JP2004306595A - Phase-change recording material and information recording medium - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase-change recording material which enables high-speed recording and erasing, and which has excellent recording characteristics, high storage stability of a recording signal and excellent repeated recording durability, and an information recording medium using the material. <P>SOLUTION: This material is mainly composed of a composition which is expressed by the formula: ä(Sb<SB>1-x</SB>Ge<SB>x</SB>)<SB>1-y</SB>In<SB>y</SB>}<SB>1-z-w</SB>M<SB>z</SB>Te<SB>w</SB>(x, y, z and w are numbers which each satisfy the expression, 0.001≤x≤0.3, 0≤y≤0.4, 0≤z≤0.2 or 0≤w≤0.1; M is at least one element selected from among lanthanoids; and both z and w are not 0.). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、相変化記録材料およびそれを用いた情報記録用媒体に関する。   The present invention relates to a phase change recording material and an information recording medium using the same.

相変化を利用した記録方法としては、光、電流(ジュール熱)などのエネルギービームもしくはエネルギー流を作用させることで、金属または半導体の結晶構造を可逆的に変化せしめる方法が知られている(非特許文献1、特許文献1)。   As a recording method using a phase change, a method of reversibly changing the crystal structure of a metal or a semiconductor by applying an energy beam or an energy flow such as light or electric current (Joule heat) is known (Non-Patent Document 1). Patent Document 1, Patent Document 1).

相変化型記録材料を用いた情報記録用媒体の記録手法として現在実用化されているのは、結晶相と非晶質相(アモルファス相)との間での可逆的変化を利用する手法である。具体的には、結晶状態を未記録・消去状態とし、記録時に非晶質(アモルファス)のマークを形成する手法である。通常、記録層を局所的に、融点より高い温度まで加熱し急冷して非晶質のマークを形成する。一方、記録層を概ね融点以下、結晶化温度以上に加熱して徐冷することで、記録層を結晶化温度以上に一定時間保つことで再結晶化を行う。このように一般的には、安定な結晶相と非晶質相との間での可逆的変化を利用し、結晶状態と非晶質状態における物理的パラメーター、例えば、屈折率、電気抵抗、体積、密度変化等の差を検出することで、情報の記録再生を行うのである。   Currently, a method of recording information on a recording medium using a phase-change recording material is a method that utilizes a reversible change between a crystalline phase and an amorphous phase (amorphous phase). . Specifically, this is a method in which the crystalline state is set to an unrecorded / erased state, and an amorphous mark is formed during recording. Usually, the recording layer is locally heated to a temperature higher than the melting point and rapidly cooled to form an amorphous mark. On the other hand, the recrystallization is performed by heating the recording layer to a temperature lower than the melting point and higher than the crystallization temperature and gradually cooling the recording layer to maintain the recording layer at a temperature higher than the crystallization temperature for a certain time. Thus, in general, utilizing a reversible change between a stable crystalline phase and an amorphous phase, physical parameters in a crystalline state and an amorphous state, for example, refractive index, electric resistance, volume The information is recorded / reproduced by detecting a difference such as a change in density.

情報記録用媒体の中でも光学的情報記録用媒体においては、集束光ビームを照射して局所的に生起せしめた結晶状態と非晶質状態との可逆的な変化に伴う反射率変化を利用して記録再生が行われる。このような相変化型記録層を有する光学的情報記録用媒体は、可搬性、耐候性、耐衝撃性等に優れた安価な大容量記録媒体として開発および実用化が進んでおり、例えば、CD−RW、DVD−RW、DVD+RW、DVD−RAMなどの書き換え可能な相変化型の光学的情報記録用媒体(以下、相変化型の光学的情報記録用媒体を、単に「相変化型の光ディスク」、「光ディスク」、又は「ディスク」という場合がある。)が普及している。さらには、青色レーザー使用や対物レンズの高NA化による高密度化、記録パルス波形の改良による高速記録化などの開発が行われている。   Among optical information recording media, optical information recording media use a change in reflectance accompanying a reversible change between a crystalline state and an amorphous state, which is locally generated by irradiating a focused light beam. Recording and reproduction are performed. Optical information recording media having such a phase-change recording layer have been developed and put into practical use as inexpensive large-capacity recording media having excellent portability, weather resistance, impact resistance, and the like. Rewritable phase-change optical information recording media such as RW, DVD-RW, DVD + RW, and DVD-RAM (hereinafter, a phase-change optical information recording medium is simply referred to as a “phase-change optical disc”). , "Optical disk", or "disk".). Further, developments have been made such as using a blue laser, increasing the density by increasing the NA of the objective lens, and increasing the recording speed by improving the recording pulse waveform.

このような相変化型記録層の材料としてはカルコゲン系合金が多く用いられる。カルコゲン系合金としては、例えば、Ge−Sb−Te系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系、Ag−In−Sb−Te系合金が挙げられる。これら合金は、通常オーバーライト可能な材料でもある。   As a material for such a phase change type recording layer, a chalcogen alloy is often used. Examples of chalcogen-based alloys include Ge-Sb-Te-based, In-Sb-Te-based, Ge-Sn-Te-based, and Ag-In-Sb-Te-based alloys. These alloys are also usually overwritable materials.

ここでオーバーライトとは、一旦記録済みの媒体に再度記録をする際に、記録前に消去を行うことなくそのまま重ね書きする手法、いわば消去しながら記録する手法である。相変化型の光学的情報記録用媒体では、記録は通常オーバーライトによって行われるので、消去しながら記録すること(つまりオーバーライト)を単に記録と称することもある。   Here, overwriting is a method of overwriting without erasing before recording, that is, a method of recording while erasing, when re-recording on a medium that has already been recorded. In a phase-change type optical information recording medium, recording is usually performed by overwriting. Therefore, recording while erasing (that is, overwriting) is sometimes simply referred to as recording.

近年は情報量の増大に伴い、さらに高速の記録消去再生が可能な情報記録用媒体(特に光学的情報記録用媒体)の開発が望まれている。このような超高速記録においても優れたジッタ特性と非晶質マークの保存安定性の両特性を満足することが可能な材料としては、Sb−Ge−Inの3元組成を主成分とする材料が挙げられる(特許文献2、3)。この材料は、基準クロック周期15ns以下で情報信号の高速記録消去を行う相変化型の光ディスクに用いる材料として有望である。   In recent years, with the increase in the amount of information, development of an information recording medium (particularly, an optical information recording medium) capable of higher-speed recording / erasing / reproduction has been desired. As a material capable of satisfying both the excellent jitter characteristics and the storage stability of the amorphous mark even in such ultra-high speed recording, a material having a ternary composition of Sb-Ge-In as a main component is used. (Patent Documents 2 and 3). This material is promising as a material used for a phase-change type optical disk that performs high-speed recording and erasing of an information signal at a reference clock cycle of 15 ns or less.

Appl. Phys. Lett., Vol.18(1971), pp254-257Appl. Phys. Lett., Vol.18 (1971), pp254-257 米国特許第3530441号明細書U.S. Pat. No. 3,530,441 特開2001−39031号公報JP 2001-39031 A 特開2002−347341号公報JP-A-2002-347341

しかし、上記Sb−Ge−Inの3元組成を主成分とする材料においては、繰り返し記録耐久性をより高めたいという課題がある。   However, in a material having the above-mentioned ternary composition of Sb-Ge-In as a main component, there is a problem that it is desired to further improve the repetitive recording durability.

例えば、CD−RWにおいては、1000回の繰り返し記録耐久性が保証されている場合が多い(1000回の繰り返し記録を保証するためには、CD−RWは2000回程度の繰り返し記録が可能である必要がある。)。これに対し、上記Sb−Ge−Inの3元組成を記録材料として用いたCD−RWは、実用的な観点から繰り返し記録可能な回数を評価した場合に、繰り返し記録可能な回数の上限が1000回付近となる場合がある。   For example, in many cases, the durability of repeated recording of 1000 times is guaranteed in a CD-RW (in order to guarantee the repeated recording of 1000 times, the CD-RW can be repeatedly recorded about 2000 times. There is a need.). On the other hand, the CD-RW using the ternary composition of Sb-Ge-In as a recording material has an upper limit of 1000 times of repetitive recording when evaluated from the practical viewpoint. It may be around times.

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高速での記録消去が可能で、優れたジッタ特性を有し、記録信号の保存安定性が高く、さらには繰り返し記録耐久性に優れる相変化記録材料、および前記材料を用いた情報記録用媒体を提供することにある。特に、情報記録用媒体の応用の一形態である光学的情報記録用媒体を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above problems, and its object is to enable high-speed recording and erasing, have excellent jitter characteristics, have high storage stability of a recording signal, and further repeatedly record. An object of the present invention is to provide a phase change recording material having excellent durability, and an information recording medium using the material. In particular, it is an object of the present invention to provide an optical information recording medium which is one form of application of the information recording medium.

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、上記3元組成にランタノイドおよびTeの少なくとも一方を添加することにより、高速での記録消去に対するジッタ特性および記録信号の保存安定性の両特性を満足し、さらに繰り返し耐久性が著しく改善されることを見出して本発明に到達した。   The present inventor has made intensive studies in view of the above-mentioned circumstances, and as a result, by adding at least one of a lanthanoid and Te to the above ternary composition, both the jitter characteristic against high-speed recording and erasing and the storage stability of a recording signal are improved. The present invention has been found to be satisfactory and to further improve repetition durability significantly.

すなわち、本発明においては、請求項1に記載するように、下記一般式(1)で表される組成を主成分とすることを特徴とする相変化記録材料を提供する。   That is, according to the present invention, as described in claim 1, there is provided a phase-change recording material having a composition represented by the following general formula (1) as a main component.

{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
(ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwは共に0となることはない。)
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
(Where x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, M is at least one element selected from lanthanoids, provided that z and w are not both 0.)

また、本発明においては、請求項2に記載するように、前記一般式(1)において0<zである請求項1に記載の相変化記録材料を提供する。
また、本発明においては、請求項3に記載するように、前記一般式(1)において、z/yが0以上、1以下である請求項1又は2に記載の相変化記録材料を提供する。
また、本発明においては、請求項4に記載するように、前記相変化記録材料が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の相変化記録材料を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided the phase change recording material according to claim 1, wherein 0 <z in the general formula (1).
Further, in the present invention, as described in claim 3, the phase change recording material according to claim 1 or 2, wherein z / y in the general formula (1) is 0 or more and 1 or less. .
In the present invention, as described in claim 4, the phase change recording material has a crystalline state in an unrecorded state and an amorphous state in a recorded state. A phase change recording material according to any one of the preceding claims is provided.

また、本発明においては、請求項5に記載するように、記録層を有する情報記録用媒体であって、前記記録層が下記一般式(1)で表される組成を主成分とすることを特徴とする情報記録用媒体を提供する。   Further, according to the present invention, as described in claim 5, an information recording medium having a recording layer, wherein the recording layer mainly has a composition represented by the following general formula (1). An information recording medium is provided.

{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
(ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwが共に0となることはない。)
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
(Where x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, M is at least one element selected from lanthanoids, provided that both z and w do not become 0.)

また、本発明においては、請求項6に記載するように、前記一般式(1)において0<zである請求項5に記載の情報記録用媒体を提供する。
また、本発明においては、請求項7に記載するように、前記一般式(1)において、z/yが0以上、1以下である請求項5又は6に記載の情報記録用媒体を提供する。
また、本発明においては、請求項8に記載するように、前記相変化記録用媒体が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とする請求項5から請求項7までのいずれかの請求項に記載の情報記録用媒体を提供する。
According to the present invention, there is provided an information recording medium according to claim 5, wherein 0 <z in the general formula (1).
Further, according to the present invention, as described in claim 7, there is provided the information recording medium according to claim 5 or 6, wherein z / y in the general formula (1) is 0 or more and 1 or less. .
Further, in the present invention, as described in claim 8, the phase change recording medium has a crystalline state in an unrecorded state and an amorphous state in a recorded state. An information recording medium according to any one of claims is provided.

また、本発明においては、請求項9に記載するように、前記情報記録用媒体が光学的情報記録用媒体である請求項5から請求項8までのいずれかの請求項に記載の情報記録用媒体を提供する。
また、本発明においては、請求項10に記載するように、前記光学的情報記録用媒体がさらに保護層を有する請求項9に記載の情報記録用媒体を提供する。
さらに、本発明においては、請求項11に記載するように、前記光学的情報記録用媒体がさらに反射層を有し、前記反射層がAgを主成分とする請求項9又は10に記載の情報記録用媒体を提供する。
Further, in the present invention, as described in claim 9, the information recording medium is an optical information recording medium, and the information recording medium according to any one of claims 5 to 8 is described. Provide media.
Further, according to the present invention, there is provided the information recording medium according to claim 9, wherein the optical information recording medium further has a protective layer.
Furthermore, in the present invention, as described in claim 11, the optical information recording medium further has a reflective layer, and the reflective layer contains Ag as a main component. A recording medium is provided.

本発明によれば、高速での記録消去が可能で、優れた記録特性を有し、記録信号の保存安定性が高く、さらには繰り返し記録耐久性に優れる相変化記録材料、および前記材料を用いた情報記録用媒体を得ることができる。   According to the present invention, a phase-change recording material capable of high-speed recording and erasing, having excellent recording characteristics, high storage stability of a recording signal, and further having excellent repetitive recording durability, and the use of the material. Thus, an information recording medium can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist.

[1]相変化記録材料
本発明の相変化記録材料は、下記一般式(1)で表される組成を主成分とする。
[1] Phase Change Recording Material The phase change recording material of the present invention has a composition represented by the following general formula (1) as a main component.

{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwはともに0となることはない。また、x、y、z、wはいずれも原子数比である。
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
Here, x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, and M Is at least one element selected from lanthanoids. However, both z and w do not become 0. Further, x, y, z, and w are all atomic ratios.

本発明の相変化記録材料は、Sb−Ge−In系の特定組成に、ランタノイドおよびTeの少なくとも一方を所定の割合で添加することを特徴とするものである。本発明の相変化記録材料は、ジッタ特性および記録信号の保存安定性に加えて、繰り返し記録耐久性に優れるという効果を奏するものである。   The phase change recording material of the present invention is characterized in that at least one of a lanthanoid and Te is added to a specific composition of the Sb-Ge-In system at a predetermined ratio. The phase change recording material of the present invention has an effect of being excellent in repeated recording durability in addition to jitter characteristics and storage stability of a recording signal.

Sb−Ge−In系合金が結晶・非晶質のいずれの状態も安定で、かつ、これらの状態間の比較的高速の相転移が可能な記録材料である点、及び、Sb−Ge−In系合金を特定組成で用いた記録層を有する光学的情報記録用媒体が優れたジッタ特性および記録信号の保存安定性を発揮する点については、本発明者等の一部が既に開示するところである(特開2001−39031公報等)。これらの点につき、相変化記録材料としてSb−Ge−In系合金が優れていることを本発明者等は以下のようにして見出した。
すなわち、Sbは結晶化速度が速いために通常の光ディスクで用いられるような記録条件では非晶質マークを形成することができないが、SbにGeを混合していくと結晶化速度は遅くなる。このため、SbにGeを混合することにより、記録可能な結晶化速度を持つように結晶化速度の調整をすることができる。
The point that the Sb-Ge-In based alloy is a recording material that is stable in both crystalline and amorphous states, and is capable of performing a relatively high-speed phase transition between these states. The point that the present inventors have already disclosed that the optical information recording medium having a recording layer using a system alloy with a specific composition exhibits excellent jitter characteristics and storage stability of a recording signal. (JP-A-2001-39031 and the like). With respect to these points, the present inventors have found that an Sb-Ge-In alloy is excellent as a phase change recording material as follows.
That is, since Sb has a high crystallization speed, an amorphous mark cannot be formed under the recording conditions used for a normal optical disk, but the crystallization speed decreases when Ge is mixed with Sb. Therefore, by mixing Ge with Sb, the crystallization speed can be adjusted to have a recordable crystallization speed.

しかし、SbにGeを混合した組成を用いた記録層を有する光学的情報記録用媒体においては、記録された信号のジッタが大きくなる。このため、SbにGeを混合した相変化記録材料は、実用化するには問題がある。実際、Sb−Ge系合金の相変化型記録材料についてはAppl.Phys.Lett.60(25),22 June 1992,pp.3123−3125等の文献で論じられたことがあるが、本発明者等がSb−Ge系合金を記録層に用いた光ディスクに対して一般的な記録条件のもとで記録し評価した結果、この光ディスクへの記録は可能となるものの、記録信号のジッタが大きくなり、実使用に耐えるものとはならなかった。そこで、さらなる検討の結果、本発明者等は、上記Sb−Ge系合金に適量のInを添加することにより、記録信号のジッタ特性が良好になることを見出し、相変化記録材料としてSb−Ge−In系合金の組成が良好であることを見出した。   However, in an optical information recording medium having a recording layer using a composition in which Ge is mixed with Sb, jitter of a recorded signal becomes large. Therefore, the phase change recording material in which Ge is mixed with Sb has a problem in practical use. In fact, Sb-Ge based phase change recording materials are described in Appl. Phys. Lett. 60 (25), 22 June 1992, pp. As discussed in the literature such as 3123-3125, the present inventors performed recording and evaluation on an optical disk using an Sb-Ge alloy as a recording layer under general recording conditions. Although recording on this optical disk was possible, the jitter of the recording signal was increased, and it was not practically usable. Therefore, as a result of further study, the present inventors have found that the addition of an appropriate amount of In to the above Sb-Ge alloy improves the jitter characteristics of the recording signal, and that Sb-Ge is used as a phase change recording material. It has been found that the composition of the -In alloy is good.

ところが、本発明者等がさらに検討を行った結果、Sb−Ge−In系合金の組成の相変化記録材料は繰り返し記録を行うことにより結晶化速度が初期と比較して次第に遅くなる傾向になることが判明した。つまり、Sb−Ge−In系合金の組成の相変化記録材料に対して数千回にもわたる繰り返し記録を行った場合には、上記結晶化速度の低下によって前に記録されていた非晶質マークが十分に消去されなくなるのである。このため、この非晶質マークの不十分な消去を原因として、ジッタ特性が悪化する傾向となる。この傾向はIn含有量が多いと顕著になる。   However, as a result of further studies by the present inventors, the phase change recording material having the composition of the Sb—Ge—In alloy tends to have a gradually lower crystallization speed as compared with the initial stage by repeatedly recording. It has been found. In other words, when the phase change recording material having the composition of the Sb—Ge—In based alloy is repeatedly recorded several thousand times, the amorphous phase previously recorded due to the decrease in the crystallization speed is reduced. The mark will not be sufficiently erased. For this reason, the jitter characteristic tends to deteriorate due to insufficient erasing of the amorphous mark. This tendency becomes remarkable when the In content is large.

本発明は、特に上記傾向を改善するためになされたものであり、ランタノイドおよびTeの少なくとも一方を特定の組成で添加することにより繰り返し記録耐久性(例えば、繰り返し記録を行ったときのジッタ特性)を高めることを可能とするものである。これらの金属元素を添加することにより繰り返し記録耐久性が向上する理由については明らかではないが、以下のように推測される。   The present invention has been made in order to improve the above-mentioned tendency, in particular, by adding at least one of a lanthanoid and Te with a specific composition, to a repetitive recording durability (for example, a jitter characteristic when repetitive recording is performed). It is possible to increase. The reason why the recording durability is repeatedly improved by adding these metal elements is not clear, but is presumed as follows.

すなわち、Sb−Ge−In系合金の組成の相変化記録材料においては、繰り返し記録を行うことによって急激な温度変化が生じる場合において、偏析と同様の現象が生じうる場合がある。偏析が生じると結晶化速度が遅くなるため、前に記録した非晶質のマークが消去できずに残る場合がある。そして、この非晶質マークの未消去部分の存在によって、ジッタ特性が低下することになる。このため、Sb−Ge−In系相変化記録材料にランタノイドおよびTeの少なくとも一方を特定の組成で添加することにより、繰り返し記録を行っても偏析が生じにくくなり、繰り返し記録に伴う結晶化速度が遅くなる現象が生じにくくなるものと推測される。そしてこの結果、Sb−Ge−In系相変化記録材料にランタノイドおよびTeの少なくとも一方を特定の組成で添加した相変化記録材料を記録層に用いた光学的情報記録用媒体(例えばCD−RW)は、2000回程度の繰り返し記録によっても初期の結晶化速度を維持できるようになると推測される。   That is, in the case of a phase change recording material having a composition of an Sb-Ge-In-based alloy, a phenomenon similar to segregation may occur when a rapid temperature change is caused by repeated recording. When segregation occurs, the crystallization speed is slowed down, so that a previously recorded amorphous mark may remain without being erased. Then, the presence of the non-erased portion of the amorphous mark causes the jitter characteristic to deteriorate. For this reason, by adding at least one of the lanthanoid and Te to the Sb-Ge-In based phase change recording material with a specific composition, segregation hardly occurs even when repeated recording is performed, and the crystallization speed accompanying the repeated recording is reduced. It is assumed that the phenomenon of slowing down is unlikely to occur. As a result, an optical information recording medium (for example, a CD-RW) using a phase change recording material in which at least one of a lanthanoid and Te is added to a Sb-Ge-In based phase change recording material with a specific composition for a recording layer. Is presumed to be able to maintain the initial crystallization rate even after about 2,000 repetitive recordings.

なお、本発明において、「所定組成を主成分とする」とは、所定組成が含有される材料全体または層全体のうち、前記所定組成の含有量が50原子%以上であることを意味するものである。本発明の効果をより発揮するためには、前記所定組成が、好ましくは80原子%以上、より好ましくは90原子%以上、特に好ましくは95原子%以上含有される。   In the present invention, “having a predetermined composition as a main component” means that the content of the predetermined composition is 50 atomic% or more of the entire material or the entire layer containing the predetermined composition. It is. In order to further exert the effects of the present invention, the predetermined composition is contained preferably at least 80 atomic%, more preferably at least 90 atomic%, particularly preferably at least 95 atomic%.

また、本発明においては、相変化記録材料が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とすることが好ましい。これは、本発明の相変化記録材料中に結晶核が多く存在しないと推測されるためである。つまり、非晶質状態を未記録としてこの非晶質状態の中に結晶状態のマークを形成する場合においては、結晶核が多く存在するような相変化記録材料を用いることが好ましい。なぜなら、相変化記録材料中に結晶核が多く存在すれば、結晶状態のマークの形状が結晶核の位置に影響されることがなくなるためである。一方、上述の通り、本発明における相変化記録材料中には結晶核が多数存在しないため、非晶質状態を未記録状態とし、非晶質状態の中に結晶状態の記録マークを形成するよりは、結晶状態を未記録状態とし、結晶状態の中に非晶質状態の記録マークを形成する方が、良好な記録を行いやすくなる。   Further, in the present invention, it is preferable that the phase change recording material has a crystalline state in an unrecorded state and an amorphous state in a recorded state. This is because it is presumed that there are not many crystal nuclei in the phase change recording material of the present invention. That is, in the case where a mark in a crystalline state is formed in the amorphous state with the amorphous state being unrecorded, it is preferable to use a phase change recording material having many crystal nuclei. This is because if there are many crystal nuclei in the phase change recording material, the shape of the mark in the crystalline state will not be affected by the position of the crystal nuclei. On the other hand, as described above, since a large number of crystal nuclei do not exist in the phase change recording material of the present invention, the amorphous state is set to an unrecorded state, and a recording mark of a crystalline state is formed in the amorphous state. It is easier to perform good recording by setting the crystalline state to an unrecorded state and forming an amorphous state recording mark in the crystalline state.

