JPH01100748A - 情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、記録層にレーザビーム等の光ビームを照射
することにより、記録層の光ビーム照射部分に光学的特
性の変化を生じさせて情報を記録消去すると共に、この
光学的特性を検出して情報を再生するいわゆるイレーサ
ブル光ディスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 情報の記録再生に加えて、情報を消去することができる
イレーサブルタイプの情報記録媒体は、従来、ガラス又
はプラスチック材料（例えば、ポリメチルメタクリレー
ト等のアクリル樹脂）で形成された基板と、この基板の
上に蒸着又はスパッタリング等によって成膜された以下
に説明する材料の記録層とから構成されている。この記
録層は、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｂ等の金属若しくは半金
属、又はこれらの合金の薄膜で形成されており、例えば
、Ｇｅｌ　５　Ｔｅ６５の組成を有している。この場合
に、必要に応じて記録層の基板側及び（又は）外側に５
ＬＯ２，ＡＩＮ等の透明誘電体で形成された保護層を設
け、記録層を酸化等から保護している。

このような情報記録媒体における情報の記録及び消去は
、従来、以下のように行われている。先ず、記録層に光
ビームを全面照射して加熱徐冷し、記録層全体を原子が
規則正しく配列された結晶状態にする。次いで、記録層
に情報書込み用の光ビーームを照射する。この書込み用
の光ビームとしては、出力が大きくパルス幅が短いパル
ス光が用いられ、これにより光ビーム照射部分が加熱急
冷され、その部分が結晶構造が乱れたいわゆる非晶質状
態となる。このような非晶質状態では、結晶状態よりも
反射率が低く、また、透過率が高いので、これにより情
報が記録されたことになり、このような反射率等の差を
検出することにより情報を読取ることができる。情報の
消去に際しては、記録層の情報記録部分に比較的出力が
小さくパルス幅が長い光ビームを照射し、その部分を加
熱徐冷することにより非晶質状態から結晶状態に変化さ
せる。即ち、従来のイレーサブルタイプの情報記録媒体
は、結晶状態及び非晶質状態の間の可逆的な相変化を利
用して情報の記録消去を行なうことができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような従来の情報記録媒体は、
情報の記録部分が非晶質状態であるが、非晶質状態は結
晶状態に至る準安定状態であるため、通常エネルギーを
加えることにより容易に結晶状態に変化してしまい、不
安定であるという欠点がある。従って、−旦記録された
情報が損われてしまう虞がある。また、上述のような相
変化を生じさせるためには、通常光ビームの照射部分を
一旦溶融させなければならず、大出力の光源が必要とな
り効率が悪い。従って、記録層として記録消去における
相変化が高感度で生じ得る材料が望まれている。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、記録された情報を安定して保持することができ、記録
及び消去を高感度化することができる情報記録媒体を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照
射により相変化を生じる記録層とを有し、この相変化に
基く光ビーム照射部分の光学的変化により情報を記録消
去し、その光学的変化を検出して情報を読取る情報記録
媒体であって、前記記録層は、−綴代 ％式％ の合金で形成されており、ｘ、ｙが原子％で夫々２０≦
Ｘ≦８０、Ｑ＜ｙ≦２０の範囲内であり、ＭがＢｉ、Ｐ
ｂ、Ｓｎ及びＩｎから選択された少なくとも１種の元素
であることを特徴とする。

（作用） 記録層を上述のような組成で形成する場合には、記録層
に光ビームを照射することにより、結晶状態と非晶質状
態との間で相変化を生じる。この場合に２つの異なる光
ビーム照射条件を設定することにより、結晶状態及び非
晶質状態のいずれの状態にもなり得るので、これらの変
化は可逆的であり、これにより情報を記録及び消去する
ことができる。この場合に、上述の組成の場合には、非
晶質状態であっても構造が極めて安定である。

従って、記録した情報を安定して保持しておくことがで
きる。また、Ｍで示される元素は相変化の際の感度を高
める作用があるので、記録及び消去°を高感度化するこ
とができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。第１図はこの発明の一実施例に係る情
報記録媒体の概略を示す断面図である。基板１は透明で
経時変化が少ない材料、例えば、ポリメチルメタクリレ
ートのようなアクリル樹脂又はガラスで形成されている
。この基板１の上には記録層２が形成されている。この
記録層２は一般式（Ｓ　ｂ　１ｏｏ−＊　Ｔ　ｅ　ｘ　
）　Ｉｏｎ−ｙ　Ｍ　ｙで表される組成の合金で形成さ
れており、ｘ、ｙが原子％で夫々２０≦Ｘ≦８０、Ｑ＜
ｙ≦２０の範囲内であり、ＭがＢｉ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＩ
ｎから選択された少なくとも１種の元素である。この組
成範囲の合金は結晶状態と非晶質状態との間で相変化さ
せることができ、非晶質状態で安定である。

