JP3816245B2 - Memory member - Google Patents

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録する記憶部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の記憶部材として、例えば、追記型コンパクトディスク(CD−R)等に代表される光記録媒体がある。これは、一般に、基板上に有機色素等からなる記録層(光吸収層)を設け、更にその上に金、銀等からなる反射層を設けた構成とし、外部エネルギーとしてレーザ光を照射することにより、上記記録層を変形或いは変性させて光学特性を変化させ、情報を記録するものである。そして、記録部分と未記録部分との反射率差を利用して情報を光学的に再生する。
【0003】
しかしながら、上記記録層は有機系材料であるため、材料自体のコスト及び製造の歩留り等の面からコストが高いという問題がある。
これらの問題に対して、有機色素等に比べて安価な無機系材料を用い、蒸着法やスパッタ法等のコスト的に優れた方法で、記録層を構成するようにしたものが提案されている。このような無機材料記録層を用いたものとしては、例えば、金属硫化物を用いたもの(特開平4−193586号公報参照)や、硫黄やセレンを用いたもの(特開平2−152029号公報参照)が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記の両公報における無機材料記録層を用いた記憶部材について、検討を行った結果、以下のように耐環境性及び情報の保持性等の面で問題があることを見出した。
すなわち、金属硫化物(例えば、SnS)を用いた記録層に対してレーザ光で情報を記録したものについて、耐環境性を調べたところ、高温高湿(例えば、温度90℃、相対湿度80%RH)条件下で、長時間(例えば、240時間)保持した場合、記録層が吸湿し膨潤する等して変質する為再生できない状態になってしまう。
【0005】
また、記録層に硫黄を用いたものにおいては、レーザ光で硫黄と反射層の金属(例えば、銀)とを反応させて硫化物(例えば、硫化銀)を形成することで光学特性を変えて情報記録を行っている。しかし、この反応は反応性が高いため、室温放置状態においても反応が徐々に進行して硫化物を形成し、情報の保持が不安定となる。
【0006】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて、外部エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録する記憶部材において、耐環境性および情報の保持性に優れた記憶部材を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、光、熱、衝撃等の外部エネルギーの付与により起こる2種類の物質の反応により光学特性を変化させて情報記録を行うものにおいて、種々の2種類の物質の組合せについて鋭意研究を行った。その結果、2種類の物質の反応により生成する生成物すなわち第3の物質が、特定の結晶構造を有するものであれば、上記目的を達成できることを見出した。
【0008】
すなわち請求項1記載の発明においては、少なくとも第1の物質および第2の物質からなり、外部エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録する記憶部材であって、第1の物質と第2の物質が、外部エネルギーの付与時に互いに反応してタングステンブロンズ型結晶構造を有する第3の物質を生成することで、光学特性の変化を行う組合せとなっていることを特徴とする。
【0009】
なお、少なくとも第1の物質および第2の物質の2種類の物質からなるとは、少なくとも第1の物質と第2の物質の各々1種類以上からなるか、または、少なくとも第1の物質と第2の物質を各々1種類以上を含む物質からなることを意味する。
本発明によれば、情報を記憶するための外部エネルギーを付与した時に、第1の物質と第2の物質の全部または一部が互いに反応して、反応に関与した第1および第2の物質の全部または一部が第3の物質を生成する。そして、反応に関与して化学的に変化した第1および第2の物質、並びに生成された第3の物質のうち、少なくとも一部が光学特性の変化に寄与して、情報が記録される。
【0010】
ここで、上記反応は、▲1▼反応に関与した第1および第2の物質の全部が、第1および第2の物質とは光学特性の異なる第3の物質に変化し、該第3の物質の光学特性変化により情報記録が行われる場合、
▲2▼反応に関与した第1および第2の物質のうち、一部が第1および第2の物質とは光学特性の異なる第3の物質に変化し、残りが第1および第2の物質とは光学特性のさほど変わらない第1および第2の物質の変性物となり、主として第3の物質の光学特性変化により情報記録が行われる場合、
▲3▼反応に関与した第1および第2の物質のうち、一部が第1および第2の物質とは光学特性のさほど変わらない第3の物質に変化し、残りが第1および第2の物質とは光学特性の異なる第1および第2の物質の変性物となり、主として該変性物の光学特性変化により情報記録が行われる場合、
▲4▼反応に関与した第1および第2の物質のうち、一部が第1および第2の物質とは光学特性の異なる第3の物質に変化し、残りが第1および第2の物質とは光学特性の異なる第1および第2の物質の変性物となり、第3の物質と該変性物の光学特性変化により情報記録が行われる場合、の4つの場合のいずれであってもよい。
【0011】
