JPH03197082A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザビーム等の光ビームを記録層に照射
し、その照射条件によって照射部分に相変化を誘起させ
て情報を記録・消去し、この相変化に伴う反射率、透過
率等の光学特性の変化を検出することにより情報を再生
する情報記録媒体に関する。このような情報記録媒体と
しては、光ディスク、光カード、光テープ、及び光ドラ
ム等がある。

（従来の技術及び 発明が解決しようとする課ｇＩＪ） 従来、所謂イレーサブル光ディスク等の情報の消去が可
能な情報記録媒体として、相変化型のものが広く知られ
ている。この相変化型情報記録媒体は、例えば、ガラス
又はプラスチック（ポリカーボネート樹脂、ポリメチル
メタクリレート樹脂等）からなる基板と、この基板上に
形成された記録層とを備えている。この記録層を形成す
る材料としては、例えばＧｅＴｅ等のカルコゲナイド系
合金が知られており、これらは異なる条件の光ビーム（
例えばレーザビーム）を照射することにより、例えば結
晶と非晶質との間で可逆的に相変化するので、この相変
化を利用して情報を記録及び消去し、これらの相変化に
伴う反射率又は透過率等の光学的特性の変化を利用して
情報を読取ることができる。

このような記録層としては、光ビームの照射条件によっ
て相変化が生じ易い共晶組成をを有する材料や金属間化
合物を形成する材料が適している。

しかしながら、従来、相変化型情報記録媒体の記録層と
して用いられているＧｅＴｅ等の合金は、一応上述の条
件は満足するものの、未だ情報記録媒体として十分な特
性を保持しているとは言えない。特に、初期化、記録及
び消去を高速化することが望まれている。また、結晶−
非晶質間の相変化により情報を記録・消去する場合には
、通常記録部分を非晶質としているが、一般に非晶質は
比較的安定性が低いため、非晶質状態をより安定化する
ことも要求されている。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
初期化、記録及び消去を高速で実施することができ、記
録した情報が安定である情報記録媒体を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照
射によって照射部分が相異なる２つの相間で相変化する
記録層とを有する情報記録媒体であって、前記記録層は
、主としてＴｌ５ｂＳ２とＴｌ５ｂＳ２との擬二元系合
金からなることを特徴とする。

（作用） ＴＩ）ＳｂＳ２とＴｌ５ｂＳ２との擬二元系合金は、前
述のような相変化型記録媒体の記録層としての条件を満
たす材料であり、しかも結晶化速度が大きい。従って、
記録層を主として７ｇＳｂＳ２とＴｌ５ｂＴｅ２との擬
二元系合金で構成することにより、初期化、記録及び消
去を高速化することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明について具体的に説
明する。第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体
を示す断面図である。基板１はポリオレフィン、エポキ
シ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレ
ート（ＰＭＭＡ）等のプラスチック、又はガラス等、こ
の技術分野で通常用いられる材料で形成されている。こ
の基板１の上に、保護層３、記録層２、保護層４及び保
護層５がこの順に形成されている。

保護層３及び保護層４は、記録層２を挾むように配設さ
れており、有機高分子材料、例えばＰＭＭＡ、ポリスチ
レン等の熱可塑性樹脂若しくは紫外線硬化樹脂（所謂２
Ｐ樹脂）　又はＳ　１０２　、Ａ　Ｉ　２０３　、Ａ　
Ｉ　Ｎ　ｓ　Ｚ　ｎ　Ｓ　％若しくはＺｒＯ２等の誘電
体で形成される。これら保護層３．４は記録層２が空気
中の水分の影響を受けることを未然に防止する機能、記
録・消去の際にレーザビーム等の光ビームにより記録層
２の照射部分が飛散したり穴が形成されてしまうことを
防止する機能、又は記録層の温度をコントロールする機
能等を有している。これら保護層３．４はスピンコード
法、蒸着法、スパッタリング法等によって好適に形成す
ることができる。なお、これら保護層３，４の厚みは１
０人乃至数十μｍであることが好ましい。

保護層５は情報記録媒体取扱う際の表面での傷やほこり
等を防止するために配設されるもので、スピンコード法
等により紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射
して硬化させること等により形成される。この保護層５
の層厚は１００人乃至数十μｍであることが好ましい。

なお、保護層３゜４．５は設けることが好ましいが、必
ずしも設けなくてもよい。

また、第２図に示すように、保護層４と保護層５との間
に反射層６を設けてもよい。この反射層６は、再生用の
光ビームを反射させて多重干渉により再生信号を増大さ
せる機能、及び情報の記録・消去の際に記録層２を急冷
して後述するオーバーライドを容易化する機能を有して
いる。

