JP2746896B2 - 光学記録媒体 - Google Patents

光学記録媒体

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な光学記録媒体に関するものである。さ
らに詳しくいえば、本発明は、基板上に設けられる光学
記録膜にレーザービームを照射し、照射部分の光学定数
の変化を利用して、例えば画像や音声などのアナログ情
報、あるいは電子計算機などのデータやデジタルオーデ
ィオ信号などのデジタル情報を高速、高密度に記録し、
かつ高速で消去することのできる光学記録媒体に関する
ものである。
従来の技術 レーザービームの照射によって、記録膜に情報の記録
を行う方法については、種々の方法が知られているが、
その中でも記録膜の相変化を利用する方法は、1つのビ
ームによって同時消録できる、いわゆる単一ビームのオ
ーバライト(重ね書き)が可能であり、かつ磁気記録方
式に比べて高密度記録ができ、記録容量の点でも有利で
ある上に、開孔やバブルなどの形状変化を伴わず、また
記録、消去に際して磁場を用いる必要がなく、さらに2
枚のディスク単板を直接貼り合わせた全面接着型ディス
クが可能であるなど、多くの長所を有している。
このような記録膜の相変化を利用して情報の記録や消
去を行う光学記録媒体においては、その多くが記録膜の
非晶質と結晶の間の相変化を利用するために、該記録膜
としては、非晶質半導体が多く用いられており、例えば
Te−Ge,Te−Ge−Tl,Te−Ge−Se,In−Se,In−Se−Tl,Te
−Ge−Snなどのカルコゲン系材料が主流を占めている。
ところで、ディスクの線速度をv、レーザービームの
径をdとした場合、記録膜のある場所がレーザービーム
に照射されている時間はd/vであるので、記録膜として
は該d/vよりも短い結晶化時間を有することが重要であ
る。
しかしながら、前記材料から成る従来の記録膜は、い
ずれも記録・消去可能な相変化記録膜として用いる場合
には、結晶化の速度が遅いという問題がある。また、情
報の記録は非晶質を形成することによって行われるた
め、記録膜は低融点でかつ非晶質になりやすい材料から
成るものが有利であるが、従来の材料では、非晶質にな
りやすいものは結晶化速度が遅く、かつ耐酸化性が不十
分であるなどの欠点を有していた。
発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の記録膜の相変化を利用し
て情報の記録や消去を行う光学記録媒体が有する欠点を
克服し、記録膜の結晶化速度が速く、情報を高速、高密
度に記録することができ、かつ記録・消去感度に優れ、
非晶質の安定性の良好な光学記録媒体を提供することを
目的としてなされたものである。
課題を解決するための手段 本発明者らはこのような優れた特徴を有する光学記録
媒体を開発するために鋭意研究を重ねた結果、光学記録
膜に特定の組成を有する材料を用いることにより、前記
目的を達成しうることを見い出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、基板上に、レーザービームを照
射することにより相変化を誘起する材料から成る光学記
録膜を設け、該相変化によって生じる光学定数の変化に
より情報を記録及び消去する光学記録媒体において、該
光学記録膜が、一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zMz (式中のMはAu,Pb,Ni,Pt,Cu,Co,Pb及びBiの中から選
ばれた少なくとも1種の元素を示し、x,y及びzは、そ
れぞれ 0.3≦x≦0.9、 0<y<0.2 及び0<z≦0.2 の範囲の数である) で表わされる組成を有するか、あるいは一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zAgz (式中のx,y及びzは、それぞれ 0.3≦x≦0.9、 0<y<0.2 及び0<z≦0.2 の範囲の数である) で表わされ、かつGeTe−Ag2Te−Sb2Te3の擬三元系状態
図において、(Ge7Sb6Te16)、(AgGe7Sb7Te16)、(Ag
Ge3Sb15Te27)及び(Ge3Sb14Te24)の4点を結ぶ四角形
