JPH02283493A - 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、高速消去可能で、かつ、繰り返し回数の大き
な、書換え型光記録媒体に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、情報記録の高密度化、大容量化に対する要求が高
まり、国内外でその研究開発が盛んに行われているが、
とくにレーザを光源として用いる光ディスクは、従来の
磁気記録媒体に比べておよそ１０〜１００倍の記録密度
を有し、　しかも記録、再生ヘッドと記録媒体とが非接
触状態で情報の記録再生ができるために記録媒体の損傷
も少なく、長寿命であるなどの特徴がある。このことか
ら、膨大な情報量を記録、再生する手段として有望視さ
れている。

この光ディスクは用途に応じて再生専用型、追記型、書
換え型の３種類に大別することができる。

再生専用型は情報の読み出しのみが可能な再生専用ディ
スクであり、追記型は必要に応じて情報を記録し再生す
ることはできるが、記録した情報の消去は不可能なもの
である。これに対して書換え型は情報の記録、再生とさ
らに記録済みの情報を消去して書換えることが可能であ
り、コンピュータ用のデータファイルとしての利用が望
まれ、最も期待の大きいものである。

書換え型のディスクについては、光磁気方式と相変化方
式の２つの記録方式の開発が進められているが、いずれ
の方式も記録材料や書込み機構などの点でなお改良の余
地が残されている。これらのうち、相変化方式は一般に
レーザ光をディスクの記録面に集光して加熱し、レーザ
光のパルス出力とパルス幅とを制御することによって生
ずる記録材料の相変化、すなわち結晶状態から非晶質状
態への移行または相転移などを起こさせ、それぞれの状
態における反射率の違いで情報の記録と消去を行うもの
である。

この相変化方式の光ディスクの構造は、通常多くのトラ
ッキング溝を設けた例えばポリカーボネートなどの基板
表面にＺｎＳ等のセラミック層を形成し、その上に光記
録用材料層、さらにその上にセラミック層と有機物の表
面保護層を順次堆積した構造としである。また、セラミ
ック層と有機物表面保護層の間にＡ１等の冷却層を設け
ることも行われている。冷却層は、結晶状態から非晶質
状態への変化の際の、溶融状態からの冷却速度を上げる
ためのものであり、この際、セラミック膜は断熱層とし
て作用する。レーザ光は基板の光記録用材料層を有する
側と反対の面から入射させるのが普通である。

通常の光ディスクでは、初期状態では光記録材料を結晶
状態とし、情報書込み時には、これにレーザを照射して
記録材料を一旦溶融した後、周囲への熱伝導により急冷
して、非晶質状態の記録スポットを形成する。消去時に
は、この非晶質状態のスポットをレーザによりアニール
して結晶状態へ戻す。この時、記録材料を同相のまま結
晶化させる同相結晶化モードと、記録材料を一旦溶融し
た後、周囲の温度状態を制御して冷却速度を小さくし、
冷却時に結晶化させる溶融結晶化モードの２つのモード
がある。溶融結晶化モードでは、情報書込み時も消去時
も、記録材料を溶融するため、ディスクの構造設計、レ
ーザの変調方法が複雑になるが、消去時の消え残りが小
さく、消去比（書込みＣＮ比の消去後の減少率）が大き
いという利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

相変化型の光記録媒体としては多くの材料が提案されて
いるが、このうちＧｅＴｅは、結晶状態と非晶質状態の
反射率差が大きく、記録情報の安定性も高いことから、
有望な材料と考えられている。

しかし、非晶質状態のＧｅＴｅ薄膜を、レーザ照射によ
り結晶状態へ完全にアニールする時間（結晶化時間）は
約０．５μｓｅｃである。従ってこの材料を用いて光デ
ィスクを作成し、ビーム径が約１μｍのレーザ光により
情報消去を行う場合には、周速２ｍ／ｓｅｃ以下である
必要がある。一方で結晶状態から非晶質状態への変化は
０．１〜０．２μｓｅｃで行うことが可能であり、光デ
ィスクの周速を高め、データの転送速度を高めるために
は、上記の結晶状態へのアニール時間（消去時間）を非
晶質状態への変化時間（書込み時間）と同程度にするこ
とが望まれていた。また、ＧｅＴｅは面相においても蒸
気圧が高いため、加熱を繰り返した時、次第に消失し、
書込み、消去の繰り返し回数が１０００回程度と少ない
という問題があった。

また一方で、ＩｎＴｅと１ｎ２Ｔｅｓは非晶質状態の安
定性が高く、消去時間が短い等、優れた特性を有してい
るが、半導体レーザ光に対する吸収係数が小さいため、
光ディスクとした時、大出力のレーザが必要という問題
があった。

