JPH0816992B2 - 光学データ記憶媒体及び装置 - Google Patents

光学データ記憶媒体及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 ここに開示する発明は、投射ビームエネルギの施用に
より複数の検出可能状態の間で状態変換（スイッチ）し
得る物質中にデータを記憶するデータ記憶装置に係る。
発明の背景 非アブレーション（nonablative）状態可変データ記
憶システム、例えば光学データ記憶システムは、投射ビ
ームエネルギ例えば光エネルギを受容することにより、
少なくとも２つの検出可能状態の間で状態変換し得る状
態可変物質中に情報を記録する。
状態可変データ記憶物質は、データ記憶物質層が複数
の封じ込め層の間に封じ込められ且つ基板によって支持
されるような構造のデータ記憶装置内に包含される。光
学データ記憶装置の場合には、前記封じ込め層は例えば
アブレーション防止物質及び層（ここで、アブレーショ
ンは単に摩耗でなくデータ記憶物質の破壊を意味す
る）、断熱物質及び層、反射防止物質及び層、反射層、
並びに化学的分離層（chemical isolation layers）、
すなわち化学的に不活性な層等からなる。また、種々の
層がこれらの機能の１つ以上を果たし得る。例えば反射
防止層はアブレーション防止層及び断熱層でもあり得
る。状態可変データ記憶物質層も含めてこれらの層の厚
みは、状態変化に必要なエネルギを最小限にし且つ状態
可変データ記憶物質の高いコントラスト比、高いキャリ
ヤ対ノイズ比、及び高い安定性を最適化すべく最適化さ
れる。
状態可変物質とは、投射ビームエネルギを与えられる
と１つの検出可能状態から別の１つ以上の検出可能状態
に変換し得る物質である。状態可変物質は検出可能状態
が形態、表面凹凸状態、原子配列の相対的な秩序の度合
い（relative degree of order）、原子配列の相対的な
無秩序の度合（relative degree of disorder）、電気
的性質、屈折率及び反射率を含む光学的性質、又はこれ
ら性質の１つ以上の組み合わせにおいて互いに異なり得
るような物質である。状態可変物質の状態は電気伝導
性、電気抵抗、光透過性、光吸収、光屈折、光反射、又
はこれらの組み合わせによって検出し得る。
データ記憶装置は例えば蒸着、化学的蒸着、及び／又
はプラズマデポジションによる個々の層のデポジシヨン
を含む真空製法によって形成される。ここで使用するプ
ラズマデポジションとしては、スパッタリング、グロー
放電及びプラズマ使用化学的蒸着があげられる。
従来はテルルをベースとする物質がデータ記憶用状態
可変物質として使用されてきた。この物質では状態変化
が反射率変化によって示される構造変化からなる。この
効果は例えばJ.Feinleib,J.deNeufville,S.C.Moss,及び
S.R.Ovshinsky,“Rapid Reversible Light−Induced Cr
ystallization of Amorphous Semiconductors,"Appl.Ph
ys.Lett.，第18（６）巻、254-257ページ（1971年３月1
5日）並びにS.R.Ovshiskyの米国特許第3,530,441号Meth
od and Apparatus For Storing And Retrieving of Inf
ormationに記載されている。最近ではM.Chen,K.A.Rubi
n,V.Marrello,U.G.Gerber及びV.B.Jipson,“Reversibil
ity And Stability of Tellurium Alloys for Optical
Data Storage,"Appl.Phys.Lett.，第46（８）巻,734−7
36ページ（1985年４月15日）に酸素を含まないテルル−
ゲルマニウム−スズ系の記載が見られる。酸素を含むテ
ルル−ゲルマニウム−スズ系に関する最近の記述はM.Ta
kenaga,N,Yamada,S.Ohara,K.Nishiciuchi,M.Nagashima,
T.Kashibara,S.Nakamura及びT.Yamashita,“New Optica
l Erasable Medium Using Tellurium Suboxide Thin Fi
lm,"SPIE Conference on Optical Data Storage，バー
ジニア州、アーリントン、1983年、の議事録173−177ペ
ージに見られる。
テルルベースの状態可変物質は一般的に言えば、
（１）秩序付け（ordering）現象が不規則な物質の系を
規則的な物質及び不規則な物質の系に変換するための核
生成及び成長プロセス（均質核生成及び不均質核生成の
双方又はいずれかを含む）を含み、且つ（２）ガラス化
現象が不規則な物質及び規則的な物質の系を著しく不規
則な物質の系に変換するための相可変物質の溶融及び高
速急冷を含む単相系又は多相系である。前記相変化及び
分離は相間の緊密な連結と全体的構造差とを供なって比
較的短距離にわたり生起し、且つ局所的化学量論変化に
対する感度が高い。
カルコゲンタイプの記憶物質では性質測定に、（１）
コントラスト比、即ち状態間の反射率の差をこれら状態
の反射率の合計によって割った値、並びに（２）（ａ）
書き込まれた状態及び（ｂ）消去された状態双方のキャ
リヤ対ノイズの比が含まれる。この記憶物質の故障モー
ドはサイクル数に伴う性能測定値の変化によって示され
る。即ち故障は、（１）サイクル数の増加に伴うコント
ラスト比の低下又は（２）書き込み信号対ノイズの比の
減少もしくは消去キャリヤ対ノイズの増加によって示さ
れ得る。これら故障の正確なメカニズムはこれまで十分
には解明されていなかった。
しかしながらこれら故障モードは観察可能な物理的現
象によって確認されてきた。例えば、静止テストの後で
は、１回以上の書き込み−消去サイクルにかけられた記
憶媒体の個々の不連続領域を包囲するリング状領域が観
察された。加えて、動的テストの後では、記憶媒体上で
サイクルにかけられたセルのエッジ部分に位置する情報
トラックと平行な対称三日月形領域が観察された。これ
らのリング状及び三日月状領域は不完全な状態変換又は
サイクルにかけられた混合構造の相可変物質を含むと考
えられる。これら混合構造領域の存在は動的条件下での
物質の性質損失によって確認される。
別の性能測定として秩序付け即ち消去の時間の測定が
ある。データ記憶率の大幅な限定は緩慢な秩序付け又は
消去の時間に該当する。秩序付け即ち消去はガラス化し
た、即ち書き込みの行なわれたスポットの結晶化によっ
て生起する。しかしながら最初の縞状の反射を与える程
十分に薄い相可変物質層は余りに薄すぎるため、スポッ
トのガラス化即ち書き込みがこの層の厚みのほぼ全体に
わたって生起する。大部分の活性層組成物では、スポッ
トは消去時に結晶化する場合に側方、即ち核生成部位と
して機能する未ガラス化物質が幾らか存在する部分から
結晶化する。従って消去時間はスポットの直径にある程
度依存する。
発明の概要 本発明の方法は単独で又は互いに組み合わせて使用し
得る１つ以上の手法により、光学装置の状態変換速度、
消去性、及び全体的性能を改良せしめる。第１の手法で
は、バック結晶化即ち後方からの結晶化を促進し且つ状
態変換速度を増加させるべく、光学的に非透過性のカル
