JPH0192937A - 消去型光記録媒体 - 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、高速消去型光記録媒体に関し、特にレーザビ
ーム照射部に光学的変化を起こさせ一〇記録するのに好
適な高速消去型光記録媒体に関するものである。

［従来の技術］ 従来、レーザビームを利用して情報を記録する材料とし
ては、金属膜９色素膜などに局所的に孔または変形を起
こさせるため、記録情報の消去は不可能であり、いわゆ
る追記型光記録媒体として用いられている。

一方、書換型光記録媒体としては、結晶→非晶質間の転
移に伴う反射率変化を利用するもので、５ｂ−５ｅ、５
ｅ−１ｎ等のＳｅ系合金膜のもの、Ｔｅ−５ｎを主成分
とし、それにＳｅまたはＧｅ、Ｇａ等を添加した３元合
金膜、およびＴｅ−３ｂなどが知られている。書換型光
記録媒体の記録消去は以下のように行われる。大田カシ
ヨードパルスのレーザ光を媒体に照射することで急加熱
し約１μｍφのスポット状に媒体を溶融し、これが急冷
されることで結晶状態から非晶質状態へ転移させ記録を
行う。そしてロングパルスのレーザ光の照射で記録部分
をアニールし、より安定な結晶状態へ転移させることで
消去を行う。

一般に、結晶化の速度Ｖは結晶核の生成頻度■と結晶成
長速度ｖｏの積に比例する。結晶成長の速度は下式で示
したように温度が高いほど速いので、レーザ光によるア
ニールは融点直下で行われる。

Ｖ＝ＶｏＸＩ Ｖｏ＝　Ｃｅｘｐ（Ｅａ／　（に６Ｔ））ここで、 Ｖ：結晶化速度 ｖｏ、結晶成長速度 ■＝核生成頻度 Ｅａ：活性化エネルギー にＢ：ポルツマン定数 Ｔ：絶対温度 Ｃ〕定数 である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、融点直下では核生成頻度Ｉが減少するため、結
晶化速度は、温度が融点に近付くほど上式のよりも低い
値へずれていき結晶化速度Ｖが頭打ちになる。

このため、室温付近における結晶化速度から外挿した消
去速度に比べ３桁以上遅くなる。また、このような結晶
化速度の頭打ちにより長時間の消去パルスの照射が必要
になり、消去時に隣接トラックの記録部分（アモルファ
ス部分）の結晶化を引き起こしてしまう。

そこで、本発明の目的は、上述のような問題点を解消し
、レーザ過熟による結晶化において光記録媒体の融点付
近で核の生成頻度を向上させ、消去速度を向上させるこ
とのできる消去型光記録媒体を提供することにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、基板と、基板
上に設けられ、結晶と非晶質間の相変化を利用して情報
の記録および消去を行う記録層と、記録層と隣接して設
けられた結晶核形成層とを有することを特徴とする。

本発明においては、記録層に隣接して結晶核形成層を設
けたことにより、ここから結晶を成長させ、見かけ上の
核形成頻度を向上させ、融点直下での結晶化速度の頭打
ちを抑えることができる。

これにより、レーザ光での短時間消去が可能とな、る。

このような結晶核形成層は、一つ一つの結晶の成長速度
には影響を与えないので、非晶質安定性すなわち記録寿
命にはほとんど影響しない。

更−に、本発明では、結晶化速度の頭打ちを抑えること
ができるので、高速消去か容易となる。また、長時間の
レーザ光の照射によフて、隣接トラックの記録状態の劣
化を引き起こすことが解消される。

更にまた、本発明によれば、記録層が結晶時に析出する
結晶相は化学的に安定であるため、隣接した光記録層が
結晶０非晶貿間の転移を起こしても影響を受は難く、多
数回の書き込み消去を行っても記録特性が変化しない。

記録層の膜厚としては、薄いと作製上困難性を伴ない多
層構造としなくてはならず、厚いと消去特性が低下する
ので、３〜２００ｎｍであることが望ましい。

結晶核形成層は、安定に存在するためには厚い方が好ま
しいが、膜厚が厚いと結晶→非晶質間の転移で起こる反
射率変化を減少させる効果があるため、膜厚としては３
〜３０ｎｍが適当である。

