DE3011690C2

DE3011690C2 - Aufzeichnungsmedium für Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen

Info

Publication number: DE3011690C2
Application number: DE3011690A
Authority: DE
Inventors: Shinkichi Tachikawa Tokyo Horigome; Yoshinori Tokyo Miyamura; Masahiro Kokubunji Tokyo Ojima; Kazuo Kawasaki Kanagawa Shigematsu; Yoshio Hino Taniguchi; Motoyasu Tokyo Terao; Seiji Hachioji Tokyo Yonezawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3011690A1; GB2047420A; US4357616A; CA1131690A; NL8001783A; GB2047420B; FR2452758A1; FR2452758B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsmedium für Lichtstrahlen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 22 59 768 ist bekannt, daß für das Herstellen von Abbildungen in Mikroformaten ein Material entsprechend der vorgenommenen, selektiven Lichtabstrahlung von einem wasserlöslichen Zustand in einen wasserunlöslichen Zustand versetzt ,vird, und daß darauffolgend die Entwicklung vorgenommen wird.

Weiter ist bereits bekannt, eine bildmäßige Aufzeichnung dadurch zu erreichen, daß ein im Infrarotbereich liegender Laserstrahl auf eine sehr dünne Paraffinschient projiziert wird, so daß das Paraffin in dem bestrahlten Bereich verdampft und/oder in die Randbereiche der Bestrahlung diffundiert wird, so daß sie deformiert wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in Applied Physics Letters 19, 1971, Seite 482 fund in Proceedings of the 6th Conference on Solid State Devices, Tokio 1974, Supplement to the Journal of the Japan Society of Applied Physics, Vol.44 (1975), Seiten79 bis 84 beschrieben worden.

Es zeigte sich jedoch, daß durch die nach der Projektion verbleibende Restwärme die Bildaufzeichnung innerhalb der Paraffinschicht wieder verschlechtert wurde, was einen Verlust der aufgezeichneten Information zur Folge hat.

Andere Verfahren, die beispielsweise in den GBPS 20 16 159 A, 20 07 860A, 20 03 622 A beschrieben sind, verwenden metallische Aufzeichnungsschichten, die mit einer Schutzschicht überzogen sind. Die Metallschicht besteht beispielsweise aus Blei.

Bei Verwendung einer derartigen Bleischicht als Aufzeichnungsmedium muß diese Schicht zum Einprägen von Information bis über den Schmelz- bzw. Verdampfungspunkt hinaus erhitzt werden. Aus diesem Grunde sind die zur Aufzeichnung notwendigen Energiemengen relativ groß, so daß kleine Halbleiterlaser nicht eingesetzt werden können. Die entsprechenden Aufze'chnungsgesetze sind daher relativ aufwendig.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das bei hoher Aufzeichnungsempfir.dlichkeit unter gleichzeitiger Erzielung einer sehr geringen Lesefehlerrate mit geringen Energiemengen beschrieben werden kann, so daß selbst kleinere Halbleiterlaser zur Aufzeichnung verwendet werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die erste Schicht hoher theimischer Leitfähigkeit eine lichtabsorbierende Schicht ist, welche aus mindestens einem Element aus der Gruppe In, Bi, Te, Sb, Ge, Sn, Pb, Cr, Nb, Ni, Pd, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl in einer Gesamtmenge von mindestens 65 Atom-% aufgebaut ist, und daß das eigentliche Aufzeichnungsmedium durch die darüber liegende organische Schicht geringer thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, welche aufgrund der Lichtabsorption an der darunterliegenden lichtabsorbierenden Schicht selektiv verformt und/oder zum Verdampfen gebracht ist.

Aufgrund seiner Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen von Information geeignet, bei welcher die einzelnen Informationspunkte einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5// besitzen, während die Projektionszeit des Laserstrahls pro Projektionspunkt 10 bis 50 ns beträgt. Unter Verwendung eines Halbleiterlasers läßt sich auf diese Weise eine ausgezeichnete Aufzeichnungsempfindlichkeit erreichen, wobei wegen dem hohen Signal-Rauschverhältnis die Lesefehlerrate sehr gering ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 und 2 Schnittansichten von erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedien;

F i g. 3 und 4 Schnittansichten eines Aufzeichnungsmediums bzw. eine Draufsicht auf ein scheibenförmiges Aufzeichnungsmedium, in das bereits Informationen eingeschrieben worden sind;

F i g. 5 eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums wiedergibt;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der für die Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums verwendeten Bedampfungsvorrichtung;

F i g. 7 eine Schnittansicht, die den Zustand verdeutlicht, in dem das Aufzeichnungsmedium montiert ist;

Fig. 8 und 13 Diagramme, die die Wellenlängenabhängigkeit des Reflexionsvermögens der Aufzeichnungsmedien wiedergeben;

Fig. 9 und 10 Diagramme, die die Beziehung zwisehen der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserenergie und der Materialzusammensetzung wiedergeben; und

Fig. 11 und 12 Diagramme, die die Beziehung zwischen der Dicke der Schicht aus dem anorganischen Material bzw. der Aufzeichnungsschicht und der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserenergie wiedergeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium wird ein das projizierte Licht absorbierendes Material, wie es unten beschrieben wird, ausgewählt und man bildet eine Aufzeichnungsschicht aus einem organischen Material, die in ausreichender Nähe (die einen »engen Kontakt« einschließt) zu dem Licht absorbierenden Material angeordnet ist.
Die F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums, das ein Substrat 1, eine erste Schicht 2 aus einem anorganischen Material und eine Aufzeichnungsschicht 3 umfaßt. Es ist wesentlich, daß die erste Schicht 2 aus dem anorganischen Material, die als Lichtabsorptionsschicht dient, prinzipiell mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Bi, Te, Sb, In, Sn, Pb, Ge, Cr, Nb, Ni, Pd, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl umfaßt. Von diesen EIementen sind Bi, In, Ge, Sn etc. bevorzugt, da sie frei von toxischen Wirkungen sind.

Die erste Schicht aus dem anorganischen Material enthält neben mindestens einem Element der oben angesprochenen Gruppe von Elementen mindestens ein weiteres Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Sauerstoff, Schwefel und Selen umfaßt. Sauerstoff und Schwefel sind nicht toxisch und daher bevorzugt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gehalt an dem oder den zusätzlichen Elementen im Höchstfall 35 Atom-%. Diese Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, daß die Lichtabsorptionsschicht während des Aufr.eichnungsvorgangs nur schwer verformt werden kann. Bevorzugt sind die folgenden Kombinationen: Bi-S, In-S, Bi-In-S, Bi-Ge-S, Sn-In-S, Bi-Sn-S, Bi-O-S, Bi-O-In-S, Bi-O-Sn-S, Sn-O, In-O und Bi-O. Konkret handelt es sich bei diesen Kombinationen um Chalcogengläser, Mehrfach-

schichten aus einem Oxid oder Sulfid und Wismut od. dgl., einem Sulfid mit niedrigem Schwefelgehalt, einem Oxid mit niedrigem Sauerstoffgehalt etc. Natürlich kann man in diese Zusammensetzung geringe Mengen anderer Elemente einmischen.

Besonders bevorzugte Materialien sind die der nachstehenden allgemeinen Formel

A_x- B, (1)

in der

A für mindestens ein Element steht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt, während

B für mindestens ein Element steht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die S, Se und O umfaßt, wobei die folgenden Beziehungen erfüllt sind:

65^ χ <. 100 und 0 ^ y £ 35.

Für χ ist der Bereich 65 ^ χ ^ 80 besonders bevorzugt. Wenn der Wert von χ 80 übersteigt, neigt die erste Schicht aus dem anorganischen Material dazu, verformt zu werden.

Der Laserstrahl, mit dem das Aufzeichnungsmedium bestrahlt wird, wird überwiegend durch die erste Schicht 2 aus dem anorganischen Material absorbiert. Die in diesem Bereich freigesetzte Wärme wird auf die diese Schicht überdeckende Aufzeichnungsschicht übertragen, in der sich Löcher oder Vertiefungen bilden.