コゲン化物層を使用する。第２の手法ではより完全な消
去を行うべく２成分消去ビームを使用する。第３の手法
ではより多くのエネルギをトラックのエッジに集中させ
てより完全な消去を行なうべく、比較的広い幅の消去ビ
ームを使用する。本明細書で意図する発明は、光学的に
非透過性のカルコゲンデータ記憶媒体層と、この媒体を
支持する基板と、該カルコゲン化物データ記憶媒体を封
じ込める誘電フィルムとを備えるデータ記憶装置を提供
する。「光学的に非透過性」または「光学的に実質的に
非透過性という表現は、光透過率が秩序付けされていな
い状態又はガラス化された状態で約５％より小さいこと
を意味する。カルコゲン化物層の光学的厚みは秩序付け
されていない状態即ちガラス化した状態で５％より小さ
い光透過率が得られるよう十分に厚くなければならな
い。
ここに開示する本発明の第１の手法では、カルコゲン
化物層は更に、投射ビームエネルギがカルコゲン化物を
層の厚み全体にわたってではなく、井戸形状を有し得る
上方部分でのみガラス化するように十分厚くなければな
らない。従って所定の持続時間及びエネルギ密度を有す
るエネルギパルスの場合には、熱的厚みはカルコゲン化
物層が厚み全体にわたってガラス化されるのを回避せし
めるようなものでなければならない。ガラス化物質の井
戸の下には結晶化状態即ち規則的な状態のカルコゲン化
物が存在する。
我々は相可変物質のガラス化したスポットの深さが通
常そのガラス化スポットの直径の1/3から1/10であり、
且つ結晶化率がスポットサイズとは無関係であることを
発見した。この発見を利用して、我々はこれまで最適と
考えられてきたものより厚い相可変物質層を用いる装置
を形成した。その結果我々は、厚み800-1200Åの同様の
カルコゲン化物フィルムにおいて従来観察されたものよ
り著しく大きい結晶化率を得ることができた。本明細書
で意図する厚いカルコゲン化物フィルムを使用するデー
タ記憶装置の顕微鏡検査によれば、これは本明細書で
「バック成長又は後側からの成長（back growth）」と
称する現象を通してシード又は核生成部位を与えること
により達成される。「バック成長」とは結晶が核を生成
し、且つ結晶化がガラス化したカルコゲン化物の後方で
これに隣接する一方でガラス化エネルギ源からは離れて
いる層内の未ガラス化カルコゲン化物から進行するこ
と、即ち結晶化がガラス化したスポットの下の領域から
始まることを意味する。
本発明ではカルコゲン化物層即ち相可変物質の厚み
は、ガラス化したスポットの外の投射ビームエネルギの
ガラス化又は書き込みパルスからの過渡的熱移行が層の
厚み全体に及ぶ完全なガラス化を阻止する程十分に低く
なるように、十分厚くなければならない。即ち、投射ビ
ームエネルギは相可変カルコゲン化物層に完全には浸透
しない。
結晶化はサイクルにかけられていない結晶を核生成部
位として使用しながら、状態−状態インタフェース、即
ちガラス化状態−結晶化状態インタフェースから始まる
と考えられる。バック成長は先行技術のサイド成長より
はるかに速く進行する。これは、成長軸がスポットサイ
ズの最大寸法部分と平行ではなく直交するからである。
ここで述べるバック成長はサイド成長の場合のようにス
ポットの約１ミクロンの半径にわたって進行するのでは
なく、スポットの約0.1ミクロンの深さにわたって進行
するにすぎない。
本発明は２つの状態を状態−状態又は相−相インタフ
ェースに沿って自己配列せしめる。先行技術では結晶化
は層−層境界を介して進行する。本発明では結晶化は同
一物質の相−相境界を介して進行し、新しい成長結晶が
未ガラス化結晶に対して的確に並列される。その結果、
結晶成長が先行成長パターンの不規則性に起因する望ま
しくないパターン形成（patterning）及びこれに付随す
る消去時の残留信号を示す可能性が大幅に低下する。
バック成長では結晶のサイズ、方位、体積分画及び成
長率がより良く制御されると考えられる。従って光学的
に非透過性の結晶質カルコゲン化物層は一定した且つ好
ましくさえある方位をもたらし、また、より不規則な検
出可能状態からより規則的な検出可能状態への変換時間
を短縮せしめると考えられる。
更に、本発明は規則的な物質のサイクルヒストリー依
存形秩序変化を減少させると考えられる。これは、シー
ド又は核生成部位自体がサイクル即ち状態変化にかけら
れず、そのため相可変物質が各サイクル毎に一貫して結
晶化するからである。その結果として、安定性とサイク
ルヒストリーの不変性とが大幅に向上する。
加えて、厚みのより大きい光学的に非透過性のカルコ
ゲン層は内反射性である。先行技術では、より薄いカル
コゲン層の厚みがLambda/2nの厚みを有していなければ
ならなかった。ｎは屈折率、Lambdaはコントラストを最
大にする。即ちガラス化反射率を最小にし且つ結晶化反
射率を最大にするための波長である。この場合コントラ
ストは（結晶質の反射率）−（アモルファスの反射率） ここで説明する内反射性相変化物質では、入射光がカ
ルコゲン化物層−誘電層インタフェースではなく、前方
（光入射）インタフェース及びガラス化状態−結晶化状
態インタフェースの双方で反射して送り返される。従っ
て光学的に非透過性の厚い層の厚みは、ある種の厚み即
ち熱浸透厚み及び光学厚みが大きすぎる場合に限ってか
なり不均等になり得る。これに対し、先行技術の薄いフ
ィルム状のカルコゲン化物構造体は活性化カルコゲン化
物層の厚みに決定的に依存する。本発明では厚み変化の
許容性がより大きいため、製造上の問題及び品質管理上
の問題がはるかに少ない。
厚層構造のより有利な幾何学的条件に起因して結晶化
率が増加するため、より安定した、従って本質的により
緩慢な状態変換時間を有するカルコゲン化合物を使用し
得、それでもやはり好結果が得られる。先行技術では高
速状態変換カルコゲン、例えばTe82Ge5Sn6O6-8を使用し
得る。しかしながらTe83Ge5Sn6O6-8の結晶化温度は約80
℃である。この比較的低い結晶化温度は物質がアモルフ
ァス状態では経時的に比較的不安定であることを意味す
る。本発明では、低結晶化温度薄層物質の高速変換時間
が、100℃の結晶化温度を有し従って経時的により安定
したTe87-88Ge5Sn6O3-4のごとき化合物の厚層を用いて
得られる。
本発明は一実施例において、第１基板と、この基板上
に配置された第１誘電体層と、この第１誘電体層上に配
置された光学的に非透過性のカルコゲン相可変データ記
憶媒体層とを含むデータ記憶装置を提供する。前記光学
的に非透過性のカルコゲン相可変データ記憶媒体層は３
に等しいかそれより大きいALPHA×Ｄの積を有する。
尚、 Ｔ＝TO EXP（−ALPHA×Ｄ）であり、 ALPHA＝光吸収係数、 Ｄ＝活性カルコゲン化物層の厚み、 Ｔ＝透過光の強さ TO＝前記活性層に入る光の強さ である。
状態可変物質層の上には任意に第２誘電体層をデポジ
ットし得る。ここで説明する厚いカルコゲン化物層構造
を使用する場合は、この第２誘電体層はなくてもよい。
その上には第２基板を配置する。このようにして得られ
る装置は完全な消去性をもって、約40デシベル以上のコ
ントラストで少なくとも17,000サイクル以上にわたる動
的テストで特性の不変性を示す。
第１の手法と組み合わせて使用し得る本発明の第２の
手法では、投射ビームエネルギを媒体に加え、それによ
って媒体の独立部分、例えば媒体の個々のセルを比較的
高い易動性の中間状態を通して第１相対秩序の固体状態