ここで結晶核形成層に、記録層の結晶化時に析出する化
合物結晶相を用いることが最も効果的である。

ここで、結晶核形成層の上に記録層を設けると、下地の
影響を受ける可能性がある。そこで、核形成層は媒体作
製時には非晶質であることが望ましい。これにより、下
地の影響を受けにくくなる。−旦、多層膜を形成した場
合、レーザ光を照射し、アニーリングした状態では、結
晶質の状態であることが望ましい。

記録層としては、半導体レーザ光をよく吸収し、熱伝導
率が低く、高い記録感度が得られるＴｅを主成分として
用い、Ｔｅに一般に光ディスクに一般に使用される金属
薄膜の材料であるＳｂ、Ｓｎ、Ｇｅ。

Ｉｎ、Ｓｉ、ＢｉおよびＧａの中から選ばれた少なくと
も一種の元素を含むことが望ましい。

また、記録層としてはＳｅを主成分に用い、Ｓｅに光デ
ィスクの金属薄膜の材料として一般に用いられるＳｂ、
Ｓｎ、Ｇｅｊｎ、Ｓｉ、ＢｉおよびＧａの群から選ばれ
た少なくとも一種の元素を含むことが望ましい。

［作　用］ 本発明によれば、結晶核形成層を記録層に隣接して設け
ることにより、光記録媒体の融点付近での記録層の見か
けの核生成速度頻度を向上させ、結晶化速度の頭打ちを
抑えることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

実施例１ 第１図および第２図は、それぞれ本発明の詳細な説明す
るための光記録媒体の断面図である。

第１図においては、厚さ１．２ｍｍのガラス板からなる
透明基板１の上に、厚さ９０ｎｍであって、組成がＴｅ
５．Ｉｎ、、Ａｕ２５の合金薄膜からなる記録層２を設
けた。この記録層２の上に、厚さ１０ｎｍであって、組
成がＴｅ６７Ａｕ３ｓの核形成層３を設け、かつ核形成
層３の上に厚さが３００ｎｍであって、ＳｆＯの蒸着膜
からなる透明保護膜４を設ける。

第２図においては、厚さが１．２ｍｍであって、ガラス
板からなる透明基板１の上に、厚さが、’ｌＯｎｍであ
って、組成がＴｅ５．Ｉｎ、６Ａｕ２５の合金薄膜から
なる記録層２を設けた。この記録層２の上に、厚さ３０
０ｎｍであって、ＳｉＯの蒸着膜からなる透明保護層３
を設けた。

組成がＴ８５ｙＩｎ＋ａＡｕ２ｓである合金薄膜である
記録層２は３元同時真空蒸着により作成した。

第１図および第２図に示した断面図の構造を持つ２つの
試料を、オーブン中で２００℃において、１時間加熱し
、記録層２を結晶化させた後、第４図に示す光学測定系
で記録、消去の実験を行った。

第４図において、５は波長８３０ｎｍの光を出射する半
導体レーザ、６は半導体レーザ５からの光を平行ビーム
に成形するコリメータ・レンズ、７は直線偏光である半
導体レーザ５からのレーザ光を、所望の方向にかえる局
波長板、８は偏光ビーム・スプリッタ、９は偏光ビーム
・スプリッタ８によって反射された直線偏光のレーザ光
を円偏光のレーザ光にする属波長板、１０はガルバノ・
ミラー、１１はガルバノ・ミラーｌＯで反射した円偏光
のレーザ光を集光するレンズ、１２は試料、１３は試料
１２を加熱するためのヒータ、１４は試料１２へのレー
ザ光゛照射部を観察するための顕微鏡である。

