JPH01287836A - Rewritable phase transition type optical memory - Google Patents

Rewritable phase transition type optical memory

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JPH01287836A
JPH01287836A JP63117934A JP11793488A JPH01287836A JP H01287836 A JPH01287836 A JP H01287836A JP 63117934 A JP63117934 A JP 63117934A JP 11793488 A JP11793488 A JP 11793488A JP H01287836 A JPH01287836 A JP H01287836A
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erasing
recording
optical memory
atomic
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横田 良助
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修治 吉田
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Abstract

PURPOSE:To improve the characteristics of repeating recording and erasing and the long-term preservation characteristic and to shorten erasing time by providing a recording layer consisting of a material having a specific compsn. to the medium, thereby increasing the difference in reflectivity between a recording state and an erasing state. CONSTITUTION:The recording layer is constituted of the material having the compsn. expressed by formula I. In formula I, (x) indicating the ratio of Ge is 12-39atomic%; (y) indicating the ratio of (Sb+Bi) is 12-37atomic%; the atomic ratio of Bi/(Sb+Bi) is <=0.50 if x is <20atomic% and <=0.80 if x is >=20atomic%. M is Te or (Te+Se) and (z) indicating the ratio of M is 45-61atomic%. The difference in reflectivity in the recording state and the erasing state is thereby increased and the recording including erasing can be repeatedly executed extremely many times. The records can be stably preserved over a long period of time and the erasing time of the records is extremely shortened.

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媒体に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a rewritable phase change optical memory medium.

[従来の技vF1] 戒き換え可能な相変化型光メモリ媒体は、一定の組成を
有するガラス材料が非晶質状態にあるとぎよりも結晶質
状態にあるときのほうが光に対する反射率が大きいこと
及び光エネルギーを印加することにより非晶質状態と結
晶質状態との相変化を可逆的に行なわせることができる
ことを利用し、この材料を、例えば、基数にW4膜状に
記録膜として形成することにより、反射率の小さい非晶
質状態にある部分をON情報が記録された部分とし、反
射率の大きい結晶質状態にある部分をOFF情報が記録
された部分(あるいは、情報が記録されていない部分)
とすることで一定の情報を記録し、あるいは、記録され
ている情報を消去して新たな情報を記録するものである
[Conventional technique vF1] A reversible phase-change optical memory medium has a higher reflectance to light when a glass material having a certain composition is in a crystalline state than when it is in an amorphous state. By utilizing the fact that the phase change between an amorphous state and a crystalline state can be reversibly performed by applying light energy, this material is formed as a recording film in the form of a W4 film on a base, for example. By doing this, the part in the amorphous state with low reflectance is considered to be the part where ON information is recorded, and the part in the crystalline state with high reflectance is considered to be the part in which OFF information is recorded (or no information is recorded). (parts that are missing)
By doing so, certain information is recorded, or recorded information is erased and new information is recorded.

この秒の内き換え可能な相変化型光メモリ媒体において
先ず要求されるのは、 (a)、11品vJ(記録)状態における反射率と結晶
質(非記録又は消去)状態における反射率との差が十分
に大きいことである。すなわち、通常、実用的にはコン
トラスト比(結晶質状態における反射率とり1品質状態
にお【プる反(ト)率との差/結晶質状態における反射
率x100%)が20%以上、特に25%以上であるこ
とが必要とされる。
The first requirement for this second-interchangeable phase-change optical memory medium is (a) the reflectance of the 11 items in the vJ (recording) state and the reflectance in the crystalline (non-recording or erasing) state. The difference is sufficiently large. That is, usually, in practical use, the contrast ratio (difference between reflectance in crystalline state and reflectance in 1 quality state/reflectance in crystalline state x 100%) is 20% or more, especially It is required that it be 25% or more.

次に、光メモリ媒体が書き換え可能な光メモリ媒体とし
て実用に供するためには、 (ハ)、一定の情報を記録し、それを消去して新たな情
報を記録するという操作を繰り返し行なってもコントラ
スト比等の性質において初期の性能を維柿でさるもので
な番プればならず、例えばコンピューターの外部メモリ
用としては、この縁り返し回数が106回以上であるこ
とが必要とされる。
Next, in order for the optical memory medium to be put to practical use as a rewritable optical memory medium, (c) the contrast ratio will be low even if the operation of recording a certain amount of information, erasing it, and recording new information is repeated. In terms of properties such as these, the initial performance must be maintained at an extremely high level, and for example, for use in external memory of a computer, the number of reversals is required to be 106 times or more.

さらに、光メモリ媒体としては、 (Q、一定の情報を記録したままで長期間の保存に耐え
るものでなければならず、実用的には、通常の保存条例
で10年以上の保存に耐えるものであることが必要とさ
れる。換言すると、情報が記録された)1品質状態が、
例えば、室温で10年間安定に維持されることが必要と
される。これはガラスOIIの物性面からみると熱的安
定性ということになるが、この熱的安定性は結晶化Gp
x(Tx )と結晶化の活性化エネルギー(E)で決ま
り、前記の程度の安定性を得るためには、Tx=120
℃以上、E=2.OeV以上であることが必要とされる
Furthermore, as an optical memory medium, (Q) it must be able to withstand long-term storage while recording a certain amount of information; In other words, one quality state (in which the information was recorded) is required to be
For example, it is required to remain stable for 10 years at room temperature. This is called thermal stability from the viewpoint of physical properties of glass OII, but this thermal stability is due to crystallized Gp.
It is determined by x (Tx) and crystallization activation energy (E), and in order to obtain the above level of stability, Tx = 120
℃ or higher, E=2. It is required that the voltage is OeV or higher.

