexion des Aufzeichnungsträgers von 65% und 27% für den amorphen bzw. den kristallinen Zustand. Wenn die weitere Interferenzschicht 8 und die Reflexionsschicht 9 hinzugefügt werden, wird nach Optimierung die folgende Stapeistruktur erhalten: 18 nm Au-Reflexionsschicht 4, 150 nm Ta&sub2;O&sub5;-Interferenzschicht 5, 20 nm GeTe-Aufzeichnungsschicht 6, 185 nm Ta&sub2;O&sub5;-Interferenzschicht 8 und 100 nm Au-Reflexionsschicht 9. Im amorphen und im kristallinen Zustand ist die Reflexion 70% bzw. 12%. In dem Beispiel wird Gold als Material für die weitere Reflexionsschicht verwendet, und zwar wegen des hohen Reflexionskoeffizienten dieses Materials. Wenn eine solche, gut leitende Schicht eine zu große Wärmebelastung für die Aufzeichnungsschicht darstellt, kann eine Metall-Legierung mit niedriger Leitfähigkeit oder ein dielektrischer Reflektor für die weitere Reflexionsschicht verwendet werden. Die Wärmebelastung kann auch verringert werden, indem eine oder mehr Interferenzschichten dadurch, daß die Schichten vollständig oder teilweise aus organischem Material hergestellt werden, schlecht wärmeleitend gemacht werden.

Ein erfindungsgemäßer Aufzeichnungsträger der zweiten Klasse wird in Figur 4 dargestellt. In diesem Aufzeichnungsträger ist die Metallreflexionsschicht 4 von Figur 1 durch einen dielektrischen Reflektor mit drei dielektrischen Schichten ersetzt worden, die in der Figur mit 10, 11 und 12 bezeichnet werden. Die drei dielektrischen Schichten haben jeweils eine optische Dicke von ungefähr einem Viertel der Wellenlänge der Strahlung. Das Phasenänderungsmaterial GeTe kann wieder für die Aufzeichnungsschicht 6 verwendet werden. In einem dritten Beispiel ist der Stapel 3 für hohe Reflexion im amorphen Zustand von GeTe und für maximalen Kontrast optimiert. Der Stapel hat dann den folgenden Aufbau: 95 nm dielektrische Ta&sub2;O&sub5;-Schicht 10, 141 nm dielektrische SiO&sub2;-Schicht 11, 95 nm dielektrische Ta&sub2;O&sub5;-Schicht 12, 50 nm SiO&sub2;-Interferenzschicht 5, 20 nm GeTe-Aufzeichnungsschicht 6 und 190 nm dielektrische Ta&sub2;O&sub5;- Schicht 8. Die Schutzbeschichtung 7 dient in diesem Beispiel auch als weitere Reflexionsschicht. Die dielektrische Schicht 8 sorgt für die gewünschte Änderung der Brechzahl am Übergang zwischen den Schichten 6 und 8, und die Schutzbeschichtung 7 ist ein Schutz gegen Überhitzung, wenn in die Aufzeichnungsschicht 6 eingeschrieben wird. Die Reflexion des Aufzeichnungsträgers beträgt 67% für den amorphen Zustand und 28% für den kristallinen Zustand, wie für den Aufzeichnungsträger gemessen worden ist. Der dielektrische Reflektor hat einen kleineren Wärmeleitfahigkeitskoeffizienten als der Metallreflektor, so daß zum Einschreiben in die Aufzeichnungsschicht 6 weniger Leistung benötigt wird. Wenn der dielektrische Reflektor drei Schichten umfaßt, können die gleiche Reflexion und der gleiche Kontrast erreicht werden wie für den Aufzeichnungsträger mit dem Metallreflektor 4 von Figur 1.