Für die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht ist ein Bereich von mindestens 20 nm bis höchstens 300 nm bevorzugt.

Die Dicke der Aufzeichnungsschicht erstreckt sich vorzugsweise von mindestens 20 nm bis höchstens 200 nm und noch bevorzugter von mindestens 50 nm bis höchstens 150 nm.

Das Substrat 1, auf das die oben angesprochene Schicht aus dem anorganischen Material und die oben beschriebene Aufzeichnungsschicht aufgebracht sind, besitzt keinen wesentlichen Einfluß auf die Aufzeichnung. Die Tatsache, ob das Substrat aus einer transparenten, halbtranspareriten oder undurchlässigen Substanz besteht, hängt davon ab, ob Änderungen des Transmissionsfaktors ausgenützt werden sollen oder ob irgendein anderes Verfahren bei der Steuerung der Dicke bei der Bildung der entsprechenden Schichten auf dem Substrat angewandt wird. Da die physikalischen Eigenschaften des Substrats, wie die Wärmekapazität und ihr Reflexionsvermögen, durch die Intensität etc. des verwendeten Laserstrahls begrenzt werden, hängt die für das Substrat verwendete Substanz ebenfalls von diesen Eigenschaften ab. Die für das Substrat im allgemeinen verwendeten Substanzen sind Oxidgläser oder synthetische Harze, wie Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyäthylen etc.

Die lichtabsorbierende Schicht kann man in beliebiger Weise aufbringen, beispielsweise durch Aufspritzen bzw. Aufsputtern, durch Aufdampfen unter Einwirkung eines Elektronenstrahls, durch Aufdampfen im Vakuum, durch Intra-Gasbedampfung etc. Wenn man beim Aufdampfen des organischen Materials für die Aufzeichnungsschicht ein organisches Material in geringer Menge (im Höchstfall ein Drittel, bezogen auf das Verhältnis der Dicke im Fall der Aufdampfung einer einzigen Substanz) einmischt, oder wenn man eine Vielquellen-Hochgeschwindigkeits-Rotationsbedampfung anwendet, wird die thermische Leitfähigkeit erniedrigt, wodurch die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums gesteigert wird.

Weiterhin ist es von Vorteil, die lichtabsorbierende Schicht durch die Intra-Gasverdampfung (intra-gaseous evaporation) zu bilden. Dies beruht auf der Tatsache, daß die durch Intra-Gasverdampfung gebildete Schicht eine große Anzahl von Hohlräumen aufweist und eine niedrige thermische Leitfähigkeit besitzt. Vorzugsweise enthält das zu verwendende Gas prinzipiell mindestens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserstoff umfaßt. Von diesen ist das Gas besonders bevorzugt, das überwiegend Sauerstoff enthält. Vorzugsweise liegt der Druck des Gases in einem Bereich von 1,33 χ ΙΟ"⁴ bis 1,33 χ 10"²mbar (10⁴ bis 10"² Torr).

Beispiele für das organische Material, mit dem man die Aufzeichnungsschicht bilden kann, sind Materialien, deren Hauptbestandteile die folgenden sind: Polymere, Copolymere oder Mischungen von Acryl-

säure und Methacrylsäure und deren Äthyl- oder Methylester und deren Derivate (beispielsweise Acrylnitril); mindestens ein Polymeres, Copolymeres, Ester-Polymeres oder Mischungen davon aus Kohlenstofffluoriden, wie 3-Fluoräthylen-chlorid und 4-Fluoräthylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Styrol, Butadien, Buten, Äthylen. Propylen, Chloropren, Vinylacetat, Urethan, Vinylalkohol, Vinylformal, Vinylbutyral und/oder Äthylenglykol (beispielsweise Polyglycidylmethacrylat oder ein Acrylnitril/Butadien/Styrol-Harz [ABS-Harz]); Polyimide; Polyamide; Polyacrylamide; Polyvinylpyrrolidon; Nitrocellulose; Celluloseacetat; Poly-pxylylen; Polyvinylcinnamat; Polyvinylidenchlorid: Polycarbonat; Polyesterharze, wie Polyäthylenterephthalat; Phenolharze; Phenol-Formaldehyd-Harze; Harnstoff-Harze; Silikonharze; Furanharzc; Cumaronharze; Epoxidharze; mit Naturharz denaturiertes Maleinsäureharz; mit Naturharz denaturiertes Phenolharz; Alkylphenolharze; Ketonharze; Alkydharze, wie Glycero-phthalsäure-Harze; mehrwertige Alkohole, wie Pinacol, Äthylenglykol und Hexandiol; höhere Alkohole, wie Myristylalkohol; höhere Fettsäuren, aromatische Carbonsäuren, Carbonsäuren, wie Polycarbonsäuren und Salze, Ester etc. davon, wie beispielsweise Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerqtinsäure, Fettsäureamide, Bis-fettsäureamide, wie Äthylen-bis-stearinsäureamid, Ester von Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, wie Leinsamenöl

und Ölfirnis oder Oxide davon, Hydroxyfettsäuren, Abietinsäure, Neoabietinsäure, Dihydroabietinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure und/ oder Bernsteinsäure; aromatische Sulfonsäuren, wie Sulfanilsäure; Phthalocyanin; Rhodamin B; Saccharose; Diphenylenoxid; organische acyclische Schwefelverbindungen, wie Thioharnstoff; heterocyclische Verbindungen mit Stickstoffatomen oder Schwefelatomen als Heteroatome, wie Imidazol; 1-Aminoanthrachinon, 2-Aminoanthrachinon, 2-Aminoanthracen, Chinizarin, Purpuroxanthin, Anthrarufin, Chinazolin, Anthragallol, Tectochinon, Indigo, Indirubin oder Thioindigo; Hydroxyphenylessigsäure; Chinhydron; Phthalanil; Fluorescin; Isatin; Valin; Leucomethylenblau; Leuco-auramin; Indolinoben-

zospyropylan; oder mindestens ein Azofarbstoff, Anthrachinonfarbstoff, Indigoidfarbstoff, Phthalocyaninfarbstoff, Carboniumfarbstoff, Chinoniminfarbstoff, Methinfarbstoff, Chinolinfarbstoff, Nitrofarb-

stoff. Nitrilofarbstoff, Benzochinonfarbstoff, Naphthochinonfarbstoff, Naphthalamidfarbstoff, Perinonfarbstoff. Triacrylmethanfarbstoff, Nitrosofarbstoff, StilbenfarbstolT, Pyrazolonfarbstoff, ThiazolfarbstofT und Acridinfarbstoff; mindestens einen Ester, ein Säureamid, ein Säureazid, ein Säureimid oder ein Amin; mindestens einen Vertreter der Urethan und Aminophenol umfassenden Gruppe; Gelatine oder Chitin; Hemicellulose; Pectin; Pflanzengummen; Casein; Wachse, wie Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, Paraffin, Bienenwachs, Carnaubawachs, Halowaxes, Chlornaphthalin und niedrigpolymeres Trifluoräthylenchlorid; Schellack; Naturharz oder Kolophonium; Asphalt; Vaseline, Naturkautschuk; Synthesekautschuk, wie Silikonkautschuk; bekannte Fotolacke oder lichtempfindliche Lacke; Polybutensulfon; oder Verbundschichten, die aus den oben beschriebenen organischen Substanzen gebildet worden sind.

Von diesen organischen Materialien sind jene bevorzugt, die Schmelzpunkte, Erweichungspunkte oder Sublimationstemperaturen von mindestens 60° C und höchstens 200° C aufweisen, wobei jene ganz besonders bevorzugt sind, deren Schmelzpunkte, Erweichungspunkte oder Sublimationstemperaturen mindestens 70° C und höchstens 150° C betragen.

Beispiele für solche Materialien sind Behensäure, Stearinsäure, Ketonharze, Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht, Paraffin etc. Sublimierbare organische Substanzen sind Leucomethylenblau etc., und sind ebenfalls bevorzugt.