反射層６としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、、、Ｃｒ。

Ｎ　ｉ−Ｃｒ等の金属又は合金を用いることができる。

上記機能を達成するために、反射層６の厚みは数十人乃
至３０００人であることが好ましい。

記録層２は、主としてＴｌ５ｂＳ２と Ｔｌ５ｂＴｅ２との擬二元系合金で構成されており、蒸
着法、スパッタリング法等によって好適に形成すること
ができる。なお、合金ターゲットを使用して蒸着又はス
パッタリングする場合には、ターゲット組成と実際に形
成される膜の組成とに差があることを考慮する必要があ
る。また、多元同時蒸着又は多元同時スパッタリング等
によって成膜することもできる。記録層２の層厚は１０
０乃至３０００人であることが好ましい。

記録層２を構成するＴｌ）ＳｂＳ２と Ｔ　Ｉ）　Ｓ　ｂ　Ｔ　ｅ　２との擬二元系合金は、照
射する光ビームの条件を変えることにより結晶と非晶質
との間で相変化し得る材料である。この合金の結晶組織
はＴｌｌ５ｂＳ２とＴｌｌ　Ｓ　ｂ　Ｔ　ｅ　２との混
合体であり、結晶粒が微細である。このため、この合金
は非晶質化しやすく、かつ結晶化速度が大きいという特
徴を有している。従って、このような合金で記録層２を
形成することにより、初期化、記録及び消去を高速化す
ることができる。また、結晶化温度が比較的高く、室温
で非晶質状態が安定である。

次に、第３図及び第４図を参照しながらこの実施例に係
る情報記録媒体の記録層の形成方法の一例について説明
する。第３図はこの実施例の記録層を形成するために用
いられるスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図
、第４図はその横断面図である。図中１０は真空容器を
示し、この真空容器１０はその底面にガス導入ボート１
１及びガス排出ボート１２を有している。ガス排出ボー
ト１２は排気装置１３に接続されており、この排気装置
１３により排出ボート１２を介して真空容器１０内が排
気される。また、ガス導入ボート１１はアルゴンガスボ
ンベ１４に接続されており、このボンベ１４から真空容
器１０内にガス導入ボート１１を介してスパッタリング
ガスとしてのアルゴンガスが導入される。真空容器１０
内の上部には、基板支持用の円板状の回転基台１５がそ
の面を水平にして配設されており、その下面に基板１が
支持され、図示しないモータによって回転されるように
なっている。また、真空容器１０内の底部近傍には、基
台１５に対向するように、夫々記録層を構成するＴｊ？
　５ｂＳｚ　、Ｔｌ）ＳｂＴｅ２で形成されたスパッタ
リング源（ターゲ・ント）２１．２２及び保護層等の形
成用のスパッタリング源２３が配設されており、各スパ
ッタリング源には図示しない高周波電源が接続されてい
る。これらスパッタリング源２１，２２．２３の上方に
は、夫々モニタ装置２４．２５．２６が設けられており
、これらモニタ装置により各スパッタリング源からのス
パッタリング量をモニタし、記録層が所定の組成になる
ように各スパッタリング源に投入する電力量を調節する
ようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置により真空容器１０内を例えば１０−６Ｔ　ｏｒｒ
まで排気する。次いで、ガス導入ボート１１を介して容
器１０内にアルゴンガスを導入しつつ、排気装置１３の
排気量を調節して真空容器１０内を所定圧力のアルゴン
ガス雰囲気に保持する。この状態で、基板１を回転させ
つつ、スパッタリング源２１．２２に所定時間所定の電
力を印加する。これにより、基板１に所定組成の記録層
が形成される。なお、保護層を形成する場合には、記録
層２の形成に先立ち、保護層の組成に調整されたスパッ
タリング源２３を用いて上述したよ、うにスパッタリン
グするこにより基板１上に保護層３を形成し、その後記
録層２を形成し、更に保護層３を形成する場合と同様の
条件で記録層２の上に保護層４を形成することができる
。また、反射層６を形成する場合には、スパッタリング
源２３を反射層６の材料にして行う。

次に、この発明の情報記録媒体における初期化、並びに
、情報の記録、消去及び再生について説明する。

初期化 記録層２は成膜直後に通常非晶質であるが、情報を記録
するためには結晶である必要があるので、レーザビーム
等の光ビームを記録層２に全面照射して加熱徐冷し、記
録層２を結晶化する。

記録 高出力でパルス幅が短い光ビームを記録層２に照射し、
照射部分を加熱急冷して非晶質に相変化させ、記録マー
クを形成する。

消去 記録層２に形成された記録マーク部に、記録の際よりも
低出力でパルス幅が長い光ビームを照射して記録マーク
部を結晶に相変化させ、情報を消去する。

再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光ビームを照射し
、記録マーク部と非記録部との間の光学的特性、例えば
反射率の差を検出して情報を読取る。

なお、この発明に係る情報記録媒体は、単一ビームオー
バーライトが可能である。単一ビームオーバーライトと
は、単一の光源から放射されるレーザビームを、第５図
に示すように消去レベルｐｇと記録レベルＰｗとの間で
パワー変調して、消去パワーレベルの光ビームに記録パ
ワーレベルのパルスを重畳させ、既に記録された情報を
消去しながら新しい情報を重ね書きすることである。

