JP6037177B2 - 情報装置及び情報処理を行う方法 - Google Patents

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Description

本発明は、相変化する相変化記録層を結晶化し、情報の記録や情報の消去といった光学的な情報処理を行う技術に関する。
情報技術分野の技術的な進歩に伴って、高速な光ストレージ技術が望まれている。書き換え可能な光ストレージ用の記録材料として、相変化記録材料が用いられることがある。相変化記録材料は、照射されるレーザパルス光のレーザパワー及びパルス幅の変調に応じて、結晶質と非晶質との間で可逆的に相変化することができる。相変化記録材料の可逆的な相変化特性を利用して、情報は、光学的に記録及び／又は消去される。
従来の光ストレージ技術において、照射されるレーザ光のパルス幅は、１０〜数十ｎｓオーダーである。更に高速の光ストレージ技術を開発するために、従来のパルス幅よりも短いパルス幅のレーザ光を用いた記録消去技術が検討されている。例えば、非特許文献１は、３０ｐｓ幅の単一パルスを用いて、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５で表される相変化記録膜の可逆的な相変化が達成されることを報告している。
図１８Ａは、非特許文献１に開示される非晶質化プロセスの概略図である。図１８Ａを参照して、非晶質化プロセスが説明される。
図１８Ａには、非晶質化プロセスを受けるサンプル９００が示されている。サンプル９００は、ガラス基板９１０と、厚さ１００ｎｍのＡｌ薄膜９２０と、厚さ１５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２薄膜９３０と、厚さ５０ｎｍの結晶質のＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０と、を含む。Ａｌ薄膜９２０は、ガラス基板９１０上に形成されている。ＺｎＳ−ＳｉＯ２薄膜９３０は、Ａｌ薄膜９２０上に形成されている。Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ２薄膜９３０上に形成されている。
図１８Ａには、レーザ光源（図示せず）から照射された３０ｐｓのパルス幅を有する単一パルス光ＳＰＬ１が示されている。単一パルス光ＳＰＬ１は、結晶質のＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０に照射されている。単一パルス光ＳＰＬ１の中心エネルギ密度は、５２ｍＪ／ｃｍ２である。単一パルス光ＳＰＬ１の照射の結果、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０は、非晶質化される。尚、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０上の単一パルス光ＳＰＬ１の光スポット径ＬＳＤは、２４０μｍである。
図１８Ｂは、図１８Ａを参照して説明されたサンプル９００に対して行われる結晶化プロセスの概略図である。図１８Ｂを参照して、結晶化プロセスが説明される。
図１８Ｂには、図１８Ａを参照して説明された非晶質化プロセスによって非晶質化された領域ＴＲが示されている。図１８Ｂは、領域ＴＲに照射される単一パルス光ＳＰＬ２を示す。単一パルス光ＳＰＬ２は、３０ｐｓのパルス幅と、２４ｍＪ／ｃｍ２の中心エネルギ密度と、を有する。単一パルス光ＳＰＬ２の照射の結果、領域ＴＲは、結晶化される。
図１８Ｂには、結晶質を非晶質化するのに必要な単一パルス光当たりのパワーが、記号「Ｐｗ」を用いて表されている。また、非晶質を結晶化するのに必要な単一パルス光当たりのパワーが、記号「Ｐｅ」を用いて表されている。非特許文献１によれば、「Ｐｗ＞Ｐｅ」の関係の下、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜９４０に対する相変化処理が行われている。
非特許文献２は、Ｇｅ０．０７Ｓｂ０．９３相変化記録膜に対する可逆的な相変化を報告している。特許文献２によれば、非特許文献１と同様に、３０ｐｓのパルス幅を有する単一パルス光を用いて、相変化が達成される。また、パワー「Ｐｗ」とパワー「Ｐｅ」との間において、非特許文献１と同様に、「Ｐｗ＞Ｐｅ」との関係が成立している。
特許文献１は、非晶質化されたマークにＤＣ光を照射し、マークを結晶化する技術を開示している。特許文献１の技術は、単一パルス光の照射の下で、非晶質化及び結晶化を選択的に行い、オーバーライトすることを意図していない。
上述の非特許文献１は、記録消去のために用いられた単一パルス光のスポット径が２４０μｍであることを開示している。一方、非特許文献２は、光スポット径について言及していない。しかしながら、非特許文献２は、相変化した領域の長径が１００μｍ以上であることを開示している。
上述の様々な文献によれば、単一パルス光によって加熱される相変化記録膜の領域は、現在の光ストレージよりも大きい。また、非特許文献１及び非特許文献２が開示する相変化記録膜の厚さは、２５ｎｍ以上であり、現在の光ストレージよりも厚い。
本発明者は、非常に高密度の記録媒体に対して単一パルス光を用いて記録消去を行うことを目的として、小さな光スポット径を用いて、薄い相変化記録膜に対して、記録消去処理を行うための様々な試験を行った。様々な試験の結果、本発明者は、従来の技術の下では、薄い相変化記録膜の結晶化は困難であるという課題を見出した。
特開平６−１３１６６３号公報
Ｊ． Ｓｉｅｇｅｌ ｅｔ ａｌ．， "Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｉｎ Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５ ｆｉｌｍｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅｓ"， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ．８４， ２２５０〜２２５２ Ｊ． Ｓｉｅｇｅｌ ｅｔ ａｌ．， "Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｆａｓｔ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ＧｅＳｂ ｆｉｌｍｓ ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｂｙ ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅｓ"， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ．７５， ３１０２〜３１０４
本発明は、高速の相変化を達成することができる相変化技術を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る情報装置は、所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行う。情報装置は、前記相変化記録層の所定領域にパルス光を照射する照射部と、前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを前記パルス光に対して設定するエネルギ設定部と、を備える。前記エネルギ設定部が設定する前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅは、前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きい。
本発明の他の局面に係る方法は、所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行うために用いられる。情報処理方法は、前記相変化記録層の所定領域に照射されるパルス光に対して、前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを設定する設定工程と、前記所定領域に前記結晶化エネルギＥｅを有する前記パルス光を照射する照射工程と、を含む。前記設定工程は、前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅを前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定する段階を含む。
本発明は、高速の相変化を達成することができる。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
非晶質化工程を受ける例示的な記録媒体の概略的な断面図である（第１実施形態）。 図１に示される非晶質化工程に用いられる非晶質化パルス光を表す概略的なグラフである。 図１に示される非晶質化工程の後に結晶化工程を受ける記録媒体の概略的な断面図である。 図３に示される結晶化工程に用いられる結晶化パルス光を例示するグラフである。 図３に示される結晶化工程に用いられる結晶化パルス光を例示するグラフである。 従来の相変化の原理を表す概略的なグラフである。 比較的薄い記録層に対して、小さな光スポット径を有する単一パルス光を照射したときの記録層の温度の時間変化を概略的に表すグラフである。 記録層に照射される単一パルス光と記録層の温度変化とを概略的に表すグラフである。 記録層に照射される単一パルス光と記録層の温度変化とを概略的に表すグラフである。 図１に示される非晶質化工程の概略的なフローチャートである。 図３に示される結晶化工程の概略的なフローチャートである。 単一パルス光の例示的な波形を表すグラフである。 単一パルス光の例示的な波形を表すグラフである。 単一パルス光の例示的な波形を表すグラフである。 例示的な記録媒体の概略的な断面図である（第２実施形態）。 他の例示的な記録媒体の概略的な断面図である。 第３実施形態に従う情報装置の概略図である。 第４実施形態に従う情報装置の概略図である。 第５実施形態に従う情報装置の概略図である。 相変化試験に用いられた試験サンプルの概略的な断面図である。 相変化試験に用いられた他の試験サンプルの概略的な断面図である。 図１５Ｂに示される試験サンプルに対する試験結果を表す光学顕微鏡写真である。 図１５Ａに示される試験サンプルに対する相変化試験の結果を表す光学顕微鏡写真である。 非特許文献１に開示される非晶質化プロセスの概略図である。 非特許文献１に開示される結晶化プロセスの概略図である。