なお、請求項1記載の第1および第2の物質は、互いに反応してタングステンブロンズ型結晶構造を有する第3の物質を生成するものである。すなわち、第1の物質は、属、金属間化合物、及び、これらの混合物(以上の種を物質群Pとする)か、または、該物質群Pの物質を少なくとも1つ含む物質から選択された物質である
【0012】
一方、第2の物質は、酸化物、及び、の化合物(あるいは混合物)(以上の種を物質群Qとする)か、または、該物質群Qの物質を少なくとも1つ含む物質から選択された物質である。さらに、具体的には、第1の物質は、上記物質群Pのいずれか1つの物質であって、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、ランタノイド、Nb、Ag、Zn、Cd、Hg、Al、In、Ge、Pb、Sbの元素のうち少なくとも1つを含む物質(イ)、もしくは、これら物質(イ)の混合物であるか、または、上記物質群Pのいずれか1つの物質であって、前記の物質(イ)及び物質(イ)の混合物のうち少なくとも1つを含む物質である
【0013】
ここで、ンタノイドは原子番号57のLaから71のLuに至る15個の希土類元素の総称である。
【0014】
一方、第2の物質は、上記物質群Qのうちのいずれか1つの物質であって、Ti、V、Nb、Ta、W、Mo、Rh、Irの元素のうち少なくとも1つを含む物質(ロ)、もしくは、これら物質(ロ)の化合物(あるいは混合物)であるか、または、上記物質群Qのうちのいずれか1つの物質であって、前記の物質(ロ)及び物質(ロ)の化合物(あるいは混合物)のうち少なくとも1つ含む物質である
【0015】
なお、第1の物質と第2の物質とを、上記のような無機材料とすれば、有機色素等の有機材料を用いた記憶部材に比べて、材料自体が安価であり、又、蒸着法やスパッタ法等の公知の方法にて製造できるため、コスト的に有利な記憶材料とすることができる。
また、第3の物質を生成する反応全体が発熱反応であることから、逆の反応がより起こりにくくできる。
さらに、請求項1記載の記憶部材において、第1の物質と第2の物質とが接しているものにすれば、外部エネルギーを付与した際に、上記した第1の物質と第2の物質との反応がより起こりやすくなり記憶部材の感度を向上させることができる。
【0016】
また、請求項1記載の記憶部材において、第1の物質と第2の物質との間に、分解温度が300℃以下の物質が介在しているものにすれば、熱に対する情報の保持性がより優れたものとできる。ここで分解温度とは、該物質が分解、昇華、溶融等する温度であり、分解温度が300℃以下の物質(以下、介在物質という)としては、例えば、ハイドロカーボン等を用いることができる。
【0017】
すなわち、外部エネルギーによって分解温度以上に加熱することで、介在物質が分解、昇華、溶融等され、第1の物質と第2の物質とが反応可能となり、情報の記録が可能となる。記録前は、分解温度以下とすることで、分解温度以下での両物質の反応が抑止され、熱に対する記録情報の保持性能が向上する。
なお、介在物質の分解温度を300℃以下としたのは、300℃より高い温度であると記録時に与える外部エネルギーを非常に大きくしなければならず、実用的でないためである。
【0018】
また、請求項1記載の記憶部材は、第1の物質を含む第1の層と第2の物質を含む第2の層との少なくとも2種類の層を構成要素とするか、又は、第1の物質と第2の物質の両方を含む層を少なくとも構成要素の1つとする複数層構造からなるものにすることができる。
それによって、薄型のディスク形状、ラベル形状を容易に構成でき、例えば追記型コンパクトディスク(CD−R)等に好適とできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態に係る記憶部材は、外部エネルギーとしてレーザ光の付与により起こる2種類の物質の反応によって光学特性を変化させて情報記録を行う光記憶部材であり、例えば、情報として音楽やデータ等が記録される再生型あるいは追記型のCD等に使用可能である。その構成を図1および図2に示す。
【0020】
光記憶部材1は、図1に示すように、中央部にCDプレーヤー等に取り付けるための穴2が形成された全体として円盤状をなしている。穴2の外周囲には情報記録が行われない平面部3が同心円状に設けられ、さらに平面部3の外周囲には情報記録及び再生が行われる記録部4が同心円状に設けられている。
記録部4の断面構造について図1のB−B断面である図2を参照して述べる。円盤(厚さ1.2mm)状に形成されたポリカーボネート製の透明な基板10上に、後述する膜が順次形成されて構成されており、光情報の記録、再生のためのレーザ光は、基板10から矢印Aのように入射する。基板10のレーザ光入射側である一方の面11は鏡面であり、他方の面12にはレーザ光を導くためのスパイラル又は同心円状の案内溝(トラック)13が形成されている。
【0021】
基板10の上には、W(タングステン)の酸化物であるWO3 (第2の物質)からなるWO3 膜(第2の層)20が、膜厚190nmで成膜されており、このWO3 膜20の上には、ランタノイドである金属La(第1の物質)からなるLa膜(第1の層)30が、膜厚50nmで成膜されている。さらに、La膜30の上には、紫外線硬化樹脂からなる保護膜40が成膜されている。
【0022】
なお、記録部4の断面構造は以上であるが、平面部3については、案内溝13が形成されていないこと以外は、記録部4と同一構造であり、説明を省略する。次に、上記構成の光記憶部材1の製造方法について述べる。片面を鏡面とし残りの片面に案内溝13を形成したポリカーボネート製円盤である基板10の案内溝が形成されている面12上に、RFマグネトロンスパッタ法により、先ず、WO3 膜20を、ガス種(圧力比):O2 /(Ar+O2 )=0.1、スパッタガス圧:3.0×10-3Torr、投入電力:100〜300Wの成膜条件により、Wターゲットを用いて190nm形成する。
