JP2003338077A - 高融点の記録層を有する記録媒体及びその記録媒体の情報記録方法、及びその記録媒体から情報を再生する情報再生装置及び情報再生方法 - Google Patents

高融点の記録層を有する記録媒体及びその記録媒体の情報記録方法、及びその記録媒体から情報を再生する情報再生装置及び情報再生方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスク層がない簡単な構造で再生時熱安定性
の問題を解決することができる情報記録方法及び情報再
生方法を提供する。 【解決手段】 第1誘電体層と第2誘電体層との間に高融
点の記録層を介在させてなる構造の記録媒体の情報記録
方法であって、前記記録媒体にレーザービームを照射す
ることで、前記記録層と前記第1誘電体層及び第2誘電体
層を反応拡散させて情報を記録する記録媒体の情報記録
方法、及びこの情報記録方法によって記録媒体に記録さ
れた情報を再生する情報再生方法であって、前記記録媒
体の記録層、及び第1誘電体層と第2誘電体層の結晶化粒
子を散乱源にしてプラズモンを発生させて超解像度近接
場構造で、記録された情報を回折限界以下で再生する情
報再生方法を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は情報記録媒体に係
り、特に高融点の記録層を有する記録媒体及び情報の記
録方法、及びその記録媒体から情報を再生する情報再生
装置及び情報再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の記録媒体は大きく分けて光磁気記
録方式の記録媒体と相変化記録方式の記録媒体がある。
光磁気記録方式の記録媒体はMD(Mini Disk)のように磁
性体に直線偏光を入射させれば、情報が磁性体の磁気大
きさ及び磁気方向に応じて、その反射光が回転する現象
である磁気のカー効果を利用する再生を考慮した記録媒
体である。相変化記録方式の記録媒体はDVD(digital ve
rsatile disk)のように記録媒体の記録された領域と記
録されない領域の非晶質と結晶質の結晶状態による光常
数の吸収係数の差によって発生される反射率の差を利用
する再生を考慮した記録媒体である。また、最近には相
変化記録方式の一種で微小マークを利用して記録媒体に
情報の記録をし、記録媒体に記録された情報を回折限界
以下で再生するためのさまざまな方法が提示されてい
る。その中で一番注目されている超解像度近接場構造を
利用する記録方式は、“Applied Physics Letters, Vo
l. 73, No. 15, Oct. 1998”及び“Japanese Journal o
f Applied Physics, Vol. 39, Part Ｉ, No. 2B,2000,
pp. 980-981”に開始されている。超解像度近接場構造
は特殊なマスク層を使うことで、再生時マスク層での局
所表面プラズモン(plasmon)を利用するものである。超
解像度近接場構造は記録媒体から情報の再生時、レーザ
ービームによってマスク層が透明になるアンチモン(Sb)
透過型、銀酸化物(AgOx)が銀と酸素に分解され、分解さ
れた銀が局所プラズモンを発生させる散乱源で作用する
銀酸化物分解型等がある。
【０００３】図1は従来の超解像度近接場(super resolu
tion near field)構造を利用する記録方式の記録媒体と
記録原理を示す図である。これは1個層のマスク層を有
する超解像度近接場構造と一般的に呼ばれる。図1に示
すように、記録媒体はZnS-SiO2のような誘電体の第2誘
電体層112-2、GeSbTeのような記録層115、保護層の役割
をするZnS-SiO2又はSiNのような誘電体の保護層114、ア
ンチモン(Sb)又は銀酸化物(AgOx)のマスク層113、ZnS-S
iO2又はSiNのような誘電体の第1誘電体層112-1、透明な
ポリカーボネート層111が順次積層された構造を有す
る。ここで、マスク層113がアンチモン(Sb)の場合は保
護層114及び第1誘電体層112-1はSiNであり、マスク層11
3が銀酸化物(AgOx)の場合は保護層114及び第1誘電体層1
12-1はZnS-SiO2である。ここで、保護層114は記録層115
とマスク層113の反応を防止し、情報の再生時近接場の
作用場所になる。また、マスク層113がアンチモン(Sb)
の場合はアンチモン(Sb)は透明になり、銀酸化物(AgOx)
の場合は銀酸化物(AgOx)は銀と酸素に分解され、分解さ
れた銀が局所プラズモンを発生させる散乱源で作用す
る。
【０００４】この記録媒体に約10〜15mW程度の出力を有
するレーザー117からのレーザービームを収束レンズ118
