JPH02151482A - 情報記録用薄膜 - 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］ 本発明はレーザ光、電子線等の記録用ビームによって、
たとえば映像や音声などのアナログ信号をＦＭ変調した
ものや、たとえば電子計算機のデータや、ファクシミリ
信号やディジタルオーディオ信号などのディジタル情報
を、リアルタイムで記録することが可能な情報の記録用
薄膜に関するものである。 ［従来の技術ル レーザ光によって薄膜に記録を行う記録原理は種々ある
が、膜材料の相転移（相変化とも呼ばれる）、フォトダ
ークニングなどの原子配列変化による記録は、膜の変形
をほとんど伴わないので、２枚のディスクを直接貼り合
わせた面画ディスクができるという長所を持っている。 また、組成を適当に選べば記録の書き換えを行うことも
できる。 この種の記録に関する発明は多数出願されており、たと
えば、特開昭５７−２４０３９には、Ｓ　ｂ　２．Ｔ　
ｅ　１２．５　Ｓ　ｅ　６２　＋５、Ｃｄｉ４Ｔ　ｅ、
、Ｓ　ｅ、、、Ｂ　ｉ２Ｓ　＋３．５ｂ２Ｓｅ、、Ｉ　
ｎｚｏＴ　ｅ２ｏ　Ｓ　ｅｓｏ、Ｂ　ｌ　２５　Ｔ　ｅ
　１２　Ｉｓ　Ｓ　ｅ　６２　＋５、Ｃｕ５ｅ、及びＴ
ｅ３３Ｓ　ｅｓ７の薄膜が記載されている。 ［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術の薄膜はいずれも一回書き込み可能あるい
はのき換え可能な相転移記録膜として用いる場合に結晶
化の速度が遅い、半導体レーザ光の吸収が少なく感度が
悪い、耐酸化性が不充分である、などの欠点があり、実
用化が困難である。 したがって本発明の目的は上記した従来技術の欠点を無
くし、記録・再生特性が良好で、安定性の良い情報記録
用薄膜を提供することに有る。 【課題を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために本発明の情報の記録用薄膜
においては、情報記録用薄膜の膜厚方向の平均組成を一
般式Ｉ　ｎｘＡｕｙＡｚＢ、ｃｊＤｙで表されるものと
する。 ただし、ｘ、ｙ、ｚ、α、β、γはそれぞれ原子パーセ
ントで１２≦Ｘ≦６５．５≦ｙ≦６５゜５≦２≦６０．
Ｏ≦α≦４０，０≦β≦５０．０≦γ≦３０の範囲の値
である。 また、ＡはＴｅ及びＳｓのうちの少なくとも一元素、Ｂ
はＴｌ、Ｉなどのハロゲン元素及びＮａなどのアルカリ
金属のうちの少なくとも一元素である。これらの元素は
、ＴｅやＳｓを含む材料中でＴｅやＳｅの鎖状原子配列
を切断し、結晶化速度を速くする効果を持つ。ただし、
結晶化温度の低下を伴うので、結晶化温度の高い材料に
添加しないと非晶質の安定性を損なうことになる。 ＣはＳｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｓｂｔ　Ｇｅ。 Ａ　ｓ　ｖ　Ａ　ｇ　ｔ　Ｃｕ　ｅ　Ｐ　ｄ　ｔ　Ｔ　
ａ　ｓ　Ｗｔ　Ｉ　ｒ　ｅ　Ｓ　ｃ　ｔＹ、Ｔｉ、Ｚｒ
、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ。 Ｆｅ、Ｒｕ、Ｇｏ、Ｒｈ及びＮｉのうち少なくとも一元
素である。 ＤはＩｎ、Ａｕ、および上記のＡ、ＢあるいはＣで表さ
れる群からなる元素以外の元素、たとえばＨｇ、Ａｌ、
Ｂ、Ｃｒ　Ｓｉ、Ｎ、Ｐ、Ｏｒランタニド元素、アクチ
ニド元素、アルカリ土類金属元素、不活性ガス元素など
のうちの少なくとも一元素である。ただし、Ａ、Ｂおよ
びＣで表される元素のうちの一元素または複数元素も、
