JP2535271B2 - 光情報記録媒体の製造方法 - Google Patents
光情報記録媒体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の照射によって情報
が記録される光情報記録媒体の製造方法に関するもの
で、特に、光インタカレーション効果あるいは光デイン
タカレーション効果を示す光半導体を用いた光情報記録
媒体の製造方法に関するものである。
が記録される光情報記録媒体の製造方法に関するもの
で、特に、光インタカレーション効果あるいは光デイン
タカレーション効果を示す光半導体を用いた光情報記録
媒体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像情報の高速処理の必要性が一段と強
まりつつある今日、画像デバイスの高解像度化ととも
に、並列処理の考え方を取り入れた新しい光情報デバイ
スの開発が極めて重要な課題となっている。このような
要求に応えるべく、これまでにも、３次元構造のＳｉイ
メージセンサや空間光変調器、ホログラムを用いた光連
想メモリ、光ニューロデバイス等が提案されているが、
これらのデバイスにおける初段の光情報記録の原理は、
いずれも従来の直列方式で採用されてきた既存の光電効
果や電気光学効果を基本としているために、本質的に技
術上の困難さを含んでいる。したがって、並列処理デバ
イスを実現するためには、従来のものとは異なる原理に
基づく光情報記録方式を採用することが必要と考えられ
ている。
まりつつある今日、画像デバイスの高解像度化ととも
に、並列処理の考え方を取り入れた新しい光情報デバイ
スの開発が極めて重要な課題となっている。このような
要求に応えるべく、これまでにも、３次元構造のＳｉイ
メージセンサや空間光変調器、ホログラムを用いた光連
想メモリ、光ニューロデバイス等が提案されているが、
これらのデバイスにおける初段の光情報記録の原理は、
いずれも従来の直列方式で採用されてきた既存の光電効
果や電気光学効果を基本としているために、本質的に技
術上の困難さを含んでいる。したがって、並列処理デバ
イスを実現するためには、従来のものとは異なる原理に
基づく光情報記録方式を採用することが必要と考えられ
ている。
【０００３】そのような新しい原理に基づく光情報記録
媒体としては、光インタカレーションあるいは光デイン
タカレーションと呼ばれる現象を利用したものが知られ
ている（H. Tributsch, Solid State Ionics 9 & 10 (1
983), p.41〜57）。光インタカレーションとは、光の照
射によって結晶の格子内空隙あるいは層間にイオンなど
のゲストを取り込む現象であり、光デインタカレーショ
ンとは、取り込んだゲストを光の照射によって放出する
現象である。光情報記録媒体には、そのような光インタ
カレーションあるいは光デインタカレーションによって
光学的あるいは電気的特性が変化する物質が用いられ
る。そのような物質は、既にエレクトロクロミック表示
素子などに応用されている。
媒体としては、光インタカレーションあるいは光デイン
タカレーションと呼ばれる現象を利用したものが知られ
ている（H. Tributsch, Solid State Ionics 9 & 10 (1
983), p.41〜57）。光インタカレーションとは、光の照
射によって結晶の格子内空隙あるいは層間にイオンなど
のゲストを取り込む現象であり、光デインタカレーショ
ンとは、取り込んだゲストを光の照射によって放出する
現象である。光情報記録媒体には、そのような光インタ
カレーションあるいは光デインタカレーションによって
光学的あるいは電気的特性が変化する物質が用いられ
る。そのような物質は、既にエレクトロクロミック表示
素子などに応用されている。
【０００４】上記論文に開示された光情報記録媒体にお
いては、そのような光インタカレーションあるいは光デ
インタカレーション効果を示すものとして、銅イオンを
取り込むことによって透明となる光半導体が用いられて
いる。その光半導体は単結晶の形態をした薄膜状のもの
で、一側面に金属銅からなる対向電極が配設された透明
な電解質の他側面に隣接して配置され、その光半導体と
対向電極とが互いに電気的に接続されるようになってい
る。このような光情報記録媒体によれば、電解質側から
所定のエネルギの光を照射すると、その光によって光半
導体の電解質と接する界面が励起され、電解質中の銅イ
オンが光半導体内に取り込まれて、光半導体が徐々に透
明となっていく。そして、光の照射を止めると、そのと
きの状態で保持される。すなわち、光情報が記録され
る。また、このようにして光情報が記録された光情報記
録媒体に情報記録用の光よりエネルギの小さい光を照射