Wenn ein Spritzguß-Kunststoffsubstrat 1 verwendet wird, kann für die Spurfolge des Strahlenbündels in dem Substrat auf der Seite des Stapels Information in Form von beispielsweise Vertiefungen (Pits) oder Spuren vorhanden sein. Wenn das Substrat aus Glas besteht, ist es einfacher, diese Information in einer Lackschicht zwischen dem Substrat und dem Stapel anzubringen. Eine solche Lackschicht hat ungefahr die gleiche Brechzahl wie das Substrat, so daß der Stapel wegen des Vorhandenseins der Lackschicht nicht wesentlich angepaßt zu werden braucht. Es wird deutlich sein, daß die Lackschicht kein Teil des Stapels ist, selbst wenn der Stapel einen dielektrischen Reflektor hat, weil die Lackschicht immer eine niedrige Brechzahl hat und die erste Schicht des dielektrischen Reflektors immer eine hohe Brechzahl.

Das Aufwachsen einer dünnen Metallschicht auf ein Substrat führt nicht immer zu einer Schicht mit gleichmäßiger Dicke, weil viele Metalle, darunter Gold, dazu neigen, zu Beginn des Aufwachsprozesses kleine Inseln zu bilden. Die Ungleichmäßigkeit der Dicke ist besonders für auf der genannten Lackschicht aufgewachsene dünne Metallschichten groß. Diese Neigung kann durch Aufwachsenlassen der Metallschicht auf eine Grundschicht aus einem dielektrischen, anorganischen Material unterdrückt werden. Das Material ist vorzugsweise ein Oxid, Nitrid oder Sulfid, z.B. Ta&sub2;O, AlN, SiO&sub2; oder ZnS. Figur 6 zeigt eine Ausführungsform des mit einer Grundschicht versehenen Aufzeichnungsträgers. Das Substrat 1 hat eine Lackschicht 13, in die die Spurfolgeinformation eingeprägt wird. Der Stapel oben auf der Lackschicht enthält eine Grundschicht 14, eine Reflexionsschicht 4 aus Metall, eine Interferenzschicht 5, eine Aufzeichnungsschicht 6 und eine Schutzbeschichtung 7. Die Grundschicht kann auch in Aufzeichnungsträgern ohne Lackschicht verwendet werden. Weitere Vorteile der Grundschicht sind, daß sie verwendet werden kann, um eine spezielle Reflexion des Aufzeichnungsträgers zu erhalten, indem geeignete Werte für die Brechzahl und die Dicke der Grundschicht gewählt werden, und daß sie die Metall-Reflexionsschicht vor nachteiligen Einflüssen von aus dem Substrat diffundierenden Verunreinigungen schützt, indem sie die Metalischicht mit einer inerten Schicht verschließt.

In den obigen Beispielen befindet sich die Eintrittsfläche 2 für die Strahlung an einer anderen Seite des Substrats 1 als der Stapel 3. Natürlich ist es auch möglich, daß die Strahlung nicht erst das Substrat durchquert, sondern daß man sie direkt auf den Stapel einfallen läßt. Die Eintrittsfläche 2 eines solchen Aufzeichnungsträgers, in Figur 5 gezeigt, ist dann die Oberseite der Reflexionsschicht 4. Die Reihenfolge der Schichten in dem Stapel ist im Vergleich zu der des in den Figuren 1, 3 und 4 gezeigten Aufzeichnungsträgers umgekehrt.

Die Eintrittsfläche 2 reflektiert einen Teil der einfallenden Strahlung sowie einen Teil der austretenden Strahlung. Wenn ein Substrat aus Glas oder Kunststoff verwendet wird, gehen ungefähr 8% der Strahlung in dem fokussierten Strahlenbündel verloren. Eine Anti-Reflexionsbeschichtung auf der Eintrittsfläche reduziert die Verluste auf weniger als 1 %. Folglich steht zum Einschreiben mehr Strahlung zur Verfügung und wird beim Auslesen mehr Strahlung zurückgeworfen. Daher kann der Stapel 3 in einem Aufzeichnungsträger mit Anti-Reflexionsbeschichtung eine niedrigere Reflexion haben als in einem Aufzeichnungsträger ohne Anti-Reflexionsbeschichtung, wenn für den Aufzeichnungsträger die gleichen Anforderungen an die Reflexion erfüllt werden müssen. Wenn der Aufzeichnungsträger gemäß Figur 4, mit einer Aufzeichnungsschicht aus GeTe, mit einer Anti-Reflexionsbeschichtung versehen wird, erfüllt die Reflexion des Aufzeichnungsträgers die für die CD gestellten Anforderungen.