Die Schicht aus der organischen Substanz kann eine lichtabsorbierende anorganische Substanz enthalten, die durch gleichzeitiges Aufdampfen, durch Mehrquellen - Hochgeschwindigkeits - Rotationsbedampfung od. dgl. eingebracht worden ist. Es ist besonders vorteilhaft, als lichtabsorbierende anorganische Substanz die Substanz zu verwenden, die für die lichtabsorbierende Schicht eingesetzt wird.

Die Schicht aus der organischen Substanz kann unter Erhitzen, durch Auflösen der organischen Substanz in einem Lösungsmittel, durch Aufdampfen im Vakuum, durch Aufspritzen, durch eine Glimmentladung, durch ein Verfahren, gemäß dem ein Monomeres oder ein Polymeres mit niedrigem Molekulargewicht unter Einwirkung eines Elektronenstrahls, ultravioletter Strahlung oder durch Erhitzen während oder nach dem Aufdampfen gehärtet wird, u. dgl. aufgebracht werden.

Zur Verbesserung der Empfindlichkeit ist es weiterhin von Vorteil, die Viskosität der organischen Substanz der Schicht durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl, mit ultravioletter Strahlung od. dgl. zu erniedrigen.

Zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und der Aufzeichnungsschicht kann eine dünne Zwischenschicht vorliegen oder die Aufzeichnungsschicht kann eine Schutzschicht oder einen Schutzfilm tragen. Die Zwischenschicht oder die Schutzschicht können beim Aufzeichnungsvorgang gegebenenfalls mit Löchern versehen werden. Man kann die von der Aufzeichnungsschicht verschiedenen Schichten den gleichen Deformationen oder Veränderungen durch Verdampfen während des Aufzeichnungsvorgangs unterwerfen, wobei es jedoch aus Gründen der Fehlerrate, des Signal/Rausch-Verhältnisses etc., beim Lesevorgang bevorzugt ist, solche Deformationen und Veränderungen nicht eintreten zu lassen.

Beispiele für die Zwischenschicht, die zwischen der Aufzeichnungsschicht und der lichtabsorbierenden Schicht angeordnet wird, sind eine Oxid- oder Chalcogenid-Schicht, die dazu dient, die chemische Reaktion oder die wechselseitige Diffusion dieser Schichten zu verhindern, eine Fluorkohlenstoffschicht, die die Benetzbarkeit mit der Aufzeichnungsschicht erniedrigt, wodurch die Bildung der Löcher oder Vertiefungen erleichtert wird, eine an der Oberfläche modifizierte Schicht, die durch Plasmaentladung gebildet wird, und Fluoridschichten, die aus BiF₃, LiF, RhF₃, CeF₃ etc. bestehen.

Wenn man dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium den nachstehend beschriebenen bevorzugten Aufbau verleiht, so iäßt sich die Lese-Fehlerrate weiter vermindern.

Prinzipiell umfaßt diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums einen Schnittaufbau, wie er in der F i g. 2 dargestellt ist. Diese Ausführungsform umfaßt eine zweite Schicht 23 aus einem anorganischen Material, die nachstehend näher erläutert wird und zwischen einer ersten Schicht 22 aus dem anorganischen Material, die das vorbestimmte Substrat 21 überdeckt, und der Aufzeichnungsschicht 24, die aus einer organischen Substanz besteht, angeordnet ist.

Die Hauptmenge des Arbeitsstrahls oder Aufzeichnungsstrahls oder Schreibstrahls, der auf das Aufzeichnungsmedium projiziert wird, wird von der ersten Schicht 22 aus dem anorganischen Material absorbiert, wobei die in diesem Bereich erzeugte Wärme an die über dieser Schicht angeordnete Aufzeichnungsschicht abgegeben wird, in der Löcher oder Vertiefungen gebildet werden. Die Anwesenheit der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material spielt eine wichtigere Rolle für die Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Dies sei jedoch später erläutert.
Die F i g. 3 und 4 verdeutlichen die Zustände, bei denen Informationen in das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium eingeschrieben sind und stellen eine Schnittansicht der wesentlichen Bereiche des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums bzw. eine Draufsicht auf ein scheibenförmiges erfindungsgemäßes Aufzeichnungsmedium dar. Natürlich sind die Abmessungen der Schichten und der eingeschriebenen Löcher vergrößert bzw. verkleinert dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern. Die in den F i g. 3 und 4 angegebenen BezugszifTern 25 stehen für die oben angesprochenen Löcher oder Vertiefungen. Wie aus der F i g. 4 zu ersehen ist, sind die Löcher 25 annähernd elliptisch und in einer Reihe angeordnet. Die Informationen werden in Form der Anwesenheit oder der Abwesenheit der Löcher oder Vertiefungen und durch die Hauptdurchmesser der Löcher ebenso wie die Abstände zwischen den Löchern gespeichert. Wenn keine Löcher, sondern lediglich Vertiefungen gebildet werden, entsprechen diese Vertiefungen in ähnlicher Weise der Information.

Die erste Schicht aus dem anorganischen Material und die Aufzeichnungsschicht besitzen den gleichen Aufbau, wie er oben beschrieben worden ist.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material um ein Chalcogenid oder ein Oxid oder eine Mischung oder eine Verbindung, die aus dem Chalcogenid oder Oxid und einem Metall, Halbmetall oder Halbleiter besteht, beispielsweise ein Material, das mindestens

ein Element enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge, Sn, Cu, Zn, Cd und Ga umfaßt und mindestens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Te, Se, S und O umfaßt. Besonders vorteilhaft ist ein Material, das mindestens ein Element aus der Gruppe, die In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt, in der nachstehend angegebenen geeigneten Menge enthält. Besonders vorteilhaft sind amorphe Materialien.

Die Menge wird durch die nachstehende Formel 2 definiert:

in der

D für mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe,
E für mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe stehen und wobei die folgenden Ungleichungen erfüllt sind:
25 <. s <. 60, 40 <; / ^ 75 und s < x, y < t.

Durch Auswahl der Zusammensetzung entsprechend den nachstehenden Beziehungen:
|j — x\^ 10 und \y — t\ ^ 10, wird der erfindungsgemäß erzielte Effekt besonders gut erreicht.

Die erste Wirkung der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material besteht darin, das Schmelzen oder die Oxidation der Oberfläche der ersten Schicht aus dem anorganischen Material zu verhindern, indem man das Material für die zweite Schicht aus dem anorganischen Material aus den oben angegebenen Materialien auswählt und so vorgeht, daß die Materialzusammensetzung der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material sich von der der ersten Schicht aus dem anorganischen Material unterscheidet. Die zweite Funktion dieser Schicht besteht darin, beim Auslesen der gespeicherten Information möglichst große Lesesignale zu erzeugen. So führen jene Bestandteile des für den Lesevorgang verwendeten Lichts, die an der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material und an der Grenzfläche zwischen der zweiten Schicht und dem anorganischen Material und der Schicht aus der organischen Substanz oder einem Gas (in gewissen Fällen einer Schutzflüssigkeit) reflektiert werden, an der Oberfläche der Scheibe zu Interferenzphänomenen. Wenn die Wellenlänge des einfallenden Lichts geändert wird, variiert die Intensität des reflektierten oder durchgelassenen Lichts erheblich durch Zunahme oder Abnahme. Wenn die Schicht aus der organischen Substanz vorhanden ist, verschieben sich die Wellenberge und Wellentäler der Schwingungen (im allgemeinen in Richtung auf die größeren Wellenlängen hin) im Vergleich zu dem Fall, daß diese Schicht nicht vorhanden ist oder dünn ist. Wenn demzufolge die Information bei einer bestimmten Wellenlänge ausgelesen wird, ergeben sich größere Veränderungen bezüglich des Reflexionsfaktors oder des Transmissionsfaktors. Es ist im allgemeinen schwierig, bei der Verwendung einer Schicht aus einem organischen Material als Aufzeichnungsschicht starke Lese-Signale zu erzeugen, was darauf beruht, daß die Schicht aus dem organischen Material einen niedrigeren Reflexionsfaktor besitzt und wenig Licht absorbiert, wobei die Schicht nicht verdickt werden kann, da die Löcher oder Vertiefungen mit hoher Dichte gebildet werden. Erfindungsgemäß können jedoch große Lese-Signale erzeugt werden, indem man den Effekt der oben beschriebenen zweiten Schicht aus dem anorganischen Material ausnützt. Dieser Effekt kann am besten dadurch ausgenützt werden, daß man die Dicke (d) der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material derart einstellt, daß die nachstehende Gleichung erfüllt ist:

2 · η ■ d = ml ± Δλ

worin η für den Brechungsindex,

m für eine ganze Zahl,

ίο λ für die Wellenlänge des Lese-Lichts stehen

und die folgende Beziehung gilt:

(2) 30 nm g Ji ί 90 nm.