して、その透過光あるいは反射光を観察するようにすれ
ば、記録された光情報を光学的に読み出すことができ
る。そして、光半導体と対向電極との間に所要の電圧を
印加すれば、記録された光情報を消去することができ
る。
いては、そのような光インタカレーションあるいは光デ
インタカレーション効果を示すものとして、銅イオンを
取り込むことによって透明となる光半導体が用いられて
いる。その光半導体は単結晶の形態をした薄膜状のもの
で、一側面に金属銅からなる対向電極が配設された透明
な電解質の他側面に隣接して配置され、その光半導体と
対向電極とが互いに電気的に接続されるようになってい
る。このような光情報記録媒体によれば、電解質側から
所定のエネルギの光を照射すると、その光によって光半
導体の電解質と接する界面が励起され、電解質中の銅イ
オンが光半導体内に取り込まれて、光半導体が徐々に透
明となっていく。そして、光の照射を止めると、そのと
きの状態で保持される。すなわち、光情報が記録され
る。また、このようにして光情報が記録された光情報記
録媒体に情報記録用の光よりエネルギの小さい光を照射
して、その透過光あるいは反射光を観察するようにすれ
ば、記録された光情報を光学的に読み出すことができ
る。そして、光半導体と対向電極との間に所要の電圧を
印加すれば、記録された光情報を消去することができ
る。
【０００５】このように、光インタカレーション効果あ
るいは光デインタカレーション効果を利用した光情報記
録媒体においては、その記録情報がアナログ的な応答を
示す。すなわち、その記録情報は、記録時に入力される
光の強度に比例するのみでなく、その入力光の照射時間
にも依存する。したがって、そのような光情報記録媒体
には、メモリ機能と学習機能との両方を兼ね備えている
という特徴がある。しかも、その情報記録は並列的に行
わせることができる。したがって、このような原理の光
情報記録媒体を用いれば、画像情報の並列処理も可能に
なると考えられる。
るいは光デインタカレーション効果を利用した光情報記
録媒体においては、その記録情報がアナログ的な応答を
示す。すなわち、その記録情報は、記録時に入力される
光の強度に比例するのみでなく、その入力光の照射時間
にも依存する。したがって、そのような光情報記録媒体
には、メモリ機能と学習機能との両方を兼ね備えている
という特徴がある。しかも、その情報記録は並列的に行
わせることができる。したがって、このような原理の光
情報記録媒体を用いれば、画像情報の並列処理も可能に
なると考えられる。
【０００６】本発明者らの研究によれば、光インタカレ
ーション効果あるいは光デインタカレーション効果を示
す光半導体と透明でかつ高イオン伝導性を有する電解質
とを互いに接触した状態で配置するようにすれば、対向
電極を設けなくても、同様に作動する光情報記録媒体が
得られることが判明した。その光情報記録媒体の場合に
は、光半導体の界面上において酸化及び還元反応が同時
に進行することにより、イオンが光半導体中に引き込ま
れ、あるいは光半導体から放出されると考えられる。す
なわち、例えば光インタカレーション効果を示すｎ型の
光半導体を用いた場合、その光半導体をイオン伝導性の
高い電解質に接触させると、半導体のフェルミレベルと
電解質の酸化還元電位とが一致し、図４に示されている
ように半導体側に空間電荷層が形成される。この状態
で、半導体のバンドギャップより大きなエネルギｈνを
持つ光が透明電解質を通して半導体との界面に入射する
と、空間電荷層の内部に電子ｅ- と正孔ｈ+ との対が発
生する。そして、その電子・正孔対からなる光励起され
たキャリヤが内部電界によって分離され、それぞれ伝導
帯及び価電子帯に沿って界面側へと移動する。バンドの
曲がりに沿って界面に移動してきた正孔ｈ+ は、電解質
内の化学種を酸化してイオンＭ+ を作る。そのイオンＭ
+ は、半導体内の電子ｅ- とともに界面から半導体中に
引き込まれる。こうして、イオンＭ+ が光半導体の結晶
内に取り込まれ、層間化合物が形成される。すなわち、
光インタカレーション現象が生じる。そして、導入され
たイオンＭ+ が光学的にはカラーセンタとして、電気的
にはドナーとして働くことにより、光半導体の光学的特
性及び電気的特性が変化する。光デインタカレーション
効果を示すｐ型の光半導体の場合には、光照射時に層間
からイオンＭ+ が電解質側へ引き抜かれる。したがっ
て、このような光情報記録媒体の場合には、上記論文に
示されているように光半導体と対向電極とが電気的に接
続されている必要はなく、２極間の回路が開いた状態で
も、光インタカレーションあるいは光デインタカレーシ
ョン現象が進行する。すなわち、対向電極等を設けなく
ても光情報を記録することができる。そして、電解質中
