CN100354961C - 光学信息记录介质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学信息记录介质包括氧氮化物绝缘膜，所述的膜具有比SiON膜高的成膜速度，因而适合批量生产。记录介质在长期的环境试验后在折射率上几乎没有变化。ZnS-SiO2制成的第一绝缘层、硅-镍氧氮化物制成的氧氮化物绝缘层、ZnS-SiO2制成的第二绝缘层、GeN制成的第一界面层、Ge2Sb2Te5制成的记录层、GeN制成的第二界面层、ZnS-SiO2制成的第三绝缘层和反射层以上述顺序连续地布置在一透明基片上。在含氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射形成氧氮化物绝缘层。使氧氮化物绝缘层的折射指数低于第一绝缘层和第二绝缘层的折射指数，使无定形状态的记录层的光吸收系数低于晶体状态的记录层的光吸收系数。

Description

光学信息记录介质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光学信息记录介质及其制备方法，为了使用可重写光学信息记录/复制设备记录信息，该光学信息记录介质适合用激光束照射。更具体地说，它涉及一种相变化型光盘介质及其制备方法，通过将其记录层的相态转变为无定形状态或晶态而使其适合记录信息，并且通过使用记录层在不同相态时所具有的不同光学特性复制信息。
背景技术
因为用于光学信息记录/复制的光头能够很快地存取记录介质并和其不接触，在该介质上记录大量信息或从介质上复制大量信息，因此使用激光束的光学信息记录/复制一直在各种行业用于大容量的存储。用于光学信息记录/复制的光学信息记录介质分类为只复制型例如用户仅能从其复制资料(即数据)的压密光盘和激光盘、用户可以记录其它资料的一次性写入型光盘和用户可以记录和重复地擦除资料再写入的可重写型。一次性写入型和可重写型光学信息记录介质被用作计算机的外部存储器和介质，存储文档文件和图像文件。
可重写型光学信息记录介质包括使用记录膜的相变化的相变化型光盘和使用垂直磁化膜的磁场方向变化的磁光磁盘。在这些中，相变化型光盘被认为是可重写型光学信息记录介质的主流，这是因为它不象磁光磁盘，它不需要外部磁场就可在其上记录信息并容易地重写。
在传统的相变化型光盘中，一般地，无定形状态记录层的光吸收系数Aa值高于晶体状态层的光吸收系数Ac值。因此，随着为了增加记录密度，相变化型光盘介质的记录磁道的行距变窄时，排放在如下所述的相邻记录磁道并具有高的光吸收系数的记录痕迹高速地吸收激光束：所述磁道已经记录信息，为无定形状态。结果，无定形状态的记录痕迹的温度升高，使记录痕迹结晶，从而擦除记录在记录痕迹上的信息。换句话说，在那儿发生交叉擦除。
使无定形状态记录层的光吸收系数Aa值低于结晶状态层的光吸收系数Ac值，能够有效地防止这个问题发生。已经开发出了使Aa低于Ac的技术。根据这个技术，连续地排放第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，使第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时使第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1。更具体地，如一般实例，折射指数约为2.3的ZnS-SiO2膜用于上述绝缘层的第一和第三绝缘层，折射指数约为1.5的SiO2膜或折射指数约为1.7的Al2O3膜用于第二绝缘层。备选地，根据使用记录介质的情况，可以将折射指数约为1.9的SiN膜用于第二绝缘层(例如见JP-A-2000-90491和2000-105946)。
当SiO2膜或Al2O3膜用于第二绝缘层时，一般地将SiO2靶或Al2O3靶用于膜形成过程。但是已经发现该过程的成膜速度低，因此该过程不适合批量生产。相反，当折射指数约为1.9的SiN膜用于第二绝缘层时，为了满足Aa＜Ac的要求，不可避免地需要使上述第四绝缘层相当地厚。这样也已经发现，记录介质的抗重复O/W性能被降低。
为了解决上述问题，已经开发出使用Si靶在氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中形成SiON膜代替上述SiO2、Al2O3或SiN膜的技术。已经报道当使用这样的SiON膜代替SiO2、Al2O3或SiN膜时，可以得到较高的成膜速度，生产出具有相当低的折射指数的绝缘膜。从批量生产和抗重复O/W性能考虑，使用这样的膜是有利的(例如见第15届相变化光学信息存储会议(Proceedings of the 15th Symposium on Phase Change OpticalInformation Storage)PC0S2003，第56-61页(2003))。
但是上述已知技术存在以下问题。如上面指出的，使用Si靶在氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中形成SiON膜，成膜速度约为传统生产SiO2或Al2O3膜方法的三倍，但是和形成ZnS-SiO2膜的方法的成膜速度相比是相当地低，所述ZnS-SiO2膜普遍用于相变化记录介质。更具体地，形成SiON膜的成膜速度大约是形成ZnS-SiO2膜的2/3。这样由于当充当绝缘层的SiON膜夹在上层ZnS-SiO2膜和下层ZnS-SiO2膜之间时，成膜速度不平衡，生产率不能令人满意的问题仍然没有解决。
另一方面，在使用Si靶在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中形成的SiON膜获得记录介质的情况中，已经认识到，如果该介质维持在高温/高湿条件下，该介质的折射率在环境试验前和后发生变化，在环境试验后下降。一般地需要记录介质的折射率在环境试验前和后不发生变化。换句话说，当记录介质长时间使用时折射率的不稳定性变成一个问题。
发明内容
考虑到上述问题，因此本发明的目的是提供一种光学信息记录介质，该介质包括排放在激光束接收侧的基片和信息记录层之间的至少一层氧氮化物绝缘层，其中所述氧氮化物绝缘膜具有比SiON膜高的成膜速度，适合批量生产，长时间的环境试验之后折射率几乎没有变化，并且提供了所述介质的生产方法。
本发明的第一方面是提供一种光学信息记录介质，该介质包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，所述第二绝缘层是：以Si为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的Si系氧氮化物。在所述记录介质中，所述第二绝缘层是含有39-67.5原子％的氧的Si系氧氮化物。所述第二绝缘层具有1.43-1.8的折射指数。
本发明的第二方面是提供一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，所述第二绝缘层是：以Al为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的Al系氧氮化物。在所述记录介质中，所述第二绝缘层是含有35-67.5原子％的氧的Al系氧氮化物。所述第二绝缘层具有1.5-1.8的折射指数。
本发明的第三方面是提供一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，所述第二绝缘层是：以AlSi为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的AlSi系氧氮化物。在所述记录介质中，所述第二绝缘层是含有39-67.5原子％的氧的AlSi系氧氮化物。所述第二绝缘层具有1.43-1.8的折射指数。
本发明的第四方面是提供一种制备光学信息记录介质的方法，包括在基片上顺次层叠有第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射在基片上形成的；其中所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为Si，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