に収束し、記録媒体に照射して、記録層115を約600℃以
上に加熱させてレーザービームが照射される領域を非晶
質で変換することで光常数(n、k)における屈折率nの変
化にはかかわらず吸収係数kを小さくする。この時、レ
ーザービームが照射されたアンチモン(Sb)又は準可逆反
応性の銀酸化物(AgOx)のマスク層113は、アンチモン(S
b)結晶の変化、又は準可逆反応性の銀酸化物(AgOx)の分
解が発生されることにより記録層115に対してプロ−ブ
の役割をする。従って、回折限界以下の微小マークの再
生が可能にる。即ち、高記録密度の記録媒体から記録さ
れた情報を回折限界以下で再生することができる。図2
は従来のさらに他の超解像度近接場構造を利用する記録
方式の記録媒体と記録原理を示す図である。これは2個
層のマスク層を有する超解像度近接場構造と一般的に呼
ばれ、1個層のマスク層を有するものより向上された性
能を有する。
【０００５】図2に示すように、記録媒体はZnS-SiO2の
ような誘電体の第2誘電体層112-2、アンチモン(Sb)又は
銀酸化物(AgOx)の第2マスク層123-2、保護層の役割をす
るZnS-SiO2又はSiNのような誘電体の第2保護層124-2、G
eSbTeのような記録層125、保護層の役割をするZnS-SiO2
又はSiNのような誘電体の第1保護層124-1、アンチモン
(Sb)又は銀酸化物(AgOx)の第1マスク層123-1、ZnS-SiO2
又はSiNのような誘電体の第1誘電体層122-1、透明なポ
リカーボネート層121が順次積層された構造を有する。
ここで、第1マスク層123-1及び第2マスク層123-2がアン
チモン(Sb)の場合は第1保護層124-1及び第2保護層124-
2、及び第1誘電体層122-1及び第2誘電体層122-2はSiNで
あり、第1マスク層123-1及び第2マスク層123-2が銀酸化
物(AgOx)の場合は第1保護層124-1及び第2保護層124-2、
及び第1誘電体層122-1及び第2誘電体層122-2はZnS-SiO2
である。第2マスク層123-2はレーザービームが照射され
る反対側にも表面プラズモンが発生されるようにするた
めのことであり、第1保護層124-1及び第2保護層124-2は
記録層125と第1マスク層123-1及び第2マスク層123-2と
の反応を防止し、第1保護層124-1は情報の再生時近接場
で作用する。また、第1マスク層123-1第2マスク層123-2
がアンチモン(Sb)の場合はアンチモン(Sb)は透明にな
り、銀酸化物(AgOx)の場合は銀酸化物(AgOx)は銀と酸素
に分解され、分解された銀が局所プラズモンを発生させ
る散乱源で作用する。
【０００６】この記録媒体に約10〜15mW程度の出力を有
するレーザー117からのレーザービームを収束レンズ118
に収束し、記録媒体に照射して記録層115を約600℃以上
に加熱させてレーザービームが照射される領域を非晶質
で変換することで光常数(n、k)における屈折率nの変化
にはかかわらず吸収係数kを小さくする。この時、レー
ザービームが照射されたアンチモン(Sb)又は準可逆反応
性の銀酸化物(AgOx)の第1マスク層123-1及び第2マスク
層123-2は、アンチモン(Sb)結晶の変化又は準可逆反応
性の銀酸化物(AgOx)の分解が発生されることにより記録
層125に対してプロ−ブの役割をする。従って、回折限
界以下の微小マークの再生が可能にる。即ち、高記録密
度の記録媒体から記録された情報を回折限界以下で再生
することができる。しかし、上記のような超解像度近接
場構造はマスク層と記録層の遷移温度が類似であるか
ら、記録された情報再生時熱安全性が重要な課題になっ
ている。これを解決するための方法ではマスク層の遷移
温度を低める方法と記録層の遷移温度を高める方法があ
るが、マスク層と記録層の遷移温度の差を出すことは材
料の特性上容易ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためで、マスク層を有しなく、構造が簡単
な高融点の記録層を有する記録媒体及びその記録媒体の
情報記録方法、及びその記録媒体から情報を再生する情
報再生装置及び情報再生方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項1に記載
されたように、第1誘電体層と第2誘電体層との間に高融
点の記録層を介在させてなる記録媒体によって達成され
る。
【０００９】本発明は請求項7に記載されたように、第1
誘電体層と第2誘電体層との間に高融点の記録層を介在
させてなる構造の記録媒体の情報記録方法であって、前
記記録媒体にレーザービームを照射することで、前記記
録層と前記第1誘電体層及び第2誘電体層を反応拡散させ
