JP2653425B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はレーザビーム等の照射により記録材料の相変
化を利用して情報を記録・消去する光記録媒体に係わ
り、特に記録状態を安定にした媒体に関するものであ
る。

（従来の技術） 情報の記録・再正のみならず、記録された情報の消去
を可能にした光記録媒体としては光磁気型，相変化性の
媒体が知られている。

この内、相変化型の光記録媒体は記録膜にレーザビー
ムを照射して加熱し、記録膜が平衡相と非平衡相との間
で可逆的に相転移することを利用して情報の記録・消去
を行っている。すならち、記録膜に光ビームを照射して
急速加速し、これを急速冷却することにより、平衡相か
ら非平衡相へ相転移を行って情報の記録がされる。ま
た、光ビームを照射して加熱したのち、徐冷することに
より、再び平衡相へ戻すことで記録情報の消去がされ
る。情報の再生は光ビームを照射して、情報が記録され
た非平衡相の部分と記録されていない平衡相の部分との
反射率、透過率の変化を読み取ることでなされる。

ところで、従来よりこの種の相変化型の光記録媒体と
しては、Te,Ge等のカルゴゲナイド系半導体を記録膜に
使用したものが知られている。

例えば、純Teは結晶化温度が室温付近（10℃前後）に
存在するので、記録情報が含まれるレーザビームを照射
し、純Te薄膜を平衡相から非平衡相へ相変化させて記録
を行っても、経時変化により非平衡相部分が平衡相に戻
り、記録が自然消去されるおそれがある。また、Geも薄
膜にすると化学的安定性に乏しく、大気中で次第に腐食
して劣化するので、記録の安定性がない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、従来の光記録媒体では、記録膜として
カルコゲナイド系半導体を使用していたので、安定した
記録状態を維持できないという問題点があった。

本発明は上記事情に基づいたものであり、その目的
は、経時変化によって記録した情報消去することがな
く、安定した記録状態を維持することができる光記録媒
体を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の光記録媒体は、記
録膜を融点が300℃乃至800℃の電子化合物で形成したも
のである。

（作用） 融点が300℃乃至800℃の範囲にある電子化合物は、光
ビーム照射による溶解急冷によって非平衡相化が可能で
あり、その平衡相化温度は室温以上であるので、非平衡
相化された記録ビットが室温で安定に存在する。

（実施例） 先ず、本発明の記録膜に使用される電子化合物につい
て説明する。

合金の組織状態には固溶体をつくる場合、規則合金を
つくる場合、金属間化合物をつくる場合及びこれらの混
合物をなす場合などがある。これらの内、金属間化合物
は、合金の成分元素の原子数が一定の整数比を保ち、そ
れらの各成分原子が単位となって結晶格子中で特定の位
置を占めているような合金をいい、原子価効果化合物、
原子半径効果化合物及び電子化合物等に大別される。

原子価効果化合物は、イオン結合的性格の強い電気化
学的化合物や等極結合的性格の強いものを含んでいる。

原子半径効果化合物は、成分原子の原子半径の比が重
要な因子となっている金属間化合物であ。

本実施例の記録膜に使用される電子化合物は、金属的
性質を示し、かなり広い範囲にわたる固溶領域をもつこ
とが多い金属間化合物であり、後述するような結晶構造
を有している。

これらの金属間化合物は、合金の中でも特に金属間の
結合が強く、その薄膜は光ビームの照射により溶融し急
冷すると容易に非平衡相化するものである。

非平衡相は、液体が急冷された組織であり、金属間の
結合が強いものほど急冷で非平衡相化し易い。

また、室温で非平衡相が安定に存在するためには平衡
相化温度が室温より高くなければならない。

一般に非平衡相の平衡相化温度は、絶対温度で表した
その物質の融点または液相温度の1/2〜2/3よりやや高い
温度であることが知られている。［参照、作花著「ガラ
ス非晶質の化学」p51,内田老鶴圃（1983）］。従って、
非平衡相状態の記録ビットが室温で安定に存在するため
には、電子化合物の融点が300℃以上であることが望ま
しい。

また、光記録媒体としての使用を考えると、記録媒体
上で光出力５〜20mW程度の光ビームで記録消去できるこ
とが必要であり、そのためには電子化合物の融点は800
℃以下であることが望ましい。

