光信息记录介质 <技术领域>
本发明涉及一种高密度的可重写光记录介质，更具体地说是涉及一种相变型记录介质，该介质在减低记录信号颤动、拓宽写入功率范围、抗反复重写形成的特征磨损的耐用性、及存档稳定性等方面有很好的性能。<技术背景>
具有可读性和可交换性的介质随着光盘，例如可读写光盘(CD-RWS)已经被广泛传播。具有可读性和可互换性的介质随着DVD光盘，例如可读写DVD光盘、DVD可删写光盘(DVD+RW)、及DVD随机存储器现正在流行。这些相变型光盘是价格合理的、大容量的记录介质，在便携性、抗气候变化性、及抗撞击性等方面性能优越。
相变光学记录介质完成写和删除是借助于反射率的变化随着结晶态可逆的变化。一般来说，一种结晶态被用作非记录态或删除态，而非晶标志形成写入。通常，通过加热，并在给定的时间内保持在结晶温度附近进行加热以使记录层结晶，和通过加热到高于熔点的温度，再接着淬火使记录层成非晶相。从加热的温度差可理解，结晶一般相更稳定。
硫族合金，例如锗锑碲合金(GeSbTe)，铟锑碲合金(InSbTe)，锗锡碲合金(GeSnTe)，银铟锑碲合金(AgInSbTe)，经常用作记录层。这些金属是能重写的材料。
特别是，众所周知，准二元合金Sb2Te3和GeTe(以下简称为准二元合金)，以及接近Sb70Te30共晶成分为主要组成的合金。
这些合金在结晶态和非晶态都是稳定的，并表现出两个态之间可相当迅速地相变。它们还有一个优点是，在反复重写时几乎不出现分离。因此被实际用作相变光盘的记录层。
术语“重写(直接重写)”表示一种记录模式，在其中，当信息被记录在已记录信息的介质上时，在记录之前，没有删除已有信息，即，一种同时记录并删除已存信息的模式。因为相变介质通常是在重写模式下完成记录，“重写”可以简单地成为“记录”。
在具有接近Sb70Te30共晶成分为主要组成的合金中，Sb含量超过Sb70Te30的共晶组成的合金(此后，简称为共晶合金系统)近来正吸引人们的注意。这种类型合金制成地记录层形成有平滑边界的非晶标志(标志边界)，它能有效地抑制颤动，并表现出极高的结晶率，从而可以高速重写。
一种相变记录介质一般是一种所谓的高到低介质，其记录后的反射率比记录前低。由于通常结晶态被用作非记录或删除态，非晶态被用作记录态，记录层在非晶态的反射率低于在结晶态的反射率。一种典型的高到低的介质具有包含第一保护层、记录层、第二保护层和反射层的层结构。
在另一方面，也知道所谓的低到高介质的记录后的反射率要高于记录前的。这种类型记录介质，当其记录层是非晶态时反射率比是结晶态的高。
就从低到高介质而言，已知一种包括半透明层的层结构主要按以下顺序包含金属、有介电材料的第一保护层、记录层、有介电材料的第二保护层和金属反射层的层结构。一般说来，有这样层结构的低到高介质与高到低介质相比，能减少交叉删除现象。
已经知道在具有准二元合金系统记录层的介质中使用低到高介质。例如，Ge2Sb2Te5是典型的准二元合金系统的实例，在接近Ge2Sb2Te5的一种合金用作记录层时，以下事实被接受，即由于在非晶态区域和结晶态区域光吸收的差别删除的不稳定性被消除，从而使高速重写成为可能。
然而，没有搞清楚的是：在具有一个共晶合金系统记录层的介质中采用具有上述层结构的低到高介质。
尚没有数据说明应用低到高介质降低交叉删除是有效的。因为共晶合金系统记录层基本上使高速重写成为可能，在这方面对于低到高介质的贡献也还不清楚。
已经观察到应用低到高介质能导致归档稳定性或反复重写性。同时，在高到低介质中也观察到反复重写性有些下降，只是在低到高介质中下降的程度更高。
这意味着，当用共晶合金系统记录层时，对于低到高介质的一般常规的层结构还没有成功地获得良好的特性。<发明的公开>
发明人对与有共晶合金系统记录层的低到高介质相关的问题已进行广泛的研究。作为结果，他们发现将层结构设计和对于每一层的材料选择进行特殊结合可第一次有可能提供一种具有优良特性的介质，并证明这种介质反复重写特性或写入功率范围方面都优于一般的高到低介质。目前的发明完全是根据这些发现。
本发明的要点在于一种光记录介质，该介质按顺序包括以下各层：主要包含银的半透明层、包含介电材料的第一保护层、由主要包含SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)的合金构成的相变记录层、包含介电材料第二保护层、和金属反射层，其特征在于第一保护层包括含硫的介电材料，该介质还有一个在半透明层和第一保护层之间的相互扩散保护层，以及其特征在于：该介质对于在半透明层一侧的入射光，其处于非晶态记录层的反射率比处于结晶态记录层的反射率高。
本发明的另一要点在于一种光记录介质，该介质按顺序包括以下各层：主要包含银的半透明层、包含介电材料的第一保护层、相变记录层、包含介电材料第二保护层、和金属反射层，其特征在于：记录中层的结晶主要通过从非晶或熔化区域和结晶区域之间的边界的晶体生长产生，其特征在于：该介质还有一个在半透明层和含硫的第一保护层之间的相互扩散保护层，并且其特征在于：该介质对于在半透明层一侧的入射光，其处于非晶态记录层的反射率比处于结晶态记录层的反射率高。<附图简述>
图1是根据本发明的光记录介质层结构的一个实例。
图2是根据本发明的光记录介质层结构的另一个实例。
图3是根据本发明的光记录介质层结构的又一个实例。
图4是根据本发明的光记录介质层结构的再一个实例。
图5示出施加的写入功率并由此产生的恢复信号的变化。
图6示出分频脉冲记录方法的一个实例。
图7示出3T空间颤动与实例1的光盘中(a)写入功率或(b)反复重写周期之间的关系曲线。
图8示出3T空间颤动与比较实例1的光盘中(a)写入功率或(b)反复重写周期之间的关系曲线。
图9图示3T空间颤动与比较实例2的光盘中(a)写入功率或(b)反复重写周期之间的关系
图10示出反复重写周期对实例2的光盘中的反射率的依赖关系
图11示出反复重写周期对比较实例3的光盘中的反射率的依赖关系
图12是参考实例(1)中Ra-Rc光学计算的实例
图13是参考实例(1)中Ra-Rc光学计算的实例
图14是参考实例(1)中Ra-Rc光学计算的实例
图15是参考实例(2)中Ra-Rc光学计算的实例
图16是参考实例(2)中Ra-Rc光学计算的实例
图17是参考实例(2)中Ra-Rc光学计算的实例
图18是参考实例(2)中Ra-Rc光学计算的实例
图19是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图20是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图21是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图22是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图23是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图24是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图25是参考实例(3)中Ra-Rc和Rc光学计算的实例
图26是参考实例(4)中Ra-Rc和光学计算的实例
在以上各图中，数字1表示半透明层；2表示第一保护层；3表示相变记录层；4表示第二保护层；5表示金属反射层；6和8表示衬底；7表示覆盖层(透明覆盖层)；9表示保护覆盖层；11和12表示相互扩散保护层。<实施本发明的最佳模式>
下文将对本发明进行详细叙述。
本发明的光记录介质具有一个层结构，该层结构按顺序包括：主要包含银的半透明层、包含介电材料的第一保护层、由主要包含SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)的合金构成的相变记录层、包含介电材料第二保护层、和金属反射层。此处，第一保护层包括含硫的介电材料，相互扩散保护层设置在半透明层和第一保护层之间。
该介质属于这样一种类型：在半透明层一侧的入射光进行写入和恢复，该介质是低到高介质，其处于非晶态记录层的反射率比处于结晶态记录层的反射率高。在此引用的术语“反射率”指进行写入和恢复的光的波长的反射率。
图1和图2示出根据本发明的介质的层结构的实例。
图1示出的实例依次有：衬底6、金属反射层5、第二保护层4、相变记录层3、第一保护层2、主要含银的半透明层和覆盖层(一种透明覆盖层)7，其中写入/恢复光从覆盖层侧进入。此覆盖层(一种透明覆盖层)7由经紫外处理的树脂、介电材料、塑料等制成。
图2表示的实例在衬底8上依次有：主要含银的半透明层1、第一保护层2、相变记录层3、第二保护层4、金属反射层5和保护覆盖层9，其中，写入/恢复光从衬底一侧进入。保护覆盖层9由经紫外处理的树脂、介电材料、塑料等制成。进而，称图1所示的层结构为“薄膜侧入射型”，称图2所示的结构为“衬底入射型”。