から第２相対秩序の固体状態に変化させる。その後、投
射ビームエネルギを媒体に与えて、媒体の同じ独立部分
を比較的高い易動性の中間状態を介して第２相対秩序状
態から第１相対秩序状態に変化させる。ここで、比較的
高い易動性とは中間状態の易動性が第１及び第２相対秩
序の易動性より高いことを意味する。
より特定的には、本発明の第２の手法では、より規則
的な物質、例えば結晶質物質を比較的高い易動性の状態
を介してより不規則な物質、例えばアモルファス物質に
変換し、且つ高易動性状態を介してより不規則な物質、
例えばアモルファス物質からより規則的な物質、例えば
結晶質物質に変換する。これらの相変化、例えば結晶質
からアモルファス、及びアモルファスから結晶質への変
化はいずれも、比較的低い粘度を特徴とする高易動性状
態を介して生起する。この高易動性状態は互いに同じか
又は異なる高易動性状態であり得る。これらの相変換は
熱ヒストリー、即ち急冷率及び溶融と急冷温度−時間プ
ロフィルとが個々に異なる。
本発明はこの第２実施例において、状態可変カルコゲ
ン化物記憶媒体へのデータ書き込み、該媒体からのデー
タ読み取り又は該媒体からのデータ消去を１回以上行な
う方法及び装置を提供する。この方法は記憶媒体のセル
を比較的規則的な状態から比較的高易動性の状態を介し
て比較的不規則な状態にガラス化するステップを含む。
本発明ではまた、記憶媒体のセルを比較的不規則な固体
状態から比較的高い易動性の状態を通して比較的規則的
な固体状態に戻す結晶化にかける。高易動性状態は互い
に等しいか又は異なる。
特に好ましい別の実施例では、本発明の前記方法は所
望の溶融−急冷プロフィルを与える多成分ビームを用い
て実施される。データは投射ビームエネルギの比較的高
エネルギの短持続時間パルスによってカルコゲン記憶媒
体、例えば記憶媒体独立部分に書き込まれる。ここで、
比較的高エネルギの短持続時間パルスとは、従来法と比
較してパルスのエネルギが高く持続時間が短いことを意
味する。エネルギ及び持続時間の好ましい値は後に示さ
れる。データはカルコゲン記憶媒体、例えば該記憶媒体
の独立部分から２成分エネルギビームによって読み取ら
れる。一方の成分は比較的高エネルギの短持続時間投射
エネルギビームであり、もう一方の成分は比較的低いエ
ネルギの長持続時間投射エネルギビーム成分である。
本発明の方法及び装置を使用すれば、秩序付け即ち結
晶化プロセスがより完全に行なわれ、且つ瞬間形及びサ
イクル依存形キャリア対ノイズ比双方の劣化が減少す
る。
相可変物質の構造は、この結晶化プロセスの結果とし
て大幅に劣化する可能性がある。結晶化を生起するには
持続時間が比較的長くエネルギ密度が比較的小さいエネ
ルギビームを当てる必要がある。ここで、持続時間が比
較的長くエネルギ密度が比較的小さいとは、前述の書き
込みパルスとの比較である。この種のビームは時間と幾
何学的条件とに対してGaussianエネルギ分布を有する。
Gaussianエネルギ分布はトラックの中央線から離れた相
可変物質の劣化した構造内に現れる。この相可変物質の
構造の劣化はサイクル反復後に観察される前記物質の性
能の対応劣化に関連しており、不完全消去問題の原因の
一部分をなす。
本発明の第３の手法では、記憶媒体内のエッジ構造に
観察される劣化と物質の性能損失とによって示される不
完全消去の問題を解決する。混合構造の不完全な状態変
換又はサイクルにかけられた領域は、集束した記録及び
消去用投射エネルギビームのGaussianエネルギ分布に関
連していると考えられる。より特定的には、記憶媒体の
状態可変物質は個々の領域の温度時間（time−at−temp
era−ture）の差に依存して書き込み及び消去プロセス
を行なう。即ち記憶媒体のサイクルにかけられた領域全
体にわたる温度勾配は、中間温度時間ヒストリーを生じ
させ、これが不完全サイクル、不完全相変化又は相可変
物質の領域間の不明確な境界の原因となり得る。これを
劣化（degradation）と称する。劣化は繰り返しサイク
ルにかけられた領域の近傍で相可変物質の構造を変化さ
せる。
この第３の手法では、投射ビームエネルギを媒体に当
てて該媒体の比較的狭い第１トラックを第１相対秩序状
態から第２相対秩序状態に変化させる。その後で、投射
ビームエネルギを該媒体に当てて、前記第１トラックよ
り十分に広い幅を持ち且つこの第１トラックを包囲する
該媒体の第２トラックを第２相対秩序状態から第１相対
秩序状態に変化させる。このようにすれば、より広い第
２トラック内に含まれる不完全サイクルにかけられた記
憶媒体領域がいずれも狭い第１トラックの領域の外側に
置かれる。ここで、第１トラックおよび第２トラックの
幅は両者の相対的な広さをいう。
この方法では比較的狭いビーム幅の第１エネルギパル
スでデータ書き込みを行なう。データは比較的狭いビー
ム幅の第１エネルギパルスより広いビーム幅を有する第
２エネルギパルスで記憶媒体から読み取られる。このよ
うにすれば、より広いビーム幅の第２エネルギパルスで
消去された記憶媒体の第２トラック内に含まれる不完全
サイクルにかけられた記憶媒体領域がいずれも、狭いビ
ーム幅の第１エネルギパルスによって書き込みされた記
憶媒体のトラックの実質的に外側に配置される。
別の実施例では本発明の方法は、消去を行うための焦
点のぼけたエネルギパルスを使用して実施される。デー
タは実質的に集束したエネルギパルスで記憶媒体に書き
込まれる。データはまた、前記ほぼ集束したエネルギパ
ルスよりやや焦点のぼけたエネルギパルスにより記憶媒
体から読み取られる。
本発明の方法では、消去トラックの幅が記憶トラック
の幅より十分に広く、そのため不完全に消去された記憶
物質領域が書き込み−読み取りトラックの実質的に外側
で生起するが、それでもこの幅は隣接トラックに作用す
る程大きくはない。従ってサイクルにかけられた劣化記
憶物質のこれら領域に起因する不完全消去の問題は著し
く減少する。
このデータ記憶媒体は物質をそのデポジットを形成す
べくデポジットすることによって形成し得る。このデポ
ジットの厚みは2000Å以上であってよい。
以下、添付図面に基づき本発明をより詳細に説明す
る。
具体例の説明 ここに記述する本発明の一具体例では、厚いデータ記
憶媒体層を有する投射ビーム記憶装置を提供する。この
媒体層は光学的にほぼ非透過性であり、その一部分が投
射ビームエネルギの受容により複数の検出可能状態の間
で状態変換し得る。
第１図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の投射ビームデータ
記憶装置１を示している。この装置１は基板、例えばプ
ラスチック基板11と、第１封じ込め誘電体層、例えば酸
化ゲルマニウム製第１封じ込め層21と、カルコゲン化物
データ記憶媒体層31と、第２封じ込め誘電体層、例えば
酸化ゲルマニウム製第２封じ込め層41と、第２基板、例
えばプラスチック基板51とで構成される。
活性層31内の相可変物質はカルコゲン、最も好ましく
はテルルと、架橋剤とを含む他、酸化、硫黄、セレン及
びスズも任意に含むカルコゲン組成物である。
前記カルコゲンは通常テルルであるが、他のカルコゲ
ン例えばセレンもこれと供に存在し得る。
前記架橋剤は周期表の第IIIB族、第IVB族及び第VB族
の元素である。第IIIB族、第IVB族及び第VB族の架橋剤
としては例えば第IIIB族のアルミニウム、インジウム及