本发明的第五方面是提供一种制备光学信息记录介质的方法，该方法包括在基片上顺次层叠有第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射在基片上形成的；其中所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为Al，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
本发明的第六方面是提供一种制备光学信息记录介质的方法，包括在基片上顺次层叠有第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射在基片上形成的；其中所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为AlSi，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
因此根据本发明，可以有效地形成折射指数基本等于SiO2膜或SiON膜的氧氮化物绝缘层，由反应溅射方法使用由含有Si、Al或AlSi的合金作为主组分制成的靶在含氩气、氧气和氮气的气氛中形成膜，成膜速度不小于SiON膜的成膜速度的两倍，所述主组分中加入选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。这样就可以高生产率地制备光学信息记录介质。另外根据本发明，可以提供一种介质的折射率随时间几乎不变化和具有优越可靠性的光学信息记录介质。
附图说明
图1是本发明第一方面的光盘的示意截面图。
图2是表示混合气体中O2含量对成膜速度影响的图。
图3是表示混合气体中O2含量对硅-镍氧氮化物膜的折射指数影响的图。
图4是表示各个折射指数不同的硅-镍氧氮化物膜的元素含量的图。
图5是表示不同硅-镍氧氮化物膜的密度的图。
图6是表示混合气体中O2含量对成膜速度和折射指数影响的图。
图7是表示混合气体中O2含量对成膜速度影响的图。
图8是表示混合气体中O2含量对折射指数影响的图。
图9是表示混合气体中O2含量对成膜速度和折射指数影响的图。
图10是含Ni的膜和不含Ni的膜的成膜速度比较图。
图11是含Ni的膜和不含Ni的膜的折射指数比较图。
图12是本发明的第11方案的光盘的示意截面图。
具体实施方式
现在参照解释本发明优选方案的附图更加详细地描述本发明。首先描述本发明的第1方案。
图1是本发明的光学信息记录介质(光盘)的第1方案的示意截面图。所述光盘为可重写相变化型光盘，一般为DVD(数字通用磁盘)。
如图1所示，本方案的光盘是在透明基片1上以下列顺序连续布置下列各层制成：第一绝缘层2、氧氮化物绝缘层3、第二绝缘层4、第一界面层5、信息记录层6、第二界面层7、第三绝缘层8和反射层9。将另一个透明基片(未表示出)粘合在反射层9上。
所述透明基片1一般由塑料、树脂或玻璃制成，具有例如0.6mm的厚度。曲折的槽脊(meander)和凹槽基本上在相同循环中交替地在所述透明基片1上形成以制成记录磁道。另外，通过调整记录磁道凹槽的槽脊在所述透明基片1上制成摆频调制型格式调制区。安排相邻记录磁道的格式调制区使得它们在半径方向上不相互干扰。
所述第一绝缘层2、第二绝缘层4和第三绝缘层8一般由ZnS-SiO2制成。所述氧氮化物绝缘层3一般由硅-镍氧氮化物(SiNiON)制成。所述氧氮化物绝缘层2的硅-镍氧氮化物膜经反应溅射形成，其氧浓度一般为39-67.5原子％。一般地，例如所述第一界面层5和第二界面层7由GeN制成，所述信息记录层6由Ge2Sb2Te5制成。所述反射层9一般由AlTi制成。其它透明基片(未表示出)一般具有0.6mm的厚度。
无定形状态的记录层6的光吸收系数Aa低于晶体状态的光吸收系数Ac。为了实现Aa＜Ac，各层的折射指数选择下列值。一般由塑料、树脂或玻璃制成的透明基片1的折射指数通常在1.5和1.6之间。因为第一绝缘层2和透明基片1是光学相当的，如果第一绝缘层2的折射指数n1基本等于透明基片1的折射指数n0，不能满足上述Aa＜Ac的要求，因此必须使第一绝缘层2的折射指数高于透明基片1的折射指数。另外，需要第一绝缘层2很好地粘附到透明基片1上。基于这些考虑，第一绝缘层2、第二绝缘层4和第三绝缘层8由ZnS-SiO2制成。ZnS-SiO2的折射指数约为2.35。将Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C元素组中的至少一种元素加入到一般由硅-镍氧氮化物制成的氧氮化物绝缘层2，优选加入比率为0.2-10原子％。
氧氮化物绝缘层3的硅-镍氧氮化物膜的折射指数大约在1.43和1.8之间。因此在第一绝缘层2的折射指数n1和氧氮化物绝缘层3的折射指数n2具有关系式n1＞n2的同时，氧氮化物绝缘层3的折射指数n2和第二绝缘层4的折射指数n3具有关系式n2＜n3。这样可以使无定形状态的记录层6的光吸收系数Aa低于晶体状态的光吸收系数Ac。
如后面叙述的，如果硅-镍氧氮化物膜的氧浓度低于39原子％，氧氮化物绝缘层3的硅-镍氧氮化物膜的折射指数较高。那么为了满足Aa＜Ac的要求，必须使第三绝缘膜8相当地厚。如果光盘重复地用于信号记录/复制，相当厚的第三绝缘膜8反过来又降低信号质量。另一方面，如果形成硅-镍氧氮化物膜以具有超过67.5原子％的氧浓度，成膜速度下降，减少了膜形成生产率。因此硅-镍氧氮化物膜的氧浓度一般在39原子％和67.5原子％之间。
下面描述本方案的具有上述结构的光盘的操作。首先描述在光盘上记录信息的操作。在初始状态，记录层6的所有区域为晶体状态。激光束从下面照射到透明基片1上。激光束穿过透明基片1、第一绝缘层2、氧氮化物绝缘层3、第二绝缘层4和第一界面层5，到达记录层6。到达记录层6的激光束穿过第二界面层7和第三绝缘层8，被反射层9反射。然后激光束穿过第三绝缘层8和第二绝缘层7，再次到达记录层6。结果记录层6的记录点被加热，表现出温度高于记录层6的熔融点，熔融。因此当它固化以记录信息时，记录点变为无定形状态。
当读取记录在光盘上的部分或所有信息时，激光束照射到记录层6上，检测到记录层6的不同记录点的折射率差别。更具体地，无定形状态的记录层6的折射率比晶体状态的高，因此可以通过检测折射率的差别读取记录在光盘上的部分或所有信息。当擦除记录在光盘上的部分或所有信息时，正讨论的记录层6的记录点经激光束照射被加热到高于结晶温度但低于记录层6的熔融点的温度。结果记录层6的记录点被结晶，其上记录的信息被擦除。
根据这个方案，可以以常规SiON膜两倍的成膜速度得到高质量的硅-镍氧氮化物膜，有效地防止由于用于氧氮化物绝缘层3的反应溅射而降低膜密度。因此如果长期保留记录资料，可以准确地复制记录在没有任何折射率明显变化的光盘上的信息。
下面描述本发明的第2方案。本方案不同于上述第1方案之处在于，将反应溅射生产的铝-镍氧氮化物膜(AlNiON)用于氧氮化物绝缘层3(见图1)。所述铝-镍氧氮化物膜的氧含量一般在35-67.5原子％之间。如后面叙述，当铝-镍氧氮化物膜的氧浓度低于35原子％时，氧氮化物绝缘层3的铝-镍氧氮化物膜的折射指数较高。那么为了满足Aa＜Ac的要求，必须使第三绝缘膜8相当地厚。当光盘重复用于信号记录/复制时，相当厚的第三绝缘膜8反过来又降低信号质量。另一方面，如果形成铝-镍氧氮化物膜以具有超过67.5原子％的氧浓度，成膜速度下降，减少了膜形成生产率。因此铝-镍氧氮化物膜的氧浓度一般在35和65.5原子％之间。除了上述之外，本方案的结构、操作和优点和第1方案的相同。
下面描述本发明的第3方案。本方案不同于上述第一个方案之处在于，将反应溅射生产的铝-硅-镍氧氮化物膜(AlSiNiON)用于氧氮化物绝缘层3(见图1)。所述铝-硅-镍氧氮化物膜的氧含量一般在39和67.5原子％之间。如后面叙述，当铝-硅-镍氧氮化物膜的氧浓度低于39原子％时，氧氮化物绝缘层3的铝-硅-镍氧氮化物膜的折射指数较高。那么为了满足Aa＜Ac的要求，必须使第三绝缘膜8相当地厚。当光盘重复用于信号记录/复制时，相当厚的第三绝缘膜8反过来又降低信号质量。另一方面，当形成铝-硅-镍氧氮化物膜以具有超过67.5原子％的氧浓度时，成膜速度下降，减少了膜形成生产率。因此铝-硅-镍氧氮化物膜的氧浓度一般在39和67.5原子％之间。除了上述之外，本方案的结构、操作和优点和第1方案的相同。