このように本発明の相変化記録材料が、ジッタ特性および記録信号の保存安定性に加えて、優れた繰り返し記録耐久性を実現するためには、その主成分となる各金属元素が特定の組成で用いられることが必要である。以下に詳しく説明する。   As described above, in order for the phase change recording material of the present invention to realize excellent repetitive recording durability in addition to jitter characteristics and storage stability of a recording signal, each metal element as a main component thereof has a specific composition. Need to be used in This will be described in detail below.

(Sb、Ge)
SbとGeの合計量におけるGe量、すなわち上記一般式(1)におけるxは、0.001以上、0.3以下である。Geは、結晶化速度を遅くし、非晶質相を形成しやすくし、また非晶質相の保存安定性を高める作用がある。このため、Ge含有量が少なくなると、結晶化速度が速くなりすぎ非晶質相の形成が困難となるか、または非晶質相の保存安定性が不十分となる場合がある。したがって、Geが所定量以上含まれる必要があるため、上記一般式(1)において、0.001≦xとするが、好ましくは0.005≦xであり、より好ましくは0.01≦xであり、さらに好ましくは0.02≦xであり、特に好ましくは0.03≦xである。
(Sb, Ge)
The Ge amount in the total amount of Sb and Ge, that is, x in the general formula (1) is 0.001 or more and 0.3 or less. Ge has the effect of slowing down the crystallization rate, facilitating the formation of an amorphous phase, and increasing the storage stability of the amorphous phase. For this reason, when the Ge content is low, the crystallization speed may be too high to form an amorphous phase, or the storage stability of the amorphous phase may be insufficient. Therefore, since Ge must be contained in a predetermined amount or more, in the general formula (1), 0.001 ≦ x is satisfied, preferably 0.005 ≦ x, and more preferably 0.01 ≦ x. Yes, more preferably 0.02 ≦ x, particularly preferably 0.03 ≦ x.

一方、Ge含有量が多すぎると、結晶化速度が遅くなりすぎ非晶質マークの消去(結晶化)ができなくなる場合がある。したがって、上記一般式(1)において、x≦0.3とする。結晶化速度を良好に制御する観点から、x≦0.25とすることが好ましく、x≦0.2とすることがより好ましく、x≦0.15とすることがさらに好ましく、x≦0.1とすることが特に好ましい。   On the other hand, if the Ge content is too large, the crystallization speed may be too slow to erase (crystallize) the amorphous mark. Therefore, in the general formula (1), x ≦ 0.3. From the viewpoint of favorably controlling the crystallization rate, it is preferable that x ≦ 0.25, more preferably x ≦ 0.2, even more preferably x ≦ 0.15, and x ≦ 0. Particularly preferred is 1.

(In)
Inを含有させると信号振幅が大きくなりジッタ特性が改善される効果がある。含有量が少なすぎると改善効果が得られない場合があるため、上記一般式(1)においてInの含有量を示すyは、0≦yとする。好ましくは0<y、より好ましくは0.01≦y、さらに好ましくは0.05≦y、特に好ましくは0.1≦y、最も好ましくは0.15≦yとする。逆にIn量が多くなりすぎると、記録に使用する結晶相とは別に低反射率のIn−Sb系の安定結晶相(低反射率結晶相)が常に形成される状態となる場合があり、この場合は相変化が全く起こらず記録ができなくなってしまう。したがって、上記一般式(1)においてInの含有量を示すyは、y≦0.4とし、好ましくはy≦0.35、より好ましくはy≦0.3、さらに好ましくはy≦0.25、特に好ましくはy≦0.2とする。また、In含有量が多くなると最適記録パワーが小さくなる傾向にあるため、上記範囲とすることが好ましい。
(In)
Incorporation of In has the effect of increasing the signal amplitude and improving jitter characteristics. If the content is too small, the improvement effect may not be obtained. Therefore, y representing the In content in the general formula (1) is set to 0 ≦ y. Preferably, 0 <y, more preferably 0.01 ≦ y, further preferably 0.05 ≦ y, particularly preferably 0.1 ≦ y, and most preferably 0.15 ≦ y. On the other hand, if the In amount is too large, a stable state of a low-reflectivity In-Sb-based stable crystal phase (low-reflectance crystal phase) may be always formed separately from the crystal phase used for recording. In this case, no phase change occurs and recording cannot be performed. Therefore, y representing the In content in the above general formula (1) is set to y ≦ 0.4, preferably y ≦ 0.35, more preferably y ≦ 0.3, and still more preferably y ≦ 0.25. And particularly preferably, y ≦ 0.2. Further, the optimum recording power tends to decrease as the In content increases, so that the above range is preferable.

(ランタノイド)
ランタノイドの含有量は、上記一般式(1)において0以上、0.2以下とする。すなわち、上記一般式(1)においてランタノイドの含有量を示すzは、0≦z≦0.2とする。
ランタノイドを含有させた場合は、繰り返し記録による結晶化速度低下が抑制される。この効果を得るには、Teが含有されていない場合は、上記一般式(1)において、0<zとする。繰り返し記録による結晶化速度低下の抑制の観点からも、0<zとすることが好ましく、0.005≦zとすることがより好ましく、0.01≦zとすることがさらに好ましく、0.02≦zとすることが特に好ましい。ランタノイドは、繰り返し記録した場合の相変化記録材料の結晶化速度を早める役割を有するものと推測される。このため、繰り返し記録により結晶化速度が遅くなる傾向にあるSb−Ge−In系合金の組成の相変化記録材料にランタノイドを添加すると、繰り返し記録を行うことによる結晶化速度の低下が抑制されるものと推測される。このように、ランタノイドは、繰り返し記録時の相変化記録材料の結晶化速度を速める役割を有するため、ランタノイドが多くなると繰り返し記録により結晶化速度が初期より速くなることもある。
(Lanthanoid)
The content of the lanthanoid is from 0 to 0.2 in the general formula (1). That is, z indicating the content of the lanthanoid in the general formula (1) is set to 0 ≦ z ≦ 0.2.
When a lanthanoid is contained, a decrease in the crystallization speed due to repeated recording is suppressed. In order to obtain this effect, when Te is not contained, 0 <z in the general formula (1). From the viewpoint of suppressing the decrease in the crystallization rate due to the repetitive recording, 0 <z is preferable, 0.005 ≦ z is more preferable, 0.01 ≦ z is more preferable, and 0.02 is more preferable. It is particularly preferable to satisfy ≦ z. It is presumed that the lanthanoid has a role of accelerating the crystallization speed of the phase change recording material when recording is repeated. For this reason, when a lanthanoid is added to the phase change recording material having the composition of the Sb—Ge—In alloy in which the crystallization speed tends to be reduced due to repeated recording, a decrease in the crystallization speed due to repeated recording is suppressed. It is supposed to be. As described above, the lanthanoid has a role of increasing the crystallization speed of the phase-change recording material at the time of repetitive recording. Therefore, when the number of lanthanoids increases, the crystallization speed may be faster than the initial one due to repetitive recording.

一方、ランタノイドの含有量が多くなりすぎると初期結晶化が困難になったり、初期の結晶化速度が遅くなりすぎたり、信号振幅が小さくなる傾向にある。したがって、上記一般式(1)において、z≦0.2とするが、z≦0.15とすることが好ましく、z≦0.1とすることがより好ましく、z≦0.07とすることがさらに好ましい。後述のTeを添加する場合と比較すると、ランタノイドを添加した場合の方が信号振幅の低下は小さいため、この点ではランタノイドの添加が好ましい。   On the other hand, if the content of the lanthanoid is too large, initial crystallization tends to be difficult, the initial crystallization speed becomes too slow, and the signal amplitude tends to be small. Therefore, in the above general formula (1), z ≦ 0.2, preferably z ≦ 0.15, more preferably z ≦ 0.1, and z ≦ 0.07. Is more preferred. Compared with the case of adding Te described later, the addition of the lanthanoid has a smaller decrease in the signal amplitude than that of the case where the lanthanoid is added.

ランタノイドとは、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの15元素をいう。これらランタノイドは、電子配置上4f電子が順次満たされていく系列であり、類似する性質を有するため好ましい。これらランタノイドの中でも好ましいのは、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの少なくともいずれかであり、より好ましいのは、GdまたはTbである。上記ランタノイドを用いることにより、繰り返し記録時の結晶化速度の変化を抑制できるようになる。ランタノイドは1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。   The lanthanoid refers to 15 elements of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. These lanthanoids are a series in which 4f electrons are sequentially filled in terms of electron arrangement, and are preferable because they have similar properties. Among these lanthanoids, preferred is at least one of Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu, and more preferred is Gd or Tb. By using the lanthanoid, a change in the crystallization speed during repeated recording can be suppressed. The lanthanoids can be used alone or in combination of two or more.

(Te)
Teの含有量は、上記一般式(1)において0以上、0.1以下とする。すなわち、上記一般式(1)においてTeの含有量を示すwは、0≦w≦0.1とする。
Teを添加する場合も繰り返し記録による結晶化速度低下が抑制される。この効果を得るには、ランタノイドが含有されていない場合は、上記一般式(1)において、0<wとする。繰り返し記録による結晶化速度低下の抑制の観点からも、0<wとすることが好ましく、0.005≦wとすることがより好ましく、0.01≦wとすることがさらに好ましく、0.02≦wとすることが特に好ましい。
一方、Teの添加により媒体の反射率、信号振幅が小さくなる傾向があるため、上記一般式において、w≦0.1とするが、w≦0.09とすることが好ましく、w≦0.08とすることがより好ましく、w≦0.07とすることがさらに好ましく、w≦0.06とすることが特に好ましい。
(Te)
The content of Te is set to 0 or more and 0.1 or less in the general formula (1). That is, in the general formula (1), w indicating the content of Te is set to 0 ≦ w ≦ 0.1.
Also when Te is added, a decrease in the crystallization speed due to repeated recording is suppressed. In order to obtain this effect, when no lanthanoid is contained, 0 <w in the general formula (1). From the viewpoint of suppressing the decrease in the crystallization rate due to repeated recording, 0 <w is preferable, 0.005 ≦ w is more preferable, 0.01 ≦ w is more preferable, and 0.02 is more preferable. It is particularly preferred that ≦ w.
On the other hand, the reflectance and signal amplitude of the medium tend to be reduced by the addition of Te. Therefore, in the above general formula, w ≦ 0.1, but preferably w ≦ 0.09, and preferably w ≦ 0. 08, more preferably w ≦ 0.07, and particularly preferably w ≦ 0.06.

(Inとランタノイドの関係)
本発明の相変化記録材料においては、相変化記録材料中のIn含有量が多くなると繰り返し記録による結晶化速度低下が大きくなる傾向にある。一方で、相変化記録材料中のランタノイドの含有量が多くなると繰り返し記録により結晶化速度が速くなる傾向にある。このため、繰り返し記録による結晶化速度の変化を小さくするためには、Inおよびランタノイドの含有量の関係を制御することが好ましい。
(Relationship between In and lanthanoid)
In the phase change recording material of the present invention, as the In content in the phase change recording material increases, the crystallization rate tends to decrease more by repeated recording. On the other hand, when the content of the lanthanoid in the phase change recording material increases, the crystallization speed tends to increase by repeated recording. For this reason, in order to reduce the change in the crystallization speed due to repeated recording, it is preferable to control the relationship between the In and lanthanoid contents.

このような観点から、上記一般式(1)におけるz/yは、通常0以上とするが、0.001以上とすることが好ましく、より好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.05以上、特に好ましくは0.1以上、最も好ましくは0.15以上とする。この範囲とすれば、繰り返し記録時の結晶化速度の変化を小さくすることができる。   From such a viewpoint, z / y in the general formula (1) is usually 0 or more, preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, and further more preferably 0.05 or more. It is particularly preferably at least 0.1, most preferably at least 0.15. Within this range, the change in the crystallization speed during repeated recording can be reduced.

また、上記一般式(1)におけるz/yは、1以下とすることが好ましく、より好ましくは0.7以下、さらに好ましくは0.5以下、特に好ましくは0.3以下、最も好ましくは0.25以下とする。この範囲とすれば、初期結晶化(情報記録用媒体製造後の一回目に行う初期化)を良好に行うことができるのみならず、信号振幅を大きく保つことができるようになる。   Further, z / y in the general formula (1) is preferably 1 or less, more preferably 0.7 or less, further preferably 0.5 or less, particularly preferably 0.3 or less, and most preferably 0 or less. .25 or less. Within this range, not only the initial crystallization (initialization performed for the first time after the production of the information recording medium) can be performed well, but also the signal amplitude can be kept large.

(InとTeの関係)
本発明の相変化記録材料においては、Teを含有させると信号振幅が低下する傾向がある。このため、Teを含有させる場合には、Inを多く含有させることにより信号振幅を良好とすることができるようになる。したがって、Inの含有量(原子%)とTeの含有量(原子%)との比は、(Inの含有量)>(Teの含有量)とすることが好ましく、(Inの含有量)>1.5×(Teの含有量)とすることがより好ましく、(Inの含有量)>2×(Teの含有量)とすることがさらに好ましく、(Inの含有量)>3×(Teの含有量)とすることが特に好ましく、(Inの含有量)>3.5×(Teの含有量)とすることが最も好ましい。一方、信号振幅を確保する観点から、通常、(Inの含有量)<70×(Teの含有量)とするが、(Inの含有量)<30×(Teの含有量)とすることが好ましい。
(Relationship between In and Te)
In the phase change recording material of the present invention, when Te is contained, the signal amplitude tends to decrease. Therefore, when Te is contained, the signal amplitude can be made favorable by containing a large amount of In. Therefore, the ratio between the In content (atomic%) and the Te content (atomic%) is preferably (In content)> (Te content), and (In content)> More preferably, 1.5 × (Te content), more preferably (In content)> 2 × (Te content), (In content)> 3 × (Te content) Is particularly preferable, and (In content)> 3.5 × (Te content) is most preferable. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the signal amplitude, (In content) <70 × (Te content) is normally set, but (In content) <30 × (Te content) preferable.

(ランタノイドとTeの関係)
本発明の相変化記録材料には、ランタノイドおよびTeの少なくとも一方が添加される。すなわち、ランタノイドまたはTeのいずれか一方を用いるのでも良く、両方を組み合わせて用いるのでもよい。これらの元素を添加することにより繰り返し記録による結晶化速度低下が抑制されるという効果が得られるが、この効果をより確実に発揮するためには、z+wは0.01以上とすることが好ましく、より好ましくは0.02以上とする。一方、ランタノイドおよびTeを過度に含有させると信号振幅が低下する、または初期結晶化が困難となる場合があるため、z+wは、通常0.3以下とするが、好ましくは0.25以下、より好ましくは0.2以下、さらに好ましくは0.15以下、特に好ましくは0.1以下とする。
ランタノイドは、繰り返し記録による相変化記録材料の結晶化速度を速める性質を有する。このため、ランタノイドの添加により、Sb−Ge−In系合金の組成の繰り返し記録による結晶化速度の低下が抑制されるようになる。一方で、ランタノイドを過度に多く含有させると、初期結晶化が困難となる傾向にある。
(Relationship between lanthanoid and Te)
At least one of a lanthanoid and Te is added to the phase change recording material of the present invention. That is, either one of lanthanoid and Te may be used, or both may be used in combination. By adding these elements, the effect of suppressing a decrease in the crystallization rate due to repeated recording can be obtained. However, in order to more reliably exhibit this effect, z + w is preferably set to 0.01 or more, More preferably, it is set to 0.02 or more. On the other hand, if the lanthanoid and Te are excessively contained, the signal amplitude may be reduced or the initial crystallization may be difficult. Therefore, z + w is usually 0.3 or less, preferably 0.25 or less. It is preferably at most 0.2, more preferably at most 0.15, particularly preferably at most 0.1.
Lanthanoids have the property of increasing the crystallization speed of a phase change recording material by repeated recording. For this reason, the addition of the lanthanoid suppresses a decrease in the crystallization speed due to the repetitive recording of the composition of the Sb-Ge-In alloy. On the other hand, if too much lanthanoid is contained, initial crystallization tends to be difficult.

Teは、繰り返し記録による相変化記録材料の結晶化速度の低下を抑制できるようになる。一方で、Teを過度に多く含有させると、媒体の反射率や信号振幅が小さくなる傾向にある。
このように、ランタノイドとTeとは、繰り返し記録による相変化記録材料の結晶化速度の低下を抑制する効果がある一方で、初期結晶化を困難とする又は媒体の反射率や信号振幅を小さくするという異なる性質をそれぞれ有する。従って、ランタノイドとTeとを併用して、これらの含有量を上記範囲内に制御すれば、繰り返し記録による相変化記録材料の結晶化速度の低下を抑制しつつ、初期結晶化が良好となりかつ媒体の反射率や信号振幅も良好とすることができるようになる。
以上から、本発明においては、ランタノイドとTeとを併用することが好ましい。
Te makes it possible to suppress a decrease in the crystallization speed of the phase change recording material due to repeated recording. On the other hand, if Te is excessively contained, the reflectance and the signal amplitude of the medium tend to decrease.
As described above, the lanthanoid and Te have the effect of suppressing the decrease in the crystallization speed of the phase-change recording material due to repeated recording, but make the initial crystallization difficult or reduce the reflectance and signal amplitude of the medium. Have different properties. Therefore, if the lanthanoid and Te are used in combination and their contents are controlled within the above range, the initial crystallization becomes favorable while suppressing the decrease in the crystallization speed of the phase change recording material due to repeated recording, and the medium , The reflectivity and the signal amplitude can be improved.
From the above, in the present invention, it is preferable to use a lanthanoid and Te in combination.

(その他の事項)
ところで、記録消去は一般に、媒体を高速で回転させながら光照射部から出射した光ビーム(レーザービーム)スポットを記録層に照射し、光照射部と媒体とを高速で相対移動させながら行われる。相対移動速度が大きい場合を記録線速度(記録速度)が大きいと称し、相対移動速度が小さい場合を記録線速度(記録速度)が小さいと称する。
(Other matters)
In general, recording and erasing are performed while irradiating a recording layer with a light beam (laser beam) spot emitted from a light irradiation unit while rotating the medium at a high speed, and relatively moving the light irradiation unit and the medium at a high speed. A case where the relative moving speed is high is referred to as a high recording linear speed (recording speed), and a case where the relative moving speed is low is referred to as a low recording linear speed (recording speed).

記録線速度が大きい状態では、記録層は一旦光ビームスポットにより加熱された後、急速に冷却される。すなわち記録層の温度履歴は急冷的になり、同じ組成の記録層では、記録線速度が大きいほど非晶質相が形成されやすく結晶相が形成されにくくなる。
このため、目的とする記録線速度がより大きい媒体では結晶化速度を速くし、目的とする記録線速度が小さい媒体では結晶化速度を遅くするなど、前述の含有量の範囲内で記録線速度に応じてGe、In、ランタノイドの量を調整するのが望ましい。
In a state where the recording linear velocity is high, the recording layer is once heated by the light beam spot and then rapidly cooled. That is, the temperature history of the recording layer becomes quenched, and in the recording layer having the same composition, the higher the recording linear velocity, the more the amorphous phase is likely to be formed, and the more difficult it is to form the crystalline phase.
Therefore, the crystallization speed is increased in a medium having a higher target recording linear velocity, and the crystallization speed is reduced in a medium having a lower target recording linear velocity. It is desirable to adjust the amounts of Ge, In, and the lanthanoid according to the conditions.

種々の特性改善のために、必要に応じてこの相変化記録材料に、Au、Ag、Al、Ga、Zn、Sn、Si、Cu、Mn、Pd、Pt、Rh、Pb、Cr、Co、Mo、W、Mn、O、N、Se、V、Nb、Ta、Ti、及びBi等を添加してもよい。特性改善の効果を得るために、添加量は合金の全体組成の0.1at.%(原子%)以上が好ましい。ただし、本発明組成の好ましい特性を損なわないため10at.%以下にとどめるのが好ましい。   In order to improve various characteristics, Au, Ag, Al, Ga, Zn, Sn, Si, Cu, Mn, Pd, Pt, Rh, Pb, Cr, Co, Mo are added to the phase change recording material as required. , W, Mn, O, N, Se, V, Nb, Ta, Ti, Bi and the like may be added. In order to obtain the effect of improving the properties, the amount of addition is 0.1 at. % (Atomic%) or more is preferable. However, in order not to impair the preferable characteristics of the composition of the present invention, 10 at. % Or less is preferable.

[2]情報記録用媒体
次に、本発明の情報記録用媒体について説明する。
本発明の情報記録用媒体は、記録層を有する情報記録用媒体であって、前記記録層が下記一般式(1)で表される組成を主成分とすることを特徴とするものである。
[2] Information Recording Medium Next, the information recording medium of the present invention will be described.
An information recording medium of the present invention is an information recording medium having a recording layer, wherein the recording layer has a composition represented by the following general formula (1) as a main component.

{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
(ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwが共に0となることはない。)
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
(Where x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, M is at least one element selected from lanthanoids, provided that both z and w do not become 0.)

なお、本発明においては、情報記録用媒体が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とすることが好ましい。これは、本発明の記録層組成中に結晶核が多く存在しないと推測されるためである。つまり、非晶質状態を未記録としてこの非晶質状態の中に結晶状態のマークを形成する場合においては、結晶核が多く存在するような記録層組成を用いることが好ましい。なぜなら、記録層に結晶核が多く存在すれば、結晶状態のマークの形状が結晶核の位置に影響されることがなくなるためである。一方、上述の通り、本発明における記録層組成中には結晶核が多数存在しないため、非晶質状態を未記録状態とし、非晶質状態の中に結晶状態の記録マークを形成するよりは、結晶状態を未記録状態とし、結晶状態の中に非晶質状態の記録マークを形成する方が、良好な記録を行いやすくなる。   In the present invention, it is preferable that the information recording medium has a crystalline state in an unrecorded state and an amorphous state in a recorded state. This is because it is assumed that there are not many crystal nuclei in the recording layer composition of the present invention. That is, in the case where the amorphous state is unrecorded and a mark in a crystalline state is formed in the amorphous state, it is preferable to use a recording layer composition having many crystal nuclei. This is because, if there are many crystal nuclei in the recording layer, the shape of the mark in the crystalline state will not be affected by the position of the crystal nuclei. On the other hand, as described above, since a large number of crystal nuclei are not present in the composition of the recording layer in the present invention, the amorphous state is referred to as an unrecorded state, rather than forming a crystalline recording mark in the amorphous state. When the crystalline state is set to an unrecorded state and the recording mark in an amorphous state is formed in the crystalline state, it is easier to perform good recording.

記録層として上記一般式(1)で表される組成を用いることにより、超高速記録においてもジッタ特性、非晶質マークの保存安定性、及び繰り返し記録耐久性等の記録特性において優れた特性を有する情報記録用媒体を実現することができる。
このような情報記録用媒体としては、結晶状態と非晶質状態とにおける物理的パラメーターの差を検出することにより情報の記録再生を行うものであれば特に限定されるものではなく、例えば屈折率、電気抵抗、体積、密度変化等の差を検出するような情報記録用媒体を挙げることができる。中でも、本発明の相変化記録材料を用いた情報記録用媒体は、レーザー光を照射することにより生じる結晶状態/非晶質状態の可逆的な変化に伴う反射率変化を利用した光学的情報記録用媒体への応用に適している。
By using the composition represented by the general formula (1) as the recording layer, excellent characteristics such as jitter characteristics, storage stability of amorphous marks, and repetitive recording durability can be obtained even in ultra-high speed recording. The information recording medium can be realized.
Such an information recording medium is not particularly limited as long as it can record and reproduce information by detecting a difference in physical parameters between a crystalline state and an amorphous state. And an information recording medium for detecting differences in electrical resistance, volume, density change and the like. Above all, an information recording medium using the phase change recording material of the present invention is an optical information recording medium utilizing a reflectance change accompanying a reversible change of a crystalline state / amorphous state caused by irradiation with a laser beam. Suitable for application to media.