【0023】
引き続き、真空を破らずに、RFマグネトロンスパッタ法により、La膜30を、ガス種:Ar、スパッタガス圧:3.0×10-3Torr、投入電力:100〜200Wの成膜条件により、Laターゲットを用いて50nm形成する。
最後に、紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、高圧水銀灯を用いて該紫外線硬化樹脂を硬化させて樹脂膜を形成し、保護膜40を成膜する。こうして、光記憶部材1が完成する。
【0024】
次に、この光記憶部材1の情報(データ)保持性能について、次のような実験を行った。光記憶部材1に、基板10の面11(鏡面)側から、波長=780nmのレーザ光を、NA(開口数)=0.50の対物レンズを通して、La膜30面上に集光し、データ記録を行った。このとき、線速度=2.8m/sec、記録レーザパワー=13mW、記録周波数=400kHz、記録レーザ波形=デューティー比50%の矩形波とした。
【0025】
この記録済みの光記憶部材1を再生レーザパワー=0.7mW(波長=780nm)で、C/N(carrier to noise ratio)、未記録部及び記録部(記録ピット)の反射率を測定した。その結果、C/N=50dB、未記録部反射率=63%、記録部反射率=12%であった。
さらに、この記録済みの光記憶部材1を、耐環境試験として、温度90℃、相対湿度80%RHの環境下で240時間保持した後、再度、C/Nと、未記録部反射率、記録部反射率の反射率を測定したところ、測定誤差範囲内でいずれの特性も変化が認められなかった。このように、本実施形態の光記憶部材1は、記録情報の保持性能が熱および湿気に対して安定であることが確認できた。
【0026】
ところで、本実施形態の光記憶部材1では、記録レーザ光を、主にWO3 膜20とLa膜30との界面付近で吸入して光エネルギーを熱に換え、この熱エネルギーでWO3 膜20とLa膜30の間に反応を誘起させ、WO3 膜20とLa膜30の全部または一部が反応し、LaX WO3 (x=0.05〜1)膜に変化する。本実施形態では、LaX WO3 膜に変化した部分が記録部(記録ピット)としてピット形状に構成される。
【0027】
反応生成物であるLaX WO3 (第3の物質)はタングステンブロンズ型結晶構造を有する。なお、結晶構造はX線回折等により決定できる。このとき、WO3 膜20は透光性の膜であり、La膜30は金属光沢を有する膜であり、LaX WO3 膜は可視域で青く着色して見える光吸収性の膜である。
従って、上記実験において記録前では、La膜30の効果により、再生レーザ光は記録部4の未記録部分では63%反射される。しかし、記録レーザ光が入射した記録部4の記録部分ではLaX WO3 膜が光を吸収することにより、再生レーザ光は12%しか反射されない。つまり、主として第3の物質であるLaX WO3 の光学特性変化によって情報が記録される。これが、本実施形態においてデータ等が記憶できる作用である。
【0028】
なお、Laは上記のように光反射性物質であるため、第1の層であるLa膜30は記録層であるとともに記録情報を光の反射率変化として出力する光反射層の役目も担っている。
また、上記反応全体が発熱反応であることから、記録レーザ光によって一度反応が進行すれば、記録レーザ光による供給エネルギーを抑えることができ、結果的に記憶部材の感度を上昇させることができる。同時に、反応の発熱エネルギーの大きな材料の組み合わせを選択することにより、逆の反応がより起こりにくくできる。
【0029】
また、LaX WO3 は、エネルギー的に比較的安定なタングステンブロンズ型結晶構造の酸化物であるから、光吸収すなわち記憶作用を行うLaX WO3 膜は、耐熱性に優れたものとなる。従って、本実施形態の光記憶部材1においては、結果的に、記録情報保持の熱的安定性及び湿気に対する安定性を向上させることができる。
【0030】
なお、反応生成物であるタングステンブロンズ型結晶構造物質は、上記に一例としてLaX WO3 (x=0.05〜1)と示したように、化学量論から酸素量がずれても良い。
また、本実施形態においては、第1の物質(La)と第2の物質(WO3 )とが互いに層を成して接しているため、記録レーザ光を入射した時に、両物質の反応がより起こりやすくなり記憶部材の記録感度を向上させることができるという効果も有している。
【0031】
また、本実施形態によれば、記録レーザ光付与時の反応において第1の物質と第2の物質とが、共に層をなして基板10上に積層された複数層構造をとっているため、体格を薄型とでき、例えば追記型コンパクトディスク(CD−R)等に好適とできる。
(他の実施形態)
上記実施形態において、第1の層(La膜30)と第2の層(WO3 膜20)との間に、分解温度(分解、昇華、溶融温度)が300℃以下の物質(以下、介在物質という)例えば、ハイドロカーボン等)からなる第3の層が介在していると、以下の理由により、熱に対する記録情報の保持性能が向上する。
【0032】
すなわち、記録レーザ光によって分解温度以上に加熱することで、介在物質が分解、昇華、溶融等され、第1の物質と第2の物質とが反応可能となり、情報の記録が可能となる。記録前は、分解温度以下とすることで、分解温度以下での両物質の反応が抑止される。
ここで、介在物質の分解温度を300℃以下としたのは、300℃よりも高い温度であると記録時に与えるレーザ光のパワーを非常に大きくしなければならず、光記憶部材として実用的でないためである。