記録媒体が有する相変化記録層を局所的に結晶化し、光学的な情報処理を行うための様々な相変化技術が図面を参照して説明される。尚、以下に説明される実施形態において、同様の構成要素に対して同様の符号が付されている。また、相変化技術の概念の明瞭化のため、必要に応じて、重複する説明は省略される。図面に示される構成、配置或いは形状並びに図面に関連する記載は、単に本実施形態の原理を容易に理解させることを目的とする。したがって、本実施形態の原理は、これらに何ら限定されるものではない。
＜第１実施形態＞
（非晶質化工程）
図１は、非晶質化工程を受ける記録媒体１００の概略的な断面図である。図１を参照して、非晶質化工程が説明される。本実施形態において、非晶質化工程は、記録媒体１００に対して情報を記録するために用いられる。代替的に、非晶質化工程は、記録媒体１００に記録された情報を消去するために用いられてもよい。記録媒体１００に対する情報の記録及び消去は、光学的な情報処理として例示される。
記録媒体１００は、基板１１０と、第１保護層１２０と、相変化記録層（以下、記録層１３０と称される）と、第２保護層１４０と、を備える。第１保護層１２０は、基板１１０上に積層される。記録層１３０は、第１保護層１２０上に積層される。第２保護層１４０は、記録層１３０上に積層される。第１保護層１２０及び第２保護層１４０は、誘電体から形成される。図１に示される記録層１３０中に示される領域ＡＲは、非晶質化工程によって非晶質化されている。領域ＡＲを除く記録層１３０の領域は、結晶質である。
非晶質化工程において、非晶質化パルス光ＡＰＬが第２保護層１４０に照射される。非晶質化パルス光ＡＰＬは、第２保護層１４０中を伝搬し、記録層１３０に至る。この結果、記録層１３０は、局所的に非晶質化される。
本実施形態において、記録層１３０は、第１保護層１２０と第２保護層１４０との間に介挿されている。第１保護層１２０及び第２保護層１４０によって、記録層１３０は、酸化しにくくなる。したがって、記録層１３０中の記録状態（非晶質化された状態）及び消去状態（結晶化された状態）は安定的に維持される。第１保護層１２０及び第２保護層１４０に使用され得る誘電体材料のうち特定の材料は、第１保護層１２０と記録層１３０との間の界面及び／又は第２保護層１４０と記録層１３０との間の界面において、結晶核の生成を促す。即ち、第１保護層１２０及び／又は第２保護層１４０を用いて、記録層１３０の結晶化が促されることもある。尚、記録層１３０は、第１保護層１２０及び第２保護層１４０のうち一方にのみ覆われてもよい。
記録層１３０は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｎの群から選択される元素を含んでもよい。好ましい記録層１３０として、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅで表される材料層が例示される。記録層１３０がこれらの化学的組成を有するならば、記録層１３０の結晶化速度が向上する。したがって、記録層１３０の相変化を利用して、情報の記録及び消去が高速で行われることとなる。
図２は、図１に示される非晶質化パルス光ＡＰＬを表す概略的なグラフである。図１及び図２を参照して、非晶質化パルス光ＡＰＬが説明される。
非晶質化パルス光ＡＰＬは、単一パルス光である。本実施形態において、非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２は、１ｎｓ以下に設定される。この結果、情報は、記録媒体１００に、高速で記録されることとなる。
高密度な記録の達成のために、小さな光スポット径及び薄い記録層１３０が要求される。本実施形態において、非晶質化パルス光ＡＰＬのスポット径φは、１μｍ以下に設定される。また、記録層１３０の厚さは、２０ｎｍ以下に設定される。記録層１３０の厚さが２０ｎｍ以下に設定されるならば、相状態（結晶状態又は非結晶状態）は、厚さ方向に略均一となる。したがって、記録状態及び消去状態が安定的に保たれることとなる。
図１に示される如く、非晶質化パルス光ＡＰＬは、非晶質化エネルギＥｗを有する。図２に示される如く、非晶質化パルス光ＡＰＬは、非晶質化パワーＰｗを有する。非晶質化エネルギＥｗ（単位：Ｊ）は、パルス幅ｄＴ２（単位：ｓ）と非晶質化パワーＰｗ（単位：Ｗ）との積で与えられてもよい。非晶質化エネルギＥｗが第２保護層１４０を介して記録層１３０に伝達され、記録層１３０は、局所的に非晶質化される。本実施形態において、「非晶質化エネルギＥｗ」との用語は、単一パルス光当たりのエネルギを意味する。
（結晶化工程）
図３は、非晶質化工程の後に結晶化工程を受ける記録媒体１００の概略的な断面図である。図３を参照して、結晶化工程が説明される。本実施形態において、結晶化工程は、記録媒体１００から情報を消去するために用いられる。代替的に、結晶化工程は、記録媒体１００に情報を記録するために用いられてもよい。
図３に示される記録層１３０は、上述の非晶質化工程によって非晶質化された２つの領域ＡＲを含んでいる。図３に示される結晶化工程において、右側の領域ＡＲが結晶化される。このため、結晶化パルス光ＣＰＬは、右側の領域ＡＲに向けて照射されている。尚、結晶化パルス光ＣＰＬのスポット径は、非晶質化パルス光ＡＰＬと同様に、１μｍ以下に設定される。
図４Ａ及び図４Ｂは、結晶化パルス光ＣＰＬを例示するグラフである。図３乃至図４Ｂを参照して、結晶化パルス光ＣＰＬが説明される。
非晶質化パルス光ＡＰＬと同様に、結晶化パルス光ＣＰＬは、単一パルス光である。図３に示される如く、結晶化パルス光ＣＰＬは、結晶化エネルギＥｅを有する。結晶化エネルギＥｅは、非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定される。本実施形態において、「結晶化エネルギＥｅ」との用語は、単一パルス光当たりのエネルギを意味する。
図４Ａに示される如く、結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１が、非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２に等しいならば、結晶化パルス光ＣＰＬが有する結晶化パワーＰｅは、非晶質化パルス光ＡＰＬの非晶質化パワーＰｗよりも大きく設定される。図４Ｂに示される如く、結晶化パワーＰｅが、非晶質化パワーＰｗに等しいならば、パルス幅ｄＴ１は、パルス幅ｄＴ２よりも大きく設定される。代替的に、パルス幅ｄＴ１と結晶化パワーＰｅとの積が、パルス幅ｄＴ２と非晶質化パワーＰｗとの積よりも大きくなるように、パルス幅ｄＴ１及び結晶化パワーＰｅの数値的な組み合わせが設定されてもよい。尚、本実施形態において、パルス幅ｄＴ１は、１ｎｓ以下に設定される。
以下の数式１は、本実施形態に用いられるエネルギの関係を表す。
Figure 0006037177
以下の数式２は、従来技術（上述の非特許文献１及び２を参照）に用いられているエネルギの関係を表す。
Figure 0006037177
上述の数式２で表されるエネルギの関係の下では、小さなスポット径の単一パルス光を用いて、薄い記録層（或いは、互いに独立した複数の微小領域に分割された記録層）の非晶質化領域を結晶化することは困難である。一方、上述の数式１で表されるエネルギの関係の下では、小さなスポット径の単一パルス光を用いて、薄い記録層の非晶質化領域を適切に結晶化することができる。
（相変化の原理）
図５は、上述の数式２に表されるエネルギの関係式の下での相変化の原理を表す概略的なグラフである。図５を参照して、従来技術において用いられている相変化の原理が説明される。
図５のグラフの横軸は、時間を表す。図５の縦軸は、相変化記録層（以下、記録層と称される）の温度を表す。図５のグラフ中の曲線Ｃ１は、結晶化工程における記録層の温度の時間変化を表す。図５のグラフ中の曲線Ｃ２は、非晶質化工程における記録層の温度の時間変化を表す。
図５に示される記号「Ｔｘ」は、記録層の結晶化温度を表す。図５に示される記号「Ｔｍ」は、記録層の融点を表す。記録層は、結晶化温度Ｔｘ及び融点Ｔｍで規定される温度特性を有する。図５に示される記号「Δｔ」は、結晶化温度Ｔｘ以上融点Ｔｍ以下の温度範囲に記録層の温度が保たれている期間を表す。図５に示される記号「ｔｃ」は、結晶化温度Ｔｘ以上融点Ｔｍ以下の温度範囲において、記録層が結晶化するのに必要とされる最短期間を表す。記号「Ｔｍａｘ」は、相変化工程（結晶化工程及び非晶質化工程）における温度変化中のピーク温度を意味する。これらの記号に対する定義は、以下の説明において共通に用いられる。
従来技術において、記録層は、比較的厚い。また、記録層に相変化を生じさせるための単一パルス光の光スポット径は、比較的大きい。この場合、曲線Ｃ１で示される如く、期間Δｔが、期間ｔｃより長いならば、記録層は結晶化される。即ち、以下の数式３で表される関係が満たされるならば、記録層は結晶化されることとなる。
Figure 0006037177
曲線Ｃ２で示される如く、記録層が温度Ｔｍａｘに到達した後の冷却期間における期間Δｔが、期間ｔｃよりも短いならば、記録層は非晶質化される。即ち、以下の数式４で表される関係が満たされるならば、記録層は非晶質化されることとなる。
Figure 0006037177
図６は、比較的薄い記録層に対して、小さな光スポット径を有する単一パルス光を照射したときの記録層の温度の時間変化を概略的に表すグラフである。図６を参照して、薄い記録層の温度の時間変化が説明される。
図６のグラフ中、曲線Ｃ１は、上述の数式３に示される第１条件式（Ｔｘ＜Ｔｍａｘ＜Ｔｍ）を満たしている。しかしながら、薄い記録層の冷却速度は比較的高いので、数式３の第２条件式（Δｔ＞ｔｃ）は、満足されにくい。したがって、曲線Ｃ１に示されるように、記録層が薄くなるほど、期間Δｔは、期間ｔｃよりも短くなりやすくなる（Δｔ＜ｔｃ）。
