JPH02167785A - 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、レーザビーム、電子線ビーム等の光ビーム
を照射することにより、記録層のビーム照射部分に原子
配列の変化を生じさせて情報の記録・消去を繰返し行な
い、この原子配列の変化に伴う光学的特性の変化を検出
して情報を再生する情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報の消去が可能な情報記録媒体（例えば、イレ
ーサブル光ディスク）として、所謂相変化型のものが知
られている。このような情報記録媒体は、ガラス又はプ
ラスチック材料（ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリ
カーボネート樹脂等）からなる基板と、この基板上に形
成された記録層とを備えている。また、必要に応じて基
板と記録層との間、又は記録層の上に誘電体等からなる
保護層を備えている。記録層を形成する材料としてはＴ
ｅ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ等の金属若しくは半金属、
又はこれらの合金、例えばＧｅＴｅ５ｂＳ、ＡｓＴｅＧ
ｅ、５ｎＴｅＳｅ。

５ｂＴｅＳｅが知られている。

このような材料で形成された記録層においては、異なる
条件の光ビームが照射されることにより、照射部分が結
晶性の高い状態（原子が比較的正しく配列された状態、
以下結晶状態と呼ぶ）と、結晶性が低下した状Ｂ（原子
配列が乱れた状態、以子弁晶質と呼ぶ）との間で可逆的
に変化する。これら二つの状態は、反射率及び透過率等
の光学的特性が異なるので、このような状態の変化を利
用して情報を記録・消去し、この変化に伴う光学特性を
検出することにより情報を再生することができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した記録層材料は、結晶化速度が小
さいため消去速度が遅いという欠点がある。また、記録
状態の安定性が低く、耐酸化性が悪いという不具合もあ
る。更に、再生信号が十分とはいえず、また感度も低い
という欠点もある。

従って、このような材料は、記録層として実用化が困難
であった。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、消去速度が大きく、記録状態の安定性及び耐酸化性が
高く、再生信号及び記録感度が大きい情報記録媒体を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題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
射により原子配列の変化が生じ層て情報が記録及び・消
去される記録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％） （ただし、ａ、ｂ、ｘは原子％であり、２０＜ａ≦６０
．０＜ｂ＜１００．４８≦ｘ≦５２の範囲内である）で
表される組成の合金を主体とすることを特徴とする。

（作用） Ｉｎ−８ｂ合金は、パルス光を吸収し、非晶質と結晶と
の間で容易に変化し、これらの間で光学的特性（反射率
、透過率）の変化量が極めて大きい材料である。また、
カルコゲン元素であるＳｅ及びＴｅがＩｎ−５ｂ合金に
適量添加されることにより、記録感度が大きくなり、再
生信号が一層増加し、非晶質状態が安定化し、結晶化速
度が増加し、また耐酸化性を大きくすることができる。

従って、記録層を前述の組成範囲にすることにより、極
めて特性が良好な情報記録媒体を得ることができる。

（実施例） 以下、添附図面を参照してこの発明の実施例について説
明する。第１図はこの発明の一実施例に係る情報記録媒
体を示す断面図である。基板１は透明で経時変化が少な
い材料、例えばガラス又はポリメチルメタクリレート、
ポリカーボネート等の樹脂でつくられている。この基板
１の上には、情報を記録するための記録層２が形成され
ている。

この記録層２は、 （Ｉ　　ｎ　　Ｘ　　Ｓ　　ｋ）　　＋ｏｏ−Ｘ）ｌｏ
ｏ−ａ（Ｔ　　ｅ　　＋０Ｏ−ｂ　　Ｓ　　ｅ　　ｂ）
ａ（ただし、ａ、ｂ、ｘは原子％であり、２０＜ａ≦６
０、Ｏ＜ｂ＜１００．４８≦ｘ≦５２の範囲内である）
で表される組成の合金を主体としている。このような組
成の合金は、条件が異なる光ビームを照射することによ
り結晶と非晶質との間で可逆的に相変化し得る。また、
再生信号及び記録感度が高く、記録状態としての非晶質
状態の安定性が高く、耐酸化性が高いという特徴を有し
ている。更に、結晶化速度が大きいので初期化速度及び
消去速度が大きい。ここで、Ｉｎ及びｓｂの合計量に対
するＩｎ含有量が３０〜６０原子％であれば記録層とし
て適用可能であるが、十分な再生信号及び結晶化速度を
、得るためには上述のように４８〜５２原子％にする。