記録層２の主体である５ｂ−Ｔｅ合金は、その結晶状態
と非晶質状態との間の変化がＴｅが　−乃至１００原子
％で起り得る。しかし、Ｔｅが８０原子％を超えると、
情報記録部分（以下記録マークという）の反射率が時間
と共に変化して記録マークが不安定であり、また、Ｔｅ
が２０原子％未満であるとｓｂの偏析に起因する縞模様
が発生する。このため、５ｂ−Ｔｅ合金の組成を上述の
範囲に規定する。また、この記録層２には上述したよう
にＢｉ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＩｎの中から選択された少なく
とも１種の元素が２０原子％以下の含有量で含有されて
いる。これらの元素は、記録層における相変化の感度を
上昇させる作用があり、これにより、記録及び消去の際
の光ビーム出力を低下させることができる。これらの元
素の含有量が２０原子％以内であれば、５ｂ−Ｔｅ合金
の構造を損わず、結晶状態と非晶質状態との間で相変化
し得るが、２０原子％を超えた場合には、５ｂ−Ｔｅ合
金の構造が損われてしまい、所望の相変化を得ることが
できない。従って、これらの元素の含有量を２０原子％
以下とする。この記録層２は、真空蒸着法又はスパッタ
リング法で形成することができる。

記録層２の上には保護層３が形成されている。

この保護層３は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン等の熱動遡性樹脂、又は紫外線硬化型の樹脂（いわ
ゆる２ｐ樹脂）等で形成されており、記録層２が損傷し
ないようにする機能を有している。また、この保護層３
は、場合によっては５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、
又は、ＡＩＮ等の窒化物で形成することもできる。この
保護層３は、スピンコード法、蒸着法又はスパッタリン
グ法等によって形成することができる。この保護層３の
層厚は２００人乃至数十μｍ程度であることが好ましい
。

第２図はこの発明の他の実施例に係る情報記録媒体の概
略を示す断面図である。この実施例においては、記録層
２を挾むようにして配設された誘電体保護層４，５が設
けられている以外は、第１図に示すものと同一である。

即ち、基板１の上に誘電体層４、記録層２、誘電体層５
及び保護層３がこの順番で積層されて構成されている。

この誘電体層４．５は、レーザビームの照射により記録
層２が飛散したり、穴がおいてしまうことを防止する機
能、及び、例えばアクリル基板を使用した場合に、記録
層２が水分の影響を受けることを防止する機能を有して
いる。この誘電体層４，５は５ｉ０２又はＡＩＮ等で形
成されており、記録層２と同様に、スパッタリング等で
形成することができる。誘電体層４．５は約１０人乃至
数十μｍであることが好ましい。　　″ 次に、このような情報記録媒体の初期化、記録（書込み
）、再生（読取り）及び消去について説明する。この実
施例の情報記録媒体は基板１側からレーザビーム等の光
ビームが照射されて、情報が記録、再生及び消去される
。

初期化 成膜直後の記録層２は通常非晶質状態であるので、記録
層２を結晶状態にする。この場合に、例えば、記録層２
に順次光ビームを照射して記録層２全体を加熱徐冷し、
結晶状態に変化させる。

記録 記録層２に出力が大きく幅が短いパルス状の光ビームを
照射し、この照射領域を加熱して溶融させた後急冷する
ことにより非晶質の記録マークを形成する。

再生 記録マークを形成した記録層２に出力が小さい光ビーム
を照射し、その反射光の強度を検出することにより情報
を読取る。即ち、非晶質状態の記録マークと結晶状態の
その他の部分とで、反射光の強度が異なるので、この反
射光強度の差を検出することにより情報を読取ることが
できる。

消去 記録層２の記録マーク部分に、記録時の光ビームよりも
小さな出力で幅が長いパルス状の光ビームを照射する。

これにより、記録マークが加熱徐冷されて結晶状態に変
化し、情報が消去される。

次に、この実施例の情報記録媒体を実際に作成して試験
した試験例について具体的に説明する。

試験例１ 外径１３０ｍ＋ｎ及び厚さ１．２ｍｍのポリメチルメタ
クリレート製基板を準備し、これを十分に洗浄した後、
スパッタリング装置に設置した。このスパッタリング装
置内にｓｂツタ−ット、Ｓｅターゲット及びＭで示され
る元素のターゲットを準備し、これらの同時スパッタリ
ングにより基板の上に記録層を形成した。このスパッタ
リングの際に、基数を回転させることによりこれらの元
素が均一になるように、また、スパッタリング速度が一
定になるようにした。この場合に、ターゲットの組成を
変化させ、記録層の組成を種々変化させた複数のサンプ
ルを作成した。この際の記録層の厚さ−は全で１０００
人とした。これらサンプルでは、記録層の上に紫外線硬
化樹脂をスピンコードし、これに紫外線を照射して硬化
させ、保護層を形成した。このようにして、作成した情
報記録媒体サンプルをスピンドル上に載置し、このサン
プルを静止した状態で、波長８３０ｎｍの半導体レーザ
を、光学ヘッドのコリメータレンズ及び対物レンズ光学
ヘッドによりビーム形を約１μｍに絞って各サンプルの
記録層に照射した。その結果、いずれのサンプルの記録
層も非晶質状態であったのが、半導体レーザビームを照
射した部分が全て結晶状態に変化した。