Aufgrund dieses Effekts wird die Lese-Fehlerrate vermindert (im Fall von Videosignalen etc. wird das Signal/Rausch-Verhältnis gesteigert).

Vorzugsweise liegt die Dicke der ersten bzw. zweiten Schicht aus dem anorganischen Material innerhalb eines Bereichs von mindestens 30 nm bis höchstens 300 nm bzw. mindestens 20 nm bis höchstens 300 nm. Die Dicke der Schicht aus der organischen Substanz liegt vorzugsweise im Bereich von mindestens 20 nm bis höchstens 250 nm und bevorzugter im Bereich von mindestens 50 nm bis höchstens 200 nm.

Vorzugsweise hält man die Dicke der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material unter Einhaltung der oben definierten Beziehung 2 ■ η ■ d = mi. ± Δλ innerhalb des oben angegebenen Bereichs. Natürlich kann man selbst dann, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, das Material als Aufzeichnungsmedium verwenden. Selbst für den Fall, daß:

ist, läßt sich ein hoher Kontrast erreichen, indem man das Reflexionsvermögen bei der Bildung der Schicht aus der organischen Substanz vermindert.

Wenn die Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material zu gering sind, läßt sich der erfindungsgemäß angestrebte Effekt nicht in ausreichendem Maße erreichen. Wenn andererseits die Dicken dieser Schichten unnötig groß sind, ergibt sich durch eine Wärmeleitung in seitlicher Richtung eine Verminderung der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums.

Die Grenzschichten zwischen den ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material müssen nicht genau definiert sein. Erforderlichenfalls können die Zusammensetzungen der Schichten sich kontinuierlich nach der Art eines Gradienten ändem.

Die ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material kann man, wie oben bereits angegeben, in beliebiger Weise bilden, beispielsweise durch Aufspritzen (Aufsputtern), durch Aufdampfen unter Einwirkung eines Elektronenstrahls, durch Vakuumbedampfen etc. Wenn man eine organische Substanz in geringer Menge (höchstens ein Drittel in bezug auf die Dicke für den Fall, daß eine einzige Substanz aufgedampft wird) bei der gleichzeitigen Aufdampfung mit der organischen Substanz zur Bildung der Schicht aus der organischen Substanz oder bei der Hochgeschwindigkeits-Rotationsbedampfung einmischt, läßt sich die thermische Leitfähigkeit vermindern, wodurch die Empfindlichkeit gesteigert wird.

Natürlich können die Schicht aus der organischen Substanz, die erste Schicht aus der anorganischen Substanz und die zweite Schicht aus der anorganischen Substanz weitere dazwischenlieeende dünne

Schichten aufweisen, die die Wärmeleitung nicht verhindern, jedoch den direkten Kontakt der Schichten miteinander verhindern. Beispielsweise kann man die Reaktion der entsprechenden Schichten miteinander oder deren Oxidation dadurch verhindern, daß man eine Oxidschicht oder eine Schicht aus einem hochschmelzenden Metall (wobei Materialien mit einem Schmelzpunkt von mindestens 300° C besonders bevorzugt sind) anordnen. Wenn man zwischen der /weiten Schicht aus der anorganischen Substanz und der Schicht aus der organischen Substanz eine Schicht mit oberflächenaktiven Eigenschaften, die aus Fluorkohlenstoff od. dgl., oder eine Fluoridschicht, die aus BiF₃, LiF, RhF₃, CeF₃ od. dgl. besteht und eine Dicke von 3 bis 300 nm aufweist, anordnet oder einen Fluorkohlenstoff od. dgl. in die Schicht aus der organischen Substanz einarbeitet, den Schreibvorgang oder die Aufzeichnung erleichtern.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium kann weiterhin gemäß der nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform in seiner Stabilität verbessert werden.

Diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums besitzt den Aufbau, der als Schnittansicht in der F i g. 5 dargestellt ist. Das Aufzeichnungsmedium gemäß dieser Ausführungsform umfaßt eine erste Schicht 2 aus einem anorganischen Material der oben angesprochenen Zusammensetzung, die auf dem vorbestimmten Substrat 1 angeordnet ist. Auf beiden Seiten der Schicht 2 sind dünne Stabilisatorschichten 30 und 31 aus Gold od. dgl. angeordnet (wobei es auch genügen kann, eine solche Schicht auf einer der beiden Seiten anzuordnen). Die Aufzeichnungsschicht 3, die im wesentlichen aus der organischen Substanz besteht, überdeckt wiederum die Stabilisatorschicht 31. Die dünne stabilisierende Schicht zwischen der ersten Schicht 2 aus dem anorganischen Material und der Aufzeichnungsschicht 3 kann gegebenenfalls während des Aufzeichnungsvorgangs mit Löchern oder Vertiefungen versehen werden. Besonders günstig ist es, zwischen der ersten Schicht aus dem anorganischen Material und der Aufzeichnungsschicht eine Schicht aus einem Oxid oder Chalcogenid mindestens eines Elements anzuordnen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfaßt. Wenn man die dünne stabilisierende Schicht auf der Seite der ersten Schicht des anorganischen Materials anordnet, die der Aufzeichnungsschicht gegenüberliegt, wird diese dünne Stabilisatorschicht näher in bezug auf die erste-Schicht aus dem anorganischen Material angeordnet. Die Oxidschicht oder Chalcogenidschicht entspricht der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material. Demzufolge ist die Reihenfolge der das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium gemäß dieser Ausführungsform bildenden Schichten die folgende: erste Schicht aus dem anorganischen Material / dünne Stabilisatorschicht / zweite Schicht aus dem anorganischen Material / Aufzeichnungsschicht.

Besonders bevorzugt als wesentliche Hauptbestandteile der dünnen Stabilisatorschicht sind die Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Au, Al, Ti, Pd, Cr, Ni, Co, Sn und Ge umfaßt.

Vorzugsweise liegt die Dicke der einen der Stabilisatorschichten, die von der Aufzeichnungsschicht entfernt angeordnet ist (die erste Stabilisatorschicht) innerhalb eines Bereichs von mindestens 1 nm bis höchstens 50 nm. Die Funktion dieser Schicht dient dazu.

Sauerstoff und Wasser fernzuhalten, die sonst von der Substratseite eindringen können, insbesondere dann, wenn man ein Substrat aus einer organischen Substanz verwendet. Wenn die Dicke dieser Schicht zu gering ist, ist die Wirkung nur gering, während bei einer zu großen Schichtdicke die Aufzeichnungsempfindlichkeit wegen der Wärmeleitung in seitlicher Richtung vermindert wird. Die Dicke der anderen Stabilisatorschicht, die in der Nähe der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist (die zweite Stabilisatorschicht) liegt vorzugsweise in einem Bereich von mindestens 1 nm bis höchstens 10 nm. Die Wirkung dieser Schicht dient dazu, Sauerstoff und Wasser fernzuhalten, die von der Seite der Aufzeichnungsschicht her

is eindringen können. Demzufolge ist, wenn diese Schicht zu dünn ist, dieser Effekt gering, wobei dann, wenn diese Schicht zu dick ist, sich nicht nur Verluste durch eine zunehmende Wärmeleitung ergeben, sondern sich auch die optimalen Bedingungen für die Lichtabsorption nicht erreichen lassen, was zur Folge hat, daß die Aufzeichnungsempfindlichkeit vermindert wird.

