JPH0361079A - 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） 本発明は、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
情報を記録あるいは消去し、この相変化に伴う反射率、
透過率等の光学特性の変（従来の技術） 従来、情報を記録及び消去が可能な大容量の情報記録媒
体、いわゆるイレーザブル光ディスク等の一種として、
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
なる延板と、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、たとえば。

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（例えば、レーザビーム）を照射
することにより、例えば結晶と非結晶との間で可逆的に
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
学的特性の変化を読取ることができる。

このような記録層としては、光の照射条件によって相変
化が生じ易い共晶組成を有する桐材や金属間化合物を形
成する材料が適している。

（発明が解決しようとする課題） 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あるいは消去する場
合には、通常記録部分が非晶質になるが、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さ
せることも要求されている。更に、信頼性を一層高める
ことも要求されている。

そこで、この発明は、かかるＪ１情に鑑みてなされたも
のであり、初期化、記録及び消去を高速化することが出
来、記録した情報が安定であり、更に１；動牲がＩｉ：
９いｊ＋’／報記む媒体を提Ｉ」（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） 本発明は上記課題を解決するために、基板と。

光の照射によって照射部分が平衡相と非平衡相との間で
相変化する記録層とを有する情報記録媒体であって、記
録層は一般式（Ｉ　ｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋ｏｏ−，ＭＩ
＋（ただし、Ｘｌ　ｙｌ　Ｚｌ　αは原子％、Ｘｌ−ｙ
　＋　ｚ　＝　］、　００であり、夫々２５≦ｘ≦５５
．２７＜ｙ≦５５．２０≦ｚ≦５０，０＜ａ≦２０の範
囲内にあり、ＭはＣｒ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＭｇからなる群
から選択される少なくとも１種の元素である）で表され
る組成の合金で形成されていることを特徴とする情報記
録媒体を提供する。

（作　用） ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ　　（イ旦し、ｘ十ｙ＋ｚ＝１００
０　ｘ、ｙ、ｚ’は原子％。）において、ｘ。

ｙ及び２か夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５゜２０
≦２≦５０の範囲の組成ををする金属間化合物は、非晶
質化しやすいという利点を有しているので、この組成又
はこの近傍組成にＭを添加した上述の組成の合金は、前
述のような相変化型情報記録媒体の記録層としての条件
を満たす飼料である。また、上述のＭで示される元素は
、２０原子％よりも低い範囲で含有させることにより、
Ｉｎ５ｂ−Ｔｅ合金の結晶化温度を上昇させるので。

非晶質状態の安定性が向上する。また、これらの元素を
添加する事により耐酸化性か改善され、信頼性が向上す
る。更に、上述の組成の伺料は非晶質化しやすいことに
加えて結晶化速度が大きいので、初期化、記録及び消去
の高速化を達成することができる。

（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掛かる情報記録
媒体を示す断面図である。裁板１はポリオレフィン、エ
ポキシ、ポリカーボネ１−　（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」一方に、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。

保訛層３および保護層４は、記録層２を挟むように配設
されており、有機高分子材料、例えばポリメチルメタク
リレート、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（いわゆる２Ｐ樹脂）、またはＳ　Ｉ　Ｏ２
、Ａ　Ｉ　２０３　、Ａ　Ｉ　Ｎ　−。

Ｚ　ｎ　Ｓ　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作用、記録及び消去の
際にレーザビーム等の光により記録層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作用を有
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、１０オングストロ
ーム乃至数１０マイクロメートルであることが好ましい
。

保護層５は、情報記録媒体を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ｉ等により紫外線硬化樹脂を塗酊し、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］−００オングストローム乃至数１０マイ
クロメートル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。

記録層２は（Ｉ　ｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋ｏｏ−６Ｍ。

（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、αは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１０
０であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ５５．２０≦
２≦５０、Ｏ＜ａ≦２ｏの範囲内にあり、ＭはＣｒ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも
１種の元素である）で表される組成の合金で形成されて
いる。ここで、記録層２は実用レベルにおいての信号再
生値（Ｃ／Ｎ）が４５ｄＢ以上であることが望ましく、
このような信号再生値（Ｃ／Ｎ）は、記録層２の反射率
変化が４％以上の時に得られる。反射率変化が４％以上
となる場合のＩｎＸ５ｂｙＴｅｚのそれぞれの組成範囲
は、Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅの全元素を１００原子％とすれ
ば、Ｉｎが２５原子％以上５５原子％以下［（Ｓ　ｔ）
７ｏＴ　ｅ　３０）　Ｉ　ｎ　ｘの状態て　Ｉｎを変化
させたとき。Ｘは原子％。］であり、Ｓｂが２７原子％
より多く５５原子％以下［（ＩｎｓｏＴｅｓｏ）ＳｂＹ
の状態で、ｓｂを変化させたとき。ｙは原子％。］であ
り、Ｔｅが２０原子％以上５０原子％以下　［（Ｉｎｓ
ｏＳｂｓｏ）Ｔｅｚの状態で、Ｔｅを変化させたとき。

