光学信息记录媒体 【发明背景】
1.技术领域
本发明一般涉及一种通过光学设备例如激光照射，可以以高密度和高速度在其上记录和再现信息的光学信息记录媒体。
2.相关背景技术
例如磁-光记录媒体和相变型光学信息记录媒体等光学信息记录媒是公知的可以高速、大容量地记录和再现信息的光学信息记录媒体。在这些光学信息记录媒体中，在激光束局部照射时，记录材料上产生的光学特性的变化被用做记录标记。这些光学信息记录媒体具有很大优点，即，在需要时它们允许随机访问，以及非常便于携带。因此，最近，这些光学信息记录媒体变得越来越重要。它们在各种领域都有越来越大的需求，包括医疗领域和学术领域等，并用于各种用途，包括，例如，用计算机记录和存储个人信息或图像信息，和替代家用录像磁带。如今，由于应用性能和图像信息品质的提高，需要这些光学信息记录媒体具有更大容量、更高密度和更高速度。
传统的光学信息记录媒体包括可多次重写信息的可擦写记录媒体，和只能写一次信息的一次写入型记录媒体。一般，一次写入型记录媒体具有的层数小于可擦写记录媒体中包含的层数。因此，一次写入型记录媒体制造简单，价格低廉。另外，由于它们不可重写，因而便于写入用户想要避免擦除的信息。并且，其使用寿命长，可靠性高。从而，可以预料到它们在档案应用中的需求更大。由此可以想到，高密度、可擦写记录媒体的广泛使用导致进一步增大对高密度、一次写入记录媒体地需求。
通常，作为一次写入型记录媒体实例的记录材料，已提出了包含例如Te和O(以下也称作“Te-O”)作为主要成分的记录材料。已经得到公开的是，采用主要成分为Te-O(Te-TeO2，即Te和TeO2的混合物)的记录材料可以得到大信号振幅和很高的可靠性(参见例如，T.Ohta，K.Kotera，K.Kimura，N.Akahira，和M.Takenaga，“Newwrite-once media based on Te-TeO2 for optical disks”，Proceeding ofSPIE，Vol.695(1986)，pp.2-9)。当单独使用由这样的记录材料形成的记录层时，在所谓的低到高(Lo-to-Hi)结构的情况下，能得到的大的信号振幅，所谓的低到高结构是指，其记录层在类似沉积状态(as-deposited state或as-depo state)(即刚刚形成沉积层后的状态)时反射率较低，而在信息记录后，具有高反射率。另一方面已经公开的有，在记录层被放置在电介质层之间时，即使在所谓的高到低(Hi-to-Lo)结构的情况下，也能得到大的信号振幅，所谓的高到低结构是指，其记录层在类似沉积状态时具有较高反射率，而在信息记录后，具有较低反射率(参见例如，JP2002-133712 A)。一般，可擦写光学信息记录媒体具有高到低结构。由此，在一次写入记录媒体中，反射率变化的方式最好和在可擦写记录媒体中的方式相同，因为这样使用用于可擦写记录媒体的驱动器来在一次写入记录媒体中记录信息更简单。
而且，通过使用叠加在一起的多个信息层，来试图扩大使用基于Te-O的记录材料的记录媒体的容量(参见例如，K.Nishiuchi，H.Kitamura，N.Yamada，和N.Akahira，“Dual-Layer Optical Disk withTe-O-Pd Phase-Change Film”，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.37(1998)，PP.2163-2167)。这篇参考文章公开了通过仅仅来自一侧的激光束照射，在两个信息层上记录和再现信息的技术，其中两个信息层叠加在一起，并且它们之间插入一中间层。
然而，为了实现光学信息记录媒体的容量的进一步扩大，在用于实现高密度的条件下写入信息时，例如，使用在蓝紫色波长区域内的短波长激光，物镜的数值孔径(NA)至少为0.80。这产生了一个问题，即无法直接获得良好的抖动值(jitter value)。而且，在包含叠加在一起的多个信息层的媒体中，当在用于实现高密度的条件下，通过来自一侧的激光束照射，在每一层信息层记录和再现信息时，设置在激光束入射一侧上的信息层必须有相对于该激光束的足够高的透射率，和足够好的记录特性。然而，在保持信息层的透射率较高，例如至少50％时，又难于获得满意的抖动值，这是一个问题。在上述传统的光学信息记录媒体中，在多个信息层叠加在一起，或者在用于实现高密度的条件下记录信息时，没有考虑到去获得满意的抖动值。例如，当使用波长在蓝紫色波长区域内的激光和数值孔径(NA)至少为0.80的物镜，提高记录薄膜的面内(in-plane)记录密度时，没有考虑到为该媒体提供一种用于获得更高信号品质的手段(means)。而且，在媒体具有多个信息层叠加在一起的多层结构时，也没有考虑到提高多个信息层中最靠近激光入射侧的信息层的透射率，同时保持高信号品质。
为了解决上述问题，通过使用光学多次干涉效应，能够得到有效的光学设计，所述光学多次干涉效应是由提供更复杂结构的信息层得到的。可是，这不是优选的，因为例如，一次写入型光学信息记录媒体要求所包含的每个信息层都具有简单结构，并以低成本制造。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种光学信息记录媒体，在用以实现高密度的条件下进行信息记录时，能够同时得到满意的抖动值和高透射率。
为了实现上述目的，本发明的光学信息记录媒体包括基底和设置在基底上的信息层。该信息层包括：记录层，通过特定波长的激光照射在该记录层可记录和再现信息；第一保护层，设置在记录层的激光入射侧；第二保护层，设置在记录层的激光入射侧的相对侧。对于特定波长的激光，第一保护层的折射率n1与第二保护层的折射率n2之间满足关系：n2＜n1。
附图简要说明
图1是根据本发明的一个实施例的光学信息记录媒体的剖面图；
图2A～2C的每个表表示本发明中一个改进光学设计值的效果的实例；
图3示出了本发明中一个改进光学设计值的效果的实例；
图4示出了本发明中一个改进光学设计值的效果的实例；
图5示出了根据本发明的另一个实施例的光学信息记录媒体的剖面图；
图6是用于在本发明的光学信息记录媒体上进行信息记录和再现的记录/再现装置示意图；
图7示出了根据本发明的另一个实施例的光学信息记录媒体的剖面图。
发明详述
在本发明的光学信息记录媒体中，信息层包括记录层和保护层(第一保护层和第二保护层，分别设置在记录层的激光入射侧和入射侧的相对侧)，记录层位于保护层之间。在信息层中，对于用于记录和再现信息的特定波长的激光，第一保护层的折射率n1大于第二保护层的折射率n2。这使得即使在用于实现高密度的条件下进行信息记录时也能获得满意的抖动值。另外，即使将信息层设计成具有高透射率，例如，至少50％，也能够得到满意的记录感光度和抖动值。因此，即使采用将上述一个信息层与另一个信息层叠加在一起的多层结构，也能得到高品质的信号。关于这一点，并不特别限定附加信息层的结构。
应当注意该特定的波长并不是特别限定的。该特定波长是用来在本发明的光学信息记录媒体上记录和重现信息的激光束的波长。
在这个光学信息记录媒体中，相对于规定波长的激光，在记录层处于未记录状态时，信息层的透射率优选为至少50％。这使得信息层为光透射型。所以，可以得到由多个信息层形成的具有多层结构的光学信息记录媒体，该多个信息层包含与上述信息层叠加在一起的另一个信息层。当如上所述，当信息层为光透射型时，光学信息记录媒体优选地包括从激光入射侧依次设置在基底上的第一信息层到第N信息层(其中N是大于等于2的整数)，其中至少第一信息层的结构与上面描述的信息层的结构相同。这使得可以得到更大容量的光学信息记录媒体。
根据本发明，光学信息记录媒体的信息层还可以进一步包括反射层，相对于第二保护层设置在激光入射侧的相对侧。这使得可以容易地得到更满意的抖动值。优选地，反射层的厚度为15nm或更小。当信息层为光透射型时，这允许信息层具有足够高的透射率。而且，优选的是反射层包含从由Ag、Cu和Au组成的组中选择的至少一种元素。在这种情况下，反射层可具有高热传导率。因此，即使反射层较薄，也能获得很好的热消散效果。因而，即能够获得高透射率同时又能够获得很好的热消散效果。
