JPH01165045A - 光記録媒体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速消去可能で、かつ繰り返し回数の大きな
、書換え型光記録媒体に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、情報記録の高密度化、大容量化に対する要求が高
まり、国内外でその研究開発が盛んに行われているが、
とくにレーザを光源として用いる光ディスクは、従来の
磁気記録媒体に比べておよそ１０〜１００倍の記録密度
を有し、しかも記録、再生ヘッドと記録媒体とが非接触
状態で情報の記録。

再生ができるた゛めに記録媒体の損傷も少なく、長寿命
であるなどの特徴があることから、膨大な情報量を記録
、再生する手段として有望である。

この光ディスクは用途に応じて再生専用型、追記型、書
換え型の３種類に大別することができる。

再生専用型は情報の読み出しのみが可能な再生専用ディ
スクであり、追記型は必要に応じて情報を記録し再生す
ることはできるが、記録した情報の消去は不可能なもの
である。これに対して書換え型は情報の記録、再生とさ
らに記録済みの情報を消去して書換えることが可能であ
り、コンピュータ用のデータファイルとしての利用が望
まれ、最も期待の大きいものである。

書換え型のディスクについては、光磁気方式と相変化方
式の２つの記録方式の開発が進められているが、いずれ
の方式も記録材料や書込み機構などの点でなお改良の余
地が残されている。これらのうち、相変化方式は一般に
レーザ光をディスクの記録面に集光して加熱し、レーザ
光のパルス出力とパルス幅とを制御することによって生
ずる記録材料の相変化、すなわち結晶状態から非結晶状
態への移行または相転移などを起こさせ、それぞれの状
態における反射率の違いで情報の記録と消去を行うもの
である。

この相変化方式の光記録媒体の要部構成の一例を第３図
の模式断面図に示す、第３図において、図示してない多
くのトラッキング溝を設けたポリカーボネートなどの基
板１の表面にスパッタなどによりＳｌｏｗの第１の保護
層２を形成し、その上にＣｅＴａの光記録材料層３と第
２の保護層４を設け、さらにその上にＭの冷却Ｍ５を形
成し、最上層に有機物の表面保護層６をつけた構造とし
ている。

すなわち第３図の光記録媒体は基板１上にこれら各層を
符号順に堆積することによって構成される。

光記録材料層３が二つの保護層２，４によりてはさまれ
るようにするのは、信号の書き込み、消去の際、レーザ
光で加熱されて高温となった光記録材料が基板１と反応
することや蒸発、飛散するのを防止し、光記録材料の変
質を生じさせないためである。また光記録媒体の中には
冷却層５をもたないものもあるが、第２の保護層４と表
面保護層６の間に熱伝導性の良好なＭなどの冷却層５を
設けることにより、光記録材料が結晶状態から非結晶状
態へ変化するとき、溶融状態からの冷却速度を上げるの
に有効なことが知られている。その際第２の保護層４は
断熱層としての役割も果たす。

断熱層としての第２の保護層４の厚さはこの光記録媒体
の特性を確保するために最適範囲を定めることが肝要で
あり、これを本発明者らは特願昭６２−４９３３７号に
より次のように開示している。すなわち断熱層の厚さＸ
は次式を満足することが必要である。

ＫｓＴｖｘ／Ｐ＜　Ｘ＜　２　Ｘ（Ｋｓ　ｔ／ρｓ　Ｃ
ｓ　）””但しＫｓは断熱層の熱伝導率＋Ｔｍは光記録
材料の融点、Ｐはこの光記録媒体に照射される光の入力
エネルギ密度、ｔは光の照射時間、ρ１は断熱層の密度
＋　Ｃｓは断熱層の比熱である。

・さらに本発明者らは基板１と第１の保護層２との間に
高い熱伝導率を有するＡ／Ｎなどの透明冷却層７を介在
させた光記録媒体を特許出願中である。

第４図はその構造を示した模式断面図である。第４図は
第３図と共通部分を同一符号で表わしてあり、基板ｌと
第１の保護層２との間に透明冷却層７が設、けられてい
るほかは第３図と全く同様に構成されている。この透明
冷却Ｍ７は、光記録材料層３に形成されるレーザスポッ
トから第１の保護層２を通って拡散する熱を基板１に達
する前に、ここで水平方向に拡散させてしまうためのも
のであり、そのため基板１はほとんど温度上昇すること
なく変質を生じない、したがってこの場合第１の保護層
２も断熱層としての役割を果たすことになり、その適正
な厚さ範囲は前述の特願昭６２−４９３３７号に開示し
たＸに関する不等式を適用することができる。

なお透明冷却層７を備えた第４図の光記録媒体では、こ
の透明冷却層７が光記録材料層３の結晶状態から非結晶
状態への変化に際して、冷却速度を高める働きもするの
で、冷却層５を省略することも可能である・。

