JPH04134644A - 光学情報記録部材 - Google Patents

光学情報記録部材

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JPH04134644A
JPH04134644A JP2255831A JP25583190A JPH04134644A JP H04134644 A JPH04134644 A JP H04134644A JP 2255831 A JP2255831 A JP 2255831A JP 25583190 A JP25583190 A JP 25583190A JP H04134644 A JPH04134644 A JP H04134644A
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JP
Japan
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recording layer
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power
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Pending
Application number
JP2255831A
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English (en)
Inventor
Eiji Ono
鋭二 大野
Kenichi Osada
憲一 長田
Kenichi Nishiuchi
健一 西内
Noboru Yamada
昇 山田
Nobuo Akahira
信夫 赤平
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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 本発明はレーザー光線等の光学的手段を用いて情報を高
密度かつ高速に記録 再生および書換えを行う光学情報
記録部材に関するものであム従来の技術 レーザー光線等を利用して光デイスク上に高密度な情報
の記録再生を行う技術は公知であり、現在文書ファイノ
k 静止画ファイノk コンピュータ用外部メモリ等へ
の応用が行われていも また書換え可能型の情報記録シ
ステムの研究開発も進められており、その中の一つに相
変化光ディスクがあム 相変化光ディスクは記録層がレ
ーザー光線の照射によってアモルファスと結晶間(ある
いは結晶とさらに異なる構造の結晶間)で可逆的に状態
変化を起こすことを利用して信号を記録 消去するもの
である。状態変化をつかさどる記録物質としてはTe、
 Se、 In、 Sbの合金が主に用いられていも 
これらの物質では加熱して溶融した後急冷することでア
モルファス状態となり、アモルファス状態を加熱して結
晶化温度以上に保つ力\ あるいは溶融した後徐冷する
ことにより結晶状態となる。
アモルファスと結晶では反射率が異なるためこれを光学
的に検出して情報の再生を行う。
相変化光ディスクの構造としては記録層を誘電体物質か
らなる保護層でサンドイッチして基板上に設けた3層構
造と、さらにその上に反射層を設けた4層構造が一般的
であも 3層構造では記録層の層厚は結晶状態とアモルファス状
態間の反射率変化が大きくなるように70nmから12
0nm程度の範囲で形成されるのが一般的であ4 また
4層構造では誘電体と反射層によるエンハンス効果を利
用するた敦 層厚は20nmから50nmの範囲で形成
されるのが一般的であも発明が解決しようとする課題 相変化光ディスクに要求される特性の一つに記録・消去
感度が高いことが上げられも これは低パワーのレーサ
ー照射によって信号の記録・消去が行えるということで
あり、記録装置の価格を低くできるということを意味す
4 最も大きなレーザーパワーを必要とするのは、 た
とえばアモルファスと結晶の間で状態変化を起こす媒体
では、 結晶からアモルファスへ変化させる場合(一般
的には信号の記録過程)であム アモルファスは加熱し
て溶融した後急冷することで得られるためであも しか
しアモルファス化しやすい媒体は結晶化しにくいのが一
般的であり、信号の消去が困難であっ九 そこで結晶化
感度の高い媒体を用いて消去感度を確保した上で、記録
時には大きなレーザーパワーを投入して信号を記録する
という手段がとられてき九 つまり大きな出力のレーザ
ーが必要であるという課題があった 本発明は上記課題を解決する光学情報記録部材を提供す
ることを目的とすム 課題を解決するための手段 基板上?ミ 誘電体層 記録層 誘電体層 反射層の順
もしく1よ 反射層 誘電体層 記録層 誘電体層の順
に設けた光学情報記録部材であって、記録層はレーザー
光線等の照射によって光学的に識別可能な状態間で可逆
的に変化し かつ層厚が1nm以上10r+m以下とす
4 さらには前記記録層を、ガラス基板上に80nmの膜厚
