JPH0361082A - 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化を検出することにより情報を
再生する情報記憶媒体に関する。

（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
ーホネート樹脂、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（例えば、レーザビーム）を照射することに
より、例えば結晶と非桔＾＾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材料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、かかる事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、更に再ηミがＱ打なｆ１
’Ｊ報記録媒体を堤供することを目的とする。

［発明の構成コ （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、光ビーム
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（Ｉ　ｎｘＳ　ｂ　ｙ　Ｔ　ｅ　ｚ）
　１ｏｏ−ａ　Ｍａ　　（ただし、ｘ、ｙ、ｚ。

αは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、夫々２５≦ｘ
≦５５．２７＜ｙ≦５５．２０≦２≦５０．０＜α≦２
０の範囲内にあり、ＭはＴｉ、Ｚｒ。

Ｙ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ及びＮｉ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） Ｉｎ−８ｂ−Ｔｅ系において、夫々　Ｉｎｘ（ただし、
２５≦ｘ≦５５）　、Ｓｂｙ　（ただし、２７＜ｙ≦５
５）　および　Ｔｅｚ（たたし、２０≦２≦５０）（た
だし、ｘ、ｙ、ｚは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ−１００である
。）の範囲の組成を有するＩｎ−３ｂ−Ｔｅ合金は、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
件を満たす材料である。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、
Ｉｎ−８ｂ−Ｔｅの非晶質状態を安定化し、また、結晶
化の際の各発生の頻度が高いため初期結晶化に伴うノイ
ズが低くなるという利点を有する。更に、上述の組成の
材料は結晶化速度が大きい。従って、非晶質状態として
記録された情報の安定化、並びに初期化、記録及び消去
の高速化を達成することができ、更に再生特性を良好に
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。基板１はポリオレフィン、エ
ポキシ、ポリカーボネト（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。

保護層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、有機高分子林料、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　ｉ０２　
、Ａ１２０３　、ＡＩＮ。

ＺｎＳ、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１．　ＯＯオングストローム乃至数１０マ
イクロメ−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（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋００−ａ　Ｍａ（
ただし、ｘ、ｙ、ｚ、αは原子％、Ｘ＋Ｖ＋Ｚ＝１００
であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ５５．２０≦２
≦５０ＳＯ＜ａ≦２０の範囲内にあり、ＭはＴｉ、Ｚｒ
、Ｙ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ及びＮｉ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、実用レベルで
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％以上のときに得られる。

反射率の変化が４％以上となる場合におけるＩｎｘ５ｂ
ｙＴｅｚのそれぞれの組成範囲は、　　　Ｉｎ。

ｓｂおよびＴｅの全元素を１００原子％とした場合に、
Ｉｎが２５原子％以上５５原子％以下［ただし、　　（
Ｓ　ｂ７ｏＴ　ｅ　３ｏ）　　Ｉ　ｎ　ｘの状態で、Ｉ
ｎを変化させたとき。Ｘは原子％。］であり、Ｓｂが２
７原子％より多く５５原子％以下［ただし。

（Ｉ　ｎ　５０Ｔ　ｅ　５０）　Ｓ　ｂ　Ｙの状態で、
ｓｂを変化させたとき。Ｘは原子％。］であり、　　　
Ｔｅか２０原子％以上５０％原子以下　［ただし。

（Ｉ　ｎ　、。Ｓ　ｂ　５ｏ）　Ｔ　ｅ　ｚの状態で、
Ｔｅを変化させたとき。Ｚ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≦５
０（但し、ｘ十ｙ十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。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）ｔｏｏ−
ｇＭａ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（非晶貧相、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、非
晶質化しやすいことから初期化、記録及び消去速度が大
きい。

更に、再生信号のノイズが小さい。

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１］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尚の上部には、基板支持用の円板
状の四転話台１５がその面を水平にして配設されてお０ リ、その下面に基板１が支持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、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１ 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２
１．２２．２３を用いて、上述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か、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 　２ 高出力でパルス幅が短い光を記録層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
紙出力でパルス幅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、単一の光源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ＰＲ（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１ノベルの
光を重畳させ、既に記録された情報を消失しながら新し
い情報を重書きすることである。