て情報を記録する情報記録方法によって達成される。本
発明は請求項13に記載されたように、第1誘電体層と第2
誘電体層との間に高融点の記録層を介在させてなる構造
の記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、
前記記録媒体の記録層、及び第1誘電体層と第2誘電体層
の結晶化粒子を散乱源にして、プラズモンを発生させて
超解像度近接場構造で、記録された情報を回折限界以下
で情報を再生するする情報再生装置によって達成され
る。
【００１０】本発明は請求項19に記載されたように,第1
誘電体層と第2誘電体層との間に高融点の記録層を介在
させてなる構造の記録媒体から情報を再生する情報再生
方法であって、前記記録媒体の記録層、及び第1誘電体
層と第2誘電体層の結晶化粒子を散乱源にして、プラズ
モンを発生させて超解像度近接場構造で、記録された情
報を回折限界以下で情報を再生する情報再生方法によっ
て達成される。
【００１１】また、上記の記録媒体及びその記録媒体の
情報記録方法、及びその記録媒体から情報を再生する情
報再生装置及び情報再生方法は、前記記録層をタングス
テン(W)、タンタル(Ta)、タングステン化合物(W-x)、又
はタンタル化合物(Ta-x)にすることで達成される。
【００１２】そして、上記の記録媒体及びその記録媒体
の情報記録方法、及びその記録媒体から情報を再生する
情報再生装置及び情報再生方法は、前記第2誘電体層下
に反射層を更に備えていても良い。ここで、反射層で使
われることができる金属はAg又はAl等である。
【００１３】
【発明の実施の形態】上述した目的を達成して従来の問
題点を除去するための課題を実行する本発明の構成とそ
の作用を添付図面により詳細に説明する。
【００１４】図3(A)と図3(B)は本発明の一つの実施例に
よる記録媒体と記録原理と図3(A)での記録領域を拡大し
て示す図である。図3(A)に示すように、記録媒体はZnS-
SiO2のような誘電体の第2誘電体層132-2、高融点を有す
るタングステン(W)、タンタル(Ta)、タングステン化合
物(W-x)、又はタンタル化合物(Ta-x)の記録層(135)、Zn
S-SiO2のような誘電体の第1誘電体層132-1、及び透明な
ポリカーボネート層131が順次積層された構造を有す
る。
【００１５】この記録媒体に405nmの波長と約11mW程度
の出力を有する高出力のレーザー117からのレーザービ
ームを収束レンズ118に収束し、記録媒体に照射して、
記録層135を約600℃以上に加熱させてレーザービームが
照射される領域を反応拡散させる。記録層135のタング
ステン(W)、タンタル(Ta)、タングステン化合物(W-x)、
又はタンタル化合物(Ta-x)は第1誘電体層132-1及び第1
誘電体層132-2のZnS-SiO2化合物と相互反応拡散し、結
晶化される。
【００１６】図3(B)はレーザービームが照射された記録
領域の記録層135の物理的な変化を示すことであり、記
録層135の近所がふくらんでいることが分かる。従っ
て、記録層135から第1誘電体層132-1側にふくらんでい
ることは情報の再生時近接場で作用し、反応拡散による
記録層135と第1誘電体層132-1の結晶化粒子は再生時散
乱源で作用して、表面プラズモンが形成されるから回折
限界以下の微小マークの再生が可能になる。即ち、高記
録密度の記録媒体から記録された情報を回折限界以下で
再生することができる。
【００１７】図4(A)と図4(B)は本発明のさらに他の実施
例による記録媒体と記録原理と図4(A)での記録領域を拡
大して示す図である。
【００１８】図4(A)に示すように、記録媒体は反射層の
役割をする銀(Ag)或いはアルミニウム(Al)の反射層14
6、ZnS-SiO2のような誘電体の第2誘電体層142-2、高融
点を有するタングステン(W)、タンタル(Ta)、タングス
テン化合物(W-x)又はタンタル化合物(Ta-x)の記録層14
5、ZnS-SiO2のような誘電体の第1誘電体層142-1、及び
透明なポリカーボネート層141が順次積層された構造を
有する。
【００１９】この記録媒体に405nmの波長と約11mW程度
の出力を有する高出力のレーザー117からのレーザービ
ームを収束レンズ118に収束し、記録媒体に照射して、
記録層135を約600℃以上に加熱させてレーザービームが
照射される領域を反応拡散させる。記録層145のタング
ステン(W)、タンタル(Ta)、タングステン化合物(W-x)又
はタンタル化合物(Ta-x)は第1誘電体層142-1及び第1誘
電体層142-2のZnS-SiO2化合物と相互反応拡散し、結晶
化される。反射層の役割をする銀(Ag)或いはアルミニウ
