JPH0294038A - 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〕 この発明は光記録媒体の媒体膜に係り、特に消去速度が
大きくかつ情報記録の保存性に優れる媒体膜に関する。

〔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、しがも記録、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とがら膨大な情報量を記録、再
生する手段として高密度、大容量の記録方式として有望
である。

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して書き換える
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
の移行または相変化などを起こさせ、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については図示
を省略するが、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酸化シリコン等の
セラミック等よりなる保護膜を形成し、その上に記録用
の媒体膜を設け、さらにその上にセラミック等よりなる
保護膜と有機物の表面保護膜を順次堆積した構造としで
ある。また保護膜と有機物表面保護膜の間にアルミ等の
冷却膜を設ける事も行われている。冷却膜は結晶状態か
ら非晶質状態への変化の際に、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。

媒体の特性確保のためにはこの断熱層の厚さを最適値に
する事が肝要である。レーザ光は基板の媒体膜を有する
側と反対の面から入射させる。

通常の光ディスクでは、初期状態では媒体膜を結晶状態
とし、情報記録時にはこれにレーザを照射して照射部を
溶融した後急冷して非晶質状態の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。

〔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、記録媒体の安定性も高い事から有望
な材料と考えられている。しかし、我々の検討結果によ
れば非晶質状態の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には最短でも０．５μｓｅｃ
を要する。この材料を用いて光ディスクを作成し、ビー
ム径が約１μｍφのレーザ光により情報消去を行う場合
には、周速軸／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、０．１〜０．２μｓ
ｅｃで行う事が可能であり、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）と同程度にする事が望まれていた。

また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一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。

非晶質状態は、本質的に結晶状態に比して不安定な状態
であり、情報記録後これを長時間保存した際の保存寿命
が問題となる。ＧｅＴｅの結晶化温度（１０℃／ｍｉｎ
で昇温した時に結晶化する温度）は約１８０℃であり、
非晶質状態は充分安定であるとされているが、前述のよ
うに約１μｍφの微小スポットとした場合、室温におけ
る結晶化速度は通常よりも大きくなりさらに安定な材料
が望まれていた。

この発明は上述の点に鑑みてなされその目的は媒体膜で
あるＧｅＴｅに第３金属元素を加えて溶融温度近くの高
温領域における結晶化速度を早めるとともに室温付近の
低温領域における結晶化速度をおそくして情報消去時間
が短くかつ情報記録の保存性に優れる光記録媒体を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的はこの発明によれば媒体膜を光照射しこの媒
体膜を相変化させて情報の記録、再生、消去を行う光記
録媒体において、平均組成がＧｅ（ｘ）Ｔｅ（ｙ）　　
Ｃｕ（ｚ）で表されかつＧｅ組成比Ｘ（モル％）、　Ｔ
ｅ組成比ｙ（モル％）、　Ｃｕ組成比２　（モル％）の
値が式（Ｉ）、　　（ＩＩＬ　　（ＩＩＩ）０．４５（
ｘ＋ｙ）≦ｘ≦０．５５　（ｘ　＋　ｙ　）　　　（Ｉ
　）２≦２≦２０（■） ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ　＝　１００・・・・・・−　（Ｉ
ＩＩ　）を満足する媒体膜を備えることにより達成され
る。

組成比ｘ、ｙ、ｚにつき式（１）、　　（ＩＩ）、　　
（ＩＩＩ）を満足する領域は三角座標（ｘ、ｙ、ｚ）で
表したときに第１図のＡ（３６，０，４４，０，２０，
０）　　Ｂ（４４，１０゜５３．９０．２．０）　、Ｃ
（５３，９，４４，１，２，０）、Ｄ　（４４，０゜３
６．０．２０．０）　　で囲まれた領域である。

〔作用〕

ＧｅＴｅにＣｕを添加すると結晶化速度常数の活性化エ
ネルギを著しく増大させ高温領域における結晶化速度が
大きくなる。一方低温領域における結晶化速度は小さく
なる。

〔実施例〕

次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。ポリ
カーボネート製ディスク基板上にＳｉＯ保護膜、　Ｇｅ
（ｘ）　　Ｔｅ（ｙ）　　Ｃｕ（ｚ）媒体膜、　　Ｓｉ
Ｏ保護膜をＲＦマグネトロンスパッタにより積層させ光
記録媒体を調製した。膜厚はそれぞれ１００１ｍ。

７０ｎｍ、　２００ｎｍである。ディスク直径は１３０
ｍｍである。

Ｇｅ（ｘ）、　Ｔｅ（ｙ）　　Ｃｕ（ｚ）媒体膜のスパ
ッタ条件は電力１２０Ｗで行い、后ガス圧を０．６〜４
．　ＯＰａの範囲で操作するとともにＧｅ、　Ｔｅ、　
Ｃｕのチップを用いて組成比の調製を行った。