で設けた場合!;;  100ns以下のレーザー光線
の照射によって可逆的な状態変化が可能である材料とす
ム 作用 基板上番へ  誘電体層 記録層 誘電体層 反射層の
順もしく(上 反射層 誘電体層 記録層 誘電体層の
順に設けた光学情報記録部材で(上 記録層の層厚を1
nm以上10nm以下とすることでアモルファス化パワ
ーを小さくできるた数 記録感度が向上すム この作用ζよ ガラス基板上に80nmの膜厚で設けた
場合番へ 100ns以下のレーザー光線の照射によっ
て可逆的な状態変化が可能である材料を記録層として用
いた場合に特に大きt、% 実施例 相変化光ディスクにおいて、記録感度は記録装置に要求
される半導体レーザーの出力を決定する大きな要因にな
る。半導体レーザーは出力が大きくなるほど高価になる
た八 光ディスクの感度を上げることが記録装置の価格
低減に不可欠な要因となる。
相変化光ディスクの場合、記録感度とは安定相から準安
定相への状態変化に必要なレーザーの出力であり、結晶
とアモルファスの間の状態変化を利用する場合、結晶か
らアモルファスへの状態変化に必要なアモルファス化パ
ワーをいう。したがって記録感度を向上させるにはアモ
ルファス化しやすい材料で記録膜を構成刷ればよし〜 
しかしなか収 アモルファス化しやすい材料は 逆に結
晶化しにくいことが多1.%  つまりアモルファスか
ら結晶への相変化に時間を要するた敦 信号の消去が不
十分になって、大きな消し残りを生じてしまう。そこで
結晶化速度が十分に速い打器 たとえばGe5bTa、
  In5bTe等を用いて消去特性を向上させて、信
号の記録は大きなレーザーパワーを投入することにより
おこなわれも つまり記録感度が悪く、大きな出力の半
導体レーザーが必要となり、記録装置の価格が高くなっ
てしまう。
そこで発明者らは結晶化速度が速い材料を用いた場合に
おいても良好な記録感度を示す記録媒体を得る手段につ
いて検討した結果 特定層厚の記録層を誘電体でサンド
イッチレ さらに反射層設けた構造とすることで、消去
特性をあまり低下させることな(、記録感度を大きくで
きることを見いだした 以下図面を用いて本発明の詳細な説明すも第1図に本発
明による光学情報記録部材の基本的構造を示す。 1は
基板 2は記録層であも 基板1としては金入 ガラス
 樹脂等が使用可能である力士 一般的には透明なガラ
ス 石見 ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレ
ート等が用いられも 記録層2は相変化物質として一般
的に知られているものが使用できも すなわ杖 アモル
ファスと結晶阻 あるいは結晶とさらに異なる結晶間で
状態変化を起こすTe、 Se、 Sb、 In、 G
e等の合金であa しかしなか収 後述するように記録
感度を向上させるという効果は材料組成によって異なり
、特に効果が大きいのIt  Ge5bTe、In5b
Te、GaSb、 InGaSb、 Ge5nTe、 
Ag5bTeのいずれかの合金を用いた場合であっ九 
3は誘電体層であり、半金属の酸化塩 窒化塩 カルコ
ゲン化法 フッ化法 炭化物等が使用でき、さらにはこ
れらを混合して用いてもよt〜 具体的には5i02.
 Sin、 Al2O3,GeO2,In2O3、Te
O2,TiO2,MoO3,103,ZrO2,Si3
N4 、 AIN、 BN、 TiN、 ZnS、 C
dS、 CdSe、 Zn5e、 ZnTe、 AgF
、 PbF2. MnF2. NiF2. SiCの単
体あるいはこれらの混合物等であ21o4は反射膜であ
って、金属薄膜で構成され 材料としては例えばAu、
 Al、 Ti、 Ni、 Cr等の単体あるいはこれ
らの合金を用いることができも 本発明による最大の特徴は記録層を誘電体層でサンドイ
ッチしてさらに反射膜を設(す、かつ記録層の層厚を1
nm以上10nm以下に特定したことにあも層厚を10
nmより小さくしていくと、記録感度は向上しはじW%
  5nmあたりにピークを時板 さらに薄くすると逆
に低下を始めも 記録感度は膜厚が5nm近傍で層厚が
10nmを越える場合に比べて最高で30%以上向上し
た このように記録感度が向上した原因は以下の2つが
考えられも 一つ6上 記録層が非常に薄くて熱容量が小さいにも係
わら哄 反射層を設けてレーザー光の吸収率を高めてい
るた取 記録層が昇温しやすくなっており低いパワーで
融点に達することができ、また熱容量が小さいために記
録膜は冷却されやすく、アモルファス化しやすくなって
いためと考えられも もう一つは結晶化速度の低下(結晶化時間の長期化)で
あも 結晶化速度が速い場合に記録層は溶融後冷却され
る過程において結晶化してしまいアモルファス化されに
くくなる力士 本発明による構造にしたことにより結晶
化速度が遅くなり結果としてアモルファス化しやすくな
ったものと考えられふ な叙 結晶化速度が遅くなった
原因は記録層が薄くなったことにより原子の動き易さが
制限されてい4 などが考えられる力士 詳細は不明で