領域外にある組成を有することを特徴とする光学記録媒
体を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光学記録媒体における光学記録膜は、前記M
すなわちAu,Pd,Ni,Pt,Cu,Co,Pb及びBiの中から選ばれた
少なくとも1種の元素又はAgと、Te,Sb及びGeの3元素
とから成っており、その組成は、一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zMz (式中のMは前記と同じ意味をもち、x,y及びzは、そ
れぞれ 0.3≦x≦0.9、 0<y<0.2 及び0<z≦0.2 の範囲の数である) で表わされるか、あるいは一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zAgz (式中のx,y及びzは前記と同じ範囲の数である) で表わされ、かつGeTe−Ag2Te−Sb2Te3の擬三元系状態
図において、(Ge7Sb6Te16)、(AgGe7Sb7Te16)、(Ag
Ge3Sb15Te27)及び(Ge3Sb14Te24)の4点を結ぶ四角形
領域外にある。
前記記録膜に用いられるTeとSbについて説明すると、
Sb−Te2元系合金は記録・消去が可能な感材であり、第
1図にその平衡状態図を示す。この図から、該2元系合
金はTe濃度が29原子数%と89原子数%のところで共晶点
を有し、低融点であって、記録感度が高いことが分か
る。しかしながら、このSb−Te2元系合金は非晶質の安
定性が悪いという欠点を有している。
このような欠点は、Sb−Te2元系合金にGeを添加する
ことによって克服できる。すなわち、Geは結晶化温度を
上昇させ、非晶質を安定にするという効果を有してい
る。第2図に、このTe,Sb及びGeの3元系の組成図を示
す。第2図は、(Sb100Te0Ge0)、(Sb0Te100Ge0)及び
(Sb0Te0Ge100)を頂点とする三角座標図であって、Sb
−Te2元系合金の共晶点、すなわち(Sb71Te29)及び(S
b11Te89)の2点と(Sb0Te0Ge100)の点を線分A,B,Cで
結んだ三角形の内側の領域で表わされる組成のものは、
感度がよく、かつ非晶質が安定であると考えられる。し
かし、Geはそれ自体融点が高い(940℃)ために、多量
に添加すると融点が高くなって感度が低下するので、感
度の点から、Geの添加量は20原子数%未満であることが
必要である。すなわち、Geの含有量は線分DよりGeが少
ない領域で選ばれる。したがって、第2図において、線
分A,B,CおよびDで囲まれた四角形の領域内の組成のも
のは、高感度でかつ非晶質が安定である。
しかしながら、この領域の組成のものは、結晶化速度
が遅く、高速記録や消去が不可能であるという欠点を有
している。したがって、前記領域の組成において、結晶
化速度を向上させるために、本発明においては、前記3
元系組成に、さらに第4成分として、Au,Pd,Ni,Pt,Cu,C
o,Pb及びBiの中から選ばれた少なくとも1種の元素又は
Agが添加される。ただし、本発明において第4成分とし
てAgを添加した組成物においては、その組成はさらにGe
Te−Ag2Te−Sb2Te3の擬三元系状態図において、(Ge7Sb
6Te16)、(AgGe7Sb7Te16)、(AgGe3Sb15Te27)及び
(Ge3Sb14Te24)の4点を結ぶ四角形領域外にある。こ
れらの元素はTeを含む材料中で、Teの鎖状原子配列の間
に割り込むことによって、鎖状配列全体で動くより分子
形態で移動するため結晶化速度が速くなると考えられ
る。したがって、前記元素を添加することにより結晶化
速度を速めることができる。しかし、該元素を多く添加
しすぎると、非晶質と結晶の間の光学定数の変化が小さ
くなり、十分な信号振幅が取れなくなるので、その添加
量は20原子数%以下の範囲で選ぶ必要がある。
以上のことから、前記一般式(I)で示される組成を
有する材料から成る記録膜は、記録・消去感度が高く、
かつ非晶質が安定である上、結晶化速度を速くて、高速
記録や消去が可能である。
本発明の光学記録媒体においては、前記光学記録膜の
少なくとも一方の側に、記録膜の酸化などの経時変化を
防ぐために、保護膜を設けることが好ましい。この保護
