JPH01105339A - 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、例えば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に相変化を生じさせて情報を記録消
去する光ディスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報の消去が可能な光ディスクとして相変化型の
ものが知られている。この相変化型の光ディスクにおい
ては、記録層にレーザビームを照射することにより、記
録層が例えば結晶質と非晶質との間で可逆的に相変化す
ることを利用して情報を記録消去する。

このような相変化する材料としては、例えば、Ｔｅ、Ｇ
ｅ、ＴｅＧｅ、ＩｎＳｅ、５ｂＳｅ。

５ｂＴｅ等の半導体、半導体化合物又は金属間化合物が
ある。これらは、その温度により、結晶質相と非晶質相
との２つの状態を選択的にとり、各状態においてＮ−ｎ
−１ｋで表される複素屈折率が相違するので、レーザビ
ームによる熱処理でこれら２つの状態を可逆的に変化さ
せて情報を記録消去する（　Ｓ　、　Ｒ、Ｏｖｓｈｉｎ
ｓｋｙ　　Ｍ　ｅｔａｌ　ｌｕｒｇｉｃａｌＴｒａｎｓ
ａｃｔｉｏｎｓ　２　８４１１９７１）。

一方、上述の方式と異なり、レーザビームの照射により
相異なる結晶質間で可逆的に相変化させて情報を記録消
去する技術もある。このような相変化をする材料として
はＩｎ−Ｓｂ合金が知られている。

Ｉｎ−Ｓｂ合金薄膜は、゛比較的パルス幅が長く、弱い
レーザビームの照射により微細な結晶粒になり、また、
パルス幅が短く、大きな出力のレーザビームの照射によ
りこの微細結晶粒が短時間に比較的大きな結晶に成長す
る。これら２つの結晶構造は異なる複素屈折率を有し、
レーザビームを照射して再生する場合に、例えば、反射
光量の差として結晶状態を区別する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、結晶質−非晶質間で相変化させて情報を
記録消去する技術に用いられる上述の材料は、いずれも
結晶化速度が小さく、初期化及び情報の消去に長時間を
要してしまう。

一方、記録層をＩｎ−８ｂで形成して相異なる結晶質の
間で相変化させるタイプの光ディスクの場合には、Ｉｎ
５０Ｓｂ５ｏ金属間化合物は結晶化速度が極めて速いと
いう利点を有する。しかし、この場合には、後述するよ
うなｓｂの偏析が生じないので、実質的に情報を記録す
ることが困難であるという問題点がある。また、Ｉｎが
過剰な組成の場合には過剰なＩｎが記録に対して悪影響
を与え、やはり記録することができない。はこれに対し
、このＩｎ５０Ｓｂ５０よりもｓｂを若干過剰にした組
成の合金で記録層を形成することも試みられている。こ
の場合には、記録層にレーザビームを照射することによ
り、記録層がＩ　ｎＳｂ金属間化合物の結晶粒とｓｂ結
晶粒との混合相となり、レーザビームの照射条件により
ｓｂ結晶粒子の大きさが変化するのでこれにより記録レ
ベルを維持することができる。しかしながら、ｓｂは結
晶化速度が小さいので、初期化及び消去の速度が小さく
、これらを高速化することができず、初期化不良及び消
去残りが生じてしまう虞がある。また、記録に際しても
、光ディスクが高速回転する場合には、十分に結晶成長
せず記録が不十分になる虞がある。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
初期化及び消去を高速で実施することができ、初期化不
良及び消去残りの発生を抑制することができ、記録特性
が良好な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、光ビームが照
射されることにより相異なる相の間で可逆的に相変化が
生じる記録層とを有する情報記録媒体であって、前記記
録層は、一般式Ｉｎ５Ｏ−ｘＳ　ｂ　５ｏＴ　ｅ　、　
Ａ　ｕ　Ｚ（Ｘ、　　ｙ及び２は原子％を示す）で表さ
れる組成の合金で形成されており、Ｘ＝Ｖ＋Ｚ％　Ｙ≧
２ｚであり、Ｘは１≦Ｘ≦６の範囲内であることを特徴
とする。

（作用） この発明においては、記録層を上述の範囲の組成にして
この記録層に光ビームを照射する。この組成の合金は、
光ビームの照射条件により、Ｉ　ｎＳｂ金属間化合物の
微細結晶及び５ｂｘＴｅ　　Ａｕ　　の結晶が混合した
相と、ＩｎＳｂ金ｚ 属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ２のｘ
　　　　　ｙ 非晶質が混合した相との間で相変化する。このような組
成においては、Ｓｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　は、光ｘ　　
　　　ｙ　　　　　ｚ ビームの照射条件を調節することにより、容易に非晶質
化させることができ、また、極めて速く結晶化させるこ
とができる。このため、初期化、記録及び消去速度を高
速化することができる。また、Ｔｅ及びＡｕの存在によ
り記録レベル、即ち再生信号レベルが高い。

