JPH0244537A - 光学情報記録媒体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は新規な光学情報記録媒体に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、記録・消去特性に優れ
、かつ量産に適した、相変化を利用して書換え可能な光
学情報記録媒体に関するものである。

従来の技術 近年、情報量の増大に伴い、レーザー光線を利用して高
密度な情報の記録再生を行うことのできる光ディスクの
応用が盛んに行われている。この光ディスクには、−度
のみ記録可能な追記型と、記録した情報を消去し何度も
使用可能な書換え型とがめる。

この書換え型の中でも結晶構造の違いによる光学特性の
差を利用する相変化方式は、以前に記録した情報を消去
しながら新しい情報を同時に記録する、いわゆるオーバ
ライドを単一のビームで行うことができる上、再生専用
型や追記型と同様に反射光量の変化によって情報の再生
を行いうるので、これらの光ディスクと装置上で互変性
をもたせることも容易であるなどの長所を有している。

このような相変化方式に用いられる記録材料としては、
例えばＴｅ　−Ｇｅ　−Ｓｂ（特開昭６２−５３８８６
号公報）　、Ｔｅ−Ｇｅ−５ｎ　［ｒアプライド・フィ
ジカル・レターズ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）
　Ｊ第４６巻（Ｎｏ、８）第１５ページ（１９８５年）
１、Ｉｎ−５ｅ−ＴＱげアプライド・フィジカル・レタ
ーズ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）　Ｊ第５０巻
（Ｎｏ、１７）　、第１６ページ（１９８７年）１など
のカルコゲン合金が知られている。これらの記録材料は
、溶融状態から急冷することによって非晶質状態を形成
し、一方、ある温度以上に昇温することによって結晶状
態を形成することができるものであり、これら２つの状
態を可逆的に生起させることによって情報の記録及び消
去を繰り返すことができる。

これらの材料を記録層として用いた光ディスクにおいて
は、これまで種々の層構造のものが知られているが、物
性上必ずしも十分に満足しうるものとはいえない。例え
ば最も簡単な層構造の光ディスクとして、基板上に記録
層のみを設けたものが知られていが、この構造の光ディ
スクにおいては、レーザー光の吸収効率を高めて感度を
上げ、かつ記録前後のコントラストを高めるためには、
記録層の膜厚を厚くする必要かあり、溶融後の冷却速度
が遅く、非晶質化が困難になるという欠点を有する。

他方、記録層の膜厚の薄い領域で感度とコントラストを
高くできる構造の光ディスクとして、レーザ光に対する
吸収率の高い材料で構成された反射層を記録層の直上に
設けた２層積層構造のものが知られ、未記録状態を非晶
質とし、記録状態を結晶質として情報の記録を行う追記
型の場合では、この構造のものが有効であるが、相変化
を利用した書換え可能型においては、非晶質化に際して
記録層をいったん溶融させなければならず、その際反射
層も同時に溶融してしまったり、記録層を構成する材料
が反射層に拡散してしまうなどの不可逆な現象を生じ、
その結果、記録・消去の繰り返し可能な回数が極端に少
なくなるのを免れない。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の相変化を利用した書換え可
能な光ディスクが有する欠点を克服し、記録・消去特性
に優れ、かつ量産に適した、相変化を利用した書換え可
能な光ディスクを提供することを目的としてなされｔこ
ものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の欠点を克服した、光ディスクを開
発するために鋭意研究を重ねた結果、拡散防止層を介し
て記録層と反射層とを積層することにより、記録層の膜
厚を薄くして感度及びコントラストを高めることができ
、かつ非晶質化が容易となる上、記録・消去の繰り返し
特性を大幅に改善することができ、前記目的を達成しう
ろことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は、基板上に記録層を設け、該記録層
の結晶状態と非晶質状態の２つの状態を可逆的に生起さ
せることにより、情報の記録及び消去を行う光学情報記
録媒体において、該記録層の上に拡散防止層及び反射層
を順次設けたことを特徴とする光学情報記録媒体を提供
するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において、記録層の上に設けられる拡散防止層の
材料としては、その融点が記録層を形成する材料の融点
より高く、かつ用いる膜厚において、レーザ光を透過し
うるものが用いられる。このような材料として、膜厚が
２０ｎｍ以下では、ある程度吸収性のものでも、レーザ
光を十分に透過しうるので、高融点金属も用いることが
できるが、拡散防止層の熱拡散が良すぎると、記録層で
吸収されたエネルギーか拡散防止層を介して反射層に逸
散し、該記録層の昇温か妨げられて、感度が低下するお
それがある。