また、本発明の情報記録用媒体は、電流を流すことによって発生するジュール熱を利用した結晶状態/非晶質状態の可逆的な変化に伴う電気抵抗率の変化を利用した情報記録用媒体への応用もできる。
以下、本発明の情報記録用媒体の一例として、光学的情報記録用媒体の具体的構成および記録再生方法について説明する。さらに、本発明の情報記録用媒体の他の一例として、本発明の情報記録用媒体を光学的情報記録用媒体以外の用途にもちいる場合についても説明する。
Further, the information recording medium of the present invention can be applied to an information recording medium utilizing a change in electric resistivity accompanying a reversible change in a crystalline state / amorphous state utilizing Joule heat generated by passing an electric current. Can also be applied.
Hereinafter, as an example of the information recording medium of the present invention, a specific configuration of an optical information recording medium and a recording / reproducing method will be described. Further, as another example of the information recording medium of the present invention, a case where the information recording medium of the present invention is used for applications other than the optical information recording medium will be described.

[2−1]光学的情報記録用媒体
(層構成)
光学的情報記録用媒体としては通常、図1(a)や、図1(b)に示すような多層構成のものが用いられる。すなわち、図1(a)、(b)より明らかなように、基板上に、上記一般式(1)で表される組成を主成分とする記録層を有し、さらに保護層を有するようにすることが好ましい。
[2-1] Optical information recording medium (layer structure)
As the optical information recording medium, a medium having a multilayer structure as shown in FIGS. 1A and 1B is usually used. That is, as is apparent from FIGS. 1A and 1B, a recording layer having a composition represented by the general formula (1) as a main component and a protective layer further provided on a substrate. Is preferred.

光学的情報記録用媒体のさらに好ましい層構成は、再生光の入射方向に沿って順に、第1保護層、記録層、第2保護層、反射層が設けられている構成である。すなわち、基板側から再生光を入射する場合は、基板、第1保護層(下部保護層)、記録層、第2保護層(上部保護層)、反射層の層構成とし(図1(a)参照)、記録層側から再生光を入射する場合は、基板、反射層、第2保護層(下部保護層)、記録層、第1保護層(上部保護層)の層構成とする(図1(b)参照)のが好ましい。   A more preferable layer configuration of the optical information recording medium is a configuration in which a first protective layer, a recording layer, a second protective layer, and a reflective layer are provided in this order along the incident direction of the reproduction light. That is, when reproducing light is incident from the substrate side, the substrate, the first protective layer (lower protective layer), the recording layer, the second protective layer (upper protective layer), and the reflective layer have a layer configuration (FIG. 1A). In the case where the reproduction light is incident from the recording layer side, a layer structure of a substrate, a reflective layer, a second protective layer (lower protective layer), a recording layer, and a first protective layer (upper protective layer) is adopted (FIG. 1). (b)).

無論、これらの各層はそれぞれ2層以上で形成されていても良く、また、それらの間に中間層が設けられていても良い。例えば、基板側から再生光を入射する場合の基板/保護層間や、基板とは反対側から再生光を入射する場合の保護層上に、半透明の極めて薄い金属、半導体、吸収を有する誘電体層等を設けて、記録層に入射する光エネルギー量を制御することも可能である。   Of course, each of these layers may be formed of two or more layers, and an intermediate layer may be provided between them. For example, a semi-transparent extremely thin metal, semiconductor, or dielectric having absorption is provided on the substrate / protective layer when reproducing light is incident from the substrate side or on the protective layer when reproducing light is incident from the side opposite to the substrate. It is also possible to provide a layer or the like to control the amount of light energy incident on the recording layer.

尚、上記の通り記録再生光ビーム(記録再生光)入射とは反対側に反射層を設けることが多いが、この反射層は必須ではない。また、記録層の少なくとも一方の面に設けられることが好ましい保護層において、特性の異なる材料を多層化することも行われる。   As described above, a reflection layer is often provided on the side opposite to the recording / reproduction light beam (recording / reproduction light) incidence, but this reflection layer is not essential. Further, in a protective layer preferably provided on at least one surface of the recording layer, materials having different characteristics may be multilayered.

以下、各層について詳しく説明する。
(A)記録層
(A−1)記録層に含有される材料とその量
記録層に含有される材料は、上記一般式(1)で表される組成を主成分とする。この組成についての詳細な説明はすでに行ったので、ここでの説明は省略する。本発明の効果を有効に発揮するためには、記録層全体のうち、上記一般式(1)で表される組成が、通常50原子%以上、好ましくは80原子%以上、より好ましくは90原子%以上、特に好ましくは95原子%以上含有される。含有量が高ければ高いほど本発明の効果が顕著に発揮されるようになるが、記録層の成膜時にOやN等の他の成分が含有されたとしても数原子%から20原子%の範囲内であれば、高速記録消去等の本発明の効果が発揮される。
Hereinafter, each layer will be described in detail.
(A) Recording Layer (A-1) Materials Contained in Recording Layer and Amounts The material contained in the recording layer has a composition represented by the general formula (1) as a main component. Since the detailed description of this composition has already been made, the description here is omitted. In order to effectively exhibit the effects of the present invention, the composition represented by the above general formula (1) in the entire recording layer is usually at least 50 atomic%, preferably at least 80 atomic%, more preferably at least 90 atomic%. % Or more, particularly preferably 95 atomic% or more. The higher the content, the more remarkably the effect of the present invention is exerted. However, even if other components such as O and N are contained at the time of forming the recording layer, the content of several to 20 at. Within the range, the effects of the present invention such as high-speed recording and erasing are exhibited.

(A−2)記録層の膜厚
記録層の厚さは、通常1nm以上であるが、好ましくは3nm以上であり、より好ましくは5nm以上であり、特に好ましくは10nm以上である。このようにすれば、結晶と非晶質状態と間の反射率のコントラストが十分となり、また結晶化速度も十分となり、短時間での記録消去が可能となる。また、反射率自体も十分な値となる。一方、記録層の厚さは、通常30nm以下、好ましくは25nm以下、より好ましくは20nm以下、より好ましくは15nm以下、さらに好ましくは12nm以下、特に好ましくは11nm以下である。このようにすれば、光学的なコントラストを十分に得ることができ、また、記録層にクラックが生じにくくなる。また、熱容量が大きくなることによる記録感度の悪化も発生しない。また、上記膜厚範囲とすれば、相変化に伴う体積変化を適度に抑制することができ、記録を繰り返した際にノイズの原因となる、記録層自身やその上下に設けることができる保護層の微視的かつ不可逆な変形が蓄積されにくくなる。このような変形の蓄積は、繰り返し記録耐久性を低下させる傾向があるため、記録層の膜厚を上記範囲内にすることによりこの傾向を抑制することができる。
(A-2) Thickness of Recording Layer The thickness of the recording layer is usually at least 1 nm, preferably at least 3 nm, more preferably at least 5 nm, particularly preferably at least 10 nm. By doing so, the contrast of the reflectance between the crystalline state and the amorphous state is sufficient, and the crystallization speed is also sufficient, so that recording and erasing can be performed in a short time. Further, the reflectance itself has a sufficient value. On the other hand, the thickness of the recording layer is usually at most 30 nm, preferably at most 25 nm, more preferably at most 20 nm, more preferably at most 15 nm, further preferably at most 12 nm, particularly preferably at most 11 nm. In this case, sufficient optical contrast can be obtained, and cracks are less likely to occur in the recording layer. In addition, the recording sensitivity does not deteriorate due to the increase in heat capacity. Further, when the thickness is within the above range, the volume change due to the phase change can be appropriately suppressed, and the recording layer itself or a protective layer that can be provided above and below the recording layer itself, which causes noise when recording is repeated. Microscopic and irreversible deformation is hardly accumulated. Since the accumulation of such deformation tends to decrease the recording durability repeatedly, this tendency can be suppressed by setting the thickness of the recording layer within the above range.

書き換え型DVDのように波長約650nmのLD(レーザーダイオード)、開口数約0.6〜0.65の対物レンズの集束光ビームで記録再生を行う場合や、波長約400nmの青色LD、開口数約0.7〜0.85の対物レンズの集束光ビームにて記録再生を行う高密度媒体ではノイズに対する要求はいっそう厳しいために、このような場合には、より好ましい記録層の厚さは25nm以下である。   In the case of recording / reproducing with a focused light beam of an LD (laser diode) having a wavelength of about 650 nm and an objective lens having a numerical aperture of about 0.6 to 0.65 like a rewritable DVD, a blue LD having a wavelength of about 400 nm, and a numerical aperture In a high-density medium that performs recording and reproduction with a focused light beam of an objective lens of about 0.7 to 0.85, the requirement for noise is more severe. In such a case, the more preferable recording layer thickness is 25 nm. It is as follows.

(A−3)記録層膜厚に関するさらに好ましい態様
本発明においては、高速記録消去が可能な上記一般式(1)で表される組成を主成分とする記録層を設けた光学的情報記録用媒体において、記録層の膜厚を非常に薄くすることにより、この光学的情報記録用媒体を長期保存した後の2回目の記録特性や長期保存後の反射率低下を良好にすることができると考えられる。具体的には、記録層の膜厚を好ましくは11nm以下とすることにより、上記一般式(1)で表される組成の記録層を用いた光学的情報記録用媒体において、長期保存後の2回目記録時における記録特性が改善される傾向、及び長期保存での反射率低下が改善される傾向があるようである。
(A-3) More Preferred Aspect of Recording Layer Thickness In the present invention, for optical information recording provided with a recording layer having a composition represented by the above general formula (1) as a main component and capable of high-speed recording and erasing. In the medium, by making the thickness of the recording layer extremely thin, it is possible to improve the second recording characteristics after long-term storage of this optical information recording medium and the decrease in reflectance after long-term storage. Conceivable. Specifically, by setting the film thickness of the recording layer to preferably 11 nm or less, the optical information recording medium using the recording layer having the composition represented by the above general formula (1) has a recording medium after long-term storage. It seems that there is a tendency that the recording characteristics at the time of the second recording are improved, and that a decrease in reflectance during long-term storage is improved.

上記一般式(1)で表される組成の記録層を用いた光学的情報記録用媒体においては、長期保存した後の2回目の記録におけるジッタが若干劣る場合がある。この理由は必ずしも明らかではないが、長期保存後の1回目記録における信号強度が小さくなる傾向にあることが関係していると思われる。すなわち、光学的情報記録用媒体を長期保存した後に記録を行うと1回目の記録における信号振幅が小さくなる傾向にある。信号振幅は、さらに数回記録することによって回復してくるため、この1回目の記録時における信号振幅の低下は、長期保存後の結晶部がはじめて非晶質化する場合に記録マークが大きくなりにくくなっていることが原因と考えられる。そして、長期保存後の2回目記録時にジッタが悪化しやすい理由は、長期保存後はじめて非晶質化する部分(1回目の記録において記録ビームが照射されなかった部分)と、再度(2回目)の非晶質化が行われる部分と、が混在するためと思われる。つまり、2回目の記録においては、上記混在のために非晶質のマークの大きさにばらつきが生じるためと思われる。   In an optical information recording medium using a recording layer having the composition represented by the general formula (1), the jitter in the second recording after long-term storage may be slightly inferior. Although the reason for this is not necessarily clear, it seems to be related to the fact that the signal intensity in the first recording after long-term storage tends to decrease. That is, when recording is performed after the optical information recording medium is stored for a long time, the signal amplitude in the first recording tends to decrease. Since the signal amplitude is recovered by recording a few more times, the decrease in the signal amplitude during the first recording is caused by a large recording mark when the crystal part becomes amorphous for the first time after long-term storage. This is probably due to the difficulty. The reason that the jitter is likely to be deteriorated at the time of the second recording after the long-term storage is that the portion becomes amorphous for the first time after the long-term storage (the portion where the recording beam was not irradiated in the first recording) and again (the second). It is presumed that the portion where the amorphization is performed is mixed. That is, in the second recording, it is considered that the size of the amorphous mark varies due to the above-mentioned mixture.

なお、長期保存後の1回目記録時に非晶質マークが大きくなりにくくなる傾向の原因は明らかではないが、数回記録後に特性が戻ることから、長期保存により記録層の結晶部に何らかの変化が起きたのではないかと考えられる。記録層を非常に薄く(好ましくは11nm以下)にすることにより長期保存後2回目記録時の特性が改善されるが、これは上記記録層結晶部の変化が抑制される傾向にあるためと思われる。
さらに、記録層を非常に薄くする(好ましくは11nm以下)ことにより長期保存による反射率低下も抑えられる傾向にある。この理由も明らかではないが、上記長期保存後の2回目記録における記録特性の改善の場合におけると同様に、長期保存時の記録層の変化が抑えられているのであろう。
Although the cause of the tendency of the amorphous marks not becoming large during the first recording after the long-term storage is not clear, since the characteristics return after several times of recording, some change occurs in the crystal part of the recording layer due to the long-term storage. It is thought that it happened. By making the recording layer very thin (preferably 11 nm or less), the characteristics at the time of the second recording after long-term storage are improved. This is because the change in the crystal part of the recording layer tends to be suppressed. It is.
Further, by making the recording layer extremely thin (preferably 11 nm or less), a decrease in reflectance due to long-term storage tends to be suppressed. Although the reason for this is not clear, the change in the recording layer during long-term storage may be suppressed as in the case of improving the recording characteristics in the second recording after long-term storage.

但し、記録層を非常に薄くすると、信号振幅等の記録特性が損なわれる場合がある。しかしながら、この点については、光学的情報記録用媒体の層構成と膜厚の調整によって、信号振幅等の記録特性を十分に良好なレベルにすることができる。
つまり、基板上に保護層、上記一般式(1)で表される組成の記録層、保護層、反射層をこの順または逆の順序で設ける光学的情報記録用媒体の場合は、記録層膜厚を非常に薄く(例えば12nm程度より薄く)すると信号強度が小さくなる傾向にある。このため、記録層を非常に薄く(例えば11nm以下)した場合において、大きな信号強度を得るには工夫が必要である。
However, if the recording layer is extremely thin, recording characteristics such as signal amplitude may be impaired. However, in this regard, by adjusting the layer configuration and the film thickness of the optical information recording medium, the recording characteristics such as the signal amplitude can be brought to a sufficiently favorable level.
That is, in the case of an optical information recording medium in which a protective layer, a recording layer having the composition represented by the general formula (1), a protective layer, and a reflective layer are provided in this order or in the reverse order, the recording layer film When the thickness is extremely thin (for example, thinner than about 12 nm), the signal intensity tends to decrease. For this reason, when the recording layer is made very thin (for example, 11 nm or less), a device is required to obtain a large signal intensity.

例えば、1つの方法は、レーザー光が記録層に入射してくる側に位置する保護層の膜厚を変化させることである。すなわち、光学的情報記録用媒体の反射率が極小値となる保護層膜厚よりも保護層の膜厚を薄くすることである。極小値となる膜厚は用いるレーザー波長にもよるが、例えば、DVDでの650nm付近の膜厚では50nm付近となる。こうすることにより光学的に信号強度は大きくなる。   For example, one method is to change the thickness of the protective layer located on the side where the laser light enters the recording layer. That is, the thickness of the protective layer is made smaller than the thickness of the protective layer at which the reflectance of the optical information recording medium has a minimum value. The film thickness at which the minimum value is obtained depends on the laser wavelength to be used. For example, a film thickness of about 650 nm for DVD is about 50 nm. This optically increases the signal intensity.

しかし、一般的に光入射側保護層の膜厚が薄くなると、基板等への熱的な影響が大きくなり繰り返し記録耐久性が悪化する傾向となることが知られているため、保護層の膜厚を上記のように薄く(例えば50nm付近)する上記方法は用いづらい。この傾向に対し、記録層に対してレーザー光が入射してくる側の保護層の膜厚を薄くした(例えば、50nm以下)場合であっても、この保護層の全体を後述する保護層A(金属酸硫化物又は金属窒化物を含有する保護層)とするか、又はこの保護層のうち記録層と接する部分における保護層領域を後述する保護層Aとすることにより、光学的情報記録用媒体の十分な繰り返し記録耐久性が得られると考えられる。なお、保護層Aについての詳細は後程説明する。
以上を踏まえ、本態様における記録層の膜厚は、15nm以下とすることが好ましく、14nm以下とすることがより好ましく、13nm以下とすることがさらに好ましく、12nm以下とすることが特に好ましく、11nm以下とすることが最も好ましい。
However, it is generally known that when the thickness of the light incident side protective layer is reduced, the thermal effect on the substrate and the like is increased and the repeated recording durability tends to be deteriorated. It is difficult to use the above method of reducing the thickness as described above (for example, around 50 nm). To cope with this tendency, even when the thickness of the protective layer on the side where the laser beam is incident on the recording layer is reduced (for example, 50 nm or less), the entire protective layer is formed by the protective layer A described later. (A protective layer containing a metal oxysulfide or a metal nitride), or a protective layer region in a portion of the protective layer that is in contact with the recording layer is a protective layer A described later, so that the optical information recording medium can be used. It is considered that sufficient repetitive recording durability of the medium can be obtained. The details of the protective layer A will be described later.
Based on the above, the thickness of the recording layer in this embodiment is preferably 15 nm or less, more preferably 14 nm or less, still more preferably 13 nm or less, particularly preferably 12 nm or less, and 11 nm or less. It is most preferable to set the following.

一方、上記の通り、長期保存後の記録特性を改善するために記録層膜厚を非常に薄くした場合においても、記録層膜厚が過度に薄くなりすぎると記録層以外の層を調整しても十分な信号強度は得られなくなる。信号強度の下限値は再生装置の性能によるが、例えば書き換え型のDVDにおいては、記録層膜厚が3nm未満とすると信号強度が小さくなり使用は困難となる傾向にある。   On the other hand, as described above, even when the recording layer thickness is extremely thin in order to improve the recording characteristics after long-term storage, adjusting the layers other than the recording layer if the recording layer thickness is excessively thin. However, sufficient signal strength cannot be obtained. Although the lower limit of the signal strength depends on the performance of the reproducing apparatus, for example, in a rewritable DVD, if the recording layer thickness is less than 3 nm, the signal strength tends to be small and use tends to be difficult.

(A−4)記録層の製造方法
上記記録層は所定の合金ターゲットを不活性ガス、特にArガス中でDCまたはRFスパッタリングにより得ることができる。
また、記録層の密度は、バルク密度の通常80%以上、好ましくは90%以上とする。ここでいうバルク密度ρとは、通常下記数式(2)による近似値を用いるが、記録層を構成する合金組成の塊を作製して実測することもできる。
(A-4) Manufacturing Method of Recording Layer In the recording layer, a predetermined alloy target can be obtained by DC or RF sputtering in an inert gas, particularly an Ar gas.
The density of the recording layer is usually at least 80%, preferably at least 90% of the bulk density. The bulk density ρ referred to here generally uses an approximate value according to the following equation (2), but it can also be measured by preparing a mass of alloy composition constituting the recording layer.

Figure 2004306595
Figure 2004306595

スパッタ成膜法においては、成膜時のスパッタガス(通常Ar等の希ガス:以下Arの場合を例に説明する。)の圧力を低くしたり、ターゲット正面に近接して基板を配置するなどして、記録層に照射される高エネルギーAr量を多くすることによって、記録層の密度を上げることができる。高エネルギーArは、通常スパッタのためにターゲットに照射されるArイオンが一部跳ね返されて基板側に到達するものか、プラズマ中のArイオンが基板全面のシース電圧で加速されて基板に達するものかのいずれかである。   In the sputter film forming method, the pressure of a sputter gas (usually a rare gas such as Ar; hereinafter, the case of Ar is described as an example) at the time of film formation is reduced, or the substrate is arranged close to the front of the target. Then, the density of the recording layer can be increased by increasing the amount of high-energy Ar irradiated to the recording layer. The high-energy Ar is one in which Ar ions applied to a target for normal sputtering are partially rebounded and reach the substrate side, or Ar ions in plasma are accelerated by a sheath voltage on the entire surface of the substrate and reach the substrate. Either of

このような高エネルギーの希ガスの照射効果をAtomic peening効果というが、一般的に使用されるArガスでのスパッタリングではAtomic peening効果によりArがスパッタ膜に混入される。したがって、膜中のAr量により、Atomic peening効果を見積もることができる。すなわち、Ar量が少なければ、高エネルギーAr照射効果が少ないことを意味し、密度の疎な膜が形成されやすい。   The irradiation effect of such a high-energy rare gas is referred to as an atomic peening effect. In sputtering using a generally used Ar gas, Ar is mixed into a sputtered film by the atomic peening effect. Therefore, the atomic peening effect can be estimated from the amount of Ar in the film. That is, if the amount of Ar is small, it means that the high-energy Ar irradiation effect is small, and a film having a low density is easily formed.

一方、Ar量が多ければ、高エネルギーArの照射が激しくなり、膜の密度は高くなるものの、膜中に取り込まれたArが繰り返し記録時にvoidとなって析出し、繰り返し記録耐久性を劣化させやすい。したがって、適度な圧力、通常は10−2〜10−1Paのオーダーの範囲で放電を行う。 On the other hand, if the amount of Ar is large, the irradiation of high-energy Ar becomes intense, and the density of the film increases, but Ar taken in the film becomes void during repeated recording and precipitates, thereby deteriorating the recording durability repeatedly. Cheap. Therefore, discharge is performed at an appropriate pressure, usually in the range of 10 −2 to 10 −1 Pa.

次に、本発明の好ましい態様である、光学的情報記録用媒体の構造の他の構成要素について説明する。
(B)基板
本発明で使用する基板としては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどの樹脂、あるいはガラス、アルミニウム等の金属を用いることができる。通常基板には深さ20〜80nm程度の案内溝が設けられているので、案内溝を成形によって形成できる樹脂製の基板が好ましい。また、記録消去再生用の集束光ビームが基板側から入射する、いわゆる基板面入射(図1(a)参照)の場合は、基板は透明であることが好ましい。
Next, other components of the structure of the optical information recording medium, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described.
(B) Substrate As the substrate used in the present invention, a resin such as polycarbonate, acrylic resin, or polyolefin, or a metal such as glass or aluminum can be used. Usually, the substrate is provided with a guide groove having a depth of about 20 to 80 nm. Therefore, a resin substrate that can form the guide groove by molding is preferable. Further, in the case of a so-called substrate surface incidence (see FIG. 1A) where a focused light beam for recording / erasing / reproduction enters from the substrate side, the substrate is preferably transparent.

基板の厚さは、通常0.05mm以上、1.5mm以下とするが、CDでは1.2mm程度、DVDでは0.6mm程度のものが用いられる。
また、高密度化のためにレーザーの光学ヘッドを高NA(約0.7以上)、短波長とする場合には、図1(b)において、入射光側保護層の上面にさらに、透明樹脂からなるカバー層を設ける。その厚みは、通常、0.01mmから0.1mm程度の薄いものも用いられる。
The thickness of the substrate is usually 0.05 mm or more and 1.5 mm or less, but about 1.2 mm for CD and about 0.6 mm for DVD is used.
When the optical head of the laser is set to have a high NA (about 0.7 or more) and a short wavelength for high density, a transparent resin is further provided on the upper surface of the incident light side protective layer in FIG. Is provided. The thickness is usually as thin as about 0.01 mm to about 0.1 mm.