优选地，第一保护层的折射率n1满足范围n1＞2.0。这可使信息层在记录状态和未记录状态之间的反射率差很大。而且，优选第一保护层的折射率n1与第二保护层的折射率n2之间满足条件：n1-n2＞0.2。这使本发明能够充分显示出它的效果(信号品质提高)。另外，优选地第二保护层包含氧化物和氟化物中至少一种。在这种情况下，不仅很容易满足上述优选折射率范围，而且保护层可以具有低热传导率。因此，很容易达到满意的信号特性。优选地，第二保护层包含从由ZrO2、SiO2、Cr2O3、Al2O3、SnO2、ZnO、Ga2O3和LaF3组成的组中选择的至少一种化合物。
在上述本发明的光学信息记录媒体中，包含在信息层中的记录层并没有特别的限定，不管该媒体是用作一次写入记录媒体还是用作可擦写记录媒体，都能获得同样的效果。根据本发明的上述光学信息记录媒体，当它是一次写入型时更便于使用，因为一次写入型在简单的结构下就能实现高密度记录。当光学信息记录媒体是一次写入型时，可以形成记录层的材料包含Te、O和M，此处M表示从由金属元素、非金属元素和半导体元素组成的组中选择的至少一种元素。当记录层由这种材料形成时，容易得到大的信号振幅。另外M优选地包含从由Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Sb、Bi、Ge、Sn和In组成的组中选择的至少一种元素。在这种情况下，很容易得到有较高的结晶速率的一次写入型记录层。
此外，当光学信息记录媒体为一次写入型时，可形成记录层的材料包含O和从由Sb、Sn、In、Ge、Ni、Mo、W、Zn和Ti组成的组中选择的至少一种元素。当记录层由这种材料形成时，和在上述情况下一样能够获得大的信号振幅。
此外，记录层可以包括至少两个绝缘层，记录层的光学特性在激光束照射之后可以变化。当形成的记录层本身具有多层结构时，可以采用这样的记录机制，其中激光束照射引起至少一个绝缘层产生反应，从而改变光学特性。同样在这种情况下，能够获得大的信号振幅。
下面用具体的实例参照如下附图描述本发明的具体实施方式。
图1示出了根据本发明的光学信息记录媒体的层结构的一个实例。
在图1中，在基底5上设置有信息层8和透光层6。图1表示的光学信息记录媒体实例中，信息层8由从激光束7入射侧依次排列的第一保护层1、记录层2、第二保护层3、和反射层4组成的。本具体施方式中描述的实例是一次写入型光学信息记录媒体。
基底5和透明层6为保护部件，用于防止光学信息记录媒体被划伤或氧化。由于穿过透光层6的激光束7用于信息记录和再现，所以形成透光层6所使用材料应当是相对激光7为光学透明的，或者即使该材料吸收光，但其光吸收率可以忽略不计(例如10％或更小)。在图1的实例中，激光7从透光层6的一侧入射。然而，激光7也可以从基底5的一侧入射。在这种情况下，形成基底5的材料也必须是相对激光7为光学透明的。用于基底5和透光层6的材料实例包括各种树脂，例如聚碳酸脂(polycarbonate)，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl metacrylate)，聚烯烃脂(polyolefin resin)，和玻璃等。
通过例如模塑法制造的具有预定形式的基底，或者由薄片状材料形成的具有预定形式的基底可以用作透光层6。另外，紫外线硬化树脂可用于透光层6，其中紫外线硬化树脂对于用于记录和再现信息的激光7是光学透明的。这种情况下，透光层6制造成在特定范围内具有均匀厚度是有益的。在本文本中，透光层6表示，在激光相对第一保护层1入射的一侧设置的所有透光层。因此，例如，当使用透明紫外线硬化树脂粘贴透光层时，则整个部分都称作透光层6。
优选地，在透光层6和基底5中至少一个中，在其设置有记录层2的一侧上，形成用于引导激光的引导槽(groove)或凹坑(pits)。 如上所述，由于使用一次写入记录媒体作为例子描述本具体实施例，所以形成记录层2的材料可以在至少两个状态之间发生不可逆变化，在这至少两个状态中记录层2的光学特性彼此不同。使用这种记录材料使得可以得到一次写入型光学信息记录媒体，其只允许信息写入一次。用于一次写入型的记录材料的实例包括诸如Te-O、Sb-O、Sn-O、In-O、Ge-O、Ni-O、Mo-O、W-O、Zn-O和Ti-O等氧化物，以及含有这些物质的的恰当混合的材料。当使用这样的氧化物时，得到的记录和未记录状态之间的光学特性差异很大，这样有一个优点是能容易获得大的信号振幅。上述相应材料的记录机制并未完全清楚地说明。然而，关于Te-O、Sb-O、Sn-O和In-O材料，可以想到激光照射引起晶粒的尺寸变大，如后面所述。例如，在Te-O材料的情况下，实际使用的材料包含Te-O-M(这里“M”指从金属元素、非金属元素和半导体元素中选择的至少一种元素)。“Te-O-M”材料包含Te、O和M，是一种合成材料，其包括在类似沉积状态、均匀和随机地分散在TeO2基体中的Te、Te-M和M微粒。用激光照射由这种材料形成的薄膜时，薄膜熔化，生成大尺寸的Te或Te-M晶粒。可以检测在激光照射前后的光学状态之间的差别作为信号，因此能够实现所谓“一次写入记录”，即信息只能写入一次。特别地，最好使用Te-O材料作为记录材料，因为它还允许更简单地获得大的信号振幅。
在使用包含Te-O-M的记录材料的情况下，具体实例的M包括元素例如Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn、In、Ti、Zr、Hf、Cr、Mo、W、Co、Ni和Zn等，和这些元素的混合物。特别地，最好使用的材料包含从Pd、Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn和In中选择的至少一种元素，因为可得到高结晶速率。其中，在其他贵金属中，例如Au或Pd是优选的，因为它的作用是允许获得一个高结晶速率。
另一种记录层2的材料实例可以包括比如Se-Sb、Se-Ge、Se-Ge-Sb、和Se-S等基于Se的材料，比如那些包含Bi-Cu、Bi-Ge或者Si-In等、在非晶相之间产生相变的材料，和比如那些包含Ge-S和Sb-S等的通孔型材料。
在记录层2的结构的另一实例的中，其中至少叠加有两个绝缘层。绝缘层可以由彼此不同的材料制成。在这种情况下，可以利用记录机制，其中激光照射使至少部分绝缘层产生反应，从而得到不同的光学特性。例如，用两层的制品作为记录层。两层制品包括一个含有从Ag、Au和Cu中选择的至少一种元素的绝缘层，和另一个含有从非金属和半导体元素例如Si、Ge、Sn、Sb、Bi、Se、Te和In中选择的至少一种元素的绝缘层。更具体地，两层制品由一个含有Ag或Ag合金的绝缘层和另一个含有Si的绝缘层组成，缩写为Ag(合金)/Si(同样适用于下文)、Ag(合金)/Ge、Ag(合金)/In、Au(合金)/Sn、Au(合金)/Te、Cu(合金)/Si、Cu(合金)/Ge或类似的。在这种示例的情况下，当在类似沉积状态中每个绝缘层的复折射率表示为“n-ik”(其中n表示折射率，k表示消光系数)，在可见光波长区域(近似350～800nm)，Ag、Au和Cu中任一个都具有小折射率n和大消光系数k。相反，半导体或非金属具有大折射率n和小消光系数k，或者具有相似的折射率n和消光系数k。当用激光照射两个绝缘层，每个绝缘层包含上面提到的任意一种材料，在由这些绝缘层组成的记录层中会发生反应例如合金化等，从而改变复折射率。因此，通过与类似沉积状态比较，可从光学上识别出反应之后的状态。
另有一种材料可以适当添加到至少两个绝缘层的每一个中。例如，当加入O元素或N元素时，可降低热传导率，从而获得满意的抖动值。当加入具有钝化效应的材料例如Cr，Si或Al等时，可以产生提高抗腐蚀性的效果。所以，最好适当地加入这种材料。
记录层2的材料并不局限于上述实例，可以是任意材料，只要这种材料具有彼此之间光学可辨的两种状态。材料间的差别不限制本发明。