以上のような光学測定系において、半導体レーザ５から
出射されたレーザ光はコリメータ・レンズ６において平
行ビームに成形される。直線偏光の平行レーザ光は、局
波長板７を光軸の回りに回転させることにより、偏光方
向を所望の方向にかえる。局波長板７を通過したレーザ
光は偏光ビーム・スプリッタ８により反射される。反射
レーザ光を図波長板９を通過させ、円偏光のレーザ光と
する。円偏光のレーザ光は、ガルバノ・ミラー１゜によ
りスキャンされ、開口率０．５のレンズ１１で約１．２
μｍφのスポットに絞られる。絞られたレーザ光を試料
１２の透明（ガラス）基板１側から記録層２を照射して
、記録、消去の実験を行う。また、同時に、レーザ光照
射部を顕微鏡１４で観察する。試料１２は、必要に応じ
て、ヒータ１３を用いて一定速度で昇温しで、記録状態
の観察を行う。

ここで、記録層２で反射された円偏光のレーザ光は、局
波長板９を通過すると、直線偏光のレーザ光に戻る。直
線偏光の反射レーザ光は偏光ビーム・スプリッタ８を通
過し、通過レーザ光はレンズ１５により集光される。集
光レーザ光をフォトディテクタ１６が受光し、反射レー
ザ光の強度変化を検知、測定する。

以上のような実験構成のもとて試料の記録特性を調べた
。

上に述べた２つの試料にパワー１５ｍＪパルス幅１００
ｎｓｅｃのレーザ光を照射したところ、何れの試料も被
照射部分が非晶質化した。すなわち記録ができた。これ
に伴って非晶質部の反射率が低下が観察された。これに
パワー０．４ｍＷの連続発振レーザ光を照射し、非晶質
部分と結晶質部分との反射信号強度の差から記録情報の
読み出しを行うことができた。次にパワー１０．０ｍＷ
、パルス幅２００ｎｓｅｃの条件で記録ピット上にレー
ザ光を照射したところ単層の場合は結晶化が起こり、そ
の部分の反射率が約半分回復した。これに対して、核形
成層を持つ試料では、同じ条件のレーザ光を照射したと
ころ反射率が８０％以上回復し結晶化速度が改善された
。更に同じ条件で記録と消去を１０００回繰り返したと
ころ記録状態に変化は見られなかった。

また、上記の光記録媒体を透明電極でできたヒータ上に
固定し、基板側から一定の昇温速度（５℃／ｍ１ｎ）で
加熱しながら、記録状態の観察を行ったところ、いずれ
の試料も　１２５℃まで結晶化が起こらず室温における
記録状態（非晶質マーク）は、核形成層の影響はほとん
ど受けず充分に安定であることが分った。

また、Ｉｎの代わりにＧａ、Ｇｅ、Ｓｉを添加しても同
様の効果が得られた。

実施例２ 本実施例においては、記録層の組成としてＴｅ６゜Ｇｅ
５Ｓｂ３５を用い、核形成層の組成としてＴｅ５ｙＳｔ
＋＋ｓを用いて第１図と同様の構成の試料を作製した。

一方、記録層の組成としてＴｅ６．Ｇｅ５Ｓｂ３ｓを用
い、核形成層のない第２図と同様の構成の試料を作製し
た。

２つの試料にパワー１８ｍＷ、パルス幅６０ｎｓｅｃの
レーザ光を照射したところ、何れの試料も被照射部分が
非晶質化した（記録できた）。これに伴って非晶質部の
反射率が低下が観察された。これにパワー０．４ｍＷの
連続発振レーザ光を照射し非晶質部分と結晶質部分との
反射信号強度の差から記録情報の読み出しを行うことが
できた。次に、パワー１２ｎ＋Ｗ、パルス幅３００ｎｓ
ｅｃの条件で記録ピット上にレーザ光を照射したところ
単層の場合は結晶化が起こり、その部分の反射率が約半
分回復した。これに対して、核形成層を持つ試料では同
じ条件のレーザ光を照射したところ反射率が９５％以上
回復し結晶化速度が改善された。更に同じ条件で記録と
消去を１０００回繰り返したところ記録状態に変化は見
られなかった。

また、上記の媒体を透明電極でできたヒータ上に固定し
、基板側から一定の昇温温度（５℃／ｍ１ｎ）で加熱し
ながら、記録状態（非晶質マーク）の観察を行ったとこ
ろいずれの試料も　１６０℃まで結晶化が起こらず、室
温における記録状態は充分に安定であることが分った。