次に、これら情報記録媒体サンプルの情報の書換え可能
性、即ち、記録−消去−再記録の可能性を評価するため
に、出力及びパルス幅が異なる２種類のパルス状のレー
ザビームを交互にサンプルの記録層に照射し、その異な
る条件のレーザビーム照射の間に０．１乃至０．２ｍＷ
の小さい出力のレーザビームを照射し反射光の変化を測
定した。

先ず、各サンプルの初期状態の記録層に、出力が１０ｍ
Ｗ、パルス幅が１００ｎｓｅｃの記録用のレーザビーム
パルスを照射した。その結果、レーザビーム照射部分が
加熱急冷され、その部分の構造が変化し、反射率が低い
状態となった。この部分に、出力が３　ｍ　Ｗ　ｓパル
ス幅が１μ辺の消去用のレーザビームパルスを照射した
結果、その照射部分の構造が変化し、反射率が高い状態
となった。

この反射率は、大出力短パルス幅のレーザビーム照射後
に低下し、また、小出力長パルス幅のレーザビーム照射
後に増大し、この反射率変化は可逆的であった。この可
逆的変化は、記録層の主体となる５ｂＴｅ合金において
、Ｔｅが　　乃至１００原子％の範囲内のサンプルの場
合に生じたが、Ｔｅが８０原子％を超えたサンプルでは
記録マークの反射率が時間と共に変化した。また、Ｔｅ
が２０原子％未満のサンプルでは記録層にｓｂの偏析が
原因の縞模様が生じ、情報の記録上不都合であった。

反射率が低い記録部分と反射率が高い非記録部分との構
造の差を比較するために、これらの部分を透過型電子顕
微鏡を用いて回折パターンを観察した。情報記録媒体サ
ンプルから保護層を剥離して記録層の回折パターンをと
ったところ、レーザビームが照射されていない初期状態
では非晶質に特有のハローパターンが確認された。一方
、記録マークについては、初期状態に近い非晶質特有の
ハローパターンが確認された。また、消去部分では、結
晶により回折されたリングとスポットとが得られ、結晶
状態であることが確認された。

試験例２ この試験例では、情報の記録の際の感度について評価し
た。Ｓｂ４　（、Ｔｅ６　（、にＢｉを夫々５゜１０．
２０原子％含有させた合金で記録層を形成したサンプル
を作成した・。これらのサンプルは試験例１と同様の層
構成とし、試験例１と同様に作成した。これらサンププ
ルの記録層に小出力長パルス幅のレーザビームを照射し
て一旦結晶状態にし、この記録層に高出力短パルス幅の
レーザビームを照射してその照射部分を非晶質状態の記
録マーク部とした。その際に、記録用のレーザビーム出
力を変化させて評価した。その結果第３図に示すような
データが得られた。

第３図は、横軸に記録用レーザビームの出力をとり、縦
軸に再生信号をとって、これらの間の関係を示すグラフ
図であり、Ｂｉの含有量が夫々０゜５．１０．２０原子
％の場合について示す。この図に示すように、Ｂｉを含
有させることにより、あるレベルの再生信号を得るため
のレーザビーム出力が低下することが確認された。即ち
、Ｂｔを含有させることにより情報の記録に必要なレー
ザビーム出力を低下させることができた。このように、
Ｂｉを含有させることにより記録感度が上昇することが
確認された。

更に、Ｂｉに代えて、Ｐｂ、Ｓｎ及びＩｎを夫々含有さ
せたサンプルを作成して同様な試験を行なった結果、Ｂ
ｉを含有させた場合と同様な結果を得ることができた。

［発明の効果］ この発明によれば、情報の記録部分を安定に保持するこ
とができ、信号劣化を極めて少なくすることができる。

従って、情報記録媒体の信頼性を著しく向上させること
ができる。また、相変化の感度を高めることができるの
で、情報の記録及び消去を高感度で実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の実施例に係る情報記録媒
体の概略を示す断面図、第３図は記録層のＢ１含有量を
変化させた場合の情報の記録に要するレーザビーム出力
を示すグラフ図である。 １一基板、２；記録層、３；保護層、４，５；誘電体層
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板と、光ビームの照射により相変化を生じる記録層と
   を有し、この相変化に基く光ビーム照射部分の光学的変
   化により情報を記録消去し、その光学的変化を検出して
   情報を読取る情報記録媒体において、前記記録層は、一
   般式 （Ｓｂ＿１＿０＿０＿−＿ｘＴｅ＿ｘ）＿１＿０＿０＿
   −＿ｙＭ＿ｙで表される組成の合金で形成されており、
   ｘ、ｙが原子％で夫々２０≦ｘ≦８０、０＜ｙ≦２０の
   範囲内であり、ＭがＢｉ、Ｐｂ、Ｓｎ及びＩｎから選択
   された少なくとも１種の元素であることを特徴とする情
   報記録媒体。