JPH01249491A - 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、情報の書換えが可能な所謂リライト型の光ディス
クとして相変化型のものが注目されている。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、結晶相と非晶質相との２つの安定な状
態を選択的にとり、各状態に°おいてＮ＝ｎ−ｉｋ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、例えば
反射率又は透過率の差により２つの状態を区別して情報
を読取る（Ｓ、　Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ　　Ｍａｔａ
ｌｌｕｒｇｉｃａｌＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　２　６
４１１９７１）　。

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−３ｂ合金が知られている。

Ｉｎ−３ｂ合金薄膜は、消去時に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、−度溶融して徐冷凝
固することによりａ＆細な結晶粒になり、また、記録時
には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。

更に詳細なＴＥＭ　（透過型電子顕微韓）によるＩ　ｎ
ｓｂ記録層の観察により、記録マーク部はＩｎ５ａＳｂ
５０金属間化合物の微細結晶とｓｂの粗大結晶との混相
であり、また、消去部分はＩｎ５ｏＳｂｓａ金属間化合
物の微細結晶とｓｂの微細結晶との混相であることが判
明している。

従って、Ｉ　ｎｓｂ記録層の記録消去においては、Ｉｎ
５ａＳｂ５ｏ金属閏化合物組成を中心とじたｓｂの偏析
が重要な役割を有している。

゛　（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、
また、この技術の場合には、記録層の記録マーク部は通
常非晶質であるが、一般的に非晶質は安定性が低く、例
えば、高温環境下で長時間使用すると結晶化してしまい
、記録部分と非記録部分とで区別がつかなくなってしま
うという欠点がある。

一方、記録層をＩｎ−３ｂ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、記録
マークが結晶質であるから、記録された情報が安定であ
り、また、 Ｉｎ５ａＳｂ５１１金属間化合物の近傍の組成では結晶
化速度が極めて速いという利点を有するが、この場合に
は、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。

これに対し、このＩｎ５Ｏ３ｂ５１）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Ｉｎ５ａＳｂｓｏ結晶粒とｓ
ｂ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、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
。

このような欠点に対し、Ｉｎ工Ｓｂ＋ｏ。−８（ｘ＜５
０）にＴｅを添加することが試みられており、これによ
り記録感度を上昇させることができ、消去速度及び初期
結晶化速度を若干改善することができる。しかしながら
、消去速度及び初期結晶化速度は未だ十分とは言えない
。

この発明はかかる事情に蛍みてなされたものであって、
初期化及び消去を高速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
射条件により原子配列が異なる２つの相間で可逆的に相
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％式％ （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、ｙ及び２は夫々４５≦ｘ≦５０
、Ｏ＜ｙ≦５、Ｏ＜　ｚ≦１０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、記録感度が極めて良好なく　Ｉ　
ｎｘ　Ｓｂ＋ｏｏ−＋ｃ　）　１００−ｙ　Ｔｅ　（４
５＜ｘ≦５０、Ｏ＜ｙ≦５）にＴｉを１０原子％以下の
範囲で添加して記録層を形成する。Ｔｉは記録層の結晶
成長の核となるため、Ｔ１添加により記録層の結晶化及
び平衡結晶相から準安定結晶相への相変化が促進され、
初期結晶化速度及び消去速度を著しく大きくすることが
できる。

（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Ｉｎｘ５ｂ１ｏｏ−３（４５＜　ｘ≦５
０）で形成した場合には、前述したようにｓｂの偏析に
より良好な記録特性を示す、更にこれにＴｅを添加する
場合には、一般式 ％式％ ５０、Ｏ＜ｙ≦５）において著しく感度が高くなる。

ところが、消去速度は、例えば Ｉｎ４ｓＳｂｓ５の場合には約３μｓｅｃと遅く、また
、（Ｉｒｚｓ　５ｂ５４　）ｑ７Ｔｅヨの場合にも約２
μｍ５ｅｃであり、Ｔｅを添加しても消去速度は未だ遅
い、特に、近時の光ディスクの高密度化、所謂オーバー
ライド化の要求から、０．１μｓｅｃという極めて速い
消去速度が要求されており、消去速度の一層の改善が望
まれている。まな、初期結晶化においても同様に高速化
が望まれている。

本願発明者は、Ｉｎ５ｂＴｅ合金の記録層として現状の
最適組成である （　Ｉ　ｎｘ　Ｓｂ＋ｏｏ−ｘ　）　Ｌ（１１１−ｙ　
Ｔｅｙ　（４５＜ｘ≦５０、Ｏ＜ｙ≦５）に対してＴ１
を添加することによって、記録層における消去速度及び
初期結晶化速度が大幅に改善されることを見出した。こ
の発明は、このような知見に基いてなされたものである
。即ち、前述の組成範囲のＩ　ｎ５ｂＴｅ合金にＴｉを
少量添加して記録層を形成することによりＴｉが結晶成
長の核となり、この核が記゛録層中に多数分布すること
により記録層の結晶化、及び平衡結晶相から準安定結晶
相への相変化が促進される。この場合に、Ｔｉの添加量
は１０原子％以下にする必要がある。Ｔ１の添加量が１
０原子％を超えると相変化が阻害され、また記録部分と
非記録部分との間のコントラストが低下する。