（実施例） 以下、この発明の実施例について具体的に説明する。

記録層を一般式Ｉｎ　　　Ｓｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　で
５０−ｘ　　　５０　　　ｙ　　　ｚ 表わされる組成の合金で形成し、ｘｗｙ＋ｚ。

ｙ≧２ｚとし、Ｘを１≦Ｘ≦６とする場合には、記録層
に光ビームを照射すると、光ビームの照射条件により、
ＩｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　　
Ａｕ　　の結晶が混合した相と、Ｘ　　　　　　　ｙ　
　　　　　Ｚ ＩｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及び Ｓｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　の非晶質が混合した相との間
ｘ　　　　　　ｙ　　　　　　ｚ で相変化する。そして、初期化時及び情報の消去時には
Ｉ　ｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　
　Ａｕ　　の結晶が混合した相となり、ｘ　　　　　ｙ
　　　　　ｚ 情報の記録時にはＩ　ｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及
びＳｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　の非晶質が混合した相ｘ　
　　　　ｙ　　　　　ｚ となる。即ち、Ｓｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　が結晶相及び
ｘ　　　　　ｙ　　　　　ｚ 非晶質相の２つの相状態をとるので、これらの反射率の
相違により情報を読取ることができる。

前述したように、情報記録媒体の記録層をＩ　ｎ　　Ｓ
　ｂ　１ｏｏ−８で示される組成の２元合金で形成した
場合に、Ｘが５０原子％以上になると、情報を記録する
ことが実質的に困難になる。このため、本願発明者はＩ
　ｎＳｂ合金記録層の記録特性を改善するために、Ｉｎ
Ｓｂ金属間化合物のＩｎの一部をＴｅで置換える実験を
行なった。その結果、記録層の組成をＩｎ　　　Ｓｂ　
　Ｔｅ　　にし、５０−ｘ　　　５０　　　ｘ 原子％で示されるＸを、０．５＜ｘ≦５の範囲にした場
合には、この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、異なる相間で相変化を生じさせること
ができた。つまり、情報の記録時には、比較的大きな出
力で短いパルス状のレ一部ビームを記録層に照射するこ
とにより、その部分がＩｎＳｂ金属間化合物（Ｉｎ　ｒ
、ｏ　ｓ　ｂ　５０）の微細結晶と５ｂＴｅの非晶質と
が混在した混相とを照射することによりＩ　ｎＳｂ金属
間化合物の微細結晶と５ｂＴｅの平衡相の結晶とが混在
した混合相となる。一方、前述したように、ＩｎＳｂ金
属間化合物組成においては、結晶化の速度が極めて大き
い。本願発明者は、静的評価装置を用い、成膜直後で非
晶質状態のＩ　ｎＳｂ金属間化合物の結晶化時間を測定
した。レーザビーム出力を９ｍＷに固定し、そのパルス
幅を変化させてＩ　ｎＳｂ金属間化合物に照射した結果
、最短で約１５ｎｓｅｃのパルス幅で結晶化することが
できた。他方、純Ｔｅの場合には、静的評価装置により
測定した結果、結晶化速度が最短で５０ｎｓｅｃとこれ
も極めて結晶化速度が大きい。これに対し、５ｂＴｅ合
金の結晶化速度は、文献によれば約１μｓｅｃと多少遅
い。従って、上述の３元合金において、Ｔｅが少量の場
合には、結晶化速度が大きく、結晶化に要するレーザビ
ーム照射時間が短いが、Ｔｅの量が増加する従い、５ｂ
Ｔｅ合金の結晶化速度が支配的になり、結晶化に要する
レーザビーム照射時間が長くなる。即ち、Ｔｅが増加す
るに従って、消去時間が長くなってしまう。また、この
Ｉｎ　　　Ｓｂ　　Ｔｅ　　３５０−ｘ　　　５０　　
　ｘ 元合金において、情報の記録に寄与しているのは、Ｉ　
ｎＳｂ金属間化合物ではなく、５ｂＴｅ合金であるから
、ある程度のＴｅを添加しなければ再生信号が大きくな
らない。つまり、５ｂＴｅ合金は結晶状態と非晶質状態
との間で相変化するので、その間の反射光量の差が大き
く、再生信号が高くなるが、ＩｎＳｂ金属間化合物は反
射光量の差が生じないので、情報の記録に寄与しない。

従って、この３元合金で記録層を形成して有効に情報を
記録しようとすると、結晶化速度はある程度犠牲にしな
ければならない。

第１表は、静的評価装置を用い、Ｉｎ５ｂＴｅ３元合金
のＴｅ量を変化させた場合のレーザビームパルスの照射
による結晶化時間及び記録部分と消去部分との間の反射
率差（相対値で示す）を示すものである。