各群の別の元素が既に使われている場合、Ｄ群の元素と
考えることができるー、たとえば、Ｉｎ−Ａｕ−３ｓ系
に対してＴｅを、３０Ｊｉ’Ｎ子％未満でＳｅ含有量と
Ｔｅ含有量の和がＡ群元素含有量の上限６０ＪｊＫ子％
以下となる範囲で添加する場合が等である。 本発明の記録用薄膜は膜厚方向の平均組成が上記の範囲
内にあれば膜厚方向に組成比（各元素の濃度分布）が多
少変化していてもよい。ただし、組成の変化は不連続的
なものでないほうがより好ましい、このような濃度分布
の変化は、例えば。 耐食性を高めるのに有効な元素の濃度を記録膜の表面部
分で高くするなどの改良を施す場合に効果的である。が
得られる。 記録は原子配列変化（たとえば１つの相から他の相への
変化）を起こさせることができ、かつ記録膜に大きな変
形を生じさせることのない照射時間及びパワーのエネル
ギービームで行う。 【作用】 上記の各群元素の役割は以下のとおりである。 Ｉｎ、Ａｕ及びＡで表されるＳｓなどの元素とは、適当
な比率で共存することによって非晶質状態を安定に保持
し、かつ記録・消去時の結晶化を高速で行うことができ
るようにする。また耐酸化性向上の効果もある。 Ｂで表されるＴｌなどの元素は、結晶化速度を向上させ
、かつ、非晶質状態の安定性も向上させる効果を持つ。 Ｃで表されるＧｏなどの元素は、半導体レーザ光などの
長波長光の吸収を容易にして記録感度を高める効果を持
ち、また、高速結晶化を可能にするものである。 Ｂ群元素とＣ群元素が共存すれば、高速結晶化が可能で
、かつ非晶質状態の安定性が高く、記録感度も高くなる
。Ｂ群元素とＣ群元素のいずれか一方を添加する場合、
Ｂ群元素を添加した方が。 膜形成の容易さの面で好ましいが、耐酸化性は低下する
。 Ｄで表されるＡｒなとの元素は、添加によって特に顕著
な効果はないが、添加量が少なければ大きな悪影響は無
いものである。なお、これらのうち希土類元素などは、
１〜２０％添加すると再生信号強度を大きくする。結晶
化温度を高めるなどの役割を果たさせ得る。 上記の組成範囲にある本発明の情報記録用薄膜は優れた
記録・再生特性を持ち、記録及び消去に用いるレーザ光
のパワーが低くてよい。また、安定性も優れている。 Ｘ＋　ｙ＋Ｚｙ　α、β及びγのより好ましい範囲は以
下のとおりである。 １５≦Ｘ≦５５ １０≦ｙ≦５０ ２０≦２≦５５ ０≦α≦１５ ０≦β≦２０ ０≦γ≦２０ Ｘｌ　ｙ＋Ｚｔ　α、β及びγの特に好ましい範囲は以
下のとおりである。 ２０≦Ｘ≦４５ １５≦ｙ≦４０ ３０≦Ｚ≦４８ ０≦α≦１０ Ｑ≦β≦１０ ０≦γ≦１０ 上記の各範囲において、γ　Ｏであれば膜作製が容易で
ある。１≦α＋β≦１５であればさらに消え残りが小さ
くなり、記録保持時間が長くなる。 Ｂで表される元素のうち特に好ましいのはＴｌ。 次いで好ましいのは工１次いで０１などの他のハロゲン
元素が好ましい。Ｄで表される元素のうちでは希土類元
素が好ましい。 各元素の含有量の膜厚方向の変化は通常は小さいが、任
意の分布で変化していても差し支えない。 Ｓｂ、Ｓｓ及びＳについては、記録用薄膜のいずれか一
方の界面付近（他の層との界面である場合も有る）にお
いて、その内側よりも多く分布させるいのがよい。 相転移（変化）によって記録を行う場合、記録膜の全面
をあらかじめ結晶化させておくのが好ましいが、基板に
有機物を用いている場合には基板を高温にすることがで
きないので、他の方法で結晶化させる必要がある。その
場合、スポット径２μｍ以下まで集光したレーザ光の照