ところで、一般に、光メモリ媒体への情報の記録は、レ
ーザ光を約1μmφに集光して記録膜に照射して記録膜
の照射部分を溶融し、急冷して非晶質状態にすることで
行なわれ、また、記録されている情報の消去は、レーザ
光の出力を前記記録時よりも小さくして記録膜に照射し
、記録膜の融点よりも低温で、かつガラス転移点よりも
高い温度に加熱するとともに、その照射時間を前記記録
りよりも長くすることにより結晶!1状態にすることで
行なわれる。
By the way, information is generally recorded on an optical memory medium by focusing a laser beam to a diameter of about 1 μm and irradiating it onto the recording film to melt the irradiated portion of the recording film and rapidly cool it into an amorphous state. Furthermore, in order to erase the recorded information, the output of the laser beam is made lower than that during the recording, and the recording film is irradiated to a temperature lower than the melting point of the recording film and higher than the glass transition point. By heating and making the irradiation time longer than the above record, crystallization! This is done by setting it to 1 state.

すなわち、このような相変化型光メモリ媒体においては
、記録時におけるレーザ光の照射時間は十分に短時間に
することができるが、消去時におけるレーザ光の照射時
間は、記録膜が有効に結晶化されるまでに一定以上の時
間を要Jることから比較的長い時間が必要である。
In other words, in such phase-change optical memory media, the irradiation time of laser light during recording can be made sufficiently short, but the irradiation time of laser light during erasing is such that the recording film cannot effectively crystallize. Since it takes more than a certain amount of time to complete the process, a relatively long time is required.

この記録あるいは消去に要する時間の長短は、この種の
相変化型光メモリ媒体の性能を決める極めて重要な因子
の一つであり、消去にiする時間が長いとそれだけ性能
が落ちることになるので、この消去時間をできるだ番プ
短くすることが要請される。例えば、消去時間として数
μsec以上必要であった従来のものでは、1μmφに
集光される記録専用のレーザ装置と、一つの部分に照射
される時間を長くづるためにビームを長搗円状にした消
去専用のレーザ装置(例えば、半導体レーザ装置が用い
られる)との2つのレーザHHが必要であったが、消去
的間を、例えば、0.2μsec以下にづることができ
れば、これら記録・消去を1つのレーザ装置で行なうこ
とができるようになり、光ヘッドの軽が・小雪!化、ア
クセスタイムの短縮化等も可能となる。従って書き換え
可能な相変化型光メモリ媒体は、 ゆ、結晶化時間が短かく、消去時間が例えば0゜2μs
ec以下と短いものであることも要請される。
The length of time required for this recording or erasing is one of the extremely important factors that determines the performance of this type of phase change optical memory medium, and the longer the erasing time, the lower the performance will be. It is required to shorten this erasing time as much as possible. For example, in the conventional erasing method, which required several microseconds or more for erasing, a recording-only laser device was used to focus the beam onto a diameter of 1 micrometer, and the beam was shaped into a long circle to extend the time that one area was irradiated. However, if the erasing time can be reduced to 0.2 μsec or less, this recording/erasing can be done easily. This can now be done with a single laser device, and the lightness of the optical head is light! This also makes it possible to reduce access time. Therefore, a rewritable phase change optical memory medium has a short crystallization time and an erase time of, for example, 0°2 μs.
It is also required that it be short, less than ec.

以上のような条件(2)、(ハ)、(φ及びゆを満たす
べく、従来から種々の元素および組成の古き換え可能な
相変化型光メモリ媒体の開発が試みられており、例えば
、 に)、前田佳均らは、三元化合物である■n3SbTe
2が、結晶として析出する組成において高速消去が可能
であることを報告している(昭和62年電子通信学会半
導体材料部門全国大会講演論文集、分冊1の第39頁参
照)。
In order to satisfy the above conditions (2), (c), (φ and , Yoshitoshi Maeda et al.
2 reported that high-speed erasing is possible in compositions that precipitate as crystals (see page 39 of Volume 1, Proceedings of the 1986 National Conference of the Semiconductor Materials Division of the Institute of Electronics and Communication Engineers).

また、そのほかにも、 iQ  Sb  Te2 (ただし、QはIn又はy Ga、x=34〜44原子%、y=51〜62原子%、
Z=2〜9原子%)なる組成を有づるものが提案されて
いる(特開昭62−241145号公報参照)。
In addition, iQ Sb Te2 (where Q is In or yGa, x = 34 to 44 atomic%, y = 51 to 62 atomic%,
Z = 2 to 9 atomic %) has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-241145).

また最近では、 QsL Sb、Ge及びTeのそれぞれの手品を正三角
形の頂点とする三角組成図において、Sb。
Recently, in a triangular composition diagram in which the vertices of an equilateral triangle are the respective magic tricks of QsL Sb, Ge, and Te, Sb.