下面描述本发明的第4方案。这是第1方案的上述光学信息记录介质(光盘)的制备方法的方案。如图1所示，使用串连式(inline type)溅射系统在透明基片1上连续地形成第一绝缘层2、氧氮化物绝缘层3、第二绝缘层4、第一界面层5、记录层6、第二界面层7、第三绝缘层8和反射层9，所述透明基片1具有导向激光束的导向槽(未表示出)，下面描述该过程。在串连式溅射系统中，靶和基片的距离一般为15cm。
首先，用例如2.2W/cm2的功率密度，一般在0.1Pa的压力下在氩气气氛中使用ZnS-SiO2靶进行溅射操作，形成例如35nm厚的ZnS-SiO2膜，作为透明介质1上的第一绝缘层2。
然后，用例如2.5W/cm2的功率密度，一般在0.2Pa的压力下在氩气、氮气和氧气的混合气体气氛中使用Si99Ni1靶(原子％)进行反应溅射操作，形成例如40nm厚的硅-镍氧氮化物膜，作为第一绝缘层2上的氧氮化物绝缘层3。用于反应溅射操作的混合气体具有以下六点定义的六边形内的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，依照(Ar，O，N)体积％计。
此后，一般用例如2.2W/cm2的功率密度，在0.1Pa的压力下在氩气气氛中使用ZnS-SiO2靶进行溅射操作，形成例如30nm厚的ZnS-SiO2膜，作为氧氮化物绝缘层3上的第二绝缘层4。
接着，一般用例如0.8W/cm2的功率密度，在0.9Pa的压力下在氩气和氮气的混合气体气氛中使用Ge靶进行反应溅射操作，形成例如5nm厚的GeN膜，作为第二绝缘层4上的第一界面层5。
然后，一般用例如0.27W/cm2的功率密度，在1.0Pa的压力下在氩气气氛中使用Ge2Sb2Te5靶进行溅射操作，形成例如13nm厚的Ge2Sb2Te5膜，作为第一界面层5上的记录层6。
此后，一般用例如0.8W/cm2的功率密度，在0.9Pa的压力下在氩气和氮气的混合气体气氛中使用Ge靶进行反应溅射操作，形成例如5nm厚度的GeN膜，作为记录层6上的第二界面层7。
接着，一般用例如2.2W/cm2的功率密度，在0.1Pa的压力下在氩气气氛中使用ZnS-SiO2靶进行溅射操作，形成例如25nm厚的ZnS-SiO2膜，作为第二界面层7上的第三绝缘层8。
然后，一般用例如1.6W/cm2的功率密度，在0.08Pa的压力下在氩气气氛中使用含有2质量％Ti的AlTi合金靶进行溅射操作，形成例如100nm厚的AlTi合金层，作为第三绝缘层8上的反射层9。
然后，将一般0.6mm厚的透明基片(未表示出)粘合到反射层9上，生产第1方案的相变化型光盘。
下面解释在形成氧氮化物绝缘层3时选择下述六点所定义的六边形及其内部区域作为混合气体组分的合适范围的原因：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，依照(Ar，O2，N2)体积％计。
在试验中，在反应溅射操作中改变混合气体的组分，制备氧氮化物绝缘层3(硅-镍氧氮化物膜)的样品。更具体地，按照第4方案的方法，分别在60-95体积％、0-12体积％和1-40体积％的范围内改变氩气、氧气和氮气的含量。如上面指出的，使用Si99Ni1靶(原子％)作为靶，在膜形成过程中维持气体压力为0.2Pa。
图2是表示混合气体中氧气含量对成膜速度影响的图，该图的横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和硅-镍氧氮化物膜的成膜速度。图3是表示混合气体中氧气含量对硅-镍氧氮化物膜的折射指数影响的图，该图的横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和硅-镍氧氮化物膜的折射指数。图6是表示混合气体不含有氮气时，混合气体中氧气含量对成膜速度和折射指数影响的图，该图的横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和硅-镍氧氮化物膜的成膜速度与折射指数。尽管仅在图2和图3中表示出氩气和氧气的含量，但是可以想到，从总含量(100体积％)减去氩气和氧气的含量可以得到氮气的含量。
从图2看到，在氩气含量不低于70体积％时，随着氧气含量增加，成膜速度升高。在氧气含量固定时，随着氩气含量增加，成膜速度升高。另一方面，在氩气含量不高于65体积％时，随着氧气含量增加，成膜速度逐渐下降。
从图3看到，尽管随着氧气含量增加，硅-镍氧氮化物膜的折射指数逐渐下降，但是当氩气含量低时，折射指数趋于表现出小值。
同时如上面指出的，氧氮化物绝缘层3的折射指数要满足的要求是：第一绝缘层2和第二绝缘层4中各层的ZnS-SiO2膜的折射指数都要低于2.35，氧氮化物绝缘层3的折射指数很大程度地不同于第一绝缘层2和第二绝缘层4各层的折射指数，原因描述如下。如果氧氮化物绝缘层3的折射指数在1.43和1.8之间，可以使第三绝缘层8(ZnS-SiO2膜)的厚度相当地小，落在相当宽的范围(约在15nm和40nm之间)内，以满足对记录层6的要求Aa＜Ac。另一方面如果氧氮化物绝缘层3的折射指数在1.9和2.0之间，必须使第三绝缘层8(ZnS-SiO2膜)的厚度相当地大，落在相当窄的范围(在40nm和50nm之间)内，以满足Aa＜Ac的要求。并且因为氧氮化物绝缘层3的折射指数和第一绝缘层2与第二绝缘层4各自的折射指数仅存在微小区别，如果氧氮化物绝缘层3的折射指数在2.0和2.2之间，对于记录层6来说，不可能使第三绝缘层(ZnS-SiO2膜)的厚度满足Aa＜Ac的要求，因此不可能使用这样的值设计出信息记录介质。
从上述得出，氧氮化物绝缘层3的折射指数优选低于1.9。另外从批量生产的角度考虑，成膜速度需要尽可能地高。
满足上述要求的混合气体的含量对应着由下述六点确定的六边形及其内部区域的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O2，N2)体积％。更优选地，只要氩气的含量在70体积％和90体积％之间，氧气含量为9体积％可以得到最高的成膜速度和低的折射指数。
发现在这样的组成的混合气体气氛中使用反应溅射形成的硅-镍氧氮化物膜的折射指数(n2)在1.43和1.8之间的范围内。含有经上述方法形成氧氮化物绝缘层3的相变化型光盘的记录层6的光吸收系数在晶体状态和无定形状态下进行观察。发现当n2＝1.43时，Aa＝62.2％，Ac＝82.4％；当n2＝1.8时，Aa＝60.2％，Ac＝81.5％。在两种情况下都能满足Aa＜Ac的要求。
图4表示通过分析测定表现出不同折射指数的SiNiON膜中含Si、Ni、O和N的含量得到的结果。图4表示在折射指数在1.43和1.8之间范围内的SiNiON膜的情况中，随着折射指数提高，氧浓度降低和氮浓度增加的趋势。另一方面，随着折射指数提高，硅浓度表现出稍微增加的趋势。最后，不管折射指数值怎样变化，Ni含量基本保持在同一水平。
图5是表示相同SiNiON膜的折射指数和密度之间的关系的图。随着膜的折射指数增加，SiNiON膜的密度增加。从图4和5可以看到，使用上述组成的混合气体制备的硅-镍氧氮化物膜的氧浓度和膜密度为：折射指数(n2)为1.43的膜的氧浓度和膜密度分别为67.5原子％和2g/cc，折射指数(n2)为1.8的膜的氧浓度和膜密度分别为39原子％和2.4g/cc。当使用折射指数在上述范围内的氧氮化物绝缘层3时，满足Aa＜Ac要求的第三绝缘层3的膜厚度在15和40nm之间，证明可以设计出这样的信息记录介质，其膜厚度具有相当宽的范围。因此可以高生产率地生产出满足Aa＜Ac要求的光盘，具有如上述方案的优越的重复记录/复制特性。使用RBS(卢瑟福后向散射光谱)和NRA(核反应分析)分析上述膜所含元素的含量和膜密度。