Bei den beschriebenen Beispielen sind verschiedene dielektrische Schichten aus Ta&sub2;O&sub5; hergestellt worden. Die genannten Vorteile dieser Schichten können in allen optischen Aufzeichnungsträgern erhalten werden, insbesondere denen, bei denen zum Beschreiben der Aufzeichnungsschicht Wärme benötigt wird.

Obwohl in den dargestellten Ausführungsbeispielen GeTe als Phasenänderungsmaterial verwendet worden ist, wird deutlich sein, daß Legierungen von GeTe mit beispielsweise Sb oder andere Phasenänderungsmaterialien wie Legierungen mit In, Sb, Se, Sn und/oder Ga in dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger verwendet werden können. Im Prinzip kann die Erfindung in jedem Aufzeichnungsträger mit einem Aufzeichnungsmaterial, dessen Brechzahl sich beim Einschreiben ändert, verwendet werden. Diese Materialien können einmal beschreibbare Materialien wie Farbstoffe oder Metall-Legierungen und wiederbeschreibbare Materialien sein. Die Erfindung kann auch in magnetooptischen Aufzeichnungsträgern verwendet werden, die eine Aufzeichnungsschicht aus einem magnetischen Material umfassen, das mit einem Strahlenbündel beschrieben und gelesen wird.


Anspruch[de]

1. Optischer Aufzeichnungsträger zum Einschreiben und Auslesen von Information mit Hilfe eines auf eine Eintrittsfläche (2) des Aufzeichnungsträgers einfallenden Strahlenbündels, der ein Substrat (1) mit darauf einem Stapel aus Schichten (3) umfaßt, wobei der Stapel eine Aufzeichnungsschicht (6), eine Interferenzschicht (5) und eine Reflexionsschicht (4), in dieser Reihenfolge, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (4) des Stapels (3) der Eintrittsfiäche (2) zugewandt ist und daß die Reflexionsschicht (4) ein Metall oder eine Metall-Legierung umfaßt.

2. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionskoeffizient der Reflexionsschicht (4) größer als 0,2 ist.

3. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (3) eine Grundschicht (14) nahe der der Eintrittsfläche (2) zugewandten Reflexionsschicht (4) umfaßt und daß die Grundschicht aus dielektrischem, anorganischen Material hergestellt ist.

4. Optischer Aufzeichnungsträger zum Einschreiben und Auslesen von Information mit Hilfe eines auf eine Eintrittsfläche (2) des Aufzeichnungsträgers einfallenden Strahlenbündels, der ein Substrat (1) mit darauf einem Stapel aus Schichten (3) umfaßt, wobei der Stapel eine Aufzeichnungsschicht (6), eine Interferenzschicht (5) und eine Reflexionsschicht (10, 11, 12), in dieser Reihenfolge, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht des Stapels (3) der Eintrittsfläche (2) zugewandt ist und daß die Reflexionsschicht zumindest drei dielektrische Schichten (10, 11, 12) umfaßt.

5. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, 2 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Interferenzschicht (5) entgegengesetzten Seite eine weitere Interferenzschicht (8) und eine weitere Refiexionsschicht (7; 9) auf der Aufzeichnungsschicht (6) aufgebracht sind.

6. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Reflexionsschicht (9) ein Metall oder eine Metall-Legierung umfaßt.

7. Optischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht (6) ein Phasenänderungsmaterial umfaßt.

8. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenänderungsmaterial eine Legierung aus Germanium (Ge) und Tellur (Te) umfaßt.

9. Optischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Interferenzschicht (5; 8) Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;) umfaßt.

10. Optischer Aufzeichnungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eintrittsfläche (2) eine Anti-Reflexionsbeschichtung aufgebracht ist.







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