また、Ｔｅ及びＳｅの合計量は２０原子％より小さいと
安定性が低下し、６０原子％を超えると結晶と非晶質と
の間のコントラストが小さくなり再生信号が小さくなる
。従って、Ｔｅ及びＳｅの合計量を上述の範囲に規定す
る。なお、この記録層２は、真空蒸着又はスパッタリン
グ等により形成することができる。。

記録層２の上には有機物保護層３が形成されている。こ
の保護層３は情報記録媒体を扱う際の表面の傷やほこり
を防止するために配設されるものであり、紫外線硬化樹
脂等で構成されている。

また、第２図に示すように、記録層２の両側を無機物保
護層４．５で挟むように構成することもできる。この場
合に、保護層４．５としては、金属若しくは半金属の酸
化物、弗化物、硫化物、窒化物等で形成することができ
る。これら保護層４．５は記録層２の経時変化を防止す
るために配設される。

更に、第３図に示すように、基板１上に、上述の記録層
２を構成する合金（第３図中Ａで示す）を保護層４．５
を構成する材料（第３図中Ｂで示す）中に分散させた記
録層６を設けるように構成することもできる。

次に、第４図及び第５図を参照してこの発明に係る情報
記録媒体における記録層の成膜方法の一例について説明
する。第４図は記録層を形成するために使用されるスパ
ッタリングの概略構成を示す縦断面図、第５図はその横
断面図である。図中１１は真空容器を示し、この真空容
器１１はその底面にガス排出ボート１２及びガス導入ボ
ート１３を有している。ガス排出ボート１２は排気装置
２５に接続されており、この排出装置２５により真空容
器１１内を排気するようになっている。

ガス導入ボート１３はアルゴンがスボンベ１４に接続さ
れており、このボンベ１４からガス導入ボート１３を介
してスパッタリングガスとしてのアルゴンガスが容器１
１内に導入される°。円板状の基板１５は支持装置１８
により、真空容器１１内の上部にその面を水平にして支
持されており、成膜時に図示しないモータにより回転さ
れるようになっている。また、真空容器１１内の底部近
傍には、基板１５に対向するように、夫々記録層を構成
する各元素で形成されたスパッタ源１９．２０゜２１が
配設されており、各スパッタ源には図示しない高周波電
源が接続されている。これらスパッタ源１９．２０，２
１の上方には、夫々モニタ装置２２．２３．２４が設け
られており、各スパッタ源からの元素のスパッタ量をモ
ニタし、記録層が所定の組成になるように各スパッタ源
に投入する電力量を調節するようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置２５により真空容器１１内を例えば１０−６Ｔｏｒ
ｒオーダーの高真空まで排気する。次いで、ガス導入ボ
ート１３からアルゴンガスを導入しつつ排気装置２５の
排気量を調節して真空容器１１内を所定の圧力のアルゴ
ン雰囲気に保持する。

この状態で基板１５を回転させつつスパッタ源１つ、２
０．２１に所定時間、所定の電力を投入してスパッタリ
ングを行う。これにより、基板１５に記録層が形成され
る。

なお、無機質保護層を形成する場合には、スパッタ源を
保護層の組成に調節されたスパッタ源を用いて上述と同
様の方法で行うことができる。また、有機物保護層を紫
外線硬化樹脂で形成する場合には、スピンコード法で紫
外線硬化樹脂を塗布した後、紫外線を照射して硬化させ
る。