第２図にＣｕ組成比２（モル％）と消去時ｒｌ至Ｌｓ）
との関係が示される。このときＧｅ組成比Ｘ°につぃて
はｘ＝０．５０　（Ｘ十ｙ）の式を満足するよう値が定
められる。ＲＦマグネトロンスパッタリングで得られた
非晶質状態の媒体膜Ｇｅ（ｘ）　　Ｔｅ（ｙ）Ｃｕ（ｚ
）を含む光記録媒体に８３０ｎｍ、　１５ｍＷのレーザ
を所定のパルス幅で１パルス照射しレーザ反射率に１％
以上の変化を生ずる最小のパルス幅より消去時間但１を
決定することができる。Ｃ・組成比・を変化させて実験
すると第２図のデータが得られる。

Ｃｕ組成比６モル％で最も消去時間が短くなることがわ
かる。第２図において消去時間０．２５μｓを与える直
線は、光記録媒体を９０ＯＲＰＭの速度で回転させると
き光記録媒体の外周において必要とされる消去時間であ
る。この場合０，２５μｓの消去時間は１μｍφのレー
ザスポットが照射されるものとして計算されている。光
記録媒体の回転速度の標準仕様は１８００ＲＰＭである
が９００ＲＰＭのものも発表されているので回転速度９
００ＲＰＭにおける最も短い消去時間である０、２５μ
ｓを基準にすると、消去時間が０．２５μｓ以下を与え
るＣｕ組成比２の範囲は２〜２０モル％であることがわ
かる。

第３図にＣｕ組成比２を６モル％としたときのＧｅ組成
比・と消去時間嘗）との関係が示される。式（Ｉ）　　
を満足するＸの範囲はｚ＝６モル％のとき４２．３≦ｘ
≦５１．７となるが、このＸの範囲では消去時間ｔは０
．２５μｓ以下となっていることがわかる。

Ｃｕ組成比Ｚと結晶化開始温度１　（１）との関係が第
１表に示される。

第１表 このときＧｅ組成比Ｘについては式Ｘ＝０．５０（ｘ十
ｙ　）を満足するよう値が定められる。ＲＦマグネトロ
ンスパッタリングによって得られた光記録媒体につき１
０℃７分の速度で昇温し媒体膜のレーザ反射率が１％以
上変化する温度を結晶化開始温度ｔとした。これはＲＦ
マグネトロンスパッタによって得られた媒体膜が非晶質
状態であり反射率は低いが、結晶化開始温度において結
晶化し反射率が増加するためにおこる。このような結晶
化開始温度ｔ　（’ｃ）はＣｕの組成比２が０から４モ
ル％の間で急増し、２モル％以上では充分大きくなる。

この結晶化開始温度が高い程室温における非晶質状態の
安定性が高くなるのでＣｕの組成比Ｚとしては２モル％
以上が好ましい。

Ｃｕ組成比２と媒体膜の結晶化の活性化エネルギとの関
係が前記第１表に示される。

活性化エネルギＥａ（ｅＶ）は昇温速度を変えて非晶質
媒体膜材料の示差熱分析を行い、結晶化開始温度１（１
）とＡｏｇ（昇温速度／（ｔ　＋２７３）２・Ｒ）との
関係を用いるキッシンジャブロフト法（Ｋｉｓｓｓｉｎ
ｇｅｒ　Ｐｌｏｔ）により求めることができる。活性化
エネルギはＣｕの添加により著しく増加している。

活性化エネルギはＣｕ組成比２が６モル％以上で最大に
達する。活性化エネルギが大きくなると高温領域におけ
る結晶化速度が大きくなり室温付近の低温領域における
結晶化速度が小さくなる。

情報記録と消去を繰り返すときの消去時間（レーザパル
ス幅）とレーザパワーとの関係がＣｕ組成比２をパラメ
ータとして第４図に示される。このときＸはｘ＝０．５
０　（ｘ＋ｙ）を満足する。情報記録（書込み）は１５
ｍ１　Ｏ，２μＳのレーザパルスて行い、消去は所定の
パワー、パルス幅のレーザパルス幅用いた。情報記録と
消去の両パルス間隔は１秒である。消去用のレーザパル
ス幅は短い方からスキャンされる。情報記録と消去の両
パルスを交互に光記録媒体に照射してレーザ反射率を調
べた。情報記録用のパルスが照射されたときのレーザ反
射率と、消去パルスが照射されたときのレーザ反射率の
差が１％以上になったとき、消去パルスにより、媒体膜
が非晶質状態から結晶状態へ相変化を開始したものとし
てそのときのレーザパルス幅を消去時間として用い、レ
ーザパルス幅とレーザパワーとの関係を求めることがで
きる。Ｃｕ組成比Ｚが２〜２０モル％の範囲にあるとき
は繰り返し消去を行う場合、レーザパルス１５ｍＷにお
いて消去時間が０．２５μｓ以下となっていることがわ
かる。