この実施例に係る情報記録媒体は、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一この基板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１４及び保護層１５がこの
順に形成されている。保護層１２．１４は５ｉ０２等の
誘電体材料で形成されており、光ビームの照射により記
録層１３が蒸発して穴が形成されてしまうことを防止し
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発生する傷を防止する機能
を有している。記録層１３は、一般式（Ｉ　ｎｗ　Ｓ　
ｂ　＋ｏｏ−ｚ　）　１ｏｏ−ｙ−ｓ　ＴｅｙＴ　ｔ　
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、ｙ及び２は夫々４５≦ｘ
≦５０、Ｏ＜ｙ≦５、Ｏ＜ｚ≦１０の範囲内である。こ
の記録層１３は、レーザビームの照射条件の相違により
平衡結晶相と準安定結晶相との間で相変化する。

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、５１０２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
、５１０２製の保護層１２を形成する０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５１０２
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情報処理動作について説
明する。

級皿進 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を溶融徐冷して結晶多数形
成させ、平衡結晶相に相変化させる。

■ 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を照射して結晶核を成長させ
、準安定結晶相の記録マーク１９を形成する。

亙上 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。

五人 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平衡結晶
相に相変化し、情報が消去される。

駁腹頂 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。

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５ｉ０２層を１０００人成膜し、次いで、
その上に（Ｉｎｋｓ　５ｂｓ２）＊ａ−ｔＴ”　ｅ　２
　Ｔ　ｌ　ｇの４元合金をＩ　ｎｓｂ、Ｔｅ及びＴｉの
各ターゲットによる３元同時スパッタにより１０００人
成膜して記録層を形成し、この記録層の上に、更に８１
０２層を１０００人成膜した。

その後、この５ｉｏｚ層の上に紫外線硬化樹脂層を１０
μｍ形成して光デイスクサンプルを製造した。この場合
に、この（Ｉ　ｎ＋　６　Ｓｂｓ　２　）　？！１−Ｉ
ＩＴ　ｅ　２　Ｔ　ｉ　ｇ　４元合金の記録層はターゲ
ットは記録層の組成に直接的な影響を与えるため、特に
その組成精度を厳密に調整した。そして、記録層１３の
２の値を２．５，７．１０及び１５４ミしたもの、即ち
記録層を夫々 （Ｉｎ＋　ａ　Ｓｂｓ　２　）ｓ　ｓ　Ｔｅ２Ｔｉ２、
（Ｉ　ｎ＋　ｓ　Ｓｂｓ　２　）ｓ　ｓ　Ｔｅ２Ｔｉｓ
、（Ｉ　ｎ４ａ　Ｓｂｓ　２　）ｓ　ｓ　Ｔｅ２Ｔ１７
、（Ｉ　ｎ４ａ　Ｓｂｓ　２　）ａ　ａ　Ｔｅ２Ｔｉｔ
　ｏ及び（Ｉ　ｎ＋　ａ　Ｓｂｓ　２　）ａ　３　Ｔｅ
２Ｔｉ１ｓで形成したものを夫々サンプルＡ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ及びＥとした。また、比較のため、記録層をＴ１を金
座ない（Ｉ　ｎ＋　ａ　Ｓｂｓ　２　）ｓ　ａ　Ｔｅ２
としたディスクを形成し、これをサンプルＦとした。こ
れらのサンプルの動特性を動特性評価装置により評価し
な、この試験に際してはディスクの回転数を３００乃至
１５００ｒｐｍの間で変化させ、波長が８３０ミｍの半
導体レーザを使用し、初期化に際しては、出力１１ｍＷ
で連続照射し、記録に際しては、出力が１５ｍＷでパル
ス幅が１００ｎｓｅｃ、デユーティ比が５０％のレーザ
ビームをパルス照射し、消去に際しては初期化と同様の
出力で連続光照射した。その結果を第１表に示す。

第　　１　　表 表中、初期化の回数とあるのは、１１ｍＷの連続光レー
ザで記録層を初期結晶化するに際し、１つのトラツクを
結晶化するのに要したレーザビームの照射回数を示し、
記録後の信号の大きさとあるのは、１５ｍＷのレーザビ
ームで記録した記録マークからの再生信号の直流成分に
対する交流信号の振幅を示す、また、消去残りとあるの
は、記録マークに１１ｍＷの消去用レーザビームを照射
した後の交流信号の消残り信号分を示す。

その結果、Ｔｔの添加により明らかに初期結晶化に必要
なレーザビーム照射回数が減少し、消去残り信号ら、少
なくとも−１−２００ｒ　ｐ　ｍまではＯｍＶとなるこ
とが確認された。しかしＴｉの添加量が多くなり、例え
ば１５原子％になると初期化の回数が増加し、消残り信
号も増大してしまった。

以上の結果から、記録層におけるＴｉの添加量は１０原
子％以下が適当であることが判明した。

［発明の効果］ この発明によれば、所定組成のＩｎ５ｂＴｅ合金で形成
された記録層に適当量のＴ１を添加すること゛により、
記録層の結晶化及び相変化を高速化することができる。

従って、初期結晶化及び情報の消去を高速化することが
でき、記録層のオーバーライド化に対応することが可能
となる。しかも、結晶相間の相変化により情報を記録消
去するので記録した情報が安定である。

【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、光ビームの照射条件により原子配列が異なる２
   つの相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＿ｘ
   Ｓｂ＿１＿０＿０＿−＿ｘ）＿１＿０＿０＿−＿ｙ＿−
   ＿ｚＴｅ＿ｙＴｉ＿ｘ（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及びｚ
   は夫々４５≦ｘ≦５０、０＜ｙ≦５、０＜ｚ≦１０の範
   囲内であることを特徴とする情報記録媒体。