图3表示对第1保护层2由含硫介电材料组成的情况的改变，其中，相互扩散保护层11被安置在主要包括银的半透明层1和第1保护层2之间。
图4给出图1所示的层结构的另一个改变，在这种情况下，主要含银的金属反射层5、第一保护层2和第二保护层4均包含硫介电材料，其中，相互扩散保护层11被置于半透明层1和第一保护层2之间，且相互扩散保护层12被置于第二保护层4和金属反射层5之间。
低到高介质的基本层结构有：主要包含一种金属的半透明层、包含介电材料的第一保护层、记录层、包含介电材料的第二保护层2和金属反射层。
另一方面，本发明的介质的特征在于：其中记录层由主要包含SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)的一种合金构成，半透明层主要包含银。其特征还在于：存在置于半透明层和第一保护层之间的相互扩散保护层，此处，第一保护层包括含硫的介电材料。
主要包括SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)的合金是一种合金系统，作为主要成分的SbTe共晶组成所包含的Sb超过在Sb-Te二元合金相图中的共晶点Sb70Te30。词语“主要组成”用于特指“含有SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)80％原子或更高”。在下文中，这种合金将被简单地称为共晶合金系统。
上述结构第一次提供了一种具有共晶合金系统的记录层，并显示出改善了的反复重写特性、写入功率范围、恢复稳定性等特性的低到高介质。此介质是在颤动、写入功率范围、反复重写特性、恢复稳定性等方面优于传统介质的一种光记录介质。
如上所述，重写是一项在删除现存信息同时写入的技术，从而它包括同时向结晶相和向非晶相的转变。因为结晶一般是较慢的，所以结晶的加速导致重写的加速。
根据发明人的研究，删除非晶标志，即结晶通过两个过程进行：(1)在非晶区内成核，(2)晶体从非晶区或熔化区(已被辐照加热并熔化的区域)和结晶区之间的边界开始生长。在准二元合金记录层中，结晶主要通过过程(1)，而在共晶合金系统记录层中，结晶主要通过过程(2)。
因此，用促进成核可使准二元合金记录层能够高速写入。与此相反，在共晶合金系统的记录层中成核效果不明显，提高晶体生长率是有效的。提高晶体生长率妨碍向非晶相的转变。为了能提高晶体生长率而不消弱形成非晶标志的能力，因此有必要设计层结构以使记录层冷却速率提高即易于淬火。
在本发明的介质中，为了通过高速结晶和形成满意的非晶标志以实现删除，特别需要引入一种半透明层，它有高的热传导性以促进热消散，因而保证冷却率。
因此，本发明的介质用主要含银的半透明层以产生高的热消散效应。其结果，该介质可以克服不能形成满意的非晶标志的缺点，从而既得到由高速结晶产生的删除，也可形成满意的非晶标志。
另外，主要含银的半透明层具有高的光学特性以在结晶态和非晶态之间形成大的反射率差使能获得高的反衬和大的信号振幅。
金、铝、铜等也通常被认为是高反射率金属，银在热消散和光特性方面特别优越。这种优越性在650nm或更短的短波长时特别显著。这似乎可归结于银对短波长的小的吸收率和高的热传导性。
语汇“主要由银组成”是指层包含80银原子％或更高。
最好金属反射层也主要含银，这样可以提供高的热消散能力和高的反射率。
在第一保护层包括含硫的介电材料(该层此后简称为含硫保护层)的情况下，需要在半透明层和第一保护层之间安置相互扩散保护层。
如果该含硫保护层直接与主要含银的半透明层相邻，保护层内的硫扩散进半透明层与银起反应，结果损害半透明层的功能。为避免这种情况发生，需要在这两层之间安置相互扩散保护层。构成扩散保护层的材料要求面对含银的半透明层的一测有小的扩散率，即不与银形成化合物或固溶体。此材料也需要与保护层内的硫有低的反应率，或者，如果反应，产生化学稳定的硫化物。
第一保护层不含硫时，相互扩散保护层是不必要的，半透明层和第一保护层可以直接相邻。
当金属反射层主要包含银时，且第二保护层是含硫的保护层，出于同样的原因，应在金属反射层和第二保护层之间安置相互扩散保护层。
正是上述层结构首次使具有共晶合金系统记录层的低到高介质，在反复重写特性、写入功率范围、恢复稳定性等方面表现出优良的特性成为可能。另外，与传统的高到低介质相比较，此介质表现出对于耐重写的明显改善。
换句话说，共晶合金系统记录层是一种记录层，其中从非晶态结晶主要通过在非晶态区或熔化区和结晶区之间的边界的晶体生长，这需要上述的层结构。因此，只要追随相同的结晶过程，当应用于记录层而不是共晶合仅系统时，相同的非晶态可改善上述特性。
上述的层结构使提供低到高介质成为可能，该介质是一种具有记录层的以下这种类型的介质，其非晶态结晶主要通过晶体在非晶态或熔化区和结晶区之间的边界的晶体生长，它在反复重写特性、写入功率范围、恢复稳定性等方面性能良好。
本发明的介质应用于一般二级记录方法性能优异，同时当用于多级记录方法时表现出对耐重写性的明显改善，此方法利用本发明者在日本公开(Laid-Open)84591/2001所提出的反射率的多级变化。反复重写性随反射率变化变坏，而在多级记录系统中，反射率的变化直接引起对每个反射级的探测误差。因此，多级记录需要更稳定的重写特性。本发明的记录介质可满足此需要。
将进一步本对发明详细说明。[1]记录层
用于本发明的相变记录层主要由含SbxTe1-x(0.7＜x≤0.9)的合金制成，即一种共晶合金系统记录层。如果x是0.7或更小，Sb没有超过共晶点Sb70Te30，则记录层的结晶率太低。如果x大于0.9，在室温附近结晶太快，且非晶标志变得不稳定导致差的介质的恢复稳定性。
主要含(SbxTe1-x))1-yGey(0.7＜x≤0.9，0＜y≤0.1)的合金是记录层优选的合金组成。掺入锗抑制了成核，改善了非晶标志的恢复稳定性。据说在SbTe共晶记录层中结晶过程占统治的基本是被晶体生长主导，而不是被成核主导(见G.F.Zhou，H.J.Borg，J.C.N.Rijpers，M.H.R.Lankhorst，and J.J.L.Horikx，Proceeding of SPIE，4090，108(2000))。加锗到那种材料中是为抑制成核。在结晶过程中结晶核易于在相当低的温度下形成并损害非晶标志的恢复稳定性，故相信抑制成核可改善恢复稳定性。
另外，尽管记录层是共晶合金系统，但是掺锗可产生反复重写几乎不会分离的优点。
一个或更多的元素还可以被加入上述组成成分，前提是这些元素加入的量不多于10原子％，最好1％至5％，以不损害其他特性。
特别优选的掺杂元素是铟和镓，用它们使邻近结晶体的非晶标志的边界变得非常平滑，从而减少标志边界颤动，也减少噪音。
例如，至少从硅、锡、铅、金、钯、铂、锌、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钴、钼、锰、铋、氧、氮、硫、硒和稀土元素中选一种加入，以调节光特性，或一定程度地改善随时间的稳定性。
记录层厚度最好是5nm或更厚些以保证足够的光反衬并提高结晶率，由此在短时间内完成写入和删除。
在保证足够的光反衬同时为了防止破裂，记录层厚度最好是不大于100nm，更好是30nm或再薄些。在这个厚度范围，热容量降低，记录灵敏度可被提高。上述的厚度范围对于将随相变的体积变化降到最小也是有效的，由此减小随反复重写的反复体积变化对记录层本身和在其之上和之下的保护层的影响。这些效应导致对来自堆积的不可逆的微观形变的抑制、噪音的降低和耐反复重写性的改善。
例如一种波长是350至450nm的蓝紫色激光束用于写入和恢复，最好记录层厚度为5nm至20nm。[2]记录层的结晶过程
在共晶系统记录层中结晶主要通过从非晶区域或熔化区域(由于辐照提高温度产生的熔化区域)和结晶区域之间的边界开始的结晶生长。
因此，与已广泛应用的准二元合金记录层(例如GeSb2Te4和Ge2Sb2Te5)相比，在抑制由于成核产生的粗晶粒，从而降低颤动方面，共晶系统记录层是优越的。
另外，因为结晶主要基于从非晶标志的边界晶体生长产生，对于较大尺寸(面积)的标志结晶(删除)要较长的时间。这意味着一个优点，即当标志尺寸变小，结晶(删除)所需时间变短。
因此，为得到高密度记录标志尺寸变小，共晶系统记录层的适用性有增加趋势。例如，标志尺寸(标志宽度)是0.4μm或更小，它相应于写入/恢复光的波长短于650nm，而聚光物镜数值孔径NA大于0.6。
将对记录层的结晶过程进行详细叙述。
在共晶合金系统记录层中，非晶标志的结晶(再结晶)主要通过从包围非晶标志的晶体部分的晶体生长产生。即：考虑到再结晶几乎不伴随非晶内部的成核，并且包围结晶面积的边界点是晶体从其生长的核。这与准二元合金记录层的再结晶过程有很大差别，该过程包含两步；出现在非晶标志内的随机地成核和这些晶核的生长。