第１表 この表によれば、Ｔｅが５原子％以下であれば、少なく
ともＩｎ４５Ｓｂ５５の結晶化時間である２乃至３μｓ
ｅｃよりは１オーダーも小さく、結晶化速度が比較的大
きいことが朴かる。

しかし、近時、光ディスクの高密度化及び高速度化に伴
い、記録部分に高いコントラストが要求されており、ま
た、レーザビーム照射時間が１００ｎｓｅｃ以下という
高速消去性が要求されている。従って、Ｉｎ　　　Ｓｂ
　　Ｔｅ　　合金を記５０−ｘ　　　５０　　　ｘ 録部として使用した場合には、高コントラスト及び高消
去速度を両方とも満足する組成範囲は極めて狭い領域に
ならざるを得ない。

これに対し、本願発明の組成範囲の記録層の場合には、
ディスクが極めて高速回転の場合でも、極めて速く結晶
化させることができ、初期化及び消去特性が良好である
。また１、記録部分のコントラストについても十分な値
を得ることができる。

Ｉｎ５ｅＴｅ合金に微量のＡｕを添加して結晶化の時間
が短縮される原因は、Ｉｎ５ｂＴｅ合金のＴｅ量を増加
させた場合に生じるＴｅの鎖状構造が、Ａｕを含有させ
ることによりＡ　ｕ　Ｔ　ｅ　２の結合により分断され
るためと考えられる。つまり、Ｔｅ量が多くなると、Ｔ
ｅ鎖状構造により５ｂＴｅの結晶化速度が小さくなるが
、Ｔｅの一部をＡｕで置換することによりＴｅの鎖状構
造が分断されて結晶化速度が増加する。この場合に、Ｔ
ｅ及びＡｕの総量が１原子％より小さいと、記緑部のコ
ントラストが小さ過ぎ、６原子％を超えると、結晶化速
度が低下する。従って、Ｔｅ及びＡｕの総量を１乃至６
原子％の範囲にする。また、Ｔｅの含有量がＡｕの含有
量の２倍よりも少ない場合には、記録部分のコントラス
トが小さくなり過ぎるので、Ｔｅの含有量をＡｕの含有
量の２倍以上とする。

この実施例に係る情報記録媒体（光ディスク）は、例え
ば第１図に示すように構成されている。

基板１１は透明で材質上の経時変化が少ない材料、例え
ば、ガラス又はポリカーボネート樹脂等の材料でつくら
れており、この基板１１にはグループが形成されている
。基板１１上には、保護層１２、記録層１３、保護層１
４及び保護層１５がこの順に形成されている。保護層１
２．１４は５ｉ０２で形成されており、記録層１３が溶
融することを防止している。保護層１５は紫外線硬化樹
脂で形成されており、ディスクの取扱い上表面に傷等が
発生することを防止する機能を有している。記録層１３
は、前述した組成の合金で形成されており、レーザビー
ムの照射条件の相違によりＩｎＳｂ金属間化合物の微細
結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　のｘ　　　　　　ｙ
　　　　　　ｚ 結晶が混合した相と、ＩｎＳｂ金属間化合物の微細結晶
及びＳｂ　　Ｔｅ　　Ａｕ　　の非晶質が混合しｘ　　
　　　ｙ　　　　　ｚ た相との間で相変化する。なお、保護層１２゜１４及び
１５は設けることが好ましいが設けなくともよい。

このような光ディスクは以下のように製造される。先ず
、基板１１をスパッタ装置内に設置し、５ｉ０２ターゲ
ツトを使用してアルゴン雰囲気下でスパッタリングし、
５ｉ０２製の保護層１２を形成する。次いで、同じ雰囲
気を維持したまま、記録層の各構成元素でつくられたタ
ーゲットによる３元同時スパッタ又は、予め得ようとす
る記録層組成に調整されたターゲットによるスパッタに
より、記録層１３を形成する。その後、再度５ｉ０２タ
ーゲツトのスパッタにより５ｉ０２製の保護層１４を形
成し、その後、基板をスパッタ装置から外して、スピン
コード法により保護層１４の上に紫外線硬化樹脂を塗布
し、これに紫外ＩＱ　　　　　− 線を照射して保護層１５を形成する。

次に、このような光ディスクの動作について説明する。

初期化 記録層１３は成膜直後に非晶質であるため、この記録層
１３に比較的弱い出力でパルス幅が長いレーザビームを
連続光照射して、記録層１３を溶融徐冷して凝固させ、
ＩｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　　
Ａｕ　　の結晶が混合したｘ　　　　　ｙ　　　　　ｚ 相に相変化させる。

肢駕 初期化された記録層１３の上に比較的強い出力でパルス
幅が短いレーザビーム１８を照射して溶融後急冷し、照
射部分をＩｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　
Ｔｅ　　Ａｕ　　の非晶質が混合ｘ　　　　　ｙ　　　
　　ｚ した相に相変化させて情報の記録部分、即ち記録マーク
１９を形成する。