この発明に係る情報記録媒体において、単一ビームオー
バーライトが可能な理由は、記録層の結晶化速度が大き
いことにある。すなわち、単一ビームオーバーライトの
場合には、ビームのパワー変調のみで記録・消去を行う
ため、消去速度が大きいことが要求される。情報の消去
は、非晶質から結晶への相変化に対応しているため、記
録層の結晶化速度が大きいことが要求されるのである。

なお、媒体を第２図に示す層構成にし、保護層４．５に
断熱機能を持たせ、反射層６に急冷機能を持たせること
により、−層、単一ビームオーバーライトを容易化する
ことができる。つまり、保護層の断熱機能により消去が
行われ易くなり、反射層の急冷機能により非晶質化を確
実化することができ、もって単一ビームオーバーライト
を行いおくすることができる。

さらに、記録の際の光ビームのパワー又はパルス幅等を
何段階かに変化させて照射し、記録マークの反射率を複
数段階にする多値記録を行うことも可能である。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ ガラス基板上に、第３図及び第４図に示すスパッタリン
グ装置により、ＴＩ）ＳｂＳｚとＴＩ　５ｂＴｅ２との
擬二元系合金薄膜を形成し、Ｘ線回折によりその膜の構
造を確認した。その結果、この擬二元系のどの範囲にお
いても、この薄膜は成膜したままの状態で非゛晶質状態
であった。

すなわち、この組成範囲においてはレーザビームの照射
条件を選択することにより非晶質状態をとり得ることが
でき、相変化型の記録層として利用し得ることが確認さ
れた。

試験例２ ガラス基板上に、Ｔｊｌ）ＳｂＳ２、 Ｔｌ５ｂＳ２、Ｔｐ　５ｂＳ２とＴｆＩＳｂＴｅ２との
擬二元系合金薄膜を形成したＡ−Ｈのサンプルを作製し
、各薄膜の結晶化温度を把握した。これらサンプルの記
録層の組成、及び結晶化温度を第１表に示す。なお、第
１表中、ＸはＴｌ５ｂＳ２の体積％を示し、Ｙは ＴｊＪＳｂＴｅ２の体積％を示す。

第 表 この表に示すように、いずれのサンプルも結晶化温度が
１００℃以上であり、室温における非晶質状態の安定性
が確認された。

試験例３ 第１図に示した層構成を有し、記録層が第１表に示すＡ
−Ｈの組成を有する５個の光デイスクサンプルを作製し
た。これらサンプルについて、基板側から種々のパルス
幅の波長８３０ｎＩｌの半導体レーザビームを一定強度
で記録層に対物レンズを用いて集光照射し、パルス幅と
照射部分の反射率変化との間の関係を把握した。その結
果を第６図に示す。第６図は横軸に照射するレーザビー
ムのパルス幅をとり、縦軸に反射率変化量をとって、こ
れらの関係を示すグラフである。このグラフにおいて急
激に反射率変化量が増加するところが非晶質から結晶へ
の相変化に対応する。

このグラフによれば、記録層をへ組成、すなわちＴｆＩ
ＳｂＳ２にしたサンプルでは結晶化のためのレーザビー
ムのパルス幅が１μｓｅｃ以上と大きいが、記録層をＢ
−Ｅ組成、すなわちＴ、ｌ？５ｂｓ２とＴ、９ＳｂＴｅ
、との擬二元系合金及びＴＩ　５ｂＴｅ２にしたサンプ
ルは、結晶化のためのレーザビームのパルス幅が小さく
、特に、擬二元系合金のＣ及びＤ組成のものについてそ
の値が小さいことわかった。すなわち、記録層をＴ（／
５ｂＳｚとＴｌ５ｂＴｅ２との擬二元系合金で構成する
ことにより結晶化速度を極めて高速化することができる
ことが確認された。

以上の試験例により、Ｔｌｌ５ｂＴｅとＴｌｌ５ｂＴｅ
、との擬二元系合金で相変化型の記録層を形成すること
ができること、並びに、この合金で形成された記録層は
非晶質状態で安定であり、結晶化速度が大きいことが確
認された。

［発明の効果］ この発明によれば、記録層を主として ＴｌＳｂＳ２とＴｌ５ｂＴｅ２との擬二元系合金で形成
したので、非晶質の安定性が高く、また結晶化速度が大
きい。従って、非晶質記録マークの安定性に優れ、しか
も初期化、記録及び消去を高速で実施することができる
という極めて特性が優れた情報記録媒体を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の実施例に係る情報記録媒
体を示す断面図、第３図は記録層を形成するための装置
の概略構成を示す縦断面図、第４図はその横断面図、第
５図はオーバーライドの際のレーザパワーを示す図、第
６図は照射するレーザビームのパルス幅と反射率変化量
との関係を示すグラフ図である。 １；基板、２；記録層、３，４，５．保護層、６；反射
層。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射によって照射部分が相異なる２
   つの相間で相変化する記録層とを有する情報記録媒体で
   あって、前記記録層は、主としてＴｌＳｂＳ＿２とＴｌ
   ＳｂＴｅ＿２との擬二元系合金からなることを特徴とす
   る情報記録媒体。