反射层4由比如Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr或Ti等金属形成，或者由适当地选择的金属的合金形成。设置反射层，以便在记录层中获得热散失效应和光学效应，例如产生有效的光吸收。优选地，反射层4厚度至少为1nm。这是因为当反射层的厚度小于1nm时，很难形成层结构均匀一致的反射层4，从而降低了热效应和光学效应。当形成透光型信息层8时，最好反射层4的厚度小于等于15nm。如果反射层4的厚度大于15nm，其光吸收率较高，这使得反射层4很难具有高透射率。如上所述当将透光型信息层8设置为具有高透射率时，最好反射层4还包含Ag、Cu和Au中至少一种元素。在这种情况下，容易确保在反射层4中出现相对小的对激光束7的吸收。这样不仅具有便于获得高透射率的光学优点，而且，即使形成的薄膜相对较薄，例如厚度小于等于15nm，也具有容易获得厚度均匀的薄膜的优点。特别地，当使用的激光7波长在蓝色或者蓝紫色波长范围(具体指在300nm～450nm之间)内时，最好反射层4至少包含Ag。即使相对于上述的在蓝色或者蓝紫色波长范围的波长，Ag的折射系数可以减少光吸收。因而，由于上述光学原因，容易获得具有高透射率的信息层8。
设置第一保护层1和第二保护层3的主要目的是保护记录材料和调整光学特性，例如，允许信息层8有效地吸收光。本实施例的设计满足关系：n2＜n1，其中n1表示在激光7的波长下第一保护层1的折射率，n2表示在激光7的波长下第二保护层3的折射率。这使记录层2具有高光吸收率。所以，即使在使用图1所示示例的简单的层结构时，也能获得大的信号振幅。而且，当信息层8是透光型时，很容易同时获得记录层2的高透射率和高光吸收率。
为了更详细地说明，进行下列光学计算。就图1所示的光学信息记录媒体，通过光学计算判定其光学特性。在记录层2由厚度10nm的Te-O-Pd薄膜形成、反射层4由厚度10nm的Ag合金薄膜形成、激光7的波长为405nm、在波长405nm时第一保护层1的折射率n1与第二保护层3的折射率n2不同地变化的条件下，得到了其光学特性。在这种示例的情况下，因记录层2和反射层4都相当薄，特别地小于20nm，所以信息层8是透光型。采用所谓“矩阵法”的普通方法进行光学计算(参见例如，Iwanami Shoten出版的，作者为HiroshiKUBOTA的“Wave Optics”的第三章)。用通过用光谱仪测量实际获得的数值作为各个层的光学常数。使用所谓的“高到低”结构进行信息记录，其中“高到低”结构中在类似沉积状态获得高反射率，在已记录后的状态获得低反射率。对于用作示例的光学信息记录媒体，在类似沉积状态(记录前)获得的反射率用Ra(％)表示，在记录后获得的反射率用Rc(％)(其中Ra＞Rc)表示，反射率差(Ra-Rc)用ΔR(％)表示，反射率是在用于记录和再现信息的激光波长下得到的。
图2A表示相对折射系数n1和n2计算所得的ΔR的最大值。随着第一保护层1和第二保护层3的每个的厚度不同的变化，得到最大值ΔR。在这种情况下，n1和n2值在1.6～2.8范围内变化，这是在实际用于第一保护层1和第二保护层3的电介质材料中一般都能得到的值。根据图2A，可以看出，当n1(或n2)的值为常数时，与在n1≤n2的情况下得到的ΔR值相比较，在n2＜n1的情况下得到的ΔR值较大。
图2B表示相对折射系数n1和n2计算所得的ΔR的最大值。随着第一保护层1和第二保护层3的各自厚度在满足条件Rc≤2.0的范围内变化，得到了ΔR的最大值。进行这个计算，因为由于记录信号的C/N比不仅与信号振幅大小成正比，而且与噪声振幅大小成反比，因此必须注意由例如ΔR/Rc给出的值(以下，称作“调制系数”)。也即，当ΔR值大而Rc值小时，得到的C/N比就大。在实际光学设计中，理想的是先确定Rc值使其满足条件例如Rc≤2.0。根据图2B，可以看出，当满足关系n2＜n1时，就得到了更小的Rc和更大的ΔRR值。在图2B中，标记“-”表示该情况不满足关系Ra＞Rc。
图2C示出了在相对于折射率n1和n2的激光波长下光学信息记录媒体的光透射率。每个光透射率都是在ΔR为最大值的情况下得到的。所需ΔR值和光透射率取决于叠加在一起的信息层的层数。例如，在含有两个叠加在一起的信息层的光学信息记录媒体中，设置在激光束入射侧(靠近激光源的一侧)的信息层必须是透光型。最好，设置在靠近激光源一侧的信息层具有的ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％。根据图2B和2C，可以看出，在折射率n1和n2满足关系n2＜n1的范围内的示例中，同时得到大的ΔR值和大的光透射率，即ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％。特别地，当折射系数n1、n2分别满足范围2.0≤n1≤2.6、1.8≤n2≤2.0时，同时得到大的ΔR值和大的透射率，即ΔR大于等于8％，透射率大于等于55％。因此，可以理解，折射系数n1、n2最好满足上述范围。而且，最好满足条件n1-n2≥0.2。这样的话，可以更容易地得到ΔR大于等于7％，透射率大于等于50％的结果。然而，当信息层具有高透射率时(例如大于等于60％)，即使ΔR小于7％，其也可用作设置在靠近激光源的信息层。所以，在图2C中表示的透射率，是相对于至少满足一个条件的情况，即满足条件ΔR大于等于7％和透射率大于等于60％中的一个，而ΔR小于7％同时透射率低于60％的情况用标记“-”表示。
当至少三个信息层叠加在一起，使用增大的功率从各信息层再现信息时，ΔR可以小于7％。可是，在这种情况下，透射率必须更大，具体地，例如大于等于60％。即使这样，也可以这样设计信息层，以使当折射率n1和n2设置在上述范围时，同时得到所需的ΔR值和大的透射率。
接下来，相对利用另一种记录材料的光学设计示例，根据下列条件进行光学计算。就是说，利用图1所示的结构，记录层2由30nm厚的Sb-O薄膜形成，反射层4由40nm厚的Al合金薄膜形成，使用的激光7波长为405nm，折射率n1和n2像在上述示例中一样有不同的变化。与在图2B中一样，图3示出了最大值ΔR的计算结果，该结果是随着第一和第二保护层1、3的每个厚度在满足条件Rc≤2.0的范围内变化得到的。如在上述示例中一样，可以看出，在该示例中，在满足关系n1＞n2的范围中可以得到较大的ΔR值。而且，最好满足条件n1≥2.0，因为在这个条件下得到的ΔR值较大。在图3中，标记“-”表示不能得到ΔR大于等于7％的情况。
采用另一种记录材料，制造作为光学设计示例的光学信息记录媒体。它具有图1所示的结构，其记录层包括两个绝缘层。随着折射率n1和n2以与前面所述相同的方式变化，关于这种情况进行光学计算：即记录层2包括18nm厚的Si薄膜绝缘层和5nm厚的Ag薄膜绝缘层，它们从激光入射侧按顺序叠加，反射层4由40nm厚的Al合金薄膜形成，使用的激光波长是405nm。与图2B一样，图4示出了ΔR最大值的计算结果，该结果是随着第一和第二保护层1、3的每个厚度在满足条件Rc≤2.0的范围内变化得到的。在该示例中，如上面提到的示例中一样，在范围Rc≤2.0中测定的ΔR最大值是在满足关系n1＞n2的情况下得到的。像上述示例一样，为了得到更大的ΔR值，最好也满足条件n1≥2.0。在图4中，标记“-”表示不能得到ΔR大于等于7％的情况。
此外，对于作为记录层2的材料的示例的上述其它材料，也进行了光学计算。结果，可以确定，当满足关系n1＞n2时，如上述示例一样，更能实现更合适的光学设计。而且，也可以确定，当满足条件n1＞2.0时，在许多情况下都可以得到更大的ΔR值。还发现，当满足条件n1-n2＞0.2时可获得更满意的光学设计值。
用做第一保护层1和第二保护层3的材料可以是折射率满足关系n2＜n1的各种材料。这种材料的例子包括，硫化物例如ZnS，硒化物例如ZnSe等，氧化物例如Si-O、Ge-O、Al-O、Zn-O、Y-O、La-O、Ti-O、Zr-O、Hf-O、Nb-O、Ta-O、Cr-O、Mo-O、W-O、Sn-O、In-O、Sb-O和Bi-O等，氮化物例如Si-N、Ge-N、Al-N、Zn-N、Ti-N、Zr-N、Hf-N、Nb-N、Ta-N、Cr-N、Mo-N、W-N、Sn-N和In-N等，氮氧化物例如Si-O-N、Ge-O-N、Al-O-N、Ti-O-N、Zr-O-N、Hf-O-N、Nb-O-N、Ta-O-N、Cr-O-N、Mo-O-N、W-O-N、Sn-O-N和In-O-N等，碳化物例如Ge-C、Cr-C、Si-C、Al-C、Ti-C、Zr-C和Ta-C等，氟化物例如Si-F、Al-F、Mg-F、Ca-F和La-F等，以及其它电介质材料，和由上述材料适当组合的混合物(例如ZnS-SiO2、Si-Al-O-N、Zr-Si-O和Zr-Si-Cr-O)。