に金属イオンを溶出させる必要がないので、不透明な金
属電極を用いる必要もない。その結果、入力される光情
報を正確に記録することのできる光情報記録媒体とな
る。
ーション効果あるいは光デインタカレーション効果を示
す光半導体と透明でかつ高イオン伝導性を有する電解質
とを互いに接触した状態で配置するようにすれば、対向
電極を設けなくても、同様に作動する光情報記録媒体が
得られることが判明した。その光情報記録媒体の場合に
は、光半導体の界面上において酸化及び還元反応が同時
に進行することにより、イオンが光半導体中に引き込ま
れ、あるいは光半導体から放出されると考えられる。す
なわち、例えば光インタカレーション効果を示すｎ型の
光半導体を用いた場合、その光半導体をイオン伝導性の
高い電解質に接触させると、半導体のフェルミレベルと
電解質の酸化還元電位とが一致し、図４に示されている
ように半導体側に空間電荷層が形成される。この状態
で、半導体のバンドギャップより大きなエネルギｈνを
持つ光が透明電解質を通して半導体との界面に入射する
と、空間電荷層の内部に電子ｅ- と正孔ｈ+ との対が発
生する。そして、その電子・正孔対からなる光励起され
たキャリヤが内部電界によって分離され、それぞれ伝導
帯及び価電子帯に沿って界面側へと移動する。バンドの
曲がりに沿って界面に移動してきた正孔ｈ+ は、電解質
内の化学種を酸化してイオンＭ+ を作る。そのイオンＭ
+ は、半導体内の電子ｅ- とともに界面から半導体中に
引き込まれる。こうして、イオンＭ+ が光半導体の結晶
内に取り込まれ、層間化合物が形成される。すなわち、
光インタカレーション現象が生じる。そして、導入され
たイオンＭ+ が光学的にはカラーセンタとして、電気的
にはドナーとして働くことにより、光半導体の光学的特
性及び電気的特性が変化する。光デインタカレーション
効果を示すｐ型の光半導体の場合には、光照射時に層間
からイオンＭ+ が電解質側へ引き抜かれる。したがっ
て、このような光情報記録媒体の場合には、上記論文に
示されているように光半導体と対向電極とが電気的に接
続されている必要はなく、２極間の回路が開いた状態で
も、光インタカレーションあるいは光デインタカレーシ
ョン現象が進行する。すなわち、対向電極等を設けなく
ても光情報を記録することができる。そして、電解質中
に金属イオンを溶出させる必要がないので、不透明な金
属電極を用いる必要もない。その結果、入力される光情
報を正確に記録することのできる光情報記録媒体とな
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、そのように
光インタカレーション効果あるいは光デインタカレーシ
ョン効果を利用して情報を記録する光情報記録媒体を得
るためには、そのような効果を示す光半導体の薄膜を用
いることが必要となる。上記論文に記載された光情報記
録媒体の場合には、その光半導体薄膜として上述したよ
うに単結晶が用いられている。しかしながら、そのよう
な単結晶形態の光半導体薄膜は、実際の素子に適用しよ
うとすると、著しいコスト高を招くことになる。
光インタカレーション効果あるいは光デインタカレーシ
ョン効果を利用して情報を記録する光情報記録媒体を得
るためには、そのような効果を示す光半導体の薄膜を用
いることが必要となる。上記論文に記載された光情報記
録媒体の場合には、その光半導体薄膜として上述したよ
うに単結晶が用いられている。しかしながら、そのよう
な単結晶形態の光半導体薄膜は、実際の素子に適用しよ
うとすると、著しいコスト高を招くことになる。
【０００８】光半導体の粉末を基板に塗布し、適度の温
度に加熱して焼成することにより光半導体薄膜を形成す
ることも考えられるが、そのようにしようとすると、焼
成温度や雰囲気などの焼成条件を極めて正確に設定する
ことが必要となる。焼成条件が少しでも変動すると、得
られる光半導体の特性に大きなばらつきが生じる。した
がって、その特性の再現性に問題が残る。
度に加熱して焼成することにより光半導体薄膜を形成す
ることも考えられるが、そのようにしようとすると、焼
成温度や雰囲気などの焼成条件を極めて正確に設定する
ことが必要となる。焼成条件が少しでも変動すると、得
られる光半導体の特性に大きなばらつきが生じる。した
がって、その特性の再現性に問題が残る。
【０００９】エレクトロクロミック素子を製造する場合
に行われているように、光半導体を基板上に真空蒸着す
ることによって成膜するようにすれば、そのような問題
は解消することができる。そして、エレクトロクロミッ
ク素子を製造する際の光半導体の真空蒸着条件について
は、これまでにも種々の提案がなされている（例えば特
開昭59−181323号公報参照）。しかしながら、光インタ