GO及びTeがSb2Te3化合物とGeTe化合物を
結ぶ線上又はこの線の近傍にある、5b−Te−Ge記
録膜を有する光メモリ媒体も報告されている(昭和63
年春季応用物哩学会講演予稿集、第3分冊、第838頁
、講演番号28p−ZQ−1及び第839頁、講演番号
28p−ZQ−2参照)。
An optical memory medium having a 5b-Te-Ge recording film in which GO and Te are on or near the line connecting the Sb2Te3 compound and the GeTe compound has also been reported (Showa 63
Proceedings of the 2017 Spring Applied Physics Conference, Volume 3, page 838, lecture number 28p-ZQ-1 and page 839, lecture number 28p-ZQ-2).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記従来例り、(へ)及びぐ9は、書き
換え可能な相変化型光メモリ媒体として要語される2条
件(2)、(ハ)、クラ及びに)のうちのある条件は満
たすものの、これら条件を全て満たすことはできないも
のであった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional example, (9) and (9) do not meet the two conditions (2), (c), ), but it was not possible to satisfy all of these conditions.

例えば、前記従来例0)においては、コントラスト比が
5.0%であり、実用上必要とされる20%には、はる
かに及ばず、前記条件(2)さらには条件(ハ)を満た
さない。
For example, in the conventional example 0), the contrast ratio is 5.0%, which is far below the practically required 20%, and does not satisfy the condition (2) or even the condition (c). .

また、前記従来例(ハ)においては、繰り返し回数が1
03回以下であり、実用上必委とされる106回以上に
は、はるかに及ばず、前記条件(ロ)を満たさない。
Furthermore, in the conventional example (c), the number of repetitions is 1.
03 times or less, far short of the 106 times or more required for practical purposes, and does not meet the above condition (b).

また前記従来例ぐ9は、前記従来例0)、(へ)に比べ
改良されているものの、記録、消去を繰り返すと、コン
トラスト比が徐々に低下することに問題がある。このコ
ントラスト比の低下は、結晶化(消去)のときに析出す
る結晶粒子がその周辺の結晶粒子よりも大きいことに起
因するものである。そして記録、消去を繰り返すことに
よる、このコントラストの低下により、繰り返し回数1
06回以上という上述の条例(ハ)の達成が困難になる
Further, although the conventional example 9 is improved over the conventional examples 0) and (f), there is a problem in that the contrast ratio gradually decreases when recording and erasing are repeated. This decrease in contrast ratio is due to the fact that crystal grains precipitated during crystallization (erasing) are larger than surrounding crystal grains. Due to this decrease in contrast due to repeated recording and erasing, the number of repetitions is 1.
It becomes difficult to achieve the above-mentioned regulation (c) of 06 or more times.

従って本発明の課題は、上述の条件(2)、(ハ)、(
ロ)及びゆの全てを渦だ′t@き換え可能な相変化型光
メモリ媒体を提供することにある。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to meet the conditions (2), (c), and (
An object of the present invention is to provide a phase-change optical memory medium in which all of (b) and (b) and (b) can be replaced.

[課題を解決プるための手段] 本発明は上述の課題を達成するためなされたものであり
、本発明の楊き換え可能な相変化型光メモリ媒体は、 一般式 %式%() (式中、Geの割合を示すXは12〜39原子%であり
、 (Sb+B i )の割合を示すyは12〜37原子%
であり、 B i/ (Sb+B i )の原子比は、Xが20原
子%未満では0.50以下であり、Xが20原子%以上
では0.80以下であり、 MはTe又は(T e +3 e ) テあり、Mの割
合を示す2は45〜61原子%であり、 Mが(Te+Se)の場合、Se/ (T e + S e )の原子比は0.10以下であ
る) で示される組成の材料からなる記録層を為することを特
徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to achieve the above-mentioned problems, and the replaceable phase change optical memory medium of the present invention has the following formula: Among them, X indicating the proportion of Ge is 12 to 39 at%, and y indicating the proportion of (Sb+B i ) is 12 to 37 at%.
The atomic ratio of B i / (Sb + B i ) is 0.50 or less when X is less than 20 at %, and is 0.80 or less when X is 20 at % or more, and M is Te or (T e +3 e) With Te, 2 indicating the proportion of M is 45 to 61 atomic %, and when M is (Te + Se), the atomic ratio of Se / (Te + Se) is 0.10 or less). The recording layer is made of a material having the composition shown below.

また本発明の光メエリ媒体を構成する記録層は、Zr、
Mo、lr及びPtからなる群から選択される金属元素
の少なくとも1種を含有することもできる。
Further, the recording layer constituting the optical memory medium of the present invention includes Zr,
It can also contain at least one metal element selected from the group consisting of Mo, lr, and Pt.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明の書き換え可能な相変化型光メモリ媒体において
、記録層を構成する材料は、前記の一般式(I>より明
らかなように、 Ge −(Sb+B i ) −M (M=Te又はTe+Se) からなる多元合金である。
In the rewritable phase-change optical memory medium of the present invention, the material constituting the recording layer is formed by the following general formula (I>): Ge − (Sb + B i ) −M (M = Te or Te + Se) It is a multi-element alloy.