在通过光学计算计算出折射系数n1和n2的优选值之后，必须选择第一和第二保护层1、3的材料以满足关系n2＜n1。一般，许多氧化物和氟化物的折射率比氮化物、硫化物、和碳的折射率低，这些化合物的折射率依次增大。可是这只是在一般情况下成立的。折射率也会随着元素类型或者电介质材料的组成比(例如氮氧化物中氮和氧之间的组成比)改变。因此，希望测量在薄膜形成装置中的将要使用的各种材料的折射率，然后确定将要采用的材料。在优选示例中，当将保护层设计成相对波长405nm，使n1＝2.3，n2＝1.8时，用于第一保护层1的材料含有硫化物，例如ZnS作为主要成分，用于第二保护层3的材料含有氧化物，例如ZrSiO4作为其主要成分。更具体地，最好ZnS-SiO2用于第一保护层1，ZrSiO4-LaF3用于第二保护层3，因为在这种情况下可以得到相当低的热传导率，如后面所述。
最好，热传导性尽可能低的材料用于第一保护层1和第二保护层3。当在记录层2上记录信号时，这可以防止在相邻信号间出现热干扰，从而得到满意的抖动值。特别地，相对记录层2设置在反射层4侧上的第二保护层3用来使记录层2与反射层4热隔离。所以，最好第二保护层3采用热传导率更低的材料形成。在这种情况下，就可以得到更好的抖动值。热传导率较低的材料可以以如下方式获得。即，至少两类电介质材料混合在一起，选择这些材料和其组成比，以便为将要获得的材料提供更复杂的结构。因此，最好，第一和第二保护层1、3、或者特别是第二保护层3由包含至少两类电介质材料的混合物形成。
而且，最好，第二保护层3包含氧化物或氟化物。如果这样，不仅容易满足上述折射率的优选范围，而且得到的热传导率相当低。因此，为了防止在相邻信号间出现热干扰，最好第二保护层3包含氧化物或者氟化物。
第一保护层1和第二保护层3的优选厚度随其材料而改变。当使用蓝色波长的激光，优选厚度为在3nm～100nm范围，更优选地，当使用红色波长的激光时，其优选厚度在3nm～200nm范围，最好在3nm～100nm范围。
当含有Ag的材料用于反射层4时，最好与反射层4接触的第二保护层3使用的材料不含硫或硫化物(即材料不含有元素硫(S))。这是因为Ag和S反应趋于引起腐蚀。所以，当含Ag的材料用于反射层4时，最好与反射层4接触的层的材料不含硫或硫化物，以避免腐蚀。
本发明不局限于图1所示的结构。本发明可以使用各种结构，只要这种结构至少包含相对于记录层2，设置在在激光入射侧和其相对侧的保护层。结构的示例包括不含有反射层4的一种结构，或者含有分别设置在反射层4的激光入射侧和相对一侧的两个不同的层的一种结构。此外，光学信息记录媒体可以具有包含N个信息层叠加在一起的多层结构(其中N是指等于或大于2的整数)。当像这样设置多个信息层时，至少一个信息层(最好是设置在最靠近激光源的那一层)形成这样的结构，即该信息层包括从靠近基底的一侧依次设置的第一保护层1、记录层2、和第二保护层3。其它信息层可以包括具有与记录层2不同组成的记录层。它们不仅可以包含一次写入型记录层，而且也可以包含可擦写或只读型记录层。当N个信息层中的至少一个采用可擦写信息层或只读信息层时，一旦记录将不再擦除的信息、和将要重写的信息，或者用于只读的信息便可以在一个媒体中同时存在。因此，可以提供便利的、具有不同用途的媒体。本发明可以用于其它各种结构。下面参考附图描述包括多个信息层的光学信息记录媒体的实例。
图5表示光学信息记录媒体的一个实例，其中包括叠加的两个信息层。在该光学信息记录媒体中，第一信息层100、中间层9和第二信息层200，从激光入射侧按顺序设置在基底5和透光层6之间。第一信息层100由从激光入射侧按顺序设置的第一保护层101、记录层102、第二保护层103、和反射层104组成。第二信息层200由从激光入射侧按顺序设置的第一保护层201、记录层202、第二保护层203、和反射层204组成。在这种结构实例中，用激光7从一个方向照射光学信息记录媒体。这允许相对于第一信息层100和第二信息层200记录和再现信息。所以，第一信息层100必须具有透光性。另一方面，由于用穿过第一信息层100的光完成在第二信息层200中的记录，因此最好，第二信息层200设计成具有高的记录灵敏度。
设置中间层9以使第一信息层100和第二信息层200彼此光学分离。中间层9由对激光7透明的材料形成，例如紫外固化树脂。有益的设计是中间层9的厚度使第一信息层100和第二信息层200彼此光学分离以及使两个信息层100和200设置在通过物镜可将激光聚焦在其中的区域。
例如，当图1所示的信息层8的结构用于第一信息层100时，第一保护层101在激光7波长下的折射率n1设置得比第二保护层在激光7波长下的折射率n2大。折射率的具体值和要用的材料的实例与在图1所示的实例中所采用的都相同。因而，记录层102可以具有高光吸收率，并当保持足够高的透射率时能得到大的信号振幅。因此能获得满意的抖动值。
最好，第一信息层100设计成在类似沉积状态具有的透射率大于等于50％。这使得能够获得第二信息层200的高记录灵敏度和满意的抖动值。
优选地，第一信息层100在信号记录前后产生的透射率变化较小。例如，最好透射率变化是10％或者更小。如果这样，不管在第一信息层100中是否已经记录信息，都可从第二信息层200可靠地获得再现信号的振幅。因此，可以可靠地实现跟踪(tracking)。
优选地，第一信息层100的记录层102的厚度为3nm～25nm。这是因为当用厚于25nm的记录层102形成第一信息层100时，要得到足够高的透射率变得稍微困难了。
图5所示的结构中第一信息层100包含反射层104。可是，可以使用不同的结构，例如信息层100不包含反射层104的结构，或第一保护层103或第二保护层203由两层组成的结构，只要它们在本发明的范围内。第二信息层200的结构也不仅限于图5所示的结构。
作为另一个包含多个信息层的例子，图7示出了包含叠加的四个信息层的光学信息记录媒体的一个例子。这个光学信息记录媒体包括从激光入射侧按顺序设置在基底5和透光层6之间的第一信息层100、第二信息层200、第三信息层300、和第四信息层400。每两个相应的信息层之间设置有中间层9。在图7所示的结构实例中，第一信息层100和第二信息层200各自由从激光入射侧按顺序排列的第一保护层101、201，记录层102、202和第二保护层103、203形成。第三信息层300和第四信息层400各自由从激光入射侧按顺序设置的第一保护层301、401，记录层302、402，第二保护层303、403，和反射层304、404形成。在这种结构实例中，同在先前描述的实例中一样，用激光束7从一个方向照射光学信息记录媒体，从而分别在第一到第四信息层100、200、300、400记录和再现信息。所以，至少最靠近激光入射侧的第一信息层100必须是透光的。因此，同在图5所示结构中一样，至少形成的第一信息层100使在激光7波长下，第一保护层101的折射率n1和第二保护层103的折射率n2满足关系n2＜n1。另一方面，由于用穿过第一到第三信息层100、200、300的光在远离激光入射侧的第四信息层400中进行信息记录，所以最好，第四信息层400设计成具有高记录灵敏度。
而且，当至少三个信息层叠加在一起时，必须将信息层设计成，使得越靠近激光入射侧的信息层，透射率越高。因此，当如图7所示，当四个信息层叠加在一起时，必须将信息层设计成，使得从激光入射侧排列的第一到第三信息层100、200、300具有的透射率依次降低，例如分别为80％、70％和70％，或80％、70％和60％。
以下描述涉及上述光学信息记录媒体的制造方法。制造在光学信息记录媒体中包含的多层薄膜的方法的例子包括溅射法、真空喷涂法，和CVD(化学气相沉积)法。用于形成薄膜的气体(以下称为“薄膜形成气体”)可以是能形成薄膜的任何气体，例如稀有气体，比如Ar、Kr等。当利用例如氧化物或氮化物形成薄膜时，也能够使用含有少量例如按要求混合的氧或氮气的气体来进行反应性成膜(reactive film formation)。例如，当图1所示的光学信息记录媒体的记录层2由含有氧化物作为主成分的材料形成时，最好用含有稀有气体和氧气的混合气体作为主成分的气体作为薄膜形成气体，从而完成反应溅射。这使得容易形成具有很好的薄膜质量的记录层。在该步骤中，记录层2中含有的氧的组成比，靠稀有气体和氧气的流量比的改变而改变，因此可以确定相应的气体流量比，以便得到出色的光盘特性。