理迭 記録マーク形成後の記録層１３に比較的弱い出力のレー
ザビームを照射し、記録層の反射光の強度を検出するこ
とにより情報を読取る。

置床 レーザビームの照射条件を、基本的に初期化の場合の条
件と同様にして、記録マーク１９に照射する。記録マー
ク１９は初期化の場合と同様に溶融徐冷されて凝固し、
Ｉ　ｎＳｂ金属間化合物の微細結晶及びＳｂ　　Ｔｅ　
　Ａｕ　　の結晶が混合したｘ　　　　　ｙ　　　　　
ｚ 相となり、情報が消去される。

次に、この実施例に係る情報記録媒体を製造して特性を
試験した試験例について説明する。

試験例１ アルゴンスパッタにより、グループ付のポリカーボネー
ト基板の上に５Ｌ０２層を成膜し、次いで、その上に■
ｎ５ｏ−ｘＳｂ５ｏＴｅ、Ａｕ　の４元合金を３元同時
スパッタにより成膜して記録層を形成し、この記録層の
上に、更に５Ｌ０２層を成膜した。その後、この５ｉ０
２層の上に紫外線硬化樹脂層を形成して光ディスクを製
造した。この場合に、記録層１３の組成を変化させて、
前述したような静的評価装置により、最少の結晶化時間
と、記録マークと消去部分とのコントラストを測定した
。その結果を第２表に示す。

第２表 この第２表から以下のようなことがわかる。先ず、記録
層の組成をこの発明の範囲内にした場合には、最短の結
晶化時間が１００ｎｓｅｃ未満と極めて小さく、コント
ラストが大きい。また、Ｔｅ及びＡｕの総量が７原子％
となると、最短の結晶化時間が極端に長くなる。更に、
Ｔｅ及びＡｕの総量が６原子％以内であっても、Ｔｅの
量がＡｕの量の２倍よりも少なくなると、コントラスト
が低下し、結晶化時間が長くなる。以上のような結果か
ら、この発明の有効性を確認することができた。

試験例２ 試験例１のサンプルを動的特性評価装置に供した。先ず
、成膜直後のサンプルを初期化するに当り、レーザビー
ム出力を１０ｍＷに固定して、ディスク回転数を１００
０乃至１８００ｒｐｍの間で変化させ、ディスクを回転
させながらレーザビームを連続光照射した。記録層の組
成Ｉｎ５Ｏ−ｘＳ　ｂ　５０Ｔ　ｅ　ｙＡ　ｕ　２にお
いて、ｘ−ｙ＋ｚでＸが７原子％以上のものは、回転数
１１００Ｏｒｐでディスクを４，５回回転させる間同じ
部分にレーザビームを照射しなければ初期化することが
できなかったが、１≦Ｘ≦６原子％のものは回転数が１
８０Ｏｒｐｍでも、ディスクを１乃至３回回転させる間
同じ部分にレーザビームを照射することにより初期化す
ることができた。

次に、サンプルの初期化した部分に、ディスクの回転数
１４０Ｏｒｐｍにして、出力１５ｍＷでパルス幅が１０
０ｎｓｅｃのパルス状レーザビームを照射し、情報を記
録した。その結果、Ｘの値に関係なく、交流の再生信号
を得ることができた。

ただし、Ｘが７原子％のものは、再生信号の振幅が小さ
かった。

情報の消去に際しては、初期化と同様に、出力１０ｍＷ
のレーザビームを情報記録部分に連続光照射した。その
結果、Ｘが１≦Ｘ≦６原子％のものはほぼ完全に消去す
ることができたが、Ｘが７原子％のものは、交流の再生
信号の約１／４の大きさの消去残りがあった。

［発明の効果コ この発明によれば、記録層の結晶化及び相変化を高速化
することができるので、初期化及び記録消去を高速化す
ることができる。このため、初期化不良及び消去残りを
有効に抑制することができる。また、記録層にＴｅ及び
Ａｕが含まれているので、記録レベルが高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図である。 １１；基板、１２．１４．１５．保護層、１３；記録層
、１８；レーザビーム、１９；記録マーク。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームが照射されることにより相異なる相の
   間で可逆的に相変化が生じる記録層とを有する情報記録
   媒体において、前記記録層は、一般式Ｉｎ＿５＿０＿−
   ＿ｘＳｂ＿５＿０Ｔｅ＿ｙＡｕ＿ｚ（ｘ、ｙ及びｚは原
   子％を示す）で表される組成の合金で形成されており、
   ｘ＝ｙ＋ｚ及びｙ≧２ｚであり、ｘは１≦ｘ≦６の範囲
   内であることを特徴とする情報記録媒体。