(C)保護層
(C−1)本発明で用いる保護層に関する一般的説明
記録層の相変化に伴う蒸発・変形を防止し、その際の熱拡散を制御するため、本発明においては、光学的情報記録用媒体がさらに保護層を有することが好ましい。保護層は、通常記録層の上下一方または両方、好ましくは両方に形成される。保護層の材料は、屈折率、熱伝導率、化学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定される。一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物やCa、Mg、Li等のフッ化物等の誘電体を用いることができる。
(C) Protective Layer (C-1) General Description of Protective Layer Used in the Present Invention In order to prevent evaporation and deformation due to phase change of the recording layer and to control heat diffusion at that time, the present invention employs an optical It is preferable that the information recording medium further has a protective layer. The protective layer is usually formed on one or both sides, preferably both sides, of the recording layer. The material of the protective layer is determined in consideration of the refractive index, thermal conductivity, chemical stability, mechanical strength, adhesion, and the like. Generally, dielectric materials such as oxides, sulfides, nitrides, and carbides of metals and semiconductors having high transparency and high melting point, and fluorides such as Ca, Mg, and Li can be used.

この場合、これらの酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。繰り返し記録特性を考慮すると誘電体の混合物が好ましい。より具体的には、ZnSや希土類硫化物等のカルコゲン化合物と酸化物、窒化物、炭化物、弗化物等の耐熱化合物の混合物が挙げられる。例えば、ZnSを主成分とする耐熱化合物の混合物や、希土類の酸硫化物、特にYSを主成分とする耐熱化合物の混合物は好ましい保護層組成の一例である。 In this case, these oxides, sulfides, nitrides, carbides, and fluorides do not necessarily need to have a stoichiometric composition, and the compositions should be controlled or mixed for controlling the refractive index and the like. Is also effective. Considering the repetitive recording characteristics, a mixture of dielectrics is preferred. More specifically, a mixture of a chalcogen compound such as ZnS or a rare-earth sulfide and a heat-resistant compound such as an oxide, a nitride, a carbide, or a fluoride is used. For example, a mixture of a heat-resistant compound containing ZnS as a main component and a mixture of a heat-resistant compound mainly containing rare earth oxysulfide, particularly Y 2 O 2 S are examples of preferable protective layer compositions.

保護層を形成する材料としては、通常、誘電体材料を挙げることができる。誘電体材料としては、例えば、Sc、Y、Ce、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Zn、Al、Cr、In、Si、及びGe等の酸化物、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、及びSn等の窒化物、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、及びSi等の炭化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。また、誘電体材料としては、Zn、Y、Cd、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、及びBi等の硫化物、セレン化物もしくはテルル化物、Y,及びCe等の酸硫化物、Mg、Ca等のフッ化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。   As a material for forming the protective layer, a dielectric material can be usually mentioned. Examples of the dielectric material include oxides such as Sc, Y, Ce, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Zn, Al, Cr, In, Si, and Ge; Ti, Zr, and Hf. , V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, B, nitrides such as Al, Si, Ge, and Sn, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, and Si And the like, or a mixture thereof. Examples of the dielectric material include sulfides such as Zn, Y, Cd, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, and Bi; selenides or tellurides; and oxysulfides such as Y and Ce. , Mg, Ca and the like, or a mixture thereof.

さらに誘電体材料の具体例としては、ZnS−SiO、SiN、SiO、TiO、CrN、TaS、YS等を挙げることができる。これら材料の中でも、ZnS−SiOは、成膜速度の速さ、膜応力の小ささ、温度変化による体積変化率の小ささおよび優れた耐候性から広く利用される。ZnS−SiOを用いる場合、ZnSとSiOとの組成比ZnS:SiOは、通常0:1〜1:0、好ましくは0.5:0.5〜0.95:0.05、より好ましくは0.7:0.3〜0.9:0.1とする。最も好ましいのはZnS:SiOを0.8:0.2とすることである。 Further Examples of dielectric materials include ZnS-SiO 2, SiN, SiO 2, TiO 2, CrN, and TaS 2, Y 2 O 2 S or the like. Among these materials, ZnS—SiO 2 is widely used because of its high film formation rate, small film stress, small volume change rate due to temperature change, and excellent weather resistance. When using a ZnS-SiO 2, ZnS and the composition ratio of SiO 2 ZnS: SiO 2 is generally 0: 1 to 1: 0, preferably from 0.5: 0.5 to 0.95: 0.05, more Preferably, it is 0.7: 0.3 to 0.9: 0.1. Most preferably, ZnS: SiO 2 is 0.8: 0.2.

繰り返し記録特性を考慮すると、保護層の膜密度はバルク状態の80%以上であることが機械的強度の面から望ましい。誘電体の混合物を用いる場合には、バルク密度として上述の数式(2)の理論密度を用いる。   Considering the repetitive recording characteristics, it is desirable that the film density of the protective layer be 80% or more of the bulk state from the viewpoint of mechanical strength. When a mixture of dielectrics is used, the theoretical density of the above equation (2) is used as the bulk density.

保護層の厚さは、一般的に通常1nm以上500nm以下である。1nm以上とすることで、基板や記録層の変形防止効果を確保することができ、保護層としての役目を果たすことができる。また、500nm以下とすれば、保護層としての役目を果たしつつ、保護層自体の内部応力や基板との弾性特性の差等が顕著になって、クラックが発生するということを防止することができる。   The thickness of the protective layer is generally generally from 1 nm to 500 nm. When the thickness is 1 nm or more, the effect of preventing deformation of the substrate and the recording layer can be ensured, and can serve as a protective layer. Further, when the thickness is 500 nm or less, it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the remarkable difference in the internal stress of the protective layer itself and the elastic characteristic with the substrate, while acting as the protective layer. .

特に、第1保護層を設ける場合、第1保護層は、熱による基板変形等を抑制する必要があるため、その厚さは通常1nm以上、好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。このようにすれば、繰り返し記録中の微視的な基板変形の蓄積が抑制され、再生光が散乱されてノイズ上昇が著しくなるということがなくなる。   In particular, when the first protective layer is provided, the thickness of the first protective layer is usually 1 nm or more, preferably 5 nm or more, particularly preferably 10 nm or more, because it is necessary to suppress deformation of the substrate due to heat. In this way, the accumulation of microscopic substrate deformation during repeated recording is suppressed, and it is possible to prevent the reproduction light from being scattered and the noise from increasing significantly.

一方、第1保護層の厚みは、成膜に要する時間の関係から、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。このようにすれば、記録層平面で見た基板の溝形状が変わるということがなくなる。すなわち、溝の深さや幅が、基板表面で意図した形状より小さくなったりする現象が起こりにくくなる。   On the other hand, the thickness of the first protective layer is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and still more preferably 100 nm or less, in view of the time required for film formation. By doing so, the groove shape of the substrate viewed from the recording layer plane does not change. That is, the phenomenon that the depth and width of the groove become smaller than the intended shape on the substrate surface is less likely to occur.

一方、第2保護層を設ける場合、第2保護層は、記録層の変形抑制のために、通常その厚さは1nm以上、好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。また、繰り返し記録に伴って発生する第2保護層内部の微視的な塑性変形の蓄積を防止し、再生光の散乱によるノイズ上昇を抑制するため、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下である。   On the other hand, when the second protective layer is provided, the thickness of the second protective layer is usually at least 1 nm, preferably at least 5 nm, particularly preferably at least 10 nm, in order to suppress deformation of the recording layer. Further, in order to prevent accumulation of microscopic plastic deformation inside the second protective layer that occurs with repeated recording and to suppress noise rise due to scattering of reproduction light, preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, It is more preferably 100 nm or less, particularly preferably 50 nm or less.

なお、記録層および保護層の厚みは、機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率が良く、記録信号の振幅が大きく、すなわち記録状態と未記録状態のコントラストが大きくなるように選ばれる。
保護層は、前述のような異なる材料からなる複数の層で構成されていても良い。特に、記録層と接する側の界面、及び/又は、Agを主成分とする反射膜と接する側の界面に、硫黄を含まないか又は硫黄含有量の少ない界面層を設けることが好ましい。
保護層は、通常、公知のスパッタリング法によって製造すればよい。
The thicknesses of the recording layer and the protective layer are not limited by mechanical strength and reliability, but also take into account the interference effect associated with the multi-layer structure, so that the laser light absorption efficiency is good and the amplitude of the recording signal is small. It is selected such that the contrast between the recorded state and the unrecorded state is large.
The protective layer may be composed of a plurality of layers made of different materials as described above. In particular, it is preferable to provide an interface layer containing no sulfur or having a low sulfur content at the interface on the side in contact with the recording layer and / or the interface on the side in contact with the reflective film containing Ag as a main component.
The protective layer may be usually manufactured by a known sputtering method.

(C−2)保護層の好ましい態様
本発明に用いる情報記録用媒体においては、上記一般式(1)で示す組成(以下、「上記一般式(1)で示す組成」を「所定の組成」という場合がある。)を用いる記録層に接して保護層Aを有し、前記保護層Aが金属酸硫化物又は金属窒化物を含有することが好ましい。
本発明の情報記録用媒体を相変化型の光学的情報記録用媒体として用いる場合、保護層の材料としては、通常(ZnS)80(SiO220が用いられる。これは、この材料が、透明性、従来記録層に対する密着性、スパッタ速度、価格等において優れているからである。
(C-2) Preferred Embodiment of Protective Layer In the information recording medium used in the present invention, the composition represented by the above-mentioned general formula (1) (hereinafter, “the composition shown by the above-mentioned general formula (1)” is changed to “the predetermined composition”) It is preferable that the protective layer A is in contact with the recording layer using the protective layer A, and the protective layer A contains a metal oxysulfide or a metal nitride.
When the information recording medium of the present invention is used as a phase-change type optical information recording medium, (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 is usually used as a material of the protective layer. This is because this material is excellent in transparency, adhesion to the conventional recording layer, sputtering speed, price, and the like.

しかし、高速記録消去が可能となる所定の組成を有する記録層に対して上記(ZnS)80(SiO220の保護層を用いると、繰り返し記録耐久性をより改善したいという課題が発生する場合があるようである。これは、低速記録用媒体の場合と比較して、高速記録用媒体での記録消去においては急激な温度変化を伴うようになることが原因の一つと考えられる。例えば、記録線速度が2倍になった場合、レーザー光を照射して記録層を昇温する時間は1/2となる上、冷却速度も急激になる傾向にある。なぜなら、記録層の溶融領域の温度分布は、低線速度で記録を行う場合にはなだらかとなる一方で、高線速度で記録を行う場合には急峻となる傾向にあるからである。さらに、溶融された領域とレーザー光との位置関係が、低線速度で記録を行う場合と比較して高線速度での記録においては、相対的に遠ざかる傾向にあるからである。もちろん、上記繰り返し記録耐久性が十分とならない原因としては、溶融、凝固に伴う物質移動に関する性質の相違等、記録層材料自身に関係する原因や、従来記録材料と組み合わせた場合で報告されているような硫黄等の原子拡散がさらに起こりやすくなっている原因も考えられる。 However, when a protective layer of (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 is used for a recording layer having a predetermined composition that enables high-speed recording and erasing, a problem arises in that it is desired to further improve the repetitive recording durability. There seems to be. This is considered to be one of the causes of the fact that a rapid temperature change accompanies the erasure of recording on the high-speed recording medium as compared with the case of the low-speed recording medium. For example, when the recording linear velocity is doubled, the time required for heating the recording layer by irradiating laser light is halved and the cooling rate tends to be sharp. This is because the temperature distribution in the melting region of the recording layer tends to be gentle when recording at a low linear velocity, but becomes steep when recording at a high linear velocity. Further, the positional relationship between the melted region and the laser beam tends to be relatively farther in recording at a high linear velocity than in recording at a low linear velocity. Of course, the cause of the insufficient repetitive recording durability is reported as a cause related to the recording layer material itself, such as a difference in properties related to mass transfer due to melting and solidification, and a case in which the conventional recording material is used in combination. It is also conceivable that atomic diffusion of sulfur or the like is more likely to occur.

本発明においては、所定の組成の記録層材料を含有する記録層に接して、金属窒化物として例えばGeNを、金属酸硫化物として例えばYSを含有する保護層Aを設けることにより、情報記録用媒体の繰り返し記録耐久性のさらなる改善が期待される。GeN等の金属窒化物又はYS等の金属酸硫化物を含有する保護層Aを設けることにより繰り返し記録耐久性の改善が期待される理由は必ずしも明らかではないが、従来と比較して高速記録を行うことによる記録層の急激な温度変化による変形や記録層の物質移動や層間の原子拡散等の抑制効果が発揮されるためと考えられる。 In the present invention, a protective layer A containing, for example, GeN as a metal nitride and Y 2 O 2 S as a metal oxysulfide is provided in contact with a recording layer containing a recording layer material having a predetermined composition. Further, further improvement in the repetitive recording durability of the information recording medium is expected. Although the reason why the improvement of the repetitive recording durability is expected by providing the protective layer A containing a metal nitride such as GeN or a metal oxysulfide such as Y 2 O 2 S is not necessarily clear, It is considered that the effect of suppressing the deformation of the recording layer due to a rapid temperature change, mass transfer of the recording layer, diffusion of atoms between layers, and the like is exhibited by performing high-speed recording.

(1)保護層A
本発明においては、記録層と接する保護層Aに金属酸硫化物又は金属窒化物を含有させることが好ましい。もちろん、金属酸硫化物と金属窒化物とを併用してもよい。以下さらに詳細に説明する。
(1) Protective layer A
In the present invention, the protective layer A in contact with the recording layer preferably contains a metal oxysulfide or a metal nitride. Of course, a metal oxysulfide and a metal nitride may be used in combination. This will be described in more detail below.

(1−1)金属酸硫化物を含有する保護層A
本発明においては、金属酸硫化物を含有する保護層Aを用いることが好ましい。金属酸硫化物を含有するとは、保護層中の構成元素が、金属酸硫化物の形態を維持して存在することを意味する。
本発明においては、特定の組成を有する記録層に金属酸硫化物を含有する保護層Aを接して設けることにより、情報記録用媒体を繰り返し記録した場合の耐久性がさらに向上することが期待される。この理由は、未だ明確ではないが、金属酸硫化物を含有する保護層Aの熱伝導性および硬度が高いこと、構成元素の分布の均一性が高いことに関係していると考えられる。すなわち、本発明における保護層Aは、従来から一般的に使用されているZnS−SiO2膜に代表される様に、ZnSを主成分とする複合誘電体を用いる保護層と比較し、熱伝導率および硬度が高い。一方、保護層Aの屈折率は、組成比にもよるものの、通常1.7〜2.4程度であり、ZnSを主成分とする複合誘電体を用いる保護層とほぼ同等になる。
(1-1) Protective layer A containing metal oxysulfide
In the present invention, it is preferable to use a protective layer A containing a metal oxysulfide. To contain a metal oxysulfide means that the constituent elements in the protective layer exist while maintaining the form of the metal oxysulfide.
In the present invention, by providing the protective layer A containing a metal oxysulfide in contact with the recording layer having a specific composition, it is expected that the durability when the information recording medium is repeatedly recorded is further improved. You. Although the reason is not clear yet, it is considered to be related to the high thermal conductivity and hardness of the protective layer A containing the metal oxysulfide, and the high uniformity of the distribution of the constituent elements. That is, the protective layer A according to the present invention has a higher thermal conductivity than a protective layer using a composite dielectric containing ZnS as a main component, as represented by a ZnS—SiO 2 film generally used conventionally. High rate and hardness. On the other hand, although the refractive index of the protective layer A depends on the composition ratio, it is usually about 1.7 to 2.4, which is almost the same as that of a protective layer using a composite dielectric mainly composed of ZnS.

そして、金属酸硫化物を含有する保護層Aの熱伝導率が高いため、記録層の熱膨張による変形は小さくなると考える。すなわち、保護層Aの熱伝導率が高いため、レーザーにより記録マークが形成される際に昇温された記録層の熱を早く逃がすことが可能となる。このため、保護層Aの記録層に接している界面領域と記録層から離れた保護層Aの領域との温度差、または、マーク形成領域とその周囲の領域との温度差をいち早く解消できる。その結果、温度差起因の膜剥離やクラックの発生が抑制されるようになる。換言すれば、オーバーライト劣化を遅らせることが出来ると考えられる。熱伝導率は作成したディスクにおいて非晶質マークを形成する時のレーザーパワーの値から間接的に知ることが出来る。すなわち、熱伝導率が大きいほど記録層の昇温に必要なレーザーパワーは大きくなる傾向がある。例えば、金属酸硫化物を含有する保護層Aを用いた場合、ZnS:SiO2=80:20(mol%)の保護層を用いた場合と比較して、マーク形成に必要なレーザーパワーが高くなる傾向にあるが、これは、高い熱伝導率のために保護層Aの放熱層としての働きが増しているためである。 Then, since the thermal conductivity of the protective layer A containing the metal oxysulfide is high, the deformation of the recording layer due to thermal expansion is considered to be small. That is, since the thermal conductivity of the protective layer A is high, it is possible to quickly release the heated heat of the recording layer when the recording mark is formed by the laser. For this reason, the temperature difference between the interface area of the protective layer A in contact with the recording layer and the area of the protective layer A far from the recording layer, or the temperature difference between the mark forming area and the surrounding area can be eliminated quickly. As a result, the occurrence of film peeling and cracking due to a temperature difference is suppressed. In other words, it is considered that the overwrite deterioration can be delayed. The thermal conductivity can be indirectly known from the value of the laser power at the time of forming an amorphous mark in the created disk. That is, as the thermal conductivity increases, the laser power required to raise the temperature of the recording layer tends to increase. For example, when the protective layer A containing a metal oxysulfide is used, the laser power required for forming a mark is higher than when a protective layer of ZnS: SiO 2 = 80: 20 (mol%) is used. This is because the function of the protective layer A as a heat dissipation layer is increasing due to the high thermal conductivity.

そして、ZnS:SiO2=80:20(mol%)を用いた保護層のJISヌープ硬度が280程度であるのに対し、金属酸硫化物として例えばY22Sを用いた保護層AのJISヌープ硬度は520程度である。高い硬度を有する保護層Aは、記録層の変形を防止する上で重要である。硬度が低い場合は、記録・消去に伴う記録層の体積変化、すなわち、非晶質−結晶間での体積差に起因する変形を適切に抑えることが難しく、繰り返しオーバーライト回数に伴い蓄積され、やがては信号強度の低下をもたらす。
さらに、金属酸硫化物を含む保護層Aは金属原子が硫黄とも酸素とも結合しているので、硫黄と酸素との混合性が、ZnS−SiOやZnS−Yの様な硫化物と酸化物の混合物を用いる保護層とは比較にならない程に高い。そのため、保護層Aは、硫黄、酸素、及びセレン原子等の金属原子の分散性が従来のZnS−SiO2よりも高いために、安定した高い特性を発揮していると考えられる。このため、繰り返しオーバーライト中に保護層から記録層へ硫黄が拡散して反射率低下や結晶化速度の変化が生じる現象も抑制されると推測される。
The protection layer using ZnS: SiO 2 = 80: 20 (mol%) has a JIS Knoop hardness of about 280, whereas the protection layer A using, for example, Y 2 O 2 S as a metal oxysulfide. The JIS Knoop hardness is about 520. The protective layer A having a high hardness is important for preventing deformation of the recording layer. If the hardness is low, it is difficult to appropriately suppress the volume change of the recording layer due to recording / erasing, that is, the deformation caused by the volume difference between the amorphous and the crystal, and is accumulated along with the number of repeated overwrites, Eventually, the signal strength is reduced.
Further, since the protective layer A containing a metal oxysulfide metal atom is bonded with oxygen with sulfur, mixed with the sulfur and oxygen, such sulfide ZnS-SiO 2 or ZnS-Y 2 O 3 And a protective layer using a mixture of oxides is incomparably high. Therefore, the protective layer A is sulfur, oxygen, and dispersibility of the metal atom such as selenium atom in higher than conventional ZnS-SiO 2, is considered to exhibit stable and high performance. For this reason, it is assumed that the phenomenon that sulfur is diffused from the protective layer to the recording layer during repeated overwriting to cause a decrease in reflectance and a change in crystallization rate is also suppressed.

また、本発明に用いる所定の組成の記録層に、例えばYS等の金属酸硫化物を含有する保護層Aを接して設けた場合、保護層AにGeN等の金属窒化物を含有させる場合と比較して、情報記録用媒体の信号振幅が大きくなる傾向にある。この理由は明らかではないが、記録層の結晶成長の性質が、記録層に接する保護層Aによって多少変わり、形成される非晶質マークの大きさが異なる等の理由が考えられる。なお、このような性質は記録層材料と保護層Aの材料の組み合わせにより決まるものと思われるが、従来の記録層材料においては接する保護層Aの材料による信号強度の変化は注目されていなかった。
金属酸硫化物に使用する金属元素としては、Sc、イットリウム、及びLaやCeといったランタノイド元素等の希土類金属元素;Ti等の遷移金属元素;などが挙げられる。これらの中では、希土類金属元素が好ましく、イットリウム及びLa、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dyから成る群から選択される希土類金属元素が特に好ましい。イットリウムの酸硫化物(YS)は、1000℃程度までY23やY23より熱化学的に安定なので、最も好ましい元素はイットリウムである。
When a protective layer A containing a metal oxysulfide such as Y 2 O 2 S is provided in contact with a recording layer having a predetermined composition used in the present invention, a metal nitride such as GeN is formed on the protective layer A. The signal amplitude of the information recording medium tends to increase as compared with the case where it is contained. Although the reason for this is not clear, it is considered that the crystal growth properties of the recording layer slightly vary depending on the protective layer A in contact with the recording layer, and the size of the formed amorphous mark is different. It is considered that such properties are determined by the combination of the material of the recording layer and the material of the protective layer A. However, in the conventional recording layer material, a change in signal intensity due to the material of the protective layer A in contact has not been noticed. .
Examples of the metal element used for the metal oxysulfide include rare earth metal elements such as Sc, yttrium, and lanthanoid elements such as La and Ce; transition metal elements such as Ti; and the like. Among them, rare earth metal elements are preferable, and yttrium and rare earth metal elements selected from the group consisting of La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, and Dy are particularly preferable. Since yttrium oxysulfide (Y 2 O 2 S) is more thermochemically stable than Y 2 O 3 and Y 2 S 3 up to about 1000 ° C., yttrium is the most preferable element.

金属酸硫化物の保護層A中の含有量は、好ましくは5mol%以上、更に好ましくは10mol%以上、最も好ましくは15mol%以上とする。金属酸硫化物の含有量が少なすぎると、オーバーライト特性が低下することがある。一方、繰り返しオーバーライト特性等の観点からは、金属酸硫化物の保護層A中の含有量多ければ多いほど好ましく、保護層A中での金属酸硫化物の含有量は100mol%以下とすればよい。
また、金属酸硫化物を構成する金属元素の保護層A中の含有量は、通常10原子%以上、好ましくは20原子%以上、更に好ましくは25原子%以上とする。金属酸硫化物を構成する金属元素の含有量は保護層A中の金属酸硫化物の含有量を示す指標となるため、上記金属元素が少なすぎると、オーバーライト特性のさらなる改善の効果が十分とならないことがある。一方、繰り返しオーバーライト特性等の観点からは、保護層A中での金属酸硫化物の含有量が多ければ多いほど好ましいので、金属酸硫化物を構成する金属元素の含有量の上限は、保護層Aが全て金属酸硫化物で構成されるときの上記金属元素の含有量となる。
The content of the metal oxysulfide in the protective layer A is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and most preferably 15 mol% or more. If the content of the metal oxysulfide is too small, the overwrite characteristics may be reduced. On the other hand, from the viewpoint of the repetitive overwrite characteristics and the like, it is preferable that the content of the metal oxysulfide in the protective layer A is larger, and the content of the metal oxysulfide in the protective layer A is 100 mol% or less. Good.
Further, the content of the metal element constituting the metal oxysulfide in the protective layer A is usually at least 10 at%, preferably at least 20 at%, more preferably at least 25 at%. Since the content of the metal element constituting the metal oxysulfide is an index indicating the content of the metal oxysulfide in the protective layer A, if the content of the metal element is too small, the effect of further improving the overwrite characteristics is sufficient. Not always. On the other hand, from the viewpoint of repeated overwrite characteristics and the like, it is preferable that the content of the metal oxysulfide in the protective layer A is as large as possible. Therefore, the upper limit of the content of the metal element constituting the metal oxysulfide is limited. This is the content of the metal element when the layer A is entirely composed of metal oxysulfide.

