JPH0262736A - 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、レーザ光線を用いた情報記録再生装置に用い
る光学情報記録媒体、とりわけ書き換え可能な光ディス
クに関し、その信顛性及び書き換え特性を向上させる構
成を提供する。

従来の技術 信号を記録、再生、及び消去可能な光ディスクとして、
記録薄膜材料にカルコゲン化物を用いた相変化型の光デ
ィスクが知られている。

通常、消去可能な相変化型光デイスク装置の場合には、
非晶質相を記録信号に対応させ、結晶相を消去した場合
に対応させる。

具体的な記録薄膜材料としては、ＴｅとＧｅを主成分と
したものが広く知られている。とりわけ、Ｇｅ−５ｂ−
Ｔｅ３元組成の脱消は、適当な組成を選ぶことにより１
ＱＱｎ　ｓ　ｅ　ｃ以下という極めて短時間の光照射加
熱で結晶化が完了する（特願昭６２−２３６５５８号）
。結晶化に要する時間（以下結晶化時間）が短い、すな
わち消去に要する時間が短いということは、信号の高転
送レート化につながる。充分に結晶化時間が短い場合に
は、１つのレーザビームのみを用いて、その強度を変調
をすることにより、信号の記録、消去を同時に行う−い
わゆる１ビーム・オーバーライド−ことが原理的に可能
である。特定組成のＧｅ−５ｂ−Ｔｅ３元組成を記録薄
膜材料として有する相変化型光ディスクは、記録薄膜の
高速結晶化性故に、１ビーム・オーバーライドが可能で
ある（特願昭６２−２３６５５８号）。

発明が解決しようとする課題 発明者等は、記録薄膜が化合物Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅｓ　、
ＧｅＳ　ｂｚ　Ｔｅａ　、Ｇｅ５ｂ４　Ｔｅｔ及びその
周辺の組成からなる時に、高い結晶化速度が得られるこ
とを見いだした。特に化合物組成ＧｅＳｂ２Ｔｅ１Ｇｅ
５ｔｚ　Ｔｅ７において、非常に速い結晶化速度が得ら
れると同時に、良好な記録・消去の繰り返し特性が得ら
れた。ところがＧｅＳｂ、Ｔｅ４．、Ｇｅ５ｂ４．Ｔｅ
、は、結晶化温度があまり高くなく、非晶質状態での熱
的な安定性に問題があるために、実用的な記録媒体とし
て使用することができなかった。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、記録薄膜として
、特定の組成式であられされるＧｅ−３ｂ−ＴｅにＣｕ
を添加した組成を用いるようにしたものである。

作用 Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅ３元組成記録薄膜にＣｕを添加するこ
とにより、結晶化温度が高くなって非晶質状態での安定
性が増すとともに、記録・消去の繰り返し特性の良好な
光ディスクが得られる。

実施例 前述のように、Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅ３元組成を記録薄膜材
料として用いる場合、記録信号（非晶質状態）の安定性
にすぐれ、結晶化速度が速く、かつ記録（非晶質状態）
・消去（結晶状態）の繰り返しにおいて良好な特性を示
す組成を決定する必要がある。

第２図にＧｅ−３ｂ−Ｔｅ３元薄膜の組成と結晶化速度
の関係を示す。（ＧｅＴｅ）ｘ　（ＳｂｔＴｅ＝）、ｘ
で表される組成の時に高速で結晶化する。

特に、Ｓｂ２Ｔｅ、に近づ＜（ｘ−０）はど結晶化速度
は速くなる。

繰り返し特性という観点からみると化合物組成Ｇｅｚ　
Ｓｂｚ　Ｔｅｓ　、Ｇｅ５ｂ２Ｔｅａ　、Ｇｅ５ｂ４Ｔ
ｅ１及びその近傍組成において長い繰り返し寿命が得ら
れる。特に化合物ＧｅＳｂ、Ｔｅ４゜ＧｅＳｂ１Ｔｅ、
記録薄膜を有する光ディスクの繰り返し特性が良好であ
る。

第３図に、非晶質状態における安定性の１つの目安とな
る結晶化温度（ここでは、昇温速度１００”Ｃ／ｍｉｎ
、で加熱した時に結晶化の始まる温度とする）の組成依
存性を示す。Ｇｅ５ｂｚＴｅ。

ＧｅＳｂ、Ｔｅ、といった化合物は、高速で結晶化でき
、かつ他の組成よりも繰り返し特性が良好であるにもか
かわらず、結晶化温度が１６０”Ｃに満たず、熱的安定
性に問題が生ずる可能性があることがわかった。