　３ 次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 耐熱ガラス基板上に、第２図及び第３図に示すスパッタ
リング装置により、種々の組成のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚ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≦５５．２０≦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が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、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ及びＮｉを夫々添加した
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４ を示した。

これらの元素は、いずれも融点が高い材料であり、Ｔｉ
が１６７２℃、Ｚｒが１８６５℃、Ｙが１５２８℃、Ｗ
が３３８７°Ｃ５Ｔａが３０２０°Ｃ１Ｆｅが１５３８
℃、Ｎｉが１４５５℃である。結晶化温度は、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
度となることが知られているから、これら元素の添加に
より合金の融点か増加し、それに伴い結晶化温度が増加
したものと考えられる。このように、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｙ。

ＷＴａ、Ｆｅ及びＮｉ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
がら長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Ｔｉを夫々５．１０．２０．３０原子％
添加したサンプルにおける結果について示す。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５ 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。

この図に示すように、Ｔ１が無添加の場合に比較し、Ｔ
ｉ５原子％では結晶化速度が速くなり、１１０原子％、
２０原子％では逆に結晶化速度が低下した。更に、Ｔｉ
３０原子％では結晶化速度が１μｓｅｃ以上となり、反
射率の変化量も大きく減少した。これはＴｉの添加によ
り融点が増加するため、相変化に要するエネルギーが増
加したためと考えられる。実用性を考えると結晶化速度
が１μｓｅｃ以下が望ましいので、Ｔｉの添加量として
は２０原子％以下が適当である。

Ｔｉの代わりに、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ及びＮｉ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ができた。この場合にも
トータルの添加量が２０原子％を越えると記録感度が低
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１の組成範囲内のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚに対してＴ
　ｉ、　Ｚｒ、　Ｙ、　Ｗ、　Ｔａ、　Ｆｅ及びＮｉを
それぞれ５原子％添加した合金を記録層とし、第１図に
示す層構成のディスクサンプルを作成した。このディス
クを一定の回転数で回転させて、一定の半径位置に１１
ｍｗのレーザビームを照射して一つのトラックを初期化
した。その際の再生信号のノイズレベルをスペクトロア
ナライザにて測定した。また、比較のためにこれらの元
素を添加しないＩｎｘ５ｂｙＴｅｚを記録層とした以外
は同様に構成されたサンプルについても同様に試験した
。その結果を第７図に示す。第７図は、横軸に周波数を
とり、縦軸にノイズレベルをとって、これらの間の関係
を示すグラフである。なお、バンド幅は３０ｋＨｚとし
た。この第７図１゛こ示すよ　７ うに、Ｔｉ等を添加しないＩｎ５ｂｙＴｅｚ合金を記録
層として用いたサンプルについては、初期化することに
より低周波数側のノイズレベルが大きく増加しているが
、記録層にＴｉ、Ｚｒ、Ｙ。

Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ及びＮｉを添加したサンプルでは、ノイ
ズレベルの低下が確認された。

初期化した後のトラックを透過型電子顕微鏡で観察した
結果、記録層にＴｉ等を添加しないサンプルでは、初期
化したトラックにおいて結晶粒が粗大化していることが
確認された。これに対し、記録層にＴｉ等を添加したサ
ンプルにおいては、無添加のサンプルに比較して結晶粒
が微細であった。

この結果から、Ｉｎｘ５ｂｙＴｅｚに対してＴｉ等を添
加することにより、初期化の際の結晶粒が微細化し、こ
れによりノイズレベルが低下したものと考えられる。

以上の結果から、上述した範囲の （ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）、。、、Ｍ、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８ 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１μｓｅｃ以下と高速
であること及びＭ元素の存在により結晶粒を微細化して
ノイズを低下することができることが確認された。

［発明の効果］ 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、また信号ノイズが小
さい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図は本発明の一実施例に係る情報記録媒体を示す断
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Ｉ
ｎ−８ｂＴｅＢ元合金の組成範囲を示ず組成図、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９ との関係を示すグラフ図、第７図は周波数と媒体ノイズ
レベルとの関係を示すグラフ図である。

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（ＩｎｘＳｂｙＴｅ
   ｚ）＿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≦５５、２７＜ｙ≦５５、２０≦ｚ≦５０、０＜α≦
   ２０の範囲内にあり、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｗ、Ｔａ、
   Ｆｅ及びＮｉ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。