下面讨论在上述条件下制备的相变化型光盘的可靠性。在试验中，驱动本方案的光盘以5.9m/sec的线速度旋转，使用具有数值孔径为0.65的透镜的光头照射405nm波长的蓝激光束在它上面记录信息。更具体地，在槽脊区(land section)上记录4MHz频率和50％负荷比的信号，接着在位于该槽脊区的相反侧面的相邻凹槽区上记录8MHz频率和50％负荷比的信号。重复上述记录循环，观察到记录在槽脊区上的4MHz频率的信号的载波变化。结果发现，如果重复地重写记录在相邻凹槽区上的信息，记录在槽脊区上的信号不被影响。另外，重复记录4MHz频率和50％负荷比的信号500,000次后没有观察到载波和噪声的变化。
现在参照图6讨论使用不含氮气的混合气体的试验。在这个试验中，通过反应溅射制备SiNiO膜代替本方案的氧氮化物绝缘层3(见图1)。换句话说，在压力为0.2Pa的仅含氩气和氧气、不含氮气的混合气体气氛中使用Si99Ni1靶(原子％)并将靶和基片相互分离15cm，使用2.2W/cm2的功率密度反应溅射以形成SiNiO膜。在试验中改变混合气体中氧气含量。
如图6所示，当氧气含量在10和30体积％之间的范围内时，得到折射指数约在1.45和1.54之间的SiNiO膜。但是，成膜速度不高于21/min，和在如上述含氩气、氧气和氮气的混合气体气氛得到的成膜速度(大约在140和250/min之间)相比是非常低的。尽管折射指数能满足Aa＜Ac的要求，但是因为成膜速度非常地低，不推荐将这个试验方法用于批量生产。
当在仅含例如氩气的稀有气体和氧气的混合气体气氛中使用Si99Ni1靶(原子％)生产用于氧化物绝缘层的膜时，成膜速度非常低，以显著地减少了生产率。
现在讨论使用不含氧气的混合气体的试验。在这个试验中，反应溅射制备SiNiN膜以代替本方案的氧氮化物绝缘层3(见图1)。换句话说，在压力为0.2Pa的仅含氩气和氮气、不含氧气的混合气体中使用Si99Ni1靶(原子％)，将靶和基片相互分离15cm，使用2.5W/cm2的功率密度反应溅射形成SiNiN膜。可以看到这对应着图2和3中氧气含量等于0％的情况。从图2和3可以看到，当氧气含量等于0体积％和氩气含量为70体积％时，得到折射指数为1.95的SiNiN膜。但是，如果和氧气含量不低于2体积％的情况相比，SiNiN膜的成膜速度是低的。总而言之，从批量生产考虑，硅-镍氧氮化物膜比硅-镍氮化物膜好得多。
下面讨论将折射指数为1.95的SiNiN膜用于氧氮化物绝缘层3得到的介质(光盘)的重复记录/复制特性以及将折射指数为1.43的硅-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3得到的介质(光盘)的重复记录/复制特性。下面详细地描述这两种介质的布置。注意，在基片上形成材料A的膜至“a”厚度以及在该膜上形成材料B的另一膜至“b”厚度的布置在下面由(基片/A(a)/B(b))表示。
使用折射指数1.95的SiNiN膜代替氧氮化物绝缘层3得到的光盘的布置由(基片/ZnS-SiO2(5nm)/SiNiN(46nm)/ZnS-SiO2(50nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS-SiO2(46nm)/AlTi(100nm))表示。另一方面，将折射指数1.43的硅-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3得到的光盘的布置由(基片/ZnS-SiO2(35nm)/硅-镍氧氮化物(40nm)/ZnS-SiO2(30nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS-SiO2(25nm)/AlTi(100nm))表示。
在试验中，驱动两种不同类型的上述光盘的每一个以5.9m/sec的线速度旋转，使用配有数值孔径为0.65的透镜的光头照射波长为400nm的激光束重复地在光盘上记录和从光盘中复制4MHz频率和50％负荷比的信号。重复记录/复制循环直到复制的信号和初始值相比具有1dB的下降。结果发现使用折射指数为1.43的硅-镍氧氮化物膜得到的光盘在500,000次循环后没有表现出任何信号降低。另一方面，在使用折射指数为1.95的SiNiN膜得到的光盘上经约30,000次循环后观察到信号降低。
认为下列原因产生了所述差别。由于SiNiN膜的折射指数(1.95)高于硅-镍氧氮化物膜的折射指数(1.43)，因此使用SiNiN膜作为氮化物绝缘层得到的光盘的第三绝缘层8(ZnS-SiO2膜)的膜厚度(46nm)不可避免地比使用硅-镍氧氮化物膜作为氧氮化物绝缘层得到的光盘的第三绝缘层8的膜厚度(25nm)大。那么激光束提供的热难以转移到反射层9的侧面，因此记录层6被通过加热快速降级。另外，SiNiN膜具有相当高的刚性，从而不够柔韧，因此它几乎抵抗不住大量记录/复制循环后产生的重复热应力，容易产生信号损失。
这样使用折射指数约为1.95的SiNiN膜代替氧氮化物绝缘层3不产生噪声升高的问题，不象使用SiO2膜或Al2O3膜因膜密度降低产生这样的问题。但是当使用SiNiN膜代替氧氮化物绝缘层3时，SiNiN膜和第一绝缘层之间的折射指数差和使用SiO2膜或Al2O3膜的情况相比被明显地减小。因此如果使无定形状态的记录层的光吸收系数Aa低于晶体状态的该层的光吸收系数Ac，第三绝缘层8的膜厚度将明显地被限制。换句话说，使用SiNiN膜减少了整个光学信息记录介质的设计自由程度，使第三绝缘层8的膜厚度相当地大，因此难以保证介质具有满意的重复记录/复制特性。
如上面指出的，当使用硅-镍氮化物膜(SiNiN膜)代替光盘的氧氮化物绝缘层3时，将降低光盘的生产率和可靠性。相反，将硅-镍氧氮化物膜(SiNiON膜)用于氧氮化物绝缘层3能够提供具有高度设计自由和批量生产优点的相变化型光盘介质。从图3可以看到，当使用含90体积％的氩气、6体积％的氧气和作为余量(平衡量)的氮气的混合气体形成SiNiON膜并用于层3时，氧氮化物绝缘层3的折射指数(n2)约为1.95。但是当这样折射指数的SiNiON膜用于氧氮化物绝缘层3时，和上述折射指数为1.95的SiNiN膜一样，为了满足Aa＜Ac的要求必须使第三绝缘层8(ZnS-SiO2膜)相当地厚。那么激光束提供的热难以转移到反射层9的侧面，从而记录层6被通过加热快速降级。因此即使将SiNiON膜用于氧氮化物绝缘层3时，折射指数的上限为1.9也是必要的。
下面描述本发明的第5方案。这是制备上述第2方案的上述光学信息记录介质(光盘)方法的方案。本方案不同于上述第4方案之处是，形成用于氧氮化物绝缘层3的铝-镍氧氮化物膜以代替第4方案的硅-镍氧氮化物膜。除了这一点，本方案的布置和优点和第4方案的相同。
更具体地，按照类似上述第4方案的方法，如图1所示，在透明基片1上形成第一绝缘层2。用例如2.5W/cm2的功率密度，一般在0.2Pa的压力下在氩气、氮气和氧气的混合气体气氛中使用Al99Ni1靶(原子％)进行反应溅射操作，形成例如40nm厚的铝-镍氧氮化物膜，作为第一绝缘层2上的氧氮化物绝缘层3。
用于反应溅射操作的混合气体具有下述六点所确定的六边形内的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O2，N2)体积％计。
然后按照上述第4方案的方法以下列顺序依次在氧氮化物绝缘层3上形成第二绝缘层4、第一界面层5、记录层6、第二界面层7、第三绝缘层8和反射层9。然后将一透明基片粘合在顶部以生产第2方案的光盘。
下面将叙述在形成氧氮化物绝缘层3时选择上述所定义的六边形及其内部区域作为混合气体组成的合适范围的原因。
在试验中，通过在反应溅射操作中改变混合气体的组成来制备用于氧氮化物绝缘层的铝-镍氧氮化物膜的样品。更具体地，在60和95体积％之间、0和12体积％之间以及1和40体积％之间分别改变氩气、氧气和氮气的含量。如上面指出的，使用Al99Ni1靶(原子％)作为靶，在膜形成过程中维持气体压力为0.2Pa。
图7是表示混合气体中氧气含量对成膜速度影响的图，图中横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和铝-镍氧氮化物膜的成膜速度。图8是表示混合气体中氧气含量对折射指数影响的图，图中横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和铝-镍氧氮化物膜的折射指数。图9是表示混合气体中不含有任何氮气时，混合气体中氧气含量对成膜速度和折射指数影响的图，图中横坐标和纵坐标分别表示混合气体中氧气含量和铝-镍氧化物膜(AlNiO膜)的成膜速度和折射指数。