そこで発明者等は、結晶化温度を上昇させるためにＣｕ
の添加を試みた。その結果、Ｃｕの添加量が増すととも
に結晶化温度は上昇した。１０％以上のＣｕ添加では、
結晶化速度が大幅に遅くなった。このように、Ｇ　ｅ　
Ｓ　ｂ　ｚ　Ｔ　ｅ　４１　Ｇ　ｅ　Ｓ　ｂ　ａＴｅ＝
といった化合物、及びその近傍組成にＣｕを適当量添加
することで、結晶化速度が速く、かつ熱的に安定な記録
薄膜が得られることがわかった。実験に供した記録媒体
の構造を第４図に示す。

記録、再生、及び消去を行うレーザ光は基板１側から入
射させる。

基板１として、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等の樹脂或
はガラス等、表面の平滑なものを用いる。

光ディスクの場合、通常基板平面８はレーザ光を導くた
めにスパイラル又は同心円状のトラックで覆われている
。

記録薄膜３は、Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅ−Ｃｕからなる４元組
成である。

透明体層２．４の材料としては、Ａｌｔｏｚ。

Ｓ　ｉ０．Ｓ　ｉｏｚ　ｒ　Ｔｅａ１ＭＯＯ：ｌ　、Ｗ
Ｏ３゜Ｂ　＞　Ｆ　３　＋　　Ｐ　ｂ　Ｆ　ｚ　＋　Ｍ
　ｇ　Ｆ　ｚ　＋　　Ｚ　ｎ　Ｓ　、Ｓ　ｔ　Ｎ等の誘
電体或はこれらの適当な組み合わせを選ぶ。

これらの層の働きは、１つには記録薄膜３が記録・消去
を繰り返した時に破壊されるのを防止することであり、
１つには多重干渉効果を利用して記録薄膜３への光吸収
効率を高めることであり、同時に記録前後の反射光の変
化量を大きくして高いＳ／Ｎを得ることである。

反射層５は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ等の金属元素、或
はこれらの合金からなり、記録薄膜３への光吸収効率を
高める働きをする。保護基板７は、樹脂をスピンコード
したり、基板と同様の樹脂板。

ガラス板或は金属板等を接着剤６を用いて貼り合わせる
ことによって形成する。

さらには、２組の記録媒体を中間基板或は反射層を内側
にして接着剤を用いて貼り合わせることにより、両面か
ら記録、再生、消去可能な構造としてもよい。

各層は電子ビーム蒸着法、スパッタリング法。

イオンプレイティング法、ＣＶＤ法等によって成膜され
る。

得られた記録薄膜すべてについて、結晶化温度。

結晶化特性（消去特性）、及び非晶質化特性（記録特性
）を調べた。

結晶化温度は１００℃／分の昇温速度で加熱したときの
値である。

結晶化感度は静的な方法で測定した。すなわち、ガラス
基板上に透明体層を設けて、構造を光ディスクと同一と
した供料片を静止させたまま、波長限界まで絞りこんだ
レーザ光を照射して測定した。

特定強度を有するレーザパルスを照射したあとの反射率
変化の有無を測定し、変化が開始する最短パルス幅を求
め、結晶化のしきい値とする。

又、非晶質化のしきい値も、−旦結晶化させた試料に再
度レーザを照射して、結晶化の場合と同様に測定を行っ
た。

動的な測定は、実際に光ディスクを作成して、記録・消
去、及び繰り返し特性を測定した。

次に具体的な例をもって本発明を詳述する。

（実施例１） 化合物ＧｅＴｅと５ｂｚＴｅ＝を結ぶライン上に存在す
る化合物Ｇｅ２Ｓｂｚ　Ｔｅｓ、Ｇｅ５ｂ２Ｔ　ｅ　ａ
　、　Ｇ　ｅ　Ｓ　ｂ　ａＴｅ　ｙを記録薄膜材料とす
る試料片を形成し、結晶化温度、記録・消去特性を測定
した。

基板の材質はガラスとした。記録薄膜の膜厚は６０ｎｍ
で、硫化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）からなる透明体層が、その
両側をサンドインチしている。透明体層の膜厚は、光学
的に最適な特性が得られるように決定した。具体的には
、基板側の膜厚が１５０ｎｍ、記録薄膜上には２００ｎ
ｍ設けた。反射層材料には金（Ａｕ）を用い、膜厚は２
０ｎｍとした。