記録ビットを非平衡相から平衡相化して情報を消去す
る速度は、高速化が望まれており、電子化合物は、非平
衡相から平衡相への相変化が短範囲の原子の移動によっ
て達成されるので、その平衡相化速度が通常の合金組成
よりも極めて早い。

すなわち、一般に非平衡相形成能があるとして知られ
ている共晶組成の合金は、固溶体と固溶体あるいは固溶
体と金属間化合物などの混合組織であるので、その平衡
相化では、それぞれの相の結晶化が起こり、２相分離を
伴なう。その２相分離のために非平衡相の平衡相化で
は、原子の長範囲の移動が必要となり、しかも２段階の
平衡相化となるため、その平衡相化速度が遅い。一方、
金属間化合物では、相分離を伴なわず、短範囲の原子の
移動で１段階で平衡相化するため、平衡相化速度は極め
て速い。このため記録ビットの光ビームパルスにより高
速消去が可能である。

電子化合物は、一定の価電子濃度のあたりに決まった
結晶構造の中間相として出現するものとして知られ、価
電子濃度が3/2,21/13,7/4あたりに出現する「参照、阿
部著「金属組織学序論」p109,コロナ社］。いずれの結
晶構造のものも、短範囲の原子の移動によって非平衡相
から平衡相への相変化をする。

一定の価電子濃度21/13のあたりに決まった結晶構造
として出現するものである融点が300℃乃至800℃の電子
化合物の実例を次表に示す。

（日本金属学会編「金属データブック」丸善より） これらの電子化合物はスパッタ法による成膜で非平衡
相膜が得られ、高温でアニールすることにより平衡相膜
となる。さらに、光ビームによる溶融急冷により非平衡
相化する。この相変化に伴ない膜の表面反射率が変化す
るので、この性質を利用して情報の記録，再正，消去を
行なうことができる。

また、これらの電子化合物は、金属間の結合が強く、
安定な化合物であるので、酸化等による膜の劣化がな
い。

第１図は本発明に係る光記録媒体の一実施例の断面を
示しており、図示する光記録媒体１は、基板3,第１の保
護膜5,記録膜7,第２の保護膜９及び紫外線硬化樹脂（U
V）膜11をこの順番で積層して円板状に形成したもので
ある。

基板３は、アクリルやポリカーボネート等の樹脂また
はガラスにより形成された透明基板である。

第1,第２の保護膜5,9はSiO₂,AlN,SiNの誘導体をスパ
ッタ法又は蒸着法で50〜5000Åの厚さで形成したもので
ある。これら保護膜5,9により、記録膜７の酸化や記録
時における記録膜７の飛散あるいは穴明けが防止され
る。

また、上記UV膜11は、第２の記憶膜９上にUV樹脂を塗
布して紫外線で硬化したもので、このUV膜11により光記
録媒体１の使用時における傷やひび割れ等の機械的損傷
が防止される。

記録膜７は、前記表中に示した一定の価電子濃度21/1
3のあたりに決まった結晶構造として出現するものであ
る融点が300℃乃至800℃のCu₂Ga,Cu₅Cd₈のいずれかの電
子化合物から選択され、スパッタ法または蒸着法にて第
１の保護膜５上に50〜5000Åの厚さで成膜される。

以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例−１） SiO₂ターゲットを使用してスパッタ法によりガラス基
板上に厚さ1000ÅのSiO₂膜を形成し第１の保護膜５とし
た。

次にCuターゲットとGaターゲットを使用して２元同時
スパッタ法により各ターゲットに投入するパワーを調整
することによって、Cu₂Gaから成る記録膜７を厚さ1000
Åで第１の保護膜５上に形成した。

次いで、記録膜７上に第１の保護膜５と同様の方法で
厚さ1000ÅのSiO₂膜を形成して第２の保護膜９とした。
さらに、この第２の保護膜９上にUV樹脂を塗布し、紫外
線を照射して硬化させてUV膜11を形成した。

上述のように形成された記録膜７は成膜時には非平衡
相のため、5mWのレーザビームを連続照射し、徐冷して
平衡相化した。次いで、記録情報を含む出力9mW,パルス
幅200nsのレーザビーム15を照射し、急速冷却して記録
膜７を非平衡相化し記録ビット部13を形成して情報の記
録をした。