例如，在透射电子显微镜下观察用相当低的删除功率Pc均匀地(以直流方式)辐照以引起不完全结晶的有非晶标志的记录层可以确定再结晶过程。对于准二元合金记录层发现结晶从温度已上升的非晶标志的中心部分开始，对于共晶合金系统记录层发现晶体生长从非晶标志的周边部分开始。
共晶合金系统记录层晶体生长不仅从非晶区和晶体区之间的的边界，而且从熔化区和晶体区之间的边界开始。有时观察到这样的情况，其中一旦熔化区形成非晶区，即开始结晶。不然的话，紧接熔化的再固化冷却率太低，不能达到固化成非晶态所需的临界冷却率，则熔化区不经过转变成非晶态，而作为整体几乎即时结晶。
当记录层以直流方式入射的写入功率Pw激光束辐照，如果该介质的反射率与非记录态或删除态(即结晶相的反射率)基本相同，则该介质被判定为遵循上述结晶过程的记录层。特别是，当介质的非记录态或删除态的反射率取作100％，在写入功率辐照后介质的反射率在前反射率±30％范围内(即70至130％)是符合要求。有时遇到这种情况，结晶态随初始条件变化，这种情况下，建议将重写约10次的结晶已被初始化的介质结晶区域当作介质的“非记录或删除态”，并将此状态的反射率取作100％。此处术语“反射率”是指此介质的反射率。
另一种叙述方式，不追随结晶过程的记录层从不涉及全部熔化区的再结晶，从而写入功率辐照后的反射率与删除态的反射率不同。
在薄膜形成后，相变记录层一般立即成为非晶，所以全区应通过结晶被初始化为非记录态。人们期望借助本发明介质的熔化再结晶过程进行初始化是因为以下原因可降低噪音。由重写(删除态)产生的删除区域的结晶态和由熔化-再结晶产生的结晶态基本上是相等的，但是由未熔化的初始化产生的结晶态与由熔化-再结晶产生的结晶态是不同的，反射率亦然。通过用以直流方式的聚焦的光束照射记录层进行熔化-再结晶。
从熔化态再结晶的机理将进一步用实验方法描述。
为了写入和恢复用激光束扫描在非记录态的记录跟踪，而以直流方式入射时扫描跟踪的写入功率Pw足以熔化记录层。在某一点，停止照射激光束。图5的下半部分示出在这种情况的写入功率Pw的控制信号。在停止写入功率Pw后，以直流方式施加读功率Pr。
用具有读功率Pr的激光束读跟踪以得到示于图5上半部分的恢复信号。此恢复信号与反射率成比例。此恢复信号强度(反射率)在写入功率Pw的关闭位置暂时地下降(b)而在其他地方维持常数(a和c)。
该介质的透射电镜观察表明一种非晶标志已形成在有降低了反射率的部分(b)，前面和后面的部分(a)和(c)被发现是处于结晶态。结晶态(a)和(c)基本相等且不可分辨。这表明，只要直流方式施加Pw，熔化区再结晶成为与非记录部分相同的晶体，只有接近写入功率Pw关闭点的熔化区域被再现为非晶。
这是因为当以直流方式施加写入功率Pw时，后面部分的热扩散抑制了记录层的冷却，使得达不到形成非晶标志所需要的临界冷却率。借助将写入功率Pw关闭到几乎是零的水平，使后面部分的热扩散关闭以使冷却率足以形成非晶标志。
当实施相同的试验，但用不同的写入功率Pw时，只要Pw足够熔化记录层，关闭Pw以导致如图5中(b)所示的局域化的反射率。降低反射率的部分被发现已形成非晶标志。相反，如果在Pw切断点附近观察到的反射率降低，则表示记录层的这个点已经被用于形成非晶标志的写入功率Pw熔化。
在共晶系统记录层中结晶(再结晶)主要通过从包围非晶区和熔化区的结晶区的晶体生长产生。那样的记录层表现出高的结晶率，并且易于再结晶。由此断定：熔化-再结晶后的反射率与非记录态的反射率几乎相同。当然，这些反射率并不总是完全相同，它与束的形状和扫描速度相关。具体而言，当将图5中(a)的反射率取为100％时，(c)中的反射率降低到前者的±31％之内是适当的。
到目前为止，人们相信显现出明显的再结晶性的材料不适合记录。这由于为了形成一个长的标志在一定的或较长的时间内施加写入功率Pw引起大多数的熔化区域再结晶，仅留下恰在Pw关闭点后的部分为非晶。
与此相反，本发明人发现遵循上述结晶过程的记录层在高密度标志长度调制记录颤动方面产生更好的结果。特别是，结合使用分频脉冲记录方法是有效的。(1)分频脉冲记录方法
分频脉冲记录方法是形成长的非晶标志的技术，其中，高功率和低功率的激光脉冲交替辐照。高功率激光脉冲将被称作“写入脉冲”，写入脉冲所施加功率称作“写入功率Pw”。低功率的激光脉冲将被称作“关闭脉冲”，关闭脉冲所施加的功率被称作“偏置功率Pb”。偏置功率Pb是如此之低，以至于不能在固体相中引起再结晶。
用此策略，当施加关闭脉冲时，写入脉冲加热的区域被相对淬火，因此容易形成非晶态。能够用小的写入功率Pw来记录以缩短脉冲的上升时间和下降时间，或降低所用激光器的成本是有利的。然而，能够用小的功率装置记录意味着容易由于恢复光而变坏。因此，较好地设计介质以适应写入功率Pw在8至25mW的范围内，特别是在8至20mW，进而特别是在8至17mW。
偏置功率Pb最好不高于写入功率Pw的0.5倍(Pb/Pw≤0.5)，更好不高于写入功率Pw的0.3倍(Pb/Pw≤0.3)是更适当。考虑到跟踪等性能，偏置功率Pb最好接近于为恢复而辐照的恢复光功率Pr。这个读功率范围通常是0.5至1.0mW。
在指望加速冷却率时，降低偏置功率Pb是适宜的。偏置功率Pb可被降低到零，意味着没有辐照。
为了形成晶体，最好用删除功率Pe的激光束辐照记录层。对删除功率Pe在强度上没有具体限制，其强度在如下范围内：可以加热记录层使得晶体在重写时可以被删除。它通常大于偏置功率Pb，小于写入功率Pw。例如，0.2≤Pe/Pw＜1.0。删除功率Pe的强度也与用写入功率Pw辐照已熔化部分的再结晶区有关。
连续在删除功率Pe下曝光，记录层被加热到结晶温度附近，同时被加热的区相对慢地被冷却以形成晶体。
有选择地组合上述操作可形成非晶态和结晶态，以在重写模式下完成记录。
借助交替地使用写入脉冲和关闭脉冲一个非晶态形成的具体实例表示如下。为了形成有长度nT的(非晶)标志(T：参考时钟周期；n自然数)，时间nT被分成如公式(1)所表示的：
α1T，β1T，α2T，β2T，...，αm-1T，βm-1T，αmT，βmT，...(1)
(此处α1+β1+α2+β2+...αm-1+βm-1+αm+βm＝n-j；j是零或更大的实数；m是1或更大的整数；j和m是介质和记录条件相结合决定的值)。
根据上面的公式，应用写入脉冲每个时间α1T(1≤i≤m)，关闭脉冲每个时间(1≤i≤m)可进行记录。用删除功率Pe的光辐照标志之间的区(结晶相)。那样，重写被完成。
图6表示分频脉冲记录方法的一种实施方案，其中，(a)是记录信号，(b)说明用于为形成与记录层相符的非晶态和结晶态的激光波形。
在图6引导脉冲上升，最终的关闭脉冲上升等，不需要与原来的记录信号的起点和终点一致。脉冲的总宽度(n-j)可根据前后标志的长度或标志之间的长度进行细致调节。
为了得到长标志和短标志之间的特性平衡，仅仅使引导写脉冲α1长于跟随的脉冲，仅仅引导的和结尾的关闭脉冲宽度β1和βm被设置得不同于其他关闭脉冲。这是由于引导写脉冲α1不接收热扩散，从而为了提高温度它需要更长些的时间。另一方面，仅仅引导写脉冲α1的功率被设置得更高些也是有效的。
在有些情况下，仅根据标志长度nT改变βm可形成满意的标志。例如在EFM调制或EFM+调制中因为较长的标志，例如11T标志，14T标志等，更易于积累热量，因此推荐使βm加长以延长冷却时间。相反，对于短标志，更短的βm，例如3T是合适的。βm可以被置为零。最好βm的可调节宽度约0.5T。
另外，可以使脉冲的开关与时钟周期同步以使脉冲控制更容易。[4]高热消散层结构
对于本发明的介质一种共晶合金系统记录层是必不可少的，该记录层的冷却系数被提高到超过对于准二元合金记录层所需要的水平。提供具有高的热消散层结构的共晶合金系统记录层的必要性在下面说明。
用于本发明所用的记录层由具有高于70/30的Sb/Te比的共晶合金系统组成。它在线速度为10m/s或更高的高速删除能力等方面是很好的，但是它易于再结晶进而倾向于难以形成满意的非晶标志。
随着线速度增加，用删除功率Pe辐照一个区的时间变得更短。即，维持记录层在提高了的熔点附近的温度的时间变得特别短，这导致晶体生长不足。为了确保短时间删除，熔点附近的记录层的晶体生长率应明显地增加。
为此目的，提高基体SbTe合金中Sb含量到超过Sb70Te30是有效的方法(见M..Horie，N.Nobukuni，K.Kiyono，和T.Ohno，Proceeding of SPIE，4090，135(2000))。然而，Sb含量的增加不仅加速从非晶标志周围的晶体区的再结晶，而且加速熔化-再固化时的晶体生长率。
如果来自非晶标志周围的再结晶率提高到超过一定水平，当形成非晶标志的熔化区再固化，再结晶在此熔化区的周围产生，且作为结果，该熔化区倾向于再结晶而不成为非晶。在重写中当线速度为5至6米/秒或更高时这个倾向特别明显。为避免此现象，必须极大地提高记录层的冷却率。
