JPH0428587A - 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】 〔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・再生を行ない、かつ、書き換えが可能ないわ
ゆる相変化型光情報記録媒体に関する。

〔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−
非晶質相間或いは結晶−結晶相関の転移を利用する。い
わゆる相変化型光情報記録媒体が良く知られている。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
ーライドが可能であり、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さ
れている。

その代表的な記録材料としては、ＵＳＰ３，５３０，４
４１に開示されているようなＧｅ−Ｔｅ−Ｇｅ−Ｔｅ−
３ｂ−５，Ｇｅ−Ｔｅ−５，Ｇｅ−５ｅ−５，Ｇｅ−５
ｅ−５ｂ、Ｇｅ−Ａｓ−５ｅ、　Ｉｎ−Ｔｅ、　５ｅ−
Ｔｅ、　５ｅ−Ａｓ等の所謂カルコゲン系合金材料が挙
げられる。また、安定性、高速結晶化等の向上を目的と
してＧｅ−Ｔｅ系にＡｕ（特開昭６１−２１９６９２号
公報）、Ｓｎ及びＡｕ（特開昭６１−２７０１９０号公
報）、　Ｐｄ（特開昭６２−１９４９０号公報）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
的として、Ｇｅ−Ｔｅ−５ｅ−３ｂの組成比を特定した
材料（特開昭６２−７３４３８号公報）の提案等もなさ
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
を満足し得るものとはいえない。

また、特開昭６３−２５１２９０号公報には、結晶状態
が実質的に３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゛１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（例えば工ｎ１ｓｂＴｅ、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、消去に要するレーザーパワーは未だ充分ではな
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。

更に、特開平１−２７７３３８号公報には（ＳｂａＴｅ
、−ａ）ｚ−ｙＭｙ（ここで０．４≦ａ＜０．７、Ｙ≦
０．２であり、旧ま八ｇ。

Ａｊ２．Ａｓ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、
Ｐｂ、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。）で表わ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Ｓｂ２　Ｔｅ１であり、ｓｂ過剰にすることにより、
高速消去、繰り返し特性を向上させ、Ｈ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、この文献にはオーバーラ
イド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）、記録感度も不充分であ
る。

同様に、特開昭６０−１７７４４６号公報では記録層に
（Ｉｎｘ−ｘｓｂｘ）ｘ−ｙＭｙ（０，５５≦Ｘ≦０．
８０．０≦Ｙ≦０．２０であり１ＭはＡｕ、　Ａｇ−Ｃ
ｕ、　Ｐｄ、Ｐｔ、ＡＱ、　Ｓｉ、Ｇｅ、　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Ｇｅ
Ｔｅ−５ｂ２Ｔｅ３−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、オーバーライド時の消し残
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、レーザー光照射時間が１００ｎｓｅｃ以下とい
う条件下で光記録媒体面でのレーザー書込みパワーにつ
いては、現在までの報告例のいずれもが。

１５■す程度以上のパワーを必要としており、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・消去のくり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、くり返し性能向上に対しても大きな障害となってい
る。

〔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〕

本発明は記録層が基板上に形成された光情報記録媒体に
おいて、前記記録層の主成分が下記一般（ｘＧａＴｅ（
１−ｘ）Ｓｂ、Ｔｅ、）□−ａＭａ（但し、　０＜ｘ（
１，０，６≦８≦０．９５であり、Ｎはｓｂ及び／又は
Ｂｉである。） で表わされ、かつ、　ｘＧｅＴｅ（１−ｘ）Ｓｂ、Ｔｅ
、相とＨ相との混相よりなることを特徴としている。

本発明者らは、記録層材料として前記一般式で表わされ
る物質を主成分として用いれば前記課題が達成しうろこ
とを確めた。本発明はそれによりなされたものである。

本発明をさらに詳細に説明すると１本発明に係る記録層
はＧｅＴｅ−３ｂ、　Ｔｅ３系の相と、　ｓｂ及び／又
はＢｉの単独又は合金系の相とが混相の状態で存在して
いる。

ところで、　ＧｅＴｅ−３ｂ、Ｔｅ、系は、ＧｅＳｂ、
　Ｔｅ７、ＧｅＳｂ。

Ｔｅ９．　ＧｅＳｂ２Ｔｅｓの３つの結晶相をもち、　
ＧｅＴｅの組成が増加するに従って融点が高くなること
は知られており、このものでは結晶−非晶質の相変化に
よって反射率変化を生じさせて記録又は消去等を行なっ
ている０本発明の記録層は、そうした５ｅＴｅ−５ｂ、
　Ｔｅ系の相に、前記一般式でにとして表わされたｓｂ
又はＢｉの単独相又は合金相を混在させている。

このに相がｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ、Ｔｅ３相（Ｇ
ｅＴｅ−５ｂ、　Ｔｅ、系相）に混在されていることに
より、著し高い消去比が得られるようになる。こうした
現象をｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ２Ｔｅ３相としてＧ
ｅ２Ｓｂ２Ｔｅ、を選択し、阿としてｓｂを選択したも
のの例で説明すれば、次のとおりである。

前記一般式から判るように、本発明の記録層においては
、ｓｂ相の量がＧｅ、　Ｓｂ、　Ｔｅｓ相の量に比較し
て極めて大きくなっている。即ち、前者のｓｂ相の量は
混和全体の６０〜９５％を占めている。なお、前記一般
式において、ａの値が０．６未満又は０．９５を超える
と消去比の向上に効果が認められなくなる。また、記録
層には他の不純物（例えば酸素など）が微量（１重量ｘ
以下）含まれていてもかまわない。

