JP2712207B2 - 光学式情報記録媒体 - Google Patents

光学式情報記録媒体

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JP2712207B2
JP2712207B2 JP62307871A JP30787187A JP2712207B2 JP 2712207 B2 JP2712207 B2 JP 2712207B2 JP 62307871 A JP62307871 A JP 62307871A JP 30787187 A JP30787187 A JP 30787187A JP 2712207 B2 JP2712207 B2 JP 2712207B2
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鋭二 大野
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザー光線等の光学的手段を用いて情報信
号を高密度かつ高速に記録再生し、かつ書き換え可能な
光学式情報記録媒体に関するものである。 従来の技術 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録再生を行
う技術は公知であり、現在文書ファイルシステム、静止
画ファイルシステム等への応用が行われている。また書
き換え可能型の情報記録システムについても研究開発が
なされており、事例が報告されている。光ディスクの記
録をつかさどる光学的活性層には主にTe,Seなどのカル
コゲン、またはその化合物(カルコゲン化物)を主成分
としている。これらの物質においては、加熱・冷却の条
件を変えることによりアモルファス相と結晶相の間で可
逆的に相変化させることができる。このとき結晶相とア
モルファス相とで光学定数が変化し反射率が変化するの
で、これを光学的に検出することにより情報の再生を行
うものである。 アモルファス相は、例えば強くて短いパルスレーザー
光を照射し、照射部を液相まで昇温し、その後急冷する
ことににより得られる。一方結晶相は、例えば弱くて長
いパルスレーザー光を照射して、アモルファス相を加熱
・徐冷することにより得られる。光学定数の変化は主に
反射率の変化として観測される。 書き換え可能型光ディスク装置の場合には、アモルフ
ァス相を記録された信号に対応させ、結晶相を消去した
状態に対応させる。すなわち、結晶の海のなかにアモル
ファスの島が浮かんでいる状態が情報の記録されたパタ
ーンである。この方が逆の場合と比べて高速なスイッチ
イングが要求される記録時に急冷条件で対処できるの
で、有利である。 これまでに提案されている光学的活性材料の具体例と
しては、例えば、Ge15Te81Sb2S2(特公昭47−26897号公
報)、Te−Ge−Au系合金(特開昭61−219692号公報)、
Te−Ge−Sn−Au系合金(特開昭61−270190号公報)等が
ある。 発明が解決しようとする問題点 しかし、アモルファス相と結晶相の間の相変化を利用
する相変化型光ディスクでは、古い信号を消去する場
合、完全に消去できず消し残りを生ずる場合があった。
消し残り信号は、次に書き込まれる信号にとってはノイ
ズとなるために相変化型光ディスク実現のために大きな
問題の1つとなっている。 消し残りを生じる最大の原因は、信号を消去したとき
の結晶状態が、記録ビットが存在していた部分と存在し
ていなかった部分では異なるために、光学的特性(反射
率)にも差が生じるためと考えられる。 問題点を解決するための手段 光、または熱等の手段を用いて光学活性材料をアモル
ファス相と結晶相の間で可逆的に相変化させ光学定数の
変化を生じさせることにより、情報の記録、再生、消去
を行なう書換え可能な光学式情報記録媒体において、光
学定数の変化を示す記録薄膜中に、金属あるいは半金属
のフッ化物を、金属あるいは半金属の量で0.5〜10at%
含ませる。 作用 本発明によれば、記録薄膜中の光学的活性材料(光ま
たは熱等の照射によって、アモルファスと結晶の間で相
変化を起こす母材量)の結晶粒が必要以上に巨大化する
のをフッ化物が抑制するものと考えられ、結果として消
し残り信号の小さな光ディスクを得ることができる。 実施例 前述のごとく、アモルファス状態と結晶状態の相変化
を利用する相変化型光ディスクにおいては、信号消去時
の消し残りを小さくするということが高い性能を引き出
すのに必要である。 本発明者等は、アモルファス状態と結晶状態の間で相
変化を示す記録薄膜中に、金属あるいは半金属のフッ化
物を添加することにより、消し残りを小さくすることが
できるという特性を見いだした。 すなわち、消し残りを生じる原因は、信号を消去した
ときの結晶状態が記録ビットが存在していた部分と存在
していなかった部分では異なるために、光学的特性(反
射率)にも差が生じることにあると考え、結晶状態を均
一化するための様々な手段を検討した。結晶状態を均一
化するということは結晶粒の大きさを揃えるということ
を意味しており、つまり、必要以上に結晶粒が巨大化す