図６のグラフ中、曲線Ｃ２は、上述の数式４の関係を満たしている。融点Ｔｍよりも高い温度Ｔｍａｘが適切に定められるならば、数式４に示される第２条件式（Δｔ＜ｔｃ）は容易に満足される。したがって、薄い記録層に対する非晶質化は、従来技術に用いられたエネルギの関係式に基づいて達成される。
図６のグラフ中、曲線Ｃ３は、上述の数式１に示される関係に基づいて得られる記録層の温度変化を表す。数式１に示される関係が満足されるので、曲線Ｃ３によって表される温度Ｔｍａｘは、曲線Ｃ２によって表される温度Ｔｍａｘよりも高くなる。曲線Ｃ３によって表される温度Ｔｍａｘが高くなるにつれて、期間Δｔは長くなる。したがって、上述の数式３の第２条件式（Δｔ＞ｔｃ）の関係は満たされやすくなる。数式３の第２条件式（Δｔ＞ｔｃ）の関係が満たされるならば、記録層は適切に結晶化される。
図７Ａは、記録層に照射される単一パルス光と記録層の温度変化とを概略的に表すグラフである。図４Ａ及び図７Ａを参照して、記録層に照射されるパルス光と記録層の温度変化との関係が説明される。
図７Ａの上側のグラフは、非晶質化パルス光ＡＰＬと結晶化パルス光ＣＰＬとを示す。非晶質化パルス光ＡＰＬと結晶化パルス光ＣＰＬとの間の関係は、図４Ａを参照して説明された関係に相当する。即ち、結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１は、非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２に等しく設定される一方で、結晶化パルス光ＣＰＬの結晶化パワーＰｅは、非晶質化パルス光ＡＰＬの非晶質化パワーＰｗよりも大きく設定されている。この結果、上述の数式１で表される関係（Ｅｅ＞Ｅｗ）は満足される。尚、パルス幅ｄＴ１，ｄＴ２は、期間ｔｃよりも短く設定される。
図７Ａの下側のグラフは、非晶質化パルス光ＡＰＬが記録層の所定領域に照射されたときにおける当該所定領域の温度変化並びに結晶化パルス光ＣＰＬが記録層の所定領域に照射されたときにおける当該所定領域の温度変化を表す。非晶質化パルス光ＡＰＬが照射されると、記録層の所定領域は、融点Ｔｍよりも高い温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで昇温される。その後、記録層の所定領域は冷却される（冷却プロセス）。冷却プロセスにおいて、期間Δｔが期間ｔｃよりも小さくなるように、非晶質化パワーＰｗ及びパルス幅ｄＴ２は設定される。この結果、記録層の所定領域は、非晶質化される。結晶化パルス光ＣＰＬが照射されると、記録層の所定領域は、温度Ｔｍａｘ（Ａ）よりも高い温度Ｔｍａｘ（Ｃ）まで昇温される。その後、記録層の所定領域は冷却される（冷却プロセス）。冷却プロセスにおいて、期間Δｔが期間ｔｃよりも長くなるように、結晶化パワーＰｅは設定される。この結果、記録層の所定領域は、結晶化される。
図７Ｂは、記録層に照射される単一パルス光と記録層の温度変化とを概略的に表すグラフである。図７Ｂを参照して、記録層に照射されるパルス光と記録層の温度変化との関係が説明される。
図７Ｂの上側のグラフは、非晶質化パルス光ＡＰＬと結晶化パルス光ＣＰＬとを示す。結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１は、非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２より長く設定される。結晶化パルス光ＣＰＬの結晶化パワーＰｅは、非晶質化パルス光ＡＰＬの非晶質化パワーＰｗ以下に設定されている。パルス幅ｄＴ１，ｄＴ２、結晶化パワーＰｅ並びに非晶質化パワーＰｗの値は、数式１で表される関係（Ｅｅ＞Ｅｗ）が満足されるように定められる。尚、パルス幅ｄＴ１，ｄＴ２は、期間ｔｃよりも短く設定される。
図７Ｂの下側のグラフは、非晶質化パルス光ＡＰＬが記録層の所定領域に照射されたときにおける当該所定領域の温度変化並びに結晶化パルス光ＣＰＬが記録層の所定領域に照射されたときにおける当該所定領域の温度変化を表す。非晶質化パルス光ＡＰＬが照射されると、記録層の所定領域は、融点Ｔｍよりも高い温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで昇温される。その後、記録層の所定領域は冷却される（冷却プロセス）。冷却プロセスにおいて、期間Δｔが期間ｔｃよりも小さくなるように、非晶質化パワーＰｗ及びパルス幅ｄＴ２は設定される。この結果、記録層の所定領域は、非晶質化される。結晶化パルス光ＣＰＬが照射されると、記録層の所定領域は、温度Ｔｍａｘ（Ａ）よりも高い温度Ｔｍａｘ（Ｃ）まで昇温される。その後、記録層の所定領域は冷却される（冷却プロセス）。冷却プロセスにおいて、期間Δｔが期間ｔｃよりも長くなるように、結晶化パワーＰｅ及びパルス幅ｄＴ１は設定される。この結果、記録層の所定領域は、結晶化される。
（相変化方法）
図８Ａは、非晶質化工程の概略的なフローチャートである。図７Ａ乃至図８Ａを参照して、非晶質化工程が説明される。
（ステップＳ１１０）
記録媒体中において、非晶質化工程を受ける対象領域が決定されると、ステップＳ１１０が実行される。尚、対象領域は、結晶状態にある所定領域である。
ステップＳ１１０において、非晶質化エネルギＥｗが決定される。本実施形態において、非晶質化エネルギＥｗを決定するパラメータとして、非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２及び非晶質化パワーＰｗが用いられる。非晶質化エネルギＥｗは、対象領域の温度が、記録層の融点Ｔｍを超えて上昇するように定められる。加えて、対象領域の昇温の後の冷却期間において、対象領域の温度が結晶化温度Ｔｘ以上且つ融点Ｔｍ以下の範囲に存する期間Δｔが、期間ｔｃよりも短くなるように、非晶質化エネルギＥｗが決定される。尚、非晶質化エネルギＥｗを決定するために、期間ｔｃよりも短い非晶質化パルス光ＡＰＬのパルス幅ｄＴ２が用いられる。非晶質化エネルギＥｗが決定されると、ステップＳ１２０が実行される。
（ステップＳ１２０）
ステップＳ１２０において、非晶質化パルス光ＡＰＬが照射される。非晶質化パルス光ＡＰＬは、ステップＳ１１０によって決定された非晶質化エネルギＥｗを有する。ステップＳ１２０において、対象領域の近くに配置された散乱体が利用されてもよい。この場合、対象領域と散乱体との間でプラズモン共鳴が引き起こされるように、光が散乱体に照射される。この結果、散乱体から出射される近接場光が得られる。非晶質化パルス光ＡＰＬは、散乱体から出射される近接場光であってもよい。
非晶質化パルス光ＡＰＬによって、対象領域は、融点Ｔｍを超えた温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで急速に昇温する。その後、対象領域の温度は、低下する。ステップＳ１１０によって、非晶質化エネルギＥｗは、適切に設定されているので、対象領域の温度が結晶化温度Ｔｘ以上且つ融点Ｔｍ以下の範囲に存する期間Δｔは、期間ｔｃよりも短くなる。したがって、対象領域は非晶質化される。
図８Ｂは、結晶化工程の概略的なフローチャートである。図７Ａ乃至図８Ｂを参照して、結晶化工程が説明される。
（ステップＳ２１０）
記録媒体中において、結晶化工程を受ける対象領域が決定されると、ステップＳ２１０が実行される。尚、対象領域は、非結晶状態にある所定領域である。
ステップＳ２１０において、結晶化エネルギＥｅが決定される。本実施形態において、結晶化エネルギＥｅを決定するパラメータとして、結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１及び結晶化パワーＰｅが用いられる。結晶化エネルギＥｅは、対象領域の温度が、ステップＳ１２０において対象領域が到達する温度Ｔｍａｘ（Ａ）を超えて上昇するように定められる。加えて、対象領域の昇温の後の冷却期間において、対象領域の温度が結晶化温度Ｔｘ以上且つ融点Ｔｍ以下の範囲に存する期間Δｔが、期間ｔｃよりも長くなるように、結晶化エネルギＥｅが決定される。ステップＳ２１０において設定される結晶化エネルギＥｅは、ステップＳ１１０において設定される非晶質化エネルギＥｗよりも大きい。尚、結晶化エネルギＥｅを決定するためのパラメータとして用いられる結晶化パワーＰｅは、ステップＳ１１０において設定された非晶質化パワーＰｗよりも大きくてもよい。代替的に、結晶化エネルギＥｅを決定するためのパラメータとして用いられる結晶化パワーＰｅは、ステップＳ１１０において設定された非晶質化パワーＰｗよりも小さくてもよい。この場合、結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１は、ステップＳ１１０において設定されたパルス幅ｄＴ２よりも長く設定される。結晶化エネルギＥｅを決定するために、期間ｔｃよりも短い結晶化パルス光ＣＰＬのパルス幅ｄＴ１が用いられる。結晶化エネルギＥｅが決定されると、ステップＳ２２０が実行される。本実施形態において、ステップＳ２１０は、設定工程として例示される。
（ステップＳ２２０）
ステップＳ２２０において、結晶化パルス光ＣＰＬが照射される。結晶化パルス光ＣＰＬは、ステップＳ２１０によって決定された結晶化エネルギＥｅを有する。ステップＳ２２０において、対象領域の近くに配置された散乱体が利用されてもよい。この場合、対象領域と散乱体との間でプラズモン共鳴が引き起こされるように、光が散乱体に照射される。この結果、散乱体から出射される近接場光が得られる。結晶化パルス光ＣＰＬは、散乱体から出射される近接場光であってもよい。本実施形態において、ステップＳ２２０は、照射工程として例示される。
結晶化パルス光ＣＰＬによって、対象領域は、ステップＳ１２０において到達した温度Ｔｍａｘ（Ａ）を超えた温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで急速に昇温する。その後、対象領域の温度は、低下する。ステップＳ２１０によって、結晶化エネルギＥｅは、適切に設定されているので、対象領域の温度が結晶化温度Ｔｘ以上且つ融点Ｔｍ以下の範囲に存する期間Δｔは、期間ｔｃよりも長くなる。したがって、対象領域は結晶化される。