第２図に、ガラス基板の上にCu₂Ga電子化合物を膜厚1
000Åでスパッタ法により成膜した後、上述のように情
報の記録（非平衡相化）がされたサンプルの温度60℃，
相対湿度80％RHにおける環境試験の結果を示す。同図
は、初期の表面反射率R₀に対する変化率R/R₀でプロット
してあるが、記録されてから20日後でもほとんど変化率
R/R₀に変化はみられず、記録が安定して維持されている
ことがわかった。また、Ｘ線回折の結果では成膜直後の
サンプルは非平衡相であり、20日後のサンプルでも非平
衡相であった。

従来のTe膜では、変化率R/R₀が初期から大きく低下
し、20日後のサンプルをＸ線回析したところ、平衡相化
していた。またGe膜では、変化率R/R₀が増加し、20日後
のサンプルをＸ線回析したところ、まだ非平衡相であっ
たが、表面全体に錆が発生していた。

また、出力約2mW,パルス幅２μｓのレーザビームを非
平衡相の記録ビット13に照射し記録膜７の結晶化温度以
上に加熱して徐冷することにより容易かつ高速に情報の
消去をすることができる。

なお、本実施例の光記録媒体１では、単面記録の光記
録媒体１について説明したが、本発明はこれに限られ
ず、本実施例構造を有する２枚の光記録媒体１のUV膜11
同志を接着層を介して貼り合せた両面記録の光記録媒体
にも適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、情報の記録がさ
れる薄膜を融点が300℃乃至800℃の電子化合物で形成し
たので、情報が記録された非平衡相部分が経時変化によ
り平衡相化することがない。このため、記録情報が自然
消去するおそれがなく、長時間にわたって安定した記録
状態が維持される信頼性の高い光記録媒体を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光記録媒体の一実施例の構成を示
す断面図、第２図は本発明に係る光記録媒体の一実施例
の表面反射率変化率特性を示す図である。 １……光記録媒体 ３……基板（基体） ５……第１の保護膜 ７……記録膜（薄膜） ９……第２の保護膜 11……UV膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−9542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30415（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−157894（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームの照射条件に応じ基体に積層され
   た薄膜を平衡相と非平衡相との間で可逆的に相転移させ
   ることにより情報の記録・消去を行う相変化型の光記録
   媒体において、 基板と、 この基板上に、SiO₂,AlN,SiNのいずれかより選択された
   誘電体をスパッタ法または蒸着法のいずれかの方法で50
   〜5000Åの厚さで形成した第１の保護膜と、 この第１の保護膜上に、成分元素の原子数が一定の整数
   比を保ち、それらの各成分原子が単位となって結晶格子
   中で特定の位置を占めている合金である金属間化合物の
   一つであって、かつ金属的性質を示し、かなり広い範囲
   にわたる固容領域を持ち、一定の価電子濃度21/13のあ
   たりに決まった結晶構造として出現するものである融点
   が300℃乃至800℃の電子化合物の一つであるCu₂Ga電子
   化合物を、スパッタ法または蒸着法のいずれかの方法に
   て、50〜5000Åの厚さで成膜してアモルファス状態の薄
   膜を形成し、この成膜時のアモルファス状態の薄膜に、
   ５〜20mWの光出力範囲内の第１の光出力の光ビームを連
   続照射し徐冷して結晶化した後、前記光出力範囲内で前
   記第１の光出力よりも高い記録情報を含む第２の光出力
   の光ビームを照射し急速冷却しアモルファス化すること
   により記録ビット部を形成して情報が記録され、前記光
   出力範囲内で前記第１の光出力よりも低い第３の光出力
   の光ビームを前記アモルファスの記録ビットに照射し、
   結晶化温度以上に加熱して徐令することにより前記記録
   された情報が消去される記録膜と、 この記録膜上に、SiO₂,AlN,SiNのいずれかにより選択さ
   れた誘電体をスパッタ法または蒸着法にいずれかの方法
   で50〜5000Åの厚さで形成した第２の保護膜と、 この第２の保護膜上に紫外線硬化樹脂を塗布して紫外線
   で硬化した紫外線硬化樹脂層と、 から成ることを特徴とする光記録媒体。