Die Anwesenheit der Stabilisatorschicht auf einer der beiden Seiten der lichtabsorbierenden Schicht genügt, wenngleich die Anwesenheit der Stabilisatorschicht auf beiden Seiten bevorzugt ist.

Vorzugsweise liegt die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht im Bereich von mindestens 2 nm, bis höchstens 300 nm.

Die Dicke der Aufzeichnungsschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von mindestens 20 nm bis höchstens 200 nm und insbesondere im Bereich von mindestens 50 nm bis höchstens 150 nm.
Die Stabilisatorschichten können in der oben beschriebenen Weise durch Vakuumbedampfen, durch Aufspritzen oder Aufsputtern, durch Aufdampfen unter Einwirkung eines Elektronenstrahls etc. aufgebracht werden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man bildet ein Substrat aus einer chemisch verstärkten Glasscheibe mit einem Durchmesser von 31 cm und einer Dicke von 1,1 mm. Dann bildet man mit Hilfe der in der F i g. 6 dargestellten Vakuumbedampfungsvorrichtung eine erste Schicht aus einem anorganischen Material auf dieser Glasscheibe.

Die F i g. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung. Man dreht das Substrat 104 um eine zentrale Achse 105 mit einer Drehfrequenz von 120 min"¹. Unterhalb des Substrats 104 sind BedampfungsschifF-chen 106, 107 und 108 bzw. Masken 109, 110 und 111 mit sektorartig angeordneten Schlitzen oberhalb der Bedampfungsschiffchen vorgesehen. Weiterhin sind die sektorförmigen Schlitzmasken 109, 110 und 111 mit Blenden 112,113 bzw. 114 versehen. Die verdampfte Menge der verdampfenden Substanzen wird mit Hilfe von Quarzoszillator-Filmdickenmonitoren 115, 116 und 117 gemessen. Andererseits kann man die Dicke der aufgedampften Schicht dadurch steuern, daß man den Transmissionsfaktor mit Hilfe eines Projektors 118, der unterhalb des Substrats 104 ange-

ordnet wird und den kollimierten Strahl eines Halbleiterlasers geringfügig schräg durch das Substrat führt, und einen oberhalb des Projektors 118 und des Substrats 104 aneeordneten LiehtHetpirtnr« i?n mißt

oder indem man den Reflexionsfaktor mißt, indem man einen Lichtdetektor 119 ähnlich wie den Projektor 118 unterhalb des bubstrats 104 anordnet.

Man beschickt die BedampfungsschifTchen 106 und 107 mit Wismut bzw. Behensäure als Ausgangsmaterialien.

Zunächst evakuiert man das Innere der Bedampfungsvorrichtung auf 2,67 χ 10"⁵ mbar (2 χ 10~^sTorr). Anschließend führt man über ein variables Leckventil gasförmigen Sauerstoff ein und hält den Druck bei 5,3 χ 10~³mbar (4 χ 10~³Torr). Anschließend verdampft man Wismut, indem man einen Strom durch das Schiffchen 106 führt. Man dampft Wismut mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von 3 nm/min bis zu einer Schichtdicke von etwa 15 nm auf. Anschließend erhöht man die Stromstärke und dampft Wismut mit einer Geschwindigkeit von 6 nm/min bis zu einer Schichtdicke von 40 nm auf, worauf man die Stromstärke weiter steigert und Wismut mit einer Geschwindigkeit von 8 nm/min bis zu einer Schichtdicke von 80 nm aufdampft. In dieser Weise bildet man die erste Schicht aus dem anorganischen Material.

Anschließend verschließt man das Leckventil und evakuiert das Innere der Bedampfungsvorrichtung erneut aufein Vakuum von 2,67 mbar (2 χ 10"⁵Torr). Anschließend verdampft man die Behensäure, indem man einen Strom durch das Schiffchen 107 führt und dampft diese Säure bis zu einer Schichtdicke von etwa 80 nm auf. In dieser Weise bildet man die Aufzeichnungsschicht.

Die F i g. 7 zeigt eine Schnittansicht des fertiggestellten Aufzeichnungsmediums. Nachdem Abstandshalter 53 und 54 mit jeweils einer Dicke von 0,5 mm und einer Breite von 10 mm an der äußeren Peripherie und der inneren Peripherie der Scheibe angeordnet worden sind, verbindet man das Aufzeichnungsmedium mit einer chemisch verstärkten Glasscheibe 55 mit einem Durchmesser von 31 cm und einer Dicke von 1 mm, um die Aufzeichnungsschicht zu schützen. Die Bezugsziffern 2 und 3 dieser Figur stehen für die erste Schicht aus dem anorganischen Material bzw. die Aufzeichnungsschicht.

In dieser Weise wird das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium fertiggestellt. Auf dieses erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium werden Informationen wie folgt eingeschrieben und ausgelesen.

Wie in der F i g. 7 dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium (die Scheibe) auf einer Aufzeichnungsvorrichtung angeordnet und um die Drehachse 105 mit einer Drehgeschwindigkeit von 240 min"¹ gedreht. Als Lichtquelle verwendet man einen Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 830 nm und einer Leistung von 10 mW. Mit Hilfe einer Linse, die in dem Lesekopf 57 angeordnet ist, wird ein durch digitale Signale mit einer Pulsbreite von 100 ns Puls-modulierter Laserstrahl 56 durch die chemisch verstärkte Glasscheibe 55 geführt und die Aufzeichnungsschicht 3 und die lichtabsorbierende Schicht 2 projiziert. In jenen Bereichen, auf die der Laserstrahl projiziert wird, wird eine Anordnung von elliptischen Löchern mit jeweils einem kleineren Durchmesser von etwa 0,8 /<m in einer kreisförmigen Spur in der aus der organischen Substanz bestehenden Aufzeichnungsschicht aufgezeichnet. Die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Loches entspricht dabei der Information.

Der Lesevorgang wird wie folgt durchgeführt.

Während dem man die Scheibe mit einer Drehfrequenz von 240 min~' dreht, fokussiert man den Strahl eines Halbleiterlasers mit einer Wellenlänge von 830 nm und einer Leistung von 5 mW mit Hilfe einer Linse durch die chemisch verstärkte Glasscheibe und projiziert diesen Strahl auf die Aufzeichnungsschicht und die lichtabsorbierende Schicht. Zur Erzeugung der reproduzierten Signale fängt man die Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts mit Hilfe

ic eines Detektors auf. Die Fehlerrate des Lesevorgangs beträgt etwa 10~⁶. Da die in dem vorhegenden Beispiel verwendete lichtabsorbierende Schicht das Lese-Licht in geringer Menge durchläßt, ist es weiterhin möglich, den Lese-Strahl von der Substratseite einzuführen und die Information über das reflektierte Licht auszulesen.

Die F i g. 8 verdeutlicht das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmediums. Die Kurve A steht für das Reflexionsvermögen einer Schicht, die man durch Aufdampfen von Wismut in Sauerstoff erhält, während die Kurve B das Reflexionsvermögen einer Schicht wiedergibt, die man dadurch erhält, daß man ein Ketonharz mit einer Dicke von etwa 80 nm auf die aufgedampfte Schicht aufbringt. Wie aus dieser Fig. 8 zu erkennen ist, kann man ausreichend große Unterschiede des Reflexionsvermögens auf der Grundlage der Anwesenheit oder der Abwesenheit der Löcher in der Aufzeichnungsschicht erzeugen.

Die für den Aufzeichnungsvorgang erforderliche Leistung nimmt wegen der Wärmeleitung, wenn die erste Schicht aus dem anorganischen Material zu dick ist, und wegen der Abnahme der Lichtabsorption, wenn diese Schicht zu dünn ist, wie folgt zu:

300 nm:-20 mW,
20 nm:-20 mW,

200 nm:-15 mW,

50 nm:-15 mW,

10 nm:-30 mW.

