JPH02225084A - 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、レーザ光等の集束光を照射してその照射部位
の光学的性質を変化させ、その光学的変化を利用して情
報の記録・再生・消去を行う書換可能な光記録媒体に係
わり、特に、広い線速度範囲において安定して情報の書
換操作が可能で、かつ、記録情報を長期に亘って保持で
きる光記録媒体の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、レーザ光等を利用して情報を記録する書換可能な
光記録媒体としては光磁気記録媒体があり、一部で実用
化されている。この方式は光エネルギと磁界により記録
材料層の磁化を反転させて記録し、磁化方向によるファ
ラデー回転角あるいはカー回転角の違いを検出して再生
信号を得る方式である。しかし、この方式においては少
なくとも１セクタ一以内で書換を行うための実用的な方
法が無いため、限られた分野に応用されているに過ぎな
いものであった。

一方、書換可能なもう一つの光記録媒体としては結晶−
アモルファス・間の相変化を利用する、所謂、相変化型
光記録媒体が研究途上にある。この方式においては２つ
の光ビームを用いて１セクタ一以内での書換（すなわち
、記録されている情報を先行ビームで消去した後、次の
ビームで記録を行う）ができるほか、結晶化時間の短い
記録材料を適用した記録媒体の場合には１つの光ビーム
によるオーバーライド（同時書換）が可能となるため、
様々な分野において応用が可能となる利点を有している
。

そして、この種の相変化型光記録媒体に適用される記録
材料として、従来ＧｅＴｅ　［ＡＩ］Ｄ１．ＰｈｙｓＬ
ｅｔｔ、、４９（１９８６）５０２．］　、　Ｉ　ｎ−
８ｅ−Ｔ　Ｉ　−Ｃ。

［Ｊｐｎ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、２６　Ｓｕｐｐ
ｌｅｍ、（１９８７）６７、　］、及び、］Ｇｅ−８ｂ
−Ｔｅ特開昭６３−２２５９３４号公報］等が提案され
ており、これ等記録材料層の上に半導体レーザ等の集束
光を照射し、溶融後、急冷することでアモルファス相を
形成し、通常、これを記録状態に対応させる−・方、消
去に際しては記録時に較べて低いパワーの集束光を照射
し、結晶化温度に一定時間保つことで結晶相に戻すとい
う方法で行われている。

Ｅ発町が解決しようとする課題］ ところで、この相変化型光記録媒体に適用される記録材
料は、光学系の簡素化あるいは転送速度の向上を図る観
点からその結晶化時間が短いものが好ましく、かつ、記
録された情報を長期に亘っで保持させる観点からそのア
モルファス相における安定性が高いものが好ましかった
。

そして、従来における上記記録材料においては、この２
の要件を具備するＧｅ−３ｂ−王ｅ／ｆｉ最も優れた材
料の一つであると考えられていた。すなわち、特開昭６
３−２２５９３４号公報に開示されているＧｅ−３ｂ−
Ｔｅは、結晶化時間は短いがアモルファス相の安定性が
不十分のＳｂ２Ｔｅ３と、アモルファス相の安定性は高
いが結晶化時間の長いＧｅＴｅとを混合して合成されて
いるもので、上記５ｂ２１−ｅ３とＧｅＴｅとの中間的
な性質を具備するものであるとされていた。

しかしながら、上記Ｇｅ−８ｂ−Ｔｅの一部を構成づる
Ｇ　ｅ　Ｔ　ｅは、ＡｐＤｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｆｔ
、　、　４９（１９８６）５０２、においても述べられ
ているようにアモルファス化が難しいという性質を備え
、上記Ｇｅ−８ｂ−ＴｅにおいてもＳｂ２Ｔｅ３と較べ
てアモルファス化が難しくなる欠点を有しており、この
Ｇｅ５ｂ−Ｔｅを適用した光記録媒体においては溶融後
の冷却速度を大きくしないと安定に記録できないといっ
た問題点があった。