次に、この発明の情報記録媒体における記録層の初期化
、並びに情報の記録、消去、及び再生について説明する
。

初期化 記録層２は成膜直後には通常非晶質であるが、情報を記
録するためには結晶である必要があるので、記録層２に
光ビームを全面照射して加熱・徐冷し、結晶化する。

記録 高出力でパルス幅が短い光ビームを記録層２に照射し、
照射部分を加熱・急冷して非晶質に変化させ、記録マー
クを形成する。

消去 記録層２に記録時よりも低パワーの光ビームを照射して
記録マークを結晶に変化させ、情報を消去する。

再生 情報を記録した記録層２に消去時よりも更に低パワーの
光ビームを照射し、記録マークと非記録部との間の光学
特性、例えば反射率の差を検出して情報を再生する。

なお、この発明に係る情報記録媒体は、結晶化速度が大
きいことから、オーバーライドが可能である。オーバー
ライドとは、単一の光源から放射されるレーザビーム等
の光ビームを、第６図に示すように２段階のパワーレベ
ルＰＥ　　（消去）及びＰｗ　　（記録）の間でパワー
変調して、消去パワーレベルの光ビームに記録パワーレ
ベルのパルスを重畳させ、既に記録された情報を消去し
ながら新しい情報を重ね書きすることである。

次に、この発明に係る情報記録媒体を実際に製造して試
験した試験例について説明する。

試験例１ 真空容器内にＩｎＳｂ、１ｎＳｅ、ＩｎＴｅの各スパッ
タ源を設け、容器内を８　Ｘ　１０＝Ｔｏｒｒまで排気
した。次に、アルゴンガスを導入し、容器内を４　Ｘ　
１０−３Ｔｏｒｒに調節した。容器内に外径１３０ｍｍ
、厚み１．２ＩＩＩｌの円板状ポリカーボネート基板を
十分に洗浄した状態で設置した。この基板を６０　ｒｐ
ｔａで回転させつつ、モニタにより各スパッタ源の各元
素のスパッタ量をモニタして各スパッタ源に投入する電
力をコントロールしながらスパッタリングを行い、基板
に膜厚が１０００入になるまで各元素を堆積させて記録
層を底膜した。

次いで、記録層の上に保護層として紫外線硬化樹脂をス
ピンコータにより約１０μｍオーバーコートし、紫外線
を照射して硬化させた。これにより所望組成の記録層を
有する情報記録媒体を形成した。

このような方法で、記録層の組成が （Ｉ　ｎ４ｓｓｂｓ２）　９ｏ−ｘＴｅＸＳｅｌｏでＸ
が夫々１０．２０．３０．４０原子％のサンプルを作成
した。これらを示差走査熱量計（Ｄ　Ｓ　Ｃ）により熱
分析した結果、第７図に示すような結果が得られた。第
７図は、横軸にＳｅの添加量をとり、縦軸に結晶化温度
をとって、これらの関係を示すグラフである。この図に
示すように、Ｔｅの添加量が増加するに従って結晶化温
度が増加することが確認された。すなわち、Ｔｅの増加
に伴って記録状態としての非晶質の安定性が増加するこ
とが確認された。

試験例２ （ｆ　ｎ４８Ｓ　ｂｓ２）　、ｏ−ｘＴｅｚ　Ｓ　ｅ、
ａでＸが夫々２０．４０．６０原子％の記録層を有し、
第２図に示す構造の光デイスクサンプルを作成した。記
録層の両側を挟む保護層として厚み１０００大の５ｉ０
２を用いた。この場合に、記録層及び有機物保：Ｊｒｒ
ｉＩは試験例１と同様に作成し、５ｉ０２保護層は試験
例１と同様な装置で、スパッタ源をＳｉＯ２にしてスパ
ッタリングにより形成した。

この試験例では、これらサンプルについて実用的な試験
装置を用いて試験を行った。第８図はこの試験に用いた
装置を示す概略構成図である。光デイスクサンプル３１
は、スピンドルモータ３２に固定され、所定の回転数で
回転される。サンプル３１の上部にはサンプル３１上に
レーザ光を集光するための光学系３３が配設されている
。この光学系３３は、コリメータレンズ３５、ビームス
プリッタ３６、λ／４波長板３７、及び対物レンズ３８
を備えており、半導体レーザ３４から出力された光は、
コリメータレンズ３５で平行光となり、ビームスプリッ
タ３６及びλ／４波長板３７を通って対物レンズ３８に
よりサンプル３１の記録層に集光照射される。サンプル
３１からの反射光はビームスプリッタ３６で分けられ、
検出レンズ３つを通って受光器４０に入り検出信号とな
る。