膜の材料としては、金属又は半金属の酸化物、フッ化
物、窒化物、硫化物、炭化物、ホウ化物や金属などの無
機物、あるいは有機物、さらにはこれらの混合物や複合
材料などが挙げられる。
また、該光学記録膜には、その光入射側に反射防止膜
を設けてもよいし、光入射の反対側に反射膜を設けても
よい。
前記の光学記録膜、保護膜、反射防止膜及び反射膜の
形成方法については特に制限はなく、公知の方法、例え
ば真空蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリ
ング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、電子
ビーム蒸着、プラズマ重合などの方法を、目的、材料な
どに応じて適宜用いることができる。本発明における光
学記録膜の最適膜厚は、その組成により異なるが、通常
300〜1500Åの範囲で十分なコントラストが得られる。
本発明の光学記録媒体において、光学記録膜が設けら
れる基板としては、例えばガラス板やガラス板上に光硬
化性樹脂層を設けたもの、あるいはポリカーボネート、
アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどのプ
ラスチック基板、アルミニウム合金などの金属板などが
用いられる。
発明の効果 本発明の光学記録媒体は、記録膜の結晶化速度が速
く、情報を高速、高密度に記録することができ、かつ記
録、消去感度に優れる上、非晶質の安定性が良いなどの
優れた特徴を有している。
実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。
参考例 直径130mm、厚さ1.2mmのポリカーボネート基板上に、
次表に示す組成の記録膜を真空共蒸着法により形成し
た。真空蒸着装置としては、3つの蒸着源が配置され、
これらのうちの2つは抵抗加熱法により、残り1つは電
子ビーム法により蒸着が可能なものを用いた。
このようにして形成された基板上の記録膜に、基板が
静止した状態でレーザービームを照射することにより、
記録膜の特性を評価した。評価は、レーザービームの発
光時間を20nsから60μsまで、レーザービームのパワー
は、0mWから10mWまでの範囲内で任意に変えることによ
り行った。その結果を次表に示す。
該表は、種々の組成の記録膜(TexSb1-x)1-yGeyの組成
と記録パワー及び結晶化速度関係を示したものである。
なお、記録パルスのパルス巾は、200nsに固定してあ
る。
この表から、Ge及びSbの含有量が増えるに伴い、大き
な記録パワーを必要とすることが分かる。したがって、
高感度化の点から、Geの含有量は20原子数%未満、Sbの
含有量は70原子数%以下であることが望ましいことが分
かる。
また、Teはその含有量が増加すると共に記録パワーが
小さくなり、高感度化の点では好都合であるが、含有量
が、90原子数%を超えると記録時に開孔しやすいので、
90原子数%以下の含有量が望ましいことが分かる。
さらに、この表から、この領域の組成のものは結晶化
速度が遅いことが分かる。ここで、結晶化速度とは、最
初、非晶質状態にレーザービームの連続光を照射し、完
全に結晶化させたのち、記録パルスを照射することによ
って、記録ピットを形成し、その記録ピットを完全に消
去できる、すなわち反射率が最初に結晶化させた状態と
同じレベルに戻るのに要する時間のことである。
実施例1 参考例と同様にしてTe49Sb33Ge18の組成にさらにAu又
はPdを添加した試料を調製し、その結晶化速度を測定し
た。第3図は、このようにして測定されたAu又はPdの添
加量(原子%)と結晶化速度(μs)との関係を示すグ
ラフであって、Auの場合を実線、Pdの場合を破線で示
す。
この図から明らかなように、Au及びPdの添加量が増加
するとともに結晶化速度は大きくなる。
次に、上記の試料について、その信号振幅の変化を測
定し、その結果をグラフとして第4図に示す。この図か
ら明らかなように、Au又はPdの添加量が増加するととも
に信号振幅は小さくなる。
実施例2 参考例と同様にしてTe64Sb17Ge19の組成に、さらにAu
又はPdを添加した試料を調製し、添加量と結晶化速度の
関係を調べた。その結晶を第5図に示す。実線はAuの場