ム(Al)の反射層146はレーザービームが照射される反対
側の記録層145及び第2誘電体層142-2にもレーザービー
ムが照射される側の記録層145及び第1誘電体層142-1の
ような位の反応拡散を得るためのことであり、レーザー
ビームが照射される側の反応拡散をより明確にするため
のことである。
【００２０】図4(B)はレーザービームが照射された記録
領域の記録層145の物理的な変化を示すことであり、記
録層145の近所がふくらんでいることが分かる。従っ
て、記録層145から第1誘電体層142-1側にふくらんでい
ることは、情報の再生時近接場で作用し、反応拡散によ
る記録層145と第1誘電体層142-1及び第2誘電体層142-2
の結晶化粒子は再生時散乱源で作用して、表面プラズモ
ンが形成されるから回折限界以下の微小マークの再生が
可能になる。即ち、高記録密度の記録媒体から記録され
た情報を回折限界以下で再生することができる。
【００２１】図5は本発明によるCNR(Carrier to Noise
Ratio)特性を示す。ここで、本発明による記録層はトン
グストン(W)を使い、記録領域での反応拡散時波長405n
m、開口率0.65、及び出力11mWを有するレーザービーム
によって記録した。また、波長405nm、開口率0.65、及
び出力4mWを有するレーザービームによって再生した。
従来の超解像度近接場構造の記録媒体と、一般的な相変
化記録媒体において、記録時は本発明に使われたことと
等しいレーザーを使った。再生時にも本発明に使われた
ことと等しい条件にした。図5に示すように、一般的な
相変化記録媒体、従来の超解像度近接場構造の記録媒体
である図１による構造の記録媒体、従来の超解像度近接
場構造の記録媒体である図２による構造の記録媒体、本
発明の図３による構造の記録媒体、本発明の図４による
構造の記録媒体の順序でマーク長さによるCNRが優秀で
あることが分かる。特に、本発明の図４による構造の記
録媒体は170nmの記録マーク長さでも約45dB程度を示す
ので、高密度の記録が可能であることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明のように、高融点の記録層を
有する記録媒体及びその記録媒体の情報記録方法、及び
その記録媒体から情報を再生する情報再生装置及び情報
再生方法は、マスク層がないから従来の超解像度近接場
構造の記録媒体で問題になった情報再生時の熱安全性を
解決するだけでなく、従来の超解像度近接場構造の記録
媒体に比べて簡単な構造で低い費用で生産が可能な効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は従来の超解像度近接場構造を利用する記
録方式の記録媒体と記録原理を示す図である。
【図２】図2は従来のさらに他の超解像度近接場構造を
利用する記録方式の記録媒体と記録原理を示す図であ
る。
【図３】図3(A)と図3(B)は本発明の一実試芸による記録
媒体と記録原理と図3(A)で記録領域を拡大して示す図で
ある。
【図４】図4(A)と図4(B)は本発明のさらに他の実試芸に
よる記録媒体と記録原理と図4(A)で記録領域を拡大して
示す図である。
【図５】図5は本発明によるCNR(Carrier to Noise Rati
o)特性を示す。
【符号の説明】
111, 121, 131, 141 ポリカーボネート 112-1, 122-1, 132-1, 142-1 第1誘電体層 112-2, 122-2, 132-2, 142-2 第2誘電体層 115, 125, 135, 145 記録層 113 マスク層 114 第1保護層 123-1 第1マスク層 123-2 第2マスク層 124-1 第1保護層 124-2 第2保護層 146 反射層 117 レーザー 118 収束レンズ
フロントページの続き (72)発明者 富永 淳二 茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法 人産業技術総合研究所内 Ｆターム(参考） 2H111 EA03 EA23 EA32 EA41 FA01 FA12 FA21 FB16 5D029 JA01 5D090 AA01 BB05 BB16 CC14 DD02 EE02 EE13 FF11

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第1誘電体層と第2誘電体層との間に高融
    点の記録層を介在させてなることを特徴とする記録媒
    体。
  2. 【請求項２】 前記記録層がタングステン(W)であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。
  3. 【請求項３】 前記記録層がタンタル(Ta)であることを