另一方面，在准二元合金记录层中，成核是重要的，并且晶体生产率相当低。即使晶体生长进行得相当慢，但是通过大量晶核的产生和以晶粒填充整个非晶区，结晶可以完成。因此，通过促进成核可得到高速删除。
与晶体生长相比，一般成核在低于熔点很多的温度下达到最大值。因此，在温度上升接近于熔点的阶段，晶核在相对低的温度形成，然后在温度接近熔点生长。再结晶依此顺序有效地产生。另一方面，在温度从熔化态下降到低于熔点的阶段，如果晶核在相对低的温度下形成，此时几乎不会产生。尽管记录层的冷却率相对低，但是形成了满意的非晶标志。[5]金属反射层
为了通过高速结晶和形成满意的非晶标志获得删除，在本发明中需要将记录层与具有高热传导性的反射层相结合，由此，加速热消散以保证记录层的冷却率。
金属反射层的厚度最好是40nm或更大，以提供足够的反射率。该厚度最好是400nm或更小，为了降低薄膜应力并缩短薄膜形成的时间和生产时间，由此降低成本。该厚度更好是200nm或更小些。一般说，大的薄膜厚度导致加速热消散，但引起高的薄膜应力，从而可能产生破裂。
对于薄膜侧入射型介质(例如图1)，最好进一步减小薄膜厚度。在这种类型的介质中，形成为第一层的反射层的平坦性对在其上形成的所有其他层的平坦性起决定作用。反射层的差的平坦性将引起写入/恢复光散射，这可能引起噪音。反射层越厚平坦性越差。根据此观点，通常反射层厚度为100nm或更小些是合适的。
当在原子力显微镜(AFM)下测量，表面轮廓的粗糙度小于1nm这样的反射层的平坦性是合适的。“粗糙度”被用来对与基平面的垂直差的平均标准偏差进行平均。基平面具有从表面轮廓计算得到的平均峰高度。
用于形成金属反射层的材料对于写入/恢复光最好具有小的吸收。考虑到作为热消散层的作用的重要性，该材料最好具有高的热传导性。因此，最好采用高反射率的金属，例如银、铝、金和铜或主要包含这些金属的合金制作反射层。
借助加入杂质来降低这些金属的热传导性并增大其光吸收。另一方面，加入一些掺杂元素可以改善稳定性或薄膜的平坦性。反射层可以由包含银、铝、金、或铜和直到10％原子的杂质元素组成。杂质元素包括铬、钼、镁、锆、钒、铌、铪、银、铟、镓、锌、锡、硅、铜、金、铝、钯、铂、铅、铬、钴、钛、稀土元素、氧和氮。更好，这些元素的浓度是5％原子或更低。
银对短波长的光的吸收比金铜和铝要少。因此，它特别适用于波长为650nm或更短的短波长激光。
银有高的热传导性。在由一定的薄膜厚度的条件下它也有高的反射率。因此，期望有效地产生光的干涉，这可以被用来提高信号振幅，和产生足够的热消散效果。从生产率和经济性方面来说银是优选的，这是由于其在价格上用作溅射靶的相对竞争性，产生稳定放电和获得高的沉积率的能力，以及在空气中的稳定性。在这些方面银优越于铝、金、铜等。因此，以主要含银的合金或金属制作反射层是有利的。
根据魏德曼-弗朗兹(Wiedemann-Franz)定律，反射层的热传导性一般地被认为是与其体电阻率成反比。反射层的热消散效应正比于薄膜的厚度，因此反比于面电阻率。因此，热传导率和热消散效应可通过测定电阻率求值。通常在一般薄膜情况下，热传导率是难以测定的，但测定电阻率相对容易些。
为了获得足够的热消散效果，对于反射层面电阻率为0.5Ω/□或更低是合适的，0.4Ω/□或更低更好。考虑到反射层太高的热消散效果可能会损害记录灵敏度的结果，最好面电阻率为0.2Ω/□或更高。
为了得到上面详述的具有小的薄膜厚度的面电阻率，最好反射层体电阻率为100nΩ.m或更低。反射层较小的体电阻率产生较好的结果，但是实际上得到的最小值是20nΩ.m，因为那样的厚度约100nm的薄膜有在块体状态10倍的体电阻率。[6]半透明层
本发明的特点之一是，半透明层用银或主要含银的合金制成。由于这种结构，记录层的热既能逃逸进反射层也可进半透明层以进一步保证热消散。进而，主要由银组成的半透明层对短波长吸收小，折射指数与反射层(通常折射指数是1.5到2.5)有很大差别从而在结晶态和非晶态之间反射系数产生很大差别。其结果，给低到高介质赋予了高反衬和大的信号振幅。改善了记录灵敏度。
此处用于薄膜的术语“半透明”通常光透射达10％或更高的一种情况。在本发明所述半透明态最好其透射率至少达20％，特别是30％或更高。透射率的上限是100％。对于所用光的波长和薄膜厚度从复数折射指数可通过计算得到透射率。
最好，有非晶态记录层的介质的反射率Ra(％)和有结晶态记录层的介质的反射率Rc(％)满足如下关系：Ra-Rc≥15(％)。满足这个关系意味着用低到高介质获得了高反衬和大的信号振幅。
因为共晶合金系统记录层有对短波长光难以得到大的Ra-Rc值的特点，所以对于450nm或更短的波长用半透明层特别有效。
通过光学计算可粗略地得到Rc和Ra。然而应指出，因为非晶标志在晶体本底上形成，所以不可能排除晶体区反射的影响，所发现的Ra值倾向低于Ra计算值约5点。Rc的发现值和计算值基本相符。
关系式：Ra-Rc≥15％在本发明中是优选的，它是基于发现值。相应地，根据计算值该关系对应于Ra-Rc≥20％。
为了实现高的灵敏度而对聚焦伺服系统或跟踪伺服系统无反面影响，最好选0％＜Rc≤15％。为了稳定地维持这些伺服系统，更好选用5％≤Rc。
半透明层的厚度由光条件和热条件决定。对于主要由银组成的半透明层为了是半透明，50nm或更小是合适的。为提供有高反衬和大的信号振幅的低到高介质，最好选用厚度40nm或更小。为了实现半透明层的功能，最好选用厚度不小于1nm。
根据所用激光的波长薄膜的最佳厚度也发生变化。例如，对于波长为350至450nm的激光，最好选用厚度5至30nm。当厚度超过30nm，Rc对第一保护层厚度的依赖关系陡峭，使难以用薄膜厚度控制Rc。30nm或更小的厚度有利于将Rc控制在5至15％范围之内。厚度小于5nm倾向于导致减小Ra-Rc反衬。为获得高热消散效应更换选用10nm或更大的厚度。
在本发明用的半透明层由银或主要含银的合金构成。借助加入杂质，银的热传导性降低，而光吸收增加。另一方面，某些掺杂元素的加入可以改善稳定性和/或薄膜平坦性，从而含杂质元素不超过10％原子的银合金同样可用。杂质元素包括铬、钼、镁、锆、钒、铌、铪、银、铟、镓、锌、锡、硅、铜、金、铝、钯、铂、铅、铬、钴、钛、稀土元素、氧和氮。这些元素的浓度最好是5％原子或更低。
不同折射指数的介电材料层堆积成的绝缘多层薄膜(绝缘镜)被认为是半透明层。然而，绝缘多层薄膜在某些环境条件下易于分层，且不能产生用金属得到的热消散改善效果。
为了产生足够的热消散效果，半透明层的面电阻率是0.5Ω/□或更低是合适的，0.4Ω/□或更低，更合适。考虑到半透明层的太高的热消散效果可能损害记录灵敏度，故面电阻率最好为0.2Ω/□或更更高。
为了以小的薄膜厚度获得上述的面电阻率，半透明层的体电阻率最好是100nΩ.m或更低。半透明层的较小的体电阻率产生较好的结果，但是实际上得到的最小值是20nΩ.m，因为那样厚度约100nm的薄膜有在块体状态的10倍的体电阻率。
如上文所述，根据本发明的共晶系统记录层和主要由银组成的半透明层相结合构成低到高介质，其可获得提高热消散性能和增加结晶态的光能吸收。其结果，获得高记录灵敏度、高反衬和大信号振幅。[7]保护层
在本发明中，记录层被其两侧的保护层所保护。面向半透明层的保护层设计为第一保护层，面向反射层的称作第二保护层。本发明的接收从其衬底来的写入/恢复激光束的介质基本上包括衬底、半透明层、第一保护层、记录层、第二保护层和反射层、以及如果希望可在其上加保护覆盖层(见图2)。写入/恢复激光束在薄膜一侧入射，介质则有相反的层序，即包括衬底、反射层、第二保护层、记录层、第一保护层和半透明层、以及如果希望可加有透明覆盖层(覆盖层)(见图1)。在某些应用中，这些层堆积可以设置在衬底的每侧，或一对这样的层结构可以与内部的薄膜侧边(保护覆盖层)结合以提供介质。
选择作保护层的材料要注意折射指数、热传导性、化学稳定性、机械强度、附着力等。保护层一般包括高透射性高熔点的介电材料。特别是，金属的氧化物、硫化物、氮化物或半导体和钙、镁、锂等的氟化物是有用的。氧化物、硫化物、氮化物和氟化物不需要化学剂量的成分。为了得到可控制的折射指数等，控制这些成分或混合这些成分是有效的。更具体而言，硫化锡，或一种稀土元素硫化物和热阻化合物例如，氧化物、氮化物、碳化物等混合物是有用的。从机械强度观点出发，保护层最好有80％的薄膜密度，或更高的块体态的密度。
保护层经常用含硫的介电材料制成。例如，由80％摩尔的硫化锌和约20％摩尔的二氧化硅混合成分组成的保护层被广泛应用。那样的混合物附着于记录层的主要成分锑或碲是最好的，并能抑制由于出现在反复重写或长期储存期间的分层引起的缺陷生长。