【0033】
また、上記実施形態において、基板10をPET(ポリエチレンテレフタレート)製として、基板10の面12上に、Ag膜(第2の層)、Nb2 5 膜(第1の層)、透明な保護膜を形成し、鏡面(面11)に粘着層を形成したものとできる。
それによって、保護膜側からレーザ光を入射することで、Agが第1の物質として、Nb2 5 が第2の物質として作用し、両者が界面で反応してタングステンブロンズ型結晶構造を有するAgx Nb2 5 (第3の物質)を生成し、このAgx Nb2 5 の光吸収作用により記憶が行われる。従って、レーザ光にて情報としてのデータと画像を記憶させた後、任意な場所に張り付けるラベル構成とすることができる。
【0034】
また、上記実施形態においては、外部エネルギー(例えば上記の記録レーザ光)によって反応する第1の層と第2の層とが、基板10上に積層された構成であるが、基板10が無い構成とすることもできる。
例えば、La(第1の物質)をドープしたAl箔上に、MoO3 (第2の物質)からなるMoO3 膜を形成した2層構造の記憶部材としてもよい。それによって外部エネルギーとして超音波をMoO3 膜側から入射すれば、LaとMoO3 が反応してタングステンブロンズ型結晶構造を有するLax MoO3 (第3の物質)を生成し、このLax MoO3 の光吸収作用により記憶が行われる。なお、Al箔は光反射膜として作用する。
【0035】
また、上記実施形態のように、記憶部材の複数層構造は、第1の物質と第2の物質が別々の層で構成されたものでなくとも良く、例えば、両物質が粒子として混在する又はバインダ等を介して混在する層を少なくとも構成要素の1つとするものであってもよい。記録レーザ光照射時には両物質粒子間にて、上記反応が起こり、記憶部材として機能する。さらに、バインダに上記の介在物質が含まれるものとすれば、上記した介在物質による記録保持性能が発揮される。
【0036】
例えば、PETフィルムの片面上に、ランタノイドである金属Ce(第1の物質)からなるCe膜を形成し、その上に膜中にWO3 微粒子(第2の物質)が分散している270℃で分解するハイドロカーボン膜を重ねて形成する。そして、PETフィルムの残りの片面には耐熱粘着層を形成した記憶部材とする。
それによって、Ce膜とWO3 微粒子との間に介在物質としてハイドロカーボンが介在する形となり、270℃で感能してタングステンブロンズ型結晶構造であるCeX WO3 (第3の物質)が生成され光学特性が変化するサーモラベルとして使用できる。つまり、外部エネルギーとして熱が付与されて、物理量である温度を情報として記憶することができる。
【0037】
ところで、上記各実施形態において、反応を誘起させるための外部エネルギーはレーザ光、超音波あるいは熱に限定されるものではなく、光全般、電磁波、音波、放射線あってもよい。また、上記各実施形態を適宜組み合わせたものとして良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る記憶部材の全体構成を示す構成図である。
【図2】図1のB−B断面図である。
【符号の説明】
1…光記憶部材、2…穴、3…平面部、4…記録部、10…基板、
11、12…基板の面、13…案内溝、20…WO3 膜、30…La膜、
40…保護膜。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a storage member that records information by changing optical characteristics by applying external energy.
[0002]
[Prior art]
As this type of storage member, for example, there is an optical recording medium represented by a write-once compact disc (CD-R). In general, a recording layer (light absorption layer) made of an organic dye or the like is provided on a substrate, and a reflective layer made of gold, silver or the like is further provided thereon, and laser light is irradiated as external energy. Thus, the information is recorded by changing or modifying the recording layer to change the optical characteristics. Information is optically reproduced using the difference in reflectance between the recorded portion and the unrecorded portion.
[0003]
However, since the recording layer is an organic material, there is a problem that the cost is high in terms of the cost of the material itself and the manufacturing yield.