２は原子％。コである。

つまり　これら組成範囲内でＩｎ、ＳｂおよびＴｅによ
り記録層２が構成されていれば、実用レベルでの信号再
生値（Ｃ／Ｎ）が得られるためＩｎ　　Ｓｂ及びＴｅの
組成をＩｎｘ５ｂｙＴｅｚにおいて　２５≦ｘ≦５５．
２７＜ｙ≦５５及び２０≦２≦５０　（但し、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１００．ｘ。

ｙ及び２は原子％である。）とする。この領域において
は、記録層２の結晶化温度が約２４０度と。

室温に比較し高い温度になっている。記録層２は結晶化
温度が高いと、非晶質状態が安定となり。

かつ一般に結晶化の活性化エネルギーが高くなる傾向を
示すので、従って結晶化速度も速くなり高速消去に適し
たものとなる。

以上の組成で形成される記録層２は、蒸着状、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。尚、
合金ターゲットを使用して蒸着あるいはスパッタリング
する場合には、ターゲット組成と実際に形成される層の
組成とに差があることを考慮する必要がある。また、多
元同時蒸着あるいは多元同時スパッタリング等によって
成層することもできる。記録層２の層厚は、１００乃至
３０００オングストロームであることが好ましい。

記録層２を構成する　（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋ｏｏ−
ａＭ、は、照射する光の条件を変えることにより、平衡
相と非平衡相（非晶質相、準安定結晶相等）との間で相
変化し得る材料であり、Ｉｎ。

ｓｂ及びＴｅが非晶質化しやすい組成であることから非
平衡相としての非晶質状態の安定性が優れている。また
、結晶化速度が大きく、かつ非晶質化しやすいことから
初期化、記録及び消去の速度が大きい。更に、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ｍｎ又はＭｇの存在により耐酸化性が大きい。

次に、第２図及び第３図を参照しながら、この実施例に
掛かる情報記録媒体の記録層の形成方法の１例について
説明する。第２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３図はその横断面図である。図中はぼ中央部に
真空容器１０を示し、この真空容器１０はその底面にガ
ス導入ポート１１及びガス排出ポート１２を有している
。

このガス排出ポート１２は、排気装置１３に接続されて
おり、この排気装置１３により排出ポート１２を介して
真空容器１０内が排気される。また、ガス導入ポート１
１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内にガス導入ポート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１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］５に対向０ するように、それぞれ記録層２を構成する所定元素で形
成されたスパッタリング源２１．２２．２３が配設され
ており、各スパッタリング源２１．２２．２３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２
４．２５．２６が設けられており、これらモニタ装置２
４．２５．２６により各スパッタリング源２１．２２．
２３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２１．２２．２
３に投入する電力量を調節する様になっている。

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１３により真空装置１０内を１０Ｔｏｒｒまで排気
する。次いで、ガス導入ポート１１を介して、真空装置
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２１．２２．２３に所定時間所定
の１ 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。尚、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２１．２２．２３を用いて、上辻したように
スパッタリングすることにより、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。

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は成層直後には通常非晶質であるが、情報が記
録されるには結晶である必要があるので、レーザビーム
等の光を記録層２に全面照射して加熱徐冷し、記録層２
を結晶化させる。

情報の記録 高出力でパルス幅か短い光を記録層２に照射して、照射
部分を加熱急冷して非晶質に相変化させ２ て、記録マークを形成する。

情報の消去 記録層２に形成された記録マーク部に、記録の際よりも
低出力でパルス輻が長い光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。

情報の再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光を照射し、記録
マーク部と非記録部との間での光学的特性、例えば反射
率の差を検出して情報を読取る。

尚、この発明に係る情報記録媒体は、結晶化速度が大き
いことからオーバーライドが可能である。

オーバーライドとは、１ｌｉ−の光７１＋χから放射さ
れるレーザビーム等の光を、第４図に示すように、２段
階のパワーレベルＰＰ：　　（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に記
録パワーレベルの光を重畳させ、既に記録された情報を
消去しながら新しい情報を重書きすることである。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ ３ 耐熱ガラス基板上に、第２図および第３図に示すスパッ
タリング装置により、種々の組成からなるＩｎｘ５ｂｙ
Ｔｅｚ合金薄層を形成し、Ｘ線回折によりこれら薄層の
構造を確認した。第５図の３元系組成図において斜線で
示す範囲、すなわち２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５お
よび２０≦２≦５０の組成範囲で確認した結果、いずれ
も成層直後は非晶質であった。この組成範囲において、
結晶化温度は１３０℃以上であり、室温においては非晶
質状態が安定に存在する。また、レーザビームの照射条
件を選択することにより、情報の記録及び消去か可能な
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 試験例１の組成範囲のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚに対して、Ｃ
ｒ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＭｇを各々添加したサンプルを作成
した。その結果、いずれのサンプルにおいても、結晶化
温度の増加を示した。