特别是，优选的混合物包括20％摩尔至90％摩尔的硫化物，例如，硫化锌、硫化钽、或稀土元素(即，钇、镧、铈或钕)硫化物，或氧化硫化物，例如，Y2O2S，可单独地或以混合物在其中。最好该混合平衡构成热阻化合物其熔点或分解点是1000℃或更高。具有熔化或分解点是1000℃或更高的热阻化合物包括，镁、钙、锶、钇、镧、铈、钬、饵、镒、钛、锆、铪、钒、铌、钽、锌、铝、硅、锗、铅等的氧化物、氮化物或碳化物，以及钙、镁、锂等的氟化物。
最优选的材料包括热阻介电材料和硫化锌的混合物和热阻介电材料、Y2O2S和氧化锌的混合物。
当然，仅包括介电材料而没有硫的保护层实际上也是有用的。
特别希望第一保护层的热传导性高于第二保护层。虽然含银半透明层接近第一保护层，但是不可能把半透明层做的象反射层一样厚。因此，最好增强第一保护层的热传导性以补充热消散性能。为此目的，最好用高热传导性的材料，例如无硫氧化物或碳化物，做第一保护层。
最好保护层对于写入/恢复光基本上透明，最好具有在2.0至2.4范围内的高折射指数，从而引起最大的光干涉效应。用于此处的词汇“基本透明”意味着，复数的折射指数的虚部绝对值为0.1或更小，最好为0.05或更小。
记录层和保护层的厚度不仅被上述的机械强度和可靠性方面限制，还应考虑伴随多层结构的干涉效应，从而激光束可被有效吸收，以及可以增大记录信号振幅，即可以提高记录态和非记录态之间的反衬。
优选的保护层厚度是1nm或更大，以防止记录层的形变。最好厚度不大于500nm，使得将构成保护层的介电材料的内应力以及阻碍破裂发展的相邻薄膜的弹性差别降低到最小。
构成保护层的材料一般有沉积速率并需要长的薄膜形成时间。为了缩短薄膜形成时间和生产时间从而降低成本，最好保护层厚度不大于200nm。如果保护层太厚，在记录层表面的沟纹结构将会偏离很多在记录层上形成。从此观点出发，最好厚度200nm为或更小。更优选情况，厚度是150nm或更小。
特别是，第一保护层(半透明层和记录层之间的层)应该抑制由于热产生的衬底或透明覆盖层的形变。假定没有半透明层，通常第一保护层厚度必须是50nm或更大。在本发明中，半透明层的存在为用于减轻在衬底或与半透明层相邻的覆盖层上经受的热损坏。因此，作为第一保护层厚度1nm或更大是满足需要的。
第一保护层厚度最好薄至100nm或更小，以充分显示半透明层的热消散效应。进而，为了得到与400nm波长的高反衬，由此防止在低热传导率的保护层中的热积累，最好厚度是40nm或更小。
为了抑制记录层的形变，第二保护层(金属反射层和记录层之间的层)厚度最好为10nm或更大。一般说来，反复重写在第二保护层内产生微观塑性形变的积累，这将导致恢复光的散射，从而增加噪音。为了避免此现象，该保护层最好厚度是60nm或更小。
另外，为了利用干涉效应制作低到高介质，对于使用约400nm波长最好有约30至50nm这样相当大的厚度的第二保护层。在如此相对大的厚度的第二保护层之处，金属反射层用有特别高的热传导性的材料制作。
总之，用于光波长，例如350nm至450nm的介质最好有厚度5nm至30nm的半透明层，厚度1nm至40nm的第一保护层，厚度5nm至20nm的记录层，厚度30nm至50nm的第二保护层，厚度40nm至100nm的金属反射层。应注意到，对于写入/恢复光具有基本的透明度和2.0至2.4的折射指数是第一和第二保护层的先决条件。[8]相互扩散保护层
本发明特征在于：如果第一保护层包含含硫介电材料，在半透明层和第一保护层之间存在有相互扩散保护层。在金属反射层主要含银，第二保护层包含含硫介电材料的情况下，有必要在反射层和第二保护层之间设置相互扩散保护层。
如果含硫保护层和主要由银组成的半透明层直接接触，保护层里的硫扩散到半透明层与银发生反应导致损害半透明层功能。因此，为避免此结果应该在其间安置相互扩散保护层。
如下文所给实例所述，层结构依次包括银半透明层、含硫第一保护层、记录层、含硫第二保护层、银反射层的层结构是不能令人满意的，例如，在反复重写后特性方面。
制作相互扩散保护层的材料需要几乎没有朝银制的半透明层的扩散性，即，不能与银形成任何化合物或固溶体。它们还需要与存在于保护层里的硫有低的反应性，或，如果反应，产生化学稳定的硫化物。
相互扩散保护层应由满足下列条件的这些材料制成：几乎不向半透明层或反射层扩散，对于半透明层或反射层有好的附着性，对于含硫保护层有好的附着性，几乎不允许硫原子扩散等。例如，从金属或合金，各种化合物及其混合物中选择符合条件的材料。
优选的金属或合金包括，硅、镍、钽、钴、铬、钨和钒。特别钽和镍更令人满意，对于例如由于薄膜内应力它们不产生问题以及其令人满意的稳定性。钽是特别优选的。
化合物是从金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、半导体氧化物、半导体氮化物、半导体碳化物、非晶态碳等中选择。优选的化合物是稳定的和抗热的并具有1000℃或更高的熔点。这些化合物的具体实例是，硅氧化物、硅氮化物、硅氮化物、钽氧化物、铈氧化物、镧氧化物、钇氧化物、铝氧化物、和银氧化物。非晶碳包括高透射的非晶氢化碳。在其间特别优选是硅氧化物和钽氧化物；因为它们提供一种相互扩散保护层，该相互扩散保护层也可作为介电保护层。硅氧化物是优选的。
人们期望相互扩散保护层对于写入/恢复光的波长有小的吸收。特别期望，置于半透明层和第一保护层之间的相互扩散保护层应该有高的光透射性，因此组成一种基本没有吸收的透明介电材料。将相互扩散保护层安置在反射层和第二保护层之间表现出一定的光吸收，使金属或合金同样适于应用，这是可接受的。
希望把相互扩散保护层制作的尽可能薄，以使半透明层或反射层的光热性能充分体现。特别是，厚度最好为10nm或更小，更好的情况厚度为5nm或更小。相互扩散保护层太薄倾向于不能表现足够的相互扩散保护效果。为了确保足够的归档稳定性，优选的厚度是至少0.5nm，1nm或再大些。
作为非晶，透明介电材料能够形成薄而均匀的薄膜而不受晶体颗粒影响，采用金属的情况下颗粒的出现会损害薄膜的平坦性等。因此，用透明介电材料制作相互扩散保护层是适用的，它们可以是相对小的厚度。
顺便提到，在半透明层和第一保护层，或第二保护层和反射层相继形成之处，有时遇到这些情况，其中半透明层与在置备薄膜的气氛中的氧等发生反应，或反射层与保护层吸收的氧等反应，以在内表面形成部分地由惰性金属氧化物组成的层，该层的作用基本象一种相互扩散保护层。
然而，这样层的相互扩散保护效果不大。确实地安置相互扩散保护层来确保足够的档案稳定性是令人所期望的。
可以用溅射或相似的技术形成上述的记录层、保护层、反射层、半透明层和相互扩散保护层(多层)。最好采用有各自的溅射靶的一字分布式系统，在相同的真空室内，通过溅射形成薄膜。为了防止氧化或出现在层之间的污染，这样做是有利的。从生产率方面而言它也是卓越的。
根据本发明的介质在写入功率强度和写入功率边界变化的颤动最小化方面表现出对已知的有第一保护层、记录层、第二保护层、相互扩散保护层和反射层的介质的改善。没有必要弄清改善的原因，下面的可能性是可信的，假定这些原因为互相影响产生的效果。
由于反复重写引起的相变光记录介质特性的变坏被认为主要是由于反复重写引起的记录层的移动。
本发明的衬底入射型的介质在半透明层上有第一保护层和记录层。因为半透明层有适度粗糙的表面，可以相信在随后安置的记录层处于在反复重写时被限制移动的状态。进而，假定该介质在写入时的热分布使得与普通的高到低介质相比降低了该记录层的移动。
另外，看到反复重写引起的普通的高到低介质特性的变坏主要是由于衬底等的形变，可以预见包括主要由银组成的半透明层减小了衬底的损坏。[9]其他层结构
本发明的构成光记录介质的其他层结构将被叙述。
本发明的光记录介质的衬底被安置在接近半透明层或反射层。适用的衬底包括聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烃和玻璃。在写入/恢复光于衬底侧入射时，必须对写入/恢复光透明。上面的材料中最好选用聚碳酸酯，因为其效果超过以往的材料，而且便宜，经济。
衬底厚度通常是0.05至5mm，更好为0.1至2mm。
衬底入射型介质在对着第二保护层的金属反射层上还有保护覆盖层。保护覆盖层由，例如，紫外处理的树脂、介电材料或塑料组成。通常保护覆盖层的厚度为1μm至200μm。
薄膜侧入射型介质在对着第一保护层一边的半透明层上还有透明覆盖层(覆盖层)。透明覆盖层由，例如，紫外处理的树脂、介电材料或塑料组成。为了保护记录层等免遭光学头(optical head)的损坏，最好透明覆盖层的厚度为10μm或更大些。透明覆盖层太厚会使记录层远离光学头，使高密度记录困难。所以厚度不大于200μm是合适的。
一般说来，薄膜侧入射型介质使记录层比衬底入射型介质的更接近于光学头，因此更适用于高密度记录。
本发明的介质不局限于上述的层结构。根据需要，附加的层可以安置在层之间，或每层可由多个薄膜组成。
在本发明中，上述层结构设计首次对采用共晶系统记录层的低到高介质改善了反复重写特性、写入功率范围、归档稳定性等。