また、Ｇｅの代わりにＩｎまたはＧａを５ａｔ％、また
はＳｎを１ｏａｔ％添加しても同様の効果が得られた。

実施例３ 本実施例においては、記録膜の組成としてＳｅａ。

Ｇｅ５Ｓｔ＋＋ｓを用い、核形成層の組成として５ｅ２
Ｓｂ、を用いて第１図と同様の構成の試料を作製した。

−方、記録層の組成としてＳｅ６゜Ｇｅ５Ｓｂ３ｓを用
い、核形成層のない第２図と同様の構成の試料を作製し
た。

２つの試料にパワー１８ｍＷ、パルス幅６０ｎｓｅｃの
し−ザ光を照射したところ、何れの試料も被照射部分が
非晶質化した（記録できた）。これに伴って非晶質部の
反射率が低下が観察された。これにパワー０．４ｍＷの
連続発振レーザ光を照射し非晶質部分と結晶質部分との
反射信号強度の差から記録情報の読み出しを行うことが
できた。次に、パワー１２ｍＷ、パルス幅２００ｎｓｅ
ｃの条件で記録ビット上にレーザ光を照射したところ単
層の場合は結晶化が起こり、その部分の反射率が約半分
回復した。これに対して、核形成層を持つ試料では同じ
条件のレーザ光を照射したところ反射率が９５％以上回
復し結晶化速度が改善された。更に同じ条件で記録と消
去を１０００回繰り返したところ記録状態に変化は見ら
れなかった。

また、上記の媒体を透明電極でできたヒータ上に固定し
、基板側から一定の昇温温度（５℃／ｍ１ｎ）で加熱し
ながら、記録状態（非晶質マーク）の観察を行ったとこ
ろいずれの試料も　１９０℃まで結晶化が起こらず、室
温における記録状態は充分に安定であることが分った。

また、Ｇｅの代わりにＩｎまたはＧａを同量添加しても
同様の効果が得られた。

実施例４ 本実施例においては、記録層の組成としてＴｅａ。

Ｉｎ５Ｂｉ３５を用い、核形成層の組成としてＴｅ６７
Ｂｌ＋３を用いて第１図と同様の構成の試料を作製した
。

一方、記録膜の組成としてＴｅ６ｏＩｎｓＢ１３５を用
い、核形成層のない第２図と同様の構成の試料を作製し
た。

２つの試料°にパワー１８ｍＷ、パルス幅８０ｎｓｅｃ
のレーザ光を照射したところ、何れの試料も被照射部分
が非晶質化した（記録できた）。これに伴って非晶質部
の反射率が低下が観察された。これにパワー０．４ｍＷ
の連続発振レーザ光を照射し非晶質部分と結晶質部分と
の反射信号強度の差から記録情報の読み出しを行うこと
ができた。次に、パワー１５ｍＷ、パルス幅１００ｎｓ
ｅｃの条件で記録ビット上にレーザ光を照射したところ
単層の場合は結晶化が起こり、その部分の反射率が約半
分回復した。これに対して、核形成層を持つ試料では同
じ条件のレーザ光を照射したところ反射率が９５％以上
回復し結晶化速度が改善された。更に同じ条件で記録と
消去を１０００回繰り返したところ記録状態に変化は見
られなかった。

また、上記の媒体を透明電極でできたヒータ上に固定し
、基板側から一定の昇温温度（５℃／ｍ１ｎ）で加熱し
ながら、記録状態（非晶質マーク）の観察を行ったとこ
ろいずれの試料も　１６０℃まで結晶化が起こらず、室
温における記録状態は充分に安定であることが分った。

また、Ｉｎの代わりにＧｅまたはＧａを５ａｔ％、また
はＳｎを１０ａｔ％添加しても同様の効果が得られた。

実施例５ 実施例１と同様の媒体構成のものと、第３図に示すよう
な核形成層と記録層との多層構造としたものと比較した
。多層構造の光記録媒体は、第３図示のように、厚さ１
．２ｍｍであって、ガラス板からなる透明基板１上に、
核形成層４（厚さＳｎｍで、組成がＴｅ６３Ｇａ５Ａｕ
３２である合金膜）と、記録層２（厚さが３０ｎｍで、
組成がＴｅ５７Ｇａ＋ａＡｕ２５である合金薄膜）との
多層膜を設け、この多層膜の上に厚さが３００ｎｍであ
って、ＳｉＯの蒸着膜からなる透明保護膜４を設けた。