尚、この場合光スポットの移動速度（線速度）を速くし
て冷却速度を大きくする方法が考えられるが、線速度を
大きくすると消去（結晶化）の際の結晶化温度以上に保
持される時間（保持時間）が短くなるため、今度は充分
な消去が行えなくなる欠点が生ずる。すなわち、上記Ｇ
ｅ−８ｂＴｅを適用した光記録媒体においては、結晶化
時間を短くするという改善を行っても、同時にアモルフ
ァス化が困難になるため線速度を上げる必要が生じ、結
果として充分な消去特性が得られない欠点があった。こ
のため、消残りの発生やエツジ部での波形歪みの発生等
により再生信号品質が低下する問題点があり、更に、線
速度の上昇は記録感度の低下を招くといった問題点もあ
った。

また、線速度を大きくする代りに光記録媒体の一部に熱
伝導度が大きい冷Ｎ１層を設けて冷却速度を大きくする
方法も考えられる。

しかし、この場合においても上述と同様に消去特性の低
下や記録感度の低下を招く上、光記録媒体の製造コスト
の増加という問題点を有していた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は以上の問題点に着目してなされたもので、その
課題とするところは、アモルファス化を困難にすること
なく結晶化時間の短縮とアモルファス相における安定性
の向上を図り、広い線速度範囲において安定した情報の
書換が可能で、かつ、長期に亘って記録情報を保持でき
る光記録媒体を提供することにある。

すなわち本発明は、光、熱等の手段によってその光学的
性質が可逆的に変化する記録材料層を基板上に備え、そ
の光学的変化を利用し又情報の記録・再生・消去を行う
光記録媒体を前提とし、上記記録材料が、ＡＳ、３ｂ、
又はＢｉから選択されるＶｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、又は
１−　ｅから選択される■、族元索から成りその化学式
がＶｂ２■　で表現されるＶｂ２■ｂ３型の化学ｍ論的
化合物（但し、■　及び■■、は周期表の族番号を示す
）を２以上混合した混合体に相当する組成を有し、かつ
、Ｓｅ又はＴｅの少なくとも一方を含んでいることを特
徴とするものである。

この様な技術的手段において上記Ｖｂ２■ｂ３型の化学
ｍ論的化合物としては、各Ｖ、及び■Ｉ、が同一元素で
構成されるＳｂ２Ｓｅ３、Ｓｂ　Ｔｅ３、Ｓｂ　　Ｓ　
　、Ｂ＋　　３ｅ　　、Ｂｉ　　Ｔｅ３、Ｂｉ　　Ｓ　
　１Ａｓ　　Ｓｅ　　、Ａｓ　　Ｔｅ３、並びにＡｓ２
Ｓ３や、上記Ｖｂ、Ｖｌ、カ異種元素テ構成されるＳｂ
　　５ｅＴｅ　　、Ｂ　ｉ　　５ｅＴｅ２．Ｂｉ　　Ｓ
ｅ　　Ｔｅ、及び、Ｂ　１２ＳＴｅ２等がある。

また、上記Ｖｂ２■ｂ３型の化学ｍ論的化合物を２以上
混合した混合体に相当する組成を有する記録材料として
は、ＡＳ、３ｂ、又はＢｉのＶ、族元素と、ｓ、Ｓｅ、
又は１−　ｅの■ｂ族元素から選択された３種類以上の
元素より構成され、かつ、Ｓｅ又はＴｅの少なくとも一
方を含むものなら任意であり、例えば、Ｓｅ又はＴｅを
含む３種の元素で構成される３元組成物、Ｓｅ又はＴｅ
を含む４種の元素で構成される４元組成物、及びこれ以
上の５元、６元組成物等多元組成物がある。具体的には
上記Ｓｅ又はＴｅを含む３種以上の元素より構成される
混合体、同じく、これ等の混合体の中から化合物を構成
するＳｂ　　５ｅＴｅ２、３ｉ　　３ｅ７ｅ　　、及び
Ｂ　ｉ　　５ｅ２Ｔｅ等の化学耐論化合物、同じく、上
記混合体の中からＢｉ２５Ｔｅ２等の一致化合物（融点
まで他の物質に分解しない化学口論化合物）、及び、同
じくＳｅ又はＴｅを含む３種以上の元素より構成される
固溶体等があり、更に、上記化学量論的化合物や固溶体
等を任意の割合で混合させた混合体や、この混合体に上
記Ｖｂ２■ｂ３型の化学ｍ論的化合物を任意の割合で混
合させた混合体等がある。

