JPH01118230A - 書き換え可能な相変化型光メモリ記録膜 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、書き換え可能な相変化型光メモリ記録膜に係
り、特に記録状態が安定で、かつ記録を消去するのに要
する消去時間が短い書き換え可能な相変化型光メモリ記
録膜に関する。

［従来の技術］ 一般に相変化型光メモリ装置は、非晶質と結晶の間の相
変化の際に起こる反射率の変化を利用し、記録を行うも
のである。すなわち、非晶質状態が情報が記録された状
態に相当し、結晶化すれば、情報が消去されたことにな
る。記録は、レーザ光を記録膜上に約１μｍφに集光し
て加熱し、その部分を溶融した後、急冷して非晶質化す
ることによって行われる。また、消去は、レーザ光の出
力を記録時より小さクシ（すなわち、融点よりも低温と
なる出力で加熱し）、かつ照射時間を記録時より長くす
ることによって行なわれる。

この種の相変化型光メモリにおいて、消去時間が１μｓ
より短くなり、特に０．２μｓ程度にまで短くなると、
円型ビームをもつ半導体レーザを１個だけもつ光ヘッド
で、記録、読み取り、消去が可能になり、光ヘッドが小
型で軽量になる分、アクセスタイムも短くしつるという
大きな利点が生じる。

一方、相変化型光メモリ記録膜材料として、Ｓｂ２Ｔｅ
３を中心とした５ｂ−Ｔｅ系材料が、（ｉ）　１０５回
以上の記録、消去の繰り返しを行うことができ、よき換
え可能である、 （ｉｉ）　　Ｓｂ２Ｔｅ３結晶は六方晶系であるので、
結晶状態と非晶質状態との反０４率差が２０％以上ある
、 （ｉｉｌ　　Ｓ　ｂ　　Ｔ　ｅ　３近傍の組成の化合物
は、耐酸化性、耐環境性にすぐれている、 等の利点を有するため、研究が進められている。

例えば、ＮＴＴ電気通信研究所の船速らは、昭和６１年
度秋季応用物理学会学術講演会予稿集の２９ａ−ＺＥ−
３及び２９ａ−ＺＥ−４におイテ、５ｂ−Ｔｅ系記録膜
にライて、Ｓｂ２Ｔｅ３近傍の組成の化合物が消去速度
が速く、かつ非晶質状態が安定であると報告している。

しかしながら、この予稿集の５ｂ−Ｔｅ系記録膜材料で
は、消去時間の最も短いものでも１μｓであり、従来通
りの消去用と記録読み取り用の２個の半導体レーザをも
つ光ヘッドが必要となる。

［発明が解決しようとする問題点１ 従って、本発明の目的は、従来の５ｂ−Ｔｅ系記録膜の
消去時間が１μｓ以上と長いという欠点を改良し、１μ
ｓ未満の消去時間を有し、上述の半導体レーザを１個も
つ光ヘッドで記録、読み取り、消去が可能な５ｂ−Ｔｅ
系記録膜を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ ５ｂ−Ｔｅ系記録膜の場合、非晶質状態の約１μｍφの
部分にレーザ光を当てたとき、その部分のまわりの結晶
質から結晶が内部に向かって成長して行き、全部が結晶
化されれば記録の消去が行われたことになる。本発明者
らは、非晶質部分の内部に結晶の核になるものが存在す
れば、それだ（プ結晶化速度は速くなり、消去時間も短
くなることに着目し、結晶の核となる物質を探索した結
果、Ｚｒ粒子が有効であり、この粒子を含有する光メモ
リ記録膜は１μｓ未満、最短で０．２〜０．３μｓの消
去時間を有することを見出した。

従って本発明は５ｂ−Ｔｅ系基礎ガラスにＺｒを加えた
ことを特徴とする書き変え可能な相変化型光メモリ記録
膜である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の光メモリ記録膜において母材として用いられる
ものは５ｂ−Ｔｅ系基礎ガラスであり、該基礎ガラスの
組成は原子％で５ｂ３４〜４５％、Ｔｅ５５〜６６％で
あるのが好ましい。その理由は、ｓｂが３４％未満でＴ
ｅが６６％を超えると、Ｓｂ２Ｔｅ３結晶の核となるＺ
ｒ粒子を存在させでもＳｂ　Ｔｅ３の結晶化速度が速く
ならず、消犬侍間が１μｓ以上となり、また、ｓｂが４
５％を超えＴｅが５５％未満であると、Ｚｒ粒子を存在
させてＳｂ　Ｔｅ３の結晶化速度を速くしても消去時間
が依然として１μｓ以上となるのに対し、上記範囲内で
あれば、１μｓ未満の消去時間が達成されるからである
。基礎ガラスの組成は、５ｂ３６〜４４％、Ｔ、８５６
〜６２％であるのがより好ましく、５ｂ３８〜４２％、
Ｔｅ５８〜６２％であるのが最も好ましい。

また、本発明の光メモリ記録膜において、Ｓｂ　Ｔｅ３
の結晶の核となり、消去時間の短縮化を実現するＺｒは
前記の基礎ガラス１ｇに対して０．０１〜０．０５！Ｊ
添加するのが好ましい。

その理由は、Ｚｒの壜が０．０１ｇ未満であるとＺｒ粒
子の数が少なくてＳｂ　Ｔｅ３の結晶化法度が速くなら
ず消去時間が１μｓ以上になってしまい、また、０．０
５Ｌ：ｉを超えると、冷却しても非晶質になりにくくな
るからである。