上述のように、消去時の消去比を大きくするには、溶融
結晶化モードが望ましいが、この溶融結晶化モードで消
去する場合は、非晶質状態の反射率が結晶状態に比して
高いことが望ましいとされている。これは、非晶質状態
の書込みスポットの光吸収率が高反射率のため比較的低
温になり、周囲の結晶状態部分の方が高温となるため、
書込みスポットの冷却速度が小さくなり、溶融結晶化が
容易になるためである。しかし、現在まで報告されてい
る光記録材料の多くは、非晶質状態の反射率が結晶状態
に比して低く、特性の改善が望まれていた。

本発明の目的は、これらの材料の上記問題点を改善し、
その結晶化速度を高めることにより、消去時間を短縮し
、光ディスクのデータ転送速度を高めるとともに、書込
み、消去の繰り返し回数、消去比等の高特性を兼ね備え
た光記録媒体を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決するため、本発明では、光記録材料の平
均組成がＧｅｘｌｎｙＴｅ２で表され、　ｘ、　　ｙ２
の値がそれぞれＱ＜ｘ＋ｙ≦５０．ｚ≦ｘ＋３ｙ／２の
範囲にあり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝１００となるものとする
。

〔作用〕

本発明の材料組成は、基本的にはＧｅＴｅ　（！：　Ｉ
ｎ２Ｔｅ３゜１、ｎＴｅを混合した物であり、その組成
範囲を第１図に示す。第１図は本発明の光記録材料の組
成を示す三元状態図である。ＧｅＴｅに混合された１ｎ
２Ｔｅ３１ｎＴｅは、結晶成長の核となり、非晶質状態
から結晶状態への変化速度を高めるとともに、材料の粘
性を高めて蒸気圧を小さくする効果を持つ。前述のよう
に、書込みの際、結晶状態の光記録材料膜は、レーザ光
により加熱されて、−旦溶融し、これが熱伝導により急
冷されて非晶質状態となる。

記録材料の蒸気圧を小さくすることは、この時の記録材
料の蒸発を抑制し、媒体の書込み、消去の繰り返し回数
に対する安定性を向上させるものである。

また、特に、化学組成がＩｎ２Ｔｅ３の近傍では、非晶
質状態の反射率が結晶状態に比して高く、溶融結晶化モ
ードでの消去に好適であることも見出した。

〔実施例〕

実施例１： ポリカーボネート製のディスク基板に、ＺｎＳ　。

Ｇｅ３１ｎ１４Ｔｅ２＜　ｌ：＝（ＧｅＴｅ）３（Ｉｎ
２Ｔｅ３）ｉ：］　、　ＺｎＳ　　Ａ１の順にスパツタ
膜を通常のＲＦマグネトロンスパッタにより形成した。

各膜の膜厚はそれぞれ１００７０、２００．２００ｎｍ
とした。ディスク直径は１３０ｍｍである。

このディスクを周速８ｍ／ｓｅｃで回転させながら、波
長８３０ｎｍ、出力８ｍＷのレーザ光を照射した。ディ
スク面でのレーザスポット径は約１μｍであった。スパ
ッタ直後の光記録材料膜は非晶質状態であり、その光反
射率は約４０％であったが、上記のレーザ照射により光
反射率は約２０％にまで減少した。ディスクの同じ場所
を同様の条件で再度レーザ照射した場合、反射率は２０
％から変化は認められなかった。反射率が４０％から２
０％へ変化したのは、光記録材料膜が非晶質状態から結
晶状態へ変化したためてあり、再度のレーザ照射で反射
率が変化しなかったのは、最初のレーザ照射により、結
晶化が十分に行われたことを示している。

これを確認するため、同様の光記録材料膜をガラス基板
上に形成し、１０℃／ｍｉｎで昇温しながら、反射率の
変化を測定した。その結果を第２図に示す。反射率は２
４０℃刊近で減少していた。　この前後での光記録材料
膜の結晶形態をＸ線回折により調べた所、反射率の−に
異径で、光記録材料膜は結晶化しており、結晶としては
主としてＧｅＴｅとＩｎ、Ｔｅ３が観測された。反射率
の値は、上記の光ディスクでの値にほぼ対応しており、
光ディスクでの反射率変化が、光記録材料の結晶化によ
るものであることが確認できた。光ディスクにおける結
晶化が８　ｍ／ｓｅｃで可能であったことは、結晶化に
要する時間が０１２５μｓｃｃ以下であることを示唆し
ており、これは従来のＧｅＴｅの０．５μｓｅｃに比し
て大きな改善となっている。また、レーザパワーも８ｍ
Ｗてあり、十分小さな値である。情報の書込みを行った
後での消去についても、上記と同様、周速３　ｍ／ｓｅ
ｃでの消去が可能であった。即ち、周波数３７ＭＨｚの
パルス入力を書込んだ時、ＣＮ比として５ＱｄＢの値が
得られたが、これを上記の条件で消去するとＣＮ比は約
２０ｄＢまで低下し、消去比として３０ｄＢを得た。こ
れは、書込みが結晶化された光記録材料膜に非結晶のス
ポットを形成することを考慮すれば、至極当然のことで
ある。