カレーション現象あるいは光デインタカレーション現象
を発現させるために求められる光半導体の構造は、エレ
クトロクロミック現象を生じさせるために求められる光
半導体の構造とは異なっている。例えば、エレクトロク
ロミック現象を生ずる光半導体の応答速度はカラーセン
タの振動強度に依存するが、光インタカレーション効果
あるいは光デインタカレーション効果を利用する光情報
記録媒体の場合には、上述のように電子・正孔対の分離
効率が応答速度に大きな影響を及ぼす。したがって、エ
レクトロクロミック素子を製造する場合と同じ条件で光
半導体を真空蒸着したとしても、光インタカレーション
効果あるいは光デインタカレーション効果を効率よく示
す光半導体薄膜は得られない。そして、光インタカレー
ション現象あるいは光デインタカレーション現象を効率
よく発現させるために光半導体の構造を積極的に制御し
ようとする研究は、これまでほとんどなされていない。
特に、真空蒸着によって光インタカレーション効果ある
いは光デインタカレーション効果を示す光半導体薄膜を
形成する場合、その真空蒸着の条件を通じて光半導体の
構造を制御するということについては、全く検討もされ
ていない。
に行われているように、光半導体を基板上に真空蒸着す
ることによって成膜するようにすれば、そのような問題
は解消することができる。そして、エレクトロクロミッ
ク素子を製造する際の光半導体の真空蒸着条件について
は、これまでにも種々の提案がなされている（例えば特
開昭59−181323号公報参照）。しかしながら、光インタ
カレーション現象あるいは光デインタカレーション現象
を発現させるために求められる光半導体の構造は、エレ
クトロクロミック現象を生じさせるために求められる光
半導体の構造とは異なっている。例えば、エレクトロク
ロミック現象を生ずる光半導体の応答速度はカラーセン
タの振動強度に依存するが、光インタカレーション効果
あるいは光デインタカレーション効果を利用する光情報
記録媒体の場合には、上述のように電子・正孔対の分離
効率が応答速度に大きな影響を及ぼす。したがって、エ
レクトロクロミック素子を製造する場合と同じ条件で光
半導体を真空蒸着したとしても、光インタカレーション
効果あるいは光デインタカレーション効果を効率よく示
す光半導体薄膜は得られない。そして、光インタカレー
ション現象あるいは光デインタカレーション現象を効率
よく発現させるために光半導体の構造を積極的に制御し
ようとする研究は、これまでほとんどなされていない。
特に、真空蒸着によって光インタカレーション効果ある
いは光デインタカレーション効果を示す光半導体薄膜を
形成する場合、その真空蒸着の条件を通じて光半導体の
構造を制御するということについては、全く検討もされ
ていない。
【００１０】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、真空蒸着によって光イン
タカレーション効果あるいは光デインタカレーション効
果を効率よく示す光半導体薄膜が形成されるようにし、
それによって安価で特性の安定した光情報記録媒体を得
ることのできる光情報記録媒体の製造方法を提供するこ
とである。
たものであって、その目的は、真空蒸着によって光イン
タカレーション効果あるいは光デインタカレーション効
果を効率よく示す光半導体薄膜が形成されるようにし、
それによって安価で特性の安定した光情報記録媒体を得
ることのできる光情報記録媒体の製造方法を提供するこ
とである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、基板を２００℃以上に加熱した状態
で、その基板上に光半導体を１×１０-5Torr以上の真空
度の下で真空蒸着することにより光半導体薄膜を形成す
るようにしている。その基板は、耐熱性を有するもので
あれば、金属、合成樹脂、ガラス、あるいはセラミック
ス等のいずれでもよいが、記録された光情報を光学的に
読み出すことができるようにするためには、透明なもの
であることが望ましい。また、光半導体としては、ＷＯ
3 等の遷移金属化合物が適している。真空蒸着法として
は、抵抗加熱法あるいは電子ビーム法のいずれをも採用
することができる。真空蒸着時の基板温度及び真空度の
上限は、真空蒸着に使用される機器類の材料の耐熱温度
やその性能等によって定められる。
に、本発明では、基板を２００℃以上に加熱した状態
で、その基板上に光半導体を１×１０-5Torr以上の真空
度の下で真空蒸着することにより光半導体薄膜を形成す
るようにしている。その基板は、耐熱性を有するもので
あれば、金属、合成樹脂、ガラス、あるいはセラミック
ス等のいずれでもよいが、記録された光情報を光学的に