本実施形態の相変化方法によれば、小さなスポット径を有する単一パルス光を用いて、非常に薄い記録層の相変化が達成される。記録層の所定領域の結晶化及び非晶質化は短時間で行われるので、光学的な情報処理（情報の記録及び消去）が高速に行われる。記録媒体中の非晶質化領域において、情報が記録され、且つ、図８Ｂを参照して説明された結晶化技術が非晶質化領域に適用されるならば、非晶質化領域の情報は高速に消去される。したがって、高密度な記録媒体に記録された情報は、高速に消去される。
（パルス光）
本実施形態の原理は、様々な波形の単一パルス光の使用を許容する。
図９Ａ乃至図９Ｃは、様々な波形の単一パルス光を表す。上述された相変化技術は、図９Ａ乃至図９Ｃに示される波形の単一パルス光を採用してもよい。
図９Ａは、三角波形を有する単一パルス光を概略的に示す。結晶化エネルギＥｅ及び非晶質化エネルギＥｗは、単一パルス光の三角波形と時間軸とによって囲まれるハッチング領域の面積として定義されてもよい。
図９Ｂは、階段状の波形を有する単一パルス光を概略的に示す。結晶化エネルギＥｅ及び非晶質化エネルギＥｗは、単一パルス光の階段状の波形と時間軸とによって囲まれるハッチング領域の面積として定義されてもよい。
図９Ｃは、時間的に変動しない直流成分（図９Ｃ中、記号「ＤＣ」で表される）を含む単一パルス光を概略的に示す。直流成分が単一パルス光に含まれていても、結晶化エネルギＥｅ及び非晶質化エネルギＥｗは、単一パルス光のパワーとパルス幅との積として定義されてもよい。図９Ｃにおいて、結晶化エネルギＥｅ及び非晶質化エネルギＥｗとして表される概念として、ハッチング領域が示されている。
＜第２実施形態＞
第１実施形態に関連して説明された記録層１３０（図１参照）は、記録媒体１００に亘って一様に広がっている。上述の如く、非晶質化パルス光ＡＰＬの照射によって、記録層１３０は、局所的に昇温される。このとき、非晶質化パルス光ＡＰＬの光スポットの周囲にも熱が伝達される（熱拡散）。熱拡散の結果、記録層１３０に形成される記録マーク（非晶質化領域）は、拡大する。高い記録密度が要求されるならば、記録マークの拡大は無視されるべきではない。本実施形態において、小さな記録マーク（例えば、１００ｎｍ以下の長径）を略均一に形成する技術が説明される。
（記録媒体）
図１０は、記録媒体２００の概略的な断面図である。図１０を参照して、小さな記録マークを略均一に形成する技術が説明される。尚、第１実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第１実施形態の説明が援用される。
記録媒体２００は、第１実施形態に関連して説明された基板１１０に加えて、基板１１０上に積層された保護層２２０と、保護層２２０中に分散して配置された多数の相変化材料２３０と、を備える。本実施形態において、多数の相変化材料２３０を含む保護層２２０は、相変化記録層として例示される。
保護層２２０に用いられる誘電体材料は、平坦な基板１１０上に均一に積層されてもよい。その後、均一に積層された誘電体材料の層上に相変化材料２３０が配置されてもよい。その後、誘電体材料が再度積層され、相変化材料２３０が誘電体材料によって覆われてもよい。この結果、相変化材料２３０によって隆起された多数の微小領域２５０が記録媒体２００の上面（記録面）に形成される。微小領域２５０の長径は、１００ｎｍ以下である。多数の微小領域２５０は、互いに分離或いは独立している。
図１０には、記録媒体２００に加えて、出射部２６０及び散乱体２７０が示されている。出射部２６０は、出射光ＥＬを出射する光源２６１と、出射光ＥＬを散乱体２７０へ導く導光部２６２と、を含む。光源２６１として、レーザ光を出射するレーザ光源や、散乱体２７０と記録媒体２００との間でプラズモン共鳴を引き起こすことができる光を出射することができる他の光学素子が例示される。導光部２６２は、散乱体２７０に集光することができる集光素子（例えば、対物レンズ、ＳＩＬレンズや導波路）であってもよい。散乱体２７０は、多数の微小領域２５０のうち１つ（図１０中、符号「２５０Ｔ」が付されている）に近接して配置される。出射光ＥＬが散乱体２７０に照射されると、散乱体２７０と微小領域２５０Ｔとの間でプラズモン共鳴が発生する。この結果、散乱体２７０から近接場光ＮＦＬが出射される。本実施形態において、近接場光ＮＦＬは、第１実施形態に関連して説明された非晶質化パルス光として用いられる。加えて、近接場光ＮＦＬは、第１実施形態に関連して説明された結晶化パルス光として用いられてもよい。本実施形態において、微小領域２５０Ｔは、所定領域として例示される。
非晶質化パルス光及び／又は結晶化パルス光として、近接場光ＮＦＬが用いられるならば、光スポット径は、回折限界の制限を受けない。したがって、微小領域２５０ごとに分離された相変化材料２３０それぞれは、適切に照光される。
非晶質化パルス光及び／又は結晶化パルス光として、近接場光ＮＦＬが用いられるならば、相変化材料２３０上に積層される誘電体材料の層の厚さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。当該寸法条件の下、十分な量の近接場光ＮＦＬが、相変化材料２３０に到達するので、相変化材料２３０の相変化が適切に引き起こされる。この結果、記録媒体２００への情報の記録及び記録媒体２００からの情報の消去が適切に行われる。
近接場光ＮＦＬの照射によって、微小領域２５０Ｔは昇温される。微小領域２５０Ｔは、隣接する微小領域２５０から離間しているので、微小領域２５０Ｔから他の微小領域２５０への熱伝達量は非常に小さい。したがって、記録マークは、微小領域２５０Ｔ内で形成されることとなる。したがって、記録媒体２００は、高密度の記録を可能にする。加えて、微小領域２５０間の熱伝達に対する制限の結果、記録媒体２００からの情報の消去も正確に行われることとなる。
図１１は、記録媒体３００の概略的な断面図である。図１１を参照して、小さな記録マークを略均一に形成する技術が説明される。尚、図１０に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、図１０に関連する説明が援用される。
記録媒体３００は、基板３１０と、記録層３３０と、保護層３４０と、を備える。基板３１０は、多数の突部３１１を含む。多数の突部３１１は、互いに分離独立している。記録層３３０に用いられる相変化材料は、突部３１１が形成された基板３１０の上面に積層される。その後、保護層３４０に用いられる誘電体材料が更に記録層３３０上に積層される。この結果、突部３１１、突部３１１上に積層された記録層３３０並びに保護層３４０は、互いに分離独立した多数の微小領域３５０を形成する。微小領域３５０の長径は、１００ｎｍ以下である。尚、図１１において、多数の微小領域３５０のうち１つに記号「３５０Ｔ」が付されている。
図１１において、散乱体２７０は、微小領域３５０Ｔに近接している。出射光ＥＬが散乱体２７０に照射されると、散乱体２７０と微小領域３５０Ｔとの間でプラズモン共鳴が発生する。この結果、散乱体２７０から近接場光ＮＦＬが出射される。本実施形態において、近接場光ＮＦＬは、第１実施形態に関連して説明された非晶質化パルス光として用いられる。加えて、近接場光ＮＦＬは、第１実施形態に関連して説明された結晶化パルス光として用いられてもよい。
非晶質化パルス光及び／又は結晶化パルス光として、近接場光ＮＦＬが用いられるならば、光スポット径は、回折限界の制限を受けない。したがって、微小領域３５０ごとに分離された記録層３３０それぞれは、適切に照光される。
非晶質化パルス光及び／又は結晶化パルス光として、近接場光ＮＦＬが用いられるならば、記録層３３０上に積層される誘電体材料の層の厚さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。当該寸法条件の下、十分な量の近接場光ＮＦＬが、記録層３３０に到達するので、記録層３３０の相変化が適切に引き起こされる。この結果、記録媒体３００への情報の記録及び記録媒体３００からの情報の消去が適切に行われる。
近接場光ＮＦＬの照射によって、微小領域３５０Ｔは昇温される。微小領域３５０Ｔは、隣接する微小領域３５０から離間しているので、微小領域３５０Ｔから他の微小領域３５０への熱伝達量は非常に小さい。したがって、記録マークは、微小領域３５０Ｔ内で形成されることとなる。したがって、記録媒体３００は、高密度の記録を可能にする。加えて、微小領域３５０間の熱伝達に対する制限の結果、記録媒体３００からの情報の消去も正確に行われることとなる。
（微小領域の温度特性）
図６、図８Ａ、図８Ｂ、図１０及び図１１を参照して、微小領域２５０Ｔ，３５０Ｔの温度特性が説明される。
本実施形態において、微小領域２５０Ｔ，３５０Ｔを仕切る空隙は、熱拡散を生じさせにくくするので、昇温が生ずる体積は非常に小さくなる。この結果、単一パルス光の照射の後、微小領域２５０Ｔ，３５０Ｔの温度は、急激に下がる。結晶化エネルギＥｅが、非晶質化エネルギＥｗよりも低く設定されるならば、図６の曲線Ｃ１に示されるように、期間Δｔは、期間ｔｃよりも短くなりやすい。図６に関連して説明された如く、この場合、適切な結晶化は得られない。
図８Ｂに関連して説明された結晶化技術に従って、結晶化エネルギＥｅが非晶質化エネルギＥｗよりも高く設定されるならば、図６の曲線Ｃ３によって示される温度変化が得られる。この結果、適切な結晶化が得られることとなる。したがって、記録媒体２００，３００に対して、第１実施形態に関連して説明された結晶化技術は、好適に適用される。
本実施形態に示された様々な記録媒体２００，３００は、互いに独立した微小領域２５０，３５０を含む。第１実施形態に関連して説明された結晶化処理の対象となる所定領域は、本実施形態において、微小領域２５０，３５０に対応する。図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２１０において、微小領域２５０，３５０に与えられる結晶化エネルギＥｅは、非晶質化エネルギＥｗよりも高く設定される。
微小領域２５０，３５０が結晶状態であるならば、図８Ａに関連して説明されたステップＳ１２０での非晶質化パルス光の照射によって、微小領域２５０，３５０は非晶質化される。その後、図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２２０が実行され、結晶化パルス光が微小領域２５０，３５０に照射されるならば、微小領域２５０，３５０は、適切に結晶化される。尚、上述の如く、結晶化パルス光の結晶化エネルギＥｅは、非晶質化パルス光の非晶質化エネルギＥｗよりも大きい。