このように周速を、従来の２ｍ／ｓｅｃから８　ｍ／ｓ
ｅｃへ増加することにより、データの転送速度を４倍に
することができた。

また、このディスクに、周波数３．７Ｍ１−１ｚの信号
を書込み、ＣＮ比として５０ｄＢを得た後、レーザパワ
ー１２ｍ１ｌｌで消去すると、ＣＮ比は３ｄＢまで低下
し、消去比として４２ｄＢを得た。熱解析の結果によれ
ば、３＋＋＋Ｗ消去の場合は、記録材料の昇温温度は約
５５０℃で記録材料の融点（約６００℃）に達しておら
ず、消去は面相結晶化モードと考えられるが、１２＋ｎ
Ｗの場合は約６３０℃であり、消去は溶融結晶化モード
と考えられる。

実施例２ 実施例１と同様な方法により、ポリカーボネート製のデ
ィスク基板に、ＲＦマグネトロンスパッタによりＺｎＳ
、　Ｇｅ１ｎ２Ｔｅ３〔−（ＧｅＴｅ）（ＩｎＴｅ）２
〕ＺｎＳ　、Δρの順にスパッタ膜を形成した。各膜の
膜厚はそれぞれ１００．７０．２００．２００ｎｍとし
た。ディスク直径は１３０ｍｍである。

このテ゛イスクを周速８　ｍ／ｓｅｃで回転させながら
、波長８３０ｎｍ　、出力８ｍＷのレーザ光を照射し、
実施例１）と同様に初期化した。その光反射率は約８％
であったが、上記のレーザ照射により光反射率は約１５
％にまで増加した。

同様の光記録材料膜をガラス基板上に形成し、１０℃／
ｍｉｎで昇温しながら、反射率の変化を測定した。その
結果を第３図に示す。反射率は２６０℃付近で上昇して
いた。情報の書込みを行った後での消去についても、上
記と同様、周速３　ｍ／ｓｅｃでの消去が可能であった
。即ち、周波数３．７ＭＨｚのパルス人力を書込んだ時
、ＣＮ比として４５ｄＢの値が得られたが、これを上記
の条件で消去するとＣＮ比は約１５ｄＢまで低下し、は
ぼ完全に消去できた。

書込み、消去の繰り返し回数は、いずれの組成でも１０
４〜１０６が可能であったが、特に第４図のＧｅＴｅと
ＩｎＴｅの擬似二元状態図に示ず１ｎＧｅＴｅ２Ｉｎ２
ＧｅＴｅ３などの化合物組成のものが安定した繰り返し
特性を示し、繰り返し回数も１０６が可能であった。

〔発明の効果〕

本発明により、従来の材料の問題点を改善し、その結晶
化速度を高めて、消去時間を短縮し、光ディスクのデー
タ転送速度を高めるとともに、書込み、消去の繰り返し
回数、消去比等の特性を兼ね備えた光記録媒体を得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光記録月利の組成を示す三元状態図
、第２図および第３図は、それぞれＧｅ３１ｎ、４Ｔｅ
２．　［ニー（ＧｅＴｅ）３（ｌｎ２’ｒｅｓ）７：］
　　、　　Ｇｅ１ｎｚＴｅ３Ｃ−（ＧｅＴｅ）　（ｌｎ
Ｔｅ）　２　〕を１０℃／ｍｉｎで昇温した場合の反射
率変化を示す線図、第４図はＧｅＴｅとｌ　ｎＴｅの第
２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）レーザ光の照射によって可逆的光学変化を生ずる光
   記録材料を利用した光記録媒体であって、該光記録材料
   の平均組成がＧｅ＿ｘＩｎ＿ｙＴｅ＿ｚで表され、ｘ、
   ｙ、ｚの値がそれぞれ０＜ｘ＋ｙ≦５０、ｚ≦ｘ＋３ｙ
   ／２の範囲にあり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝１００となること
   を特徴とする光記録媒体。