びガリウム、第IVB族のケイ素、ゲルマニウム及びス
ズ、第VB族の窒素、リン、ヒ素、アンチモン及びビスマ
ス並びにこれらの混合物が挙げられる。最も一般的な架
橋剤は酸素又はニッケルが１つ以上存在した状態のゲル
マニウム及びスズである。
一具体例では、データ記憶媒体31が実質的に酸素を含
まず、カルコゲンがテルルであり、架橋剤がゲルマニウ
ムである。このゲルマニウムは単独で又は他の補助架橋
剤、例えばケイ素、スズ、ヒ素、及び／又はアンチモン
と供に使用し得る。別の具体例では、カルコゲン組成物
が酸素を含み得る。酸素を含まない場合にはニッケルの
ごとき変換モジュレータ（switching modulator）を含
み得る。変換モジュレータについてはRosa Young及びSt
anford R.Ovshinskyの米国同時係属出願、IMPROVED PRO
JECTED BEAM DATA STORAGE MEDIUMに記載されている。
この係族出願は本明細書に参考として包含される。組成
全体に対する架橋剤の原子割合は１から約20原子％であ
る。変換モジュレータが含まれる場合その原子割合は約
１％から約20％であり、好ましくは１％から約10％であ
る。存在するテルルの量は約70から約90原子％である。
このデータ記憶媒体は更に別の添加物、例えばスズを組
成全体に対して約１原子％から約10原子％の割合で含み
得る。
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のデータ記憶装置１の断
面をより詳細に示している。この図では基板11がポリマ
ーシート、例えばオリメチルメタクリレートシートから
なる。基板11は光学的に不変性、光学的に等方性の透明
シートである。基板11の好ましい厚みは約1mmから約1.5
mmである。
基板11の上にはフィルム、シート又は層13、例えば光
重合アクリルエポキシドシートが配置される。このポリ
マーシート13には重合又は鋳造によって複数の溝を形成
し得る。溝が存在する場合これら溝の厚みは約500−約1
000Åである。フィルム、シート又は層13は接着剤とし
て機能し、基板11を封じ込め層に固定する。この接着剤
は約30−約200ミクロンの厚み、好ましくは約50−約100
ミクロンの厚みを有する。
光重合シート13の上には誘電体バリヤ層21がデポジッ
トされる。この誘電体バリヤ層21は例えば酸化ゲルマニ
ウムからなり、約500から約2000Åの厚みを有する。こ
の誘電体バリヤ層21は１つ以上の機能を果たす。この層
は酸化剤がカルコゲン活性層31に到達するのを阻止し、
且つプラスチック基板が例えば記録又は消去操作の間に
カルコゲン化物層31の局部的加熱に起因して変形するの
を阻止する。バリヤ層21はまた、反射防止コーティング
としても機能し、カルコゲン化物活性層31の光感度を向
上させる。
封じ込め層21,41には他の誘電体も使用し得、例えば
窒化ケイ素をケイ素がカルコゲン化物層31中に拡散しな
いように層状にするか又はグレード付したもので構成し
得る。別の例としてはこれら封じ込め層21,41はシリ
カ、アルミナ又は他の誘電体でも構成し得る。あるい
は、カルコゲン化物層を自己封じ込めが可能であるよう
に十分厚く形成してもよい。
カルコゲン化物データ記憶媒体31は （１） 前述の熱浸透深さをｄとした場合に少なくとも
ｄに等しく、 （２） 投射ビームエネルギの波長をLambda、結晶質デ
ータ記憶媒体の屈折率をｎとした場合に約ｄ＊＝Lambda
/4nより大きい 厚みを有し、且つ （３） 前述のごとく光学的にほぼ非透過性であり且つ
内反射性であるに十分な光学厚みを有する。カルコゲン
化物データ記憶媒体層の厚みは少なくとも約2000Åであ
り、好ましくは約2000-4000Åである。
カルコゲン化物層31の上にはその反対の表面に接触し
て、第２誘電体層41例えば酸化ゲルマニウム層を配置し
得る。第２誘電体層41は存在する場合には第１層21と同
じ厚みを有し得るが、そうでなくてもよい。ただし、こ
こで問題にするカルコゲン化物層31は熱遮断性が高いた
め、第２誘電体層41は省略し得る。第２ホトポリマー層
49及び第２基板層51は封じ込め層41の反対側表面に接す
る。
ポリアクリレート層13,49は鋳込みによって配置され
る。これらの層13,49はその場で例えば紫外光の照射に
より光重合処理される。バリヤ層21,41は例えばゲルマ
ニウム及び酸化ゲルマニウム材料の蒸着によって、又は
反応性スパッタリングを含むスパッタリングによってデ
ポジットされる。前記反応性スパッタリングでは使用す
る反応ガスの酸化含量が調節される。カルコゲン化物フ
ィルム31は蒸着、スパッタリング又は化学的蒸着によっ
て形成し得る。
ここで説明する相可変カルコゲン化物層はその「光学
厚み」又は「熱浸透厚み」より厚い厚みを有する。熱浸
透厚みは、投射エネルギビームによるガラス化を生起す
るに十分な高温に加熱される投射エネルギビーム入射側
から測定した、相可変カルコゲン化物内への最大距離で
ある。この熱浸透厚みを越えた部分のカルコゲン化物相
変化物質は投射エネルギビームによってガラス化される
ことはない。ただしこの部分の物質はビームによって直
接結晶化され得る。熱浸透厚みは投射エネルギビームの
エネルギ、波長及び持続時間の関数である。この厚みは
また、カルコゲン化物の熱伝導性ｋ、及び比熱Cpと、カ
ルコゲン化物を相変化させる投射エネルギビームの入射
側に得られる最大温度Tmとの関数でもある。熱浸透厚み
の理論的近似値計算には、William H.McAdams,Heat tra
nsmission，第３版、McGraw-Hill Book Company Inc.,
ニューヨーク、NY（1954年）、第３章、“Transient Co
nduction"、39ページ、“Semiinfinite Solid"と、R.By
ron Bird,Warren E.Stuart及びEdwin N.Lightfoot,Tran
sport Phenomena,John willey＆Sons,Inc.,ニューヨー
ク、NY（1960年）、第11章、“Temperature Distrubiti
ons With More Than One Independent Variable,"実施
例11.1−1,“Heating of a SemiInfinite Slab"、353-3
54ページと、H.S.Carslaw及びJ.C.Jaeger,Conduction o
f Heat In Solids、第２版、Oxford University Press
（1959年）とに記載の方法を使用し得る。これらの文献
はいずれも参考として本明細書に包含される。
前述の文献に記載の方法を用いる場合、熱浸透厚みｄ
は、（１）カルコゲン化物相変化物質の溶融温度以下で
ある熱浸透厚みｄでの最大温度Tmと、（２）カルコゲン
化物相変化物質の投射エネルギビーム入射面での最大温
度Tsと、（３）カルコゲン化物相変化層の初期温度To、
例えば室温とを考慮して計算し得る。これらの温度は換
算された無次元の“未達成温度変化（unaccomplished t
emperature change）"Yを介して互いに関連づけられ
る。Ｙは下記のごとに規定される。
カルコゲン化物相変化物質の物理的性質は、下記のごと
く規定される無次元数Ｚ、 を介して互いに関連付けられる。