To solve these problems, a recording layer is proposed that uses an inorganic material that is less expensive than organic dyes and that is superior in cost, such as vapor deposition or sputtering. . Examples of using such an inorganic material recording layer include those using metal sulfides (refer to Japanese Patent Laid-Open No. 4-193586), and those using sulfur and selenium (Japanese Patent Laid-Open No. 2-152029). Have been proposed).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of studying the storage member using the inorganic material recording layer in both the above-mentioned publications, the present inventors have found that there are problems in terms of environmental resistance and information retention as follows. It was.
That is, when the environmental resistance of a recording layer recorded with a laser beam on a recording layer using a metal sulfide (for example, SnS) was examined, high temperature and high humidity (for example, temperature 90 ° C., relative humidity 80%). When the recording layer is held for a long time (for example, 240 hours) under the (RH) condition, the recording layer is denatured by moisture absorption and swelling, so that it cannot be reproduced.
[0005]
In the case of using sulfur for the recording layer, the optical characteristics are changed by reacting sulfur with a metal (for example, silver) of the reflective layer by laser light to form a sulfide (for example, silver sulfide). Information is recorded. However, since this reaction is highly reactive, the reaction gradually proceeds even when left at room temperature to form sulfides, and the information retention becomes unstable.
[0006]
Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a storage member that is excellent in environmental resistance and information retention in a storage member that records information by changing optical characteristics by applying external energy. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have diligently studied the combination of various two types of substances in which information recording is performed by changing the optical characteristics by the reaction of two kinds of substances caused by the application of external energy such as light, heat, and impact. Went. As a result, it has been found that the above object can be achieved if the product generated by the reaction of two kinds of substances, that is, the third substance has a specific crystal structure.
[0008]
That is, in the first aspect of the present invention, the storage member is composed of at least a first substance and a second substance and records information by changing optical characteristics by applying external energy. The second material and the second material react with each other when external energy is applied to produce a third material having a tungsten bronze crystal structure, thereby changing the optical characteristics.
[0009]
Note that the term “consisting of at least two kinds of substances, ie, the first substance and the second substance, comprises at least one kind of each of the first substance and the second substance, or at least the first substance and the second substance. Means that the substance comprises at least one kind of substance.
According to the present invention, when external energy for storing information is applied, all or part of the first substance and the second substance react with each other, and the first and second substances involved in the reaction All or a portion of which produces a third substance. Then, at least a part of the first and second substances chemically changed due to the reaction and the generated third substance contribute to the change of the optical characteristics, and information is recorded.
[0010]
Here, in the above reaction, (1) all of the first and second substances involved in the reaction are changed to a third substance having optical properties different from those of the first and second substances. When information is recorded due to changes in the optical properties of the substance,
(2) Among the first and second substances involved in the reaction, a part of the first and second substances is changed to a third substance having optical properties different from those of the first and second substances, and the rest are the first and second substances. Is a modified product of the first and second substances whose optical characteristics do not change so much, and when information recording is performed mainly due to a change in the optical characteristics of the third substance,
(3) Of the first and second substances involved in the reaction, a part of the first and second substances is changed to a third substance that does not change much in optical properties from the first and second substances, and the rest are the first and second substances. When the substance is a modified product of the first and second substances having different optical characteristics, and information recording is performed mainly by changing the optical characteristics of the modified product,
(4) Of the first and second substances involved in the reaction, a part of the first and second substances is changed to a third substance having optical properties different from those of the first and second substances, and the rest are the first and second substances. Is a modified product of the first and second substances having different optical characteristics, and information recording may be performed by changing the optical characteristics of the third substance and the modified substance.
[0011]
The first and second substances described in claim 1 react with each other to produce a third substance having a tungsten bronze type crystal structure . That is, the first material, metals, intermetallic compounds,及 beauty, these mixtures (or three of the substance group P), or, at least one substance containing a substance of the substance group P Selected substance .
[0012]
On the other hand, the second material is an oxide,及 Beauty, compounds of that (or mixture) (or more two kinds and substance group Q), or from at least one substance containing a substance of the substance group Q is the selected material. Further, specifically, the first substance is any one of the substance group P, and includes Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr, Mn , Fe, Co, Ni, Cu, Y, lanthanoid, Nb, Ag, Zn, Cd, Hg, Al (In), Ge, Pb, Substances containing at least one of the elements (b), or these substances or a mixture of (i), or be any one material of the group of substances P, which is a substance containing at least one of mixtures of said substances (a) and substance (b).
[0013]
Here, La Ntanoido is a generic term for 15 rare earth elements leading to Lu from La of atomic number 57 71.
[0014]
On the other hand, the second substance is any one substance in the substance group Q and includes at least one of the elements Ti, V, Nb, Ta, W, Mo, Rh, and Ir ( (B), or a compound (or mixture) of these substances (b), or any one substance of the substance group Q, wherein the substances (b) and (b) it is a material comprising at least one compound (or a mixture).
[0015]
Note that if the first substance and the second substance are inorganic materials as described above, the material itself is less expensive than a memory member using an organic material such as an organic dye, and a vapor deposition method is used. And a known memory material that is advantageous in terms of cost.
Moreover, since the whole reaction which produces | generates a 3rd substance is an exothermic reaction, the reverse reaction can be made harder to occur.