読み出すことができるようにするためには、透明なもの
であることが望ましい。また、光半導体としては、ＷＯ
3 等の遷移金属化合物が適している。真空蒸着法として
は、抵抗加熱法あるいは電子ビーム法のいずれをも採用
することができる。真空蒸着時の基板温度及び真空度の
上限は、真空蒸着に使用される機器類の材料の耐熱温度
やその性能等によって定められる。
【００１２】
【作用】このように、真空蒸着時の基板温度を２００℃
以上とすると、形成される光半導体薄膜と基板との密着
性が向上するばかりでなく、その光半導体薄膜の結晶化
が促進される。そして、そのように光半導体薄膜が結晶
化することにより、光照射時における電子・正孔対の分
離効率が向上する。また、真空蒸着時の真空度を１×１
０-5Torr以上とすると、雰囲気ガスから光半導体薄膜へ
の不純物の混入が防止されるとともに、形成される光半
導体薄膜が緻密となる。そして、そのように光半導体薄
膜が緻密となることにより、やはり電子・正孔対の分離
効率が改善される。すなわち、真空蒸着時における基板
温度及び真空度によって、形成される光半導体薄膜の構
造が制御される。そして、それら基板温度及び真空度を
上述のように設定することにより、光半導体薄膜の形成
条件が最適化される。したがって、得られる光半導体薄
膜は光インタカレーション現象あるいは光デインタカレ
ーション現象を効率よく発現するものとなる。しかも、
その光半導体薄膜は真空蒸着によって形成されるので、
安価に形成されるばかりでなく、特性も安定する。
以上とすると、形成される光半導体薄膜と基板との密着
性が向上するばかりでなく、その光半導体薄膜の結晶化
が促進される。そして、そのように光半導体薄膜が結晶
化することにより、光照射時における電子・正孔対の分
離効率が向上する。また、真空蒸着時の真空度を１×１
０-5Torr以上とすると、雰囲気ガスから光半導体薄膜へ
の不純物の混入が防止されるとともに、形成される光半
導体薄膜が緻密となる。そして、そのように光半導体薄
膜が緻密となることにより、やはり電子・正孔対の分離
効率が改善される。すなわち、真空蒸着時における基板
温度及び真空度によって、形成される光半導体薄膜の構
造が制御される。そして、それら基板温度及び真空度を
上述のように設定することにより、光半導体薄膜の形成
条件が最適化される。したがって、得られる光半導体薄
膜は光インタカレーション現象あるいは光デインタカレ
ーション現象を効率よく発現するものとなる。しかも、
その光半導体薄膜は真空蒸着によって形成されるので、
安価に形成されるばかりでなく、特性も安定する。
【００１３】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図中、図１は本発明の方法によって製造される光情
報記録媒体の特性を調べるために用いた光インタカレー
ションセルの構造を示す概略断面図であり、図２及び図
３はそのセルの製造条件による特性変化を示すグラフで
ある。
る。図中、図１は本発明の方法によって製造される光情
報記録媒体の特性を調べるために用いた光インタカレー
ションセルの構造を示す概略断面図であり、図２及び図
３はそのセルの製造条件による特性変化を示すグラフで
ある。
【００１４】図１に示されているように、片面にＩＴＯ
からなる透明電極１をコートし、更にその表面に光イン
タカレーション効果を示すｎ型の光半導体であるＷＯ3
薄膜２を真空蒸着したガラス基板３と、同じくＩＴＯか
らなる透明電極４をコートした石英基板５とを互いに向
かい合わせ、周辺をアクリル樹脂６で封止することによ
り、中空の薄いセル７を作製した。その場合、ＷＯ3 薄
膜２を真空蒸着したガラス基板３は取り替え可能とし
た。そして、そのセル７内に、透明でかつ高イオン伝導
性の液体電解質８を封入した。したがって、その電解質
８は、ＷＯ3 薄膜２と接触状態に保たれるようになって
いる。その電解質８としては、ＷＯ3 薄膜２の光溶出が
ないエタノール（Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ）を用いた。各電極１，
４は書き込まれた光情報を消去するためのものである。
ＷＯ3 薄膜２の真空蒸着条件が異なる多数のガラス基板
３を得るために、ＷＯ3 薄膜２の真空蒸着は、ガラス基
板３の温度と雰囲気の真空度とをそれぞれ変えて行っ
た。そして、それらのガラス基板３を取り替えることに
より、種々のセル７が形成されるようにした。
からなる透明電極１をコートし、更にその表面に光イン
タカレーション効果を示すｎ型の光半導体であるＷＯ3
薄膜２を真空蒸着したガラス基板３と、同じくＩＴＯか
らなる透明電極４をコートした石英基板５とを互いに向
かい合わせ、周辺をアクリル樹脂６で封止することによ