Ｃｕ組成比２が６モル％でＸがｘ−０，５０（ｘ＋ｙ）
を満足する媒体膜につき情報記録を行った後に消去を行
う場合のレーザパルス幅とレーザ反射率（％）との関係
がレーザパワーをパラメータとして第５ら）図に示され
る。レーザ反射率１７％が非晶質媒体膜の反射率でパル
ス幅が大きくなるにつれ消去を行って結晶化が始まった
媒体膜の反射率は次第に増加していることがわかる。第
５（ａ）図は従来のＧｅＴｅ媒体膜についての情報記録
を行ったあとに消去を行う場合のレーザパルス幅とレー
ザ反射率との関係である。レーザパルス幅が大きくなる
につれレーザ反射率が増大する傾向はいずれも同じであ
るが、本発明の媒体膜はレーザ反射率の立上がりが従来
の媒体膜に比しレーザパルス幅の短い方にシフトしてい
ることがわかる。

第１表には光記録媒体につき１８００ＰＰＭの回転速度
（周速３　ｍ／５ｅｃ）における情報記録、消去の繰り
返し回数があわせて示される。活性化エネルギが大きく
なる程繰り返しの耐久性が増す傾向がある。

また得られた光記録媒体につき情報記録の保存寿命を調
べるために１００℃で１０００時間保持し、レーザ反射
率の変化を追跡した。１０００時間ではレーザ反射率に
変化がなく非晶質状態がそのまま維持されていることが
わかった。

〔発明の効果〕

この発明によれば媒体膜を光照射しこの媒体膜を相変化
させて情報の記録、再生、消去を行う光記録媒体におい
て、平均組成がＧｅ（ｘ）　　Ｔｅ（Ｖ）Ｃｕ（ｚ）で
表されかつＧｅ組組成比色モル％）、　Ｔｅ組成比ｙ（
モル％）、　Ｃｕ組成比Ｚ（モル％）の値が式（■）。

（ＩＩ）、　　（ＩＩＩ） ０．４５（ｘ＋ｙ）≦ｘ≦０．５５　（ｘ　＋　ｙ　）
　　　（Ｉ　）２≦２≦２０（■） ｘ＋ｙ＋２−１００　　　　　　　　（■）を満足する
媒体膜を備えるので媒体膜の融点近くの高温領域におけ
る結晶化速度が大きくなるとともに室温付近の低温領域
における結晶化速度が小さくなり、その結果非晶質状態
の媒体膜を結晶化して情報記録を消去するに要する時間
が短くなってデータの転送速度が大きくなり、かつ記録
された非晶質状態の情報の保存寿命に優れる光記録媒体
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＧｅ（ｘ）　　Ｔｅ（ｙ）、Ｃｕ（ｚ
）媒体膜の組成範囲を示す三角図、第２図はこの発明の
実施例に係る媒体膜のＣ・組成比２と消去時間１至１と
の関係を示す線図、第３図はこの発明の実施例に係る媒
体膜のＧｅ組組成比色消去時間との関係を示す線図、第
４図はこの発明の実施例に係る媒体膜の消去におけるレ
ーザパルス幅とレーザパワーとの関係をＣｕ組成比２を
パラメータとして示す線図、第５（ａ）図は従来の媒体
膜の消去におけるレーザパルス幅とレーザ反射率との関
係を示す線図、第５（ｂ）図はこの発明の実施例に係る
媒体膜の消去におけるレーザパルス幅とレーザ反射率と
の関係を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）媒体膜を光照射しこの媒体膜を相変化させて情報の
   記録、再生、消去を行う光記録媒体において、平均組成
   がＧｅ（ｘ）Ｔｅ（ｙ）Ｃｕ（ｚ）で表されかつＧｅ組
   成比ｘ（モル％）、Ｔｅ組成比ｙ（モル％）、Ｃｕ組成
   比ｚ（モル％）の値が式（ I ）、（II）、（III）０．
   ４５（ｘ＋ｙ）≦ｘ≦０．５５（ｘ＋ｙ）・・・（ I
   ） ２≦ｚ≦２０・・・（II） ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００・・・（III） を満足する媒体膜を備えることを特徴とする光記録媒体
   。