Furthermore, in the memory member according to claim 1, if the first substance and the second substance are in contact with each other, when the external energy is applied, the first substance and the second substance described above This is more likely to occur and the sensitivity of the memory member can be improved.
[0016]
Further, in the memory member according to claim 1, if a substance having a decomposition temperature of 300 ° C. or less is interposed between the first substance and the second substance, the retention of information with respect to heat can be achieved. It can be made better. Here, the decomposition temperature is a temperature at which the substance is decomposed, sublimated, melted, etc. As the substance having a decomposition temperature of 300 ° C. or lower (hereinafter referred to as an intervening substance), for example, hydrocarbon or the like can be used.
[0017]
That is, by heating above the decomposition temperature by external energy, the intervening substance is decomposed, sublimated, melted, etc., the first substance and the second substance can react, and information can be recorded. By setting the temperature below the decomposition temperature before recording, the reaction of both substances below the decomposition temperature is suppressed, and the retention performance of recorded information against heat is improved.
The reason why the decomposition temperature of the intervening substance is set to 300 ° C. or lower is that if the temperature is higher than 300 ° C., the external energy applied at the time of recording must be very large, which is not practical.
[0018]
In addition, the memory member according to claim 1 includes at least two kinds of layers of a first layer containing a first substance and a second layer containing a second substance as a constituent element, or the first member It is possible to have a multi-layer structure in which a layer including both the substance and the second substance is at least one of the constituent elements.
Accordingly, a thin disk shape and a label shape can be easily configured, and can be suitably used for, for example, a write-once compact disk (CD-R).
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. The storage member according to the present embodiment is an optical storage member that records information by changing optical characteristics by the reaction of two kinds of substances caused by the application of laser light as external energy. For example, music or data may be stored as information. It can be used for a reproduction type or write once type CD that is recorded. The configuration is shown in FIG. 1 and FIG.
[0020]
As shown in FIG. 1, the optical storage member 1 has a disk shape as a whole in which a hole 2 for attachment to a CD player or the like is formed at the center. A flat portion 3 where information is not recorded is provided concentrically around the outer periphery of the hole 2, and a recording portion 4 where information is recorded and reproduced is provided concentrically around the outer periphery of the flat portion 3. .
A sectional structure of the recording unit 4 will be described with reference to FIG. 2 which is a BB section of FIG. A film (described later) is sequentially formed on a polycarbonate transparent substrate 10 formed into a disk (thickness: 1.2 mm), and laser light for recording and reproducing optical information is emitted from the substrate. Incident light from 10 as indicated by an arrow A. One surface 11 on the laser beam incident side of the substrate 10 is a mirror surface, and a spiral or concentric guide groove (track) 13 for guiding the laser beam is formed on the other surface 12.
[0021]
A WO 3 film (second layer) 20 made of WO 3 (second substance), which is an oxide of W (tungsten), is formed on the substrate 10 to a thickness of 190 nm. On the three films 20, a La film (first layer) 30 made of a metal La (first substance), which is a lanthanoid, is formed with a film thickness of 50 nm. Further, a protective film 40 made of an ultraviolet curable resin is formed on the La film 30.
[0022]
The cross-sectional structure of the recording unit 4 is as described above, but the planar portion 3 has the same structure as the recording unit 4 except that the guide groove 13 is not formed, and the description thereof is omitted. Next, a method for manufacturing the optical storage member 1 having the above configuration will be described. First, the WO 3 film 20 is formed on the surface 12 of the substrate 10 which is a polycarbonate disk having a mirror surface on one side and the guide groove 13 is formed on the other side by RF magnetron sputtering. (Pressure ratio): O 2 / (Ar + O 2 ) = 0.1, sputtering gas pressure: 3.0 × 10 −3 Torr, input power: 100 to 300 W, using a W target to form 190 nm .
[0023]
Subsequently, without breaking the vacuum, the La film 30 is formed by the RF magnetron sputtering method according to the deposition conditions of gas type: Ar, sputtering gas pressure: 3.0 × 10 −3 Torr, input power: 100 to 200 W. 50 nm is formed using a target.
Finally, an ultraviolet curable resin is applied by a spin coating method, and the ultraviolet curable resin is cured using a high-pressure mercury lamp to form a resin film, and the protective film 40 is formed. Thus, the optical storage member 1 is completed.
[0024]
Next, the following experiment was conducted on the information (data) holding performance of the optical storage member 1. Laser light having a wavelength of 780 nm is focused on the surface of the La film 30 from the surface 11 (mirror surface) side of the substrate 10 through the objective lens having NA (numerical aperture) = 0.50. Recorded. At this time, the linear velocity was 2.8 m / sec, the recording laser power was 13 mW, the recording frequency was 400 kHz, and the recording laser waveform was a rectangular wave with a duty ratio of 50%.