合、破線はPdの場合である。
この図から明らかなように、Au及びPdの添加量が増加
するとともに結晶化速度は大きくなる。
実施例3 あらかじめ溝及びピットを設けてあるポリカーボネー
ト基板上に、実施例1と同様の作成法により、まず保護
膜として厚さ100nmのSiO2膜を形成したのち、その上に
記録膜を形成し、次いでその上に変形防止兼保護膜であ
る厚さ200nmのSiO2膜を形成した。以上の層構成をもつ
蒸着膜に紫外線効果樹脂膜を約4μmの厚さに塗布し、
紫外光照射により、これを硬化させた。
このようにして作成された光学記録媒体を回転させな
がら、レーザービームを照射することにより、記録膜の
評価を行った。評価は、回転数1800rpm、レーザービー
ムのパワーは0mWから20mWまで変化させて行った。ま
た、評価した記録膜の組成は、(Te49Sb33Ge18)90Au10
び(Te49Sb33Ge18)90Pd10である。
まず、基板上の線速約8m/sの所で評価を行った。最初
にレーザービームを8mWのパワーで、基板一周分連続発
光させて、完全に結晶化させた。このようにして結晶化
させたのちに、この部分に2MHzの信号を記録した。第6
図は、記録パワーを変えた場合の再生信号C/Nの変化を
示すグラフである。
実線はAuの場合、破線はPdの場合である。
この図から、記録膜は、14mWという低パワーで記録で
き、高感度であることが分かる。次に、ここに8mWの連
続光を照射すると、いずれの記録パワーにおいてもC/N
が約10dB程度により、記録信号が消去されていることが
確認できた。したがって、該記録膜は、高感度で、かつ
高速消去が可能な特性を有するものである。
以上AuとPdを添加した場合を例として示したがその外
Ni,Pt,Cu,Ag,Co,Pd及びBiについてもほほ同様の結果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はSb−Te2元系合金の平衡状態図、第2図は、本
発明の光学記録媒体の記録膜を構成する元素のうち、T
e,Sb及びGeの組成範囲を示す三角座標図、第3図は本発
明の実施例1におけるAuまたはPdの添加量と、結晶化速
度との関係を示すグラフ、第4図は同じ例の信号振幅の
変化を示すグラフ、第5図は本発明の実施例2における
Au又はPdの添加量と結晶化速度との関係を示すグラフ、
第6図は、本発明の実施例3のAu又はPdを添加した場合
のレーザーパワーと信号出力との関係を示すグラフであ
る。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に、レーザービームを照射すること
    により相変化を誘起する材料から成る光学記録膜を設
    け、該相変化によって生じる光学定数の変化により情報
    を記録及び消去する光学記録媒体において、該光学記録
    膜が、一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zMz (式中のMはAu,Pb,Ni,Pt,Cu,Co,Pb及びBiの中から選ば
    れた少なくとも1種の元素を示し、x,y及びzは、それ
    ぞれ 0.3≦x≦0.9、 0<y<0.2 及び0<z≦0.2 の範囲の数である) で表わされる組成を有することを特徴とする光学記録媒
    体。
  2. 【請求項2】基板上に、レーザービームを照射すること
    により相変化を誘起する材料から成る光学記録膜を設
    け、該相変化によって生じる光学定数の変化により情報
    を記録及び消去する光学記録媒体において、該光学記録
    膜が、一般式 〔(TeXSb1-x)1-yGey1-zAgz (式中のx,y及びzは、それぞれ 0.3≦x≦0.9、 0<y<0.2 及び 0<z≦0.2 の範囲の数である) で表わされ、かつGeTe−Ag2Te−Sb2Te3の擬三元系状態
    図において、(Ge7Sb6Te16)、(AgGe7Sb7Te16)、(Ag
    Ge3Sb15Te27)及び(Ge3Sb14Te24)の4点を結ぶ四角形
    領域外にある組成を有することを特徴とする光学記録媒
    体。
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