    特徴とする請求項1に記載の記録媒体。
  4. 【請求項４】 前記記録層がタングステン化合物(W-x)
    であることを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。
  5. 【請求項５】 前記記録層がタンタル化合物(Ta-x)であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の記録媒体。
  6. 【請求項６】 前記第2誘電体層下に反射層を更に備え
    ていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかの一つ
    の項に記載の記録媒体。
  7. 【請求項７】 第1誘電体層と第2誘電体層との間に高融
    点の記録層を介在させてなる構造の記録媒体の情報記録
    方法であって、 前記記録媒体にレーザービームを照射することで、前記
    記録層と前記第1誘電体層及び第2誘電体層とを反応拡散
    させて情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
  8. 【請求項８】 前記記録層がタングステン(W)であるこ
    とを特徴とする請求項7に記載の情報記録方法。
  9. 【請求項９】 前記記録層がタンタル(Ta)であることを
    特徴とする請求項7に記載の情報記録方法。
  10. 【請求項１０】 前記記録層がタングステン化合物(W-
    x)であることを特徴とする請求項7に記載の情報記録方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記記録層がタンタル化合物(Ta-x)で
    あることを特徴とする請求項7に記載の情報記録方法。
  12. 【請求項１２】 前記第2誘電体層下に反射層を更に備
    えていることを特徴とする請求項7乃至11のいずれかの
    一つの項に記載の情報記録方法。
  13. 【請求項１３】 第1誘電体層と第2誘電体層との間に高
    融点の記録層を介在させてなる構造の記録媒体から情報
    を再生する情報再生装置であって、 前記記録媒体の記録層、及び第1誘電体層と第2誘電体層
    の結晶化粒子を散乱源にして、プラズモンを発生させて
    超解像度近接場構造で、記録された情報を回折限界以下
    で情報を再生することを特徴とする情報再生装置。
  14. 【請求項１４】 前記記録層がタングステン(W)である
    ことを特徴とする請求項13に記載の情報再生装置。
  15. 【請求項１５】 前記記録層がタンタル(Ta)であること
    を特徴とする請求項13に記載の情報再生装置。
  16. 【請求項１６】 前記記録層がタングステン化合物(W-
    x)であることを特徴とする請求項13に記載の情報再生装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記記録層がタンタル化合物(Ta-x)で
    あることを特徴とする請求項13に記載の情報再生装置。
  18. 【請求項１８】 前記第2誘電体層下に反射層を更に備
    えていることを特徴とする請求項13乃至17のいずれかの
    一つの項に記載の情報再生装置。
  19. 【請求項１９】 第1誘電体層と第2誘電体層との間に高
    融点の記録層を介在させてなる構造の記録媒体から情報
    を再生する情報再生方法であって、 前記記録媒体の記録層、及び第1誘電体層と第2誘電体層
    の結晶化粒子を散乱源にして、プラズモンを発生させて
    超解像度近接場構造で、記録された情報を回折限界以下
    で情報を再生することを特徴とする情報再生方法。
  20. 【請求項２０】 前記記録層がタングステン(W)である
    ことを特徴とする請求項19に記載の情報再生方法。
  21. 【請求項２１】 前記記録層がタンタル(Ta)であること
    を特徴とする請求項19に記載の情報再生方法。
  22. 【請求項２２】 前記記録層がタングステン化合物(W-
    x)であることを特徴とする請求項19に記載の情報再生方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記記録層がタンタル化合物(Ta-x)で
    あることを特徴とする請求項19に記載の情報再生方法。
  24. 【請求項２４】 前記第2誘電体層下に反射層を更に備
    えていることを特徴とする請求項19乃至23のいずれかの
    一つの項に記載の情報再生方法。
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