したがって、拡散防止層の材料としては、記録層の材料
よりも融点が高く、かつレーザ光を十分透過できる上に
、熱拡散の小さな材料の中から適宜選び用いられる。こ
のようなものとしては、例えば金属又は半金属の酸化物
、窒化物、７ソ化物、硫化物、具体的にはＳｉｎ、、５
ｉＯ１Ｔａ＝Ｏｓ、Ｇｅｍ２、ＴａＯ２、ＳｎＯ□、Ａ
ｆ２２０．、ＴｉＯ３、ＺｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡＱＮ
。

ＴｉＮ、　ＢｉＦ３、ＬｉＦ、　ＰｂＦ、、ＭｇＦ２、
ＺｎＳ、　ＰｂＳなどの誘電体が好適に用いられる。ま
た、これらの誘電体と金属又は半金属、例えばＣ０１Ｔ
ｉ、　Ｚｒｘ　Ｆｅ％Ｔａ５Ｍｇ、　Ｔｅ％Ｐｂなどと
の混合物から成る、いわゆるサーメットを用いることも
できる。

該拡散防止層の膜厚については、厚すぎると感度が低下
するし、薄すぎると記録層と反射層との溶融混合や拡散
が生じて本来の役割を果たさなくなるおそれがある。し
たがって、膜厚は５〜５００ｍの範囲で選ばれる。

ところで、記録層と反射層の間に別の層を設けたものと
して、レーザ光の入射側から順に、記録層、透明誘電体
層及び反射層を設けた３層積層構造のものが知られてい
る［「ジャーナル・オブ・ファンタム−エレクトロニク
ス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）　Ｊ第ＱＥ−１４巻（Ｎｏ、７Ｘ１９７
８年）１゜しかしながら、この層構造における透明誘電
体層は、記録層からの反射光と、反射層からの反射光を
干渉させるためのものであり、誘電体層の屈折率をｎ、
膜厚をｄ、記録に用いるレーザ光の波長をλとした場合
、ｎとｄとの積ｎ−ｄをλ／２前後にしないと、干渉効
果が得られず、感度及びコントラストを高めることかで
きない。この干渉効果を得ることのできる誘電体層の膜
厚としては、具体的には、レーザ光の波長を８３０ｎｍ
とした場合、５ｉＯｚ（ｎ　＝１．５）を用いる場合は
約２８０ｎｍ、　ＺｎＳ　（ｎ、２．３）を用いる場合
は約１８０ｎｍであって、少なくとも１１００ｎの膜厚
が必要であり、５０ｎｍ以下の膜厚とする本発明とは全
く異なるものである。

般に誘電体層を形成する際の成膜速度は、金属あるいは
半金属の成膜速度に比べて遅いので誘電体層の膜厚が厚
いと膜形成に時間を要し量産に適さないばかりでなく、
膜の内部歪みが大きくなり記録・消去特性に悪影響を及
ぼす。

本発明の層構造は、前記の干渉効果を利用する層構造に
比べて、記録層と反射層の中間に設ける層の膜厚が薄く
てよいので、量産にも適し、かつ内部歪みによる問題も
生じない。

該拡散防止層の形成には記録層及び反射層と同様、真空
蒸着法やスパッタリング法なとが用いられるが、特に酸
化物、窒化物、７ノ化物及び硫化物なとの誘電体はスパ
ッタリング法によって形成するのが、成膜速度や膜質制
御の点で好ましい。