本发明提供一种有记录层的低到高介质，其中，从非晶态的结晶主要通过在非晶区和熔化区之间的边界的晶体生长进行，另外在反复重写特性、写入功率范围、归档稳定性等方面也表现出优越性。
本发明的光记录介质在颤动、写入功率范围、反复重写特性，归档稳定性等方面优越于通常已知道的介质。<实例>
将参考实例对本发明进行详细说明，但是本发明不认为是局限于此，除非变更偏离了本发明的实质和范围。
在下文用的术语“银半透明层”和“银反射层”指该层基本由纯银构成，它的薄膜的体电阻率是约30Ω·nm。在下文用的术语“银合金半透明层”和“银合金反射层”指该层由Ag98Cu1Au1合金组成(原子％)，其薄膜体电阻率约35Ω·nm。薄膜体电阻率除以其厚度得到薄膜面电阻率。
根据JIS K7194电阻率用4探针方法测定。
所用的衬底有为引导写入/恢复光形成的沟纹。接着，称接近于写入/恢复光入射边的被沟纹的表面部分为“沟纹(groove)”，而远离该边的其他的部分为“平地(land)”。
硫化锌-二氧化硅在波长为630至660nm时折射指数约2.1，在波长约400nm时约为2.3。在下文叙述参考实例中显示的其他值曾被用于光学计算。[实例1；衬底入射型](光盘的制备)
在由厚度为0.6mm的聚碳酸酯制成的透明衬底上依次堆放溅射的银半透明层(18nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、硫化锌-二氧化硅第一保护层(90nm)、Ge5In3Sb68Te24记录层(15nm)、硫化锌-二氧化硅第二保护层(30nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、和银反射层(120nm)。在其上形成经紫外处理的树脂的保护覆盖层。在各自衬底上形成的一对层堆积通过在内部的保护覆盖层连接在一起以制备光盘。所用的衬底上的螺旋沟纹，沟纹宽0.56μm，深67nm，螺距1.2μm。启动光盘开始结晶记录层。(反射率的评估)
光盘被用从衬底入射的写入/恢复光(波长635nm)辐照，其反射率被测定。在非晶态(记录态)的反射率Ra被发现高于结晶态(非记录态)的反射率Rc。这意味着此盘是低到高介质。在沟纹，结晶态反射率Rc约11％。当记录层被安排在Pw＝11mW，在14T标志上非晶区的14T标志上的反射率是约26％。Ra-Rc约15％。(写入/恢复条件)
在波长为635nm，NA为0.6的光学系统的光盘评估设备上测定记录特性。写入/恢复光在衬底侧入射。
根据示于图6的分频脉冲记录方法记录被实现。记录条件是：线速度4m/s；删除功率Pe与写入功率Pw之比，Pe/Pw，为0.5；偏置功率Pb为0.8mW，参考时钟周期T为38.2ns。在DVD标准中使用的8-16的调制随机信号(所谓的EFM+调制信号)被记录。
在这个实例中，分频数为m(＝n-1)。不管i是多少，第二个和随后的写入脉冲部分(Pw辐照部分)的长度，αiT(2≤i≤m)，都是相同的。不管i是多少，第二个至(m-1)个关闭脉冲部分(Pe辐照部分)，βiT(2≤i≤m-1)，的长度都是相同的。
以读功率Pr为0.8mW的4m/s的线速度，进行恢复。(写入功率与颤动相关性的评估)
在恢复之后为测定3T空间颤动(在3T标志之间部分的颤动)，执行10次重写(直接重写DOW)。”标志(空间)之间部分”是标志之间非记录或被删除部分，而“标志”相应于记录部分。3T空间指有长度3T的标志之间的部分。“3T空间颤动”是在恢复记录到的8-16调制信号中观察到的有长度3T的标志之间部分的颤动。用以步距变化为1mW的写入功率Pw的测量估价3T空间颤动对写入功率的依赖关系。得到的结果示于图7(a)。(反复重写周期(DOW周期)与颤动相关性的评估)
在Pw＝11mW和Pe＝5.5mW的条件下重复多次重写操作，且对于每个给定的重写周期的数目测定颤动，以评估3T空间颤动对反复重写周期(DOW周期)的依赖关系。得到的结果示于图7(b)。
图7(a)表示相对于写入功率(横坐标；mW)的3T空间颤动(纵坐标；％)，而图7(b)是相对于反复重写(横坐标)的3T空间颤动(纵坐标；％)。颤动值相对于38.2ns的参考时钟周期进行归一。对于沟纹写和平地写都进行评估。实例1是一种品质优秀的光盘，它具有有低的颤动极小值、宽的写入功率颤动范围、反复重写后小的特性变坏。(环境耐用性试验)
光盘层经受环境耐用性试验，其中它被保持在80℃和85％RH条件下100小时。在试验中没有剥落等不正常现象出现。在环境耐用性试验之前和之后，用上述的同样的光盘评估设备测定记录特性。在相同的写入/恢复条件，Pw＝11mW和Pe＝5.5mW，8-16调制随机信号在沟纹被重写10次并恢复以测定颤动。在环境耐用性试验之前和之后3T空间颤动分别是9.8％和9.6％，表示由于环境耐用性试验的损坏减小。3T空间颤动被参考时钟周期38.2ns归一。
上面的评估在反复重写特性、写入功率范围、和归档稳定性的所有方面证明实例1的光盘是优秀的。[比较实例1；衬底入射型；没有半透明层](光盘的制备)
硫化锌-二氧化硅第一保护层(75nm)、Ge5In3Sb68Te24记录层(15nm)、硫化锌-二氧化硅第二保护层(20nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、和银反射层(120nm)依此序被溅射堆积在厚0.6mm的聚碳酸酯透明衬底上。经紫外处理的树脂的保护覆盖层被形成在堆积块上。在各自衬底上形成的一对层堆积块通过内部的保护覆盖层连接在一起以制备成光盘。所用的衬底有与实例1相同的沟纹结构。引发该光盘以开始结晶记录层。(反射率的评估)
光盘的Ra比Rc低意味着该光盘是高到低介质。在沟纹Rc约为14％。当记录置于Pw＝11mW，在14T标志，Ra约3％。(颤动评估)
用与实例1相同的方法对光盘进行评估。结果示于图8。在颤动值最小化、颤动的写入功率范围、反复重写后的特性所有方面，比较实例1光盘都劣于实例1的光盘。(环境耐用性试验)
进行与实例1相同的评估。被参考时钟周期归一的3T空间颤动在环境耐用性试验之前和之后分别是11.2％和11.5％，说明由于环境耐用性试验的损坏是小的。[比较实例2；衬底入射型；没有相互扩散保护层]
除了在银半透明层(18nm)和第一保护层之间没有相互扩散保护层之外，光盘用和实例1中相同的方法制备。衬底的沟纹图案与实例1中的相同。所得到的光盘被开始结晶记录层。
光盘的Ra高于Rc约15％，意味着是低到高介质。
光盘被用与在实例1中相同的方法进行评估。得到的结果示于图9。在颤动值最小化、反复重写后的特性方面比较实例1的光盘被发现劣于实例1的光盘。由于反复重写造成的特性变坏特别明显。
然后，光盘承受维持在100小时内80℃和85％RH的环境耐用性试验。作为结果观察到反射层内颜色的变化，设想这是由于硫从第一保护层扩散引起银反射层的变质。[实例2；衬底入射型；多层记录系统](光盘的制备)
银半透明层(15nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、硫化锌-二氧化硅第一保护层(25nm)、Ge5In3Sb68Te24记录层(14nm)、硫化锌-二氧化硅第二保护层(30nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、和银反射层(100nm)依此序被溅射堆积在厚0.6mm的聚碳酸酯透明衬底上。经紫外处理的树脂保护覆盖层被形成在堆积块上。在各自衬底上形成的一对层堆积块通过内部的保护覆盖层连接在一起以制备成光盘。所用的衬底有沟纹宽0.4μm，沟纹深45nm，螺距0.8μm的螺旋沟纹。引发该光盘结晶记录层。(反射率的评估)
写入/恢复光(波长：402nm)入射在光盘的衬底边，Ra高于Rc。这表明光盘是低到高型。通过光学计算得到反射率。算得的Rc是14％，算得的Ra是37％(波长假定为405nm)(在多层记录中记录特性的评估)
根据下面的原则用有具有波长402nm和0.65的NA的光系统的光盘评估设备在此例的光盘上实现多层记录。写入/恢复光入射在衬底侧。
写功率为Pw，偏置功率为Pb，Pw辐照部分是tw，Pb辐照部分是tb，tw与tb之和取作τ，记录线速度取作v。τ被固定，tw对τ之比，tw/τ，随在给定部分(相应于τ和v乘积的部分vτ)形成的非晶标志面积的变化而改变。
这部分的反射率由非晶标志面积和在该部分的本底结晶态的面积决定。从而，步进变化的反射率随步进的tw/τ的变化改变。反射率的阈值以多重级设置，信息可以被在一个部分的三个或多个级记录(K.Kiyono，M.Horie，T.Uematsu，T.Hashizume，M.P.O’Neill，K.Balasubramanian，R.Narayan，D.Warland，T，Zhou《日本应用物理杂志》，40，1855(2001)).