すなわち、上述の従来例ぐ9の光メモリ媒体における記
録層はGe−8b−Te系合金からなり、繰り返し回数
106回以上という上述の条件(ハ)を達成することが
困難であったが、本発明の光メモリ媒体の記録層におい
ては、Ge−8b−Te系又はGe−8b−Te−8e
系合金に更にBiを加えることにより、初期におけるコ
ントラスト比を上げ、その結果、記録、消去を繰り返し
た後においてコントラスト比が低下したとしても、初期
におりるコントラスト比が低いものに比べ、コントラス
ト比を高く維持することにより、繰り返し回数106回
以上という上述の条件0を達成したものである。これは
、前記3iを含有する記録層は、結晶質状態の結晶系が
六方晶となり、結晶質状態の反射率が高くなるからであ
る。
That is, the recording layer in the above-mentioned conventional optical memory medium is made of a Ge-8b-Te alloy, and it is difficult to achieve the above-mentioned condition (c) of repeating 106 times or more. In the recording layer of the optical memory medium, Ge-8b-Te system or Ge-8b-Te-8e
By further adding Bi to the system alloy, the initial contrast ratio is increased, and as a result, even if the contrast ratio decreases after repeated recording and erasing, the contrast ratio will be lower than the initial contrast ratio. By maintaining a high value, the above-mentioned condition 0, which is the number of repetitions of 106 times or more, is achieved. This is because the recording layer containing 3i has a hexagonal crystal system in the crystalline state and has a high reflectance in the crystalline state.

本発明の光メモリ媒体の記録層を椛成する一般式(I)
の材料において、金属元素の割合は下2の如く限定され
る。
General formula (I) forming the recording layer of the optical memory medium of the present invention
In the material, the proportion of metal elements is limited as shown in 2 below.

Geのl (x) −12〜3939原子3b+E3 
i )の吊(y)−12〜37原子%M (Te又はT
e+3e)の量(z)=45〜6145〜 61原子eの郁(x )を12〜39原子%に限定した
理由は、12原子%未満では結晶化温度が120℃未満
となり、また39原子%を超えると消去時間が0.2μ
secより長くなるからである。
Ge l (x) -12~3939 atoms 3b+E3
i) suspension (y) -12 to 37 atomic% M (Te or T
e+3e) amount (z) = 45-6145-61 The reason why the amount (x) of e is limited to 12-39 at% is that if it is less than 12 at%, the crystallization temperature will be less than 120 ° C. If it exceeds 0.2μ, the erasure time will be 0.2μ.
This is because it is longer than sec.

また(Sb+Bi)の吊(y)を12〜37原子%に限
定した理由は、12原子%未届では消去時間が0.2μ
secより良くなり、また37原子%を超えると同様に
消去り間が0.2μsecより長くなるからである。
In addition, the reason why the suspension (y) of (Sb+Bi) is limited to 12 to 37 at% is that the erasure time is 0.2μ if 12 at% is not reached.
This is because the erasing interval becomes longer than 0.2 μsec if it exceeds 37 atomic %.

さらにM(Te又はTe+Se)の枦(7)を45〜6
1原子%に限定した理由は、45原子%禾満では消去時
間が0.2μsecより艮くなり、また61原子%を超
えると同様に消去時間が0゜2μsecより長くなるか
らである。
Furthermore, the number (7) of M (Te or Te+Se) is 45 to 6
The reason why it is limited to 1 atomic % is that when the content is 45 atomic %, the erasing time becomes much longer than 0.2 μsec, and when it exceeds 61 atomic %, the erasing time becomes longer than 0°2 μsec.

本発明は上述の如く、従来例ぐ)のGe−8b−Te系
合金においてそのSbの一部をBiで置き換え初期のコ
ントラスト比を著しく上臂させたことを特徴とする。B
 i/ (Sb+B i )の原子比はGeの割合(X
)によって異なり、Xが20原子%未渦の場合、0.5
0以下であり、一方、Xが20原子%以上の場合、0.
80以下である。
As described above, the present invention is characterized in that a part of the Sb in the conventional Ge-8b-Te alloy is replaced with Bi to significantly improve the initial contrast ratio. B
The atomic ratio of i/(Sb+B i ) is the proportion of Ge (X
), and if X is 20 atomic% unvortexed, 0.5
0 or less, and on the other hand, when X is 20 atomic % or more, 0.
80 or less.

その理由は、Sbを3iで置換していくと、Biの吊が
増すに従って初期コントラスト比が上昇するとともに結
晶化温度が低下するが、この結晶化温度の低下の度合は
、×が少ないほど著しいので、Xが20原子%未渦ノ場
合、B i/ (Sb+B i )の原子比を0.50
以下にとどめ、結晶化温度120℃以上をIff Mす
る必要があるのに対し、Xが20原子%以上の場合には
、3iの量が増加しても結晶化温度の低下の度合が少な
いので、B i / (Sb+B i >の原子比を0
.80まで上げても結晶化温度120℃が舵持されるか
らである。
The reason is that as Sb is replaced with 3i, the initial contrast ratio increases as the Bi content increases, and the crystallization temperature decreases. Therefore, if X is 20 atomic% unvortexed, the atomic ratio of B i / (Sb + B i ) is 0.50.
If , B i / (Sb+B i > atomic ratio is 0
.. This is because even if the temperature is increased to 80°C, the crystallization temperature is maintained at 120°C.

またMがTe+Seの場合、Se/ (Te十Se)の
原子比は0.10以下に限定される。その理由は、0.
10を超えると、コントラスト比が25%未満となるか
らである。
Further, when M is Te+Se, the atomic ratio of Se/(Te+Se) is limited to 0.10 or less. The reason is 0.
This is because when it exceeds 10, the contrast ratio becomes less than 25%.