２つの試料にパワー１８ｍＷ、パルス幅６０ｎｓｅｃの
レーザ光を照射したところ、何れの試料も被照射部分が
非晶質化した（記録できた）。これに伴って非晶質部の
反射率が低下が観察された。これにパワー０．４ｍＷの
連続発振レーザ光を照射し非晶質部分と結晶質部分との
反射信号強度の差から記録情報の読み出しを行うことが
できた。次に、パワー１０ｍＷ、パルス幅２００ｎｓｅ
ｃの条件で記録ビット上にレーザ光を照射したところ単
層の場合は、はとんど結晶化は起こらず反射率は変化し
なかった。これに対して、核形成層を持つ試料では同じ
条件のレーザ光を照射したところ反射率が９５％以上回
復し結晶化速度が改善された。更に同し条件で記録と消
去を１０００回繰り返したところ記録状態に変化は見ら
れなかった。

また、上記の媒体を透明電極でできたヒータ上に固定し
、基板側から一定の昇温温度（５℃／ｍｉｎ）で加熱し
ながら、記録状態（非晶質マーク）の観察を行ったとこ
ろいずれの試料も　１３０℃まで結晶化が起こらず、室
温における記録状態は充分に安定であることが分った。

また、Ｇａの代わりにＩｎまたはＧｅを同量添加しても
同様の効果が得られた。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、核形成層を記録
層に隣接して設けることにより、光記録媒体の融点付近
での記録層の見かけの核生成速度頻度を向上させ、結晶
化速度の頭打ちを抑えることができる。

これにより、室温での光記録媒体の記録寿命を損なわず
にレーザ光による消去時間を短縮することができるし、
記録寿命にはほとんど影晋を与えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光記録媒体の概略構成
例を示す断面図、 第２図は比較例の光記録媒体の概略構成例を示す断面図
、 第３図は本発明の他の実施例における光記録媒体の概略
構成例を示す断面図、 第４図は本発明の実施例に使用した光学測定系の一例を
示す概略構成図である。 １・・・透明基板、 ２・・・記録層、 ３・・・核形成層、 ４・・・透明保護層１ ．５・・・半導体レーザ、 ６・・・コリメータ・レンズ、 ７・・・％波長板、 ８・・・偏光ビーム・スプリッタ、 ９・・・図波長板、 １０・・・ガルバノ・ミラー、 １１・・・レンズ、 １２・・・試料、 １３・・・ヒータ、 １４・・・顕微鏡、 １５・・・レンズ、 １６・・・フォト・ディテクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板と、該基板上に設けられ、結晶と非晶質間の相
   変化を利用して情報の記録および消去を行う記録層と、
   該記録層と隣接して設けられた結晶核形成層とを有する
   ことを特徴とする消去型光記録媒体。 ２）前記記録層と前記結晶核形成層とが交互に積層され
   、多層構造を構成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の消去型光記録媒体。 ３）前記結晶核形成層の結晶相が、前記記録層が結晶化
   時に析出する結晶相と同相であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載の消去型光記録媒
   体。 ４）前記結晶核形成層が、光記録媒体作製時においては
   非晶質であり、レーザ光照射による結晶化後は、レーザ
   光によって非晶質化しないか、または直ちに結晶化する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかの項に記載の消去型光記録媒体。 ５）前記記録層の膜厚が３〜２００ｎｍであり、前記結
   晶核形成層の膜厚が３〜３０ｎｍであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの項に
   記載の消去型光記録媒体。 ６）前記記録層が主成分としてのＴｅと、Ｓｂ、Ｓｎ、
   Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｉ、ＢｉおよびＧａからなる群から選ば
   れた少なくとも１種の元素とを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかの項に記載
   の消去型光記録媒体。 ７）前記記録層が主成分としてのＳｅと、Ｓｂ、Ｓｎ、
   Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｉ、ＢｉおよびＧａからなる群から選ば
   れた少なくとも１種の元素とを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかの項に記載
   の消去型光記録媒体。