从图7看到，当氩气含量不低于70体积％时，随着氧气含量增加，成膜速度升高。当氧气含量固定时，随着氩气含量增加，成膜速度升高。另一方面，当氩气含量不高于65体积％时，随着氧气含量增加，成膜速度逐渐下降。当反应溅射形成硅-镍氧氮化物膜时，也可以观察到这种趋势。
从图8看到，尽管随着氧气含量增加，铝-镍氧氮化物膜的折射指数逐渐下降，但是当氩气含量低时，折射指数区域表现出小值。
同时如上面指出的，氧氮化物层3的折射指数要满足的要求是，其折射指数比第一绝缘层2和第二绝缘层4各自的ZnS-SiO2膜的折射指数2.35低，氧氮化物层3的折射指数很大程度地区别于第一绝缘层2的折射指数和第二绝缘层4的折射指数，原因与由SiNiON膜制成的氧氮化物层3的上述原因相同。另外从批量生产的角度考虑，成膜速度需要尽可能地高。满足上述要求的混合气体含量对应着选自下述六点所确定的六边形及其内部区域的组分：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O，N)体积％计。更优选地，只要氩气的含量在70体积％和90体积％之间，氧气含量为9体积％可以得到最高的成膜速度和低的折射指数。
发现在上述条件下形成的铝-镍氧氮化物膜的折射指数(n2)在1.5和1.8之间的范围内。含有经上述过程形成的氧氮化物绝缘层3的相变化型光盘的记录层6的光吸收系数在晶体状态和无定形状态下进行观察。发现当n2＝1.5时，Aa＝60.2％，Ac＝81.8％；当n2＝1.8时，Aa＝60.2％，Ac＝81.5％。在两种情况下都能满足Aa＜Ac的要求。和SiNiON膜的情况一样，分析制备的铝-镍氧氮化物膜的样品的氧浓度和膜密度。折射指数(n2)为1.5的膜的氧浓度和膜密度分别为67.5原子％和2g/cc，折射指数(n2)为1.6的膜的氧浓度和膜密度分别为50原子％和2.2g/cc，但是折射指数(n2)为1.8的膜的氧浓度和膜密度分别为35原子％和2.4g/cc。和硅-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3的情况一样，满足Aa＜Ac要求的第三绝缘层8的膜厚度在15和40nm之间，证明可以设计出具有相当宽范围的膜厚度的信息记录介质。
下面讨论在上述条件下制备的信息记录介质的相变化型光盘的可靠性。在试验中，驱动本方案的光盘以5.9m/sec的线速度旋转，使用有数值孔径为0.65的透镜的光头照射405nm波长的蓝激光束在它上面记录信息。更具体地，在槽脊区记录4MHz频率和50％负荷比的信号，接着在位于该槽脊区的相反侧面的相邻凹槽区上记录8MHz频率和50％负荷比的信号。重复上述记录循环，观察到记录在槽脊区的这些信号的载波变化。结果发现，当重复地重写记录在相邻凹槽区的信息，记录在槽脊区的信号不被影响。另外，重复记录4MHz频率和50％负荷比的信号500,000次没有观察到载波和噪声的变化。
下面参照图9讨论使用不含氮气的混合气体的试验。在这个试验中，反应溅射制备AlNiO膜以代替本方案的氧氮化物绝缘层3(见图1)。换句话说，在压力为0.2Pa的仅含氩气和氧气、不含氮气的混合气体气氛中使用Al99Ni1靶(原子％)并将靶和基片相互分离15cm，使用2.5W/cm2的功率密度反应溅射以形成AlNiO膜。在试验中改变混合气体中氧气含量。
如图9所示，当氧气含量在10和30体积％之间的范围内时，得到折射指数约在1.50和1.77之间的AlNiO膜。但是成膜速度不高于16/min，如果和如上述在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中得到的成膜速度(约在120和200/min之间)相比是非常低的。尽管折射指数能满足Aa＜Ac的要求，但是因为成膜速度非常低，不推荐这个试验的方法用于批量生产。这样当在仅含例如氩气的稀有气体和氧气的混合气体气氛中使用Al99Ni1靶(原子％)生产AlNiO膜时，成膜速度非常地低，明显地降低了生产率。
下面讨论使用不含氧气的混合气体的试验。在这个试验中，反应溅射制备AlNiN膜以代替本方案的氧氮化物绝缘层3(见图1)。换句话说，在压力为0.2Pa的仅含氩气和氮气、不含氧气的混合气体气氛中使用Al99Ni1靶(原子％)，将靶和基片相互分离15cm，使用2.5W/cm2的功率密度反应溅射形成AlNiN膜。可以认识到这对应着图7和8中氧气含量等于0％的情况。从图7和8可以看到，当氧气含量等于0体积％和氩气含量为70体积％时得到折射指数为1.95的AlNiN膜。但是如果和氧气含量不低于2体积％的情况相比，AlNiN膜的成膜速度是低的。总而言之，从批量生产而言，第5方案的铝-镍氧氮化物膜比铝-镍氮化物膜更好。
下面讨论将折射指数为1.95的AlNiN膜用于氧氮化物绝缘层3得到的介质(光盘)的重复记录/复制特性以及将折射指数为1.55的铝-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3得到的介质(光盘)的重复记录/复制特性。
下面详细地描述两种介质的布置。使用折射指数为1.95的AlNiN膜代替氧氮化物绝缘层3得到的光盘的布置通过如下方式实现：ZnS-SiO2(5nm)/AlNiN(41nm)/ZnS-SiO2(50nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nn)/ZnS-SiO2(50nm)/AlTi(100nm)。另一方面，使用折射指数为1.55的铝-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3得到的光盘的布置通过如下方式实现：(基片/ZnS-SiO2(35nm)/铝-镍氧氮化物(40nm)/ZnS-SiO2(30nm)/GeN(5nm)/GeSbTe(11nm)/GeN(5nm)/ZnS-SiO2(25nm)/AlTi(100nm)。
在试验中，驱动上述两种不同类型的光盘的每一个以5.9m/sec的线速度旋转，使用配有数值孔径为0.65的透镜的光头照射波长为400nm的激光束重复地在光盘上记录和从光盘中复制4MHz频率和50％负荷比的信号。重复记录/复制循环直到复制的信号和初始值相比具有1dB的下降。结果发现使用折射指数为1.55的铝-镍氧氮化物膜得到的光盘在500,000次循环后的信号没有表现出任何降低。另一方面，在使用折射指数为1.95的AlNiN膜得到的光盘上经约30,000次循环后观察到信号降低。
认为下列原因产生了所述差别。由于AlNiN膜的折射指数(1.95)高于铝-镍氧氮化物膜的折射指数(1.55)，因此使用AlNiN膜代替氧氮化物绝缘层3得到的光盘的第三绝缘层8(ZnS-SiO2膜)的膜厚度(50nm)不可避免地比使用铝-镍氧氮化物膜作为氧氮化物绝缘层3得到的光盘的第三绝缘层8的厚度(25nm)大。那么激光束提供的热难以转移到反射层9的侧面，因此记录层6被通过加热快速降级。另外，AlNiN膜具有相当高的刚性，从而不易变形，因此它几乎抵抗不住大量记录/复制循环产生的重复热应力，容易产生信号损失。
如上面指出的，当使用铝-镍氮化物膜(AlNiN膜)代替光盘的氧氮化物绝缘层3时，将减少光盘的生产率和可靠性。相反，将铝-镍氧氮化物膜(AlNiON膜)用于氧氮化物绝缘层3可以提供高度的设计自由和批量生产的优点。
下面描述本发明的第6方案。这是和上述第3方案一样制备光学信息记录介质(光盘)的方法的方案。这个方案区别于上述第4方案之处在于，形成用于氧氮化物绝缘层3的铝-硅-镍氧氮化物膜(AlSiNiON膜)代替第4方案的硅-镍氧氮化物膜。除了这一点，这个方案的布置和优点和第4方案的那些相同。