射、キセノンランプ、水銀ランプなどの紫外線照射と加
熱、フラッシュランプの照射、裔出力ガスレーザからの
大きな光スポットによる光の照射、あるいは加熱とレー
ザ光照射との組み合わせなどを行うのが好ましい。ガス
レーザからの光の照射の場合、光スポツト径（゛≠値幅
）５μｍ以−ｈ　５　ｍ　ｍ以下とすると能率がよい。 結晶化は記録トラック上のみで起こらせ、トラック間は
非晶質のままとしてもよい。記録トラック間のみ結晶化
させる方法も有る。 一方、たとえばＩｎ、Ａｕ及びＳｓを主成分とする薄膜
を、複数の蒸発源からの回転蒸着によって形成した場合
、蒸着直後にはＩｎ＋Ａｕ及びＳｅがうまく結合してい
ないことが多い。また、スパッタリングに□よって形成
した場合も原子配列が極めて乱れた状態になる。このよ
うな場合は、まず、高いパワー密度のレーザ光を記録ト
ラック上に照射して、場合によっては膜を融解させるの
がよい、非晶質化によって記録する場合は、さらに記録
トラック上に低いパワー密度のレーザ光を照射し、結晶
化させるのがよい。非晶質状態の記録用薄膜に結晶化に
よって記録することももちろん可能である。結晶化する
パワーレベルと非晶質化するパワーレベルとの間でパワ
ー変調したレーザ光で記録することも可能である。 本発明の記録膜は必ずしも非晶質状態と結晶状態の間の
変化を記録に利用する必要は無く、膜の形状変化をほと
んど伴わないなんらかの原子配列変化によって光学的性
質の変化を起こさせればよい、たとえば結晶粒径や結晶
形の変化、結晶と準安定状１１（π、γなど）との間の
変化などでもよい。非晶質状態と結晶状態の変化でも、
非晶質は完全な非晶質でなく、結晶部分が混在していて
もよい。 本発明の記録用部材は、ディスク状としてばかりではな
く、テープ状、カード状などの他の形態でも使用可能で
ある。 ［実施例１ 以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。 第１図は、本実施例の記録膜を用いた場合のディスク構
造断面図の一例を示したものである。まず、直径１３ｃ
ｍ、厚さ１．２ｍｍのディスク状化学強化ガラス板１の
表面に紫外線硬化樹脂を用いてトラッキング用の溝を有
する下地層２を形成した。そしてこの上にマグネトロン
スパッタリングによって厚さ約３００ｎｍのＳｉ、Ｎ、
層３を形成した。次にＳｉ、Ｎ、層３上に、真空蒸着法
によりＩｎ、。Ａｕ、。Ｓｅ４゜の組成の記録膜４を約
３０ｎｍの膜厚に蒸着した。再びマグネトロンスパッタ
リングによってＳｉ、Ｎ、の保護層５を約２５０ｎｍの
膜厚に形成した。さらに電子ビーム蒸着によってＡｕの
反射層６を約５０ｎｍの膜厚に形成した。最後に、この
上に紫外線硬化樹脂層７を介して、別のガラス保護板８
との密着貼り合わせによる保護を行った。 上記のように作製したディスクには次のようにして記録
・再生・消去を行った。 ディスクを９００ｒｐｍで回転させ、半導体レーザ（波
長８３０ｎｍ）の光を記録が行われないレベル（約１　
ｍ　Ｗ　）に保って、記録ヘッド中のレンズで集光して
基板を通して記録膜に照射し、反射光を検出することに
よって、トラッキング用の溝と溝の中間に光スポットの
中心が常に一致するようにヘッドを駆動した。こうする
ことによって溝から発生するノイズの影響を避けること
ができる。 このようにトラッキングを行いながら、さらに記録膜上
に焦点が来るように自動焦点合わせを行い、記録を行う
部分では、レーザパワーを中間パワーレベル１１ｍＷと
高いパワーレベル１８ｍＷとの間で第２図に示したよう