あも 実際には上記二つの原因の相乗効果により記録感度が向
上したものと考えられる力交 従来結晶化速度が速いと
されていた材料はど有効であることを考えると、後者の
作用によるところが大きいものと思われも まL  5nm以下において記録感度が低下するのζよ
記録層が薄いためレーザー光の吸収率が低下するためと
考えられも な耘 以下の具体的実施例においては レーザー光は基
板側から照射したた数 基板上に誘電体層 記録層 誘
電体層 反射層の順に積層したカミ基板と反対側から照
射する場合に4!  基板上に反射層 誘電体層 記録
層 誘電体層の順に積層すればよ(一 実施例1 最初に記録層厚とアモルファス化感度および結晶化時間
の関係について示す。12x18mmのアクリル(PM
MA)基板上に誘電体層 記録層 誘電体層 反射層の
順に真空蒸着法により成膜してサンプルとしk ここで
記録層厚のみ変化させて記録層厚とアモルファス化感度
および結晶化時間の関係を調べた 誘電体層としては2
0mo1%の割合で8102を添加したZnSを採用し
 層厚は基板側が1100n。
反射層側が25nmであも 記録層の組成はGe14S
b29T57を用いた力(これらはas−depo状態
ではアモルファスである。記録層厚は1nmから40n
mまで変化させた 反射層はAuであり、層厚は50n
mとしな 作製したサンプルはすべて結晶化時間とアモルファス化
感度を測定した 結晶化時間は 上記サンプルに波長限
界まで絞り込んだ830nmのレーザーパルスをパルス
幅とパワーを変えながら照射した丸 反射率変化の有無
を測定し 結晶化が初めて観測されたパルス幅をもって
定義すも 結晶化が開始するパルス幅はパワーが強くな
ると短くなるものへ あるパワー以上では結晶化する前
に記録膜が溶融するようになるた数 結晶化しなくな4
したがってここで定義した結晶化時間はパワーに係わら
ず最も早く結晶化が確認されたパルス幅をい う。
また アモルファス化感度は結晶化時間と同様の装置で
測定したカミ この場合は一定のパルス幅のレーサーパ
ルスを結晶状態に照射したときにアモルファス化に必要
な最小のパワーで定義し九第2図に記録層厚と結晶化時
間およびアモルファス化感度の関係を示す。記録層厚が
1On+nより厚いところではアモルファス化感度およ
び結晶化時間は共に一定である力<、  10nm以下
の領域では結晶化時間が長くなると同時にアモルファス
化パワーが低下すべ つまり記録感度が高くなることか
分かも 記録パワーは記録層厚を薄くしていくと10n
mで低下しはじW)  8nmで大きく低下L5nmあ
たりで最小になム これは結晶化時間が長くなる現象と
同時に起きていることか収 結晶化速度が遅くなること
によって、アモルファス化しやすくなったことが最大の
原因と考えられも 記録層厚をさらに薄くするとアモル
ファス化パワーは逆に増加しはじWz  3B1を越え
ると急激に大きくなる。これは記録層厚が薄くなるため
に記録層に吸収されるパワーが減少するためと考えられ
る。
従って、この実施例から記録層厚を10nm以下にする
と記録感度が向上すること、特に3nm以上8nm以下
で大きく向上L5nm近傍で記録パワーは最小値になる
ことが分かも な耘 本実施例では記録層組成としてGe14Sb29
T57を用いた場合について示した力<、  Ge5b
Teの3元系の別の組成を用いた場合でL あるいは異
なる材料系を用いた場合でL その割合は違ってL約1
0ηm以下において記録感度は向上しへ その場合でも
記録感度が最大になるのは記録層厚が約5n幻近傍であ
った 次に本発明による記録感度の向上方法がどの様な材料に
特に有効であるかを調べるために以下のような実験を行
っ九 実施例2 それぞれの材料が本発明による構造にしたとき、どの程
度記録感度が向上するかを明らかにするたべ 2種類の
構造のサンプルを作製し九 一つは12x18nmのガ
ラス基板上に記録層を直接80nm設けた構造であり、
もう一つは12x18mmのアクリル基板上に誘電体層
1100n、 記録層5n[n、誘電体層25n取 反
射層50nmの順に設けた構造であム 成膜はすべて真
空蒸着法により行っ九 誘電体層 反射層の材料は実施
例1と同じとじへ この2種類のサンプルにおいて実施
例1と同様の方法で結晶化時間とアモルファス化感度を
求めk (結晶と異なる構造の結晶間で状態変化を起こ
す材料では準安定な結晶から安定な結晶への転移時間と
、安定な結晶から準安定な結晶への転移に必要なパワー
が記しである) 第1表に記録層組成と結晶化時間の関
係を、第2表に記録層組成とアモルファス化パワーの関
係を示す。
第1表および第2表か収 全での材料において、本発明
の構成に基づいた記録層の薄膜化により、結晶化時間の
長期化とアモルファス化パワーの低下が起こることが分
かも その中でアモルファス化パワーの低下ということ
に注目した場合、Ga50Sb5Q、  Ag25Sb
25Te5Q、  In50Sb17Te33.  G
e14Sb29Te57、In50Ga25Sb25.