本実施形態において、結晶化パルス光及び非晶質化パルス光のスポット径は、微小領域２５０，３５０に合わせて、小さく設定されてもよい。また、相変化材料２３０又は記録層３３０は、非常に薄く形成されてもよい。この結果、結晶化は、高速に行われることとなる。
＜第３実施形態＞
（情報装置）
図１２は、情報装置４００の概略図である。図３、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ｂ、図１０乃至図１２を参照して、情報装置４００が説明される。第１実施形態又は第２実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第１実施形態又は第２実施形態の説明が援用される。
情報装置４００は、記録媒体４１０とともに用いられる。尚、記録媒体４１０は、第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明された記録媒体１００，２００，３００のうちいずれか１つであってもよい。
記録媒体４１０は、非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光を用いて非晶質化された領域を含んでいる。非晶質化された領域には、情報が記録されている。情報装置４００は、結晶化パルス光ＣＰＬを記録媒体４１０に照射し、非晶質化された領域を結晶化する。この結果、非晶質化された領域に記録された情報が消去される。本実施形態において、結晶化パルス光ＣＰＬは、情報の消去に用いられる。代替的に、結晶化パルス光ＣＰＬは、記録媒体４１０への情報の記録に用いられてもよい。
情報装置４００は、記録媒体４１０を回転させるモータ４２０と、結晶化パルス光ＣＰＬを記録媒体４１０に照射する照射部４３０と、結晶化パルス光ＣＰＬのエネルギを設定するエネルギ設定部４４０と、を備える。照射部４３０は、第２実施形態に関連して説明された出射部２６０と、散乱体２７０と、を含む。したがって、第２実施形態と同様に、記録媒体４１０に照射される結晶化パルス光ＣＰＬは、近接場光ＮＦＬである。
情報装置４００は、図８Ｂに関連して説明された手順に従って、結晶化パルス光ＣＰＬを出射する。
ステップＳ２１０において、エネルギ設定部４４０は、非晶質化された領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを結晶化パルス光ＣＰＬに対して設定する。図８Ｂに関連して説明された如く、ステップＳ２１０において、非晶質化エネルギＥｗよりも大きな結晶化エネルギＥｅが設定される。結晶化エネルギＥｅが設定されると、エネルギ設定部４４０は、設定された結晶化エネルギＥｅに関する情報を含む制御信号を照射部４３０に出力する。
ステップＳ２２０において、照射部４３０は、エネルギ設定部４４０から送られた制御信号に応じて、近接場光ＮＦＬを生成する。照射部４３０は、制御信号に応じて、出射部２６０から出射される出射光ＥＬの強度を調整する。散乱体２７０が非晶質化された領域に近接すると同時に、照射部４３０は、近接場光ＮＦＬを用いて生成された単一パルス光を照射する。この結果、単一パルス光は、非晶質化された領域に照射される。単一パルス光は、ステップＳ２１０において設定された結晶化エネルギＥｅを有する結晶化パルス光ＣＰＬであるので、非晶質化された領域は、適切に結晶化される。本実施形態において、記録媒体４１０の非晶質化された領域は、所定領域として例示される。
図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明された如く、ステップＳ２１０において、非晶質化エネルギＥｗよりも大きな結晶化エネルギＥｅが設定されるので、結晶化パルス光ＣＰＬが照射された領域は、融点Ｔｍを上回る温度Ｔｍａｘ（Ｃ）まで昇温される。その後、結晶化パルス光ＣＰＬの照射領域は、冷却される。照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに、照射領域が結晶化するために必要な期間ｔｃ以上かかる。
図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明された如く、エネルギ設定部４４０は、期間ｔｃより短いパルス幅ｄＴ１を設定する。また、照射領域が融点Ｔｍを上回り、且つ、照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに、照射領域が結晶化するために必要な期間ｔｃ以上かかるように、エネルギ設定部４４０は、パルス幅ｄＴ１を考慮して、結晶化パワーＰｅを設定してもよい。
＜第４実施形態＞
（情報装置）
図１３は、情報装置４００Ａの概略図である。図７Ａ乃至図８Ｂ並びに図１３を参照して、情報装置４００Ａが説明される。第３実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第３実施形態の説明が援用される。
情報装置４００Ａは、第３実施形態に関連して説明されたモータ４２０及び照射部４３０に加えて、エネルギ設定部４４０Ａとデータ生成部４５０とを備える。エネルギ設定部４４０Ａは、結晶化エネルギ設定部４４１と、非晶質化エネルギ設定部４４２と、を含む。
データ生成部４５０は、記録媒体４１０に記録されるデータを生成する。データは、データ生成部４５０からエネルギ設定部４４０Ａへ出力される。エネルギ設定部４４０Ａは、データ生成部４５０からのデータに応じて、散乱体２７０からの近接場光ＮＦＬの出射タイミング及び近接場光ＮＦＬのエネルギに関する情報を含む制御信号を生成する。制御信号は、エネルギ設定部４４０Ａから照射部４３０へ出力される。
照射部４３０は、制御信号に応じて、出射部２６０を制御し、出射部２６０からの出射光ＥＬの出射タイミング及び出射光ＥＬの強度を調整する。散乱体２７０は、出射部２６０からの出射光ＥＬを受け、近接場光ＮＦＬを記録媒体４１０に照射する。尚、照射部４３０は、近接場光ＮＦＬを用いて、単一パルス光を生成する。
本実施形態において、記録媒体４１０上の情報が消去されるとき、エネルギ設定部４４０Ａは、結晶化エネルギ設定部４４１を用いて、結晶化エネルギＥｅを設定する。記録媒体４１０へ情報を記録するとき、エネルギ設定部４４０Ａは、非晶質化エネルギ設定部４４２を用いて、非晶質化エネルギＥｗを設定する。結晶化エネルギ設定部４４１によって設定された結晶化エネルギＥｅを有する近接場光ＮＦＬは、結晶化パルス光ＣＰＬとして用いられる。非晶質化エネルギ設定部４４２によって設定された非晶質化エネルギＥｗを有する近接場光ＮＦＬは、非晶質化パルス光ＡＰＬとして用いられる。照射部４３０は、結晶化パルス光ＣＰＬ及び非晶質化パルス光ＡＰＬをデータ生成部４５０からのデータに応じて選択的に照射することができるので、情報装置４００Ａは、記録媒体４１０に対してオーバーライト処理を好適に行うことができる。
本実施形態において、非晶質化パルス光ＡＰＬは、記録媒体４１０へ情報を記録するために用いられる。代替的に、非晶質化パルス光ＡＰＬは、記録媒体４１０から情報を消去するために用いられてもよい。
本実施形態において、結晶化パルス光ＣＰＬは、記録媒体４１０から情報を消去するために用いられる。代替的に、結晶化パルス光ＣＰＬは、記録媒体４１０へ情報を記録するために用いられてもよい。
非晶質化エネルギ設定部４４２は、図８Ａに関連して説明されたステップＳ１１０において、非晶質化パルス光ＡＰＬの非晶質化エネルギＥｗを設定する。非晶質化エネルギ設定部４４２は、近接場光ＮＦＬの照射領域が結晶化するのに必要な期間ｔｃよりも短いパルス幅ｄＴ２を設定してもよい。また、照射領域が、融点Ｔｍを超えて昇温され、且つ、照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに期間ｔｃよりも短い期間を要するように、非晶質化エネルギ設定部４４２は、パルス幅ｄＴ２を考慮して、非晶質化パワーＰｗを設定してもよい。
図８Ａに関連して説明されたステップＳ１２０において、照射部４３０は、非晶質化パルス光ＡＰＬとして近接場光ＮＦＬを照射する。この結果、照射領域は、温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで昇温される。その後、照射領域は、冷却される。照射領域の温度が、融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで低下するのに要する期間は、期間ｔｃよりも短いので、照射領域は、適切に非晶質化される。
結晶化エネルギ設定部４４１は、図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２１０において、結晶化パルス光ＣＰＬの結晶化エネルギＥｅを設定する。結晶化エネルギ設定部４４１は、近接場光ＮＦＬの照射領域が結晶化するのに必要な期間ｔｃよりも短いパルス幅ｄＴ１を設定してもよい。また、照射領域が、融点Ｔｍを超えて昇温され、且つ、照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに期間ｔｃよりも長い期間を要するように、結晶化エネルギ設定部４４１は、パルス幅ｄＴ１を考慮して、結晶化パワーＰｅを設定してもよい。
結晶化エネルギ設定部４４１は、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定した非晶質化パワーＰｗよりも大きな結晶化パワーＰｅを設定してもよい。結晶化パワーＰｅが、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定した非晶質化パワーＰｗよりも小さいならば、結晶化エネルギ設定部４４１は、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定したパルス幅ｄＴ２よりも長いパルス幅ｄＴ１を設定してもよい。
