JPH03197173A

JPH03197173A - 情報記録媒体

Info

Publication number: JPH03197173A
Application number: JP1340935A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Nakamura; 直正中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-28

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）本発明は、レーザビーム、電子線ビーム等の光ビームを
照射することにより、記録層のビーム照射部分に原子配
列の変化を生じさせて情報の記録・消去を繰返し行ない
、この原子配列の変化に伴う光学的特性の変化を検出し
て情報を再生する情報記録媒体に関する。

（従来の技術）従来、情報の消去が可能な情報記録媒体（例えば、イレ
ーサブル光ディスク）として、所謂相変化型のものが知
られている。このような情報記録媒体は、ガラス又はプ
ラスチック材料（ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリ
カーボネート樹脂等）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。また、必要に応じて基
板と記録層との間、又は記録層の上に誘電体等からなる
保護層を備えている。記録層を形成する材料としては、
Ｔｅ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ等の金属若しくは半金属
、又はこれらの合金、例えばＧｅＴｅ５ｂＳ、ＡｓＴｅ
Ｇｅ、５ｎＴｅＳｅ。

５ｂＴｅＳｅが知られている。

このような材料で形成された記録層においては、異なる
条件の光ビームが照射されることにより、記録部分が結
晶性の高い状Ｂ（原子が比較的正しく配列された状態、
以下結晶状態と呼ぶ）と、結晶性が低下した状態（原子
配列が乱れた状態、以下非晶質状態と呼ぶ）との間で可
逆的に変化する。

これら２つの状態は、反射率及び透過率等の光学的特性
が異なるので、このような状態の変化を利用して情報を
記録消去し、この変化に伴う光学的特性を検出すること
により情報を再生することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した記録材料は、結晶化速度が小さ
いため消去速度が遅いという欠点がある。また、耐酸化
性が不十分であると共に、記録状態の安定性が低いとい
う不具合もある。更に、再生信号が小さく、また記録感
度も低いという欠点もある。従って、このような材料は
、記録層として実用化が困難であった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、
消去速度が大きく、記録状態の安定性が高く、再生信号
及び記録感度が大きい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）本発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照射
により原子配列の変化が生じて情報が記録及び消去され
る記録層と、上記記録層の片側若しくは両側に配設され
た無機誘電体保護層とを有する情報記録媒体であって、
上記記録層は、般式（Ｉｎ、Ｓｂ＋ｏｏ−ｘ　）　　Ｃ
ｈｂ　Ｍｅ　　（ただし、ｃｈはＳｅ、Ｔｅ、Ｓから選
ばれた１つ以上の元素、ＭはＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ。

Ｃｏ、Ｎ　ｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐ　ｔ、Ｔ　Ｉ
から選ばれた１つ以上の元素であり、またａ、ｂ。

ｃ、ｘは原子％で表されており、夫々ａ＋ｂ＋ｃ−１０
０，２０くｂく５０．０＜ｃ≦２０．２０≦ｘ≦８０の
範囲内である）で表される組成の合金を主体とすること
を特徴とする。

（作用）Ｉｎ−Ｓｂ合金は、パルス光を吸収し、非晶質と結晶と
の間で容易に変化し、これらの間で光学的特性（反射率
、透過率）の変化が極めて大きい材料である。また、ｃ
ｈで示されるＳｅ、Ｔｅ。

Ｓなどのカルコゲン元素は、Ｉｎ−Ｓｂ合金に適量添加
されることにより、記録層の非晶質状態を安定化し、結
晶化速度を増加させ、また再生信号を一層大きくするこ
とができる。また、Ｍで示されるＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ
、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔ　Ｉなどの元素
は、記録層の耐蝕性の向上、記録状態の安定性の向上な
どの効果を有する。従って、記録層を前述の組成範囲に
することにより、極めて特性が良好な情報記録媒体を得
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の実施例について説
明する。第１図は本発明に係る情報記録媒体の一実施例
を示す断面図である。