Wenn die Dicke der Aufzeichnungsschicht groß ist, ergibt sich wegen einer Deformation der Löcher eine Zunahme der Fehlerrate wie folgt:

300nm:~10-⁴

200nm:-10"⁵

150nm:~3 χ 10"⁶
_A. 50nm:~3 χ 10~⁶
20nm:~10-⁵
10nm:~10-⁴.

Wenn das Atomzahlverhältnis von Wismut und Sauerstoff in der ersten Schicht aus dem anorganisehen Material geändert wird, steigt die für die Aufzeichnung erforderliche Leistung schnell an, und zwar dann, wenn der Wismutgehalt geringer als 65 Atom-% wird. Wenn andererseits der Wismutgehalt 50 Atom-% erreicht, ist eine Leistung von etwa 30 mW erforderlich. Wenn man aus dem in der F i g. 6 dargestellten Schiffchen 108 Aluminium aufdampft, um Aluminium in die lichtabsorbierende Schicht einzumischen, ergibt sich ein plötzlicher Anstieg der für die Aufzeichnung erforderlichen Leistung, wenn der Wismutgehalt unterhalb 65 Atom-% liegt.

Es wurde weiterhin versucht, Cerdioxid als Zwischenschicht aus dem Schiffchen 108 aufzudampfen, nachdem die erste Schicht aus dem anorganischen Material aufgedampft worden ist und bevor die Auf-Zeichnungsschicht aufgedampft wird.

Wenn man die Dicke der Cerdioxidschicht verändert und gleichzeitig die Dicke der Aufzeichnungsschicht entsprechend ändert, so daß das Minimum des

Reflexionsvermögens stets bei 830 nm liegt, ergibt sich die folgende Änderung der Fehlerra.te:

10nm:~5 χ 10~⁶
20nm:~5 χ ΙΟ"⁵
30nm:~10-³.

Das in dem vorliegenden Beispiel verwendete chemisch verstärkte Glas besitzt eine hohe Festigkeit, verformt sich nicht und besitzt eine harte Oberfläche und ist daher als Substrat und als Schutzplatte für die Aufzeichnungsschicht geeignet.

In der nachstehenden Tabelle 1 sind weitere Aufzeichnungsmedien mit ersten Schichten aus dem anorganischen Material und Aufzeichnungsschichten an-

gegeben, die gleiche oder ähnliche Ergebnisse liefern.

Wenn man Metalle verwendet, die sich von denen unterscheiden, die erfindungsgemäß für die erste Schicht aus dem anorganischen Material verwendet werden sollen, ergeben sich sowohl eine hohe Fehlerrate als auch hohe Leistungsanforderungen bei der Aufzeichnung, so daß die erfindungsgemäßen Vorteile nicht erreicht werden können. Wenn man Aluminium als Material für die erste Schicht aus dem anorganischen Material und ein Alkylphenolharz für die Ausbildung der Aufzeichnungsschicht verwendet, ergibt sich eine Fehlerrate von etwa 10"³, selbst wenn man optimale Bedingungen anwendet.

Tabelle 1

Nr.	Lichtabsorbierende Schicht	Aufzeichnungsschicht
1	Durch Aufdampfen von Sn in O₂-GaS	Behensäure
	gebildete Schicht
2	Durch Aufdampfen von In in Ar-Gas	Behensäureamid
	gebildete Schicht
3	Bi₉₀O₁₀	Stearinsäure
4	Te₆₀O₄₀	Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht
5	Ge	Ketonharz
6	Sb	Polybutensulfon
7	Cr	Behensäure
8	Pd	Palmitinsäure
9	Eines der Elemente Nb, Pb, Ni, Fe, Pt, Re,	Alkylphenolharz
	Ta, Th, Ti, Zr und Tl
	Bi₉₀Sb₁₀	Paraffin

Vergleichs- Au
beispiele

Al

Paraffin (die Aufzeichnung ist unmöglich,

selbst mit einer Aufzeichnungsleistung von

3OmW)

Paraffin (die Aufzeichnung ist unmöglich,

selbst mit einer Aufzeichnungsleistung von 3OmW)

Beispiel 2

Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 bildet man ein scheibenförmiges Substrat aus chemisch verstärktem Glas.

Man beschickt die Bedampfungsschiffchen 106 bzw. 107 mit Wismut bzw. In₂S₃ als Ausgangsmaterialien. Man steuert das Verhältnis der aus den entsprechenden Verdampfungsschiffchen 106 und 107 verdampften Mengen derart, daß das Bi/In-Atomzahlverhältnis annähernd 1:1 beträgt. Zunächst stellt man das Verhältnis der Öffnungswinkel der Blenden 112 und 113 für Bi und In₂S₃ auf 3:1 ein und dampft die Materialien auf, bis die Schichtdicke 80 nm erreicht hat. In dieser Weise bildet man die erste Schicht aus dem anorganischen Material. Anschließend öffnet man die Blenden 112 und 113 nach und nach, um schließlich ein Öffnungswinkelverhältnis von 1:3 zu erreichen, worauf die Materialien verdampft werden, bis die Schichtdicke 160 nm erreicht hat. In dieser Weise bildet man die zweite Schicht aus dem anorganischen Material. Die Zusammensetzung der ersten Schicht aus dem anorganischen Material beträgt Bi₅₅In₁₈S₂?, während die Zusammensetzung der zweiten Schicht des anorganischen Materials B,₂In,₅S₅₃ beträgt.

Auf das in dieser Weise bereitete Substrat trägt man ein Ketonharz, das man in Cyclohexanon gelöst hat,

durch Rotationsauftrag mit Hilfe einer Schleudervorrichtung bei einer Rotationsfrequenz von 400 min"¹ mit einer Dicke von 150 nm auf.

In dieser Weise bildet man das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium.

so Die Fehlerrate beim Auslesen der Information aus diesem Aufzeichnungsmedium beträgt etwa 10"⁵.

Die Fig. 9 bis 12 geben anhand von Kurven verschiedene Eigenschaften des Aufzeichnungsmediums wieder, bei dem die erste Schicht aus dem anorgani-

sehen Material aus dem Bi-In-S-Material, die zweite Schicht aus dem anorganischen Material aus Bi_nIn₃₅S₅₃ und die Aufzeichnungsschicht aus einem Ketonharz bestehen. Die F i g. 9 zeigt anhand eines Diagramms die für die Aufzeichnung erforderliche

Änderung der Laserleistung, bei Änderung der Zusammensetzung der ersten Schicht aus dem anorganischen Material. In diesem Fall ist der Gesamtgehalt der Elemente der Gruppe A von Bedeutung, wobei man ähnliche Effekte erzielt, wenn man die Elemente ändert. Wenn die Summe des Gehalts von Wismut und Indium in der ersten Schicht aus dem anorganischen Material auf unterhalb 65 Atom-% absinkt, nimmt die Lichtabsorption ab und die für das Auf-

zeichnen erforderliche Laserleistung steigt schnell an. Wenn andererseits die Summe dieser Bestandteile zunimmt, steigt das Reflexionsvermögen an, was zur Folge hat, daß die Laserleistung ebenfalls gesteigert werden muß. Wenn ein Wert von 80 Atom-% überschritten wird, kann die erste Schicht aus dem anorganischen Material beim Aufzeichnungsvorgang schmelzen. Die für die Aufzeichnung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums erforderliche Laserenergie an der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht beträgt 5 bis lOmJ/cm². Dieser Wert entspricht etwa V⁵ bis >/"> der Energie, die für die Aufzeichnung unter Verwendung herkömmlicher Aufzeichnungsmedien der angegebenen Art notwendig ist. '

Die Fig. 10 verdeutlicht anhand eines Diagramms die Änderung der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserleistung, wenn, ähnlich wie bei den oben angegebenen Beispielen, die erste Schicht aus dem anorganischen Material aus Bi₅₅In₁₈S₂₇, die Aufzeichnungsschicht aus dem Ketonharz und die zweite Schicht aus dem anorganischen Material aus dem Bi-In-S-Material besteht, wobei die Zusammensetzung der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material variiert wird. Wenn der Gehalt an den Elementen der Gruppe D der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material erhöht wird, nimmt das Reflexionsvermögen dieser Schicht zu, was zur Folge hat, daß auch die für die Aufzeichnung erforderliche Laserleistung zunimmt. Wenn andererseits der Gehalt der Elemente der Gruppe D zu niedrig ist, nimmt der Gehalt des Chalcogen-Elements zu, so daß die aufgedampfte Schicht instabil wird. Demzufolge definiert die Beziehung:

25 £ s £ 60 Atom-%

einen geeigneten Zusammensetzungsbereich.