図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２２０において、照射部４３０は、結晶化パルス光ＣＰＬとして近接場光ＮＦＬを照射する。この結果、照射領域は、温度Ｔｍａｘ（Ｃ）まで昇温される。その後、照射領域は、冷却される。照射領域の温度が、融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで低下するのに要する期間は、期間ｔｃよりも長いので、照射領域は、適切に結晶化される。
＜第５実施形態＞
（情報装置）
図１４は、情報装置４００Ｂの概略図である。図７Ａ乃至図８Ｂ並びに図１０及び図１４を参照して、情報装置４００Ｂが説明される。第４実施形態に関連して説明された要素と同一の要素に対して、同一の符号が付されている。同一の符号が付された要素に対して、第４実施形態の説明が援用される。
情報装置４００Ｂは、第４実施形態に関連して説明されたモータ４２０、エネルギ設定部４４０Ａ及びデータ生成部４５０に加えて、結晶化パルス光ＣＰＬとして近接場光ＮＦＬを記録媒体４１０に照射する第１照射部４３１と、非晶質化パルス光ＡＰＬとして近接場光ＮＦＬを照射する第２照射部４３２と、を備える。第１照射部４３１は、図１０を参照して説明された出射部２６０及び散乱体２７０を含む。第２照射部４３２は、第１照射部４３１と同様に、出射部２６０及び散乱体２７０を含む。
データ生成部４５０は、記録媒体４１０に記録されるデータを生成する。データは、データ生成部４５０からエネルギ設定部４４０Ａへ出力される。エネルギ設定部４４０Ａは、データ生成部４５０からのデータに応じて、散乱体２７０からの近接場光ＮＦＬの出射タイミング及び近接場光ＮＦＬのエネルギに関する情報を含む制御信号を生成する。制御信号は、データ生成部４５０からのデータに応じて、エネルギ設定部４４０Ａから第１照射部４３１又は第２照射部４３２に選択的に出力される。
第１照射部４３１は、制御信号に応じて、出射部２６０を制御し、出射部２６０からの出射光ＥＬの出射タイミングを調整する。散乱体２７０は、出射部２６０からの出射光ＥＬを受け、結晶化パルス光ＣＰＬとして近接場光ＮＦＬを記録媒体４１０に照射する。尚、第１照射部４３１は、近接場光ＮＦＬを用いて、単一パルス光を生成する。
第２照射部４３２は、制御信号に応じて、出射部２６０を制御し、出射部２６０からの出射光ＥＬの出射タイミングを調整する。散乱体２７０は、出射部２６０からの出射光ＥＬを受け、非晶質化パルス光ＡＰＬとして近接場光ＮＦＬを記録媒体４１０に照射する。第１照射部４３１と同様に、第２照射部４３２は、近接場光ＮＦＬを用いて、単一パルス光を生成する。
本実施形態において、記録媒体４１０上の情報が消去されるとき、エネルギ設定部４４０Ａは、結晶化エネルギ設定部４４１を用いて、結晶化エネルギＥｅを設定する。記録媒体４１０へ情報を記録するとき、エネルギ設定部４４０Ａは、非晶質化エネルギ設定部４４２を用いて、非晶質化エネルギＥｗを設定する。結晶化エネルギ設定部４４１によって設定された結晶化エネルギＥｅを有する近接場光ＮＦＬは、結晶化パルス光ＣＰＬとして用いられる。非晶質化エネルギ設定部４４２によって設定された非晶質化エネルギＥｗを有する近接場光ＮＦＬは、非晶質化パルス光ＡＰＬとして用いられる。情報装置４００Ｂは、第１照射部４３１及び第２照射部４３２を用いて、結晶化パルス光ＣＰＬ及び非晶質化パルス光ＡＰＬをデータ生成部４５０からのデータに応じて選択的に照射することができる。したがって、情報装置４００Ｂは、記録媒体４１０に対してオーバーライト処理を好適に行うことができる。
本実施形態において、非晶質化パルス光ＡＰＬは、記録媒体４１０へ情報を記録するために用いられる。代替的に、非晶質化パルス光ＡＰＬは、記録媒体４１０から情報を消去するために用いられてもよい。
本実施形態において、結晶化パルス光ＣＰＬは、記録媒体４１０から情報を消去するために用いられる。代替的に、結晶化パルス光ＣＰＬは、記録媒体４１０へ情報を記録するために用いられてもよい。
非晶質化エネルギ設定部４４２は、図８Ａに関連して説明されたステップＳ１１０において、非晶質化パルス光ＡＰＬの非晶質化エネルギＥｗを設定する。非晶質化エネルギ設定部４４２は、近接場光ＮＦＬの照射領域が結晶化するのに必要な期間ｔｃよりも短いパルス幅ｄＴ２を設定してもよい。また、照射領域が、融点Ｔｍを超えて昇温され、且つ、照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに期間ｔｃよりも短い期間を要するように、非晶質化エネルギ設定部４４２は、パルス幅ｄＴ２を考慮して、非晶質化パワーＰｗを設定してもよい。
図８Ａに関連して説明されたステップＳ１２０において、第２照射部４３２は、非晶質化パルス光ＡＰＬとして近接場光ＮＦＬを照射する。この結果、照射領域は、温度Ｔｍａｘ（Ａ）まで昇温される。その後、照射領域は、冷却される。照射領域の温度が、融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで低下するのに要する期間は、期間ｔｃよりも短いので、照射領域は、適切に非晶質化される。
結晶化エネルギ設定部４４１は、図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２１０において、結晶化パルス光ＣＰＬの結晶化エネルギＥｅを設定する。結晶化エネルギ設定部４４１は、近接場光ＮＦＬの照射領域が結晶化するのに必要な期間ｔｃよりも短いパルス幅ｄＴ１を設定してもよい。また、照射領域が、融点Ｔｍを超えて昇温され、且つ、照射領域の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで下がるのに期間ｔｃよりも長い期間を要するように、結晶化エネルギ設定部４４１は、パルス幅ｄＴ１を考慮して、結晶化パワーＰｅを設定してもよい。
結晶化エネルギ設定部４４１は、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定した非晶質化パワーＰｗよりも大きな結晶化パワーＰｅを設定してもよい。結晶化パワーＰｅが、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定した非晶質化パワーＰｗよりも小さいならば、結晶化エネルギ設定部４４１は、非晶質化エネルギ設定部４４２が設定したパルス幅ｄＴ２よりも長いパルス幅ｄＴ１を設定してもよい。
図８Ｂに関連して説明されたステップＳ２２０において、第１照射部４３１は、結晶化パルス光ＣＰＬとして近接場光ＮＦＬを照射する。この結果、照射領域は、温度Ｔｍａｘ（Ｃ）まで昇温される。その後、照射領域は、冷却される。照射領域の温度が、融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで低下するのに要する期間は、期間ｔｃよりも長いので、照射領域は、適切に結晶化される。
＜第６実施形態＞
（試験例）
本発明者は、上述の相変化原理に関する様々な試験を行った。本実施形態において、本発明者による試験が説明される。
図１５Ａは、試験に用いられた試験サンプル５００の概略的な断面図である。図１５Ｂは、試験に用いられた試験サンプル５５０の概略的な断面図である。図１５Ａ及び図１５Ｂを参照して、本発明者による試験が説明される。
試験サンプル５００は、基板５１０と、第１保護層５２０と、記録層５３０と、第２保護層５４０と、を備える。第１保護層５２０は、基板５１０上に積層される。記録層５３０は、第１保護層５２０上に積層される。第２保護層５４０は、記録層５３０上に積層される。基板５１０として、厚さ１．１ｍｍのガラス基板が用いられた。記録層５３０を形成する相変化材料として、Ｇｅ１０Ｓｂ９０が用いられた。記録層５３０の厚さは、１５ｎｍであった。第１保護層５２０及び第２保護層５４０は、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０（ｍｏｌ％）が用いて形成された。第１保護層５２０及び第２保護層５４０それぞれの厚さは、１０ｎｍであった。
試験サンプル５５０は、試験サンプル５００と同様に、基板５１０と、第１保護層５２０と、第２保護層５４０と、を備える。試験サンプル５５０は、記録層５３５を更に備える。記録層５３５は、第１保護層５２０と第２保護層５４０との間に介挿される。記録層５３０と同様に、記録層５３５を形成する相変化材料として、Ｇｅ１０Ｓｂ９０が用いられた。記録層５３５の厚さは、５０ｎｍであった。
記録層５３０，５３５は、単一パルス光の照射前において、全体的に結晶状態であった。試験に用いられる単一パルス光は、５３２ｎｍの波長と、５０ｐｓのパルス幅を有した。本発明者は、試験において、単一パルス光のパワーを変更し、単一パルス光の照射後の記録層５３０，５３５を観察した。
本発明者は、試験サンプル５５０を、従来技術の知見（非特許文献１及び２を参照）を検証するために用いた。本発明者は、単一パルス光のスポット径を１００μｍに設定し、且つ、単一パルス光のパワーを「Ｐｗ１」に設定し、単一パルス光を照射した。この結果、記録層５３５に非晶質化された領域ＡＲが形成された。その後、本発明者は、光スポット径を維持したまま、単一パルス光のパワーを、「Ｐｗ１」よりも低い「Ｐｅ１」に設定し、単一パルス光を領域ＡＲに照射した。この結果、非晶質化された領域ＡＲは、結晶状態に戻った。非晶質化エネルギＥｗよりも小さな結晶化エネルギＥｅの照射の下、記録層５３５の融点Ｔｍを超えた昇温を生ずることなく、記録層５３５は、結晶化された。かくして、従来技術の知見は検証された。
本発明者は、試験サンプル５００を用いて、上述の様々な実施形態の原理を検証した。本発明者は、単一パルス光のスポット径を１μｍに設定し、且つ、単一パルス光のパワーを「Ｐｗ２」に設定し、単一パルス光を照射した。この結果、記録層５３０に非晶質化された領域ＡＲが形成された。本発明者は、その後、単一パルス光のパワーを変更し、領域ＡＲに単一パルス光を照射した。本発明者は、「Ｐｗ２」よりも大きなパワー「Ｐｅ２」を有する単一パルス光が領域ＡＲに照射されたとき（即ち、領域ＡＲの形成に用いられた単一パルス光のエネルギよりも大きなエネルギの単一パルス光が領域ＡＲに照射されたときに）、非晶質化された領域ＡＲが結晶状態に戻ることを確認した。
図１６は、上述の試験サンプル５００に対する試験結果を表す光学顕微鏡写真である。図６、図１５Ａ及び図１６を参照して、試験結果が説明される。
（非晶質化試験）