この様な記録材料を適用した光記録媒体の基本構造は、
光透過性の基板とこの面上に形成された記録材料層とで
構成される。尚、記録材料層が溶融後固化するまでに変
形することを防止する目的、あるいは、記録材料層の機
械的損傷、酸化等を防止する目的で上記記録材料層上に
保護層を設けることも可能である。

そして、上記光透過性の基板としては、ガラスの他アク
リル、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂材料が利用
できる。ここで、基板として樹脂材料を適用した場合に
は、樹脂材料の熱的損傷を防ぐため記録材料層と基板間
に、例えば５ｈｏ２、ｚｒＯ２、ＺｎＳ等、あるいはこ
れ等の混合物等で構成される無機誘電体層を設けてもよ
い。尚、基板の反対側から集束光を照射して記録・再生
・消去を行う光記録媒体においては、アルミニウム等の
光不透過性の材料により基板を構成しても当然のことな
がらよい。

また、上記保護層を構成する材料としては１．Ｆ記無機
誘電体層を構成する材料と同様の材料の他、紫外線硬化
樹脂、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂
材料、及び、ガラス等を挙げることができる。また、上
記保護層はこれ等材料の単一層で構成してもよく、ある
いは上記材料を複数ｆｉｒ４層して構成してもよく任意
である。更に、上記記録材料層と接する部分が樹脂材料
の場合には、基板と同様にこれ等間に無機誘電体層を介
装してもよい。

尚、従来の光記録媒体においては冷却速度を高めること
を目的として、金（ＡＵ）、／’ルミニウム（Ａ　ｊ　
）等の金属材料よりなる熱拡散層を設ける必要があった
が、この技術的手段においてはこの様な熱拡散層を基本
的には必要どしない。

一方、上記記録材料層の形成方法としてはスパッタリン
グ法や真空蒸着法等が利用できる。すなわち、上記スパ
ッタリング法としでは複数のターゲットを用い、夫々の
ターゲットに加える電力−を適宜調整゛することにより
目的の組成物を合成すると同時にこの組成物を基板に着
膜させる同時スパッタリングの他、目的の組成物に対応
した１の合金ターゲットを用いてスパッタリングを行う
ことも可能である。尚、同時スパッタリングにおける複
数のターゲットとしては、上記Ｖｂ２■ｂ３型の化学日
輪的化合物で構成される合金ターゲットや、上記Ｖ、族
元素とＶＩｂ族元素とを任意に配合した合金ターゲット
、あるいは、上記Ｖｂ族元素又はｖＩｂ族元素から構成
される単体ターゲットでもよい。

また、上記真空蒸着法としては複数の蒸着源を使用し、
夫々の蒸着速度を調整することにより目的の組成物を得
ると同時にこれを基板に着膜させる共蒸着法が利用でき
る。

尚、この技術的手段における光記録媒体においては、従
来同様、記録材料層のアモルファス相を記録状態に対応
させその結晶相を消去状態に対応させてもよく、この反
対に、記録材料層のアモルファス相を消去状態に対応さ
せその結晶相を記録状態に対応させてもよくその選択は
任意である。