るのを防げばよいと考えられ、その目的で金属あるいは
半金属のフッ化物の添加を試みた。ここで添加物として
金属あるいは半金属のフッ化物を選択したのは以下の理
由による。 1)金属あるいは半金属のフッ化物は光学的活性材料と
固溶しないために、記録薄膜の光学的特性をほとんどそ
こなうことなく微結晶間に入り込んで結晶の巨大化を阻
止することができると考えられる。 2)もし、フッ素が元の金属あるいは半金属の元素から
遊離して光学的活性材料中に入り込んだとしても、フッ
素は1価であるために結晶成長の際に原子間の結合を断
ち切って、結晶の巨大化を防ぐことができるものと考え
られる。 このような考え方に基づき実験を行った結果、以下の
ことが分かった。 1)記録薄膜中に、金属あるいは半金属のフッ化物を添
加することにより消し残り信号を低減することができ
る。 2)消し残り信号の低減効果は実験に用いたすべてのフ
ッ化物(フッ化アンチモン:SbF3、フッ化銀:AgF、フッ
化クロム:CrF3、フッ化鉛:PbF2、フッ化ニッケル:Ni
F2、フッ化バナジウム:VF3、フッ化ビスマス:BiF3、フ
ッ化マンガン:MnF2)において確認され、特に、フッ化
クロム、フッ化鉛、フッ化バナジウム、フッ化マンガン
においてその効果は顕著である。 3)消し残り信号の低減効果は実験に用いたすべての光
学的活性材料(TeGeSnAu系,GeSbTe系,GeSbSeTe系,SbAgT
e系,InSe系)において確認された。 4)金属あるいは半金属のフッ化物の添加効果は、その
添加量が金属あるいは半金属の量として0.5at%〜10at
%含まれるときに最も大きい。 本実施例では実験の都合上検討するフッ化物の種類に
は限界があったが、実験に用いて総てのフッ化物におい
て、その効果が認められたことから考えて、その他の金
属あるいは半金属のフッ化物にも同様の効果があるとい
うことは容易に類推できる。 同様に、光学的活性材料においてもアモルファス状態
から結晶状態へ相変化する材料であれば、実験で用いた
以外の材料でも同様な効果が期待できるということは容
易に類推できる。 尚、記録薄膜中への金属あるいは半金属のフッ化物の
添加効果の理由として、ここではフッ化物が結晶の巨大
化を阻止していると考えたが、逆にフッ化物が結晶核と
なって、多くの微結晶を形成してしまうために巨大結晶
の成長が抑制されるとも考えられ、その理由は必ずしも
明確ではない。 次に、具体的実施例で説明する。 記録層は真空蒸着、またはスパッタリングなどの方法
で、透明基板の上に形成し、形成後の記録膜はアモルフ
ァスである。記録媒体の構造を第2図に示す。1は基
板、2は基板を熱から保護するための無機物よりなる耐
熱保護層、3は記録薄膜であるが、この記録薄膜は光ま
たは熱等の照射によって、アモルファスと結晶の間で相
変化を起こす光学的活性材料に、金属あるいは半金属の
フッ化物を添加したものである。4は2と同様な耐熱保
護層であり、5の接着材により6の保護基板を貼り合わ
せている。記録、再生、消去を行うレーザー光は1の基
板側から入射させる。 基板の材質は、ガラス、石英、ポリカーボネート、あ
るいは、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を使用でき
るが、本実施例では130mmφのPMMAを使用した。 記録薄膜は総て多元蒸着法(最大5元蒸着まで可能)
により形成し、その膜厚はおよそ100nmである。また、
耐熱保護層の材料には硫化亜鉛(ZnS)を用いた。耐熱
保護層の膜厚は、光学的、および、熱設計的に最適にな
るように決定した。具体的には基板側は、100nm、記録
膜上には200nm設けた。 以上のようにして作製した光ディスクの評価は、特公
昭59−71140に記載されている方法で、実際に信号を記
録・消去することにより行った。すなわち、信号の記録
は結晶状態のトラック上に1μmφ程度に絞り込んだレ
ーザー光を変調して照射することにより行い、信号の消
去は、トラック上で徐熱・徐冷を得るために、トラック
方向に長く引き延ばした長円形のレーザー光(本実施例
では、1×10μm)を照射して行った。そして記録され
た信号のC/N(信号対雑音比)と消去したときの消去率
を測定した。消去率は消し残りが小さいほど小さくなる
(負の方に大きくなる)。 本実施例における具体的な記録・消去条件は以下のよ
うである。 ・ディスクの線速度(レーザースポットと光ディスク
の相対速度)……10m/s ・記録信号周波数……2.5MHz ・記録パワー……8〜15mW(盤面上) ・消去パワー……12〜25mW(盤面上) 実施例1 光学的活性材料であるTe60Ge10Sn5Au25にフッ化物と
してBiF3,MnF2,PbF2を濃度を変えながら添加した光記録
薄膜を有する光ディスクの、C/Nの変化の様子を第2図
に、また、消去率の変化の様子を第3図に示す。なお、
この場合の記録パワーは10mW,消去パワーは20mWであ
る。フッ化物の添加濃度は、添加されたフッ化物の金属