而且，在透光层6和信息层之间也可以设置保护涂层。以下描述涉及在图1所示的光学信息记录媒体的第一保护层1与透光层6之间产生保护涂层的步骤。例如，如图1所示，在通过溅射在基底5上形成包括层1-4的多层薄膜(信息层8)之后，从溅射装置取出其上形成有信息层8的基底5。接着，通过例如旋涂，将紫外固化树脂施加到第一保护层1的表面，作为保护涂层。然后，从已经施加了紫外固化树脂的表面，用紫外线照射该树脂，从而使树脂固化。所以，形成保护涂层，由此完成形成保护涂层的步骤。在上述步骤中进行的紫外线照射可以使用DC灯和闪光灯中任一种完成。
以下描述涉及在如上所述形成的光学信息记录媒体上，记录和再现信息的方法。图6表示光学信息记录媒体为一光盘时，用于信息记录和再现的装置(记录/再现装置)实例的示意图。为了记录、再现、和擦除信号，记录/再现装置包括：激光源13；带物镜14的光学头；驱动器15，用于引导激光束到将要照射的预定位置；追踪控制单元和对焦控制单元(图6中未示出)，用于相对追踪方向和垂直于薄膜表面的方向，控制光学信息记录媒体17的位置；激光驱动器(图6中未示出)，用于调制激光功率；和旋转控制单元16，用于转动光学信息记录媒体17。
信号的记录、擦除、和再现是如下实现的。即，首先，用旋转控制单元16转动光学信息记录媒体17，然后，用激光束照射光学信息记录媒体17，激光束通过光学系统会聚在一小点。在信号再现时，用激光照射光学信息记录媒体17，从而通过检测器(detector)读出从媒体中得到的信号。在这种情况下，用于信号再现的激光的功率低于用于信号记录和擦除的激光功率，那个功率的激光照射不影响记录标记的光学状态，并提供足够的光能量，用于再现从光学信息记录媒体17中获得的记录标记。
实施例
以下，使用具体的实施例进一步详细地描述本发明。然而，本发明不局限于所述实施例。
实施例1
在实施例1中，制造具有图1所示结构的光学信息记录媒体。盘状聚碳酸酯片(disc-like polycarbonate plate)用作基底5。盘状聚碳酸酯片厚度1.1mm，直径120mm。在盘状聚碳酸酯片的一个面形成有螺旋槽。螺旋槽宽0.25um，间距0.32um，深20nm。80mol％ZnS和20mol％SiO2的混合物(以后称作“(ZnS)80(SiO2)20(mol％)”，其它混合物也同样适用)用于第一保护层1。混合物(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)用于第二保护层3。混合物Al98Cr2(atomic％)用于反射层4。混合物Te43O50Pd7(atomic％)用于记录层2。第一保护层1和第二保护层3分别厚6nm和17nm。反射层4和记录层2分别厚40nm和20nm。使用溅射法，从反射层4到第一保护层1按顺序在基底5上形成各个层。在最后步骤，把由聚碳酸酯树脂组成的厚90um的薄片用紫外固化树脂粘贴到第一保护层1，薄片和紫外固化树脂整体作为透光层6。这样，形成了根据本发明的光学信息记录媒体。
第一保护层1和第二保护层3每个如下形成。即，供应Ar气使其总压强达到0.13Pa，使用高频(RF)电源向阴极施加5.10W/cm2的功率。反射层4的形成是这样实现的：通过供应Ar气使其总压强达到0.13Pa，和使用直流(DC)电源向阴极施加4.45W/cm2的功率。记录层2的形成是这样实现的：通过供应流量比为1∶1.1的Ar气和氧气的混合气体使其总压强达到0.13Pa，和使用DC电源向阴极施加1.27W/cm2的功率。对于记录层2的形成，用TePd作靶。这样制造的光学信息记录媒体称为“媒体(1)”。
用于信号记录和再现的激光波长405nm，物镜数值孔径0.85。信号调制通过1-7PP进行。2T标记长度为0.160um，圆盘转速是线速度5.28m/s。圆盘特性估算如下。即，以合适的激光功率，在槽区记录2T标记的单个信号，然后测量获得的信号的C/N比。关于这一点，槽区定义为在基底5中靠近激光入射侧的由凸痕和凹痕形成的轨道。
另外，作为比较例形成媒体(100)。媒体100与媒体(1)相同，除了在媒体100中(ZnS)80(SiO2)20(mol％)既用于第一保护层1又用于第二保护层3，调整它们的厚度以便使光程长度与用于媒体(1)的相同。表1示出了对媒体(1)和媒体(100)的估算结果、用于第一保护层1和第二保护层3的材料、和在激光波长405nm下第一保护层1和第二保护层3的折射率n1和n2。
表1 媒体 号 第一保护层1 第二保护层3 C/N 比 材料(mol％) 折射率 n2 材料(mol％) 折射率 n2 (1) (ZnS)80(SiO2)20 2.3 (ZrSiO4)90(Cr2O3)10 1.9 ○ (100) (ZnS)80(SiO2)20 2.3 (ZnS)80(SiO2)20 2.3 ×
关于表1中显示的C/N比，“○”表示大于等于50dB，“×”表示小于50dB。根据表1，与作为比较例的媒体(100)的相比，媒体(1)中得到的2T标记的C/N比提高了。对于媒体(1)和媒体(100)，用在实施例中描述的相同方法进行光学估算。结果，通过比较在已记录状态和未记录状态的反射率得到的反射率差ΔR，在媒体(100)中是16％，在媒体(1)中是19％。而且，在记录层2处于已记录状态时得到的反射率Rc在媒体(1)和媒体(100)中都是1％。因而，可以明白，与媒体(100)相比较，在媒体(1)中能得到有利调制系数和反射率差值。可以想到，由于在媒体(1)中第二保护层3的折射率n2小于第一保护层1的折射率n1，媒体(1)满足使记录层2中很容易地出现多次反射光的条件，这使信号振幅更大。
此外，形成了其它媒体。在这些媒体中，代替(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)，将(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)、ZrSiO4、(Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mol％)、和(Al2O3)10(SiO2)30(Cr2O3)30(LaF3)30(mol％)用于第二保护层3。调整第二保护层3的厚度以便使光程长度与在媒体(1)的第二保护层3中的相同。同在媒体(1)中一样，这些媒体中的第二保护层3的折射率n2小于第一保护层1的折射率n1。关于这些媒体，同样得到如表1所示的提高C/N比的效果。另外，即使当用于第二保护层3的各种电介质的组成比在允许满足关系n1＞n2的范围内改变，也能得到表1所示的同样效果。
还可以形成除以下特性外与媒体(1)相同的其它媒体。媒体的第一保护层1分别由ZnS、(ZnS)80Si20(mol％)、(ZnS)80(Si-O)20(mol％)、(ZnS)80(Si-O)20(mol％)、(SnO2)70(SiO2)30(mol％)和(Cr2O3)60(SiO2)40(mol％)形成。媒体的第二保护层3分别由(ZrSiO4)90(Cr2O3)10(mol％)、(Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50(mol％)、(ZnS)80(SiO2)20(mol％)、LaF3、(SiO2)50(LaF3)50(mol％)和(ZnO)60(SiO2)40(mol％)形成。调整第一保护层1和第二保护层3各自的厚度以便使光程长度与在媒体(1)的每个保护层的光程相同。这些媒体分别称为“媒体(2)～(7)”。表2表示在媒体(2)～(7)中，用于第一保护层1和第二保护层3的材料、和相对激光波长405nm得到的第一保护层1和第二保护层3的折射率n1和n2。如表2所示，在所有媒体(2)～(7)中，第二保护层3的折射率n2小于第一保护层1的折射率n1。另外，表2也示出了以与在媒体(1)中相同的方式进行的媒体(2)～(7)的估算结果。