  Ge40SnlOTe50ではその割合が大きく、
 5b40Te50SelQ、  Ge50Te40S
elQ、In50Sb50゜Te60Ge5SnlOA
u25では小さいことが分かも この原因としては第1
表に示したようく 膜厚が厚くても結晶化時間が長いも
へ すなわち結晶化速度が遅いもの4友 元々アモルフ
ァス化しやすいためにあえて薄膜化しなくても低いパワ
ーでアモルファス化できるため版 本発明による効果は
少ないカミ膜厚が厚いときに結晶化速度が速いものは、
 薄膜化することで結晶化速度が遅くなり低いパワーで
アモルファス化できるようになるために 本発明による
効果が大きいものと思われも すなわ板 本実施例か社 本発明に用いて特に有効な記
録層材料の特性といては、 記録層をガラス基板上に8
0nmの膜厚で直接設けた場合へ100nS以下のレー
ザー光線の照射によって可逆的な状態変化が可能である
こと、と定義付けることができも 具体的材料としてi
t  Ge5bTe、In5bTe、GaSb、InG
a5b、 Ge5nTe、 Ag5bTeのいずれかの
合金を主成分とするものであ4 記録層組成 Ga50Sb50 Ag25Sb25Te50 In50Sb17Te33 Ge14Sb29Te57 In50Ga25Sb25 Ge40SnlOTe50 Sb40Te50SelO Ge50Te40SelG a50Sb50A 第  1 表 結晶化時間(ns) (以下余白) 記録層組成 第  2 表 アモルファス化へ°ワー(mW) Ga50Sb50 Ag25Sb25Te50 In50Sb17Te33 Ge14Sb29Te57 In50Ga25Sb25 Ge40SnlOTe50 Sb40Te50SelO Ge50Te40SelO In50Sb50 (以下余白) 発明の効果 本発明によゑ 基板上盛ミ 誘電体層 記録籐誘電体層
 反射層の順もしく(上 反射層 誘電体層 記録層 
誘電体層の順に設置す、かつ記録層の層厚を1nm以上
10nm以下とすることでアモルファス化パワーを小さ
くできるた数 記録感度が向上すム したがって、記録
装置に搭載する半導体レーザーの出力を小さくすること
ができ、結果として記録装置を低価格にすることができ
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光学情報記録部材の一例を示す断
面医 第2図は記録層厚と結晶化時間およびアモルファ
ス化パワーの関係を示す図であも1・・・基板 2・・
・記録N!、3・・・誘電体# 4・・・反射層 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名 第 図 2範φ層 トI4I峙トド ぜ ひ−會゛ 恰 g lIg i t’li:兄

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に、誘電体層、記録層、誘電体層、反射層
    の順もしくは、反射層、誘電体層、記録層、誘電体層の
    順に設けた光学情報記録部材において、前記記録層はレ
    ーザー光線等の照射によって光学的に識別可能な状態間
    で可逆的に変化し、かつ層厚が1nm以上10nm以下
    であることを特徴とする光学情報記録部材。
  2. (2)録層の層厚が3nm以上8nm以下であることを
    特徴とする請求項1記載の光学情報記録部材。
  3. (3)記録層の層厚が略5nmであることを特徴とする
    請求項1または2記載の光学情報記録部材。
  4. (4)記録層は、ガラス基板上に80nmの膜厚で設け
    た場合に、100ns以下のレーザー光線の照射によっ
    て可逆的な状態変化が可能であることを特徴とする請求
    項1、2または3記載の光学情報記録部材。
  5. (5)記録層が、GeSbTe、InSbTe、GaS
    b、InGaSb、GeSnTe、AgSbTeのいず
    れかの合金を主成分とすることを特徴とする請求項1、
    2、3または4記載の光学情報記録部材。
JP2255831A 1990-09-25 1990-09-25 光学情報記録部材 Pending JPH04134644A (ja)

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US08/067,146 US5348783A (en) 1990-09-25 1993-05-26 Optical information recording medium

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