第５図に、Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅ化合物にＣｕをＯ〜２Ｑａ
ｔ％添加した時の、Ｃｕ添加量と結晶化温度の関係を示
す。又、各試料の熱的安定性を調べるために蒸着直後、
８０℃で３０日間の加熱試験を行った。

結晶化温度が低く、記録薄膜が非晶質状態で安定でない
試料は、加熱試験により結晶化が促進されて反射率が上
昇する。加熱試験前後で反射率の変化量が０．３％未満
だった試験片については、第５図においてその結晶化温
度を白丸でプロットし、０．３％以上の反射率変化を示
した試験片については黒丸でプロットした。同図に示す
ように、結晶化温度はＣｕ量が増すとともに単調増加し
、同時に熱的安定性が向上する。該Ｇ　ｕ　−Ｓ　ｂ　
−Ｔ　ｅ化合物＋Ｃｕ記録薄膜材料の場合は、少なくと
も１６５℃、望むらくは１７０℃以上の結晶化温度を有
する必要がある。具体的には、化合物Ｇｅ５ｂｚＴｅ４
に対してはｌａｔ％以上のＣｕ添加、Ｇｅ５ｂ４　Ｔｅ
７に対しては３ａｔ％以上のＣｕ添加を添加することに
より、充分な記録薄膜の熱的安定性が得られる。

第６図に、静的な測定による結晶化特性の測定例として
（Ｇｅｚ　Ｓ　ｂｚ　Ｔｅｓ　）　０．９ＳＣｕ　　０
．ｏｓの組成の記録薄膜を有する試験片の結果を示す。

同図に示すように、照射レーザパワーを２ｍＷから８ｍ
Ｗへと増加させるにしたがって、結晶化開始パルス幅が
短パルス側へシフトし、８ｍＷ以上としても結晶化開始
パルス幅は短くならない。

本実験例では８ｍＷのレーザパワーで３０ｎｓｅＣの結
晶化開始しきい値が得られている。

非晶質化特性は、−旦パワー４ｍＷでパルス幅２μｓｅ
ｃの単発パルスを照射して充分に結晶化させた後、同じ
位置に、より高いパワーのレーザ光を照射して調べた。

−例として（Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅｓ）。、ｑｓｃｕ０．。

、記録薄膜を有する試験片の結果を第７図に示す。１２
ｍＷ以上のパワーで、ＩＱＱｎｓｅｃ以上のパルス幅の
ときに反射率変化が生じていることから、非晶質化が実
現していることがわかる。このようにして測定した結晶
化開始のしきい値、及び非晶質化開始のしきい値の、Ｃ
Ｕ添加量依存性を第８図（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す
。ここで結晶化のしきい値は、レーザパワーが８ｍＷの
場合であり、非晶質化のしきい値は１２ｍ　Ｗの場合で
ある。

第８図かられかることを以下に記す。

（１）　　（Ｇｅｔ　Ｓｂｚ　Ｔｅ５）＋−ａＣｕａを
記録薄膜として有する試験片の結晶化開始しきい値は、
ａｓ０．０４の範囲ではＣｕ量にほとんど依存しないが
、ａ　＞０．０４の範囲ではＣｕ量に依存して急激に大
きくなる（結晶化感度が劣化する）。非晶質化開始のし
きい値は、Ｃｕ量が増加するとともに小さくなる（非晶
質化感度が向上する）。

（２）　　（ＧｅＳｂｚ　Ｔｅ４）＋−ａＣｕａを記録
薄膜として有する試験片の結晶化開始しきい値は、ａｓ
０．０６の範囲ではＣｕ１ｌにほとんど依存しないが、
Ｘ　＞０．０６の範囲ではＣｕ量に依存して急激に大き
くなる（結晶化感度が劣化する）。非晶質化開始のしき
い値は、Ｃｕｌが増加するとともに小さくなる（非晶質
化感度が向上する）。

（３）　（Ｇｅ　５ｂ４Ｔｅｔ）＋−ａＣｕａを記録薄
膜として有する試験片の結晶化開始しきい値は、ａｓ０
．０８の範囲ではＣｕ量にほとんど依存しないが、ａ　
＞０．０８の範囲ではＣｕ量に依存して急激に大きくな
る（結晶化感度が劣化する）。非晶質化開始のしきい値
は、Ｃｕ量が増加するとともに小さくなる（非晶質化感
度が向上する）。