基板１は透明で経時変化が少ない材料、例えばガラス又
はポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等の樹
脂でつくられている。この基板１の上には、情報を記録
するための記録層２が形成されている。この記録層２は
、（Ｉｎ、Ｓｔ）＋ｏｏ−）　　Ｃｈｂ　Ｍｃ　　（た
だし、ｃｈはＳｅ、Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ以上の元
素、ＭはＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ。

Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉから選
ばれた１つ以上の元素であり、またａ、ｂ。

Ｃ，Ｘは原子％で表されており、夫々ａ十す十ｃ−１０
０，２０くｂく５０、Ｑ＜ｃ≦２０．２０≦ｘ≦８０の
範囲内である）で表される組成の合金を主体としている
。このような組成の合金は、条件が異なる光ビームを照
射することにより結晶と非晶質との間で可逆的に相変化
し得る。また、再生信号が大きく、記録感度が高く、記
録状態としての非晶質状態の安定性が高いという特徴を
有している。更に、結晶化速度が大きいので初期化速度
及び消去速度が大きい。

ここで、Ｉｎ及びｓｂの合計量に対するＩｎ含有量が１
０〜９０原子％であれば記録層として適用可能であるが
、十分な再生信号及び結晶化速度を得るためには、特に
Ｉｎの量が２０乃至８０原子％の範囲であることが好ま
しい。

また、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓを表すｃｈの量は２０原子％より
も小さいと記録層の安定性が低下し、６０原子％を超え
ると結晶と非晶質との間のコントラストが小さくなり、
再生信号が小さくなる。

従って、ｃｈの量を上述の範囲に規定する。また、Ｓｃ
、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ。

Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐ　ｔ、Ｔ　Ｉを表すＭの量は
０〜２０原子％が適量となる。なお、この記録層２は、
真空蒸着又はスパッタリング等により形成することがで
きる。

記録層２の上には有機物保護層３が形成されている。こ
の保護層３は情報記録媒体を扱う際の表面の傷やほこり
を防止するために配設されるものであり、紫外線硬化樹
脂等で構成されている。

また、第２図に示すように、記録層２の両側を無機物保
護層４．５で挟むように構成することもできる。この場
合に、保護層４．５としては、金属若しくは半金属の酸
化物、弗化物、硫化物、窒化物等で形成することができ
る。これら保護層４．５は記録層２の経時変化を防止す
るために配設される。

さらに、第３図に示すように、無機物保護層５と有機物
保護層３との間に、反射層６を設けることもできる。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は、Ａｕ、Ａ
Ｉ。

Ｃｒ、若しくはＴｉ１又はこれらを含む合金のような反
射率が大きい金属材料で構成することが好ましい。また
反射層６の熱伝導率は０．１Ｗ　／　ｃ　ｍ・℃以上で
あることが好ましい。

さらにまた、第４図に示すように、基板１上に、上述の
記録層を構成する合金（第４図中Ａで示す）を、保護層
４．５を構成する材料（第４図中Ｂで示す）中に分散さ
せた記録層７を設けるように構成することもできる。

なお、第２図乃至第４図において、保護層３は必須なも
のではなく、場合によっては省略することも可能である
。また、保護層４．５はいずれか片方のみ設けてもよい
。

記録層２の厚みは、記録感度の点から２０００Å以下で
あることが好ましい。また、保護層４．５及び反射層６
の厚みは、上記機能を達成する上で、夫々５０００Å以
下、及び３０００λ以下であることが好ましい。

次に、この発明の情報記録媒体における記録層の初期化
、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は成膜直後には通常非晶質であるが、非晶質の
記録マークを形成して情報を記録するためには結晶であ
る必要があるので、記録層２に光ビームを全面照射して
加熱・徐冷し、結晶化する。

記録・消去情報を記録する場合には、高出力でパルス幅が短い光ビ
ームを結晶状態の記録層２に照射し、照射部分を加熱・
急冷して非晶質記録マークとする。

情報を消去する場合には、記録層２に記録時よりも低パ
ワーの光ビームを照射して記録マークを結晶に変化させ
、情報を消去する。

なお、本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等の光ビーム
を、第５図に示すように２段階のパワーレベルＰＩ！（
消去）及びＰｗ　　（記録）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。