表2 媒体 号 第一保护层1 第二保护层3 C/N 比 材料(mol％) RI n1 材料(mol％) RI n2 (2) ZnS 2.6 (ZrSiO4)90(Cr2O3)10 1.9 ○ (3) (ZnS)80Si20 2.6 (Al2O3)20(SiO2)30(Cr2O3)50 1.8 ○ (4) (ZnS)80(Si-O)20 2.5 (ZnS)80(SiO2)20 2.3 ○ (5) (ZnS)80(Si-O)20 2.5 LaF3 1.8 ○ (6) (SnO2)70(SiO2)30 2.4 (SiO2)50(LaF3)50 1.7 ○ (7) (Cr2O3)60(SiO2)40 2.3 (ZnO)60(SiO2)40 1.9 ○
*表2中的“RI”表示折射率
根据表2，与作为比较例的媒体(100)中得到的相比，在媒体(2)到(7)每一个中得到的2T标记的C/N比提高了。可以想到，与在媒体(1)中获得的效果相同，在媒体(2)到(7)中也使信号振幅增加了。
另外，具有标记长度为2T到9T的随机信号记录在媒体(1)到(7)的每一个中，在媒体(1)到(7)中取得了出色的C/N比，并测量媒体(1)到(7)的每一个的抖动值。在媒体(1)到(7)中得到了不大于6.5％的出色的抖动值，媒体(1)到(7)满足标准值。
此外，发明人制造了这样的媒体，其中将各种不同电介质材料用于第一保护层1和第二保护层3，然后通过实验估算它们的特性。结果发现，当第一保护层1的折射率n1大于第二保护层3的折射率n2时，与以同样的材料形成第一保护层1和第二保护层3的情况相比，得到的C/N比提高的效果更好。而且，当Te-O-M用于记录层2时，得到的C/N比提高的效果与在媒体(1)～(7)中得到的相同，其中M表示Au、Pt、Ag、Cu、Sb、Bi、Ge、Sn、In、Ti、Zr、Hf、Cr、Mo、W、Co、Ni或Zn。此外，当Sb-O、Sn-O、In-O、Ge-O、Mo-O、W-O、Zn-O或Ti-O用于记录层2时，得到了与在媒体(1)～(7)中得到的相同的效果。
由以上所述，可以确定，当相对记录层2在激光入射侧设置的第一保护层1的折射率n1大于相对记录层2在激光入射侧的相对侧设置的第二保护层3的折射率n2时，即使采用简单层结构，也能在实现很高密度记录的条件下得到高的C/N比。
实施例2
作为另一实施例，制造图5所示结构的光学信息记录媒体。图5所示的基底5与实施例1中描述的媒体(1)的基底相同。反射层104和204分别由Ag-Pd-Cu和Al-Cr形成。记录层102和202分别由Te50O25Pd25(atomic％)和(Te50O25Pd25)95(SiO2)5(mol％)形成。第一保护层101、201和第二保护层203全部由(ZnS)80(SiO2)20(mol％)形成。第二保护层103由(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)形成。在波长405nm，(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)的折射率是2.0，小于(ZnS)80(SiO2)20(mol％)的折射率2.3。就是说，第一信息层100采用依照本发明的光学信息记录媒体的信息层的结构。
各个层的厚度按以下确定。即，通过光学设计确定满足条件的范围，在该条件下两个信息层中的一个的反射率和信号振幅近似等于另一个的反射率和信号振幅，然后在这个范围内确定厚度，以使第一信息层100得到足够高的透射率，第二信息层200得到足够高的记录灵敏度。具体地，在该实施例中形成的所有媒体中，第一保护层101、第二保护层103、第一保护层201、和第二保护层203分别厚33nm、17nm、9nm、和17nm。反射层104和204分别厚10nm和40nm，而记录层102和202分别厚10nm和20nm。透光层6和中间层9分别厚75um和25um。
本实施例的光学信息记录媒体按如下程序形成的。从反射层204到第一保护层201，按顺序在基底5的带有槽的表面上形成第二信息层200的各个层。接着，向上面加上紫外固化树脂作为中间层9，并通过印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。之后，从反射层104到第一保护层101，顺次形成第一信息层100的各个层。在最后步骤，用紫外固化树脂将由聚碳酸酯树脂组成的薄片粘贴到第一保护层101。薄片和紫外固化树脂整体被用做透光层6。这样，得到了光学信息记录媒体(8)。另外，作为比较例，还形成了媒体(101)和(102)。媒体(101)与媒体(8)相同，除了把(ZnS)80(SiO2)20(mol％)既用于第一保护层101又用于第二保护层103之外。媒体(102)与媒体(8)相同，除了把(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)用于第一保护层101而把(ZnS)80(SiO2)20(mol％)用于第二保护层103之外。对这样形成的圆盘按如下估算。即用合适的激光功率在第一信息层100和第二信息层200中记录2T标记，然后测量它们的C/N比。表3表示媒体(8)、(101)和(102)的估算结果，这些结果是在与对实施例1的媒体(1)的估算采用的相同估算条件下进行的。表3还表示了在激光波长405nm下第一保护层101和第二保护层103的折射率n1和n2。
表3 媒体 号 第一保护层101 第二保护层103 C/N比 材料(mol％) RI n1 材料(mol％) RI n1 1st IL 2nd IL (8) (ZnS)80(SiO2)20 2.3 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40 (LaF3)30 2.0 ○ ○ (101) (ZrSiO4)30(Cr2O3)40 (LaF3)30 2.0 (ZnS)80(SiO2)20 2.3 × ○ (102) (ZnS)80(SiO2)20 2.3 (ZnS)80(SiO2)20 2.3 ○ ×
*表3中的“RI”表示折射率
*表3中的“1stIL”表示第一信息层，“2ndIL”表示第二信息层。
对于表3中提到的C/N比，“○”表示大于等于45dB，“×”表示小于45dB。根据表3，与作为比较例形成的媒体(101)和(102)的相比，媒体(8)的第一和第二保护层都有好的C/N比。在媒体(101)中，由于满足关系n1＜n2，第一信息层100的C/N比不高，但是第二信息层200的C/N比高，因为第一信息层100的透射率高，具体地说，大于等于50％。在媒体(102)中，第一信息层100的C/N比高，但是第二信息层200的C/N比不高，因为第一信息层100透射率不高(具体地说，小于50％)。另一方面，在满足关系n1＞n2的媒体(8)中，第一信息层100具有高透射率，具体地，大于等于50％，也具有高C/N比，即大于等于45dB。因而，第一信息层100和第二信息层200的都具有良好的C/N比。
另外，具有标记长度为2T到9T的随机信号记录在媒体(8)的第一信息层100和第二信息层200的每一个中，在在信息层中取得了出色的C/N比，并测量了第一信息层100和第二信息层200的每一个的抖动值。在第一信息层100中得到了不大于8.5％的出色的抖动值。在第二信息层200中得到了不大于6.5％的出色的抖动值。第一信息层100和第二信息层200满足标准值。
实施例3
作为另一实施例，制造图7所示具有四个信息层的光学信息记录媒体。
首先，介绍用于形成本实施例的光学信息记录媒体的程序。从反射层404到第一保护层401，按顺序在基底5的带有槽的表面上形成第四信息层400的各个层。接着，在上面加上紫外固化树脂作为中间层9，并通过印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。之后，从反射层304到第一保护层301，按顺序在中间层9的带有槽的表面上形成第三信息层300的各个层。然后，在其上增加紫外固化树脂作为中间层9，并通过印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。接着，从第二保护层203到第一保护层201，按顺序在中间层9的带有槽的表面上形成第二信息层200的各个层。之后，向其上增加紫外固化树脂作为中间层9，并通过印刷在其表面形成同基底5上相同的槽。接着，从第二保护层103到第一保护层101，按顺序在中间层9的带有槽的表面上形成第一信息层100的各个层。之后，设置由紫外固化树脂形成的保护涂层，用紫外固化树脂将由聚碳酸酯树脂组成的薄片粘贴到其上，薄片和紫外固化树脂整体作为透光层6。