本発明において用いられる記録層の材料についでは、結
晶状態と非晶質状態の２つの状態を可逆的に生起させる
ことのできるものであれはよく、特に制限はない。この
ような材料としては、例えばＴｅ　−Ｇｅ−Ｓｂ、　Ｔ
ｅ−Ｇｅ−ＳｎなどのＴｅ合金やＩｎ−５ｅ−ＴＱ、　
５ｂ−３ｅなどのＳｅ合金、あるいはＧａ−５ｂなどを
用いることができる。

該記録層の膜厚については、記録層の膜厚が薄いと、溶
融後の冷却速度が速くなって、非晶質化しやすくなるの
で、コントラストが大幅に低下しない範囲内で膜厚は薄
い方がよく、通常１０〜５０ｎＩ。

の範囲で選ばれる。

本発明において用いられる反射層の材料としては、レー
ザ光に対する吸収率の高いものが必要であり、金属又は
半金属が好ましい。この反射層の熱拡散が大きすぎると
記録層で発生した熱が拡散防止層を介して反射層内に逸
散したり、反射層の上に所望により設けた保護膜にも熱
がうばわれたすして、感度が低下するおそれがあり、好
ましくない。したかつて、Ｓｅ、　Ｓｓ　Ｓｂ、　Ｔｅ
、　Ｂｉあるいはこれらの元素を含む合金やＮｉ−Ｃｒ
などが好適である。

また、該反射層の膜厚が厚すぎると熱の逃げか大きくな
って感度か低下するし、薄すぎるとレーザ光の吸収効率
が低くなって感度か低下すると共に、非晶質化が容易な
記録層の薄い領域でコントラストを高めることができな
くなる。したかつて、該反射層の膜厚は、通常ｌＯ〜５
０ｎｍの範囲で選はれる。

次に、図面に従って本発明の光学情報記録媒体を説明す
る。第１図は該記録媒体の断面図であって、ポリカーボ
ネートやポリメチルメタクリレートなどのプラスチック
やガラスなどから成る基板ｌ上に、記録層２、拡散防止
層３及び反射層４が順次積層された構造を示している。

第２図は、本発明の光学情報記録媒体の別の例を示す断
面図であって、記録・消去の繰り返し時における基板の
変形を防ぐ目的で、基板と記録層との間に誘電体層５が
設けられている。この誘電体層は湿気や腐食性ガスなど
から記録層を保護する目的で、基板と記録層との間や反
射層の上に設けるのが望ましい。さらに、この例では機
械的損傷や帯電を防止する目的で、有機高分子化合物を
主体とした保護コート層６、例えばＵＶ樹脂（紫外線硬
化樹脂）層を最上層に設けられている。これらの誘電体
層や保護コート層は、もちろん一方のみを設けることも
できる。

発明の効果 本発明の光学情報記録媒体は、拡散防止層を介して記録
層と反射層とを積層した構造の相変化を利用した書換え
可能な光ディスクであって、高感度でかつ量産に適して
いる上、記録・消去の繰り返し特性が大幅に向上してい
るなど、優れた特徴を有している。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこられの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例Ｉ 断面図が第２図に示される光学情報記録媒体を作成した
。

すなわち、厚さ１．２ｍｍのグループ付さのポリカーボ
ネート樹脂製基板Ｉ上に、順次Ｓｉｎ、から成る厚さ６
０ｎｍの誘電体層５、Ｓｂ＋ｇＴｅ４７Ｇｅ３＋の組成
を有する合金から成る厚さ４０ｎｍの記録層２、ＳｉＯ
□から成る厚さ１５ｎｍの拡散防止層３及びｓｂから成
る厚さ３０ｎｍの反射層４を、スパッタリング法によっ
て形成し、さらに反射層の上に、ＵＶ樹脂から成る保護
コート層６を設けることにより、光学情報記録媒体を作
成した。

このようにして作成した光学情報記録媒体をスピンドル
上に載置し、ビーム径１μｍ１波長８３０ｎｍの半導体
レーザを用い、回転数１８００ｒｐｍで特性を調べた。

スパッタリング法によって形成した記録膜は非晶質状態
であり、レーザの連続光を該情報記録媒体に照射して、
非晶質状態−結晶状態に相変化させて初期化を行う。こ
の状態で、パルスのレーザ光を照射して、非晶質状態の
ピットを形成することによって記録な行うか、この際、
記録周波数を一定にしである一定値のＣ／Ｎ比に到達す
る記録パワーを比較することによって感度を比較するこ
とができる。