［作用］ この様な技術的手段によれば上記記録材料層を構成する
記録材料が、ＡＳｌＳｂ、又はＢｉから選択されるＶｂ
族元素と、ｓ、Ｓｅ、又はＴｅから選択されるＶｌ、族
元素から成りその化学式がＶｂ２■、３で表現されるＶ
ｂ２ｖＩｂ３型の化学Ｒ論的化合物を２以上混合した混
合体に相当する組成を有しているため、記録材料層のア
モルファス化が容易で、かつ、その安定性が高いと共に
、記録材料層の結晶化時間の短縮化も可能となる。

ここで、この技術的手段における上記記録材料層が従来
におけるＧｅ−８ｂ−王ｅに較べてアモルファス化し易
い理由について本発明者等は以下のように推察している
。

すなわち、アモルファス化のし易さ（所謂、アモルファ
ス形成能）に関しては、Ｊ、Ｃ，Ｐｈ１ｌｌｉｐｓ（Ｊ
、Ｎｏｎ−ｃｒｙｓｔ、５ｏｌｉｄｓ、３４（１９７９
）１５３．　）に端を発する議論があり、１原子当たり
の結合の数（配位数）が重要であると言われ、材料の平
均の配位数ｍが２〜３（好ましくは２．４５　）のとき
にアモルファス形成能が高いと言われている。

そして、平均配位数ｍを原子の最高結合数から計算して
よいと仮定してこの議論を光記録媒体に適用すると、従
来の記録材料の内Ｓｂ　Ｔｅ３はｍ＝２．４と理想値に
近いためアモルファス化は容易であるが、Ｇ　ｅ　Ｔ　
ｅはｍ＝３と理想値からずれるためアモルファス化が難
しいと予想され、これは実験結果とよく一致する。ここ
で、平均配位数ｍを原子の最高結合数から計算してよい
と仮定するということは、第１Ｖｂ族元素の結合数を４
、第■、族元素の結合数を３、第■。族元素の結合数を
２として元素比率から平均配位数ｍを出すことを意味す
る。実際の材料では必ずしも最高結合数で結合しておら
ず、上記文献Ｊ、　Ｎｏｎ−ｃｒｙｓｔ、　ｓｏ　＋　
ｉｄｓ、３４（７９７９）１５３．の中でも理想値は材
料によって幾分具なることが示されているが、傾向は変
らないので上記仮定、寸なわら、平均配位数ｍを原子の
最高結合数から計算してよいとする仮定は必ずしも誤り
では無い。

従って、この議論を３元系に拡張すれば、Ｓｂ　Ｔｅ３
とＧｅＴｅとの混合体であるＱｅ−５ｂ−Ｔｅ系記録材
料は、ＧｅＴｅの量が増えるにつれて平均配位数ｍが理
想値から離れていくためアモルファス化が難しくなるも
のと思われる。

これに対し、この技術的手段における記録材料は、平均
配位数ｍが理想値に近いＶｂ２”ｂ３型の化学Ｒ論的化
合物を２以上混合した混合体に相当する組成を有してい
るため全体としても理想値に近く、記録材料層のアモル
ファス化が容易になるものと推察される。

また、この技術的手段における上記記録材料層の結晶化
時間が、従来のＧｅ−８ｂ−Ｔ−ｅに較べて短くなる理
由は以下の通りである。すなわち、上記Ｖｂ２”ｂ３型
の化学υ論的化合物は強い共有結合を有する化合物であ
るので結晶相の自由エネルギが低く、この混合体に相当
する組成を右する記録材料も結晶相の自由エネルギが低
い。従って、結晶相とアモルファス相との自由エネルギ
差（変態エネルギ）が大きいため、その結晶化時間が短
くなる。これに対し従来におけるＧｅ−３ｂＴｅは、結
晶化時間の短いＳｂ　Ｔｅ３と結晶化時間の長いＧｅＴ
ｅとを混合したものであるためその結晶化時間が上記Ｓ
ｂ２Ｔｅ３より長くなってしまうのである。