り、中空の薄いセル７を作製した。その場合、ＷＯ3 薄
膜２を真空蒸着したガラス基板３は取り替え可能とし
た。そして、そのセル７内に、透明でかつ高イオン伝導
性の液体電解質８を封入した。したがって、その電解質
８は、ＷＯ3 薄膜２と接触状態に保たれるようになって
いる。その電解質８としては、ＷＯ3 薄膜２の光溶出が
ないエタノール（Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ）を用いた。各電極１，
４は書き込まれた光情報を消去するためのものである。
ＷＯ3 薄膜２の真空蒸着条件が異なる多数のガラス基板
３を得るために、ＷＯ3 薄膜２の真空蒸着は、ガラス基
板３の温度と雰囲気の真空度とをそれぞれ変えて行っ
た。そして、それらのガラス基板３を取り替えることに
より、種々のセル７が形成されるようにした。
【００１５】このように構成されたセル７からなる光情
報記録媒体を用いて次のような実験を行った。まず、基
板温度を６０℃の一定として異なる真空度の下でＷＯ3
薄膜２を真空蒸着した数枚のガラス基板３を用いてそれ
ぞれセル７を形成し、そのセル７に、石英基板５側から
光９を照射した。その光源としては５００Ｗのキセノン
ランプを使用した。そして、セル７を透過した光の強度
を、必要に応じてフィルタ１０を通し、フォトダイオー
ド１１により測定した。光９を照射すると、当初透明で
あったセル７が徐々に青色に着色していった。そこで、
セル７の透過光強度が入射光強度の７０％になるまでの
照射時間ｔ70を応答速度の目安として計測したところ、
図２のグラフに示されているような結果が得られた。す
なわち、１×１０-4〜５×１０-5Torr程度の真空度の下
でＷＯ3薄膜２を真空蒸着したガラス基板３を用いて形
成したセル７の場合にはその応答時間ｔ70が最も長く、
１×１０-5Torr以上の高真空度の下で真空蒸着したセル
７の場合にはその真空度に応じて応答時間ｔ70が短くな
る。これは、高い真空度で真空蒸着すると、ＷＯ3 薄膜
２中の不純物が減少するとともに、形成される薄膜２が
緻密となり、光照射時における電子・正孔対の分離効率
が高まるためであると考えられる。なお、この場合、１
×１０-4Torr以下の低真空度においても応答時間ｔ70が
短くなる傾向にあるが、そのような低真空度の下で真空
蒸着すると、雰囲気ガスから不純物が混入して薄膜２の
密着性が低下するので、よい結果は得られない。しか
も、基板温度が高くなるとそのような傾向はなくなるこ
とが確かめられた。
報記録媒体を用いて次のような実験を行った。まず、基
板温度を６０℃の一定として異なる真空度の下でＷＯ3
薄膜２を真空蒸着した数枚のガラス基板３を用いてそれ
ぞれセル７を形成し、そのセル７に、石英基板５側から
光９を照射した。その光源としては５００Ｗのキセノン
ランプを使用した。そして、セル７を透過した光の強度
を、必要に応じてフィルタ１０を通し、フォトダイオー
ド１１により測定した。光９を照射すると、当初透明で
あったセル７が徐々に青色に着色していった。そこで、
セル７の透過光強度が入射光強度の７０％になるまでの
照射時間ｔ70を応答速度の目安として計測したところ、
図２のグラフに示されているような結果が得られた。す
なわち、１×１０-4〜５×１０-5Torr程度の真空度の下
でＷＯ3薄膜２を真空蒸着したガラス基板３を用いて形
成したセル７の場合にはその応答時間ｔ70が最も長く、
１×１０-5Torr以上の高真空度の下で真空蒸着したセル
７の場合にはその真空度に応じて応答時間ｔ70が短くな
る。これは、高い真空度で真空蒸着すると、ＷＯ3 薄膜
２中の不純物が減少するとともに、形成される薄膜２が
緻密となり、光照射時における電子・正孔対の分離効率
が高まるためであると考えられる。なお、この場合、１
×１０-4Torr以下の低真空度においても応答時間ｔ70が
短くなる傾向にあるが、そのような低真空度の下で真空
蒸着すると、雰囲気ガスから不純物が混入して薄膜２の
密着性が低下するので、よい結果は得られない。しか
も、基板温度が高くなるとそのような傾向はなくなるこ
とが確かめられた。
【００１６】次に、５×１０-6Torrの真空度の下で基板
温度を変えてＷＯ3 薄膜２を真空蒸着した数枚のガラス
基板３を用いてそれぞれセル７を形成し、そのセル７に
より同様の実験を行った。ただし、この場合には、セル
７の透過光強度が入射光強度の７０％になるまでの光照
射時間ｔ70のみでなく、そのときＷＯ3 薄膜２に生ずる
光起電力Ｖphをも計測した。その結果を図３のグラフに
示す。この図から明らかなように、真空蒸着時の基板温
度を高くするにつれて応答時間ｔ70が短くなる。そし
て、基板温度を２００℃以上として真空蒸着した場合に