媒体を第３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
、いっそう、単一ビームオーバーライトを容品化するこ
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
行い易くすることができる。

再生情報を記録した記録層２に消去時よりもさらに低パワー
の光ビームを照射し、記録マークと非記録部との間の光
学特性、例えば反射率の差を検出して情報を再生する。

次に、第６図及び第７図を参照して、この発明に係る情
報記録媒体における記録層の成膜方法の一例について説
明する。第６図は記録層を形成するだめに使用されるス
パッタリング装置の概略構成を示す縦断面図、第７図は
その横断面図である。

図中１１は真空容器を示し、この真空容器１１はその底
面にガス排出ボート１２及びガス導入ボート１３を有し
ている。ガス排出ボート１２は排気装置２５に接続され
ており、この排出装置２５により真空容器１１内を排気
するようになっている。

ガス導入ボート１３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からガス導入ボート１３を介
してスパッタリングガスとしてのアルゴンガスが容器１
１内に導入される。円板状の基板１５は支持装置１８に
より、真空容器１１内の上部にその面を水平にして支持
されており、成膜時に図示しないモータにより回転され
るようになっている。また、真空容器１１内の底部近傍
には、基板１５に対向するように、夫々記録層を構成す
る各元素で形成されたスパッタ源（ターゲット）１９．
２０．２１が配設されており、各スパッタ源には図示し
ない高周波電源が接続されている。これらスパッタ源１
９．２０．２１の上方には、夫々モニタ装置２２．２３
．２４が設けられており、各スパッタ源からの元素のス
パッタ量をモニタし、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２５により真空容器内を例えば１０−６Ｔｏｒｒオ
ーダーの高真空まで排気する。次いで、ガス導入ボート
１３からアルゴンガスを導入しつつ排気装置２５の排気
量を調節して真空容器１１内を所定の圧力のアルゴン雰
囲気に保持する。この状態で基板１５を回転させつつス
パッタ［１９，２０，２１に所定時間、所定の電力を投
入してスパッタリングを行う。これにより、基板１５に
記録層が形成される。

また、無機物保護層及び／又は反射層を形成する場合に
は、所定の組成に調節されたスパッタ源を用いて上述と
同様の方法で行うことができる。

また、有機物保護層を紫外線硬化樹脂で形成する場合に
は、スピンコード法で紫外線硬化樹脂を塗布した後、紫
外線を照射して硬化させる。

次に、本発明に係る情報記録媒体を実際に製造して試験
した試験例について説明する。

試験例１第１図図示の構造の本発明に係る情報記録媒体のサンプ
ルを下記の手順で作成した。

上記真空容器内に外径１３０　ｒｘＩｓ厚み１，２■の
円板状ポリカーボネート基板を十分に洗浄した状態で設
置した。容器内にＩｎＳｂ、Ｔｅ及びＣｒの各スパッタ
源を設け、容器内を８Ｘ１０−６Ｔｏｒｒまで排気した
。次に、アルゴンガスを導入し、容器内を４×１０〜’
Ｔｏｒｒに調節した。基板を６Ｏｒｐｍで回転させつつ
、モニタにより各スパッタ源の各元素のスパッタ量をモ
ニタして各スパッタ源に投入する電力をコントロールし
ながらスパッタリングを行った。記録層の膜厚は１００
０人となるように成膜した。次いで、記録層の上に保護
層として紫外線硬化樹脂をスピンコータにより約１０μ
ｍオーバーコートシ、紫外線を照射して硬化させた。こ
れにより本発明に係るＩ　ｎ３ｓＳ　ｂ３３Ｔｅ２ｇｃ
　ｒ５の組成の記録層を有する情報記録媒体のサンプル
を形成した。

比較例として、上記と同様な手順で、Ｉ　ｎ　３ｉＳ　ｂ　３３Ｔ　ｅ　３４の組成の記録層
を有する第１図図示の構造の比較用サンプルを作成した
。

上記本発明に係るサンプル及び比較用サンプルを、６５
℃、９０％ＲＨの環境に５００時間放置し、初期反射率
（Ｒｉ）と経時反射率（Ｒｔ）との比（Ｒｔ／Ｒｉ）を
各時間ごとに測定した。