更に、上記記録材料層におけるアモルファス相の安定性
が高い理由は、この記録材料が３元以上の多元材料であ
るため、原子半径の違いによる原子移動の阻止効果が強
（２元材料より活性化エネルギが大きいためである。

また、上述したような技術的手段によれば、上記記録材
料がＳｅ又はＴｅの少なくとも一方を含んでいるため、
可視及び近赤外光に対しての光吸収を有する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

Ｏ第一実施例 この実施例に係る光記録媒体は、第１図に示すように厚
さ１，２＃のアクリル製基板（１）と、この基板（１）
上に形成された厚さ１００　ｎｍのＳｉｏ２製無機誘電
体層（２）と、この無機誘電体層（２）上に形成された
厚さ１ｏｏ　ｎｍのＢｉ−８−Ｔｅ製記録材料層（３）
と、この記録材料層（３）上に形成された厚さ１００　
ｒｖのＳｉＯ２製無機誘電体層（４）と、この無機誘電
体層（４）上に紫外線硬化樹脂製の接着層（５）を介し
て形成された厚さ　１．２Ｉ１ｍのアクリル製保護板（
６）とでその主要部が構成されているものである。

ここで、上記光記録媒体における記録材料層（３）は、
Ｂｉ　　Ｔｅ　　とＢｉ、、Ｂ３の２の合金ターゲット
を用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより形成さ
れ、夫々の合金ターゲットへの投入ＲＦパワーを適宜調
整することにより第１表の■〜■に示された組成を有す
るものを得た。

尚、第１表中の■〜■は比較例であり、■は記録材料と
してＢｉ−１−ｅを用いた第−実施例と同一構造の光記
録媒体、■は記録材料としてＱｅ−３ｂ　−Ｔ　ｅを用
いた同一構造の光記録媒体である。

また、上記■においてはＢｉ　　Ｔｅ３の合金ターゲッ
トを１つ用いたＲＦマグネトロンスパッタリングにより
、また、■はＳｂ　Ｔｅ３とＱ　ｅ　ｌ−ｅの２の合金
ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタリングに
より夫々形成されている。

そして、これ等光記録媒体（■〜■）における光吸収は
可視から近赤外中にわたっており、少なくとも４００　
ｎｍへ８６０　ｎｍの範囲で光記録媒体として使用可能
であった。

そこで、波長８３０ｎ−の半導体レーずを光源としで使
用したときの記録消去特性を第１表に示す。

第 表 ここで、第１表における評価基準は以下のようにして行
った。

すなわち、ｒアモルファス形成能」については線速度３
ｍ／ｓの条件下においてアモルファス化可能な場合を０
、不可能な場合を×で示した。

また、ｒ結晶化時間Ｊについては２００　ｎｓで結晶化
可能な場合を○、不可能な場合を×で示した。

また、「安定性Ｊについては結晶化温度が１２０℃以下
のものをＸで、１２０℃以上のものを○で示した。

そして、この第１表から明らかなように実施例に係る光
記録媒体（■〜■）については比較例■と較べてアモル
ファス化が容易であり、かつ、結晶化時間については比
較例■〜■と同程度に短かった。このため、従来より広
い線速度範囲にわたって安定した情報の記録消去が可能
となり、かつ、比較例■と較べて結晶化温度が高くアモ
ルファス相の安定性にも優れていた。

特に、■のＢ　＋−５−Ｔｅにおける結晶相は、第２図
に示ず擬２元系状態図からも予想されるようにＢｉ２Ｔ
ｅ２５という化学ｍ論的化合物からなる単一相であるこ
とが確認され、結晶化時間が短く、かつ、複数回の書換
に対し安定で繰返し特性が良好であった。

Ｏ第二実施例 この実施例に係る光記録媒体は、その記録材料層が５ｂ
−Ｂ　ｉ　−５ｅ−Ｔｅで構成されている以外は第一実
施例に係る光記録媒体と略同−である。

尚、このＳ　ｂ　−Ｂ　ｉ　−Ｓ　ｅ　−Ｔ　ｅ−ｅ示
される記録材料は、Ｂｉ　　Ｔｅ　　とＳｂ２Ｓｅ３の
２の合金ターゲツトを用いた２元同時スパッタリングに
より形成されている。