以上のような構造をもつ光記録媒体は、使用時にはレー
ザ光を基板１の光記録材料層３を有する側と反対の面か
ら入射させるのが普通である。そして実際に情報を書き
込むには、まず初期状態をフラッシュランプによる光照
射を行って光記録材料層３を結晶状態となし、次に情報
記録時にはこれに高出力、短パルスのレーザ光を１μφ
程度のスポット状に集光して照射し、光記録材料をスポ
ット状に溶融した後、レーザ光の照射を停止し、溶融ス
ポットを熱伝導により１０’〜１０１°’Ｃ／ｓｅｃの
冷却速度で急冷して非結晶状態のスポットを形成する。

記録した情報を消去するときは、この非結晶状態のスポ
ットを比較的低出力のレーザ光を用いて昇温し結晶状態
に戻す、このときの照射時間は光記録材料の結晶化速度
から定められる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

相変化方式の光記録媒体に用いる光記録材料にはこれま
で多くの材料が提案されているが、それらのうちＧｅＴ
ｅが結晶状態と非結晶状態との反射率差が大きく、記録
情報の安定性も高いことから有望と見られている。しか
しながら、本発明者らが検討した結果によれば、非結晶
状態のＧｅＴｅ薄膜に、レーザ光を照射して完全に結晶
状態とするには最短でも０．５μｓｅｃのアニール時間
を要し、この材料を用いて光ディスクを作製し、ビーム
径が約ｌμφのレーザ光によって情報の消去を行う場合
にはディスクの周速を２１ＴＬ　／　ＳｅＣ以下としな
ければならない、しかるに一方で書き込み時の結晶状態
から非結晶状態への変化は０．１〜０．２μｓｅｃで行
うことが可能であり、これは周速１０ｍ／ｓａｃ〜５ｍ
／ｓｅｅに相当する。これらのことから光ディスクの周
速を大きくしてデータの転送速度を高めるには光記録材
料であるＧ５Ｔｅの結晶状態から非結晶状態とするアニ
ール時間すなわち消去時間を、結晶状態から非結晶状態
への変化時間すなわち書き込み時間と同程度にすること
が望ましい、そのためにはＧｅＴｅ自体の結晶化速度を
さらに大きくしなければならない、またＧｅＴｅは固相
状態においても蒸気圧が高いので加熱、冷却を繰り返す
と次第に失われるようになり、書き込みと消去の繰り返
し回数が少なく　、１０００回程度７あることも問題で
ある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は光記録材料のＧｅＴｅの結晶化速度を大きくするこ
とにより記録情報の消去時間を短縮し、光ディスクのデ
ータ転送速度を高めるとともに、情報の書き込み、消去
の繰り返し回数を増加させることにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は光記録材料層が保護層を介して冷却層およびま
たは透明冷却層を備えた構造をもつ光記録媒体の光記録
材料層の平均化学組成を次のごとく定めたものである。

一般弐〇ｅｍ　Ｔｅ、　Ｍｓで表わされ、ＭはＩ＋Ｂｒ
。

（１７，Ｆのうちの少なくとも一つであり、０．４５（
ｘ＋ｙ）≦　Ｘ　≦０．５５（ｘ＋ｙ）＋　０＜　　ｚ
　　≦　８．　　Ｘ＋ｙ＋２−１００としたものである
。

〔作用〕

前述のように光ディスクに情報を書き込む際には光記録
媒体の光記録材料層をレーザ光によりスポット状に加熱
し、ここで−旦溶融させた後、熱伝導により急冷して非
結晶状態とする。このとき、ＧｅＴｅに適量のハロゲン
元素を添加した本発明による光記録材料はこのハロゲン
元素がＧｅＴｅの結合ボンドを切り結晶化速度を非常に
はやくするので、冷却速度が十分に大きくないと溶融状
態からの冷却中に結晶化が進行して非結晶状態が得られ
なくなる。したがって光記録材料に本発明による材料組
成のものを用いる限り、第３図、第４図のような冷却層
や透明冷却層を少なくとも一つ備えた光記録媒体としな
ければならない、これらの冷却層をもたない構造のもの
では冷□却速度が不十分であり、情報の書き込みが困難
となり、書き込むことができたとしてもその繰り返し回
数が少なくなるからである。

本発明の光記録媒体に用いる光記録材料の組成は基本的
にはＧｏとＴｏの１：１の化合物であるＧｅＴｅにハロ
ゲン元素を添加したものであり、結晶化速度を高めると
ともに材料の融点を下げ、書き込み。

