JPH04267192A - 光情報記録媒体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光情報記録媒体に関し、
詳しくは、光ビームを照射することにより記録層材料に
相変化を生じさせ、情報の記録、再生を行い、かつ、書
換えが可能ないわゆる相変化型光情報記録媒体に関する
。

【０００２】

【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一
つとして、結晶−非晶質層間あるいは結晶−結晶相間の
転移を利用する、いわゆる相変化型記録媒体がよく知ら
れている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビームに
よるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の光学系
もより単純であることなどから最近その研究開発が活発
になっている。その代表的な記録材料としては、ＵＳＰ
　３，５３０，４４１に開示されているような、Ｇｅ−
Ｔｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ−Ｓ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ、Ｇｅ−
Ｓｅ−Ｓ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ、Ｉｎ
−Ｔｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓなどのいわゆるカルコ
ゲン系合金材料があげられる。又、安定性、高速結晶化
などの向上を目的にＧｅ−Ｔｅ系にＡｕ（特開昭６１−
２１９６９２）、Ｓｎ及びＡｕ（特開昭６１−２７０１
９０）、Ｐｄ（特開昭６２−１９４９０）等を添加した
材料の提案や、記録／消去の繰返し性能向上を目的にＧ
ｅ−Ｔｅ−Ｓｅ−Ｓｂの組成比を特定した材料（特開昭
６２−７３４３８）の提案などもなされている。しかし
ながら、そのいずれもが相変化型書換え可能光メモリー
媒体として要求される諸特性のすべてを満足しうるもの
とはいえない。

【０００３】また、特開昭６３−２５１２９０号公報に
は、結晶状態が実質的に三元以上の多元化合物単相から
なる記録層を形成した光情報記録媒体（以降「光記録媒
体」と略記することがある）が提案されている。ここで
の“実質的に三元以上の多元化合物単相”とは、三元以
上の化学量論組成をもった化合物（例えばＩｎ３ＳｂＴ
ｅ２など）を記録層中に９０原子％以上含むものとされ
ている。そして、このような記録層を用いることにより
、高速記録、高速消去が可能となるとしている。だが、
このものでは記録、消去に要するレ−ザ−パワ−は未だ
充分ではなく、消去比も低い（消し残りが大きい）等の
欠点を有している。

【０００４】更に、特開平１−２７７３３８号公報には
（Ｓｂａ　Ｔｅ１−ａ　）１−Ｙ　ＭＹ　（ここで０．
４　≦ａ＜０．７　、Ｙ≦０．２　であり、ＭはＡｇ、
Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｐ
ｂ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎ及びＺｎからなる群から選
ばれる少なくとも１種である。）で表される組成の合金
からなる記録層を有する光記録媒体が提案されている。 この系の基本はＳｂ２Ｔｅ３であり、Ｓｂ過剰にするこ
とにより、高速消去、繰返し特性を向上させ、Ｍの添加
により高速消去を促進させている。加えて、ＤＣ光によ
る消去率も大きいとしている。しかし、この文献にはオ
−バ−ライト時の消去率は示されておらず（本発明者ら
の検討結果では消し残りが認められた）、記録感度も不
十分である。

【０００５】同様に、特開昭６０−１７７４４６号公報
では記録層に（Ｉｎ１−Ｘ　ＳｂＸ　）１−Ｙ　ＭＹ　
（０．５５≦Ｘ≦０．８０、０　≦Ｙ≦０．２０であり
、ＭはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｂｉである。）なる合金
を用い、また、特開昭６３−２２８４３３号公報では記
録層にＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３−Ｓｂ（過剰）なる合金
を用いているが、いずれも感度、消去比等の特性を満足
するものではない。これまでみてきたように、光記録媒
体においては、特に記録感度、消去感度の向上、オ−バ
−ライト時の消し残りによる消去比低下の防止、並びに
記録部、未記録部の長寿命化が解決すべき最重要課題と
なっている。中でも、レ−ザ−光照射時間が１００ｎｓ
ｅｃ以下という条件下で光記録媒体面でのレ−ザ−書き
込みパワ−については、現在までの報告例のいずれもが
、１５ｍＷ程度以上のパワ−を必要としており、転送速
度向上のためには大きな障壁となっている。それに加え
、記録、消去の繰返し時に発生する熱により、記録層、
耐熱保護層等が損傷を受け、特性劣化を招来することか
ら、繰返し性能向上に対しても大きな障害となっている
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な欠点、不都合を解消し、良質の相変化型光情報記録媒
体を提供するものである。