あるいは半金属の膜中における含有濃度で示している。 第2図から以下のことが分かる。 1)フッ化物がBiF3,MnF2,PbF2のいずれであっても、フ
ッ化物の添加によって、C/Nの低下を招くことなく消去
率を向上させることができる。 2)フッ化物の添加効果は少量でも確認されるが、逆に
多すぎるとC/Nの低下を招く。最適なフッ化物の添加量
は、添加されたフッ化物の金属あるいは半金属の膜中に
おける含有濃度が0.5at%〜10at%の範囲である。 3)Te60Ge10Sn5Au25への添加効果は、MnF2とPbF2の場
合において特に大きい。 なお、作成した記録薄膜をX線光電子分光法(ESCA)
で組成分析を行ったところ、Bi,MnあるいはPbの他にフ
ッ素原子Fの存在が確認された。 実施例2 光学的活性材料としてGeSbTe系、GeSbSeTe系、SbAgTe
系、InSe系を採用し(具体的には、Ge15Sb35Te50、Ge10
Sb30Se10Te50、Sb25Ag25Te50、In55Se45)、また添加す
るフッ化物としてSbF2,AgF,CrF3,NiF2,VF3を採用して成
膜した記録薄膜を有する光ディスクのC/Nと消去率を第
1表に示す。 なお、信号の記録パワーと消去パワーはそれぞれ、Ge
15Sb35Te50のとき12mWと20mW、Ge10Sb30Se10Te50のとき
11mWと23mW、Sb25Ag25Te50のとき12mWと17mW、In55Se45
のとき10mWと25mWとした。 また、フッ化物の添加濃度は、総ての場合、添加され
たフッ化物の金属あるいは半金属の膜中における含有濃
度が5at%となるようにした。 第1表から以下のことが分かる。 1)実験に用いた総てのフッ化物(MnF2,PbF2,BiF3,SbF
2,AgF,CrF3,NiF2,VF3)において、光ディスクの消去率
を向上させる添加効果が見られる。この効果は実験に用
いた総ての光学的活性材料において確認された。 2)消去率を向上させる効果は、総てのフッ化物に見ら
れるが、とりわけMnF2,PbF2,CrF3およびVF3のとき大き
く、5dB以上の消去率の改善が見られる。 発明の効果 本発明によれば記録信号C/Nが大きく、かつ消し残り
信号の小さな相変化型光ディスクを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例における光学式情報記録媒体
の構造を示す断面図、第2図はC/Nのフッ化物添加量依
存性を示すグラフ、第3図は消去率のフッ化物添加量依
存性を示すグラフである。 1……基板、2……耐熱保護層、3……記録薄膜、4…
…耐熱保護層、5……接着材、6……保護基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−226440(JP,A) 特開 昭62−226441(JP,A) 特開 昭62−152786(JP,A) 特開 昭62−222442(JP,A) 特開 昭62−222443(JP,A) 特開 昭62−32087(JP,A) 特開 昭63−179425(JP,A) 特開 昭62−226438(JP,A) 特開 昭60−179953(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.光、または熱等の手段を用いて光学活性材料をアモ
    ルファス相と結晶相の間で可逆的に相変化させ光学定数
    の変化を生じさせることにより、情報の記録、再生、消
    去を行なう書換え可能な光学式情報記録媒体において、
    光学定数の変化を示す記録薄膜中に、金属あるいは半金
    属のフッ化物を含み、前記記録薄膜中の前記フッ化物の
    含有量が、金属あるいは半金属の量で0.5〜10at%であ
    ることを特徴とする光学式情報記録媒体。 2.金属あるいは半金属のフッ化物が、フッ化アンチモ
    ン(SbF3)、フッ化銀(AgF)、フッ化クロム(Cr
    F3)、フッ化鉛(PbF2)、フッ化ニッケル(NiF2)、フ
    ッ化バナジウム(VF3)、フッ化ビスマス(BiF3)、フ
    ッ化マンガン(MnF2)のうちの少なくとも1種であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学式情報
    記録媒体。 3.金属あるいは半金属のフッ化物が、フッ化クロム
    (CrF3)、フッ化鉛(PbF2)、フッ化バナジウム(V
    F3)、フッ化マンガン(MnF2)のうちの少なくとも1種
    であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光
    学式情報記録媒体。 4.記録薄膜中における光学活性材料がTeGeSnAu系、Ge
    SbTe系、GeSbSeTe系、SbAgTe系、InSe系のいずれかであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学式
    情報記録媒体。
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