以上のことから、 ■　（Ｑ　ｅｚ　Ｓ　ｂｚ　Ｔ　ａｓ）＋−ａ　Ｃｕ　
ａ記録薄膜の場合、Ｑ＜ａｓ０．０４の時に、 ■　（ＧｅＳｂ２Ｔｅ４Ｌ−ａＣｕａ記録薄膜の場合、
０．０１≦ａ≦０．０６の時に、 ■　（ＱｅＳｂ、Ｔｅ、）＋−ａＣｕａ記録薄膜の場合
、０．０３≦ａ≦０．０８の時に、 高い結晶化温度、良好な結晶化感度、及び非晶質化感度
を同時に満たしていることがわかる。

本実験例において、化合物Ｑ　ｅ　２　Ｓ　ｂ　２　Ｔ
　ｅ　Ｓ＋Ｇｅ　Ｓ　ｂｚ　Ｔｅ１Ｇｅ　Ｓｂａ　Ｔｅ
７に特定量のＣｕを添加した組成は、記録薄膜として優
れた特性が得られることを示した。そこで次に、Ｇｅ−
３ｂ−Ｔｅａ元組成が上記化合物組成からずれた場合に
ついての検討結果を以下の実施例に示す。

（実験例２） 組成が（ＧｅｘＳｂｙＴｅｚ）、ａＣｕａ、ｘ＋ｙ＋ｘ
＝ｌ、Ｑ≦ａ≦０．２で表される記録薄膜を有する試験
片を真空蒸着法で作成し、結晶化特性、非晶質化特性、
及び記録薄膜の結晶化温度を測定した。

記録薄膜の膜厚は６０ｎｍ、基板側及び反射層側の透明
体層はそれぞれ膜厚が１５０ｎ　ｍ、２００ｎ　ｍのＺ
ｎＳ薄膜、反射層は膜厚２０ｎｍのＡ薄膜で形成した。

適量のＣｕ添加によって特性が改善される、すなわち高
い結晶化温度をもつようになり、かつ結晶化・非晶質化
感度がともに良好（結晶化速度１００ｎｓｅ（以下）な
Ｇ　ｅ　−Ｓ　ｂ　−Ｔ　ｅ　Ｓ元組成の範囲、及びＣ
ｕの適当な添加量は、 ＣＧｅ５　ｂｚ　Ｔｅ４）、−ａ　Ｃｕ　ａ０．０５≦
ｘ≦０．２５　　　０．１５≦ｙ≦０．４８０．４７≦
ｚ≦０．６５　　　　ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　＝　１０＜
ａｓ０．１ で表される。なおこの領域は、第１図のＡ、Ｂ。

Ｃ，Ｄ、Ｅで囲まれた範囲に、さらにＣｕを全体に対し
て１０ａｔ％以下の割合で添加した領域である。

（実験例３） 組成が（ＧｅＳｂｚ　Ｔｅ４）０．ｑｈｃｕａ０．ｏｎ
で表される記録薄膜を真空蒸着法で作成し、光ディスク
としての動的な特性を測定した。記録薄膜の膜厚は６０
ｎｍ、基板側及び反射層側の透明体層はそれぞれ膜厚１
５０．２００　ｎ　ｍのＺｎＳ薄膜、反射層は膜厚２０
ｎｍのＡｕ薄膜で形成した。ディスクは５．２５インチ
径のポリカーボネートを用い、レーザビームとディスク
の相対速度はｌＱｍ　／　ｓ　ｅ　ｃとした。

第９図に周波数５ＭＨ２で信号を記録した時の書き込み
パワーとＣＮ比（搬送波対ノイズ比）との関係を示す。

同図かられかるように記録パワーが１２ｍＷから２０ｍ
Ｗと増加させるにしたがって、ＣＮ比が増加しているの
がわかる。

第１０図に記録した信号の消去特性を示す。横軸は消去
レーザ光のパワー、縦軸は消去率である。

消去を行うレーザビームの形状は円形で、パワーはガウ
ス分布である。前もって１８ｍＷのレーザパワーで信号
を記録し、しかる後に直流的にレーザ光を照射して消去
（結晶化）を行った。結晶化（消去）に要する時間が、
信号の記録に要する時間と同程度に短いために、信号記
録用と同一のレーザスポットでも結晶化（消去）が充分
に行える。

すなわち、いわゆる１ビームオーバーライドが可能であ
る。さらに記録・消去の繰り返し試験を行ったところ１
０万回の繰り返し試験の前後でＣＮ比の劣化は観察され
なかった。