また上述の如く本発明の好ましい態様によれば、上記の
一般式(I)の記録層材料にZr9M00lr及びPt
からなる8Tから選択される金属元素を少なくとも1種
添加することができる。
Further, as described above, according to a preferred embodiment of the present invention, Zr9M00lr and Pt are added to the recording layer material of the general formula (I).
At least one metal element selected from 8T consisting of:

これらの金属元素は、核化剤として働ぎ、結晶化速度を
速くするだけでなく、結晶化時に析出する結晶の粒径を
小さくそろえる作用をりるので、記録の消し残りの問題
が解消し、コントラスト比の低下を防止づることができ
る。
These metal elements act as nucleating agents, not only increasing the crystallization speed but also reducing the grain size of the crystals that precipitate during crystallization, which eliminates the problem of unerased records. , it is possible to prevent a decrease in contrast ratio.

これらの金属元素の好ましい添加量は、その種類によっ
て異なり、7rの場合、一般式(I)の合金に対して1
〜8原子%、特に2〜7原子%であり、MOの場合、0
.5〜10原子%、特に2〜8原子%であり、1r又は
Ptの場合、0.3〜5原子%、特に0.5〜4原子%
である。その理由は、Zrが1原子%未満、MOが0.
5原子%未渦、lr又はPtが0.3原子%禾渦の場合
には、その量が少なくて核化剤として有効に働かず、ま
たZrが8原子%を超え、Moが10原子%を超え、l
r又はPtが5原子%を超える場合は、結晶化速度が速
くなり1ぎて、非晶質化〈記録化)が不能になるからで
ある。
The preferable addition amount of these metal elements varies depending on the type, and in the case of 7r, it is 1 for the alloy of general formula (I).
~8 atom%, especially 2-7 atom%, and in the case of MO, 0
.. 5 to 10 atom %, especially 2 to 8 atom %, and in the case of 1r or Pt, 0.3 to 5 atom %, especially 0.5 to 4 atom %
It is. The reason is that Zr is less than 1 atomic % and MO is 0.
If 5 atomic% is unvortexed and lr or Pt is 0.3 atomic% vortex, the amount is too small to work effectively as a nucleating agent, and Zr exceeds 8 atomic% and Mo is 10 atomic%. beyond l
This is because if r or Pt exceeds 5 at %, the crystallization rate becomes too high and amorphousization (recording) becomes impossible.

次に本発明の光メモリ媒体の製法について述べると、先
ず、基板として、ガラス基板又はプラスチック基板を用
意し、この上に、通常のスパッタリング法、真空蒸着法
等によって前記一般式(I)の材料からなる記録層を形
成する。
Next, the method for manufacturing the optical memory medium of the present invention will be described. First, a glass substrate or a plastic substrate is prepared as a substrate, and the material of the general formula (I) is deposited on this by ordinary sputtering method, vacuum evaporation method, etc. A recording layer is formed.

スパッタリングン去を用いる場合、スパッタターゲット
としては、例えば、以下のようにして合成したものを用
いる。すなわら、純度5N以上のゲルマニウム(Ge)
、アンチ土ン(Sb)、ビスマス(B i)及びテルル
(Te)さらに必要に応じてセレン(Se)を、透明石
英ガラス製のアンプルの中に所定の組成になるようにし
て入れ、次に、これを10 ’Torrの真空に排気し
て封じる。
When using sputtering, a sputter target synthesized as follows, for example, is used. In other words, germanium (Ge) with a purity of 5N or higher
, antisodium (Sb), bismuth (Bi), tellurium (Te), and if necessary selenium (Se) are placed in an ampoule made of transparent quartz glass so as to have a predetermined composition, and then This is evacuated to a vacuum of 10' Torr and sealed.

次いで、これを揺動戸で850℃で15時間よく混合し
ながら溶融し、しかる後、冷却してスパッタターゲツト
材を得る。このようにして得たスパッタターゲットIを
Arガス中にて溶融し、ステンレス製の金型に流し込み
、冷却・固化後、研磨して例えば75〜100即φ、厚
さ5ami!i!度の円盤状のターゲットを形成する。
Next, this is melted in a swinging door at 850° C. for 15 hours with thorough mixing, and then cooled to obtain a sputter target material. The sputter target I thus obtained is melted in Ar gas, poured into a stainless steel mold, cooled and solidified, and then polished to a diameter of, for example, 75 to 100 mm and a thickness of 5 ami! i! Forms a disc-shaped target.

記録膜の成膜のためのスパッタリング法としては、例え
ば高周波マグネトロンスパッタリング法が用いられ、こ
れは高周波マグネトロン型スパッタitに前記合金製タ
ーゲットを取り付け、所定の真空度(例えば2X10’
〜0.3X10−6Torr )で、△rガスを所定の
分圧(例えば7×10〜3×1O−31Orr)トなル
ヨウニ導入シ、高周波電力(例えば10〜50W)を印
加することにより1jなわれる。
As a sputtering method for forming the recording film, for example, a high frequency magnetron sputtering method is used, in which the alloy target is attached to a high frequency magnetron type sputtering unit and the target is heated to a predetermined degree of vacuum (for example, 2×10').
~0.3 x 10-6 Torr), △r gas is introduced at a predetermined partial pressure (e.g. 7 x 10 to 3 x 1 O-31 Torr), and high frequency power (e.g. 10 to 50 W) is applied. be exposed.