式中、 θ＝投射エネルギビームパルス持続時間 である。
前述の数式及び想定温度限界値を用いて前述の文献に記
載の方法に従い、且つグラフ方を使用すると、200ナノ
秒パルスの理論上の熱エネルギ浸透厚みは約2000Åにな
る。
実際に実験で観察された結果によると、約200ナノ秒
の記録パルス幅及び約１−５ミリワットの記録出力で
は、バック結晶化を生起せしめるのに適切なカルコゲン
化物相変化層の厚みは約2000-2500Å以上であり、この
カルコゲン化物相変化層を介する光透過性がほぼ存在し
ないようにし且つこの層を封じ込め層及び／又は誘電体
として作用させるためにはそれより大きい厚みが望まし
い。
本発明の特に好ましい実施例では、投射エネルギビー
ム手段のエネルギプロフィルは、結晶化及びガラス化が
相変化カルコゲン化物層の投射エネルギビーム入射側の
距離ｄ＊内でしか生起しないように、側方で均等な熱浸
透深さを得るべく形成又は制御される。距離ｄ＊は次式 によって規定される。
Lambdaは投射エネルギビームの波長、ｎはガラス化した
相変化カルコゲン化物の屈折率である。厚みｄ＊は書き
込み状態及び読み取り状態の間に最大コントラストを与
える。
第２図及び第３図は先行技術の薄いフィルム状の媒体
と本発明の厚いフィルム状の媒体とにおける消去スポッ
トの結晶成長の成長パターンの差を示している。第２図
ではデータ記憶媒体層の厚みは1000Åのオーダーであ
る。この程度の厚みでは入射消去エネルギビームが層の
厚みのほぼ全体にわたってスポットをガラス化する。こ
のスポットが結晶化すると、このスポットの核生成部位
として機能し得る未ガラス化結晶から結晶成長が始ま
る。その結果、内側方向に移動する結晶化前線、即ちエ
ッジ成長（edge growth）が生じる。このエッジ成長パ
ターンでは結晶化時間が長くなる。なぜなら、成長は消
去されたスポットの直径全体にわたって生起しなければ
ならないからである。
第３図では、カルコゲン化物層がはるかに厚く、2000
から5000Åのオーダーである。入射ガラス化パルスはス
ポットを層の厚みの一部分にわたってガラス化するに過
ぎず、ガラス化された物質の井戸の下にこれを包囲する
バック結晶層が残される。スポットが結晶化するとこの
バック層は核生成部位を構成する。結晶成長は比較的浅
い消去スポットの直径と直角に生起するため、このスポ
ットははるかに高速度で結晶化されることになる。ま
た、バック層41中の結晶の方位は、総ての結晶がテルル
ｃ−軸即ちフィルムの前から後に配向された軸と同じ方
向を有するように制御し得ることが判明した。カルコゲ
ン化物フィルム41内のバック層結晶の方位は種々の方
法、例えば相変化物質層41内に組成勾配を与えそれによ
って勾配した結晶化温度を与えることにより、又はシー
ディング層を与えることによって制御し得る。例えば、
状層変化物質層41の投射エネルギビームから遠い部分で
の結晶化温度はエネルギビーム入射側での結晶化温度よ
り高くてよい。この勾配は直線的又は不連続的であり得
る。
これに伴う消去時間の改善を第４図（Ａ）及び（Ｂ）
に示した。これらの図面は薄いフィルム状の相変化層及
び厚いフィルム状の相変化層の消去時間を示している。
これらのグラフでは消去パルス幅、即ちマイクロ秒単位
の時間が種々の記録出力のコントラストに対してプロッ
トされている。スポットはコントラストが最大になって
安定状態に移る時に消去されるとみなされる。第４図
（Ａ）はエッジ成長が相変化物質フィルムにおける消去
メカニズムであつた場合のグラフであり、消去点は１マ
イクロ秒から約９マイクロ秒が経過する間まで生じなか
った。第４図（Ｂ）はバック成長が厚み4000Åのフィル
ムにおける前述の想定メカニズムであった場合のグラフ
であり、消去点は0.5マイクロ秒に達する前に生じてお
り、上昇及び水平化パターンは検出できなかった。消去
時間は厚み800から1200Åのフィルムで通常観察される
範囲より下にあった。
第５図に示した本発明の別の具体例では、光学的に非
透過性のカルコゲン化物相可変データ記憶媒体層を内包
する第１図（Ａ）及び（Ｂ）の光学データ記憶装置と共
に使用するための光学データ記憶システムを提供する。
このシステムはモータ手段113より駆動する回転可能手
段111としてディスク１に相対移動を与える手段を備え
る。
投射エネルギビーム手段、例えばレーザ手段121及び1
23は「書き込み」及び「消去」即ち「ガラス化」及び
「結晶化」モードにおいては制御手段151及び符号化手
段153によって制御される。「読み取り」モードでは、
投射ビームエネルギ手段は光検出器手段131と、前記制
御器手段により制御される複号手段155とを用いて相変
化メモリ物質のセルの状態を決定する。
制御手段151は投射ビームエネルギ手段、回転可能手
段111及びモータ手段113を同期するトラッキング手段も
有する。
別の手法として、投射エネルギビームによる第１相対
秩序状態から第２相対秩序状態への記憶物質の状態変換
は、高易動性状態を通して相変換を生起せしめる条件下
で行なわれる。本発明の一具体例では、第１図（Ｂ）の
データ記憶媒体31の独立部分を第１相対秩序状態から比
較的高い易動性の中間状態を介して第２相対秩序の固体
状態に変えるべく、投射ビームエネルギを前記媒体31に
与える。本発明では更に、媒体31の独立部分を第２相対
秩序状態から比較的高い易動性の中間状態、例えば溶融
状態を介して第１相対秩序状態に変えるように、投射ビ
ームエネルギを媒体31に可逆的に与える。
そのためには、最も一般的な方法として、記憶媒体31
の独立部分を比較的規則的な状態、例えば結晶状態から
比較的高い易動性の状態、例えば溶融状態を介して比較
的不規則な状態、例えばアモルファス状態にガラス化す
る。前記独立部分は次いで例えば結晶化により比較的不
規則な状態から比較的高い易動性の状態を介して比較的
規則的な固体状態、例えば結晶状態に可逆的に変換し得
る。高易動性状態は互いに同一の又は異なる状態であっ
てもよい。
第１相対秩序状態は、例えば単一の比較的高エネルギ
で比較的短持続時間のパルスにより形成される比較的不
規則な状態であってよい。比較的高エネルギの短持続時
間パルスの溶融−急冷プロフィルは高易動性の不規則な
状態、例えば液体状態で急冷する大きな急冷速度が得ら
れるように決定する。通常は、前記単一の比較的高エネ
ルギで比較的短い持続時間のパルスは、物質を融点以上
に加熱するに十分な程大きいが、アブレーションを回避
するに十分な程小さいエネルギを有する。パルスは、隣
接領域の大幅な加熱を回避しそれによって高易動性状
態、例えば液体状態から比較的不規則な固体状態へと比
較的速く冷却せしめるように十分短い持続時間を有す
る。通常、集束エネルギの量は平方ミクロン当たり約５
から20ミリワットであり、持続時間は約200-400ナノ秒
より小さい。
通常、第２相対秩序状態は比較的規則的な状態、例え
ば結晶質状態、多結晶質状態または単結晶質状態であ
る。この相対秩序状態は比較的高エネルギの短持続時間
成分と比較的低エネルギの長持続時間成分とを含むエネ
ルギビームを当てることによって形成される。比較的高
エネルギ短持続時間成分は単独で又は低エネルギ長持続
時間成分と共に記憶セルを記憶物質の融点またはその前
後の温度まで加熱するようなものでなければならない。
これは平方ミクロン当たり約５から約20ミリワット、好
ましくは約７から約12ミリワットのエネルギパルスであ