第９図は、横軸に放置時間をとり、縦軸に比（Ｒｔ／Ｒ
ｉ）をとって、これらの関係を示すグラフである。この
グラフが示すように、比較例すなわち比較用サンプルで
は反射率の変化がみられるのに対して、Ｔｅの一部をＣ
ｒで置換した本発明実施例すなわち本発明サンプルでは
経時反射率は初期反射率とほとんど変わらず、安定であ
り、記録層の耐蝕性が向上したことが確認された。

また、Ｔｅの代わりにＳｅを使用した場合でも同様な効
果を得ることができることが確認された。

試験例２Ｃｒの代わりに夫々Ｃｏ、Ｎ　ｉ、Ｍｏ、Ｗ。

Ｔｉ、Ｐｔの各元素を単独で使用し、試験例１と同様な
手順で、第１図図示の構造の本発明に係る情報記録媒体
のサンプルを作成した。各サンプルの記録層の組成はＩ
　ｎ　３３Ｓ　ｂ　３３Ｔ　ｅ　２９（Ｃｏ、Ｎ　ｉ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｔ　ｉ、Ｐ　ｔのいずれか１元素）、となる
。

各サンプルを６５℃、９０％Ｒ１＋の環境に５００時間
放置し、初期反射率（Ｒｉ）と経時反射率（Ｒｔ）との
比（Ｒｔ／Ｒｉ）を各時間ごと番；測定した。

第１０図は、横軸に放置時間をとり、縦軸に比（Ｒｔ／
Ｒｉ）をとって、これらの関係を示すグラフである。ま
た第１０図には、比較例として試験例１の比較用サンプ
ルのデータも示す。このグラフが示すように、比較例す
なわち比較用サンプルでは反射率の変化がみられるのに
対して、Ｔｅの一部を上記各元素で置換した本発明の各
サンプルでは経時反射率は初期反射率とほとんど変わら
ず、安定であり、記録層の耐蝕性が向上したことが確認
された。

試験例３Ｉ　ｎ３５Ｓ　ｂ３．Ｔｅ５ｏの記録層のＴｅ一部を、
夫々Ｓｃ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉの各元素
を単独で使用して置換した、第１図図示の構造の本発明
に係る情報記録媒体のサンプルを作成した。各サンプル
は試験例１と同様な手順で作成し、上記各元素に関し夫
々２原子％、５原子％、１０原子％Ｔｅの置換を行った
。各サンプルを示差走査熱量計（ＤＳＣ）により熱分析
した結果、第１１図に示すような結果が得られた。第１
１図は、横軸に各元素の添加：ｌ（置換量）をとり、縦
軸に結晶化温度をとって、これらの関係を示すグラフで
ある。この図に示すように、上記各元素のｔ添加量が増
加するに従って結晶化温度が増加することが確認された
。すなわち、上記各元素の増加に伴って記録状態として
の非晶質の安定性が増加することが確認された。

試験例４第１図図示の構造を有し、記録層が（Ｉｎｎ　Ｓｂ＋ｏｏ−ｗ　）７０Ｔｅ２５Ｔ１５にお
いて、Ｘが夫々１０．２０．４０．６０．８０．９０原
子％である、本発明に係る情報記録媒体のサンプルを、
試験例１と同様の方法で作成した。