また、保護層Aは、金属酸硫化物と他の材料と併用してもよい。他の材料としては、保護層に一般的に用いる材料ならば特に制限されない。例えば、一般的には透明性が高く高融点である金属や半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物やCa、Mg、Li等のフッ化物等の誘電体を用いることができる。
この場合、これらの酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、混合して用いることも有効である。繰り返し記録特性を考慮すると誘電体の混合物が好ましい。
また、保護層Aに含有させる材料としては、通常、誘電体材料を挙げることができる。誘電体材料としては、例えば、Sc、Y、Ce、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Zn、Al、Cr、In、Si、及びGe等の酸化物、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、及びSn等の窒化物、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、及びSi等の炭化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。また、誘電体材料としては、Zn、Y、Cd、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、及びBi等の硫化物、セレン化物もしくはテルル化物、Y,及びCe等の酸硫化物、Mg、Ca等のフッ化物、又はこれらの混合物を挙げることができる。
Further, the protective layer A may be used in combination with a metal oxysulfide and another material. The other material is not particularly limited as long as it is a material generally used for the protective layer. For example, dielectric materials such as oxides, sulfides, nitrides, and carbides of metals and semiconductors, which are generally highly transparent and have a high melting point, and fluorides such as Ca, Mg, and Li can be used.
In this case, these oxides, sulfides, nitrides, carbides, and fluorides do not necessarily need to have a stoichiometric composition, and the compositions should be controlled or mixed for controlling the refractive index and the like. Is also effective. Considering the repetitive recording characteristics, a mixture of dielectrics is preferred.
Further, as a material to be contained in the protective layer A, a dielectric material can be usually mentioned. Examples of the dielectric material include oxides such as Sc, Y, Ce, La, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Zn, Al, Cr, In, Si, and Ge; Ti, Zr, and Hf. , V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zn, B, nitrides such as Al, Si, Ge, and Sn, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, and Si And the like, or a mixture thereof. Examples of the dielectric material include sulfides such as Zn, Y, Cd, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, and Bi; selenides or tellurides; and oxysulfides such as Y and Ce. , Mg, Ca and the like, or a mixture thereof.

より具体的には、硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、希土類酸化物、希土類硫化物、希土類フッ化物、フッ化マグネシウム等に代表される、金属又は半導体の酸化物、硫化物、窒化物、炭化物またはフッ化物を例示することが出来る。この中でも、特に好ましいのは、記録層との密着性に優れる、硫化亜鉛、酸化亜鉛等の亜鉛化合物である。その結果、より安定で高い耐久性を得ることが出来る。
金属酸硫化物以外に保護層A中に他の材料を含有させる場合、この材料の含有量は、通常99mol%以下、好ましくは90mol%以下とする。一方、通常1mol%以上、好ましくは5mol%以上とする。
More specifically, oxidation of metal or semiconductor represented by zinc sulfide, zinc oxide, silicon oxide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, rare earth oxide, rare earth sulfide, rare earth fluoride, magnesium fluoride, etc. , Sulfides, nitrides, carbides or fluorides. Among them, particularly preferred are zinc compounds such as zinc sulfide and zinc oxide which have excellent adhesion to the recording layer. As a result, more stable and high durability can be obtained.
When another material is contained in the protective layer A in addition to the metal oxysulfide, the content of this material is usually 99 mol% or less, preferably 90 mol% or less. On the other hand, it is usually at least 1 mol%, preferably at least 5 mol%.

ただし、混合する材料の種類によって、適切な含有量は変化する。例えば、上記材料として硫化亜鉛を用いる場合は、その含有量は多量でも問題はなく、通常、20mol%以上、好ましくは30mol%以上、更に好ましくは50mol%以上、最も好ましくは60mol%以上とする。
一方、上記材料として酸化亜鉛を用いる場合、あまりに多い含有量は好ましくない傾向にあり、通常30mol%以下、好ましくは20mol%以下、更に好ましくは10mol%以下とする。また、酸化亜鉛のモル含有量は、金属酸硫化物のモル含有量の半分以下であるのがより好ましい。
特に好ましい保護層A組成として、Y22SとZnSとを含む混合組成を挙げることができる。この場合、特に優れたオーバーライト特性を得ることが出来る。この場合の、Y22Sに対するZnSとのモル比は、通常1%以上、好ましくは5%以上、更に好ましくは10%以上であり、また通常1000%以下、好ましくは700%以下、更に好ましくは500%以下である。
However, the appropriate content varies depending on the type of the materials to be mixed. For example, when zinc sulfide is used as the above-mentioned material, there is no problem even if its content is large, and it is usually 20 mol% or more, preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and most preferably 60 mol% or more.
On the other hand, when zinc oxide is used as the material, an excessively large content tends to be unfavorable, and is usually 30 mol% or less, preferably 20 mol% or less, and more preferably 10 mol% or less. Further, the molar content of zinc oxide is more preferably half or less of the molar content of metal oxysulfide.
A particularly preferred composition of the protective layer A is a mixed composition containing Y 2 O 2 S and ZnS. In this case, particularly excellent overwrite characteristics can be obtained. In this case, the molar ratio of ZnS to Y 2 O 2 S is usually 1% or more, preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and usually 1000% or less, preferably 700% or less, and furthermore Preferably it is 500% or less.

なお、保護層A中に金属状の亜鉛を存在させることも可能である。但し、上述の酸化亜鉛や硫化亜鉛の様な亜鉛化合物の形態で含有する方が好ましい。
本発明における保護層Aの純度(保護層A中の金属酸硫化物の含有量、又は、金属酸硫化物と他の材料との混合物の含有量)は90mol%以上が好ましい。純度は高いほど好ましいが、10モル%を下回る量の不純物の保護層Aの特性に及ぼす影響は、無視できるほど小さい。特に、不純物が安定な化合物である場合には悪影響は小さいが、不純物が10モル%を超えると膜の硬度や応力といった物性値が変わる可能性が高く保護層Aの特性が劣化する恐れがある。
In addition, it is also possible to make metallic zinc exist in the protective layer A. However, it is preferable to contain it in the form of a zinc compound such as zinc oxide or zinc sulfide described above.
The purity of the protective layer A in the present invention (the content of the metal oxysulfide in the protective layer A or the content of the mixture of the metal oxysulfide and another material) is preferably 90 mol% or more. The higher the purity, the better, but the effect of the amount of the impurity less than 10 mol% on the characteristics of the protective layer A is negligibly small. In particular, when the impurity is a stable compound, the adverse effect is small, but when the impurity exceeds 10 mol%, physical properties such as hardness and stress of the film are likely to change, and the characteristics of the protective layer A may be deteriorated. .

金属酸硫化物を含有する保護層Aは、金属酸硫化物を含有するターゲットを使用してスパッタリング法によって成膜することによって形成することが出来る。通常は、前記保護層Aで好ましいとした組成と略同一の組成範囲のターゲットを使用する。
すなわち、スパッタリング用のターゲットとして、金属酸硫化物を含有するものを使用することが好ましい。ターゲットに使用する金属酸硫化物の金属元素の種類は、保護層Aの組成に合わせて適宜選択される。
また、保護層Aが金属酸硫化物と他の保護層材料とを含有する場合、使用する他の材料の組成に対応させて、金属酸硫化物と上記他の材料との混合物のターゲットを使用することが出来る。また、金属酸硫化物のターゲットと前記他の材料のターゲットを別々に用意し、これらを同時にスパッタすることも出来る。
The protective layer A containing a metal oxysulfide can be formed by forming a film by a sputtering method using a target containing a metal oxysulfide. Usually, a target having a composition range substantially the same as the composition that is preferable for the protective layer A is used.
That is, it is preferable to use a target containing metal oxysulfide as a sputtering target. The type of the metal element of the metal oxysulfide used for the target is appropriately selected according to the composition of the protective layer A.
When the protective layer A contains a metal oxysulfide and another protective layer material, a target of a mixture of the metal oxysulfide and the other material is used in accordance with the composition of the other material to be used. You can do it. Alternatively, a metal oxysulfide target and a target of the other material may be separately prepared and sputtered simultaneously.

ターゲット中における金属酸硫化物の含有量は、通常10mol%以上、好ましくは30mol%以上、より好ましくは50mol%以上とする。ターゲット中における金属酸硫化物の含有量が過度に小さいと、金属酸硫化物がターゲット中で分解し、保護層A中に金属酸硫化物を含有させることができなくなる場合がある。一方、ターゲット中における金属酸化物の含有量は、用いる上記他の保護層材料の含有量に応じて変化することとなる。但し、金属酸硫化物単体からなるターゲットを用いる場合にはターゲット中の金属酸硫化物の含有量を、通常100mol%とする。
ターゲット中に金属酸硫化物が含有されているか否かは、ターゲットのX線回折を測定することによって確認することができる。
また、金属酸硫化物を含有するターゲットは、通常、金属酸硫化物の粉末又は、同一金属の酸化物と硫化物の混合粉末を用いてホットプレス法等の公知の方法を用いて製造される。ここで用いる金属元素として好ましいのは、希土類金属元素である。
スパッタリング時の条件は、公知の条件を用いればよい。
The content of the metal oxysulfide in the target is usually at least 10 mol%, preferably at least 30 mol%, more preferably at least 50 mol%. If the content of the metal oxysulfide in the target is excessively small, the metal oxysulfide may be decomposed in the target and the protective layer A may not be able to contain the metal oxysulfide. On the other hand, the content of the metal oxide in the target changes according to the content of the other protective layer material used. However, when a target composed of a metal oxysulfide alone is used, the content of the metal oxysulfide in the target is usually set to 100 mol%.
Whether or not a metal oxysulfide is contained in the target can be confirmed by measuring X-ray diffraction of the target.
In addition, a target containing a metal oxysulfide is usually manufactured using a known method such as a hot pressing method using a metal oxysulfide powder or a mixed powder of an oxide and a sulfide of the same metal. . Rare earth metal elements are preferable as the metal element used here.
Known conditions may be used for the sputtering.

保護層Aの組成の分析は、一般に、オージェ電子分光法(AES)、ラザーフォード・バック・スキャッタリング法(RBS)、誘導結合高周波プラズマ分光法(ICP)等を組み合わせて同定することができる。
(1−2)金属窒化物を含有する保護層A
本発明においては、保護層Aとして金属窒化物を含有する保護層を用いることもまた好ましい。
金属窒化物は、金属酸硫化物と同様に熱伝導率が高い傾向にあるため、上記金属酸硫化物を含有する場合において説明したものと同様に、保護層Aの熱伝導率が高くなることによって、温度差起因の膜剥離やクラックの発生が抑制されるようになり、オーバーライト劣化を遅らせることができるようになると考えられる。
In general, the composition of the protective layer A can be identified by a combination of Auger electron spectroscopy (AES), Rutherford back scattering (RBS), inductively coupled high frequency plasma spectroscopy (ICP), and the like.
(1-2) Protective layer A containing metal nitride
In the present invention, it is also preferable to use a protective layer containing a metal nitride as the protective layer A.
Since metal nitrides tend to have a high thermal conductivity like metal oxysulfides, the thermal conductivity of the protective layer A should be high, as described in the case where the metal oxysulfides are contained. It is considered that this makes it possible to suppress the occurrence of film peeling and cracks due to a temperature difference, and to delay overwrite deterioration.

金属窒化物に用いる金属としては、例えば、Si、Ge、Al、Ti、Ta、Cr、Mo、Nb、Zr、及びHfからなる群から選ばれる元素の少なくとも1つを挙げることができる。これら元素の窒化物は安定であるため、情報記録用媒体の保存安定性が向上する傾向となる。上記元素は複数用いることもできる。上記元素として好ましくは、より透明性が高く密着性に優れたSi、Ge、Al、Crである。
上記元素の種類を1つ用いる場合、上記元素と窒素とが形成する材料として、上記元素単体の窒化物を挙げることができる。より具体的には、Si−N、Ge−N、Cr−N、Al−N等の近傍組成が挙げられるが、これらの中でも、記録層に対する拡散防止効果がより高いという観点からは、Si−N(ケイ素の窒化物)、Ge−N(ゲルマニウムの窒化物)、Al−N(アルミの窒化物)を用いることが好ましく、Ge−N(ゲルマニウムの窒化物)を用いることがより好ましい。
Examples of the metal used for the metal nitride include at least one element selected from the group consisting of Si, Ge, Al, Ti, Ta, Cr, Mo, Nb, Zr, and Hf. Since the nitrides of these elements are stable, the storage stability of the information recording medium tends to be improved. A plurality of the above elements can be used. Preferably, the above elements are Si, Ge, Al, and Cr, which have higher transparency and better adhesion.
When one kind of the above elements is used, a nitride formed of the above element alone can be given as a material formed by the above element and nitrogen. More specifically, near-compositions such as Si-N, Ge-N, Cr-N, and Al-N can be cited. Among these, Si-N, Ge-N, Cr-N, and Si-N are preferable from the viewpoint that the effect of preventing diffusion to the recording layer is higher. It is preferable to use N (silicon nitride), Ge-N (germanium nitride), and Al-N (aluminum nitride), and it is more preferable to use Ge-N (germanium nitride).

上記元素を2つ以上用いる場合、上記元素と窒素とが形成する材料として、上記元素の複合の窒化物を挙げることができる。このような化合物として代表的にGe−Nを用いた例を示すと、Ge−Si−N、Ge−Sb−N、Ge−Cr−N、Ge−Al−N、Ge−Mo−N、Ge−Ti−N等のように、Geと共に、Al、B、Ba、Bi、C、Ca、Ce、Cr、Dy、Eu、Ga、In、K、La、Mo、Nb、Ni、Pb、Pd、Si、Sb、Sn、Ta、Te、Ti、V、W、Yb、Zn、及びZr等を含有したものが挙げられる。
金属窒化物の保護層A中の含有量は、好ましくは5mol%以上、更に好ましくは10mol%以上、最も好ましくは15mol%以上とする。金属窒化物の含有量が少なすぎると、オーバーライト特性が低下することがある。一方、繰り返しオーバーライト特性等の観点からは、金属窒化物の保護層A中の含有量多ければ多いほど好ましく、保護層A中での金属窒化物の含有量は、100mol%以下とすればよい。
When two or more of the above elements are used, a compound nitride of the above elements can be given as a material formed by the above elements and nitrogen. As an example using Ge-N as a typical example of such a compound, Ge-Si-N, Ge-Sb-N, Ge-Cr-N, Ge-Al-N, Ge-Mo-N, Ge -Al, B, Ba, Bi, C, Ca, Ce, Cr, Dy, Eu, Ga, In, K, La, Mo, Nb, Ni, Pb, Pd Examples include those containing Si, Sb, Sn, Ta, Te, Ti, V, W, Yb, Zn, Zr, and the like.
The content of the metal nitride in the protective layer A is preferably at least 5 mol%, more preferably at least 10 mol%, most preferably at least 15 mol%. If the content of the metal nitride is too small, the overwrite characteristics may deteriorate. On the other hand, from the viewpoint of the repetitive overwrite characteristics and the like, it is preferable that the content of the metal nitride in the protective layer A is as large as possible, and the content of the metal nitride in the protective layer A should be 100 mol% or less. .

また、金属窒化物を構成する金属元素の保護層A中の含有量は、通常10原子%以上、好ましくは20原子%以上、更に好ましくは25原子%以上とする。金属窒化物の含有量が少なすぎると、オーバーライト特性のさらなる改善の効果が十分とならないことがある。一方、繰り返しオーバーライト特性等の観点からは、保護層A中での金属窒化物の含有量が多ければ多いほど好ましいので、金属窒化物を構成する金属元素の含有量の上限は、保護層Aが全て金属窒化物で構成されるときの上記金属元素の含有量となる。
また、保護層Aは、金属窒化物と他の材料と併用してもよい。他の材料やその含有量としては、上記金属酸硫化物を含有する保護層Aで説明した材料と同様のものを用いればよい。
Further, the content of the metal element constituting the metal nitride in the protective layer A is usually at least 10 at%, preferably at least 20 at%, more preferably at least 25 at%. If the content of the metal nitride is too small, the effect of further improving the overwrite characteristics may not be sufficient. On the other hand, from the viewpoint of the repetitive overwrite characteristics and the like, the higher the content of the metal nitride in the protective layer A, the more preferable. Therefore, the upper limit of the content of the metal element constituting the metal nitride is limited by the protective layer A. Is the content of the above-mentioned metal element when all are composed of metal nitride.
Further, the protective layer A may be used in combination with a metal nitride and another material. As other materials and their contents, the same materials as those described for the protective layer A containing the metal oxysulfide may be used.

本発明における保護層Aの純度(保護層A中の金属窒化物の含有量、又は、金属窒化物と他の材料との混合物の含有量)は90mol%以上が好ましい。純度は高いほど好ましいが、10モル%を下回る量の不純物の保護層Aの特性に及ぼす影響は、無視できるほど小さい。特に、不純物が安定な化合物である場合には悪影響は小さいが、不純物が10モル%を超えると膜の硬度や応力といった物性値が変わる可能性が高く保護層Aの特性が劣化する恐れがある。
金属窒化物を含有する保護層Aは、金属窒化物を含有するターゲットを使用してスパッタリング法によって成膜することによって形成することが出来る。また、保護層Aは、真空チャンバー内で微量のAr、Nの混合ガスを流し、所定の真空圧力にして、所定の金属(保護層Aに含有される金属窒化物における金属元素単体又は金属元素の複合)からなるターゲットに電圧を加え放電させ弾きだされた金属元素単体または金属元素の複合をNで反応させ窒化物にして成膜する反応性スパッタリング法により形成してもよい。ここで留意すべき事項は、保護層A中の窒素含有量が過度に少ないと保護層Aの透明性が確保しにくくなることと、窒素含有量が過度に多すぎると光学的情報記録用媒体の繰り返し記録耐久性の改善が不十分になることである。このため、上記反応性スパッタリング法を用いる場合は、窒素流量の調整が重要である。また、スパッタ時の圧力も膜質に影響を与える。通常、圧力を低くすることにより、保護層Aを緻密に形成することができる。
In the present invention, the purity of the protective layer A (the content of the metal nitride in the protective layer A or the content of the mixture of the metal nitride and another material) is preferably 90 mol% or more. The higher the purity, the better, but the effect of the amount of the impurity less than 10 mol% on the characteristics of the protective layer A is negligibly small. In particular, when the impurity is a stable compound, the adverse effect is small, but when the impurity exceeds 10 mol%, physical properties such as hardness and stress of the film are likely to change, and the characteristics of the protective layer A may be deteriorated. .
The protective layer A containing a metal nitride can be formed by forming a film by a sputtering method using a target containing a metal nitride. Further, the protective layer A is formed by flowing a small amount of a mixed gas of Ar and N 2 in a vacuum chamber to a predetermined vacuum pressure to form a predetermined metal (a metal element simple substance or a metal in the metal nitride contained in the protective layer A). The target may be formed by applying a voltage to a target made of a composite of elements and discharging the metal element or the composite of the metal elements, which is ejected and reacted with N 2 to form a nitride to form a nitride film by a reactive sputtering method. Here, it should be noted that if the nitrogen content in the protective layer A is too small, it is difficult to ensure the transparency of the protective layer A, and if the nitrogen content is too large, the optical information recording medium will be difficult. Of the recording durability becomes insufficient. Therefore, when using the above reactive sputtering method, it is important to adjust the nitrogen flow rate. Further, the pressure during sputtering also affects the film quality. Normally, the protective layer A can be formed densely by lowering the pressure.

保護層Aの組成の分析は、一般に、オージェ電子分光法(AES)、ラザーフォード・バック・スキャッタリング法(RBS)、誘導結合高周波プラズマ分光法(ICP)等を組み合わせて同定することができる。
(1−3)保護層Aの膜厚
保護層Aの膜厚の好ましい範囲は、保護層Aが用いられる位置によって異なる。
すなわち、保護層Aを第1保護層として設ける場合、第1保護層は、熱による基板変形等を抑制する必要があるため、その厚さは通常1nm以上、好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。このようにすれば、繰り返し記録中の微視的な基板変形の蓄積が抑制され、再生光が散乱されてノイズ上昇が著しくなるということがなくなる。
In general, the composition of the protective layer A can be identified by a combination of Auger electron spectroscopy (AES), Rutherford back scattering (RBS), inductively coupled high frequency plasma spectroscopy (ICP), and the like.
(1-3) Thickness of Protective Layer A The preferable range of the thickness of the protective layer A differs depending on the position where the protective layer A is used.
That is, when the protective layer A is provided as the first protective layer, the thickness of the first protective layer is usually 1 nm or more, preferably 5 nm or more, particularly preferably 10 nm, because it is necessary to suppress substrate deformation or the like due to heat. That is all. In this way, the accumulation of microscopic substrate deformation during repeated recording is suppressed, and it is possible to prevent the reproduction light from being scattered and the noise from increasing significantly.

一方、第1保護層の厚みは、成膜に要する時間の関係から、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。このようにすれば、記録層平面で見た基板の溝形状が変わるということがなくなる。すなわち、溝の深さや幅が、基板表面で意図した形状より小さくなったりする現象が起こりにくくなる。
保護層Aを第2保護層として設ける場合、第2保護層は、記録層の変形抑制のために、通常その厚さは1nm以上、好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。また、繰り返し記録に伴って発生する第2保護層内部の微視的な塑性変形の蓄積を防止し、再生光の散乱によるノイズ上昇を抑制するため、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下である。
On the other hand, the thickness of the first protective layer is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and still more preferably 100 nm or less, in view of the time required for film formation. By doing so, the groove shape of the substrate viewed from the recording layer plane does not change. That is, the phenomenon that the depth and width of the groove become smaller than the intended shape on the substrate surface is less likely to occur.
When the protective layer A is provided as a second protective layer, the thickness of the second protective layer is usually at least 1 nm, preferably at least 5 nm, particularly preferably at least 10 nm, for suppressing deformation of the recording layer. Further, in order to prevent accumulation of microscopic plastic deformation inside the second protective layer that occurs with repeated recording and to suppress noise rise due to scattering of reproduction light, preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, It is more preferably 100 nm or less, particularly preferably 50 nm or less.