そして、この実施例に係る光記録媒体においても記録材
料層のアモルファス化が容易である上に結晶化時間が短
く、かつ、アモルファス相の安定性も優れていた。

また、第３図に示す擬２元系状態図からも予想されるよ
うに、Ｓｂ　Ｓｅ３のモル比が約７０％以下の場合には
Ｂｉ、、Ｔｅ３とＳｂ２Ｓｅ３が固溶している単一相で
あることが確認され、結晶化時間が短く、かつ、複数回
の書換に対し安定で繰返し特性が良好であった。

［発明の効果］ 本発明は以上のように、上記記録材料層を構成する記録
材料がＡｓ、　Ｓｂ、又は８１から選択されるＶｂ族元
素゛と、Ｓ、Ｓｅ、又はＴｅから選択される■、族元素
から成りその化学式がＶｂ２ＶＩｂ３で表現されるＶｂ
２■ｂ３型の化学量論的化合物を２以上混合した混合体
に相当する組成を有しているため、記録材料層のアモル
ファス化が容易で、かつ、その安定性が高いと共に、記
録材料層の結晶化時間の短縮化も可能となる。

従って、広い線速度範囲にわたって安定した情報の記録
・消去が可能となり、かつ、再生信号品質が良好で記録
感度が高いという効果を有していると共に、長期にわた
って記録情報を保持できるといった効果をも有している
。

更ｐ、上記記録材料層を構成する記録材料が、Ｓｅ又は
Ｔｅの少なくとも一方を含み可視及び近赤外光に対し光
吸収があるため、広く利用されている半導体レーザ等が
使用できる効果を有している。

また、上記組成の記録材料が化学ｍ論的化合物より成る
単一相を構成している場合には結晶相の自由エネルギが
更に低くなるため、その結晶化時間を更に短縮化させる
ことができる効果を有しており、かつ、結晶相が相分離
しないため多数回書換えてもその記録特性が変化しない
効果を有している。

また、上記化学ｎ論的化合物が一致化合物で構成されて
いる場合には冷Ｎ１処理中に他の物質ができる可能性が
無いため、多数回書換えてもその特性が更に変化しない
効果を有している。

また、上記組成の記録材料が固溶体より成る単−相を構
成している場合には結晶相が相分離しないため、結晶化
時間が短くなると共に多数回の書換に対してもその記録
特性が変化しない効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る光記録媒体の層構成を示す断面図
、第２図〜第３図は実施例において使用された記録材料
の擬２元系状態図を夫々示している。 ［符号説明］ （１）・・・基板 （２）（４）・・・無機誘電体層 （３）・・・記録材料層 （５）・・・接着層 （６）・・・保護板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光、熱等の手段によってその光学的性質が可逆的
   に変化する記録材料層を基板上に備え、その光学的変化
   を利用して情報の記録・再生・消去を行う光記録媒体に
   おいて、 上記記録材料が、ＡＳ、Ｓｂ、又はＢｉから選択される
   Ｖ＿ｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、又はＴｅから選択されるV
   I＿ｂ族元素から成りその化学式がＶ＿ｂ＿２VI＿ｂ＿
   ３で表現されるＶ＿ｂ＿２VI＿ｂ＿３型の化学量論的化
   合物を２以上混合した混合体に相当する組成を有し、か
   つ、Ｓｅ又はＴｅの少なくとも一方を含んでいることを
   特徴とする光記録媒体。（２）上記組成の記録材料が化
   学量論的化合物より成る単一相を構成していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光記録媒体。 （３）上記化学量論的化合物が一致化合物であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光記録媒体。 （４）上記組成の記録材料が固溶体より成る単一相を構
   成していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光記録媒体。