由于共晶合金系统记录层在记录层的再固化中明显地再结晶，当tb是零时它几乎完全结晶，且随着tb的增加，冷却效应增加以抑制再结晶，得到形成大尺寸的非晶标志的结果。当tb/τ单调地增加，非晶标志尺寸增加直至tb/τ值从零至70至80％，与其同时，反射率单调增加。在多层记录中，不存在删除功率概念。
记录在以下条件实现：线速度＝5m/s，写功率Pw＝5.5mw，偏置功率Pb＝0.5mw，τ＝50n sec，vτ＝0.25μm，而tw/τ变化。通过改变在8层的反射率8层记录被实现并示于图10。在图10中纵轴表示相应于反射率的恢复信号的电压。
有最低反射层的8层是完全结晶态，这基本符合于光学计算得到的反射率Rc。最高反射率的1层稍低于光学计算得到的反射率Ra。被发现的Rc和Ra给出10％或更多的反射率差别。
数据在光盘上被反复重写，每一层反射率的变化被观察。如图10所示，甚至重写循环10,000次之后反射率实际上没有变化。
然后，用线速度为5m/s，写功率Pw为5.5mW的激光光束以直流方式辐照光盘，辐照面积的反射率被测定。取被约10个重写循环跟随的复原后的结晶部分的反射率为100％，被辐照区的反射率为100％。(两层记录的记录特性评估)
在相同的光盘上一般执行两层记录以评估记录特性。
示于图6的分频脉冲记录方法被依从。在下列条件：线速度是7m/s，写功率Pw是5.1mw，删除功率Pe是2.2mw，偏置功率Pb＝0.5mw，2T标志长度(最短的标志长度)约0.23μm，用RLL(1，7)编码系统标志长度调制记录被执行。
在此实例中，划分部分的数目是m(＝n-1)。第二个和随后的写脉冲部分(Pw辐照部分)的长度，αiT(2≤i≤m)，是相同的，不管i是多少。第二个至第(m-1)个关闭脉冲部分(Pb辐照部分)的长度，βiT(2≤i≤m-1)，相同的，不管i是多少。
在线速度是3.1m/s，读功率Pr是0.5mw恢复被执行。
对于每个给定的重写循环数目测定颤动，并且通过平衡器二元化之后评估反复重写循环(DOW循环)与数据对时钟颤动的依赖关系。作为结果，颤动是9％或更小，直到反复重写循环10,000次，都没有表现出颤动的增加。“数据-时钟颤动”是标志和包括在被参考时钟周期归一的数据中的所有长度空间的波动值。
然后，写功率Pw是5.1mw，在线速度是7m/s以直流方式的激光束被应用于光盘，被辐照面积的反射率被测定。约10个重写循环的光盘复原后结晶面积的反射率取为100％，被辐照面积的反射率是110至115％。[比较实例3；衬底入射型；多层记录；没有半透明层](光盘的制备)
硫化锌-二氧化硅第一保护层(40nm)、Ge5In3Sb68Te24记录层(13nm)、硫化锌-二氧化硅第二保护层(8nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、银反射层(100nm)依此序被溅射堆积在厚0.6mm的聚碳酸酯透明衬底上。经紫外处理的树脂的保护覆盖层被形成在堆积块上。在各自衬底上形成的一对层堆积块用内部的保护覆盖层连接在一起制备成光盘。所用的衬底有沟纹宽0.4μm，沟纹深50nm，螺距0.8μm的螺旋沟纹。引发该光盘结晶记录层。(反射率的评估)
写入/恢复光(波长：402nm)入射在光盘的衬底边，Ra低于Rc。这表明光盘是高到低型。通过光学计算得到反射率。算得的Rc是31％，算得的Ra是6％(波长假定为405nm)(在多层记录中记录特性的评估)
在与实例2相同的条件下在光盘上执行多层记录以评估记录特性，通过改变8层的反射率，8层记录被得到如图11所示。在此例中最低的和最高的反射率与在实例2中的接近相等，但层1，最高的反射率，相应于完全的结晶态。
光盘经受反复重写，在每层的反射率变化被观察。如图11所示，层1的反射率在100次反复重写循环之后表现出可见的下降，落入与8层多层记录不符合的状态。(在两层记录的记录特性评估)
一般两层记录被在光盘上执行以评估记录特性。
对于每个给定的重写循环数测定颤动，以评估数据对时钟颤动与反复重写循环(DOW循环)的依赖关系。作为结果，直到约2000次反复重写循环颤动维持在9％或更小，没有根本性增加，但在此之后突然增加。因为在一般的两层记录图中反射率的轻微减弱不直接在颤动反应，对1000或更多次重写循环这种光盘是可用的。然而，在多层记录中，由于反射率的减小引起的损坏几乎是不允许的，这种光盘仅对约100次重写循环适用。因此，本发明的介质对于多层记录方法特别有效。[实例3；薄膜侧入射型；AlN保护层]
Ag98Cu1Au1合金反射层(80nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)、硫化锌-二氧化硅第二保护层(30nm)、Ge3In5Sb67Te25记录层(12nm)、AlN第一保护层(30nm)、和Ag98Cu1Au1半透明层(15nm)被依次溅射堆积在厚1.1mm的透明聚碳酸酯衬底上。AlN的热传导性比硫化锌-二氧化硅更高。在堆积块上形成厚度为约100μm的经紫外处理的树脂透明覆盖层(覆盖层)以制备光盘。所用的衬底有沟纹宽0.32μm，沟纹深40nm，螺距0.66μm的螺旋沟纹。引发该光盘被以结晶记录层。
写入/恢复光(波长：402nm)入射在光盘的衬底边，Ra高于Rc。这表明光盘是低到高型。通过光学计算得到反射率。算得的Rc是12％，算得的Ra是35％(波长假定为405nm)。
用有波长402nm和NA为0.85的光学系统的光盘评估装置测定所得到的光盘的记录特性。写入/恢复光入射在光盘的薄膜侧。
根据与实例1中相同的分频脉冲记录方法写入被执行。在下列条件：线速度是5.7m/s，写功率Pw是3.7mw，删除功率Pe是1.7mw，偏置功率Pb＝0.3mw，2T标志长度(最短的标志长度)为0.173μm，参考时钟频率(1/T)是66MHz，用RLL(1，7)编码系统标志长度调制记录被执行。
用读功率Pr为0.3mw，线速度为5.7m/s恢复被执行。
对于每个给定的重写循环数目颤动被测定，并且通过平衡器二元化之后 反复重写循环(DOW循环)与数据对时钟颤动的依赖关系被评估。作为结果，直到反复重写循环约50,000次，颤动不超过10％，增加小于1％。[实例4；薄膜侧入射型]
Ag98Cu1Au1合金反射层(80nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)，硫化锌-二氧化硅第二保护层(30nm)、Ge3In5Sb67Te25记录层(12nm)，硫化锌-二氧化硅第一保护层(25nm)、二氧化硅相互扩散保护层(5nm)和Ag98Cu1Au1半透明层(15nm)被依此序溅射堆积在厚1.1mm的透明聚碳酸酯衬底上。在堆积块上形成厚度为约100μm的经紫外处理的树脂透明覆盖层(覆盖层)以制备光盘。所用的衬底有沟纹宽0.32μm，沟纹深40nm，螺距0.66μm的螺旋沟纹。引发该光盘结晶记录层。
写入/恢复光(波长：402nm)入射在光盘的衬底边，Ra高于Rc。这表明光盘是低到高型。通过光学计算得到反射率。算得的Rc是12％，算得的Ra是36％(波长假定为405nm)。
用有波长402nm和NA为0.85的光学系统的光盘评估装置测定所得到的光盘的记录特性。写入/恢复光入射在光盘的薄膜侧。
根据与实例1中相同的分频脉冲记录方法写入被执行。在下列条件：线速度是5.7m/s，2T标志长度(最短的标志长度)为0.173μm，参考时钟频率(1/T)是66MHz，用RLL(1，7)编码系统标志长度调制记录被执行。
用读功率Pr为0.3mw，线速度为5.7m/s恢复被执行。
重写被反复10次，跟着恢复以测定数据对时钟颤动。改变写功率Pw等进行反复测量。作为结果，在如下条件：Pw＝3.5mw，Pe＝1.7mw，Pb＝0.3mw，颤动达到最小值约8％。
然后，固定Pe和Pb，改变Pw。作为结果，Pw在3.4mw±0.4mw范围内，颤动约9％或更小。
在如下条件：写功率Pw＝3.4mw，删除功率Pe＝1.7mw，偏置功率Pb＝0.3mw，写入/恢复被进一步执行，数据对时钟颤动被发现是9％或更小，是令人满意的。当在相同的条件下反复重写，直到约50,000次反复重写循环，颤动的增加小于1％。