は応答時間ｔ70が１００秒以下となり、十分に実用に耐
え得るものとなることがわかる。このように基板温度を
高くすると応答性が向上する理由は、ＷＯ3 薄膜２のガ
ラス基板３に対する密着性が向上するとともに、その薄
膜２の結晶化が促進されて、やはり光照射時における電
子・正孔対の分離効率が改善される結果であると考えら
れる。このことは、同図に示されているように、基板温
度が高くなるに従ってＷＯ3 薄膜２の光起電力Ｖphが大
きくなることからも推定される。
温度を変えてＷＯ3 薄膜２を真空蒸着した数枚のガラス
基板３を用いてそれぞれセル７を形成し、そのセル７に
より同様の実験を行った。ただし、この場合には、セル
７の透過光強度が入射光強度の７０％になるまでの光照
射時間ｔ70のみでなく、そのときＷＯ3 薄膜２に生ずる
光起電力Ｖphをも計測した。その結果を図３のグラフに
示す。この図から明らかなように、真空蒸着時の基板温
度を高くするにつれて応答時間ｔ70が短くなる。そし
て、基板温度を２００℃以上として真空蒸着した場合に
は応答時間ｔ70が１００秒以下となり、十分に実用に耐
え得るものとなることがわかる。このように基板温度を
高くすると応答性が向上する理由は、ＷＯ3 薄膜２のガ
ラス基板３に対する密着性が向上するとともに、その薄
膜２の結晶化が促進されて、やはり光照射時における電
子・正孔対の分離効率が改善される結果であると考えら
れる。このことは、同図に示されているように、基板温
度が高くなるに従ってＷＯ3 薄膜２の光起電力Ｖphが大
きくなることからも推定される。
【００１７】このように、真空蒸着の条件を変えること
により、ＷＯ3 薄膜２の構造が制御される。そして、基
板温度を２００℃以上、真空度を１×１０-5Torr以上と
して真空蒸着することにより、そのＷＯ3 薄膜２の電荷
分離効率が向上して、光インタカレーション現象が効率
よく発現するようになる。したがって、そのような条件
で真空蒸着したＷＯ3 薄膜２を用いて光インタカレーシ
ョンセル７を形成すれば、応答速度の高い光情報記録媒
体を得ることができる。しかも、そのＷＯ3 薄膜２は通
常の真空蒸着によって形成されるので、安価に得ること
ができるとともに、その特性も容易に安定させることが
できる。
により、ＷＯ3 薄膜２の構造が制御される。そして、基
板温度を２００℃以上、真空度を１×１０-5Torr以上と
して真空蒸着することにより、そのＷＯ3 薄膜２の電荷
分離効率が向上して、光インタカレーション現象が効率
よく発現するようになる。したがって、そのような条件
で真空蒸着したＷＯ3 薄膜２を用いて光インタカレーシ
ョンセル７を形成すれば、応答速度の高い光情報記録媒
体を得ることができる。しかも、そのＷＯ3 薄膜２は通
常の真空蒸着によって形成されるので、安価に得ること
ができるとともに、その特性も容易に安定させることが
できる。
【００１８】なお、上記実施例においては、光インタカ
レーション効果を示すｎ型の光半導体を用いたものにつ
いて説明したが、光デインタカレーション効果を示すｐ
型の光半導体を用いる場合にも、同様な条件で真空蒸着
することにより、同様な特性を有する光情報記録媒体を
得ることができる。また、電解質として液体電解質８を
用いる場合について説明したが、その電解質としては固
体あるいは半固体のものを用いることもできる。その場
合には、光情報記録媒体は上記実施例のようなセル構造
とされるとは限らない。
レーション効果を示すｎ型の光半導体を用いたものにつ
いて説明したが、光デインタカレーション効果を示すｐ
型の光半導体を用いる場合にも、同様な条件で真空蒸着
することにより、同様な特性を有する光情報記録媒体を
得ることができる。また、電解質として液体電解質８を
用いる場合について説明したが、その電解質としては固
体あるいは半固体のものを用いることもできる。その場
合には、光情報記録媒体は上記実施例のようなセル構造
とされるとは限らない。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、特定の条件の下で真空蒸着することによって
光半導体薄膜を形成するようにしているので、その半導
体薄膜の構造を最適に制御することができ、光インタカ
レーションあるいはデインタカレーション現象を効率よ
く発現させることができる。したがって、応答性に優
れ、しかも安価で特性の安定した光情報記録媒体を得る
ことが可能となる。
によれば、特定の条件の下で真空蒸着することによって
光半導体薄膜を形成するようにしているので、その半導
体薄膜の構造を最適に制御することができ、光インタカ
レーションあるいはデインタカレーション現象を効率よ
く発現させることができる。したがって、応答性に優