本発明者は、試験サンプル５００に、５０ｐｓのパルス幅を有する単一パルス光を照射し、記録マーク（図１５Ａの領域ＡＲ）が形成されるエネルギの条件を見出した。尚、５０ｐｓのパルス幅は、記録層５３０が結晶化するのに必要な最短の期間ｔｃよりも短い。
図１６の光学顕微鏡写真は、波長４５５ｎｍの光を用いた透過照明下で得られた。図１６に示される如く、「３４ｐＪ（パワー：０．６８Ｗ）」から「０．１０ｎＪ（パワー：２．０Ｗ）」のエネルギ条件の下、透過率が他の領域よりも低い記録マークが形成された。記録マークが形成されたエネルギ条件よりも高いエネルギ条件（「０．１４ｎＪ（パワー：２．７Ｗ）」から「０．２０ｎＪ（パワー：４．１Ｗ）」）において、記録マークは形成されなかった。「０．２４ｎＪ（パワー：４．７Ｗ）」以上のエネルギ条件の下では、非常に高い透過率の領域が形成された。「０．２４ｎＪ」以上のエネルギ条件の下で形成された高い透過率の領域において、試験サンプル５００の破壊又は変形が生じていると考えられる。
「０．１４ｎＪ」から「０．２０ｎＪ」のエネルギ条件の下では、図６の曲線Ｃ３で表される温度変化が試験サンプル５００に生じたと考えられる。「０．１４ｎＪ」から「０．２０ｎＪ」のエネルギ条件の単一パルス光の照射によって記録層５３０が溶融した後、記録層５３０の温度が融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘに降下するのに、期間ｔｃより長い期間を経過したため、単一パルス光の照射領域が結晶化したと考えられる。
（相変化試験）
本発明者は、図１６の光学顕微鏡写真から得られた知見に基づき、記録層５３０に繰り返し相変化させる試験を行った。
図１７は、相変化試験の結果を表す光学顕微鏡写真である。図１５Ａ及び図１７を参照して、相変化試験が説明される。尚、図１７の光学顕微鏡写真は、波長４５５ｎｍの光を用いた透過照明下で得られた。
本発明者は、０．１０ｎＪの単一パルス光を用いて記録マークを形成する工程と０．１４ｎＪの単一パルス光を用いて記録マークを消去する工程とを５回繰り返した。図１７に示される如く、記録マークの形成及び消去は、５回のサイクルの間、成功裏に確認された。
本発明者は、２５ｐＪ（パワー：０．５１Ｗ）以下のエネルギ条件の下、記録マークを消去することを試みた。しかしながら、２５ｐＪ以下のエネルギの単一パルス光は、記録マークを消去することはできなかった。かくして、記録層５３０は、「３４ｐＪ」から「０．１０ｎＪ」のエネルギ条件の下で非晶質化し、「０．１４ｎＪ」から「０．２０ｎＪ」のパワー条件の下で結晶化することが検証された。即ち、上記の数式１に示される条件の下で、記録層５３０は適切に結晶化されることが検証された。
相変化試験において、記録層５３０の結晶化に用いられた結晶化エネルギＥｅは、記録層５３０の非晶質化に用いられた非晶質化エネルギＥｗよりも大きい。結晶化エネルギＥｅを有する単一パルス光は、記録層５３０の所定領域の温度を融点Ｔｍよりも高い温度まで昇温される。その後の冷却期間において、記録層５３０の融点Ｔｍから結晶化温度Ｔｘまで所定領域の温度が下がる期間は、記録層５３０が結晶化するのに必要とされる最短の期間ｔｃよりも長くなる。この結果、記録層５３０の所定領域は、適切に結晶化される。
本発明者は、図１に関連して説明された記録媒体１００に類似する構造の試験サンプル５００を用いて、相変化試験を行った。加えて、本発明者は、第２実施形態（図１０及び図１１を参照）に関連して説明された微小領域２５０，３５０に相当する構造を有する試験サンプルを用意し、相変化試験を行い、上述の試験結果と同様の結果を得ることができた。
上述の実施形態に関連して説明された様々な技術は、以下の特徴を主に備える。
上述の実施形態の一局面に係る情報装置は、所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行う。情報装置は、前記相変化記録層の所定領域にパルス光を照射する照射部と、前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを前記パルス光に対して設定するエネルギ設定部と、を備える。前記エネルギ設定部が設定する前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅは、前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きい。
上記構成によれば、エネルギ設定部が設定するパルス光当たりの結晶化エネルギＥｅは、非晶質化パルス光当たりの非晶質化エネルギＥｗよりも大きいので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記エネルギ設定部は、前記結晶化エネルギＥｅを設定する結晶化エネルギ設定部と、前記非晶質化エネルギＥｗを設定する非晶質化エネルギ設定部と、を含んでもよい。前記照射部は、前記所定領域に、前記結晶化エネルギＥｅを有する結晶化パルス光、又は、前記非晶質化エネルギＥｗを有する前記非晶質化パルス光を、前記パルス光として、選択的に照射してもよい。
上記構成によれば、照射部は、所定領域に、結晶化エネルギＥｅを有する結晶化パルス光、又は、非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光を、パルス光として、選択的に照射するので、相変化記録層は、結晶化又は非晶質化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化及び非晶質化を利用して、記録媒体に光学的な情報処理を行うことができる。
上記構成において、前記照射部は、前記結晶化パルス光を照射する第１照射部と、前記非晶質化パルス光を照射する第２照射部と、を含んでもよい。
上記構成によれば、第１照射部は、結晶化パルス光を照射し、相変化記録層を局所的に結晶化することができる。第２照射部は、非晶質化パルス光を照射し、相変化記録層を局所的に非晶質化することができる。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化及び非晶質化を利用して、記録媒体に光学的な情報処理を行うことができる。
上記構成において、前記相変化記録層は、互いに独立した複数の微小領域を含んでもよい。前記所定領域は、前記複数の微小領域のうち１つの微小領域であってもよい。前記エネルギ設定部は、前記結晶化パルス光が前記１つの微小領域に与える前記結晶化エネルギＥｅを、前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定してもよい。
上記構成によれば、エネルギ設定部は、結晶化パルス光が１つの微小領域に与える結晶化エネルギＥｅを、非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定するので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記照射部は、散乱体と、出射光を出射する出射部と、を含んでもよい。前記出射光を照射された前記散乱体と、前記所定領域との間で、プラズモン共鳴が生じてもよい。前記結晶化パルス光は、前記プラズモン共鳴よって生じた近接場光であってもよい。
上記構成によれば、情報装置は、プラズモン共鳴に起因する近接場光を用いて、薄い相変化記録膜を適切に結晶化することができる。
上記構成において、前記所定領域は、結晶化温度Ｔｘと、融点Ｔｍと、によって規定される温度特性を有してもよい。前記結晶化温度Ｔｘ以上且つ前記融点Ｔｍ以下の温度範囲において、前記所定領域が結晶化するのに必要とされる最短期間は、期間ｔｃであってもよい。前記結晶化エネルギ設定部によって設定される前記結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１は、前記期間ｔｃよりも短くてもよい。
上記構成によれば、結晶化エネルギ設定部によって設定される前記結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１は、所定領域が結晶化するのに必要とされる最短期間として定義される期間ｔｃよりも短いので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記パルス幅ｄＴ１の前記結晶化パルス光の照射の下、前記所定領域が前記融点Ｔｍよりも高い温度Ｔｍａｘになるように、前記結晶化エネルギ設定部は、前記結晶化パルス光の結晶化パワーＰｅを設定してもよい。前記所定領域が前記温度Ｔｍａｘから冷却される間において、前記所定領域が前記温度範囲にある期間Δｔが、前記期間ｔｃ以上となってもよい。
上記構成によれば、パルス幅ｄＴ１の結晶化パルス光が照射されると、所定領域は、融点Ｔｍよりも高いＴｍａｘになる。その後、所定領域が、温度Ｔｍａｘから冷却されると、所定領域は、期間Δｔの間、結晶化温度Ｔｘ以上且つ融点Ｔｍ以下の温度範囲にある。期間Δｔは、所定領域が結晶化するのに必要とされる最短期間として定義される期間ｔｃ以上であるので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記非晶質化エネルギ設定部は、前記非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗを設定してもよい。前記結晶化パワーＰｅは、前記非晶質化パワーＰｗよりも大きくてもよい。
上記構成によれば、結晶化パルス光の結晶化パワーＰｅは、非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗよりも大きいので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記非晶質化エネルギ設定部は、前記非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗと、前記非晶質化パルス光のパルス幅ｄＴ２と、を設定してもよい。前記結晶化パワーＰｅは、前記非晶質化パワーＰｗ以下であってもよい。前記パルス幅ｄＴ１は、前記パルス幅ｄＴ２よりも長くてもよい。