また基板と記録層との間及び/又は記録層の上にS i
 O、GeO2等のvAm体物質からなる保謹層を設置
プても良く、この保護層は、記録層の記録、消去の繰り
返しによる基板の劣化や記録膜の湿気による劣化を防ぐ
ものである6゜ [発明の信用] 本発明の光メモリ媒体において、前記一般式(I)で表
わされる組成の材料からなる記録層は、結晶質状態の結
晶系が六方晶となることがX線回折により確認されてお
り、結晶質状態における反射率が^いので、初期コント
ラスト比を後述の実施例から明らかなように例えば38
〜40%の如く高くすることができる。従って、前記条
件■を満足する。
Also, Si is formed between the substrate and the recording layer and/or on the recording layer.
A protection layer made of a vAm substance such as O or GeO2 may be provided, and this protection layer prevents deterioration of the substrate due to repeated recording and erasing of the recording layer and deterioration of the recording film due to moisture6. [Credit to the Invention] In the optical memory medium of the present invention, it has been confirmed by X-ray diffraction that the recording layer made of the material having the composition represented by the general formula (I) has a hexagonal crystal system in the crystalline state. Since the reflectance in the crystalline state is low, the initial contrast ratio is set to 38, for example, as is clear from the examples below.
It can be as high as ~40%. Therefore, the above condition (2) is satisfied.

また、前記記録層においては、 1:)  前述の如く初期コントラスト比が高いので、
記録、消去を繰り返しても初期コントラスト比が低いも
のに比べ、コントラスト比を高く純持できること、 (11)  必要に応じてZr、Mo、Ir、Ptから
なる核化剤を含有させることができるので、結晶化りに
析出づる結晶の粒径を小さくそろえることができ、記録
の消し残りの問題が解消し、コントラスト比の低下を防
止できること 等の理由により、例えば106回をはるかに超える回数
の繰り返しが可能になり、前記条件(へ)も満足する。
In addition, in the recording layer, the initial contrast ratio is 1:) as described above, so
(11) A nucleating agent consisting of Zr, Mo, Ir, or Pt can be contained as needed. , the grain size of the crystals that precipitate during crystallization can be made small, the problem of unerased recording can be solved, and the decrease in contrast ratio can be prevented. becomes possible, and the above condition (2) is also satisfied.

さらに、前記&!録層においては結晶化温度(Tx>が
例えば120〜160℃と高く、結晶化の活性化エネル
ギー(E)も例えば 2.0〜2.213Vと高い。ざ
らに核化剤を添加すると結晶化温度は165℃まで上昇
する。従って熱的安定性にすぐれており、室温で10年
以上の記録の保存が可能である。従って前記の条件(ロ
)も満足する。
Additionally, the &! In the recording layer, the crystallization temperature (Tx> is high, for example, 120 to 160 degrees Celsius, and the activation energy (E) for crystallization is also high, for example, 2.0 to 2.213 V. When a nucleating agent is added to Zara, crystallization occurs. The temperature rises to 165° C. Therefore, it has excellent thermal stability, and records can be stored for more than 10 years at room temperature. Therefore, the above condition (b) is also satisfied.

さらにまた、前記一般式<I)で表ねされる組成の材料
からなる記録層においては、結晶時において結晶化せず
に残存づる非晶質の割合が極めて少ないので、記録、消
去の相変化において分相を伴なわず、その結果、消去部
間を例えば0.2μsec以下の如く極めて短かくする
ことができる。
Furthermore, in a recording layer made of a material having a composition represented by the above general formula <I), the proportion of amorphous material that remains without crystallization during crystallization is extremely small, so that phase changes during recording and erasing occur. As a result, the interval between erased portions can be made extremely short, for example, 0.2 μsec or less.

特に核化剤を用いた場合には、例えば0.06μsec
と極めて著しく短くすることができる。従って前記の条
件四も満足する。
Especially when using a nucleating agent, for example, 0.06μsec
can be made extremely short. Therefore, the above-mentioned condition 4 is also satisfied.

[実施例] 以下、本発明を実施例により更に説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1 基板として、ガラス葛根を用い、この基数上に、通常の
スパッタリング法により膜厚1000人のGeO□摸を
形成した。
Example 1 A glass base was used as a substrate, and a 1,000-layer GeO□ film was formed on this base by a normal sputtering method.

次にスパッタターゲットとして、式 %式% (式中の数字は原子%を示し、Bi/(Sb+3i)の
原子比は0.25である) で表わされる組成の合金製ターゲットを用い、これを高
周波マグネトロン型スパッタRFf内の所定位置に取り
付番プ、2 x 10 ’Torr以下の真空度で、A
rガスを5 X 10 ’Torrの分圧となるように
導入し、20W以下の高周波電力を印加することにより
、前記のGeO2膜付ぎ基数上に前記合金からなる[1
600人の記録層を形成した。
Next, as a sputtering target, an alloy target with a composition expressed by the formula % (the numbers in the formula indicate atomic %, and the atomic ratio of Bi/(Sb+3i) is 0.25) was used, and this was Attach the number plate to a predetermined position within the magnetron type sputter RFf, with a vacuum level of 2 x 10' Torr or less,
By introducing r gas to a partial pressure of 5 x 10' Torr and applying a high frequency power of 20 W or less, the alloy made of the alloy [1
A record layer of 600 people was formed.

次にこの記録層の上に、通常のスパッタリング沫により
膜厚2000人のGeO2の保護膜を形成し、光メモリ
媒体を得た。
Next, a protective film of GeO2 having a thickness of 2000 nm was formed on this recording layer by ordinary sputtering to obtain an optical memory medium.