更具体地，按照类似上述第4方案的过程，如图1所示，在透明基片1上形成第一绝缘层2。然后用例如2.5W/cm2的功率密度，一般在0.2Pa的压力下在氩气、氮气和氧气的混合气体气氛中使用(AlSi)99Ni1靶(原子％)进行反应溅射操作，形成例如40nm厚的铝-硅-镍氧氮化物膜，作为第一绝缘层2上的氧氮化物绝缘层3。用于反应溅射操作的混合气体具有下述六点所确定的六边形内的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O2，N2)体积％计。
然后按照上述第4方案的方法以下列顺序连续地在氧氮化物绝缘层3上形成第二绝缘层4、第一界面层5、记录层6、第二界面层7、第三绝缘层8和反射层9。然后将一透明基片粘合在顶部以生产第3方案的光盘。
下面叙述为什么选择上面定义的六边形及其内部区域的原因。
在试验中，在反应溅射操作中改变混合气体的组成，制备用于氧氮化物绝缘层的铝-硅-镍氧氮化物膜的样品。更具体地，在60和95体积％之间、0和12体积％之间和1和40体积％之间分别改变氩气、氧气和氮气的含量。如上面指出的，使用(AlSi)99Ni1靶(原子％)作为靶，在膜形成过程中维持气体压力为0.2Pa。
和上述第4方案的情况一样，当氩气含量不低于70体积％时，随着氧气含量增加，成膜速度升高。尽管随着氧气含量增加，铝-硅-镍氧氮化物膜的折射指数逐渐下降，但是当氩气含量低时，折射指数趋于表现出小值。
从上述结果得出，当将这样的膜用于氧氮化物绝缘层3时，为了将氧氮化物绝缘层3的折射指数限定在1.43和1.8之间的范围，以提高铝-硅-镍氧氮化物膜的形成速率，优选用于反应溅射操作的混合气体具有下列六点定义的六边形内的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O2，N2)体积％计。
含有经上述过程形成的氧氮化物绝缘层3的相变化型光盘的记录层6的光吸收系数在晶体状态和无定形状态下进行观察。发现当n2＝1.43时，Aa＝62.2％，Ac＝82.4％；当n2＝1.8时，Aa＝60.2％，Ac＝81.5％。在两种情况下都能满足Aa＜Ac的要求。和SiNiON膜的情况一样，分析制备的铝-硅-镍氧氮化物膜的样品的氧浓度和膜密度。折射指数(n2)为1.43的膜的氧浓度和膜密度分别为67.5原子％和2g/cc，折射指数(n2)为1.6的膜的氧浓度和膜密度分别为50原子％和2.2g/cc，折射指数(n2)为1.8的膜的氧浓度和膜密度分别为39原子％和2.4g/cc。和硅-镍氧氮化物膜用于氧氮化物绝缘层3的情况一样，满足Aa＜Ac要求的第三绝缘层3的膜厚度在15和40nm之间，证明可以设计出具有相当宽范围的膜厚度的信息记录介质。因此使用本方案的生产方法可以高生产率地生产满足Aa＜Ac要求并具有优越的重复记录/复制特性的光盘。
下面讨论在上述条件下制备的信息记录介质的相变化型光盘的可靠性。在试验中，驱动本方案的光盘以5.9m/sec的线速度旋转，使用有数值孔径为0.65的透镜的光头照射405nm波长的蓝激光束从而在它上面记录信息。更具体地，在槽脊区上记录4MHz频率和50％负荷比的信号，接着在位于该槽脊区的两相反侧面的相邻凹槽区上记录8MHz频率和50％负荷比的信号。重复上述记录循环，观察到记录在槽脊区的信号的载波变化。结果发现，如果重复地重写记录在相邻凹槽区的信息，记录在槽脊区的信号不被影响。另外，重复记录4MHz频率和50％负荷比的信号的操作500,000次后没有观察到载波和噪声的变化。
上面从使用含主组分Si、Al或AlSi并向其添加1原子％的Ni的靶形成光盘的氧氮化物绝缘层3用于上述每一个方案的角度，描述了本发明光盘的膜特性和介质特性。
图10是使用含主组分Si并向其添加1原子％的Ni的靶制备SiNiON膜的成膜速度和使用含主组分Si但不含Ni的靶制备SiON膜的成膜速度的比较图。图11是这两种膜的折射指数的比较图。作为典型实例，将含80体积％的氩气的混合气体用于这两种膜。从图10可以看到，当氧气含量等于9体积％时得到SiNiON膜的最高成膜速度为230/min，然而当氧气含量等于7体积％时得到SiON膜的最高成膜速度为108/min。从上述比较可以看到，SiNiON膜的成膜速度是传统SiON膜的成膜速度的两倍多。对于折射指数，这两种膜表现出相同的折射指数值1.5。认为上述差别的原因是当将Ni加入到Si靶时，在Si靶表面上Si氧化反应被抑制以提高溅射速率。当向分别含主组分Al和AlSi的两种靶加入Ni形成AlNiON膜和AlSiNiON膜时，也观察到了这种现象。因此发现当向靶加入Ni时可以高成膜速度地得到氧氮化物绝缘膜，证明了优越的生产率。
在向含主组分Si、Al或AlSi添加1原子％的Ni以形成上述方案的氧氮化物绝缘层3的同时，也发现Ni可以被Ti、Cr、Co、Ta、C或Cu代替以得到类似的成膜速度，它远高于形成传统SiON膜的成膜速度，尽管折射指数基本上仍处于相同水平。下面的表1表示相对于传统SiON膜含有不同辅助成分的各种样品的最高成膜速度和折射指数。当用于形成膜的混合气体的氩气含量为80体积％时，形成传统SiON膜的最高成膜速度和该膜的折射指数分别为108/min和1.499。
表1
  辅助成分(含量：1体积％)(上行：成膜速度(/min))(下行：折射指数)
主组分   Ni   Ti   Cr   Co   Ta   C   Cu
Si   230.01.503   228.51.508   225.81.503   228.71.507   229.61.509   220.61.510   224.91.503
Al   180.61.543   182.61.523   175.31.568   192.41.530   194.21.528   168.41.543   189.81.528
AlSi   210.51.524   2 11.31.524   202.61.533   207.81.524   210.31.530   200.61.572   205.61.531
从表1看出，所有含各个辅助成分的膜具有比传统SiON膜高的成膜速度和优越的生产率。
上面描述了第4-6方案的向分别含Si、Al和AlSi主组分的靶中添加1原子％的Ni形成氧氮化物绝缘层3时得到的膜特性和介质特性。在下面方案的描述中，为什么将Ni、Ti、Cr、Co、Ta、C或Cu的含量限定在0.2原子％和10原子％之间的范围内的原因将变清晰。
首先描述本发明的第7方案。在使用含Si、Al或AlSi主组分的靶形成氧氮化物绝缘层3的各种样品的试验中，向各个样品添加辅助组分Ni、Ti、Cr、Co、Ta、C和Cu，辅助组分的含量在0原子％和15原子％之间的范围内变化。如果辅助组分的含量在0原子％和15原子％之间的范围内变化，结果没有观察到样品之间在成膜速度和折射指数方面的明显变化。但是经过许多对使用上述辅助成分形成氧氮化物绝缘层3的样品的环境试验和光盘介质的样品的记录敏感性试验，结果发现辅助成分的含量存在一个范围，该范围产生了折射率的微小变化。注意除了氧氮化物绝缘层3的辅助成分和组分外，使用和上述第4-6方案的相同布置制备用于下面评价试验的样品介质。
本发明的第8方案选择Ni作为添加剂。在试验中，在0原子％和15原子％之间的范围内改变Ni含量以制备本方案的光盘介质样品，对其进行环境试验。在环境试验中，将每个样品放在80℃和90％湿度的热湿调节箱中3,000小时，取出样品，观察环境试验前后的折射率变化(ΔR(％)＝试验前的折射率-试验后的折射率)。下面的表2表示了当辅助成分为Ni时，辅助成分的含量“x”(原子％)和ΔR(％)之间的关系。
表2
Ni含量：x 0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  15
Si(100-x) 0.3  0.1  0  0  0  0  0  0  0  0
Al(100-x) 0.4  0.4  0  0  0  0  0  0  0  0
AlSi(100-x) 0.5  0.3  0  0  0  0  0  0  0  0
下面的表3表示在0原子％和15原子％之间的范围内改变Ni含量以制备本方案的光盘介质样品时，其辅助成分记录敏感性(记录功率(mW))和含量“x”(原子％)之间的关系。
表3
 Ni含量：x 0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  1 5