れ、しかも安価で特性の安定した光情報記録媒体を得る
ことが可能となる。
【図１】本発明の製造方法によって製造される光情報記
録媒体の特性を調べるために作製した光インタカレーシ
ョンセルの構造を示す概略断面図である。
録媒体の特性を調べるために作製した光インタカレーシ
ョンセルの構造を示す概略断面図である。
【図２】そのセルに用いられる光半導体薄膜を真空蒸着
によって形成するときの真空度が特性に及ぼす影響を示
すグラフである。
によって形成するときの真空度が特性に及ぼす影響を示
すグラフである。
【図３】その光半導体を真空蒸着するときの基板温度が
特性に及ぼす影響を示すグラフである。
特性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】本発明が適用される光情報記録媒体の作動原理
を説明するための、ｎ型光半導体と電解質との界面にお
けるエネルギバンド図である。
を説明するための、ｎ型光半導体と電解質との界面にお
けるエネルギバンド図である。
２ ＷＯ3 薄膜（光半導体薄膜） ３ ガラス基板 ７ 光インタカレーションセル（光情報記録媒体） ８ 電解質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．57〜 13！（1990）Ｐ．1324−1325 テレビジョン学会誌44〜12！（1990) Ｐ．1758−1761
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に設けられた光インタカレーショ
ン効果あるいは光デインタカレーション効果を示す光半
導体薄膜と、透明でかつ高イオン伝導性を有する電解質
とを、互いに接する状態に配置することによって構成さ
れる光情報記録媒体の製造方法において；前記光半導体
薄膜を、前記基板を２００℃以上に加熱した状態で、そ
の基板上に１×１０-5Torr以上の真空度の下で真空蒸着
することによって形成することを特徴とする、 光情報記録媒体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284233A JP2535271B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光情報記録媒体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284233A JP2535271B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光情報記録媒体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05101454A JPH05101454A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2535271B2 true JP2535271B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=17675897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3284233A Expired - Fee Related JP2535271B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光情報記録媒体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535271B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3969377B2 (ja) | 2003-10-07 | 2007-09-05 | 株式会社日立製作所 | 情報記録媒体および情報記録方法 |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP3284233A patent/JP2535271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．５７〜１３！（１９９０）Ｐ．１３２４−１３２５ |
| テレビジョン学会誌４４〜１２！（１９９０）Ｐ．１７５８−１７６１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05101454A (ja) | 1993-04-23 |
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Legal Events
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