但し、本発明においては、一般に熱伝導率が高くかつ硬度の大きい保護層Aを記録層に接して設けるため、記録層に対してレーザー光が入射する側に位置する保護層Aの膜厚を薄くできることは、上記記録層の説明において説明した通りである。すなわち、レーザー光が入射する側の記録層面に保護層Aを接して設けた場合に、保護層Aの膜厚を50nm以下とすることが好ましい。
なお、YS等の金属酸硫化物等を主成分とする材料のスパッタレートは、従来から用いられている(ZnS)80(SiO220等の材料のスパッタレートと比較して、遅くなる傾向にある。このため、情報記録用媒体の生産性を高める観点から、金属酸硫化物等を含有する保護層Aを記録層に接して比較的薄く設け、この保護層Aに保護層Bを接して設けてもよい。そして、保護層Bに、従来から用いられている材料(例えば、(ZnS)80(SiO220)を用いてもよい。このような情報記録用媒体の具体的な態様の詳細については後述する。
However, in the present invention, the protective layer A having high thermal conductivity and high hardness is generally provided in contact with the recording layer. As described above, the recording layer can be made thin. That is, when the protective layer A is provided in contact with the recording layer surface on the side where the laser beam is incident, the thickness of the protective layer A is preferably set to 50 nm or less.
The sputtering rate of a material mainly containing a metal oxysulfide such as Y 2 O 2 S is compared with the sputtering rate of a conventionally used material such as (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20. , Tends to be slow. For this reason, from the viewpoint of increasing the productivity of the information recording medium, a protective layer A containing metal oxysulfide or the like is provided relatively thin in contact with the recording layer, and a protective layer B is provided in contact with this protective layer A. Is also good. For the protective layer B, a conventionally used material (for example, (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 ) may be used. Details of a specific mode of such an information recording medium will be described later.

このように、保護層Aと保護層Bとを用いて多層化を行う場合、本発明における保護層Aの膜厚は通常0.1nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、さらに好ましくは3nm以上、特に好ましくは5nm以上とする。一方、保護層Aの膜厚は、通常100nm以下、好ましくは50nm以下、より好ましくは25nm、更に好ましくは10nm以下である。   As described above, when multilayering is performed using the protective layer A and the protective layer B, the thickness of the protective layer A in the present invention is usually 0.1 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and still more preferably. Is at least 3 nm, particularly preferably at least 5 nm. On the other hand, the thickness of the protective layer A is usually 100 nm or less, preferably 50 nm or less, more preferably 25 nm, and still more preferably 10 nm or less.

(1−4)保護層Aと記録層との位置
本発明においては、金属酸硫化物又は金属窒化物を含有する保護層Aが、記録層に接して設けられることが好ましい。より好ましいのは、記録層の両面に上記所定の保護層Aを設けることである。記録層の両面に上記所定の保護層Aを設けることにより、繰り返しオーバーライト特性をより向上させることができるようになるからである。一般的に、記録層の両面に上記所定の保護層Aを設けることにより、記録層と保護層Aとが剥離しやすい傾向となるが、本発明における所定の組成を用いた記録層においては、上記剥離の問題が起きにくいと考えられる。
例えば、従来のSbTe共晶(Sb70Te30)組成の記録層に接してYS等の金属酸硫化物を含有する保護層Aを設けると、耐環境試験での膜剥離が起きる傾向にある。この傾向は、記録層の両面に上記保護層Aを設けるとより顕著になる。例えば、従来SbTe共晶系組成を用いた記録層においては、記録層の両面に接してYS等の金属酸硫化物を含有する保護層Aを設けると高湿度を伴う耐環境試験で膜剥離が生じ、膜の密着性、耐候性は必ずしも十分とはならない傾向にある。
(1-4) Position of Protective Layer A and Recording Layer In the present invention, the protective layer A containing a metal oxysulfide or a metal nitride is preferably provided in contact with the recording layer. More preferably, the predetermined protective layer A is provided on both surfaces of the recording layer. This is because the provision of the predetermined protective layer A on both sides of the recording layer makes it possible to further improve the overwrite characteristics repeatedly. Generally, by providing the predetermined protective layer A on both sides of the recording layer, the recording layer and the protective layer A tend to peel off easily. However, in the recording layer using the predetermined composition in the present invention, It is considered that the problem of the peeling is unlikely to occur.
For example, when a protective layer A containing a metal oxysulfide such as Y 2 O 2 S is provided in contact with a recording layer having a conventional SbTe eutectic (Sb 70 Te 30 ) composition, film peeling occurs in an environmental resistance test. There is a tendency. This tendency becomes more remarkable when the protective layer A is provided on both sides of the recording layer. For example, in a conventional recording layer using a SbTe eutectic composition, when a protective layer A containing a metal oxysulfide such as Y 2 O 2 S is provided on both sides of the recording layer, an environmental resistance test involving high humidity is required. , Film peeling tends to occur, and the adhesion and weather resistance of the film tend not to be always sufficient.

(2)保護層B
光学的情報記録用媒体の好ましい層構成の他の一例としては、第1保護層及び第2保護層のいずれか一方又は両方を保護層A及び保護層Bの2層構造とすることである。繰り返しオーバーライト等の観点から、レーザー光の入射側に位置する第1保護層を2層構造とすること(図6(a)、図6(b))が好ましく、第1保護層及び第2保護層をともに、保護層A及び保護層Bの2層構造とすること(図7(a)、図7(b)参照)がより好ましい。
なお、上記好ましい層構成においては、第1保護層や第2保護層を保護層Aと保護層Bとの2層構造としているが、保護層Aが記録層に接して設けられている限り、このような態様に限定されるわけではない。例えば、さらに別の材料で形成した保護層を保護層Bに接して設けることにより、第1保護層や第2保護層を3層以上に多層化することも適宜行うことができる。
(2) Protective layer B
Another example of a preferred layer configuration of the optical information recording medium is that one or both of the first protective layer and the second protective layer have a two-layer structure of a protective layer A and a protective layer B. From the viewpoint of repeated overwriting and the like, it is preferable that the first protective layer located on the laser light incident side has a two-layer structure (FIGS. 6A and 6B). It is more preferable that both of the protective layers have a two-layer structure of a protective layer A and a protective layer B (see FIGS. 7A and 7B).
In the preferred layer configuration, the first protective layer and the second protective layer have a two-layer structure of the protective layer A and the protective layer B. However, as long as the protective layer A is provided in contact with the recording layer, The invention is not limited to such an embodiment. For example, by providing a protective layer formed of another material in contact with the protective layer B, the number of the first protective layer and the second protective layer can be appropriately increased to three or more.

(2−1)保護層Bの材料、製造方法等
保護層Bの材料は、保護層に一般的に用いられる材料を適宜用いればよい。このような材料については既に説明したので、ここでの説明は省略する。なお、保護層AとBは、異なる材料からなる2層となっていてもよいし、それぞれの成分が徐々に変化する傾斜組成を有していても良い。
また、保護層Bの製造方法についても、保護層に一般的に用いられている製造方法を用いればよい。
(2-1) Material of protective layer B, manufacturing method, etc. As a material of protective layer B, a material generally used for a protective layer may be appropriately used. Since such a material has already been described, a description thereof will be omitted. The protective layers A and B may be two layers made of different materials, or may have a gradient composition in which each component changes gradually.
In addition, the method of manufacturing the protective layer B may be a method generally used for the protective layer.

(2−2)保護層Bの膜厚
保護層Bは保護層Aに接し、保護層A及び保護層Bの2層構造で保護層としての役割を果たす。このため、保護層Bの膜厚は、一般的に保護層に必要とされる膜厚から保護層Aの膜厚を減じた膜厚となる。
但し、本発明においては、一般に熱伝導率が高くかつ硬度の大きい保護層Aを記録層に接して設けるため、記録層に対してレーザー光が入射する側に位置する保護層の膜厚(例えば、保護層を保護層Aのみで形成する場合は保護層Aの膜厚、保護層Aと保護層Bとを積層して保護層を形成する場合は保護層Aと保護層Bとの合計膜厚)を薄くできることは、上記記録層の説明において説明した通りである。
(2-2) Protective Layer B Thickness The protective layer B is in contact with the protective layer A, and plays a role as a protective layer in a two-layer structure of the protective layer A and the protective layer B. Therefore, the thickness of the protective layer B is a thickness obtained by subtracting the thickness of the protective layer A from the thickness generally required for the protective layer.
However, in the present invention, since the protective layer A having high thermal conductivity and high hardness is generally provided in contact with the recording layer, the thickness of the protective layer located on the side where the laser beam enters the recording layer (for example, When the protective layer is formed of only the protective layer A, the thickness of the protective layer A, and when the protective layer is formed by laminating the protective layer A and the protective layer B, the total thickness of the protective layer A and the protective layer B. The thickness can be reduced as described in the description of the recording layer.

すなわち、レーザー光が入射する側の記録層面に、保護層Aが接して設けられてなり、さらにこの保護層Aに保護層Bが接して設けられている場合に、保護層Aの膜厚と保護層Bの膜厚との合計膜厚を50nm以下とすることが好ましい。
上記の通り、保護層Aと保護層Bとを用いて多層化を行う場合、本発明における保護層Aの膜厚は通常0.1nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、さらに好ましくは3nm以上、特に好ましくは5nm以上とする。一方、保護層Aの膜厚は、通常100nm以下、好ましくは50nm以下、より好ましくは25nm、更に好ましくは10nm以下である。このため、保護層Bの膜厚は、保護層の全膜厚のうち、保護層Aを除く残部とすればよい。
なお、記録層及び保護層の厚みは、機械的強度、信頼性の面からの制限の他に、多層構成に伴う干渉効果も考慮して、レーザー光の吸収効率がよく、記録信号の振幅が大きく、すなわち記録状態と未記録状態のコントラストが大きくなるように選ばれる。
That is, when the protective layer A is provided in contact with the recording layer surface on the side where the laser beam is incident, and the protective layer B is further provided in contact with the protective layer A, the thickness of the protective layer A is reduced. It is preferable that the total thickness of the protective layer B and the thickness of the protective layer B be 50 nm or less.
As described above, when multilayering is performed using the protective layer A and the protective layer B, the thickness of the protective layer A in the present invention is usually 0.1 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and still more preferably. Is at least 3 nm, particularly preferably at least 5 nm. On the other hand, the thickness of the protective layer A is usually 100 nm or less, preferably 50 nm or less, more preferably 25 nm, and still more preferably 10 nm or less. For this reason, the thickness of the protective layer B may be the remaining portion of the total thickness of the protective layer excluding the protective layer A.
In addition, the thickness of the recording layer and the protective layer are good for the laser light absorption efficiency and the amplitude of the recording signal in consideration of the interference effect associated with the multilayer structure in addition to the limitation in terms of mechanical strength and reliability. It is selected such that the contrast between the recorded state and the unrecorded state is large.

(D)反射層
光学的情報記録用媒体においては、さらに反射層を設けることができる。本発明においては、記録層の放熱性を高める観点から、光学的情報記録用媒体がさらに反射層を有することが好ましい。
反射層の設けられる位置は、通常再生光の入射方向に依存し、入射側に対して記録層の反対側に設けられる。すなわち、基板側から再生光を入射する場合は、基板に対して記録層の反対側に反射層を設けるのが通常であり、記録層側から再生光を入射する場合は記録層と基板との間に反射層を設けるのが通常である(図1(a)、(b)参照)。
(D) Reflective Layer In the optical information recording medium, a reflective layer can be further provided. In the present invention, from the viewpoint of enhancing the heat dissipation of the recording layer, it is preferable that the optical information recording medium further has a reflective layer.
The position where the reflective layer is provided usually depends on the incident direction of the reproduction light, and is provided on the side opposite to the recording layer with respect to the incident side. That is, when reproducing light is incident from the substrate side, it is usual to provide a reflective layer on the opposite side of the recording layer with respect to the substrate. Usually, a reflective layer is provided between the reflective layers (see FIGS. 1A and 1B).

反射層に使用する材料は、反射率の大きい物質が好ましく、特に放熱効果も期待できるAu、AgまたはAl等の金属が好ましい。その放熱性は膜厚と熱伝導率で決まるが、熱伝導率は、これら金属ではほぼ体積抵抗率に比例するため、放熱性能を面積抵抗率で表すことができる。面積抵抗率は、通常0.05Ω/□以上、好ましくは0.1Ω/□以上、一方、通常0.6Ω/□以下、好ましくは0.5Ω/□以下、より好ましくは0.4Ω/□以下、さらに好ましくは0.2Ω/□以下とする。   The material used for the reflective layer is preferably a substance having a high reflectivity, particularly a metal such as Au, Ag, or Al, which can also be expected to have a heat radiation effect. Although the heat dissipation is determined by the film thickness and the thermal conductivity, the thermal conductivity is almost proportional to the volume resistivity of these metals, so that the heat dissipation performance can be represented by the sheet resistivity. The sheet resistivity is usually 0.05 Ω / □ or more, preferably 0.1 Ω / □ or more, while 0.6 Ω / □ or less, preferably 0.5 Ω / □ or less, more preferably 0.4 Ω / □ or less. And more preferably 0.2 Ω / □ or less.

これは、特に放熱性が高いことを保証するものであり、光学的情報記録用媒体に用いる記録層のように、非晶質マーク形成において、非晶質化と再結晶化の競合が顕著である場合に、再結晶化をある程度抑制するために必要なことである。反射層自体の熱伝導度制御や、耐腐蝕性の改善のため上記の金属にTa、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr、Si等を少量加えてもよい。添加量は通常0.01原子%以上20原子%以下である。TaおよびTiの少なくとも一方を15原子%以下含有するアルミニウム合金、特に、Alα Ta1-α(0≦α≦0.15)なる合金は、耐腐蝕性に優れており、光学的情報記録用媒体の信頼性を向上させる上で特に好ましい反射層材料である。
なお、第2保護層の膜厚を40nm以上50nm以下とする場合には特に、反射層を高熱伝導率にするため、含まれる添加元素を2原子%以下とするのが好ましい。
This guarantees particularly high heat dissipation, and in the formation of an amorphous mark, competition between amorphization and recrystallization is remarkable, as in a recording layer used for an optical information recording medium. In some cases, it is necessary to suppress recrystallization to some extent. A small amount of Ta, Ti, Cr, Mo, Mg, V, Nb, Zr, Si or the like may be added to the above-mentioned metals for controlling the thermal conductivity of the reflection layer itself and improving the corrosion resistance. The addition amount is usually 0.01 atomic% or more and 20 atomic% or less. Aluminum alloys containing at least one of Ta and Ti in an amount of 15 atomic% or less, particularly alloys of Al α Ta 1-α (0 ≦ α ≦ 0.15) have excellent corrosion resistance and are used for optical information recording. It is a particularly preferred reflective layer material for improving the reliability of the medium.
In particular, when the thickness of the second protective layer is set to 40 nm or more and 50 nm or less, it is preferable that the added element is set to 2 atomic% or less in order to increase the thermal conductivity of the reflective layer.

反射層の材料として特に好ましいのは、Agを主成分とすることである。「Agを主成分とする」とは、反射層全体に対してAgが50原子%以上含有されていることをいう。反射層全体に対するAgの含有量は、70原子%以上とすることが好ましく、80原子%以上とすることがより好ましく、90原子%以上とすることがさらに好ましく、95原子%以上とすることが特に好ましい。放熱性を高める観点から最も好ましいのは、反射層の材料を純Agとすることである。   It is particularly preferable that Ag is a main component as a material of the reflection layer. The phrase “having Ag as a main component” means that Ag is contained in an amount of 50 atomic% or more with respect to the entire reflection layer. The Ag content in the entire reflecting layer is preferably at least 70 atomic%, more preferably at least 80 atomic%, further preferably at least 90 atomic%, and more preferably at least 95 atomic%. Particularly preferred. Most preferably, the material of the reflective layer is made of pure Ag from the viewpoint of improving heat dissipation.

Agを主成分とすることが好ましい理由は以下のとおりである。すなわち、長期保存した記録マークを再度記録すると、保存直後の第一回目の記録だけ、相変化記録層の再結晶化速度が速くなる現象が発生する場合がある。このような現象が発生する理由は不明であるが、この保存直後における記録層の再結晶化速度の増加により、保存直後の第一回目の記録で形成した非晶質マークの大きさが所望するマークの大きさよりも小さくなるのではないかと推測される。したがって、このような現象が発生する場合には、反射層に放熱性が非常に高いAgを用いて記録層の冷却速度を上げることにより、保存直後における第一回目の記録時の記録層の再結晶化を抑制して非晶質マークの大きさを所望の大きさに保つことができるようになる。
AgにMg、Ti、Au、Cu、Pd、Pt、Zn、Cr、Si、Ge、Bi、希土類元素のいずれか一種を0.01原子%以上10原子%以下含むAg合金も反射率、熱伝導率が高く、耐熱性も優れていて好ましい。
The reason why it is preferable to use Ag as a main component is as follows. That is, when a recording mark that has been stored for a long time is recorded again, a phenomenon that the recrystallization speed of the phase change recording layer is increased only in the first recording immediately after the storage may occur. Although the reason why such a phenomenon occurs is unknown, the size of the amorphous mark formed in the first recording immediately after the storage is desired due to an increase in the recrystallization speed of the recording layer immediately after the storage. It is presumed that it will be smaller than the size of the mark. Therefore, when such a phenomenon occurs, the cooling rate of the recording layer is increased by using Ag, which has a very high heat dissipation property, for the reflective layer, so that the recording layer can be re-used at the first recording immediately after storage. Crystallization can be suppressed and the size of the amorphous mark can be maintained at a desired size.
Ag alloys containing any one of Mg, Ti, Au, Cu, Pd, Pt, Zn, Cr, Si, Ge, Bi, and rare earth elements in an amount of 0.01 atomic% or more and 10 atomic% or less are also reflectance and thermal conductivity. It is preferable because it has a high rate and excellent heat resistance.

反射層の膜厚としては、透過光がなく完全に入射光を反射させるために通常10nm以上とするが、20nm以上とすることが好ましく、40nm以上とすることがより好ましい。また、あまりに厚すぎても、放熱効果に変化はなくいたずらに生産性を悪くし、また、クラックが発生しやすくなるので、通常は500nm以下とするが、400nm以下とすることが好ましく、300nm以下とすることがより好ましい。
記録層、保護層および反射層は、通常スパッタリング法などによって形成される。
The thickness of the reflective layer is usually 10 nm or more in order to completely reflect incident light without transmitted light, but is preferably 20 nm or more, and more preferably 40 nm or more. Also, if the thickness is too large, the heat radiation effect is not changed and the productivity is unnecessarily deteriorated, and cracks are easily generated. Therefore, the thickness is usually set to 500 nm or less, preferably 400 nm or less, and more preferably 300 nm or less. Is more preferable.
The recording layer, the protective layer and the reflective layer are usually formed by a sputtering method or the like.

記録層用ターゲット、保護層用ターゲット、必要な場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面からも優れている。   It is desirable to form a film using an in-line apparatus in which a target for a recording layer, a target for a protective layer, and if necessary, a target for a reflective layer material are installed in the same vacuum chamber, in order to prevent oxidation and contamination between layers. It is also excellent in terms of productivity.

(E)保護コート層
光学的情報記録用媒体の最表面側には、空気との直接接触を防いだり、異物との接触による傷を防ぐため、紫外線硬化樹脂や熱硬化型樹脂からなる保護コート層を設けるのが好ましい。保護コート層は通常1μmから数百μmの厚さである。また、硬度の高い誘電体保護層をさらに設けたり、その上にさらに樹脂層を設けることもできる。
(光学的情報記録用媒体の初期結晶化方法)
記録層は通常スパッタリング法等の真空中の物理蒸着法で成膜されるが、成膜直後の状態(as-deposited状態)では、記録層は通常非晶質であるため、本発明ではこれを結晶化させて未記録消去状態とすることが好ましい。この操作を初期化(または初期結晶化)と称する。初期結晶化操作としては、例えば、結晶化温度(通常150〜300℃)以上融点以下での固相でのオーブンアニールや、レーザー光やフラッシュランプ光などの光エネルギー照射でのアニール、溶融初期化などの方法が挙げられる。本発明においては、結晶核生成の少ない相変化記録材料を用いるため、上記初期結晶化操作のうち、溶融初期化を用いることが好ましい。
(E) Protective coating layer On the outermost surface side of the optical information recording medium, a protective coating made of an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin to prevent direct contact with air and to prevent damage due to contact with foreign matter. Preferably, a layer is provided. The protective coating layer is usually 1 μm to several hundred μm thick. Further, a dielectric protection layer having high hardness may be further provided, or a resin layer may be further provided thereon.
(Initial crystallization method of optical information recording medium)
The recording layer is usually formed by a physical vapor deposition method in a vacuum such as a sputtering method. In a state immediately after the film formation (as-deposited state), the recording layer is usually amorphous. It is preferable to crystallize to make an unrecorded and erased state. This operation is called initialization (or initial crystallization). The initial crystallization operation includes, for example, oven annealing in a solid phase at a crystallization temperature (normally 150 to 300 ° C.) or higher and a melting point or lower, annealing by irradiation with light energy such as laser light or flash lamp light, and melt initialization. And the like. In the present invention, in order to use a phase change recording material with less generation of crystal nuclei, it is preferable to use melt initialization among the above initial crystallization operations.

溶融初期化においては、再結晶化の速度が遅すぎると熱平衡を達成するための時間的余裕があるために他の結晶相が形成されることがあるので、ある程度冷却速度を速めるのが好ましい。また、溶融状態で長時間保持されると、記録層が流動したり、保護層等の薄膜が応力で剥離したり、樹脂基板等が変形するなどして、媒体の破壊につながるので好ましくない。
例えば、融点以上に保持する時間は、通常10μs以下、好ましくは1μs以下とすることが好ましい。
In the melt initialization, if the recrystallization rate is too slow, there is a time margin for achieving thermal equilibrium, and other crystal phases may be formed. Therefore, it is preferable to increase the cooling rate to some extent. Further, if the recording layer is kept in the molten state for a long time, the recording layer flows, the thin film such as the protective layer is peeled off by stress, and the resin substrate or the like is deformed.
For example, the time for maintaining the temperature above the melting point is usually 10 μs or less, preferably 1 μs or less.

また、溶融初期化には、レーザー光を用いるのが好ましく、特に、走査方向にほぼ平行に短軸を有する楕円型のレーザー光を用いて初期結晶化を行う(以下この初期化方法を「バルクイレーズ」と称することがある)のが好ましい。この場合、長軸の長さは、通常10〜1000μmであり、短軸の長さは、通常0.1〜5μmである。   Further, it is preferable to use a laser beam for the melt initialization. In particular, initial crystallization is performed using an elliptical laser beam having a short axis substantially parallel to the scanning direction (hereinafter, this initialization method is referred to as “bulk”). Erase ”). In this case, the length of the major axis is usually 10 to 1000 μm, and the length of the minor axis is usually 0.1 to 5 μm.

なお、ここでいうビームの長軸及び短軸の長さは、ビーム内の光エネルギー強度分布を測定した場合の半値幅から定義される。このビーム形状も短軸方向における局所加熱、急速冷却を実現しやすくするため、短軸長を5μm以下、さらには2μm以下とすることがより好ましい。   Note that the lengths of the major axis and the minor axis of the beam here are defined from the half width when measuring the light energy intensity distribution in the beam. In order to easily realize local heating and rapid cooling in the minor axis direction, the beam shape is more preferably 5 μm or less, and more preferably 2 μm or less, in the minor axis direction.

レーザー光源としては、半導体レーザー、ガスレーザー等各種のものが使用できる。レーザー光のパワーは通常100mWから10W程度である。なお、同等のパワー密度とビーム形状が得られるならば、他の光源を使用してもかまわない。具体的にはXeランプ光等が挙げられる。   Various laser light sources such as a semiconductor laser and a gas laser can be used. The power of the laser beam is usually about 100 mW to 10 W. Other light sources may be used as long as the same power density and beam shape can be obtained. Specifically, Xe lamp light and the like can be mentioned.