消去の繰り返しによる材料の消失を抑制する役割も果た
す、　ＧｅとＴｅの比率は１：１とするのが好ましいが
、実際上は厳密にこれを実現するのは困難であり、本発
明における光記録材料の組成範囲内の変動に対しては光
記録媒体のすぐれた特性を得ることができる。しかし、
この範囲からはずれた組成では消去時間が大きくなると
ともに材料に偏析が生じて書き込み、消去の繰り返し回
数も少なくなる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

本発明の光記録媒体は例えば第３図に示した構造のもの
とし、これに用いる光記録材料はＧｅＴｅにハロゲン元
素を添加したものであるが、ハロゲン元素にはＩ　（沃
素）を選んだ、この光記録材料の薄膜は通常のＲＦマグ
ネトロンスパッタにより容易に作製することができる。

再び第３図を参照して述べると、まず厚さ３ｍ、直径１
３０鶴のポリカーボネート製基板１の上に、厚さ０．１
ｎの第１の保護層２　（Ｓｌｏｗ）＋Ｇ＠ｅｓＴｅｅｓ
ｌ＊の組成をもつ厚さ０．０７μの光記録材料層３．厚
さ０．２　ｔｎａの第２の保護層４　（ＳｉＯ□）、厚
さ０．２μのりの冷却層５の順にスパッタ形成し、最上
層に２ｆｉ厚の有機材料の表面保護層６を形成した光記
録媒体を作製する。

この光記録媒体を用いて周速８ｍ／ｓｅｃで回転させな
がら、波長８３０ｎｍ、出力１〇−質のレーザ光を照射
した。光記録媒体面でのレーザスポット径は約１ｎであ
る。スパッタ直後の光記録材料層３は非結晶状態であり
、その光反射率は約１５％であったがこのレーザ光照射
によって光反射率は約５５％にまで上昇した０次に光記
録媒体の同じ個所を同様の条件で再度レーザ光を照射し
たが反射率は５５％から変化が認められなかった０反射
率が１５％から５５％へ増大したのは光記録材料層３が
レーザスポット径＋ｓで非結晶状態から結晶状態へ変化
したためであり、再度のレーザ光照射に対してその反射
率を保持しているのは、最初のレーザ光照射によって光
記録材料の結晶化が十分に行われていることを示すもの
である。

以上のことを確認するために、上記と同じ組成をもつ光
記録材料膜をガラス基板上に形成し、ｌＯ℃／ｗｉｎの
速度で昇温しながら、反射率を測定した。その結果を第
１図に示す、第１図は光記録材料膜の温度に対する反射
率変化を示した線図であり、第１図から反射率は１５０
℃付近で急激に上昇することがわかる。この温度前後に
おける光記録材料膜の結晶形態をＸ線回折により調べた
所、反射率の上昇後に光記録材料膜は結晶化しており、
結晶は主としてＧｅＴｅが観測される０反射率の値は上
記の光記録媒体における反射率の値とほぼ対応しており
、光記録媒体における光記録材料の結晶化が周速１３ｍ
／ｓｅｃで可能であったことは結晶化に要する時間が０
．１２５μｓｅｃ以下であることを示唆するものであり
、これは前に述べた従来の０．５μｓｅｃに比べて大き
く改善されていることを意味する。情報の書き込みを行
った後、これを消去するときも同様に周速８ｍ／ｓｅｃ
で行うことができた。すなわち、周波数１．５　Ｍｎ２
のパルス入力を書き込んだとき、ＣＮ比として５０ｄＢ
の値が得られたが、これを８　ｍ　／　Ｂ＠（−で消去
するとＣＮ比は約３ｄＢまで低下し、はぼ完全に消去さ
れる。これは書き込みが結晶化した光記録材料にレーザ
加熱によって非結晶状態のスポットを形成することであ
るという点を考慮すれば至極当然であると言える。

このように本発明の光記録媒体は周′速を従来の２ｍ／
ｓｅｃからｇｍ／ｓｅｃへ増すことにより、データの転
送速度を０．２４ＭＢ／　ｓｅｃから０．９８ＭＢ／　
ｓｅｃに高めることができる。

第２図は光記録材料層３中のハロゲン元素Ｉの含有量と
消去時間の関係を示した線図である。第２図の曲線のよ
うにＩの含有量の増加とともに消去時間は短くなる。ま
た■の含有量と前に述べた１０℃／ｓｉｎの速度で昇温
したときの結晶化温度および結晶−非結晶の繰り返し回
数の関係を数値で第１表に示す。

第１表 第１表によれば■の含有量８％で結晶化温度は１００℃
となる。この結晶化温度の低いことは光記録媒体に書き
込まれた非結晶のスポットの熱的安定性が悪く結晶化し
やすいものであることを意味し、１００℃という温度は
結晶化温度としては下限値と見做される。また繰り返し
回数についてはＩの添加量が２％を超えると顕著な効果
が認められるが８％以上になると逆に繰り返し回数は減
少する傾向がある。これらのことからＧａＴｅに含有す
る１の量を８％より多くするのは実用的でないと言える
。