 Si(100-x) 5.4  5.4  5.4  5.4  5.4  5.4  5.5  5.5  6.0  6.7
 Al(100-x) 5.5  5.5  5.5  5.5  5.6  5.6  5.7  5.7  6.1  6.8
 AlSi(100-x) 5.4  5.4  5.4  5.4  5.4  5.5  5.6  5.6  5.9  6.6
一般地希望介质特性是，在环境试验前后折射率的差无限地接近零，记录敏感性尽可能地高(使光学记录功率相当地小)。考虑到这些，从表1和2可以看到，当Ni含量在0.15原子％和11原子％之间的范围内时，向Si、Al或AlSi靶添加Ni的效果是明显的。更特别地当Ni含量在包括组成安全范围的0.2原子％和10原子％之间的范围内时，折射率没有表现出任何明显变化，可以得到高敏感性的光学信息记录介质。
本发明的第9方案选择Ti作为添加剂。在试验中，在0原子％和15原子％之间的范围内改变Ti含量制备本方案的光盘介质样品，对其进行环境试验。在环境试验中，将每个样品放在80℃和90％湿度的热湿调节箱中3,000小时，取出样品，观察环境试验前后的折射率变化(ΔR(％)＝试验前的折射率-试验后的折射率)。下面的表4表示了当辅助成分为Ti时，辅助成分的含量“x”(原子％)和ΔR(％)之间的关系。
表4
 Ti含量：x  0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  15
 Si(100-x) 0.3  0.1  0  0  0  0  0  0  0  0
 Al(100-x) 0.4  0.2  0  0  0  0  0  0  0  0
 AlSi(100-x) 0.5  0.3  0  0  0  0  0  0  0  0
下面的表5表示通过在0原子％和15原子％之间的范围内改变Ti含量制备的本方案的光盘介质样品的记录敏感性(记录功率(mW))和辅助成分含量“x”(原子％)之间的关系。
表5
 Ti含量：x 0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  1 5
 Si(100-x) 5.4  5.4  5.5  5.5  5.6  5.6  5.7  5.7  6.3  7.2
 Al(100-x) 5.5  5.5  5.5  5.6  5.6  5.6  5.8  5.9  6.5  7.8
 AlSi(100-x) 5.4  5.4  5.5  5.5  5.6  5.6  5.7  5.8  6.4  7.6
从表4和5可以看到，当Ti含量在0.15原子％和11原子％之间的范围内时，更特别地当Ti含量在包括组成安全范围的0.2原子％和10原子％之间的范围内时，向Si、Al或AlSi靶添加Ti的效果是明显的。折射率没有表现出任何明显变化，可以得到高敏感性的光学信息记录介质。
本发明的第10方案选择Cr作为添加剂。在试验中，在0原子％和15原子％之间的范围内改变Cr含量以制备本方案的光盘介质样品，对其进行环境试验。在环境试验中，将每个样品放在80℃和90％湿度的热湿调节箱中3,000小时，取出样品，观察环境试验前后的折射率变化(ΔR(％)＝试验前的折射率-试验后的折射率)。下面的表6表示了辅助成分为Cr时，辅助成分的含量“x”(原子％)和ΔR(％)之间的关系。
表6
 Cr含量：x 0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  15
 Si(100-x) 0.3  0.2  0  0  0  0  0  0  0  0
 Al(100-x) 0.4  0.2  0  0  0  0  0  0  0  0
 AlSi(100-x) 0.5  0.3  0  0  0  0  0  0  0  0
下面的表7表示通过在0原子％和15原子％之间的范围内改变Cr含量制备的本方案光盘介质样品的记录敏感性和其辅助成分之间的关系。更具体地，表7表示当辅助组分为Cr时，辅助成分含量和最佳记录功率之间的关系。记录功率的单位为mW。
表7
 Cr含量：x 0  0.3  0.4  0.5  1  5  10  11  12  15
 Si(100-x) 5.4  5.4  5.4  5.4  5.4  5.4  5.5  5.7  6.1  6.8
 Al(100-x) 5.5  5.5  5.5  5.5  5.6  5.6  5.7  5.9  6.2  6.8
 AlSi(100-x) 5.4  5.4  5.4  5.4  5.5  5.5  5.6  5.8  6.3  7.0
从表6和7可以看到，当Cr含量在0.15原子％和11原子％之间的范围内时，更特别地当Cr含量在包括组成安全范围的0.2原子％和10原子％之间的范围内时，向Si、Al或AlSi靶添加Cr的效果是明显的。折射率没有表现出任何明显变化，可以得到高敏感性的光学信息记录介质。
和第8-10方案一样，也测试了使用Co、Ta、C和Cu作为辅助成分的效果。结果发现当向含Si、Al或AlSi作主组分的靶中添加这些元素的每一种，并且元素的含量在0.15原子％和11原子％之间的范围内时，这些中的每种元素都是有效的。优选辅助元素的含量在0.2原子％和10原子％之间的范围内。可以设计出这样的光学信息记录介质，它具有高敏感性，在相当宽膜厚度的范围折射率没有变化。
从上面清楚地看到，当向Si、Al或AlSi靶添加Ni、Ti、Cr、Co、Ta、C或Cu时，其含量优选在0.2原子％和10原子％之间的范围内。
当第8-10方案中辅助成分的含量为0原子％时，绝缘层3相当于上述引用的第15届相变化光学信息存储器PC0S2003，第56-61页(2003)中的硅型氧氮化物绝缘层(SiON膜)。换句话说，当靶不含有任何辅助组分时，得到的信息记录介质在环境试验前后在折射率上表现出明显变化，因此当它长期使用时，所述记录介质的特性会随着时间变化。
尽管在第1-10方案的每一个中描述了所谓的基片入射型(substrae-incident type)光学信息记录介质，但是当在所谓的膜-层入射型(film-layer-incident type)光学信息记录介质中使用硅型氧氮化物绝缘层、铝型氧氮化物绝缘层或AlSi型氧氮化物绝缘层时，也可以得到类似的效果，在所述膜-层入射型光学信息记录介质中各层相对于基片入射型光学信息记录介质相反地布置。下面参照相关附图描述后种类型的方案。
图12是膜-层入射型光学信息记录介质的第11方案的示意截面图。硅-镍氧氮化物膜(SiNiON)用于本方案的氧氮化物绝缘层。如图12所示，在基片11上按照下列次序连续地排放反射层12、第一绝缘层13、第一界面层14、信息记录层15、第二界面层16、第二绝缘层17、氧氮化物绝缘层18和第三绝缘层19。将一薄的透明膜20粘合到第三绝缘层19上，使激光束从透明膜20侧进入光学信息记录介质进行信息记录/复制。
基片11一般由塑料、树脂或玻璃制成，例如1.1mm厚。不象基片入射型记录介质的基片，因为激光束不从基片11侧进入记录介质，基片11不必是透明的。基本上在相同的循环中在透明基片11上交替地形成曲折的槽脊和凹槽以生产记录磁道。另外，通过调制记录磁道的凹槽的槽脊从而在基片11上形成摆频调制型格式调制的区域。布置相邻记录磁道的格式调制的区域使得在半径方向上不相互干扰。
第一绝缘层13、第二绝缘层17和第三绝缘层19一般由ZnS-SiO2制成。氧氮化物绝缘层18一般由硅-镍氧氮化物(SiNiON)制成。氧氮化物绝缘层18的硅-镍氧氮化物膜由反应溅射形成，它的氧含量一般在39和67.5原子％之间。一般地第一界面层14和第二界面层16由GeN制成，信息记录层15由Ge2Sb2Te5制成。反射层12一般由AlTi制成。粘合在第三绝缘层19上的薄透明膜20由聚碳酸酯(PC)制成，一般具有0.1mm的厚度。