[0025]
The recorded optical storage member 1 was measured at a reproducing laser power = 0.7 mW (wavelength = 780 nm), and C / N (carrier to noise ratio), and the reflectance of an unrecorded portion and a recorded portion (recording pit). As a result, C / N = 50 dB, unrecorded portion reflectance = 63%, and recorded portion reflectance = 12%.
Further, this recorded optical storage member 1 was held for 240 hours in an environment of a temperature of 90 ° C. and a relative humidity of 80% RH as an environmental resistance test, and then again C / N, unrecorded portion reflectance, and recording When the reflectance of the partial reflectance was measured, no change was observed in any of the characteristics within the measurement error range. As described above, it was confirmed that the optical storage member 1 of the present embodiment has a recording information retention performance that is stable against heat and moisture.
[0026]
By the way, in the optical storage member 1 of the present embodiment, the recording laser beam is mainly sucked in the vicinity of the interface between the WO 3 film 20 and the La film 30 to change the light energy into heat, and the WO 3 film 20 is converted by this heat energy. A reaction is induced between the La film 30 and the La film 30, and all or part of the WO 3 film 20 and the La film 30 react to change to a La X WO 3 (x = 0.05 to 1) film. In the present embodiment, the portion changed to the La x WO 3 film is formed in a pit shape as a recording portion (recording pit).
[0027]
La X WO 3 (third substance) which is a reaction product has a tungsten bronze type crystal structure. The crystal structure can be determined by X-ray diffraction or the like. At this time, the WO 3 film 20 is a light-transmitting film, the La film 30 is a film having a metallic luster, and the La X WO 3 film is a light-absorbing film that appears blue in the visible range.
Therefore, before recording in the above experiment, the reproduction laser beam is reflected by 63% in the unrecorded portion of the recording unit 4 due to the effect of the La film 30. However, the La X WO 3 film absorbs light at the recording portion of the recording section 4 where the recording laser light is incident, so that only 12% of the reproduction laser light is reflected. That is, information is recorded mainly by the optical characteristic change of La X WO 3 which is the third substance. This is an operation capable of storing data and the like in the present embodiment.
[0028]
Since La is a light reflecting material as described above, the La film 30 as the first layer is a recording layer and also serves as a light reflecting layer that outputs recording information as a change in light reflectance. Yes.
Further, since the entire reaction is an exothermic reaction, once the reaction proceeds with the recording laser light, the energy supplied by the recording laser light can be suppressed, and as a result, the sensitivity of the storage member can be increased. At the same time, by selecting a combination of materials having large exothermic energy of reaction, the reverse reaction can be made less likely to occur.
[0029]
Further, since La X WO 3 is an oxide having a tungsten bronze crystal structure that is relatively stable in terms of energy, the La X WO 3 film that performs light absorption, that is, memory action, has excellent heat resistance. Therefore, in the optical storage member 1 of this embodiment, as a result, the thermal stability of recording information retention and the stability against moisture can be improved.
[0030]
Note that the tungsten bronze type crystal structure material, which is a reaction product, may deviate from the stoichiometric amount of oxygen as shown as La X WO 3 (x = 0.05 to 1) as an example.
In the present embodiment, since the first substance (La) and the second substance (WO 3 ) are in contact with each other in a layer, the reaction between the two substances occurs when recording laser light is incident. It is more likely to occur and the recording sensitivity of the memory member can be improved.
[0031]
In addition, according to the present embodiment, since the first substance and the second substance in the reaction at the time of applying the recording laser light have a multi-layer structure in which the layers are laminated on the substrate 10, The physique can be made thin, for example, suitable for a write-once compact disc (CD-R).
(Other embodiments)
In the above embodiment, a substance having a decomposition temperature (decomposition, sublimation, melting temperature) of 300 ° C. or less (hereinafter, intervening) between the first layer (La film 30) and the second layer (WO 3 film 20). When a third layer made of a material (for example, hydrocarbon) is interposed, the retention performance of recorded information against heat is improved for the following reason.
[0032]
That is, when the recording laser beam is heated to the decomposition temperature or higher, the intervening substance is decomposed, sublimated, melted, etc., the first substance and the second substance can react, and information can be recorded. Before recording, the reaction of both substances below the decomposition temperature is suppressed by setting the decomposition temperature or less.
Here, the decomposition temperature of the intervening material is set to 300 ° C. or lower. If the temperature is higher than 300 ° C., the power of the laser beam given at the time of recording must be very large, which is not practical as an optical storage member. Because.
[0033]
In the above embodiment, the substrate 10 is made of PET (polyethylene terephthalate), and the Ag film (second layer), the Nb 2 O 5 film (first layer), and the transparent protection are formed on the surface 12 of the substrate 10. A film is formed and an adhesive layer is formed on the mirror surface (surface 11).
Accordingly, when laser light is incident from the protective film side, Ag acts as the first substance and Nb 2 O 5 acts as the second substance, and both react at the interface to have a tungsten bronze type crystal structure. Ag x Nb 2 O 5 (third substance) is generated, and memory is performed by the light absorption action of Ag x Nb 2 O 5 . Therefore, after storing data and an image as information with laser light, a label configuration can be applied to an arbitrary place.