Auch in diesem Fall ist der Gesamtgehalt der Elemente der Gruppe D kritisch, wobei sich ähnliche Ef fekte erzielen lassen, wenn man die Elemente ändert

Die Fig. 11 verdeutlicht anhand eines Diagramms die für die Aufzeichnung erforderliche Laserleistung s bei Änderung der Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material. Die Kurven 81 und 82 verdeutlichen Beispiele der Eigenschaf ten für den FaIL daß die Dicke der ersten Schicht aus dem anorganischen Material bzw. die der zweiten

ίο Schicht aus dem anorganischen Material variiert wer den. Es ist ersichtlich, daß die Dicken der ersten und zweiten Schichten aus dem anorganischen Material vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von mindestens 30 nm bis höchstens 300 nm bzw. von mindestens

ii 20 nm bis höchstens 300 nm liegen sollten. Die ersten bzw. zweiten Schichten aus dem anorganischen Material bestanden aus Bi₅₅In₁₈S₂₇ bzw. Bi₁₂In₃₅S₅₃, wäh rend die Aufzeichnungsschicht aus dem Ketonharz gebildet worden war.

Die Fig. 12 verdeutlicht anhand eines Diagramms die Änderung der für die Aufzeichnung erforderlichen Laserleistung und die Fehlerrate des Auslesevorgangs bei einer Änderung der Dicke der Aufzeichnungsschicht aus der organischen Substanz. Der restliche Aufbau des Aufzeichnungsmediums entspricht dem, wie er für die Fig. 11 angegeben ist. Die Kurve 91 stellt eine charakteristische Kurve für die Auslese- Fehlerrate dar, während die Kurve 92 eine charakteristische Kurve für die Laserleistung wiedergibt, die für die Aufzeichnung erforderlich ist. Es ist ersichtlich,

daß im Hinblick auf die Lese-Fehlerrate eine Dicke von mindestens 20 nm bis höchstens 250 nm geeignet

ist.

In der nachstehenden Tabelle 2 sind weitere erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedien zusammengestellt, bei denen die für die ersten und zweiten Schichten verwendeten anorganischen Materialien von den Bi-In-S-Materialien der bisherigen Beispiele verschieden sind. Mit diesen Aufzeichnungsmedien lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen.

Tabelle 2

Anorganisches Material	Anorganisches Material	Aufzeichnungsschicht
für die erste Schicht	für die zweite Schicht
Bi₈₀O₂₀	Bi₅₅O₄₅	Alkylphenolharz
Sn₈₀O₂₀	In₁₅Sn₄₀O₄₅	Mit Naturharz denaturiertes Maleinsäureharz
Sn₇₀S₃₀	SnS	Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht
Bi₇₀O₃₀	Bi₅₀O₅₀	Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht
Te	In₂S₃	Ketonharz
In₇₀O₃₀	In₂O₃	Alkylphenolharz
Bi₈₀O₂₀	In₂S₃	Alkylphenolharz
Sn₁₀In₆₀O₃₀	Bi₅OO₄₀Se₁₀	•Alkylphenolharz
Sb₇₀Se₃₀	Sb₂S₃	Polyamidharz
Pb₆₀S₃₀Se₁₀	SnS	Methylenbisstearylsäureamid
Te₆₅O₃₅	Te₄₀O₆₀	Stearinsäureamid
Ge₆₅S₃₅	GeS	Verseifter Fettsäureester
Bi₇₀Se₃₀	In₄₀Se₅₀S₁₀	Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht
In₇₀Se₂₀O₁₀	Pb₅₀S₄₀O₁₀	Celluloseacetet

Die Fig. 13 verdeutlicht anhand von Kurven das Schichtdicke von 80 nm als erste Schicht aus dem un-Reflexionsvermögen bei verschiedenen Wellenlängen, 65 organischen Material, In₂S₃ mit einer Dicke von

150 nm als zweite Schicht aus dem anorganischen Material und eine Ketonharzschicht mit einer Dicke von 120 nm als Aufzeichnungsschicht aus der organi-

und zwar A vor dem Auftragen der Aufzeichnungsschicht aus der organischen Substanz und B nach deren Auftrag, wobei in diesem Fall Wismut in einer

sehen Substanz verwendet werden. Wenn die Dicke der zweiten Schicht aus dem anorganischen Material etwa 30 nm beträgt, erfolgt weder eine Verminderung des Reflexionsvermögens bei Wellenlängen oberhalb 800 nm vor dem Auftrag dieser Schicht, noch eine Verminderung des Reflexionsvermögens bei Wellenlängen oberhalb 1000 nm nach deren Auftrag, wobei sich hohe Reflexionswerte ergeben. Andererseits erzielt man einen hohen Kontrast in der Nähe von 830 nm. In diesem Fall sind die Schwankungen des Reflexionsvermögens bei Wellenlängen unterhalb 800 nm gering. Die Wellenlängen-Reflexionskurve war dabei ähnlich wie die von Fig. 8.

Beispiel 3

Nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 bereitet man ein scheibenförmiges Substrat aus chemisch verstärktem Glas.

Dann beschickt man die Verdampfungsschiffchen 106,107 bzw. 108 mit Gold, Wismut und Behensäure als Ausgaiigsmaterialien.

Zunächst evakuiert man das Innere der Bedampfungsvorrichtung auf 2,67 χ 10~⁵mbar (2 χ 10~⁵ Torr). Man verdampft Gold und dampft es bis zu einer Schichtdicke von etwa 10 nm mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von 30 nm/min auf, um in dieser Weise die erste Stabilisatorschicht zu bilden. Anschließend dampft man Wismut mit einer Geschwindigkeit von 60 nm/min bis zu einer Dicke von 40 nm auf, um die erste Schicht aus dem anorganischen Material zu bilden. Anschließend dampft man erneut Gold bis zu einer Schichtdicke von 5 nm auf, um die zweite Stabilisatorschicht zu bilden.

In der nächsten Stufe evakuiert man das Vakuumgefäß auf 2,67 x 10-⁵mbar (2 χ 10"⁵ Torr), worauf man Strom durch das Schiffchen 107 führt, um die Behensäure zu verdampfen und sie in einer Schichtdicke von etwa 80 nm aufzudampfen. In dieser Weise wird die Aufzeichnungsschicht gebildet.

Die Lese-Fehlerrate dieses Aufzeichnungsmediums beträgt etwa 3 χ 10"⁶.

Wenn die Dicke der zweiten Stabilisatorschicht gesteigert wird, wird eine hohe Leistung für die Aufzeichnung erforderlich und es ergibt sich ein Anstieg der Fehlerrate wie folgt:

15 nm:~20 mW, 20. nm:~30 mW, 30 nm:
Das Aufzeichnen ist nicht möglich.

Wenn die Dicke der ersten Stabilisatorschicht gesteigert wird, steigt die Aufzeichnungsleistung wie folgt an:

40 nm:~20 mW, 50 nm:~30 mW, 70 nm:
Das Aufzeichnen ist unmöglich.

Wenn man keine der Stabilisatorschichten auf beiden Seiten bildet, nimmt der. Transmissionsfaktor der Wismutschicht zu, wodurch die Empfindlichkeit bei einem Lebensdauertest, bei dem Licht einer Halogenlampe mit 60 000 Lux während 500 Stunden bei 60° C auf das Aufzeichnungsmedium gerichtet wird, auf etwa ²/i abnimmt. Im Gegensatz dazu ergibt sich bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Beispiel bei dem gleichen Test nur eine geringe Verminderung der Empfindlichkeit Selbst wenn man die Stabilisatorschicht auf 1 mn verdünnt, lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen. Wenn die Schichtdicke jedoch lediglich 0,5 nm beträgt, ergibt sich eine abrupte Steigerung der Empfindlichkeit. Bei Stabilisatorscbichten aus anderen Materialien als Gold lassen sich ähnliche Effekte feststellen.