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に記録
層が形成されたものであって、記録層が少なくともＡｇ
，Ｓｂ，Ｔｅを含み、記録時に一様なアモルファス相を
形成し、消去時にＡｇＳｂＴｅ２相が相分離して結晶化
する事を特徴としている。本発明者らは、記録層材料と
して前記のような相変化を行うものを用いれば前記課題
を達成しうることを確かめた。本発明はそれによりなさ
れたものである。

【０００７】本発明をさらに詳細に説明すると、本発明
に係る記録層は構成元素として少なくともＡｇ、Ｓｂ、
Ｔｅを含むものである。これらに加えてＩｎ、Ｇｅ、Ｓ
ｅ、などを構成元素としてもよい。これらの元素は記録
時には一様なアモルファス相を形成している。一方、消
去時にはＡｇＳｂＴｅ２相とＸ相に分相して結晶化する
。この場合ＡｇＳｂＴｅ２相は結晶化するが、Ｘ相は結
晶化してもアモルファス状態でもよい。Ｘ相は単相でも
よいし、複数の相でもよい。Ｘ相としては、Ａｇ、Ｓｂ
、Ｔｅ、Ｉｎなどの単元素からなるものや、Ｉｎ−Ｓｂ
、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｔｅな
どの多元素からなるものがある。Ｘ相としては光吸収係
数が１０２ｃｍ−１以上のものが望ましい。また、記録
層には他の不純物（例えば酸素など）が微量（１原子％
以下）含まれていてもよい。この様な記録層はスパッタ
リング、蒸着などの薄膜製膜法によって基板上に製膜す
る。基板上に堆積した膜はアモルファス状態であること
が多いが、これを熱処理してＡｇＳｂＴｅ２相とＸ相に
相分離させることにより初期化する。熱処理方法として
はレ−ザ−ビ−ムによる方法、ヒ−タ−による方法など
がある。レ−ザ−ビ−ムによる場合、レ−ザ−ビ−ム強
度、基板（ディスク）回転数を制御することにより熱処
理条件を任意に選択できるため好適である。

【０００８】ところで、記録パワ−（Ｐｗ）のレ−ザ−
ビ−ムを照射した場合、記録層のＡｇＳｂＴｅ２相とＸ
相は溶融後急冷されて一様なアモルファス状態になる。 つぎにこのアモルファス状態の記録部に消去パワ−（Ｐ
ｅ）のレ−ザ−ビ−ムを照射すると初期化の場合と同様
にＡｇＳｂＴｅ２相とＸ相に相分離してＡｇＳｂＴｅ２
の結晶化が起こる（消去）。この様に消去時に一様なア
モルファス相からの相分離でＡｇＳｂＴｅ２相ができ、
これが結晶化することにより、ディスクの反射率が変化
して、ここに記録、消去が行われると共に、著しく高い
消去比が得られるようになる。