上記構成によれば、結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１は、非晶質化パルス光のパルス幅ｄＴ２よりも長いので、結晶化パルス光の結晶化パワーＰｅが非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗ以下であっても、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記結晶化パルス光は、１μｍ以下の光スポット径であってもよい。
上記構成によれば、結晶化パルス光は、１μｍ以下の光スポット径であるので、情報装置は、高密度の記録媒体に対して、光学的な情報処理を行うことができる。
上記構成において、前記パルス幅ｄＴ１は、１ｎｓ以下であってもよい。
上記構成によれば、結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１は、１ｎｓ以下であるので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記相変化記録層は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｎの群から選択される元素を含んでもよい。
上記構成によれば、相変化記録層は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｎの群から選択される元素を含むので、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記相変化記録層は、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅのいずれかで表されてもよい。
上記構成によれば、相変化記録層は、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅのいずれかで表されるので、情報装置は、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上記構成において、前記微小領域は、１００ｎｍ以下の直径を有してもよい。
上記構成によれば、微小領域は、１００ｎｍ以下の直径を有するので、情報装置は、高密度の記録媒体に対して、光学的な情報処理を行うことができる。
上記構成において、前記相変化記録層は、２０ｎｍ以下の厚さを有してもよい。
上記構成によれば、情報装置は、２０ｎｍ以下の厚さを有する薄い相変化記録層を結晶化し、光学的な情報処理を適切に行うことができる。
上述の実施形態の他の局面に係る方法は、所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行うために用いられる。情報処理方法は、前記相変化記録層の所定領域に照射されるパルス光に対して、前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを設定する設定工程と、前記所定領域に前記結晶化エネルギＥｅを有する前記パルス光を照射する照射工程と、を含む。前記設定工程は、前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅを前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定する段階を含む。
上記構成によれば、エネルギ設定部が設定するパルス光当たりの結晶化エネルギＥｅは、非晶質化パルス光当たりの非晶質化エネルギＥｗよりも大きいので、薄い相変化記録膜が適切に結晶化される。したがって、相変化記録層の結晶化を利用して、記録媒体に対して、光学的な情報処理が適切に行われる。
上述の様々の実施形態の原理は、相変化する記録材料を用いた高密度の記録媒体に、記録や消去といった光学的な情報処理を高速に行うのに有用である。

Claims (14)

  1. 所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行う情報装置であって、
    前記相変化記録層の所定領域にパルス光を照射する照射部と、
    前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを前記パルス光に対して設定するエネルギ設定部と、を備え、
    前記エネルギ設定部は、前記結晶化エネルギＥｅを設定する結晶化エネルギ設定部と、前記非晶質化エネルギＥｗを設定する非晶質化エネルギ設定部と、を含み、
    前記照射部は、前記所定領域に、前記結晶化エネルギＥｅを有する結晶化パルス光、又は、前記非晶質化エネルギＥｗを有する前記非晶質化パルス光を、前記パルス光として、選択的に照射し、
    前記エネルギ設定部が設定する前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅは、前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく、
    前記所定領域は、結晶化温度Ｔｘと、融点Ｔｍと、によって規定される温度特性を有し、
    前記結晶化温度Ｔｘ以上且つ前記融点Ｔｍ以下の温度範囲において、前記所定領域が結晶化するのに必要とされる最短期間は、期間ｔｃであり、
    前記結晶化エネルギ設定部によって設定される前記結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１は、前記期間ｔｃよりも短いことを特徴とする情報装置。
  2. 前記照射部は、前記結晶化パルス光を照射する第１照射部と、前記非晶質化パルス光を照射する第２照射部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報装置。
  3. 前記相変化記録層は、互いに独立した複数の微小領域を含み、
    前記所定領域は、前記複数の微小領域のうち１つの微小領域であり、
    前記エネルギ設定部は、前記結晶化パルス光が前記１つの微小領域に与える前記結晶化エネルギＥｅを、前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の情報装置。
  4. 前記照射部は、散乱体と、出射光を出射する出射部と、を含み、
    前記出射光を照射された前記散乱体と、前記所定領域との間で、プラズモン共鳴が生じ、
    前記結晶化パルス光は、前記プラズモン共鳴よって生じた近接場光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報装置。
  5. 前記パルス幅ｄＴ１の前記結晶化パルス光の照射の下、前記所定領域が前記融点Ｔｍよりも高い温度Ｔｍａｘになるように、前記結晶化エネルギ設定部は、前記結晶化パルス光の結晶化パワーＰｅを設定し、
    前記所定領域が前記温度Ｔｍａｘから冷却される間において、前記所定領域が前記温度範囲にある期間Δｔが、前記期間ｔｃ以上となることを特徴とする請求項１に記載の情報装置。
  6. 前記非晶質化エネルギ設定部は、前記非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗを設定し、
    前記結晶化パワーＰｅは、前記非晶質化パワーＰｗよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の情報装置。
  7. 前記非晶質化エネルギ設定部は、前記非晶質化パルス光の非晶質化パワーＰｗと、前記非晶質化パルス光のパルス幅ｄＴ２と、を設定し、
    前記結晶化パワーＰｅは、前記非晶質化パワーＰｗ以下であり、
    前記パルス幅ｄＴ１は、前記パルス幅ｄＴ２よりも長いことを特徴とする請求項５に記載の情報装置。
  8. 前記結晶化パルス光は、１μｍ以下の光スポット径であることを特徴とする請求項１に記載の情報装置。
  9. 前記パルス幅ｄＴ１は、１ｎｓ以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の情報装置。
  10. 前記相変化記録層は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ及びＳｎの群から選択される元素を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報装置。
  11. 前記相変化記録層は、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅのいずれかで表されることを特徴とする請求項１０に記載の情報装置。
  12. 前記微小領域は、１００ｎｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項３に記載の情報装置。
  13. 前記相変化記録層は、２０ｎｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の情報装置。
  14. 所定の非晶質化エネルギＥｗを有する非晶質化パルス光の照射によって、非晶質化される相変化記録層を有する記録媒体に対して光学的に情報処理を行う方法であって、
    前記非晶質化エネルギＥｗを設定する非晶質化工程と、
    前記相変化記録層の所定領域に照射されるパルス光に対して、前記所定領域を結晶化するための結晶化エネルギＥｅを設定する設定工程と、
    前記所定領域に前記結晶化エネルギＥｅを有する前記パルス光を照射する照射工程と、を含み、
    前記照射工程は、前記所定領域に、前記結晶化エネルギＥｅを有する結晶化パルス光、又は、前記非晶質化エネルギＥｗを有する前記非晶質化パルス光を、前記パルス光として、選択的に照射する段階を含み、
    前記所定領域は、結晶化温度Ｔｘと、融点Ｔｍと、によって規定される温度特性を有し、
    前記結晶化温度Ｔｘ以上且つ前記融点Ｔｍ以下の温度範囲において、前記所定領域が結晶化するのに必要とされる最短期間は、期間ｔｃであり、
    前記設定工程は、前記結晶化エネルギＥｅを設定する段階と、前記パルス光当たりの前記結晶化エネルギＥｅを前記非晶質化パルス光当たりの前記非晶質化エネルギＥｗよりも大きく設定する段階と、前記結晶化パルス光のパルス幅ｄＴ１を前記期間ｔｃよりも短く設定する段階と、を含むことを特徴とする方法。
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