Die für die Aufzeichnung erforderlighe Leistung steigt wegen der Wärmeleitung an, wenn die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht groß gemacht wird, und wegen der Abnahme der Lichtabsorption, wenn man diese Dicke der lichtabsorbierenden Schicht klein macht. Demzufolge verkürzt sich die Lebensdauer des Halbleiterlasers.

200 mn:-20 mW, 300 nm:~30 mW,
5nm:~20mW, 2nm:~30mW, 1 nm: *· .

Die Aufzeichnung ist nicht möglich.

Der bevorzugte Bereich für die Dicke der Aufzeichnungsschicht entspricht dem von Beispiel 1. ν

Bei dem erstgenannten Beispiel wurde weiterhin versucht, aus dem Schiffchen 108 Cerdioxid aufzudampfen, nachdem die zweite Stabilisatorschicht aufgedampft worden war und bevor die AufzeichnungSr schicht aufgedampft wurde. Bei einer Änderung der Dicke der Cerdioxidschicht und einer gleichzeitigen Änderung der Dicke der Aufzeichnungsschicht derart, daß das Minimum des Reflexionsvermögens stets

bei 830 nm liegt, ergeben sich folgende Änderungen der Fehlerrate:

10nm:-10-⁵, 20nm:~10-⁴,
30nm:~10~³.
Wenn man eine In₂S₃-Schicht mit einer Dicke von etwa 180 nm anstelle der Cerdioxidschicht bildet,

steigt die für den Aufzeichnungsvorgang erforderliche

Laserleistung an, während die Fehlerrate etwa

5 χ ip-^s beträgt.

Es ist weiterhin günstig, anstelle des in dem voriiegenden Beispiel verwendeten Acrylharzes chemisch verstärktes Glas zu verwenden. Das chemisch verr, stärkte Glas besitzt eine hohe Festigkeit, zeigt geringe¹ Veränderungen und besitzt eine harte Oberfläche. _ä
Neben den oben angesprochenen Aufzeichnurigs-:

so medien kann man mit Aufzeichnungsmedien, die üri-, ter Verwendung der in der nachstehenden Tabelle 3 angegebenen Lichtabsorptionsschichten und Aufzeichnungsschichten gebildet worden sind, ähnliche Eigenschaften erzielen.

Tabelle 3 Nr. Erste Stabilisatorschicht Lichtabsorbierende Schicht Zweite Stabilisatorschicht Aufzeichnungsschicht

1 Pd

2 Au

Bi
Bi

Behensäure

arl#»ir»h7#»itifY«e A

Tabelle 3

Nr. Erste Stabilisatorschicht

Lichtabsorbierende Schicht	Zweite Stabilisatorschicht	fen von Wismut in O₂-GaS	Hierzu S Blatt	Au	Aufzeichnungsschicht
Bi₉₀Oi₀ (durch Verdamp	Au	gebildete Schicht)			Stearinsäure
Te₆₀O₄₀	Pd
	Co
Te	Sn	Polyäthylen mit niedrigem
Te	Ag	Molekulargewicht
Te	Zeichnungen	Succinimid
SieoHio	Bernsteinsäure
Fumarsäure
Palmitinsäure

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsmedium fur Lichtstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, bestehend aus einem Substrat (1), einer darüber angeordneten ersten Schicht (2,22) hoher thermischer Leitfähigkeit sowie einer darüber angeordneten organischen Schicht (3,24) geringer thermischer Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht hoher thermischer Leitfähigkeit eine lichtabsorbierende Schicht (2,22) ist, welche aus mindestens einem Element aus der Gruppe In, Bi, Te, Sb, Ge, Sn, Pb, Cr, Nb, Ni, Pd, Fe, Pt, Re, Ta, Th, Ti, Zr und Tl in einer Gesamtmenge von mindestens 65 Atom-% aufgebaut ist, und daß das eigentliche Aufzeichnungsmedium durch die darüber liegende organische Schicht (3,. 24) geringer thermischer Leitfähigkeit gebildet ist, welche aufgrund der Lichtabsorption an der darunterliegenden ersten lichtabsorbierenden Schicht (2, 22) selektiv verformt und/oder zum Verdampfen gebracht ist.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (22) aus dem anorganischen Material mit einer weiteren, zweiten Schicht (23) aus einem anorganischen Material überdeckt ist, die eine Lese-Lichtdurchlässigkeit besitzt, die größer ist als die der ersten Schicht (22) aus dem anorganischen Material, wobei die organische Schicht (24) auf der zweiten Schicht (23) aus dem anorganischen Material angeordnet ist.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Material der ersten Schicht (22) ein anorganisches Material der allgemeinen Formel

A_x- B_Y

in der

A für mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe,
B mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe und
65 <. χ £ 100 und 0 ψ y <. 35 bedeuten,
ist und das anorganische Material der zweiten Schicht (23) ein anorganisches Material der allgemeinen Formel

D, -E₁

in der

D mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe,
E mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe und
25 < s £ 60 und 40 <. t <. 75 bedeuten,
ist.

4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (2,22) aus einem anorganischen Material der allgemeinen Formel

A_x ■ B_y

in der

A mindestens ein Element aus der In, Bi, Te, Sb, Pb, Ge und Sn umfassenden Gruppe,
B mindestens ein Element aus der S, Se und O umfassenden Gruppe und

65 <. χ <. 80 und 20 £ y <. 35 bedeuten, besteht.

5. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Schicht (3, 24) aus einem organischen Material gebildet ist, das einen Schmelzpunkt oder einen Erweichungspunkt von 60 bis 200° C aufweist.

6. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schichten (22,23) aus dem anorganischen Material eine Zusammensetzung besitzen, die sich in Richtung ihrer Dicke ändert.

7. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht (22) hoher thermischer Leitfähigkeit eine Dicke im Bereich von 30 nm bis 300 nm, die zweite Schicht (23) aus dem anorganischen Material eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 300 nm und die Schicht aus dem organischen Material eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 250 nm aufweist.

S. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) der zweiten aus anorganischem Material bestehenden Schicht (23) in einem Bereich von 20 um bis 300 nm liegt und für diese Schicht die Beziehung 2 · η ■ d = ml ± Δλ erfüllt ist, worin η der Brechungsindex, m eine ganze Zahl und /. die Wellenlänge des Leselichts sind und die Beziehung 30 nm ■£. Δ). <> 90 nm gilt.

9. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stabilisatorschicht (30, 31) in der Nähe mindestens einer Oberfläche der ersten Schicht (2) hoher thermischer Leitfähigkeit angeordnet ist, wobei die organische Schicht (24) auf der Stabilisatorschicht vorliegt.

10. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorschicht (30, 31) als Hauptbestandteil mindestens ein Element aus der Au, Ag, Al, Pd, Ti, Zr, Rh, Pt, Th, Cr, Ni, Co, Sn, Ge und Si umfassenden Gruppe enthält.

11. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatorschicht (30), die auf der von der organischen Schicht (3, 24) abgewandten Seite vorgesehen ist, eine Dicke von I nm bis 50 nm besitzt, während die andere Stabilisatorschicht (31), die auf der der Aufzeichnungsschicht benachbarten Seite vorliegt, eine Dicke von 1 nm bis 10 nm besitzt.

12. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht (2) hoher thermischer Leitfähigkeit 20 nm bis 300 nm und die Dicke der organischen Schicht (24) 20 nm bis 200 nm betragen.

13. Aufzeichnungsmedium nach den Ansprüchen 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht (2) hoher thermischer Leitfähigkeit 2 bis 300 nm und die Dicke der organischen Schicht (24) 20 bis 200 nm betragen.