バルクイレーズによる初期化において、例えば円盤状の記録媒体を使用した際、楕円ビームの短軸方向をほぼ円周方向と一致させ、円盤を回転させて短軸方向に走査するとともに、1周(1回転)ごとに長軸(半径)方向に移動させて、全面の初期化を行うことができる。こうすることで、周方向のトラックに沿って走査される記録再生用集束光ビームに対して、特定方向に配向した多結晶構造を実現できる。   In the initialization by bulk erasing, for example, when a disc-shaped recording medium is used, the short axis direction of the elliptical beam is made substantially coincident with the circumferential direction, the disc is rotated to scan in the short axis direction, and one round (1 The entire surface can be initialized by moving in the major axis (radius) direction for each rotation. This makes it possible to realize a polycrystalline structure oriented in a specific direction with respect to the focused recording / reproducing light beam scanned along the track in the circumferential direction.

1回転あたりの半径方向の移動距離は、ビーム長軸より短くしてオーバーラップさせ、同一半径が複数回レーザー光ビームで照射されるようにするのが好ましい。その結果、確実な初期化が可能となると共に、ビーム半径方向のエネルギー分布(通常10〜20%)に由来する初期化状態の不均一を回避することができる。一方、移動量が小さすぎると、かえって前記他の好ましくない結晶相が形成されやすいので、通常半径方向の移動量は、通常ビーム長軸の1/2以上とする。また、初期化エネルギービームの走査速度は、通常3〜20m/s程度の範囲である。   The moving distance in the radial direction per rotation is preferably shorter than the beam major axis so as to overlap, so that the same radius is irradiated with the laser light beam a plurality of times. As a result, the initialization can be reliably performed, and the non-uniform initialization state due to the energy distribution (normally, 10 to 20%) in the beam radial direction can be avoided. On the other hand, if the amount of movement is too small, the other undesired crystal phase is likely to be formed, so that the amount of movement in the radial direction is usually set to 1 / or more of the long axis of the beam. The scanning speed of the initialization energy beam is usually in the range of about 3 to 20 m / s.

少なくとも、溶融初期化によって本発明の光学的情報記録用媒体を得ることができたかどうかは、初期化後の未記録状態の反射率R1と、実際の記録用集束光ビーム(例えば、直径が1μm程度の集束光ビーム)で非晶質マークの記録を行った後の再結晶化による消去状態の反射率R2と、が実質的に等しいかどうかで判断できる。ここでR2は、10回記録後の消去部の反射率である。   At least, whether or not the optical information recording medium of the present invention can be obtained by melt initialization depends on the reflectance R1 in the unrecorded state after initialization and the actual focused light beam for recording (for example, having a diameter of 1 μm It is possible to judge whether or not the reflectance R2 in an erased state by recrystallization after recording an amorphous mark with a focused light beam of a certain degree is substantially equal to each other. Here, R2 is the reflectance of the erased portion after recording 10 times.

したがって、本発明の光学的情報記録用媒体は、初期結晶化後の未記録部の反射率R1、10回記録後の消去部の反射率をR2とするとき、下記関係式(3)を満たすことが好ましい。   Therefore, the optical information recording medium of the present invention satisfies the following relational expression (3) when the reflectance R1 of the unrecorded portion after the initial crystallization is R2 and the reflectance of the erased portion after the 10th recording is R2. Is preferred.

Figure 2004306595
Figure 2004306595

ここで、10回記録後の消去部の反射率R2を判断指標とする理由は、10回の記録を行えば、1回の記録だけでは未記録状態のまま残りうる結晶状態反射率の影響を除去し、光学的情報記録用媒体全面を少なくとも1回は記録・消去による再結晶化した状態とすることができるからである。一方、記録の回数が10回を大きく超えると逆に、繰り返し記録による記録層の微視的変形や、保護層から記録層への異元素の拡散等、記録層の結晶構造の変化以外の要因が反射率変化を引き起こすため、所望の結晶状態が得られたか否かの判断が困難となるからである。   Here, the reason why the reflectance R2 of the erased portion after the tenth recording is used as a judgment index is that if the tenth recording is performed, the influence of the crystal state reflectance which can remain in an unrecorded state by only one recording is obtained. This is because the entire surface of the optical information recording medium can be recrystallized by recording / erasing at least once. On the other hand, if the number of recordings greatly exceeds 10, the conversely causes factors other than a change in the crystal structure of the recording layer, such as microscopic deformation of the recording layer due to repeated recording and diffusion of foreign elements from the protective layer to the recording layer. This causes a change in reflectivity, making it difficult to determine whether or not a desired crystal state has been obtained.

上記関係式(3)においては、ΔRが10%以下なるようにしているが、5%以下とすることが好ましい。5%以下とすれば、より信号ノイズの低い光学的情報記録用媒体を得ることができる。
例えば、R1が17%程度の光学的情報記録用媒体では、概ねR2が16〜18%の範囲にあればよい。
In the above relational expression (3), ΔR is set to 10% or less, but is preferably set to 5% or less. When the content is 5% or less, an optical information recording medium with lower signal noise can be obtained.
For example, in the case of an optical information recording medium in which R1 is about 17%, R2 should be approximately in the range of 16 to 18%.

なお、上記消去状態は、必ずしも記録用集束レーザー光を実際の記録パルス発生方法に従って変調しなくても、記録パワーを直流的に照射して記録層を溶融せしめ、再凝固させることによっても得られる。   The erasing state can be obtained by irradiating the recording layer with DC power to melt the recording layer and re-solidifying the recording layer without necessarily modulating the recording focused laser beam according to the actual recording pulse generation method. .

本発明において記録層に用いる相変化記録材料に対して、所望の初期結晶状態を得るには、この初期化エネルギービームの記録層平面に対する走査速度の設定が特に重要である。基本的には、初期結晶化後の結晶状態が記録後の消去部分の結晶状態と類似することが重要であるから、集束光ビームを使って実際に記録する場合の集束光ビームの記録層面に対する相対的な走査線速度に近いことが望ましい。具体的には、光学的情報記録用媒体の記録を行う最高線速度の20〜80%程度の線速度で初期化エネルギービームを走査する。
なお、記録の最高線速度とは、例えば、ここではその線速度で消去パワーPeを直流的に照射したときに、消去比が20dB以上となるような線速度をいう。
In order to obtain a desired initial crystalline state for the phase-change recording material used for the recording layer in the present invention, it is particularly important to set the scanning speed of the initialization energy beam with respect to the recording layer plane. Basically, it is important that the crystal state after the initial crystallization is similar to the crystal state of the erased portion after recording, so that when the actual recording is performed using the focused light beam, the focused light beam with respect to the recording layer surface It is desirable to be close to the relative scanning line speed. More specifically, the initialization energy beam is scanned at a linear velocity of about 20 to 80% of the maximum linear velocity for recording on the optical information recording medium.
Note that the maximum recording linear velocity is, for example, a linear velocity at which the erasing ratio becomes 20 dB or more when the erasing power Pe is applied in a DC manner at that linear velocity.

消去比は、概ね単一周波数で記録された非晶質マークの信号のキャリアレベルとPeの直流照射による消去後のキャリアレベルとの差として定義される。消去比の測定は例えば以下のように行う。まず、十分な信号特性(すなわち反射率や信号振幅またはジッタなどが規定値を満たす特性)が得られる記録条件において、記録する変調信号のなかで周波数の高い条件を選び単一周波数として10回記録して非晶質マークをつくり、キャリアレベル(記録時C.L.)を測定する。その後、非晶質マークに対して直流照射を1回、消去パワーPeを変えながら行い、このときのキャリアレベル(消去後C.L.)を測定し、記録時C.L.と消去後C.L.の差、すなわち消去比を算出する。直流照射のパワーPeを変更すると消去比は一般に一度大きくなり、下がり、また大きくなる傾向があるが、ここではパワーPeを大きくし始めたときにみられる消去比のはじめのピーク値をそのサンプルの消去比とする。   The erasing ratio is generally defined as the difference between the carrier level of the signal of the amorphous mark recorded at a single frequency and the carrier level after erasing by direct irradiation with Pe. The measurement of the erasing ratio is performed, for example, as follows. First, under a recording condition in which a sufficient signal characteristic (that is, a characteristic in which a reflectance, a signal amplitude, a jitter, or the like satisfies a specified value) is obtained, a condition having a high frequency is selected from the modulated signals to be recorded, and recording is performed 10 times as a single frequency. To form an amorphous mark, and measure the carrier level (CL during recording). Thereafter, DC irradiation was performed once on the amorphous mark while changing the erasing power Pe. At this time, the carrier level (CL after erasing) was measured, and the C.I. L. And after erasure. L. , Ie, the erase ratio is calculated. When the power Pe of the DC irradiation is changed, the erasing ratio generally increases once, decreases, and tends to increase. Here, the initial peak value of the erasing ratio observed when the power Pe is started to increase is determined by the sample. The erasure ratio is used.

初期化エネルギービームの走査速度は、上記のように規定された最高線速度の概ね20%より低い速度で初期化エネルギービームを走査すると相分離が生じて単一相が得られにくかったり、単一相であっても、結晶子が特に初期化ビーム走査方向に伸びて巨大化したり、好ましくない方向に配向したりする。好ましくは、記録可能な最高線速度の30%以上の速度で初期化エネルギービームを走査すればよい。   The scanning speed of the initialization energy beam is such that when the initialization energy beam is scanned at a speed lower than approximately 20% of the maximum linear velocity defined above, phase separation occurs and it is difficult to obtain a single phase. Even in the case of a phase, the crystallites may grow, particularly in the initialization beam scanning direction, or may be oriented in an undesirable direction. Preferably, the initialization energy beam may be scanned at a speed of 30% or more of the maximum recordable linear speed.

一方、記録可能な最高線速度と同等、すなわち概ねその80%より高い速度で初期化エネルギービームを走査した場合、初期化走査で一旦溶融した領域が再度非晶質化してしまうので好ましくない。走査線速度を速くすると溶融した部分の冷却速度は速くなり、再固化までの時間が短くなるからである。記録用の直径1ミクロン程度の集束光ビームでは、溶融領域周辺の結晶領域からの結晶成長による再結晶化は短時間でも完了できる。しかし、初期化楕円光ビームで走査した場合は、長軸方向の溶融領域面積が広くなるため、実際の記録時よりは、走査線速度を低くして、再凝固中の再結晶化を溶融領域全域に行き渡らせる必要がある。このような観点から、初期化エネルギービームの走査線速度は、記録の最高線速度の70%以下とすることが好ましく、60%以下とすることがより好ましく、50%より低くすることが最も好ましい。   On the other hand, when the initialization energy beam is scanned at a speed equal to the maximum recordable linear speed, that is, approximately higher than 80%, it is not preferable because a region once melted by the initialization scan becomes amorphous again. This is because if the scanning line speed is increased, the cooling rate of the melted portion is increased, and the time until re-solidification is shortened. With a focused light beam having a diameter of about 1 micron for recording, recrystallization by crystal growth from a crystal region around the melting region can be completed in a short time. However, when scanning with an initialization elliptical light beam, the area of the melting region in the major axis direction becomes large, so the scanning linear velocity is set lower than during actual recording, and recrystallization during resolidification is performed in the melting region. It needs to be spread all over. From such a viewpoint, the scanning linear velocity of the initialization energy beam is preferably 70% or less of the maximum linear velocity of recording, more preferably 60% or less, and most preferably lower than 50%. .

本発明の光学的情報記録用媒体は、レーザー光の照射により初期結晶化を行う場合、レーザー光に対する媒体の移動速度を大きくすることが可能であるという特徴を有する。これは、短時間での初期結晶化が可能であるということに結びつき、生産性の向上やコスト削減が可能となる点で好ましい。   The optical information recording medium of the present invention has a feature that, when initial crystallization is performed by irradiating a laser beam, the moving speed of the medium with respect to the laser beam can be increased. This is preferable in that the initial crystallization can be performed in a short period of time and productivity can be improved and cost can be reduced.

(光学的情報記録用媒体の記録再生方法)
本発明の光学的情報記録用媒体に使用できる記録再生光は、通常半導体レーザーやガスレーザーなどのレーザー光であって、通常その波長は300〜800nm、好ましくは350〜800nm程度である。特に1Gbit/inch以上の高面記録密度を達成するためには、集束光ビーム径を小さくする必要があり、波長350から680nmの青色から赤色のレーザー光と開口数NAが0.5以上の対物レンズを用いて集束光ビームを得ることが望ましい。
本発明では、前記のように、通常、非晶質状態を記録マークとすることが好ましい。また、本発明では、マーク長変調方式によって情報を記録するのが有効である。これは、特に最短マーク長が4μm以下、特に1μm以下となるマーク長記録の際に特に顕著である。
(Recording / reproducing method of optical information recording medium)
The recording / reproducing light that can be used for the optical information recording medium of the present invention is usually a laser light such as a semiconductor laser or a gas laser, and its wavelength is usually about 300 to 800 nm, preferably about 350 to 800 nm. In particular, in order to achieve a high areal recording density of 1 Gbit / inch 2 or more, it is necessary to reduce the diameter of the focused light beam, and a blue to red laser beam having a wavelength of 350 to 680 nm and a numerical aperture NA of 0.5 or more. It is desirable to obtain a focused light beam using an objective lens.
In the present invention, as described above, it is usually preferable that the amorphous state be the recording mark. In the present invention, it is effective to record information by a mark length modulation method. This is particularly remarkable in a mark length recording where the shortest mark length is 4 μm or less, particularly 1 μm or less.

記録マークを形成する際、従来の記録光パワーの2値変調方式による記録を行うこともできるが、本発明においては下記のような記録マークを形成する際にオフパルス期間を設ける3値以上の多値変調方式による記録方法を採用することが特に好ましい。   When forming a recording mark, it is possible to perform recording by a conventional binary modulation method of recording light power. However, in the present invention, when forming a recording mark as described below, a multi-value of three or more values in which an off-pulse period is provided. It is particularly preferable to employ a recording method based on a value modulation method.

図2は、光学的情報記録用媒体の記録方法における記録光のパワーパターンを示す模式図である。長さnT(Tは基準クロック周期、nはマーク長変調記録において取りうるマーク長であり、整数値である)にマーク長変調された非晶質マークを形成する際、m=n−k(ただしkは0以上の整数)個の記録パルスに分割し、個々の記録パルス幅をαT(1≦i≦m)とし、個々の記録パルスにβT(1≦i≦m)なる時間のオフパルス区間を付随させる。なお、図2の分割記録パルスにおいては、図の見やすさの観点から、基準クロック同期Tの表記を省略してある。つまり、図2において、例えばαTと記載すべきところは、単にαと記載してある。ここでα≦β、あるいはα≦βi−1(2≦i≦mないしはm−1)とするのが好ましい。なおΣα+Σβは通常nであるが、正確なnTマークを得るためΣαi+Σβ=n+j(jは、−2≦j≦2なる定数)とすることもできる。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a power pattern of a recording light in a method for recording an optical information recording medium. When forming an amorphous mark having a mark length modulated to a length nT (T is a reference clock period, n is a mark length that can be taken in mark length modulation recording and is an integer value), m = nk ( However, k is an integer greater than or equal to 0) recording pulses, each recording pulse width is α i T (1 ≦ i ≦ m), and each recording pulse is β i T (1 ≦ i ≦ m). An off-pulse section of time is added. Note that, in the divided recording pulse of FIG. 2, the reference clock synchronization T is omitted from the viewpoint of the viewability of the drawing. That is, in FIG. 2, for example, what should be described as α i T is simply described as α i . Here, it is preferable that α i ≦ β i or α i ≦ β i−1 (2 ≦ i ≦ m or m−1). Although the Σα i + Σβ i usually n, accurate Shigumaarufa for obtaining nT mark i + Σβ i = n + j (j is, -2 ≦ j ≦ 2 becomes constant) can be a.

記録の際、マーク間においては、非晶質を結晶化しうる消去パワーPeの記録光を照射する。また、αT(i=1〜m)においては、記録層を溶融させるのに十分な記録パワーPwの記録光を照射し、βT(1≦i≦m−1)なる時間においては、Pb<Pe、好ましくはPb≦(1/2)PeとなるバイアスパワーPbの記録光を照射する。
なお、期間βTなる時間において照射する記録光のパワーPbは、βT(1≦i≦m−1)の期間と同様、通常Pb<Pe、好ましくはPb≦1/2Peとするが、Pb≦Peとなっていてもよい。
At the time of recording, a recording light having an erasing power Pe capable of crystallizing an amorphous is irradiated between the marks. Further, in α i T (i = 1 to m), the recording layer is irradiated with recording light having a recording power Pw sufficient to melt the recording layer, and in a time β i T (1 ≦ i ≦ m−1). , Pb <Pe, and preferably recording light with a bias power Pb that satisfies Pb ≦ (1 /) Pe.
The power Pb of the recording light irradiated during the period β m T is usually Pb <Pe, preferably Pb ≦ 1 / Pe, as in the period of β i T (1 ≦ i ≦ m−1). , Pb ≦ Pe.

上記の記録方法を採用することによって、パワーマージンや記録時線速度マージンを広げることができる。この効果は、特にPb≦1/2PeなるようにバイアスパワーPbを十分低くとる際に顕著である。
上記記録方式は、本発明の相変化記録材料を記録層に用いた光学的情報記録用媒体に特に適した方式である。短時間での消去(再結晶化)を確実にするために、Ge量を少なくしていくと、非晶質マーク記録のために必要な臨界冷却速度が極めて高くなり、逆に良好な非晶質マークの形成が困難になってしまうからである。
By employing the above recording method, the power margin and the linear velocity margin during recording can be increased. This effect is particularly remarkable when the bias power Pb is set sufficiently low so that Pb ≦ 1 / Pe.
The above recording method is a method particularly suitable for an optical information recording medium using the phase change recording material of the present invention for a recording layer. If the Ge amount is reduced to ensure erasure (recrystallization) in a short time, the critical cooling rate required for recording an amorphous mark becomes extremely high, and conversely, a favorable amorphous This is because it becomes difficult to form a quality mark.

すなわち、Ge量を減らすことは、非晶質マークの周辺結晶部からの再結晶化を促進するとともに、溶融再凝固時の結晶成長速度をも増加させる。非晶質マーク周辺からの再結晶化速度をある程度以上増加させると、非晶質マーク記録のために形成した溶融領域の再凝固時に溶融領域周辺部からの再結晶化が進行するため、本来であれば非晶質化すべき領域が、非晶質化することなく再結晶化してしまう傾向が強くなるのである。従って、バイアスパワーPbを十分低くしたり、α≦βあるいはα≦βi−1(2≦i≦mないしm−1)として冷却区間を十分確保することが重要となる。 That is, reducing the amount of Ge promotes recrystallization from the peripheral crystal part of the amorphous mark, and also increases the crystal growth rate during melt resolidification. If the rate of recrystallization from the vicinity of the amorphous mark is increased to a certain degree or more, recrystallization from the periphery of the molten area proceeds during resolidification of the molten area formed for recording the amorphous mark. If so, the region to be made amorphous becomes more likely to recrystallize without becoming amorphous. Therefore, it is important to sufficiently lower the bias power Pb or to secure a sufficient cooling section as α i ≦ β i or α i ≦ β i−1 (2 ≦ i ≦ m to m−1).

さらに、記録時の線速度が上昇すると、クロック周期が短縮されるためオフパルス区間が短くなって冷却効果が損なわれる傾向が強くなる。このような場合には、nTマーク記録の際に記録パルスを分割し、オフパルスによる冷却区間を実時間にして1nsec以上、より好ましくは、5nsec以上設定することが有効である。   Furthermore, when the linear velocity at the time of recording increases, the clock cycle is shortened, so that the off-pulse section is shortened and the cooling effect tends to be impaired. In such a case, it is effective to divide the recording pulse at the time of nT mark recording and set the cooling section by the off pulse to 1 nsec or more, more preferably 5 nsec or more, in real time.

[2−2]情報記録用媒体の光学的情報記録用媒体以外の用途
本発明の情報記録用媒体は、少なくとも光照射による可逆的な相変化記録が可能であるため、光学的情報記録用媒体として用いることが可能であることは、上述したとおりである。しかし、本発明に用いる書き換え型情報記録用媒体は、例えば微少領域に電流を流すことによる相変化記録にも適用できる。この点について以下説明する。
[2-2] Use of Information Recording Medium Other than Optical Information Recording Medium The information recording medium of the present invention is capable of at least reversible phase change recording by light irradiation, and is therefore an optical information recording medium. Can be used as described above. However, the rewritable information recording medium used in the present invention can also be applied to, for example, phase change recording by applying a current to a minute area. This will be described below.

図4は、非晶質マーク記録時の温度履歴(曲線a)、及び再結晶化による消去時の温度履歴(曲線b)の概念図である。記録時には、記録層の温度は、高電圧かつ短パルスの電流または高パワーレベルの光ビームでの加熱によって短時間に融点Tm以上に昇温され、電流パルスもしくは光ビーム照射を切った後は、周辺への放熱により急冷されて非晶質化する。融点Tmから結晶化温度Tgまでの時間τ0における温度の冷却速度が非晶質化のための臨界冷却速度より大きければ、非晶質化される。一方、消去時には、比較的低電圧の印加もしくは低パワーレベルの光エネルギー照射によって、結晶化温度Tg以上、概ね融点Tm以下に加熱され、一定時間以上保持されることで、実質的に固相状態で非晶質マークの再結晶化が進む。すなわち、保持時間τ1が十分であれば、結晶化が完了する。 FIG. 4 is a conceptual diagram of a temperature history when recording an amorphous mark (curve a) and a temperature history when erasing by recrystallization (curve b). At the time of recording, the temperature of the recording layer is raised to the melting point Tm or more in a short time by heating with a high voltage and short pulse current or a high power level light beam, and after the current pulse or light beam irradiation is stopped, It is rapidly cooled by heat radiation to the periphery and becomes amorphous. If the cooling rate of the temperature at the time τ 0 from the melting point Tm to the crystallization temperature Tg is higher than the critical cooling rate for amorphization, the film is amorphized. On the other hand, at the time of erasing, the material is heated to a temperature higher than the crystallization temperature Tg and substantially lower than the melting point Tm by applying a relatively low voltage or irradiating light energy at a low power level, and is maintained for a certain time or longer, thereby substantially forming a solid phase , The recrystallization of the amorphous mark proceeds. That is, if the holding time τ 1 is sufficient, the crystallization is completed.

ここで、記録もしくは消去用のエネルギー印加前の記録層の状態がどのようなものであっても、前記記録層に曲線aの温度履歴を与えれば記録層が非晶質化され、前記記録層に曲線bの温度履歴を与えれば記録層が結晶化される。
本発明に用いる書き換え型情報記録が、光学的情報記録用媒体としてのみでなく、微小領域に電流を流すことによる相変化記録に用いることができる理由は次のとおりである。すなわち、可逆的相変化を生じせしめるのは、あくまで、図4に示すような温度履歴であって、その温度履歴を生じせしめるエネルギー源は、集束光ビームまたは電流加熱(通電によるジュール熱)のいずれでもよいからである。
Here, no matter what the state of the recording layer is before the recording or erasing energy is applied, if the recording layer is given a temperature history of a curve a, the recording layer becomes amorphous and the recording layer becomes amorphous. Is given the temperature history of the curve b, the recording layer is crystallized.
The reason that the rewritable information recording used in the present invention can be used not only as an optical information recording medium but also for phase change recording by applying a current to a minute area is as follows. That is, it is only the temperature history as shown in FIG. 4 that causes the reversible phase change, and the energy source that causes the temperature history is either a focused light beam or current heating (Joule heat by energization). Because it may be.