第２表は光記録材料のＧｅ　：　Ｔｓの比率が１８１か
らはずれたものについて消去時間と結晶−非結晶の繰り
返し回数の対応を示したものであり、この場合−例とし
て■の量は全て５％とし、ＧｅＴｅの１：ｌのものも含
んでいる。

第２表 Ｇｅ：Ｔｅの比率が１：ｌからはずれると消去時間は一
般に増大する傾向があり、Ｉを添加しても効果がなく、
例えば第２表のようにＧｅ、。Ｔｅ１５　［６の消去時
間は１５μｓｅｃ、＆ｌり返し回数は１０００回程度直
売り、これらの値は寧ろ従来より劣るものであり実用性
がない、しかしＧｅ　：　Ｔｅのｌ：１の比率からのず
れが僅かなときはなおすぐれた特性をもっており、しか
もＩを添加することによって例えば第２表のＧｅ４ｓＴ
ｅｓｅｌｓなどのように消去時間を短縮し、繰り返し回
数を増すことも可能である。これらのほかにも例えばＧ
ｅ４ｓＴｅ４＊１ｍは本実施例の冒頭に述べたＧａａｍ
Ｔｅａｅ１＋と同等の特性を示すことが確認された。

以上の結果を綜合的に検討し、本発明の光記録媒体に用
いる光記録材料層の最適組成範囲は一般式でＧｅｇ　Ｔ
ｅ、　Ｍｍと表わすとき、０．４５（ｘ＋ｙ）　≦ｘ≦
０．５５（ｘ＋ｙ）、　Ｏ＜　ｚ≦８．Ｘ＋７＋２＝ｌ
ＯＯとするのが妥当であるとの結論を得た。ここにＭは
ハロゲン元素を表わすものであり、本実施例では夏のみ
について述べてきたが、■の代わりにＢｒ、ｃｌ。

Ｆを用いても■の場合とほぼ同様の特性を得ることがで
きる。したがってＭはｌ　Ｂｒｔ　（Ｊ＋　　Ｆのうち
の少なくとも一つを用いればよい、しかし、αやＦは毒
性があり、しかも室温で気体であること、Ｂｒは室温で
液体であるが蒸気圧が比較的高いことから、工業的な生
産という実施上の観点からは■を用いるのが取り扱いも
容易で最も好ましい。

〔発明の効果〕

相変化方式の光記録媒体に用いる光記録材料はＧｅＴｅ
が種々の点ですぐれているが、情報の消去時間を記録時
間と同じにまで速くしてさらにデータの転送速度をあげ
、記録−消去の繰り返し回数を増すことが望ましく、そ
のため本発明では実施例で述べたように光記録材料のＧ
ｅＴｅ化合物にハロゲン元素を最適範囲を定めて添加す
ることにより、ＧｅとＴｏの比率がｌ＝１をはずれる範
囲でも結晶化速度をＧｅＴｅより速くすることができ、
同時にこの速い結晶化速度を活かすために、光記録材料
層をはさむ二つの保１１層の少なくとも一方に接して冷
却速度を高める冷却層を備えた構造の光記録媒体に適用
して、光記録材料のレーザ加熱スポットにおける溶融状
態からの冷却速度と非結晶状態からの結晶化速度とのマ
ツチングがうまく行われるようにしたものであり、その
結果、消去時間が短縮され、繰り返し回数も増加させる
ことが可能な光記録媒体を得ることができたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる光記録材料の温度と反射率
の関係を表わす線図、第２図は本発明に用いられる光記
録材料のｌ含有量と消去時間の関係を示す線図、第３図
は冷却層を有する光記録媒体の模式断面図、第４図は冷
却層と透明冷却層を有する光記録媒体の模式断面図であ
る。 １：基板、２：第１の保護層、３：光記録材料層、４：
第２の保護層、５：冷却層、６：表面保護層、７：透明
冷却層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）基板上に第１の保護層、光記録材料層、第２の保護
   層および表面保護層が形成される積層体に、前記基板と
   前記第１の保護層との間に介在する透明冷却層と、前記
   第２の保護層と前記表面保護層との間に介在する冷却層
   の少なくとも一方を形成してなる光記録媒体であって、
   前記光記録材料層の平均化学組成が一般式Ｇｅ＿ｘＴｅ
   ＿ｙＭ＿ｚで表わされ、ＭはＩ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆのうち
   の少なくとも一つであり、０．４５（ｘ＋ｙ）≦ｘ≦０
   ．５５（ｘ＋ｙ）、０＜ｚ≦８、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００と
   することを特徴とする光記録媒体。