以下描述涉及制造第一到第四信息层100～400的具体方法。
盘状聚碳酸酯片用作基底5。圆盘状聚碳酸酯片的直径120mm，厚度1.1mm。在其形成反射层4的一面上具有由凸痕和凹痕形成的轨道。轨道深20nm，轨道间距0.32um(两个相邻槽间的距离)。在氩气(Ar)环境中通过DC溅射形成厚度40nm的Al98Cr2(atomic％)薄膜作为反射层404。接着，在氩气(Ar)环境中通过RF溅射形成厚度22nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作为第二保护层403。然后，形成厚度20nm的Te-O-Pd薄膜作为记录层402。具体地，在氩气(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧气(流速4.3×10-7m3/s(26sccm))的混合气体的总压强设置为0.13Pa的气体中，通过DC溅射，形成Te80Pd20(atomic％)的溅射靶。之后，在氩气环境中通过RF溅射形成厚度11nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作为第一保护层401。这样形成第四信息层400。
接着，形成厚17um的中间层9。接下来，在中间层9的设有槽的表面上形成厚度10nm的Ag-Pd-Cu薄膜作为反射层304。反射层304是在氩气环境中通过DC溅射形成的。之后，形成厚度25nm的(ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30(mol％)薄膜作为第二保护层303。它是在Ar气环境中通过RF溅射形成的。接下来，形成厚度8nm的Te-O-Pd薄膜作为记录层302。具体地说，在氩气(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧气(流速4.0×10-7m3/s(24sccm))的混合气体的总压强设置为0.13Pa的气体中，通过DC溅射，形成Te80Pd20(atomic％)的溅射靶。接着，在氩气环境中通过RF溅射形成厚度17nm的(ZnS)80(SiO2)20(mol％)薄膜作为第一保护层301。这样形成第三信息层300。
相对记录层302设置在激光入射侧的第一保护层301的折射率n1是2.3，而相对记录层302设置在激光入射侧的相对侧的第二保护层303的折射率n2是2.01。所以，第三信息层300的第一保护层301和第二保护层303的折射率n1和n2满足关系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接着，形成厚15um的中间层9。接下来，在中间层9的设有槽的表面上形成厚度12nm的(Cr2O3)50(SiO2)50(mol％)薄膜作为第二保护层203。它是在Ar气环境中通过RF溅射形成的。然后，形成厚度10nm的Te-O-Pd薄膜作为记录层202。具体地说，在氩气(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧气(流速3.7×10-7m3/s(22sccm))的混合气体的总压强设置为0.13Pa的气体中，通过DC溅射，形成Te80Pd20(atomic％)的溅射靶。接着，在氩气环境中通过RF溅射形成厚度26nm的(SnO2)80(Ga2O3)20(mol％)薄膜作为第一保护层201。这样形成第二信息层200。
相对记录层202设置在激光入射侧的第一保护层201的折射率n1是2.42，而相对记录层302设置在激光入射侧的相对侧的第二保护层203的折射率n2是2.20。所以，第二信息层200的第一保护层201和第二保护层203的折射率n1和n2满足关系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接下来，形成厚18um的中间层9。然后，在中间层9的设有槽的表面上形成厚度21nm的(Ga2O3)60(SiO2)40(mol％)薄膜作为第二保护层103。它是在氩气环境中通过RF溅射形成的。之后，形成厚度8nm的Te-O-Pd薄膜作为记录层102。具体地说，在氩气(流速4.2×10-7m3/s(25sccm))和氧气(流速2.7×10-7m3/s(16sccm))的混合气体的总压强设置为0.13Pa的气体中，通过DC溅射，形成Te80Pd20(atomic％)的溅射靶。接着，在氩气环境中通过RF溅射形成厚度24nm的(ZrSiO4)70(Cr2O3)30(mol％)薄膜作为第一保护层101。这样形成第一信息层100。
相对记录层102设置在激光入射侧的第一保护层101的折射率n1是2.15，而相对记录层102设置在激光入射侧的相对侧的第二保护层103的折射率n2是1.85。所以，第一信息层100的第一保护层101和第二保护层103的折射率n1和n2满足关系n2＜n1，2.0＜n1，和0.2＜(n1-n2)。
接着，形成保护涂层和透光层6，总厚度60um。这样就形成了本实施例的光学信息记录媒体(媒体(9))。
设置在各个信息层之间的中间层9形成的厚度彼此不相同，因为如果它们的厚度相同，在各个信息层之间就可能产生散射光干涉。
使用样品，用光谱仪测量各个记录层的光学常数。每个样品是在与形成记录层的步骤中采用的相同的薄膜形成条件下，在石英基底上形成的。在样品逐渐冷却到使记录层变成结晶状态的预定温度之后，通过相同的方法对它们处于晶体状态时的光学常数进行测量。在记录层402中得到的值为na＝2.5，ka＝0.25，nc＝2.0，和kc＝0.90。在记录层302中得到的值为na＝2.5，ka＝0.30，nc＝2.0，和kc＝1.00。在记录层202中得到的值为na＝2.5，ka＝0.38，nc＝2.0，和kc＝1.10。在记录层102中得到的值为na＝2.5，ka＝0.50，nc＝2.0，和kc＝1.00。本文中，“na”和“ka”分别表示当记录层处于类似沉积状态(也即它们刚刚形成之后的状态)时得到的折射率和消光系数(extinction coefficient)，而“nc”和“kc”分别表示当记录层处于结晶状态时得到的折射率和消光系数。
本实施例各个层的厚度dnm由公式d＝aλ/n表示(其中，n表示保护层的折射率，a是正数，λ表示光波长(在本例中即表示405nm))。保护层的厚度按如下设计。即，调整厚度以允许从各个信息层得到所有信号，和使它们的反射率等级彼此基本上相等，然后优化值a以使其在允许进行上述调整的范围之内，信息层的透射率尽量高，在已记录状态和未记录状态之间的透射率差要小。各个层的厚度按如下确定。第二保护层403的厚度由51/(n2)确定，第一保护层401的厚度由25/(n1)确定，第二保护层303的厚度由51/(n2)确定，第一保护层301的厚度由38/(n1)确定，第二保护层203的厚度由25/(n2)确定，第一保护层201的厚度由63/(n1)确定，第二保护层103的厚度由38/(n2)确定，第一保护层101的厚度由51/(n1)确定。
使用合适的激光功率，在按上述方法形成的媒体(9)的第一信息层100、第二信息层200、第三信息层300、和第四信息层400中记录2T标记，然后测量它们的C/N比。用于记录和再现信息的激光波长405nm，物镜的数值孔径0.85。以使信息层具有容量近似23.3GB和25GB的记录密度记录信号(以下将记录密度分别称为“23.3GB记录密度和25GB记录密度”)。在23.3GB记录密度的情况下，同在实施例1中一样，在2T标记长度为0.160um，圆盘转速为线速度5.28m/s的条件下实现测量。另一方面，在25GB记录密度的情况下，在2T标记长度为0.149um，圆盘转速为线速度4.92m/s的条件下实现测量。