第３図に、前記第２図に示す光学情報記録媒体の記録パ
ワーとＣ／Ｎ比との関係を曲線Ａで示す。

この際の線速は５．６ｍ／ｓである。

また、比較のために、断面図が第４図（各符号は前記と
同じ意味をもつ）に示されるような反射層を有しない光
学情報記録媒体を作成し、前記と同様にして記録パワー
とＣ／Ｎ比との関係を求めた。

その結果を第３図に曲線Ｂで示す。なお、この光学情報
記録媒体における各層の厚みは、ＳｉＯ２から成る誘電
体層５が６０ｎｍ、　Ｓｂ、、Ｔｅ、、Ｇｅ３．の組成
を有する合金から成る記録層２が８０　ｎｍ、　５ｉＯ
７から成る拡散防止層３か６０ｎｍである。

第３図から分かるように、記録層の上に拡散防止層及び
反射層を設けた第２図に示すような構造の記録媒体は、
反射層を有しない第４図に示すような構造の記録媒体に
比べて、約５１１Ｗ程度高感度化が可能になる。これは
記録層を薄くすることによって、熱容量が下がったため
であると考えられる。

さらに、第２図に示す記録媒体の繰り返し特性を評価す
るために、第５図に示すレーザパルスを用いて、単一ビ
ームのオーバーライドによる繰り返し特性を調べた。こ
の際、使用した周波数は１．５ＭＨｚと２　ＭＨｚであ
り、この２つの周波数を交互に記録した。繰り返し特性
の評価は２１４Ｈｚの信号のＣ／Ｎ比と２　ＭＨｚの信
号の消去比をみた。繰り返し回数とＣ／Ｎ比との関係を
第６図に曲線Ａで、繰り返し回数と消去比との関係を第
７図に曲線Ａで示す。

また、比較のために、断面図が第８図（各符号は前記と
同じ意味をもつ）に示されるような拡散防止層を有しな
い記録媒体を作成し、その繰り返し特性を評価した。繰
り返し回数とＣ／Ｎ比との関係を第６図に曲線Ｂで、繰
り返し回数と消去比との関係を第７図に曲線Ｂで示す。

なお、この記録媒体における各層の厚みは第２図に示す
ものと同じである。

第６図及び第７図から分かるように、拡散防止層を設け
ない場合は、極端に繰り返し可能な回数が少ないのに比
べて、記録層と反射層との間に拡散防止層を設けること
によって、１０１回繰り返し後もＣ／Ｎ比及び消去比に
変動がない。

実施例２ 実施例１における誘電体層及び拡散防止層を、ＳｉＯ□
からＺｎＳに変えた以外は、全く同じ記録媒体を作成し
、同様にして評価を行った。

その結果、感度については第４図に示す記録媒体に比べ
て約６ｍＷ程度の高感度化が確認され、また、繰り返し
特性については、１０’回繰り返した後もＣ／Ｎ比、消
去比に変動が無いことが確認できＩこ　。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の光学情報記録媒体のそれぞ
れ異なった例の断面図、第４図及び第８図は、それぞれ
比較例の光学情報記録媒体の断面図である。図中符号１
は透明基板、２は記録層、３は拡散防止層、４は反射層
、５は誘電体層、６はＵＶＶＩ４脂コート層である。 第３図は記録パワーとＣ／Ｎ比との関係を示すグラフ、
第５図は繰り返し特性を評価するのに用いたレーザパル
スの模式的波形、第６図は繰り返し回数とＣ／Ｎ比との
関係を示すグラフ、第７図は繰り返し回数と消去比との
関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に記録層を設け、該記録層の結晶状態と非晶
   質状態の２つの状態を可逆的に生起させることにより、
   情報の記録及び消去を行う光学情報記録媒体において、
   該記録層の上に拡散防止層及び反射層を順次設けたこと
   を特徴とする光学情報記録媒体。 ２　拡散防止層の膜厚を５〜５０ｎｍとする前記請求項
   １記載の光学情報記録媒体。