上記サンプルを用い、記録特性の試験を行った。

第８図はこの試験に用いた装置を示す概略構成図である
。光デイスクサンプル３１は、スピンドルモータ３２に
固定され、所定の回転数で回転される。サンプル３１の
上方にはサンプル３１上にレーザ光を集光するための光
学系３３が配設されている。この光学系３３は、コリメ
ータレンズ３５、ビームスプリッタ３６、λ／４波長板
３７、及び対物レンズ３８を備えており、半導体レーザ
３４から出力された光は、コリメータレンズ３５で平行
光となり、ビームスプリッタ３６及びλ／４波長板３７
を通って対物レンズ３８によりサンプル３１の記録層に
集光照射される。サンプル３１からの反射光はビームス
プリッタ３６で分けられ、検出レンズ３９を通って受光
器４０に入り検出信号となる。この信号は一方で対物レ
ンズ３８を駆動するための駆動コイル４１に電流を流す
サーボ系４２にも供給される。これにより常にサンプル
との距離を一定に保ちつつサンプル３１に集光スポット
を結像することができる。

サンプルの記録特性の評価に際し、サンプル３１はスピ
ンドルモータ３２に固定し、１８００ｒｐｍで回転させ
た。この状態において記録周波数３ＭＩＩｚ（デユーテ
ィ−比５０％）及び記録パワー１２ｍＷで記録し、スペ
クトルアナライザーによりＣ／Ｎ比（キャリア／ノイズ
比）を測定した。

第１２図は、横軸にＩｎ添加量をとり、縦軸にＣ／Ｎ比
をとって、その測定結果を示すグラフである。この図に
示すように、Ｉｎの添加量が２０〜８０原子％の領域で
Ｃ／Ｎ比が４０ｄ１３以上あり、良好な再生信号が得ら
れることが確認された。

また、記録層が（Ｉ　ｎ、　Ｓｂ＋ｏｏ−ｍ　）　６０Ｔｅ３５Ｔ’ｔ
５及び（Ｉｎ、　　Ｓｂ　　１ｏｏ−ｘ　　）　　９０
”ｒｅ４５Ｔ　ｔＳの場合においても、Ｘの変化に関し
、上述の（Ｉ　　ｎ’ｓ　　Ｓ　　ｂ　　＋ｏｏ−８）
　　７０Ｔ　　ｅ　　２５Ｔ　　し。

の場合と類似の結果が得られることが確認された。

［発明の効果］この発明によれば、光ビームの照射による原子配列の変
化により情報を記録・消去できるＩｎ−Ｓｂ合金にＳｅ
、Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ以上の元素及びＳｃ、Ｔｉ
、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。

Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｔ。

Ｔｉから選ばれた１つ以上の元素を夫々適量添加した合
金を主体とする記録層を設けたので、記録層の耐酸化性
が向上すると共に非晶質状態が安定化し、また、結晶化
速度が増加し、再生信号を一層大きくすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明に係る情報記録媒体の夫々異
なる実施例を示す図、第５図はオーバーライドの際のレ
ーザ光のパワーを示す図、第６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７図はその横断
面図、第８図は記録装置の概略構成図、第９図は本発明
サンプルと比較用サンプルとの反射率比の経時的変化を
示す図、第１Ｏ図は他の本発明サンプルと比較用サンプ
ルとの反射率比の経時的変化を示す図、第１１図は記録
層の各元素添加量と結晶化温度との関係を示す図、第１
２図は記録層のＩｎ添加量とＣ／Ｎ比との関係を示す図
である。１・・・基板　２，７・・・記録層　３・・・有機物保
護層４．５・・・無機誘電体保護層　６・・・反射層。第１図

Claims

【特許請求の範囲】基板と、光ビームの照射により原子配列の変化が生じて情報が記録及び消去される記録層と、上記
記録層の片側若しくは両側に配設された無機誘電体保護層とを有する情報記録媒体であって、上記記録層は、一般式（Ｉｎ＿ｘＳｂ＿１＿０＿０＿−＿ｘ）＿ａＣｈ＿ｂＭ
＿ｃ（ただし、ＣｈはＳｅ、Ｔｅ、Ｓから選ばれた１つ
以上の元素、ＭはＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉから選
ばれた１つ以上の元素であり、またａ、ｂ、ｃ、ｘは原
子％で表されており、夫々ａ＋ｂ＋ｃ＝１００、２０＜
ｂ＜５０、０＜ｃ≦２０、２０≦ｘ≦８０の範囲内であ
る）で表される組成の合金を主体とすることを特徴とす
る情報記録媒体。