表4-1～4-3分别表示媒体样品(9)的各个保护层的材料和折射率、各单个信息层的光学特性、以及对包括叠加在一起的四个信息层的整体的光学特性和C/N比的评价的结果。另外，表4-1～4-3还示出了媒体(103)和媒体(104)的估算结果。在媒体(103)和媒体(104)的每个信息层中包含的保护层的折射率分别满足关系n1＝n2和n2＞n1。在这种情况下，除了各个保护层使用的材料与媒体(9)使用的不相同之外，以与媒体(9)采用的相同方式形成媒体(103)和媒体(104)。用于媒体(103)和媒体(104)的保护层的材料如表4-1中所示。
表4-1 媒体 号 n1、n2 关系 IL号 PL号 PL的材料(mol％) PL的 RI (9) n2＜n1 400 403 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 401 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 300 303 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30 2.01 301 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 200 203 (Cr2O3)50(SiO2)50 2.20 201 (SnO2)80(Ga2O3)20 2.42 100 103 (Ga2O3)60(SiO2)40 1.85 101 (ZrSiO4)70(Cr2O3)30 2.15 (103) n2＝n1 400 403 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 401 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 300 303 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 301 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 200 203 (Cr2O3)50(SiO2)50 2.20 201 (Cr2O3)50(SiO2)50 2.20 100 103 (ZrSiO4)70(Cr2O3)30 2.15 101 (ZrSiO4)70(Cr2O3)30 2.15 (104) n2＞n1 400 403 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 401 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 300 303 (ZnS)80(SiO2)20 2.30 301 (ZrSiO4)30(Cr2O3)40(LaF3)30 2.01 200 203 (SnO2)80(Ga2O3)20 2.42 201 (Cr2O3)50(SiO2)50 2.20 100 103 (ZrSiO4)70(Cr2O3)30 2.15 101 (Ga2O3)60(SiO2)40 1.85
*表4-1中，“RI”表示折射率。
*表4-1中，“IL”和“PL”分别表示信息层和保护层。
表4-2 媒体 号 IL 号 每单个IL的光学特性 Ra (％) Rc (％) ΔR (％) Ta (％) Tc (％) (Ta+Tc)/2 (％) (Ta-Tc)/Ta (％) (9) 400 40 6 34 1 1 1.0 0.27 300 15 6 9 66 60 62.9 0.09 200 9 4 6 77 71 74.0 0.09 100 5 2 3 80 77 78.6 0.04 (103) 400 40 6 34 1 1 1.0 0.27 300 13 7 6 64 62 62.7 0.03 200 7 2 5 80 72 75.6 0.10 100 7 4 3 80 77 78.2 0.03 (104) 400 40 6 34 1 1 1.0 0.27 300 11 4 7 71 64 67.3 0.09 200 8 3 5 79 72 75.5 0.09 100 6 4 2 81 77 79.0 0.04
*表4-2中，“IL”表示信息层。
表4-3 媒体 号 IL号 整体叠加层的 光学特性 CN比 eff.Ra (％) eff.ΔR (％) 23.3GB 25GB (9) 400 5.3 4.5 ○ ○ 300 5.0 3.0 ○ ○ 200 5.7 3.5 ○ ○ 100 5.4 3.1 ○ ○ (103) 400 5.4 4.6 ○ ○ 300 4.6 2.2 × × 200 4.3 2.9 ○ ○ 100 7.3 3.2 ○ ○ (104) 400 6.4 5.4 ○ ○ 300 3.9 2.4 × × 200 4.9 3.1 ○ ○ 100 6.1 2.4 × ×
*表4-3中，“IL”表示信息层。
在表4-2中，Ra和Rc分别表示当记录层处于类似沉积状态和结晶状态时得到的每个信息层的反射率。ΔR表示Ra-Rc的值。Ta和Tc分别表示当记录层处于类似沉积状态和结晶状态时得到的每个信息层的透射率。使用样品，通过估算进行Ra和Rc的测量，每个样品都包括在基底上形成的各个独立的信息层。同样，使用样品，用光谱仪进行Ta和Tc的测量，每个样品包括在基底上形成的各个信息层。使用初始化装置在适当的条件下通过进行激光束照射，使记录层变成结晶状态。另外，表4-2示出了分别在记录层处于类似沉积状态和结晶状态时得到的记录层透射率的平均值((Ta+Tc)/2)。表4-2中还表示了在处于类似沉积状态的记录层和处于结晶状态的记录层之间出现的透射率变化比((Ta-Tc)/Ta)。
此外，表4-3中，“eff.Ra”和“eff.ΔR”分别表示处于类似沉积状态得到的反射率和在处于类似沉积状态与处于结晶状态得到的反射率差。当用激光照射具有叠加在一起的四个信息层的预定信息层时，用估算方法测量“eff.Ra”和“eff.ΔR”。如表4-3所示，在具有叠加在一起的四个信息层的媒体(9)的四个信息层中得到了近似相同等级的反射率和反射率差。
在表4-3中，C/N比的估算说明如下。在23.3GB记录密度的情况下，“○”表示大于等于48dB，“×”表示小于48dB。另一方面，在25GB记录密度的情况下，“○”表示大于等于45dB，“×”表示小于45dB。
根据表4-1～4-3中表示的结果，即使当具有25GB记录密度时，与在媒体(103)和(104)的相比，媒体(9)的所有四个信息层都有满意的C/N比。在满足关系n2＝n1的媒体(103)中，第三信息层300具有的eff.ΔR较小，C/N也不是足够高。而且，在满足关系n2＞n1的媒体(104)中，第一信息层100和第三信息层300具有的eff.ΔR都较小，C/N也都不是足够高。
从上述结果可以确定，当光学信息记录媒体设计为使第一保护层的折射率与第二保护层的折射率之间满足关系n2≥n1时，如在媒体(103)和(104)中，很难在全部信息层中都得到好的C/N比。反之，当光学信息记录媒体设计为使第一保护层的折射率与第二保护层的折射率之间满足关系n2＜n1，如在媒体样品(9)中一样，则在25GB记录密度的情况下，第一到第三信息层具有高透射率，具体地，大于等于50％，第四信息层具有高C/N比，具体地，大于等于45dB。另外，具有2T到9T标记长度的随机信号记录在媒体(9)的第一信息层100、第二信息层200、第三信息层300和第四信息层400上，在这些信息层中获得了出色的C/N比，而且测量了信息层100、200、300和400的抖动值。在25GB记录密度的情况下存储随机信号。在第一到第三信息层100、200和300的每一个中，都得到了出色的大约为10％的抖动值。在第四信息层400得到了大约为8％的出色的抖动值。因此，当每个信息层的第一保护层和第二保护层设计为使它们的折射率满足关系n2＜n1时，如在媒体样品(9)中那样，则能够得到容量100GB的包含叠加在一起的四个信息层的光学信息记录媒体，其中得到的每个信息层可以有25GB记录密度。
本发明也可以以其它形式实现，只要不脱离本发明的精神和本质。本申请中公开的具体实施例在所有方面都应是说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由后附的权利要求书而不是之前的说明来表示，在权利要求的等价范围和意义之内的所有变化，都将包含在其中。