本発明に用いる相変化記録材料の結晶と非晶質との相変化に伴う抵抗率変化は、現在、不揮発性メモリーとして開発の進んでいるGeTe−Sb Te 疑似2元合金、特に、Ge Sb Te 化合物量論組成合金で示されているような、2桁以上の抵抗率変化に十分匹敵するものである(J.Appl.Phys.,87巻,4130−4133頁,2000年)。すなわち、前記一般式(1)で表されるような組成を主成分とする相変化記録材料を用いた書き換え型情報記録用媒体のas-deposited状態の非晶質状態での抵抗率、及びアニールによる結晶化後の抵抗率をそれぞれ測定したところ、3桁以上の変化が確認される。電流パルスによる非晶質化、結晶化で得られる非晶質、結晶状態は、上記as-deposited状態の非晶質状態、及び上記アニールによる結晶状態とはそれぞれ若干異なるものと考えられる。しかし、上記3桁以上の抵抗率変化が得られることから、本発明に用いる相変化記録材料を電流パルスによって相変化させた場合においても、2桁程度の大きな抵抗率変化は十分生じうるものと期待される。 The change in resistivity due to the phase change between the crystal and the amorphous phase of the phase change recording material used in the present invention is based on the GeTe-Sb 2 Te 3 pseudo binary alloy, which is currently being developed as a nonvolatile memory, especially Ge. This is sufficiently comparable to a change in resistivity of more than two orders of magnitude as shown by a 2 Sb 2 Te 5 compound stoichiometric alloy (J. Appl. Phys., 87, 4130-4133, 2000 ). That is, the resistivity in the as-deposited amorphous state of the rewritable information recording medium using the phase change recording material having the composition represented by the general formula (1) as a main component, and annealing When the resistivity after crystallization was measured, a change of three digits or more was confirmed. It is considered that the amorphous state and the crystalline state obtained by amorphization and crystallization by the current pulse are slightly different from the as-deposited amorphous state and the crystalline state by the annealing, respectively. However, since the resistivity change of three digits or more is obtained, even when the phase change recording material used in the present invention is phase-changed by a current pulse, a large resistivity change of about two digits can sufficiently occur. Be expected.

図5は、このような不揮発性メモリーの1セルの構造を示す断面図である。図5において上部電極1と下部電極2との間に電圧が印加され、相変化記録材料を含有する相変化記録層3(以下、単に相変化記録層3という場合がある。)とヒーター部4とが通電される。相変化記録層3はSiO2等の絶縁体10で覆われている。また、相変化記録層3は、初期状態においては結晶化されている。この場合の初期結晶化は、図5の系全体を記録層の結晶化温度(通常は100−300℃程度)に加熱して行う。集積回路の形成ではこの程度の昇温は普通に行われる。 FIG. 5 is a sectional view showing the structure of one cell of such a nonvolatile memory. In FIG. 5, a voltage is applied between the upper electrode 1 and the lower electrode 2, and a phase change recording layer 3 containing a phase change recording material (hereinafter, may be simply referred to as a phase change recording layer 3) and a heater unit 4. And are energized. The phase change recording layer 3 is covered with an insulator 10 such as SiO 2 . The phase change recording layer 3 is crystallized in the initial state. The initial crystallization in this case is performed by heating the entire system of FIG. 5 to the crystallization temperature of the recording layer (usually about 100 to 300 ° C.). In the formation of integrated circuits, such a temperature rise is commonly performed.

さて、図5で特に、細くなっている部分4(ヒーター部)は、上部電極1と下部電極2との間の通電により、ジュール熱による発熱が生じやすいため、局所的なヒーターとして機能する。そこに隣接した可逆変化部5が、局所的に加熱され図4の曲線aで示したような温度履歴を経て非晶質化され、また、図4の曲線bで示したような温度履歴を経て再結晶化される。   Particularly, in FIG. 5, the thinned portion 4 (heater portion) functions as a local heater because heat is likely to be generated by Joule heat due to energization between the upper electrode 1 and the lower electrode 2. The adjacent reversible change portion 5 is locally heated and amorphized through a temperature history as shown by a curve a in FIG. 4, and a temperature history as shown by a curve b in FIG. And recrystallized.

読み出しは、ヒーター部4の発熱が無視できる程度に低電流を流し、上下の電極間に生じる電位差を読みとる。なお、結晶、非晶質状態間で電気容量にも差があるので、電気容量の差を検知してもよい。
実際には、半導体集積回路形成技術を用いて、さらに集積化したメモリーが提案されている(米国特許6314014号明細書)が、その基本構成は図5に示すものであり、相変化記録層3に、本発明に用いる相変化記録材料を含有させれば、全く同等の機能を実現できる。
In the reading, a low current is applied so that the heat generated by the heater unit 4 can be ignored, and the potential difference between the upper and lower electrodes is read. Since there is a difference in electric capacity between the crystalline state and the amorphous state, the difference in electric capacity may be detected.
Actually, a memory that has been further integrated by using a semiconductor integrated circuit forming technique has been proposed (US Pat. No. 6,314,014). The basic configuration is shown in FIG. If the phase-change recording material used in the present invention is added to the composition, completely the same function can be realized.

なお、図4に示すような温度変化を生じさせるエネルギー源としては、電子ビームを挙げることもできる。電子ビームを用いる記録デバイスの例としては、米国特許5557596号明細書に開示されたような、フィールドエミッタで放出された電子ビームを局所的に照射して相変化記録材料に相変化を生じさせる方法がある。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
Note that an electron beam can also be used as an energy source that causes a temperature change as shown in FIG. An example of a recording device using an electron beam is a method of locally irradiating an electron beam emitted from a field emitter to cause a phase change in a phase change recording material as disclosed in US Pat. No. 5,557,596. There is.
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and has the same effect. Within the technical scope of

以下に本発明の相変化記録材料を光学的情報用記録媒体に適用した実施例を用いて説明するが、その要旨の範囲を越えない限り本発明は光学的情報記録用媒体への応用のみに限定されるものではない。
なお、下記実施例においては、光学的情報記録用媒体を単に「ディスク」、「光ディスク」、「相変化型光ディスク」等と呼ぶ場合がある。
Hereinafter, an example in which the phase change recording material of the present invention is applied to an optical information recording medium will be described, but the present invention is applied only to an optical information recording medium unless it exceeds the scope of the gist. It is not limited.
In the following embodiments, the optical information recording medium may be simply referred to as “disk”, “optical disk”, “phase change optical disk” or the like.

(実施例1〜3、比較例1、2)
光学的情報記録用媒体の記録層に用いた相変化記録材料の組成の測定には酸溶解ICP−AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置)および蛍光X線分析装置を用いた。酸溶解ICP−AESに関しては、分析装置はJOBIN YVON社製JY 38 Sを用い、記録層をdil−HNOに溶解しマトリクスマッチング検量線法で定量した。蛍光X線分析装置は、理学電機工業株式会社のRIX3001を用いた。
(Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2)
For measuring the composition of the phase change recording material used for the recording layer of the optical information recording medium, acid-soluble ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry) and X-ray fluorescence analysis Apparatus was used. With respect to acid dissolution ICP-AES, the analyzer uses a manufactured by JOBIN YVON JY 38 S, was quantified by dissolving the recording layer in dil-HNO 3 matrix matching calibration method. As a fluorescent X-ray analyzer, RIX3001 manufactured by Rigaku Corporation was used.

[相変化型光ディスクの作製]
溝幅0.31μm、溝深さ29nm、溝ピッチ0.74μmの案内溝を有する直径120mm、0.6mm厚のディスク状ポリカーボネート基板上に、(ZnS)80(SiO20層(80nm)、Sb−Ge−In−M−Te層(13nm)、(ZnS)80(SiO20層(20nm)、Ta層(2nm)、Ag層(200nm)をスパッタリング法により形成し、さらに紫外線硬化樹脂による保護コート層を形成して相変化型光ディスクを作製した。
Sb−Ge−In−M−Te記録層の組成を{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTeで表記した場合のx、y、z、wの値を表1に記載した。
[Production of phase change optical disk]
On a disc-shaped polycarbonate substrate having a groove width of 0.31 μm, a groove depth of 29 nm, and a groove pitch of 0.74 μm and having a diameter of 120 mm and a thickness of 0.6 mm, 20 layers of (ZnS) 80 (SiO 2 ) (80 nm) An Sb-Ge-In-M-Te layer (13 nm), a (ZnS) 80 (SiO 2 ) 20 layer (20 nm), a Ta layer (2 nm), and an Ag layer (200 nm) are formed by a sputtering method, and further an ultraviolet curable resin. To form a phase-change optical disk.
Sb-Ge-In-M- Te composition of the recording layer {(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w in the case of representation in x, y, z, w Are shown in Table 1.

Figure 2004306595
Figure 2004306595

比較例2を除いてこれらの組成は後述の評価条件に適した結晶化速度にほぼ合わせ込んだものである。なお、以下の初期結晶化およびディスク特性の測定では0.6mmのガラス基板を光入射面と反対側に重ねて行った。   Except for Comparative Example 2, these compositions were substantially adjusted to the crystallization speed suitable for the evaluation conditions described below. In the following initial crystallization and measurement of disk characteristics, a 0.6 mm glass substrate was superimposed on the side opposite to the light incident surface.

[初期結晶化]
これらのディスクは次のように初期結晶化を試みた。すなわち、幅約1μm、長さ約75μmの形状を有する波長810nmパワー800mWのレーザー光を長軸が上記案内溝に垂直になるようにして10m/sで回転させたディスクに照射し、レーザー光を1回転あたり送り量50μmで半径方向に連続的に移動させることにより初期結晶化を試みた。実施例1、2、3、比較例1のディスクは問題なく初期結晶化をすることができた。しかし、比較例2のディスクは結晶化しなかった(反射率変化はしなかった)。線速度を2m/sにしてレーザーパワーを400mW〜1000mWで同様に初期結晶化を試みたが、やはり結晶化はしなかった。したがって比較例2のディスクは実質的に相変化型光ディスクとしての使用は困難であると思われる。比較例2の記録層はTb含有量が多すぎるためと思われる。なお、Ge量を多くすると結晶化はさらに遅くなるため初期結晶化はさらに困難となる。
[Initial crystallization]
These disks were subjected to initial crystallization as follows. That is, a laser beam having a wavelength of 810 nm and a power of 800 mW having a shape of about 1 μm in width and about 75 μm in length is applied to a disk rotated at 10 m / s so that the major axis is perpendicular to the guide groove, and the laser light is irradiated. Initial crystallization was attempted by continuously moving in the radial direction at a feed rate of 50 μm per rotation. The disks of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Example 1 could be subjected to initial crystallization without any problem. However, the disk of Comparative Example 2 did not crystallize (the reflectance did not change). Initial crystallization was similarly attempted at a linear velocity of 2 m / s and a laser power of 400 mW to 1000 mW, but no crystallization was performed. Therefore, it seems that the disk of Comparative Example 2 is practically difficult to use as a phase-change optical disk. This is probably because the recording layer of Comparative Example 2 contained too much Tb. Note that when the Ge amount is increased, the crystallization is further delayed, so that the initial crystallization becomes more difficult.

[ディスク特性]
実施例1、2、3、比較例1のディスクについて、レーザー波長650nm、NA0.65のピックアップを有するパルステック社製光ディスクテスタDDU1000を用い、以下のように案内溝内に記録・消去を行い、ディスク特性を評価した。
[Disk characteristics]
With respect to the discs of Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1, recording / erasing was performed in the guide grooves as follows using an optical disk tester DDU1000 manufactured by Pulstec having a laser wavelength of 650 nm and a NA of 0.65. The disk characteristics were evaluated.

線速度14m/sとしてEFM+変調信号を2000回までオーバーライトし、記録回数と記録された信号を再生したときのジッタの関係を測定した。記録時の基準クロック周波数は104.9MHz(基準クロック周期は9.53ns)とし、記録レーザー分割法は以下のとおりとした。   The EFM + modulation signal was overwritten up to 2000 times at a linear velocity of 14 m / s, and the relationship between the number of recordings and the jitter when the recorded signal was reproduced was measured. The reference clock frequency during recording was 104.9 MHz (the reference clock cycle was 9.53 ns), and the recording laser division method was as follows.

すなわち、長さnT(Tは基準クロック周期で、nは3〜14の自然数)の非晶質マークを形成する際には、マーク形成用レーザー照射時間を図2(b)のように分割し、記録パワーPwを持つ記録パルス、バイアスパワーPbを持つオフパルスを交互に照射した。マーク間部(結晶部)を形成する期間は消去パワーPeを持つ消去光を照射した。図2(b)においてすべてのnに対してm=n−1、α=0.5(1≦i≦m)、β=0.5(1≦i≦m−1)、β=0とした。ここでPw=16mW、Pb=0.8mW、Pe=4.5mWとした。 That is, when forming an amorphous mark having a length nT (T is a reference clock cycle and n is a natural number of 3 to 14), the laser irradiation time for forming a mark is divided as shown in FIG. A recording pulse having a recording power Pw and an off pulse having a bias power Pb were alternately irradiated. An erasing light having an erasing power Pe was applied during a period for forming an inter-mark portion (crystal portion). In FIG. 2B, m = n-1, α i = 0.5 (1 ≦ i ≦ m), β i = 0.5 (1 ≦ i ≦ m−1), β m for all n = 0. Here, Pw = 16 mW, Pb = 0.8 mW, and Pe = 4.5 mW.

再生時は線速度を3.49m/sとしてジッタ測定を行った。ジッタは再生線速度での基準クロック周期38.2nsで規格化した。ここで、本発明におけるジッタとは、再生信号をイコライザとLPFを通過させた後に、スライサにより2値化信号とし、該2値化信号のリーディングエッジとトレーリングエッジのPLLクロックに対する時間のずれの標準偏差(ジッタ)を基準クロック周期で規格化したものである。詳細な測定方法は、DVD−ROM規格書やDVD−RW規格書に規定されている。   At the time of reproduction, jitter measurement was performed at a linear velocity of 3.49 m / s. The jitter was standardized with a reference clock cycle of 38.2 ns at the reproduction linear velocity. Here, the jitter in the present invention refers to the jitter of the reproduced signal after passing through an equalizer and an LPF, converted into a binary signal by a slicer, and the time lag between the leading edge and the trailing edge of the binary signal with respect to the PLL clock. The standard deviation (jitter) is normalized by the reference clock cycle. The detailed measuring method is specified in the DVD-ROM standard and the DVD-RW standard.

記録回数(Recording cycle)と記録された信号を再生したときのジッタ(Jitter)の関係を測定した結果を図3に示す。Sb−Ge−In系相変化記録材料を用いた比較例1のディスクは2000回の繰り返し記録によりジッタ値が11%を越え使用が困難になるのに対し、Tb、Gd、Teを添加した実施例1、2、3のディスクは2000回の繰り返し記録後もジッタ値は10%以下であった。比較例1のディスクでは2000回繰り返し記録後に4.5mWのDC光を1回照射し記録マークの消去(結晶化)を試みたところ、オシロスコープでの観察で明らかな消え残りが見られた。一方、実施例1、2、3のディスクでは同様の観察で明らかな消え残りは見られなかった。   FIG. 3 shows the result of measuring the relationship between the number of recordings (Recording cycle) and the jitter (Jitter) when reproducing the recorded signal. The disc of Comparative Example 1 using the Sb-Ge-In based phase change recording material had a jitter value exceeding 11% due to 2,000 repetitive recordings, making it difficult to use, whereas Tb, Gd and Te were added. The discs of Examples 1, 2, and 3 had a jitter value of 10% or less even after 2,000 repetitive recordings. When erasing (crystallizing) the recording mark by irradiating the disk of Comparative Example 1 with DC light of 4.5 mW once after recording 2000 times repeatedly, a clear erasure was observed by observation with an oscilloscope. On the other hand, in the discs of Examples 1, 2, and 3, the same observation did not reveal any clear disappearance.

(実施例4)
本発明に用いる相変化記録材料に対する電気抵抗の変化による記録の可能性を示すために以下の実験を行った。
すなわち、直径120mmのポリカーボネート基板上に実施例1と同じ組成である50nmの膜厚のGe−In−Sb−Tb非晶質膜をスパッタリングで作製した。
上記非晶質膜の抵抗率の測定をした後、この非晶質膜を結晶化させ、結晶化後の膜の抵抗率を測定した。
(Example 4)
The following experiment was conducted to show the possibility of recording by the change in electric resistance of the phase change recording material used in the present invention.
That is, a Ge—In—Sb—Tb amorphous film having the same composition as that of Example 1 and a thickness of 50 nm was formed on a polycarbonate substrate having a diameter of 120 mm by sputtering.
After measuring the resistivity of the amorphous film, the amorphous film was crystallized, and the resistivity of the crystallized film was measured.

初期結晶化のために、幅約1μm/長さ約75μmの形状を有し、波長が810nm、パワーが800mWのレーザー光を用いた。そして、上記基板上に形成されたGe−In−Sb−Tb非晶質膜を12m/sの線速度で回転させながら、上記レーザー光の長軸が上記基板に形成された案内溝に垂直になるようにして、上記レーザー光を上記非晶質膜に照射した。さらに、上記レーザー光を、1回転あたり送り量50μmで半径方向に連続的に移動させることにより初期結晶化を行った。
抵抗率測定にはダイアインスツルメント社製抵抗率測定装置ロレスタMP(MCP−T350)を用いた。
For initial crystallization, a laser beam having a shape of about 1 μm in width / about 75 μm in length, a wavelength of 810 nm, and a power of 800 mW was used. Then, while rotating the Ge—In—Sb—Tb amorphous film formed on the substrate at a linear velocity of 12 m / s, the major axis of the laser light is perpendicular to the guide groove formed in the substrate. Thus, the laser light was applied to the amorphous film. Furthermore, initial crystallization was performed by continuously moving the laser beam in the radial direction at a feed rate of 50 μm per rotation.
For measuring the resistivity, a resistivity measuring device Loresta MP (MCP-T350) manufactured by Dia Instruments Co., Ltd. was used.

非晶質膜の抵抗値は、抵抗率が大きすぎ正確な値は得られなかった。しかし、同じ膜厚の別の材料における測定において、抵抗率1×10-1Ωcm程度の値は測定可能であるため、実施例1の組成の非晶質状態での抵抗率は1×10-1Ωcmより大きいといえる。一方、結晶化後のGe−In−Sb−Tb膜の抵抗率は、0.52×10-4Ωcmであった。
以上の結果から、本発明に用いる相変化記録材料において、非晶質状態と結晶状態との間で3桁以上の抵抗率の変化が生じることがわかった。従って、本発明に用いる相変化記録材料は、非晶質状態と結晶状態との間での相変化における抵抗率の差違が大きく、電気抵抗変化による記録を行う書き換え型情報記録用媒体への適用が可能であることがわかる。
The resistivity of the amorphous film was too high to obtain an accurate value. However, in the measurement of another material of the same thickness, resistivity 1 for × 10 -1 [Omega] cm about values can be measured, the resistivity of the amorphous state of the composition of Example 1 1 × 10 - It can be said that it is larger than 1 Ωcm. On the other hand, the resistivity of the Ge—In—Sb—Tb film after crystallization was 0.52 × 10 −4 Ωcm.
From the above results, it was found that in the phase change recording material used in the present invention, a change in resistivity of three orders or more occurs between the amorphous state and the crystalline state. Therefore, the phase change recording material used in the present invention has a large difference in resistivity in the phase change between the amorphous state and the crystalline state, and is applicable to a rewritable information recording medium that performs recording by electric resistance change. It can be seen that is possible.

本発明によれば、高速での記録消去が可能で、優れた記録特性を有し、記録信号の保存安定性が高く、さらには繰り返し記録耐久性に優れる相変化記録材料、および前記材料を用いた情報記録用媒体を得ることができる。   According to the present invention, a phase-change recording material capable of high-speed recording and erasing, having excellent recording characteristics, high storage stability of a recording signal, and further having excellent repetitive recording durability, and the use of the material. Thus, an information recording medium can be obtained.

光学的情報記録用媒体の層構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a layer configuration of an optical information recording medium. 光学的情報記録用媒体の記録方法における記録光のパワーパターンを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a power pattern of recording light in a method for recording an optical information recording medium. 本実施例における記録回数と記録された信号を再生したときのジッタの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the number of recordings and the jitter when a recorded signal is reproduced in the embodiment. 書き換え型情報記録の記録時又は消去時の温度履歴を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the temperature history at the time of recording or erasing of rewritable information recording. 不揮発性メモリーの1セルの構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of one cell of a non-volatile memory. 光学的情報記録用媒体の層構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a layer configuration of an optical information recording medium. 光学的情報記録用媒体の層構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a layer configuration of an optical information recording medium.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 上部電極
2 下部電極
3 相変化記録層
4 ヒーター部
5 可逆変化領域
10 絶縁膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper electrode 2 Lower electrode 3 Phase change recording layer 4 Heater part 5 Reversible change area 10 Insulating film

Claims (11)

下記一般式(1)で表される組成を主成分とすることを特徴とする相変化記録材料。
{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
(ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwが共に0となることはない。)
A phase-change recording material comprising, as a main component, a composition represented by the following general formula (1).
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
(Where x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, M is at least one element selected from lanthanoids, provided that both z and w do not become 0.)
前記一般式(1)において0<zである請求項1に記載の相変化記録材料。 The phase change recording material according to claim 1, wherein 0 <z in the general formula (1). 前記一般式(1)において、z/yが0以上、1以下である請求項1又は2に記載の相変化記録材料。 The phase change recording material according to claim 1, wherein in the general formula (1), z / y is 0 or more and 1 or less. 前記相変化記録材料が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の相変化記録材料。 4. The phase change recording material according to claim 1, wherein the phase change recording material has a crystalline state in an unrecorded state and an amorphous state in a recorded state. 記録層を有する情報記録用媒体であって、前記記録層が下記一般式(1)で表される組成を主成分とすることを特徴とする情報記録用媒体。
{(Sb1−xGe1−yIn1−z―wTe (1)
(ただし、x、y、z、wは0.001≦x≦0.3、0≦y≦0.4、0≦z≦0.2、0≦w≦0.1を満たす数であり、Mはランタノイドから選ばれる少なくとも1つの元素である。ただし、zおよびwが共に0となることはない。)
An information recording medium having a recording layer, wherein the recording layer mainly has a composition represented by the following general formula (1).
{(Sb 1-x Ge x ) 1-y In y} 1-z-w M z Te w (1)
(Where x, y, z, and w are numbers satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0 ≦ w ≦ 0.1, M is at least one element selected from lanthanoids, provided that both z and w do not become 0.)
前記一般式(1)において0<zである請求項5に記載の情報記録用媒体。 The information recording medium according to claim 5, wherein 0 <z in the general formula (1). 前記一般式(1)において、z/yが0以上、1以下である請求項5又は6に記載の情報記録用媒体。 7. The information recording medium according to claim 5, wherein in the general formula (1), z / y is 0 or more and 1 or less. 前記情報記録用媒体が、結晶状態を未記録状態とし、非晶質状態を記録状態とする請求項5から請求項7までのいずれかの請求項に記載の情報記録用媒体。 The information recording medium according to any one of claims 5 to 7, wherein the information recording medium has a non-recorded state in a crystalline state and a recorded state in an amorphous state. 前記情報記録用媒体が光学的情報記録用媒体である請求項5から請求項8までのいずれかの請求項に記載の情報記録用媒体。 9. The information recording medium according to claim 5, wherein the information recording medium is an optical information recording medium. 前記光学的情報記録用媒体がさらに保護層を有する請求項9に記載の情報記録用媒体。 10. The information recording medium according to claim 9, wherein the optical information recording medium further has a protective layer. 前記光学的情報記録用媒体がさらに反射層を有し、前記反射層がAgを主成分とする請求項9又は10に記載の情報記録用媒体。
11. The information recording medium according to claim 9, wherein the optical information recording medium further has a reflective layer, and the reflective layer contains Ag as a main component.
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