るとよい。比較的高エネルギのパルスは約400、好まし
くは約200ナノ秒より短い持続時間、例えば約10から約1
0ナノ秒の持続時間をを有するべきである。比較的低エ
ネルギ長持続時間パルスは短持続時間高エネルギパルス
と共に使用する時は、アブレーションを回避するよう十
分に低く、物質を結晶化が高速で進行する温度に加熱す
るよう十分に高いエネルギを有する必要がある。比較的
低エネルギのパルスの持続時間は結晶質形態が核生成し
且つ成長するように緩慢な冷却速度を促進するようなも
のでなければならない。低エネルギ密度長持続時間パル
スは約１から約２マイクロ秒の持続時間を有し、平方ミ
クロン当たり約１から約２ミリワットのエネルギ密度を
有する。これは高エネルギパルスのエネルギ密度の約1/
10であり、高エネルギパルスより約10倍長く施用され
る。
エネルギパルスは例えば第６図及び第７図に示すごと
く逐次与えてもよい。第６図では高エネルギパルスが低
エネルギパルスの前にある。第７図では低エネルギパル
スが高エネルギパルスの前にある。これらパルス間の時
間はここで問題にしている累積熱効果が生じるように十
分短い。即ち、パルス間の時間はパルス間の望ましくな
い熱散逸を回避し、それによって高易動性中間状態とそ
れに次ぐ規則的状態とを形成せしめるように十分短い。
本発明の別の具体例では、パルスは実質的に重なり合
う。パルスは第８図のごとく同時に発生し得る。パルス
は第９図に示すごとく実質的に同時に消失し得る。実質
的にとは、重なり合いが完全ではなく、または消失が完
全に同時ではなくてもよいことを意味する。更に別の具
体例では、第10図のごとく、高エネルギパルスが低エネ
ルギパルスの後で開始し且つ低エネルギパルスの消失前
に消失する。
このようにすれば、データは比較的高エネルギ短時間
パルスによってカルコゲン化物記憶媒体31内に書き込ま
れる。データは（１）比較的高エネルギ密度の短時間成
分と（２）比較的低エネルギ密度の長時間成分とを含む
複合エネルギビームによりカルコゲン記憶から消去され
る。
本発明では、記録状態のキャリア対ノイズ比は38デシ
ベルより大きく、消去状態のキャリア対ノイズ比は約６
デシベルより小さい。
本発明の第３の手法では、データを第１図及び第２図
の投射ビームデータ記憶装置に書き込み、この装置から
読み取り且つ消去するための方法及びシステムを提供す
る。このデータ記憶装置はデータ記憶媒体31を有し、こ
の媒体はこれに投射ビームエネルギを与えると複数の検
出可能状態の間を状態変換し得る。第７図のデータ記憶
システム101は光学データ記憶装置１と共に使用するた
めのものである。
前記物質の第１相対秩序状態から第２相対秩序状態へ
の変換及び第２相対状態から第１相対状態への変換は投
射ビームエネルギを加えることによって実施される。先
行技術のエネルギビームは第11図のごときエネルギ分布
を示す。これらのビームは時間及び幾何学的条件の双方
に対してGaussianエネルギ分布を有する。このエネルギ
は大部分が中央にある、即ちトラックの中央にピークを
有し、トラックのエッジで急降下する。本発明のエネル
ギビームは第４図のごときエネルギ分布を有する。この
図から明らかなように、幾何学的条件に対するこのエネ
ルギ分布は第11図のように比較的ピークのある曲線では
なく、平たい曲線を示す。より多くのエネルギがトラッ
クのエッジに配置され、より少ないエネルギがトラック
の中央に配置されるのである。一具体例によれば、この
エネルギ曲線の平坦化は消去エネルギパルスの焦点をぼ
かすことによって得られると考えられる。
第13図の実線1a及び1bは第１相対秩序状態、例えば書
き込まれた即ちガラス化された状態の記憶物質を含むト
ラック領域を規定する。1a及び1bの間で測定したトラッ
クの幅は約0.9から1.0ミクロンである。点線2a及び2bは
先行技術の方法を使用した場合の第２相対秩序状態、例
えば消去即ち結晶化状態の記憶物質を含む領域規定す
る。点線3a及び3bは本発明の方法を使用した場合の第２
相対秩序状態、例えば消去即ち結晶化状態の記憶物質を
含むトラック領域を規定する。3a及び3bの間で測定した
このより広いトラックの幅は約1.1から約1.2ミクロンで
ある。領域４及び５は夫々先行技術の方法及び本発明の
方法により形成された不完全サイクル記憶物質を含む。
本発明によれば、第２相対秩序状態から第１相対秩序
状態に変化した記憶媒体のトラック3a-3bの幅は第１相
対秩序状態から第２相対秩序状態に変化した記憶媒体の
トラック1a-1bの幅より広い。このより広い第２トラッ
ク3a-3bは、不完全サイクル記憶物質５の例えばリング
状または三日月状の領域が総て、より狭い第１トラック
1a-1bの領域の外側に配置されるように、第１トラック1
a及び1bより十分に広い。
本発明の好ましい一具体例では、媒体の比較的狭い第
１トラックを第１相対秩序状態から第２相対秩序状態に
変えるべく、投射ビームエネルギを記憶媒体に与える。
その後、投射ビームエネルギを媒体に与えて、比較的狭
い第１トラックより十分に広い該媒体の第２トラックを
第２相対秩序状態から第１相対秩序状態に変化させる。
このようにして、より広い第２トラック内に含まれる不
完全サイクル記憶媒体のほぼ総ての領域が第２トラック
の境界の外側の近傍に又は隣接して生じることになり、
従って狭い第１トラックの領域の外側に配置される。
媒体にはこれを第１相対秩序状態から第２相対秩序状
態に変えるべく比較的狭いビーム幅の投射ビームネネル
ギを与える。光学データ記憶技術分野で使用される「ビ
ーム幅」なる用語は、通常記憶物質上に与えられたビー
ムによって発生するスポットのサイズの幅を意味する。
本発明はではまた、媒体を第２相対秩序状態から第１相
対秩序状態に変化させるべく、前記比較的狭いビーム幅
より広いビーム幅の投射ビームエネルギを媒体に与え
る。このより広いエネルギビームは、その軌道上にあり
且つ狭いビーム幅のエネルギビームを受容する独立領域
にほぼ隣接する記憶物質独立領域が総て第１相対秩序状
態に変換されるように十分広い。
本発明の別の好ましい具体例では、データは実質的に
集束したエネルギパルスにより記憶媒体に書き込まれ且
つやや焦点ぼけした第２エネルギパルス２によって消去
される。第２エネルギパルス２によって消去されたトラ
ック領域は（ａ）完全サイクル領域、及び（ｂ）焦点ぼ
けエネルギビームの作用を受けた不完全サイクル領域を
含む。前記領域（ｂ）は比較的集束したエネルギビーム
により書き込みが行なわれた独立領域の実質的外側に配
置される。
更に別の特に好ましい具体例では、投射ビームエネル
ギ源がレーザであり、このレーザの焦点サーボトラッキ
ングシステムへの外部電圧のゲーティング（gating）に
よって焦点がオフセットされる。この焦点のオフセット
操作は消去サイクルの間にのみ与えられる。
別の極めて好ましい具体例では、投射ビームエネルギ
源がレーザであり、スポットが消去レーザビームで見ら
れるような低有効開口数（law effective numerical ap
erture）の最終対物レンズの使用によって拡大される。
別の特に好ましい具体例では、投射ビームエネルギ源
がレーザであり、エネルギ分布プロフィルがレーザ分野
で公知のごとく、レーザのTEM01＊、TEM01又はTEM11モ
ードを選択することにより改変される。
別の特に好ましい具体例では、エネルギ分布投射エネ