冑られた光メモリ媒体は、その記録層が」品質状態と結
晶質状態の中間の状態になっているため、これを結晶質
状態にする必要がある。これは初期化と呼ばれ、本実施
例では以下のようにして行なった。すなわち、前記記録
層に半導体レーザパルスを照射してこれを溶融、急冷し
、非晶質化することによって前記中間状態を解消し、し
かる後、これを弱い光で加熱する(真空中で加熱しても
よい)ことによって結晶化した。
Since the recording layer of a damaged optical memory medium is in a state intermediate between a "quality state" and a crystalline state, it is necessary to bring it into a crystalline state. This is called initialization, and was performed in the following manner in this embodiment. That is, the intermediate state is eliminated by irradiating the recording layer with a semiconductor laser pulse to melt it, rapidly cool it, and make it amorphous, and then heat it with weak light (heat it in a vacuum). crystallized by

この初111 (Is Iの光メモリ媒体について、コ
ントラスト比、記録、消去の繰り返し回数、結晶化温度
(Tx )及び結晶化の活性化エネルギー(E)並びに
記録の素人時間を求めたところ、下記の通りであり、全
ての物性において満足すべきものであった。
For this first 111 (Is I) optical memory medium, the contrast ratio, number of recording and erasing repetitions, crystallization temperature (Tx), crystallization activation energy (E), and amateur recording time were determined as follows. All physical properties were satisfactory.

コントラスト比     39% 繰り返し回数      106回 結晶化渇麿(TX)    130℃ 結晶化の活性化 エネルギー(E)      2.1eV消去時間  
       0.1μsecなお、上述の各種物性の
測定方法は下記の通りである。
Contrast ratio 39% Number of repetitions 106 times Crystallization temperature (TX) 130°C Crystallization activation energy (E) 2.1 eV erasure time
0.1 μsec The methods for measuring the various physical properties mentioned above are as follows.

コントラスト比・・・非晶質状態における反射率(Ra
 )と結晶質状態における反9A率(Rc )とを測定
し、下記式により求めた。
Contrast ratio...Reflectance in an amorphous state (Ra
) and the anti-9A ratio (Rc) in the crystalline state were measured and calculated using the following formula.

繰り返し回数・・・記録した後、そのi*ji’(Ra
)を測定し、次に消去した後、その反11)J率(Rc
 )を測定づる。これを繰り返し、コントラスト比が1
5%に低下するまでの回数をもって繰り返し回数とした
Number of repetitions...After recording, its i*ji'(Ra
) and then after erasing, its inverse 11) J rate (Rc
). Repeat this until the contrast ratio is 1
The number of repetitions was defined as the number of times until it decreased to 5%.

結晶化′4A瓜(’rX)・・・理学電機(株)製の高
感度示差走査熱量計DSC8240Bにより測定した(
昇温速度10℃/1n)。
Crystallized '4A melon ('rX)...Measured using a high-sensitivity differential scanning calorimeter DSC8240B manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. (
heating rate 10°C/1n).

結晶化の活性化エネルギー(E)・・・5,10及び2
0℃/ minの3種類の昇温速度を用いて結晶化温度
を求め、キラシンジャープロットにより算出した。
Crystallization activation energy (E)...5, 10 and 2
The crystallization temperature was determined using three types of heating rates of 0° C./min, and calculated by Kirasinger plot.

(なお、上述の如く、結晶化温度(TX)と結晶化の活
性化エネルギー(E)とにより、記録の保存性が評価さ
れ、Tx−120℃以上、E=2゜QeV以上の時、室
温で10年以上の記録の保存性が保証される。) 消去時間・・・8IllWの出力を有するレーザビーム
を記録層に照射し、溶融・急冷して非晶質化した後、こ
れにパルス幅を0.05μsecづつ順次増加させた結
晶化(消去)レーザパルスを照射して各部分を次々と結
晶化させる。結晶化処理が終わったら、次にこの結晶化
処理を施した部分に0.51.1μsecの再生用レー
ザパルスを順次照射していき、その反射光を測定でる。
(As mentioned above, the storage stability of records is evaluated based on the crystallization temperature (TX) and crystallization activation energy (E). ) Erasing time: The recording layer is irradiated with a laser beam with an output of 8 IllW to melt and rapidly cool it to become amorphous, and then the pulse width is A crystallizing (erasing) laser pulse in which the time is increased sequentially by 0.05 μsec is irradiated to successively crystallize each part. After the crystallization process is completed, the crystallized area is sequentially irradiated with a reproduction laser pulse of 0.51.1 μsec, and the reflected light can be measured.

反射光の強度が飽和する部分における前記結晶化レーザ
パルスのパルス幅を求めれば(前記結晶化レーザの照射
位置と再生用レーザの照射位置とを対応づけておくこと
により求めることができる)、それがすなわちこの条件
下での求めるべき消去時間である。このような測定をレ
ーザ出力を変えて種々行ない、各条件下における消去時
間を求め、こうして求めた消去時間のうち最小のものを
この記録層の消去時間とした。
If the pulse width of the crystallization laser pulse at the portion where the intensity of the reflected light is saturated is determined (it can be determined by associating the irradiation position of the crystallization laser with the irradiation position of the reproduction laser), then In other words, is the erasing time to be found under this condition. Such measurements were carried out in various ways by changing the laser output, and the erasing time under each condition was determined, and the minimum erasing time among the erasing times thus determined was taken as the erasing time of this recording layer.

実施例2〜12 Ge、Sb、Bi、Te及びSeを本発明ノ限定範囲内
で表−1に示したように種々変動させた以外は実施例1
と同様にして光メモリ媒体を得た。
Examples 2 to 12 Example 1 except that Ge, Sb, Bi, Te, and Se were varied within the limited range of the present invention as shown in Table 1.
An optical memory medium was obtained in the same manner as above.