この信号は一方で対物レンズ３８を駆動するための駆動
コイル４１に電流を流すサーボ系４２にも供給される。

これにより常にサンプルとの距離を一定に保ちつつサン
プル３１に集光スポットを結像することができる。

このような装置を用い、前述の各サンプルについて、７
００　ｒｐｍで回転させながら、サンプルに６ｍＷの連
続光を１回転分照射し、反射率が一定になるまで繰返し
た。その結果、各サンプルについてこのような操作を２
回繰返したところで反射率が一定となった。すなわち、
これにより照射部分が結晶化した。次に、結晶化した部
分にレーザ光のパワー及びパルス幅を変化させて記録し
た。

その結果、所定条件で照射部分の反射率が元の状態に戻
ること、すなわち非晶質に戻ることが確認された。これ
を第９図に示す。第９図は、横軸にＳｅの添加量をとり
、縦軸に記録の際（反射率が元に戻るための）に必要な
最低のレーザ光のエネルギをとって、これらの間の関係
を示すグラフである。この図に示すように、Ｓｅの添加
量が増加するに従って、記録のために必要なエネルギが
小さくて良いことが確認された。

試験例３ 記録層が（Ｉｎ４ｓＳｂ５２）　９ｏ−ｘＴｅｘ　５ｅ
ｌｏにおいてＸが夫々２０．４０．６０原子％であり、
試験例２のサンプルと同様の層構成を有するサンプルを
、試験例と同様の方法で作成した。このサンプルを試験
例２で示した装置内に設置し、９００　ｒｐｍで回転さ
せながら、所定のパワー及びパルス幅のレーザ光を照射
して信号を記録した。

そして、この記録部分の反射率の変化量を測定した。第
１０図は、横軸にＳｅ添加量をとり、縦軸に記録部分の
反射率と初期反射との比（コントラスト比）をとって、
これらの関係を示すグラフである。このグラフで示すよ
うにＴｅ及びＳｅの合計量が６０％以下ではＳｅの増加
に伴ってコントラスト比が増加するが、Ｔｅ及びＳｅの
合計量が６０％を超えると、コントラスト比が低下する
ことが確認された。

［発明の効果］ この発明によれば、光ビームの照射による原子配列の変
化により情報を記録・消去できるＩｎ−５ｂ合金にＳｅ
及びＴｅを適量添加したので、記録層における非晶質状
態の安定性及び耐酸化性が増加し、結晶化速度が増加し
、再生信号を一層大きくすることができる。従って、特
性が良好で十分に実用に耐え得る情報記録媒体を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３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、第４図は記録層を形成するための装置
の概略構成を示す縦断面図、第５図はその横断面図、第
６図はオーバーライドの際のレーザ光のパワーを示す図
、第７図は記録層のＴｅ添加量と結晶化温度との関係を
示すグラフ図、第８図は記録装置の概略構成図、第９図
は記録層のＳｅ添加量と記録のためのレーザパワーとの
関係を示すグラフ図、第１０図は記録層のＳｅ添加量と
コントラスト比との関係を示すグラフ図である。 １；基板、２．６；記録層、３．４．５；保護層。 第１図 第６図 第２図 第３図 記４Ｌｊｌｔ’ｔ　ｃｒｙ　Ｔｅ　ミフテ；・ηｒＪｉ
ヒ（＆　）　°ン′。）第７図 第 ８図 Ｕ） 女１東％１ｌ）Ｓｅ　珠−ｎｏｉ　（＆　）０１ｅ　）
第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射により原子配列の変化が生じて
   情報が記録及び消去され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（Ｉｎ＿ｘＳｂ＿１
   ＿０＿０＿−＿ｘ）＿１＿０＿０＿−＿ａ（Ｔｅ＿１＿
   ０＿０＿−＿ｂＳｅ＿ｂ）＿ａ（ただし、ａ、ｂ、ｘは
   原子％であり、２０＜ａ≦６０、０＜ｂ＜１００、４８
   ≦ｘ≦５２の範囲内である）で表される組成の合金を主
   体とすることを特徴とする情報記録媒体。