无定形状态的记录层15的光吸收系数Aa比晶体状态的光吸收系数Ac低。为了达到Aa＜Ac，各层的折射指数选择下列的值。薄透明膜20的折射指数一般在1.5和1.6之间。因为第三绝缘层19和薄透明膜20是光学相当的，如果第三绝缘层19的折射指数n19基本上等于薄透明膜20的折射指数n20，就不能满足上述Aa＜Ac的要求，因此必须使第三绝缘层19的折射指数高于薄透明膜20的折射指数。另外第三绝缘层19需要很好地粘合在薄透明膜20上。考虑到这些，第三绝缘层19、第二绝缘层17和第一绝缘层13由ZnS-SiO2制成。ZnS-SiO2的折射指数约为2.35。
氧氮化物绝缘层18的硅-镍氧氮化物膜大约在1.43和1.8之间。这样在第三绝缘层19的折射指数n19和氧氮化物绝缘层18的折射指数n18具有n19＞n18的关系的同时，氧氮化物绝缘层18的折射指数n18和第二绝缘层17的折射指数n17具有n18＜n17的关系。这样可以使无定形状态的记录层15的光吸收系数Aa低于晶体状态的光吸收系数Ac。
发现氧氮化物绝缘层18的硅-镍氧氮化物膜的氧浓度和Ni含量在和第1-10方案的上述相应范围相同的范围内变化。这是因为第11方案区别于前面的方案之处仅在于各膜层的布置顺序上，或在于前者是封面层入射型，后者是基片入射型，每个膜所起的作用都不同于它的对应部分。
换句话说，尽管硅-镍氧氮化物(SiNiON)用于第11方案的氧氮化物绝缘层18，但是第11方案的氧氮化物绝缘层18也可以由用于第1-10方案的氧氮化物绝缘层3的上述其它物质制成以提供类似效果。
对于包括第1-10方案的第一绝缘层2、第二绝缘层4、第一界面层5、记录层6、第二界面层7和第三绝缘层8以及包括第11方案的第一绝缘层13、第二绝缘层17、第一界面层14、记录层15、第二界面层16和第三绝缘层19在内的各层，每层的组分、构成每层的层数和每层的形成方法都不局限于上述那些，可以合适地修改，以提供类似于上述第1-11方案的那些记录/复制特性和所需应用优点。
透明基片1和薄透明膜20的材料和厚度不局限于上述那些，只要需要可以合适地修改。包括修改的透明基片1或修改的薄透明膜20的记录介质也具有类似于上述第1-11方案的那些优点。
另外，尽管在上述第4-11方案的每一个方案中为了形成硅-镍氧氮化物膜、铝-镍氧氮化物膜或铝-硅-镍氧氮化物膜而用于反应溅射的环境气体的压力为0.2Pa，但是发现可以参照第1-11方案将0.09和0.5Pa之间的范围内的任何气体压力用于形成硅-镍氧氮化物膜、铝-镍氧氮化物膜或铝-硅-镍氧氮化物膜，当上述含量用于氩气、氧气和氮气时，这些膜具有类似于上述第1-11方案的折射指数和成膜速度。得到的信息记录介质具有类似第1-11方案的优点。
另外，尽管由硅(Si99Ni1(原子％))、铝(Al99Ni1(原子％))或AlSi((AlSi)99Ni1(原子％))制成的靶用于反应溅射以形成膜，该膜用于第4-10方案中的每个方案的氧氮化物绝缘层3以及第11方案的氧氮化物绝缘层18，但是本发明绝不局限于这些。例如，已经发现由SiNiO、AlNiO或SiAlNiO制成的靶可以在含例如氩气的稀有气体、氧气和氮气的混合气体气氛中用于反应溅射，以提供类似于第4-11方案的优点。
最后，在第4-11方案的上述说明中，串连式膜形成系统用于形成所述信息记录介质的薄膜，也可以使用适合逐个处理基片的薄片型膜形成系统，以提供类似的优点。

Claims (16)

1.一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，
所述第二绝缘层是：以Si为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的Si系氧氮化物。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层是含有39-67.5原子％的氧的Si系氧氮化物。
3.根据权利要求1或2所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层具有1.43-1.8的折射指数。
4.一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，
所述第二绝缘层是：以Al为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的Al系氧氮化物。
5.根据权利要求4所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层是含有35-67.5原子％的氧的Al系氧氮化物。
6.根据权利要求4或5所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层具有1.5-1.8的折射指数。
7.一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，
所述第二绝缘层是：以AlSi为主组分且添加有由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中选择的至少一种元素的AlSi系氧氮化物。
8.根据权利要求7所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层是含有39-67.5原子％的氧的AlSi系氧氮化物。
9.根据权利要求7或8所述的光学信息记录介质，其中所述第二绝缘层具有1.43-1.8的折射指数。
10.根据权利要求1、4和7中任何一个所述的光学信息记录介质，其中选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素的含量为0.2-10原子％。
11.一种光学信息记录介质，包括在基片上顺次层叠的反射层、第四绝缘层、第二界面层、记录层、第一界面层、第三绝缘层、第二绝缘层、第一绝缘层，第二绝缘层的折射指数n2和第三绝缘层的折射指数n3符合关系式n2＜n3，同时第一绝缘层的折射指数n1和第二绝缘层的折射指数n2符合关系式n2＜n1，其中，
所述第二绝缘层是权利要求1或权利要求4或权利要求7所述的氧氮化物绝缘层。
12.一种制备光学信息记录介质的方法，包括在基片上顺次层叠第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射形成的；所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为Si，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
13.一种制备光学信息记录介质的方法，包括在基片上顺次层叠第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射在基片上形成的；所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为Al，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
14.一种制备光学信息记录介质的方法，包括在基片上顺次层叠第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、第一界面层、记录层、第二界面层、第四绝缘层和反射层，其中所述第二绝缘层是在含有氩气、氧气和氮气的混合气体气氛中通过反应溅射在基片上形成的；所述反应溅射使用由主组分和加到主组分中的辅助组分制成的靶，所述主组分为AlSi，所述辅助组分为选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的至少一种元素。
15.根据权利要求12-14中任何一个所述的方法，其中所述的混合气体具有以下六点确定的六边形内的组成：(90，9，1)体积％、(80，12，8)体积％、(70，12，8)体积％、(70，2，28)体积％、(80，3，17)体积％和(90，7，3)体积％，按照(Ar，O2，N2)体积％计。
16.根据权利要求12-14中任何一个所述的方法，其中所述选自由Ni、Ti、Cr、Co、Ta、Cu和C组成的组中的元素具有0.2-10原子％的含量。
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