本発明の光メモリ記録膜は、通常のスパッタ法又は真空
蒸着法により基板上に形成される。スパッタ法としては
、ｓｂ及びＴｅからなる基礎ガラスにｚｒを所定珊加え
た混合物から作製されたスパッタターゲットを用いる方
法が通常採用されるが、Ｔｅ板の上にｓｂ板、ｚｒ板を
置いて、これらを同時にスパッタする方法を用いても良
い。また記録膜の形成に先立ち、基板上にＳｉＯ□膜等
の下地層を設けてもよく、また、記録膜の形成後にＳｉ
Ｏ□膜等の保護層を設けてもよい。また基板としては、
ガラス基板その他の任意の基板が使用される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例１ ３ｂ４０原子％、Ｔｅ６０原子％からなる基礎ガラス原
料２５０ｇにｚｒを７．！Ｍ（基礎ガラス１ｇに対して
０．０３ｇに相当）添加したものを石英ガラスアンプル
に真空封入し、９００℃で２０時間溶融した後、ステン
レス製の成形型に流し込んで、直径１００ｍ、厚さ５Ｍ
のスパッタターゲットを作製した。

直径３０姻、厚さ２融の石英ガラス基板に、まず下地層
としてＳｉＯ２膜（膜厚２００ｎｆｆｌ）をスパッタし
た後、上記のスパッタターゲットを用いて記録膜（膜厚
１０１００ｎをスパッタし、さらにその上に保護膜とし
てＳｉＯ２膜（膜厚２０Ｏｒ＋ｍ）をスパッタした。得
られたディスクに、まず出力１５ＩＩＩＷの半導体レー
ザ光を約１μｍφに集光して１μ５＝１０μｓ＠射し、
次いで出力８ｍＷの半導体レーザ光を照射して記録膜の
初ｌ′ｇｌ動作状態となる初期化を行った。次に、出力
１５ｍ−のレーザ光を０．２μｓ照射して記録膜を非晶
質すなわち記録状態にした後、レーザ光のパルス幅と強
度を変えて、どのくらいのパルス幅で照射したら結晶化
すなわち消去できるかを求めたところ、出力３ｍ１ｌで
パルス幅が０．２μｓであった。

本実施例のｚｒ添加３ｂ−４’ｅ系記録膜の結晶化曲線
は、記録膜上にＳｉＯ２膜があると正確に測定できない
ので、以下のように行った。すなわち、上記のスパッタ
ターゲットを用いて石英ガラス基板に記録膜（膜厚１０
１００ｎを形成させた後、レーザ光を照射して記録膜を
一度溶解した。次に、３００℃に加熱して結晶化し、さ
らに０．２μｓのパルス幅のレーザ光で加熱急冷して非
晶質化した。高感度示差走査熱量計（リガクＤＳＣ８２
／１０Ｂ）を用いてこれの結晶化曲線を測定した。得ら
れた結晶化曲線は第１図に）に示すように、２５５℃付
近に半値幅が狭くシャープな発熱ピークが認められ、こ
の発熱ピークは記録膜中のＺｒ粒子がＳｂ　Ｔｅ３の結
晶化の核として働いていることを示すものである（なお
、参考のためＺｒ無添加のＳ　ｂ　４０　Ｔ　ｅ　６ｏ
ガラスの結晶化曲線を第１図（８）に示したが、これは
同図（ハ）と異なり、Ｓｂ２Ｔｅ３の結晶化の核として
働＜　Ｚ　ｒ粒子が存在しないためにＳｂ　Ｔｅ３の結
語化速度が遅く、発熱ピークがブロードであった）。

また、示差走査熱量計での熱分析の結果１９られた結晶
化温度と昇温速度との関係から、結晶化の活性化エネル
ギーを求めたところ、２，７ｃＶとなり、非晶質状態は
充分安定であることがわかった。

実施例２〜１０ 表−１に示した組成比の５ｂ−Ｔｅ系基礎ガラス１ｇに
Ｚｒを表−１に示した割合で添加して得られた記録膜に
ついて実施例１と同様にして消去時間及び結晶化の活性
化エネルギーを測定した。

得られた結果は実施例１の結果と共に表−１に示した。

実施例１〜１０の結果を併せて考察すると、Ｓｂが３８
〜４２原子％、Ｔｅが５８〜６２原子％である基礎ガラ
スを用い、該基礎ガラス１ｑに対してＺｒを０．０２〜
０．０４ｇ添加した場合に消去時間が０．２〜０．３μ
ｓと楊めて短く、最も優れていることが明らかである。

（以下余白） ［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、極めて短時間で記録の消
去を行うことができ、また記録状態も充分安定な書き換
え可能な相変化型光メモリ記録膜が得られる。又、消去
時間を１μｓ未満にすることができるので、１個のレー
ザ光源で消去、記録を兼ねることができ、従って光ヘッ
ドを小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例であるＺｒ添加５ｂ４ｏＴｅ
６ｏガラスからなる記録膜の結晶化曲線図（図中（ハ）
）、及び従来のＺｒ無添加Ｓｂ４゜Ｔ　ｅ　ｅ、ｏガラ
スからなる記録膜材料の結晶化曲線図（図中（へ））で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｂ−Ｔｅ系基礎ガラスにＺｒを加えたことを特
   徴とする書き換え可能な相変化型光メモリ記録膜。