得られた実施例2〜12の光メモリ媒体は、その各種物
性値を表−1に示すように、実施例1の光メモリ媒体と
n等又はそれ以上のすぐれた性能を有していた。
The obtained optical memory media of Examples 2 to 12 had excellent performance such as n or better than the optical memory medium of Example 1, as shown in Table 1 for various physical property values.

実施例13〜16 核化剤として所定部のZr、Mo、lr及びPtをそれ
ぞれ加えた以外は実施例11と同様にして4秤の光メモ
リ媒体を術だ。
Examples 13 to 16 Four weighing optical memory media were prepared in the same manner as in Example 11 except that predetermined amounts of Zr, Mo, Ir, and Pt were added as nucleating agents.

得られた実施例13〜16の光メモリ媒体は、その各種
物性植を表−2に示(ように、いずれもコントラスト比
が40%であり、繰り返し回数が106回をはるかに超
え、結晶化温度が160℃であり、結晶化の活性化エネ
ルギーが2,2evであり、消去時間が0.06μse
cであって、実施例1〜12の光メモリ媒体に比べてす
ぐれていた。
The obtained optical memory media of Examples 13 to 16 have various physical properties as shown in Table 2 (as shown in Table 2), they all have a contrast ratio of 40%, a repetition rate of far more than 106 times, and a crystallization temperature of 40%. is 160℃, the activation energy of crystallization is 2.2ev, and the erasing time is 0.06μse.
c, which was superior to the optical memory media of Examples 1 to 12.

表−2 傘1:実施例13〜16において、繰り返し回数106
回で実験を停止したが、繰り返し回数106におけるコ
ントラスト比はほぼ25%程度であり、106回をはる
かに超える回数の繰り返しが可能と推定される。
Table-2 Umbrella 1: In Examples 13 to 16, the number of repetitions was 106
Although the experiment was stopped at 106 times, the contrast ratio at 106 repetitions was approximately 25%, and it is estimated that repetitions far exceeding 106 times are possible.

[発明の効果] 以上詳述した通り、湧定割合のGeと(3b+Bi)と
M(Te又はTe+Se)とからなる材料で記録層を措
成した本発明の光メモリ媒体は、(2) 記録状態と消
去状態における反射率差が大きい、 (ハ) 記録、消去を極めて多数回繰り返して()なう
ことができる、 (弓 記録を長期間に回り安定に保存]ることができる
、 @ 記録の消去部間が極めて短かい 等の種々の利点を有する。
[Effects of the Invention] As detailed above, the optical memory medium of the present invention, in which the recording layer is made of a material consisting of Ge, (3b+Bi), and M (Te or Te+Se) in a given proportion, has (2) recording state. (c) Recording and erasing can be repeated an extremely large number of times (); records can be stored stably for a long period of time; It has various advantages such as extremely short distance between erased sections.

また前記記録層に必要に応じて7r、MO。Further, 7r and MO may be added to the recording layer as necessary.

lr及びPtから選ばれる核化剤を金石させると、上記
(2)、(ハ)、(0,lJの利点は更に顕著になる。
When gold is used as the nucleating agent selected from lr and Pt, the advantages of (2), (c), and (0, lJ) become even more remarkable.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一般式 Ge_x(Sb+Bi)_yM_z( I ) (式中、Geの割合を示すxは12〜39原子%であり
、 (Sb+Bi)の割合を示すyは12〜37原子%であ
り、 Bi/(Sb+Bi)の原子比は、xが20原子%未満
では0.50以下であり、 xが20原子%以上では0.80以下であり、 MはTe又は(Te+Se)であり、 Mの割合を示すzは45〜61原子%であり、 Mが(Te+Se)の場合、Se/(Te+Se)の原
子比は0.10以下である) で示される組成の材料からなる記録層を有することを特
徴とする書き換え可能な相変化型光メモリ媒体。 2、前記一般式( I )で示される組成の材料に、Zr
、Mo、Ir及びPtからなる群から選択される金属元
素を少なくとも1種加えた、請求項1に記載の光メモリ
媒体。
[Claims] 1. General formula Ge_x(Sb+Bi)_yM_z(I) (wherein, x indicating the proportion of Ge is 12 to 39 atomic %, and y indicating the proportion of (Sb+Bi) is 12 to 37 atoms %, and the atomic ratio of Bi/(Sb+Bi) is 0.50 or less when x is less than 20 atom%, and is 0.80 or less when x is 20 atom% or more, and M is Te or (Te+Se). (Z indicating the proportion of M is 45 to 61 atomic %, and when M is (Te+Se), the atomic ratio of Se/(Te+Se) is 0.10 or less). A rewritable phase change optical memory medium comprising a layer. 2. Zr is added to the material having the composition represented by the general formula (I).
2. The optical memory medium according to claim 1, further comprising at least one metal element selected from the group consisting of , Mo, Ir, and Pt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0310886A (en) * 1989-06-09 1991-01-18 Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk Optical data recording medium
JPH0376684A (en) * 1989-08-21 1991-04-02 Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk Rewriting type optical data recording medium
JPH0592663A (en) * 1991-03-20 1993-04-16 Hisankabutsu Glass Kenkyu Kaihatsu Kk Rewritable type optical data recording medium
JP2002069624A (en) * 2000-08-30 2002-03-08 Toshiba Corp Sputtering target

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