これらの添加元素の中で、Ｃｒ、Ｃｏ及びＭｎは。

いずれも融点が高い材料であり、Ｃｒが１８６３４ ℃、Ｃｏが１４９４°Ｃ及びＭｎが１２４６°Ｃである
。納品化温度は、通常、非晶質合金の絶対温度で示した
融点の１／２〜２／３の温度となることか知られている
から、これら元素の添加により合金の一点力司曽加し、
それに伴い納品化温度が州側したものと考えられる。

また、Ｍｇは融点か６４９℃と活性な元素であるため、
Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅとの結合を生じゃす＜、Ｍｇの添加
により結晶化温度が増加したものと考えられる。

したがって、Ｃｒ、Ｃｏ、ＭｎおよびＭｇは。

Ｉｎｘ５ｂｙＴｅｚの非晶質状態を安定化させる効果が
あることが確認された。

試験例３ 試験例２で作成したサンプルに対し、照射条件をかえな
から基板側からレーザビームを照射し、結晶化速度を調
べた。第６図にＣｒをそれぞれ５．１０．２０．３０原
子％添加したサンプルにおける寥、１．果について示す
。第６図は横軸にＪ（（（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５ 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、反射率の変化は非晶質と結晶との
間の相変化に対応する。尚、第６図は照射するレーザビ
ームのパワーが７ｍＷの場合である。

この図に示されるように、Ｃｒが無添加の場合に比較し
、Ｃｒが５原子％では結晶化速度が速くなり、１０原子
％、２０原子％では逆に結晶化速度か低下した。史に、
Ｃｒが３０原子％では結晶化速度か１μｓ以上となり２
反射率の変化量も大きく減少した。これはＣｒの添加に
より融点が上昇するため、相変化に要するエネルギが増
加したためと考えられる。実用性を考えると、結晶化速
度は１μｓ以下が望ましいので、Ｃｒの添加量としては
２０原子％以下が適当である。

Ｃｒの代わりに、Ｃｏ、Ｍｎ及びＭｇを夫々添加した合
金を形成したサンプルについて同様の試験を行った結果
、同様な結果が得られ、これらについても実用上添加量
が２０原子％以下が適当であることが確認された。

また、これらの元素は、いくつか組合わせて添６ 加しても同様の効果を得ることかできた。この場合にも
ｌ・−タルの添加量が２０原子％を越えると記録感度か
低下するので、実用上は２０原子％以下が適当である。

試験例４ 試験例２で作成したサンプルの内、Ｃｒ、Ｃｏ。

Ｍｎ及びＭｇを夫々５原子％添加したものと、これら元
素を添加しないサンプルを７５℃、８０％ＲＨの条件下
に保持し、その際の表面反射率の経時素化を７１１１１
定し、第７図にその結果を示す。第７図は各サンプルに
おける反射率の経時変化を示すグラフである。明らかに
、Ｃｒ等を添加しないＩｎｘ５ｂｙＴｅｚ合金は時間を
経るに従って、徐々に反射率の低下を示すことが分る。

これに対し、夫々Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＭｇを５原子％
添加したサンプルは試験開始直後にわずかの反ＪＩＪ率
代下かあるものの、その後１０００　ＩＩ！ｊ間経過す
るまでほとんど反射率が変化しなかった。これは、Ｉｎ
ｘ５ｂｙＴｅｚ合金にこれらＣｒ等の元素を添加するこ
とにより耐酸化性が向上し、記録層の７ 信頼性が改善されたことを示すものである。

以上の結果により、上述した範囲において（ＩｎｘＳｂ
ｙＴｅｚ）、、。−５Ｍ、合金を相変化型の記録層とし
ての使用が可能であること、このような記録層はＭ元素
の添加に伴って非晶質状態の安定性が増加すること、結
晶化速度が１μｓ以下と高速であること及びＭ元素の存
在により耐酸化性が向」ニされることが確認された。

尚、この丈施例においては、延板として平板状のものを
使用した例について示したが、これに限らず、テープ状
あるいはドラム状等種々の形態をとることが可能である
。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、非平衡相である
非晶質状態の記録安定性に優れ、また初期化、記録及び
消去を高速で実施することができ、また記録層の耐酸化
性か向上し、信頼性の高い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図は本発明の一実施例に係る情報記録媒８ 体を示す断面図、第２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３図はその横断面図、第
４図はオーバーライドの際のレーザビームのパワーを示
す図、第５図は本発明に係る情報記録媒体の記録層の基
本となるＩｎ−８ｂＴｅＢ元合金の組成範囲を示す組成
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図、第７図は本発明の試験例に係
るザンプルの環境試験の際の反射率の軽量変化を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光の照射によって照射部分が平衡相と非平衡相
   との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、一般式（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＿
   １＿０＿０＿−＿αＭ＿α（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、αは
   原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、夫々２５≦ｘ≦５
   ５、２７＜ｙ≦５５、２０≦ｚ≦５０、０＜α≦２０の
   範囲内にあり、ＭはＣｒ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＭｇからなる
   群から選択される少なくとも１種の元素である）で表さ
   れる組成の合金で形成されていることを特徴とする情報
   記録媒体。