然后，用线速度为5.7m/s，写功率Pw为3.4mW的激光光束以直流方式辐照光盘，辐照面积的反射率被测定。取被约10个重写循环跟随的复原后的结晶区域的反射率为100％，被辐照区域的反射率为114％。[比较实例4；薄膜侧入射型；没有半透明层]
Ag98Cu1Au1合金反射层(80nm)，二氧化硅相互扩散保护层(3nm)，硫化锌-二氧化硅第二保护层(3nm)，Ge3In5Sb67Te25记录层(12nm)，硫化锌-二氧化硅第一保护层(35nm)，被依此序溅射堆积在厚1.1mm的透明聚碳酸酯衬底上。在堆积块上形成厚度为约100μm的经紫外处理的树脂透明覆盖层(覆盖层)以制备光盘。所用的衬底有沟纹宽0.32μm，沟纹深40nm，螺距0.66μm的螺旋沟纹。引发该光盘开始结晶记录层。
写入/恢复光(波长：402nm)入射在光盘的衬底边，Ra低于Rc。这表明光盘是高到低型。通过光学计算得到反射率。算得的Rc是32％，算得的Ra是7％(波长假定为405nm)。
在与实例4相同的条件下评估得到的光盘。
用读功率Pr＝0.3mw，在线速度为5.7m/s执行恢复。
重写被反复10次，跟着恢复以测定数据对时钟颤动。改变写功率Pw等进行反复测量。作为结果，在如下功率条件：Pw＝3.8mw，Pe＝1.7mw，Pb＝0.3mw，颤动达到最小值约9％。
然后，固定Pe和Pb，改变Pw。作为结果，Pw在3.8mw±0.4mw范围内，颤动约10％或更小。
在如下条件：写功率Pw＝3.4mw，删除功率Pe＝1.7mw，偏置功率Pb＝0.3mw，写入/恢复被进一步执行，数据对时钟颤动被发现是9％或更小，是令人满意的。然而，当在相同的条件下反复重写，达2,000次反复重写循环后，颤动可观地增加。[参考实例]
下面呈现的是根据本发明和常规介质来计算介质的光和热特性的实例。
已经讨论，基于测定值，因为高的反衬，最好Ra-Rc≥15％。这个关系近似地相应于与计算值Ra-Rc≥20％。紧接着，根据是否能得到被计算值Ra-Rc≥20％所代表的光学特性(即，反衬是高或低)来评估随具体层厚度变化的具体层结构。
计算方法是通用的技术，即例如H.A.Macleod，KougakuHakumaku，Nikkan Kogyo Shinbun，30卷，1989，所叙述的考虑光多重干涉效应。假定写入/恢复光波长为405nm。所有被测试的介质是低到高介质。
记录层及其复数折射指数(被发现的)如下所示。
记录层A：In3Ge5Sb69Te23
在结晶态复数折射指数：1.35-3.34i
在非晶态复数折射指数：2.46-2.90i记录层B：Ge2Sb2Te5
在结晶态复数折射指数：2.2-3.3i
在非晶态复数折射指数：3.1-2.1i
介电材料组成的第一和第二保护层折射率为2.32，并且表现出没有吸收。有这样的折射指数的反射层主要包括硫化锌、钽氧化物、铌氧化物、钇氧硫化物、钛氧化物等。
用二氧化硅组成的相互扩散保护层折射率为1.6(被发现的)。
表1列出银、金、铜和铝对于不同波长的复数折射指数，数据引自著作(Edward D.Palic编辑的《固体光学常数手册》，科学出版公司，奥兰多，弗罗里达，美国(1985))。所示波长误差为约±10nm。 波长 400nm 650nm n k n k Ag 0.173 1.95 0.14 4.15 Au 1.66 1.96 0.166 3.15 Cu 1.18 2.21 0.21 3.67 Al 0.49 4.86 1.47 7.79
合金及其复数折射指数(被发现值)如下。
银合金：0.089-2.03i
金合金：1.66-1.96i
铜合金：1.18-2.21i
铝合金：0.39-3.62i
反射层被做的如此之薄，以至于透射光几乎可以忽略。在100至200nm范围内，没有可观察到的光的明显差别。
在写入/恢复光入射侧堆积有折射指数为1.56的透明衬底。与入射激光束的相干长度相比衬底的厚度被做的足够大，以使得多重干涉不可能在衬底内出现。因此，根据计算光从折射指数为1.56的介质进入多层。(1)第一保护层/记录层/第二保护层/银合金反射层(光入射在第一保护层边)。这种层结构广泛地应用于可重写光盘(CD-RWs)，它被简称为4层结构。
记录层A被用作记录层。改变了记录层的厚度。相对于每个记录层的厚度改变第一和第二保护层的厚度，通过光学计算得到Ra-Rc。得到的结果在图12以等高线图表示。在图中，(a)，(b)，(c)和(d)分别是记录层厚度为5，10，15和20nm。其中，Ra-Rc≥20％的区域，即高反衬区域以斜线表示。下文同此。然后，使用记录层B。改变该记录层厚度。相对于每个记录层的厚度改变第一和第二保护层的厚度，通过光学计算得到Ra-Rc。得到的结果在图13以等高线图表示。
如图12所示，记录层A提供了一个特别窄的高反衬区，几乎没有厚度界限，实际上这是不可能的。另一方面，如图13所示，在第一保护层厚度为40nm，记录层B提供了一个高反衬区。
图14表示当记录层A厚度为12nm、反射层是(A)银合金、或(B)铝合金。在两个等高线图之间可以发现小的差别，而二者基本上都没有表现出高反衬区。
简言之，甚至用常规的没有半透明层的4层结构低到高介质，记录层B提供一个得到高反衬的区域，而记录层A用这种层设计实际上没有得到高反衬。(2)半透明层/第一保护层/记录层/第二保护层/银合金反射层(光从半透明层边入射)
半透明层由厚度15nm的银合金组成(相应于本发明的实施方案)。记录层的厚度固定在12nm，改变第一和第二保护层的厚度。用光学计算得到Ra-Rc。得到的结果被画成等高线示于图15。除了铝合金的半透明层厚度为5nm之外，光学计算以相同的方式进行。得到的结果示于图16。
在每种情况下，在厚度为40nm第二保护层邻近，可以得到一个高反衬。换句话说，为了使铝合金半透明层提供与银合金半透明层相同的光学特性，它的厚度必须做的相当薄。然而，厚度为5nm的铝合金的热消散系数是非常不充分的。
进而，金合金被用作制备半透明层。改变了半透明层的厚度。对于每个半透明层的厚度改变第一和第二保护层的厚度用光学计算得到Ra-Rc。得到的结果以等高线图示于图17。在图中，(a)，(b)，(c)和(d)分别是半透明层的厚度为5、10、15和20nm。示于图18的是计算得到的相似的结果但用的是铜合金半透明层。
用金合金半透明层或铜合金半透明层难于保证高的反衬。(3)银合金半透明层/第一保护层/记录层A/第二保护层/银合金反射层(光从半透明层侧入射；相应于本发明的实施方案)层结构的Ra-Rc和Rc通过光学计算得到，其中改变了半透明层的厚度，相对于每个半透明层厚度改变第一和第二保护层的厚度。得到的结果以等高线图示于图19至25，分别相应于半透明层的厚度为5，10，15，20，30，40和50nm。在这些图中，(a)和(b)分别代表Ra-Rc和Rc。
在每个等高线图中，一般第二保护层厚度在30至50nm范围之内存在高反衬区域。第一保护层厚度在0至40nm范围之内的区域提供Ra-Rc≥20％。一般第一保护层厚度在25至45nm范围之内的区域广泛地提供5≤Rc≤15％。当厚度为30nm或更小的半透明层时存在着满足此二个条件的区域。
当半透明层变得比40nm更厚时，高反衬区域将陡然变窄。
几乎得不到Rc≤15％的区域。(4)银合金半透明层/(二氧化硅相互扩散保护层)/含硫第一保护层/记录层A/第二保护层/银合金反射层(光从半透明层侧入射)
半透明层，相互扩散保护层，和记录层的厚度被分别置为15nm，0或5nm，和12nm。相对于每个相互扩散保护层的厚度，改变第一和第二保护层的厚度，对于每个厚度用光学计算得到Ra-Rc。得到的结果以等高线图示于图26。图26(a)是相互扩散保护层为零，即，该层结构没有相互扩散保护层，图26(b)是相互扩散保护层为5nm(相应于本发明的实施方案)。在此观察到，相互扩散保护层对光学特性基本没有影响。<工业实用性>
与有传统结构层的记录技术相比，根据本发明应用的层结构由于反复重写、归档稳定性等在颤动、写功率范围、特性变坏方面对相变光记录介质带来改善。