【０００９】高い消去比が得られるメカニズムは必ずし
も明確にはなっていないが、つぎのように考えることが
できる。ＡｇＳｂＴｅ２は元々結晶化しやすい物質であ
るため、相分離によってＡｇＳｂＴｅ２を得ることで高
消去率が期待できる。逆に結晶化しやすいために記録時
（アモルファス状態）での安定性に問題があった。とこ
ろが本発明の記録層では記録部の状態はＡｇＳｂＴｅ２
（アモルファス）とは異なった状態（例えばＡｇ−Ｉｎ
−Ｔｅ−Ｓｂ）であるため、安定性を改善することがで
きる。つまりこの系では記録、消去の過程が単純な結晶
化過程ではなくて、結晶化スピ−ドの速いＡｇＳｂＴｅ
２相の相分離過程になっているために、結晶化スピ−ド
が速く（つまり高い消去比が得られる）なおかつ記録状
態が安定になっていると思われる。ここでの相分離の起
こり易さはアモルファス状態の組成、従って相分離で生
じるＸ相に依存する。前述のようにＸ相としてはいろい
ろな系を用いることができるが、高消去率の点でＩｎ−
Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅなどが好適である。またＸ相は
記録層の熱伝導率にも影響を与えるため、Ｘ相の組成を
選択することによりオ−バ−ライトモ−ドでのＣ／Ｎ、
消去率を改善することができる。

【００１０】本発明に係る記録層によれば、（１）光吸
収率が大きくなり、記録、消去感度が向上する。 （２）転移前後の光学的コントラストが大きくなりＣ／
Ｎが向上する。 （３）オ−バ−ライト時の消去比が飛躍的に向上する。 等も認められた。本発明の光情報記録媒体は、基本的に
は、かかる記録層が２００〜１００００Å厚、好ましく
は５００〜３０００Å厚、更に好ましくは７００〜２０
００Å厚で基板上に形成されたものからなっている。本
発明で用いられる基板は通常、ガラス、セラミックス、
あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コスト等の点
で好適である。樹脂の代表例としてはポリカーボネート
樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂
、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチ
レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ
素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等があげられるが
、加工性、光学特性等の点でポリカーボネート樹脂、ア
クリル系樹脂が好ましい。又、基板の形状としてはディ
スク状、カード状あるいはシート状であってもよい。

【００１１】本発明の光情報記録媒体には、必要に応じ
て、耐熱保護層、表面保護層、反射層、放熱層、接着層
等の補助層が設けられてもよい。耐熱性保護層の材料と
しては、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２
Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の金
属酸化物、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ
などの窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＴａＳ４等の硫化
物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣな
どの炭化物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの
混合物があげられる。必要に応じては、不純物を含んで
いてもよい。このような耐熱性保護層は各種気相成膜法
、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶ
Ｄ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビー
ム蒸着法等によって形成できる。

【００１２】耐熱性保護層の膜厚としては２００〜５０
００Å、好適には５００〜３０００Åとするのがよい。 ２００Åより薄くなると耐熱性保護層としての機能を果
たさなくなり、逆に５０００Åより厚くなると、感度低
下をきたしたり、界面剥離を生じやすくなる。又、必要
に応じて保護層を多層化することもできる。反射層と放
熱層を兼ねるものとして、Ａｌ、Ａｕなどの薄膜（２０
０〜２０００Å厚くらい）が用いられる。本発明におけ
る相変化材料は単層のみならず、多層膜あるいは超微粒
子状の相変化物質を耐熱性マトリックス中に分散せしめ
たようなものであってもよい。記録層の製膜法としては
、前記気相成膜法以外にゾル−ゲル法のような湿式プロ
セスも適用可能である。

【００１３】気相成膜法の中では、膜の特性、成膜の容
易さ等の点で高周波（ｒｆ）スパッタ法が好適な方法で
ある。 ｒｆスパッタ法の代表的な記録層作製条件としては、タ
−ゲット：（ＡｇＳｂＴｅ２）（Ｉｎ１．５Ｓｂ３．５
Ｔｅ）スパッタ（反応）時圧力：０．５〜２０Ｐａｒｆ
パワ−：２０Ｗ〜１ＫＷ スパッタガス：Ａｒ＋（Ｏ２：膜中酸素量制御時）スパ
ッタ時間：１０秒〜２０分 等が挙げられるが、製膜法及び条件については何ら限定
されるものではない。記録、再生及び消去に用いる電磁
波としては、レ−ザ−光、電子線、Ｘ線、紫外線、可視
光線、赤外線、マイクロ波等種々のものが採用可能であ
るが、ドライブに取り付ける際、小型でコンパクトな半
導体レ−ザ−のビ−ムが最適である。