[0034]
In the above embodiment, the first layer and the second layer that react with external energy (for example, the above-described recording laser beam) are stacked on the substrate 10, but the substrate 10 is not provided. It can also be.
For example, a memory member having a two-layer structure in which a MoO 3 film made of MoO 3 (second material) is formed on an Al foil doped with La (first material) may be used. Accordingly, when ultrasonic waves are incident as external energy from the MoO 3 film side, La and MoO 3 react to generate La x MoO 3 (third substance) having a tungsten bronze type crystal structure, and this La x MoO. Memory is performed by the light absorption action of 3 . The Al foil functions as a light reflecting film.
[0035]
Further, as in the above-described embodiment, the multi-layer structure of the memory member may not be configured such that the first substance and the second substance are formed in separate layers, for example, both substances are mixed as particles or A layer mixed via a binder or the like may be at least one of the constituent elements. At the time of recording laser light irradiation, the above reaction occurs between both substance particles and functions as a memory member. Furthermore, if the binder contains the above-described intervening substance, the record holding performance by the above-described intervening substance is exhibited.
[0036]
For example, a Ce film made of lanthanoid metal Ce (first substance) is formed on one surface of a PET film, and WO 3 fine particles (second substance) are dispersed on the film at 270 ° C. Overlapping and forming a hydrocarbon film that decomposes. And it is set as the memory member which formed the heat-resistant adhesion layer in the remaining one side of PET film.
As a result, hydrocarbon is interposed as an intervening substance between the Ce film and the WO 3 microparticles, and Ce x WO 3 (third substance) having a tungsten bronze type crystal structure is produced at 270 ° C. And can be used as a thermolabel whose optical properties change. That is, heat is applied as external energy, and the temperature, which is a physical quantity, can be stored as information.
[0037]
Incidentally, in the above embodiment, the external energy for inducing reactions laser beam, is not limited to the ultrasonic or heat, light in general, electromagnetic waves, sound waves, may be radiation. Of course, the above embodiments may be appropriately combined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a memory member according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical storage member, 2 ... Hole, 3 ... Plane part, 4 ... Recording part, 10 ... Board | substrate,
11, 12 ... surface of the substrate, 13 ... guide groove, 20 ... WO 3 film, 30 ... La film,
40: Protective film.

Claims (1)

少なくとも第1の物質および第2の物質からなり、外部エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録する記憶部材であって、
属、金属間化合物、及び、これら混合物を物質群Pとし、酸化物、及び、その化合物あるいは混合物を物質群Qとしたとき、
前記第1の物質は、前記物質群Pのいずれか1つの物質であって、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Y、ランタノイド、Nb、Ag、Zn、Cd、Hg、Al、In、Ge、Pb、Sbの元素のうち少なくとも1つを含む物質(イ)、もしくは、物質(イ)の混合物であるか、または、上記物質群Pのいずれか1つの物質であって、前記の物質(イ)及び物質(イ)の混合物のうち少なくとも1つを含む物質であり、
前記第2の物質は、前記物質群Qのうちのいずれか1つの物質であって、Ti、V、Nb、Ta、W、Mo、Rh、Irの元素のうち少なくとも1つを含む物質(ロ)、もしくは、物質(ロ)の化合物あるいは混合物であるか、または、前記物質群Qのうちのいずれか1つの物質であって、前記の物質(ロ)及び物質(ロ)の化合物あるいは混合物のうち少なくとも1つを含む物質であり、
前記第1の物質と前記第2の物質が、前記外部エネルギーの付与時に互いに反応し、タングステンブロンズ型結晶構造を有する第3の物質を生成して前記光学特性の変化を行う組合せとなっており、この第3の物質を生成する反応は発熱反応であることを特徴とする記憶部材。
A storage member that includes at least a first substance and a second substance, records information by changing optical characteristics by applying external energy,
Metals, intermetallic compounds,及 Beauty, a mixture thereof and substance groups P, oxides,及 beauty, when the compound or mixture with substance groups Q,
The first substance is any one substance of the substance group P , and includes Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr, Mn, Fe, Co, Ni , Cu, Y, lanthanoid, Nb, Ag, Zn, Cd, Hg, Al, In, Ge, Pb, a substance (b) containing at least one element, or a mixture of substances (b) Or any one of the substances in the substance group P, the substance including at least one of the substance (a) and the mixture of the substances (a) ,
The second substance is any one substance in the substance group Q , and contains at least one element of Ti, V, Nb, Ta, W, Mo, Rh, and Ir (Ro ), Or a compound or mixture of the substance (b), or any one substance of the substance group Q, which is a compound or mixture of the substance (b) and the substance (b) A substance containing at least one of them ,
The first substance and the second substance react with each other when the external energy is applied to form a third substance having a tungsten bronze crystal structure to change the optical characteristics. The memory member is characterized in that the reaction for generating the third substance is an exothermic reaction.
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