同様にして、（Ｇ　ｅ　Ｓ　ｂａ　Ｔ　ｅ７）　０．９
ＳＣｕ　ａＯｌ。きで表される記録薄膜を真空蒸着法で
作成し、光ディスクとしての動的な特性を測定した結果
、良好な記録・消去特性、及び繰り返し特性が得られた
。このように、本発明による記録薄膜を用いた光ディス
クは、優れた信号の記録・消去特性、及び繰り返し特性
を有している。

発明の効果 本発明によるＧ’ｅｓＳｂＳＴｅ、及びＣｕよりなる記
録薄膜は、結晶化温度が高く、結晶化感度。

非晶質化感度が共に良好な光ディスクを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＧｅ−３ｂ−Ｔｅ−Ｃｕ４元系記録薄膜の材料
組成範囲を示す説明図、第２図はＧｅ−３ｂ−Ｔｅ３元
薄膜の組成と結晶化温度の関係を示す説明図、第３図は
Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅ３元薄膜の組成と結晶化速度の関係を
示す説明図、第４図は記録媒体の構造を示す断面図、第
５図はＧｅ５ｂ−Ｔｅ化合物にＣｕを添加した時の、Ｃ
ｕ添、加量と結晶化温度の関係を示す説明図、第６図は
静的な結晶化特性図、第７図は静的な非晶質化特性図、
第８図はＧｅ−３ｂ−Ｔｅ化合物にＣｕを添加した時の
結晶化・非晶質化特性図、第９図は動的記録特性図、第
１０図は動的消去特性図である。 ｌ・・・・・・基板、２・・・・・・透明体層、３・・
・・・・記録薄膜、４・・・・・・透明体層、５・・・
・・・反射層、６・・・・・・接着剤、７・・・・・・
保護基板。 第１図 ｒｅ ｄ九５ｂ （（ｒｅ−５ｂ−Ｔｅ）ｔ−ｔｔＣｔｂｔｈＯく工≦０
．ｆ 第 図 第 図 ３斐丁−１「化ノゾ７−２８嘴瞠いｌ 試、破片１橡造− ｂｔＴｅｓ Ｓｂ（ａｔ九） 官 レー′ｆ光 第 図 δｂｚｒｅｓ Ｓｂ（ζ℃ 第 図 ＣｔＬｔ　　Ｌ 第 図 ＆ソ　３υ　ｔｏａａ　　ｚ嵯　５１）ｔ６　　ｆ６Ｕ
υハ０ルス幅 （九ｓｅの 第 図 ９σ　ｒｏｍ　　Ｚ＃　　ｓｅｘ　　ｔｏｗ）ずルス慢 （ｆＬｓｅｒ−） 第 図 ρＯ５ θ、ｌθ ０、１５ θ２θ ＣＬ＊ α。 第 図 ０、θＳ ＩＯ ρ、１５ θ、ａり Ｃｕ−量 ａ。 第 図 都俳レーデハフ− （ｆｒＬＷ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な基板と、前記基板上にゲルマニウ
   ム、アンチモン、テルル、及び銅を主成分とする記録薄
   膜を備えてなる光学情報記録媒体。
2. （２）記録薄膜の組成が下記の条件で表される範囲内に
   あることを特徴とする請求項（１）記載の光学情報記録
   媒体。 （Ｇｅ＿ｘＳｂ＿ｙＴｅ＿ｘ）＿１−＿ａＣｕ＿ａ０．
   ０５≦ｘ≦０．２５０．１５≦ｙ≦０．４８０．４７≦
   ｚ≦０．６５ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ ０＜ａ≦０．１
3. （３）記録薄膜の組成が下記の条件で表される範囲内に
   あることを特徴とする請求項（１）記載の光学情報記録
   媒体。 （Ｇｅ＿２Ｓｂ＿２Ｔｅ＿５）＿１−＿ａＣｕ＿ａ０＜
   ａ≦０．０４
4. （４）記録薄膜の組成が下記の条件で表される範囲内に
   あることを特徴とする請求項（１）記載の光学情報記録
   媒体。 （ＧｅＳｂ＿２Ｔｅ＿４）＿１＿−＿ａＣｕ＿ａ０．０
   １≦ａ≦０．０６
5. （５）記録薄膜の組成が下記の条件で表される範囲内に
   あることを特徴とする請求項（１）記載の光学情報記録
   媒体。 （ＧｅＳｂ＿４Ｔｅ＿７）＿１−＿ａＣｕ＿ａ０．０３
   ≦ａ≦０．０８