ルギビーム源がレーザであり、そのプロフィルが光路の
遮断によって変化する。
別の特に好ましい具体例では、投射エネルギビーム源
がレーザであり、集束したビームの形状がコリメータレ
ンズをオフセットすることによりビームが明確に集束し
た状態で発生しないようにすることにより変化する。
別の特に好ましい具体例では、投射エネルギビーム源
がレーザであり、その焦点が機械的手段、例えばシム
（shim）によってオフセットされる。
別の特に好ましい具体例では、投射エネルギビーム源
がレーザであり、エネルギ分布プロフィルがビームを例
えば回折格子によって分割し且つ分割ビームの中央を記
録トラックのエッジに沿って一直線に配置することによ
り変化させる。
前述の消去ビームエネルギ分布プロフィル改変法は単
独で又は相互に組み合わせて使用し得る。
本発明の第３の手法の一実施例によれば、テストした
光学記憶媒体ディスクは書き込み状態でのキャリア／ノ
イズ比が38-40デシベルであり、先行技術の方法で消去
した場合の消去深さが約18から20デシベルであった。同
一レーザ出力の焦点ぼけレーザビームで消去した同一テ
ストディスクでは消去深さが先行技術に比べて３から４
デシベル向上していた。
以上本発明を好ましい特定具体例に基づいて説明して
きたが、本発明の範囲はこれら具体例には限定されず、
「特許請求の範囲」によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）は光学データ記憶装置を側方寸法及び垂直
方向尺度を誇大化して示す部分削除斜視図、第１図
（Ｂ）は種々の層の関係を示す第１図（Ａ）の装置の詳
細部分断面図、第２図及び第３図は夫々先行技術の方法
及び本発明の方法により形成されるカルコゲン化物デー
タ記憶物質層上の消去スポットの結晶成長パターンを示
す説明図、第４図は夫々先行技術及び本発明の一具体例
による消去時間を種々の記録出力でのコントラストに対
してプロットしたグラフ、第５図は本発明のデータ記憶
媒体層を内包するデータ記憶システムの説明図、第６図
から第10図は多成分投射ビームエネルギの５つのモード
を表す説明図、第11図及び第12図はエネルギビームのエ
ネルギ分布プロフィルを面積、温度及び時間の関数とし
て示す説明図であって、第11図は先行技術のエネルギ分
布プロフィルを示し、第12図はビームの焦点をオフセッ
トした場合のエネルギビームのプロフィルを示し、第13
図は前記データ記憶装置の書き込み−消去トラックの１
つに沿って配置された複数のセルの説明図である。 １……投射ビームデータ記憶装置、11、51……基板、13
……光重合シート、21……封じ込め誘電体層、31……デ
ータ記憶媒体層、111……回転手段、113……モータ手
段、121、123……レーザ手段、131……光検出手段、151
……制御手段、153……符号化手段、155……復号化手
段。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ） 第１基板と、 （ｂ） 前記第１基板に支持された第１封じ込め層と、 （ｃ） 前記第１封じ込め層によって支持され且つこの
    層に接触する相可変データ記憶媒体層であって、相可変
    カルコゲンを含む且つ可視光に対して実質的に非透過性
    である相可変データ記憶媒体層と、 （ｄ） 前記相可変データ記憶媒体層を封じ込める第２
    封じ込め層と、 （ｅ） 前記第２封じ込め層の上に配置される第２基板
    とで構成され、 前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝Lambda
    /4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊は当
    該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、Lamb
    daはこの物質に加えられるエネルギの波長である］内で
    生起することを特徴とする光学データ記憶媒体。
  2. 【請求項２】前記相可変データ記憶媒体層がその熱浸透
    深さより大きい厚みを有することを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の光学データ記憶媒体。
  3. 【請求項３】前記相可変データ記憶媒体層が状態−状態
    インタフェースで内反射する性質を持つ特許請求の範囲
    第２項に記載の光学データ記憶媒体。
  4. 【請求項４】前記相可変データ記憶媒体層が後方から結
    晶化する（back crystallizing）層である特許請求の範
    囲第１項に記載の光学データ記憶媒体。
  5. 【請求項５】結晶軸が状態−状態インタフェースに対し
    て直角に向いたｃ軸で結晶化が生起する特許請求の範囲
    第４項に記載の光学データ記憶媒体。
  6. 【請求項６】前記相可変データ記憶媒体層が2000Åより
    大きい厚みを有する特許請求の範囲第１項に記載の光学
    データ記憶媒体。
  7. 【請求項７】第１基板と、前記第１基板に支持された第
    １封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持され
    且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体と共に使用するための
    光学データ記憶装置であって、 （ａ） 前記相可変データ記憶媒体層のセルを結晶状態
    と比較して無秩序な状態にガラス化する記憶手段と、 （ｂ） 前記相可変デー記憶媒体層のセルをガラス状態
    と比較して秩序的な状態に結晶化する手段、 （ｃ） 前記媒体の状態を決定すべく前記媒体に投射エ
    ネルギビームを加える手段と、 （ｄ） 前記光学データ記憶媒体を前記投射エネルギビ
    ームに対して相対移動させる手段と、 （ｅ） 前記光学データ記憶媒体の相対移動に対して前
    記投射エネルギビームを同期させるトラッキング手段 とで構成される光学データ記憶装置。
  8. 【請求項８】前記相可変データ記憶媒体層がその熱浸透
    深さより大きい厚みを有することを特徴とする特許請求
    の範囲第７項に記載の光学データ記憶装置。
  9. 【請求項９】前記相可変データ記憶媒体層が状態−状態
    インタフェースで内反射する性質を持つ特許請求の範囲
    第８項に記載の光学データ記憶装置。
  10. 【請求項１０】前記相可変データ記憶媒体層が後方から
    結晶化する（back crystallizing）層である特許請求の
    範囲第７項に記載の光学データ記憶装置。
  11. 【請求項１１】結晶軸が状態−状態インタフェースに対
    して直角に向いたｃ軸で結晶下が生起する特許請求の範
    囲第10項に記載の光学データ記憶装置。
  12. 【請求項１２】前記相可変データ記憶媒体層が2000Åよ
    り大きい厚みを有する特許請求の範囲第７項に記載の光
    学データ記憶装置。
  13. 【請求項１３】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体へのデータ書き込み、
    前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以