に変化させることにより記録を行った。 高いパワーレベルと中間パワーレベルとのパワーの比は
１：０．４〜１：０．９の範囲が特に好ましい。また、
この他に短時間ずつ他のパワーレベルにしてもよい。記
録された部分の非晶質に近い部分を記録点と考える６記
録を行う部分を通り過ぎれば、レーザパワーを１ｍＷに
下げてトラッキング及び自動焦点合わせを続けた。なお
、記録中もトラッキング及び自動焦点合わせは継続した
。 このような記録方法によると、既に記録されている部分
に対しては、記録されていた情報が新たな情報に書き換
えられる。すなわち単一の円形光スポットによるオーバ
ーライドが可能である。このようにオーバーライドがで
きるのが、本実施例で述べる本発明の記録膜材料の特長
である。 しかし、記録書き換え時の最初の１回転または複数回転
で、上記のレーザパワー変調の高い方のパワーである１
８ｍＷに近いパワー、たとえば１６ｍＷの連続光を照射
して一旦消去した後、次の１回転で、情報信号に従って
１１ｍＷと１８ｍＷの間でパワー変調したレーザ光を照
射すれば、前に書かれていた情報の消え残りが少なく、
高い搬送波対雑音比が得られる。この場合に最初に照射
する連続光のパワーは、上記の高いパワーレベルを１と
したとき０．８〜１．１の範囲で良好な書き換えが行え
た。この方法は本発明の記録膜ばかりでなく他の記録膜
にも有効である。 記録・消去は１０００回以上繰返し可能であった。記録
膜の上下に形成するＳｉ、Ｎ、層を省略した場合は、数
回の記録・消去で多少の雑音増加が起こった。 本実施例の記録膜は耐酸化性が優れている。 たとえば、ガラス基板上に直接記録膜を形成しただけの
ディスクを、気温６０℃、相対湿度（ＲＨ）９５％の条
件下に置いて１０００時間以上経過させたものでも、第
３図のように反射率や透過率にほとんど変化がみられな
かった。 上記のＩ　ｎ　Ｘ　Ａ　ｕ　ｙ　Ｓ　ｅ　ｚ系記録膜に
おいて、ｙと２との比を上記実施例の如く３：４の一定
に保って、Ｉｎ含有量Ｘを変化させた。 このとき、消去の必要照射時間は第１表のように変化し
た。 第１表 このとき、消去の必要照射時間は第３表のように変化し
た。 第３表 上記のＩ　ｎｘＡ　ｕｙｓ　ｅ’、、系記録膜において
、ＸとＺとの比を上記実施例の如く３：４の一定に保っ
て、Ａｕ含有量ｙを変化させた。 このとき、消去の必要照射時間は第２表のように変化し
た。 第２表 ｒ　ｎｘＡｕｙＳｅｚＢ、系記録膜において、ｘ、　ｙ
およびＺの比を上記実施例の如＜３：３：４の一定に保
って、元素ＢとしてＴ１を添加したときのＴ１含有量α
を変化させた。 このとき、消去の必要照射時間は第４表のように変化し
た。 第４表 上記のＩｎＸＡｕｙＳｅｚ系記録膜において、Ｘとｙと
の比を上記実施例の如く１：１の一定に保って、Ｓｅ含
有Ｊｉｔｚを変化させた。 Ｔ１が上記含有量より多いと、６０°Ｃ９５％中におけ
る透過率２０％上昇までの時間が短い。 Ｉ　ｎｘＡｕｙＳｅｚＢ、Ｃ＃系記録膜において、Ｘ、
ｙ、ｚおよびαの比を上記実施例の如＜２８．５：２８
．５：３８：５の一定に保ち、元素ＣとしてＣｏを添加
したときのＣｏ含有量βを変化させた。 このとき、一定速度で昇温した場合の結晶化温度：ま第
５表のように変化した。 第５表 この他、他の元素の相対的比率を一定に保って（−５ｄ
なとの希土類元素の１％以上２０°ｊ６以下の添加によ
って結晶化温度が上昇する効果が有る。２％以上１０％
未満が特に好ましい。 ■〕で表される他の元素も添加によって若干の感度向−