【００１４】

【実施例】以下、実施例および比較例によって本発明を
具体的に説明する。 実施例１、比較例１及び２ ピッチ約１．６μｍ、深さ約７００Åの溝付きで、厚さ
１．２ｍｍの８６ｍｍφのポリカーボネート基板上にｒ
ｆスパッタリング法により下部（基板側）耐熱保護層、
記録層、上部耐熱保護層、反射層を順次積層し、３種類
の評価用光ディスクを作製した。各層に用いた材料と膜
厚とを下記表１に示した。なお共通して、下部耐熱保護
層としてはＳｉ３Ｎ４（約２０００Å厚）、上部耐熱保
護層としてはＳｉ３Ｎ４（約１０００Å厚）、反射層と
してはＡｌ（約５００Å厚）とした。光ディスクの評価
は８３０ｎｍの半導体レーザー光をＮＡ　０．５のレン
ズを通して記録層面で約１μｍφのスポット径にしぼり
込み基板側から照射することにより行った。成膜後の記
録膜は非晶質であったが、測定に際し最初に記録層面で
４〜１０ｍＷのＤＣ光でディスク全面を十分に結晶化さ
せ、それを初期（未記録）状態とした。ディスクの線速
度は７ｍ／ｓｅｃとした。記録の書き込み条件は、線速
度７ｍ／ｓ、周波数４ＭＨｚ一定とし、レ−ザ−パワ−
（Ｐｗ）を７〜１４ｍＷまで変化させた。読み取りパワ
−（Ｐｒ）は１．０ｍＷとした。Ｃ／Ｎ（キャリア対ノ
イズ比）値が飽和もしくは最大となった時のレ−ザ−パ
ワ−（Ｐｗ）と最適消去パワ−（Ｐｅ）、並びに、得ら
れたＣ／Ｎ値及び消去比をも併せて表１に示す。

【００１５】

【表１】 続いて、オ−バ−ライト特性を評価した。方法は２つの
書き込み周波数ｆ１＝４ＭＨｚ、ｆ２＝５ＭＨｚで交互
にオ−バ−ライトを実施した。また、オ−バ−ライト時
の書き込みパワ−（Ｐｗ）及び消去パワ−（Ｐｅ）はデ
ィスク７によって最適な値を選択した。その他の条件は
書き込みテスト時と同様にした。表２にその結果を示す
。

【００１６】

【表２】

【００１７】また、オ−バ−ライトした記録層の記録部
、消去部のそれぞれに電子線回析を行ったところ、記録
部についてはアモルファス特有のブロ−ドなリングパタ
−ンが観察された。これに対して消去部については記録
部と似たリングパタ−ンに加え、明確な回析斑点が見ら
れた。この回析斑点はＡｇＳｂＴｅ２の面間隔と一致し
ており、消去時にＡｇＳｂＴｅ２が相分離していること
が確認された。また記録部のリング径と消去部のリング
径とは異なっており、違ったアモルファス状態になって
いることがわかる。したがって、実施例１のディスクで
は本発明の特徴である アモルファス←→ＡｇＳｂＴｅ２＋アモルファス（Ａｇ
−Ｉｎ−Ｔｅ−Ｓｂ）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（Ｉｎ−Ｔｅ−Ｓｂ）なる相分離が記録←→
消去でおこっていることがわかる。

【００１８】

【発明の効果】実施例の記載からも明らかなように、本
発明は相変化型光記録媒体として優れた性能を有し、特
にオ−バ−ライト時の消去比が飛躍的に向上しており、
更に、記録感度の点で高感度化が達成される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上に記録層が形成されており、そ
   の記録層が少なくともＡｇ，Ｓｂ，Ｔｅを含み、記録時
   に一様なアモルファス相を形成し、消去時にＡｇＳｂＴ
   ｅ２相が相分離して結晶化する事を特徴とする光情報記
   録媒体。