    上行うための方法であって、 （ａ） エネルギ密度が比較的高く持続時間が短い書き
    込み用エネルギパルスでデータをカルコゲン化物記憶媒
    体層に書き込むステップと、 （ｂ）（１） 比較的高いエネルギ密度の短持続時間成
    分、及び、 （２） 比較的低いエネルギ密度の長持続時間成分 を含む消去用エネルギビームでカルコゲン記憶媒体層か
    らデータを消去するステップ とを含む方法。
  14. 【請求項１４】消去用ビームエネルギの成分が逐次与え
    られる特許請求の範囲第13項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記成分が実質的に重なり合う特許請求
    の範囲第13項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体へのデータ書き込み、
    前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以
    上行うための方法であって、 （ａ） 記憶媒体層の一部分をガラス状態に比較して規
    則的な固体状態から高い易動性の状態を通して結晶状態
    に比較して不規則な固体状態にガラス化するステップ
    と、 （ｂ） 記憶媒体層の前記一部分を結晶状態に比較して
    不規則な固体状態から比較的高い易動性の状態を通して
    ガラス状態に比較して規則的な固体状態に戻るように結
    晶化するステップ とを含む方法。
  17. 【請求項１７】短持続時間高エネルギ密度パルスでガラ
    ス化し、且つ （ａ） 比較的高いエネルギ密度の短持続時間成分と （ｂ） 比較的低いエネルギ密度の長持続時間成分 とを含むエネルギビームで結晶化することからなる特許
    請求の範囲第16項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記成分が逐次与えられる特許請求の範
    囲第17項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記成分が実質的に重なり合う特許請求
    の範囲第17項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体と共に使用するための
    光学データ記憶装置であって、 （ａ） 光学データ記憶媒体層に比較的高いエネルギ密
    度の短持続時間エネルギパルスを与え、それによって媒
    体層を前記媒体内で第１の相対秩序状態から第２の相対
    秩序状態に変換する手段と、 （ｂ） 比較的高いエネルギ密度の短持続時間成分と比
    較的低いエネルギ密度の長持続時間成分とからなる２つ
    の成分を含むエネルギビームを光学データ記憶媒体層に
    与え、それによって媒体層を前記媒体内で第１の相対秩
    序状態に戻す手段と、 （ｃ） 前記媒体層の状態を決定すべく前記媒体層にエ
    ネルギビームを当てる手段と、 （ｄ） 前記光学データ記憶媒体を前記投射エネルギビ
    ームに対して相対移動させる手段と、 （ｅ） 前記投射エネルギビームを前記光学データ記憶
    媒体の相対移動に対して同期させるトラッキング手段と
    を備える光学データ記憶装置。
  21. 【請求項２１】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体へのデータ書き込み、
    前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以
    上行うための方法であって、 投射ビームエネルギを前記記憶媒体層に与えて、該媒体
    層の比較的狭い第１トラックを第１相対秩序状態から第
    ２相対秩序状態に変えるステップと、 投射ビームエネルギを前記媒体の比較的狭い第１トラッ
    クを包囲するより広い第２トラックに与えて、少なくと
    も第１トラックの物質をほぼ完全に第１相対秩序に戻す
    ステップとを含む方法。
  22. 【請求項２２】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体へのデータ書き込み、
    前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以
    上行うための方法であって、 比較的狭いビーム幅の第１投射エネルギビームパルスで
    記憶媒体層の第１トラックにデータを書き込むステップ
    と、 前記比較的狭いビーム幅の第１投射エネルギパルスより
    広いビーム幅を持つ第２投射ビームエネルギパルスで記
    憶媒体層からデータを消去し、それによって記憶媒体層
    の第２トラック、すなわち前記第１トラックと該第１ト
    ラックの外側でこれにほぼ隣接して延びる記憶媒体層領
    域とを包囲する第２トラックを消去するステップ とを含む方法。
  23. 【請求項２３】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体と共に使用するための
    光学データ記憶装置であって、 （ａ） 比較的狭いビーム幅の第１投射ビームエネルギ
    パルスを前記光学データ記憶媒体層に与える手段と、 （ｂ） 比較的広いビーム幅の第２投射ビームエネルギ
    パルスを前記光学データ記憶媒体層に与える手段と、 （ｃ） 前記媒体層の状態を決定すべく前記媒体層に第
    ３投射ビームエネルギパルスを与える手段と、 （ｄ） 前記光学データ記憶媒体を前記投射エネルギビ
    ームに対して相対移動させる手段と、 （ｅ） 前記投射エネルギビームを前記光学データ記憶
    媒体の相対移動に対して同期させるトラッキング手段と
    を備える光学データ記憶装置。
  24. 【請求項２４】第１基板と、前記第１基板に支持された
    第１封じ込め層と、前記第１封じ込め層によって支持さ
    れ且つこの層に接触する相可変データ記憶媒体層であっ
    て、相可変カルコゲンを含み且つ可視光に対して実質的
    に非透過性である相可変データ記憶媒体層と、前記相可
    変データ記憶媒体層を封じ込める第２封じ込め層と、前
    記第２封じ込め層の上に配置される第２基板とで構成さ
    れ、前記相可変データ記憶媒体層の相変化が式ｄ＊＝La
    mbda/4nによって与えられる厚みを持つ領域［式中ｄ＊
    は当該領域の厚み、ｎはガラス化相変化物質の屈折率、
    Lambdaはこの物質に加えられるエネルギの波長である］
    内で生起する光学データ記憶媒体へのデータ書き込み、
    前記媒体からのデータ読み取り又はデータ除去を１回以
    上行うための方法であって、 （ａ） 比較的高いエネルギ密度で短持続時間で比較的
    狭いビーム幅の書き込み用エネルギパルスでカルコゲン
    化物記憶媒体層にデータを書き込むステップと、 （ｂ）（１） 比較的高いエネルギ密度の短持続時間の
    成分及び、 （２） 比較的低いエネルギ密度の長持続時間の成分 を含む比較的広いビーム幅の消去用エネルギビームでカ
    ルコゲン記憶媒体層からデータを消去するステップ とを含む方法。
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