になどの効果が有る。 Ｓｅの一者または全部をｉｎ換してＴｅを添加してもよ
く似た特性かえられる。 Ｔ１の一者または全部を置換してハロゲン元素、アルカ
リ金属元素のうちの少なくとも一元素を添加してもよく
似た特性かえられる。 ｃｏの一者または全部を置換してＳｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｇ
ａ、Ｓｂｔ　Ｇｅ＋　Ａｓｓ　Ｃｕ、Ａｇ＋　Ｓｃ、Ｙ
、Ｚｒ＋　Ｖ＋　Ｎｂ、Ｃｒ’、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ　ｒ
　Ｒｕ　ｒ　Ｔｉｒ　Ｒｈ　＋　Ｔ　ａ　ｔ　Ｗ　ｙ　
Ｉ　ｒ及びＮｉのうちの少なくとも一元素を添加しても
よく似た特性が得られる。 保護膜としてＳｉ、Ｎ、の代わりにＳ　Ｉ　Ｏｘ　？　
Ｓｉ○、Ｙ２Ｏ，やＴａＮ、ＡＩＮなどの酸化物や窒化
物、ＺｎＳ、Ｓｂ、Ｓ、などの硫化物、ＣｅＦ３などの
弗化物、または非晶質Ｓ　ｉ　、　Ｔ　ｉ　Ｂ２．　Ｂ
、ｓＣ，ＢＣ，またはここで述へたすべての保護膜用材
料に近い組成のものを用いてもよい。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明によれば、製造プロセスが
簡単で、再現性がよく、記録・再生特性がよく、かつ長
期間安定な情報の記録用部材を得ることができる。記録
の書き換えも多数回可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるディスク構造を示す断
面図、第２図は記録レーザパワーの時間的推移を示す図
、第３図は本発明の記録膜を用いた場合の加速寿命試験
結果を示す図である。 符号の説明 １・・・ガラス基板、２・・・下地層、３・・・Ｓｉ３
Ｎ、層。 ４・・・記録膜、５・・・Ｓｉ、Ｎ、層、６・・・反射
層。 ７・・・有機接着層、８・・・ガラス保護板第１図 第２図 第３図 研、ｎ吋 〔ｈト〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に直接もしくは無機物及び有機物のうち少な
   くとも一者からなる保護層を介して形成された記録用ビ
   ームの照射を受けて原子配列変化を生ずる情報記録用薄
   膜において、上記情報記録用薄膜はその膜厚方向の平均
   組成が一般式Ｉｎ＿ｘＡｕ＿ｙＡ＿ｚＢ＿αＣ＿βＤ＿
   γ（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、α、β及びγは原子パーセン
   トでそれぞれ１２≦ｘ≦６５、５≦ｙ≦６５、５≦ｚ≦
   ６０、０≦α≦４０、０≦β≦５０、０≦γ≦３０の範
   囲の値であり、ＡはＴｅ及びＳｅのうちの少なくとも一
   元素、ＢはＴｌ、ハロゲン元素及びアルカリ金属のうち
   の少なくとも一元素、ＣはＳｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｓ
   ｂ、Ｇｅ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、
   Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、
   Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ及びＮｉのうち少なくとも一元
   素、ＤはＩｎ、Ａｕ、Ａ、Ｂ、Ｃで表される元素以外の
   元素）で表されることを特徴とする情報記録用薄膜。