即ち、高消去比が得られるという事は記録部に対して消
去動作が行なった時記録部を完全におおいつくす形で結
晶化が進行する事を意味している。

そこで非晶質としての記録部において多量のｓｂの均一
核形成ならびに成長が先ず進行し、それに並行してｓｂ
結晶相の表面からＧｅ、　Ｓｂ、　Ｔｏ、の不均一核形
成及び成長が進行するというプロセスが生じているもの
と考えられる。これによれば、消去のレーザービームに
温度の分布があったとしても、記録層に均一的に分布し
てるｓｂは結晶化しやすい物質である為容易に結晶核と
しての機能を果せる事が期待できる。

また、Ｇｅ、　Ｓｂ２Ｔｅ、の三元化合物に多量のｓｂ
を共存させた記録層によれば、 （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ラストが大きくなりＣ／Ｎ
が向上する。

（３）オーバーライド時の消去比が飛躍的に向上する、 なども認められた。

これまでは、前記一般式において、ｘＧｅＴｅ・（１−
ｘ）Ｓｂ、　Ｔｅ、が化学量論三元化合物としてのＧｅ
、　Ｓｂ、　Ｔｅ。

を例にとって説明してきたが、これはＧｅＳｂ、　Ｔｅ
いＧｅＳｂ４Ｔｅ、についても同様な傾向がみられ、ま
た、Ｎとしてｓｂに代えてＢｉ又は５ｂ−Ｂｉ金合金使
用したとしても同様な傾向がみられる。

本発明の光情報記録媒体は、基本的には、かかる記録層
が２００〜１００００人厚、好ましくは５００〜３００
０人厚、更に好ましくは７００〜２０００人厚で基板上
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、樹脂基板が成型性、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、ウレタン樹脂等が挙げられるが
、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、また、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良い。

本発明の光情報記録媒体には、必要に応じて。

耐熱保護層１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、５ｉＯ１Ｓｉｎ２、Ｚｎ
Ｏ１ＳｎＯ，、＾Ｑ２０．、Ｔｉｅ、、Ｉｎ、Ｏａ、阿
ｇＯ，ＺｒＯ□等の金属酸化物、Ｓｉ、　Ｎ、、＾ＱＮ
、　ＴｉＮ、　ＢＮ、　ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、Ｉ
ｎ、　Ｓ、、Ｔａ５４等の硫化物、ＳｉＣ，ＴａＣ，Ｂ
、Ｃ，ＶＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣ等の炭化物やダイヤモンド
状カーボン或いはそれらの混合物が挙げられる。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
性保護層は各種の気相成膜法、例えば、真空蒸着法、ス
パッタ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンブレ
ーティング法、電子ビーム蒸着法等によって形成できる
。

耐熱性保護層の膜厚としては２００〜５０００人、好適
には５００〜３０００人とするのが良い。２００人より
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、５０００人より厚くなると感度低下を来たした
り界面剥離を生じ易くなる。また必要に応じて、保護層
を多層化することもできる。

反射層にはＡＱ、　ＡＱ合金、Ａｕ合金、Ｃｕ合金など
の薄膜（３００〜１０００人厚くらい）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良い。

記録膜の製膜法としては、前記気相成膜性以外にゾル−
ゲル法のような湿式プロセスも適用可能である。

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。

ターゲット：　ｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ、Ｔｅ３＋
Ｍ（例えばＧｅ、Ｓｂ、　Ｔｅ５＋　Ｓｂ）スパッタ（
反応）時性力＝０．５〜２０Ｐａｒｆバ’７−　：　２
０１〜ＩＫＩＩＩスパッタガス：Ａｒ＋（Ｏ□：膜中酸
素量制御時）スパッタ時間：１０秒〜２０秒 等があげられるが、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し一ザー光
、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、ドライブに取付け
る際、小型でコンパクトな半導体レーザーのビームが最
適である。

〔実施例〕

実施例１〜３、比較例１及び２ ピッチ約１．６ｐｍ、深さ約７００人の溝付で厚さ１．
２ｍｍの８６■■φポリカーボネート基板上にｒｆ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、５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５ｉ３Ｎ４（約
２０００入庫）、上部耐熱保護層としてはＳｉ、　Ｎ４
（約１０００入庫）、反射層としてはＡＱＣ約５約５八
０光ディスクの評価は８３０ｎ＋ａの半導体レーザー・
光をＮＡ　Ｏ．５のレンズを通して記録層面で約ＩＩＮ
Ｉφのスポット径に絞りこみ基板側から照射することに
より行なった。

成膜後の記録層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充
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／ｓとした。

記録の書込み条件は、線速度７＋＋＋／ｓ、周波数３．
７ＭＨｚ一定とし、レーザーパワー（Ｐｗ）を７−１４
ｍ１Ｎまで変化させた。

読みとりパワー（ＰＲ）は１．０ｍＶ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
時のレーザーパワー（Ｐｖ）と最適消去パワー（ＰＥ）
、並びに、得られたＣハ値及び消去比をも併せて表−１
に示す。

表−１ 続いて、オーバライド特性を評価した。方法は２つの書
き込み周波数ｆ□＝３．７ＭＨｚ．　ｆ，＝４．５Ｍ）
Ｉｚで交互にオーバライドを実施した。また、オーバラ
イド時の書き込みパワー（Ｐｗ）及び消去パワー（ＰＥ
）はディスによって最適な値を選択した。表−２にその
結果を示す。

表−２ 〔発明の効果〕 実施例の記載からも明らかなように、本発明の光情報記
録媒体の使用によれば下記のごとき効果がもたらされる
６ （１）記録・消去時に要求される加熱温度が低い。

また、本発明で用いられる材料は光吸収率が高いため、
レーザー光の吸収時の記録層加熱昇温効率も高い。従っ
て、必要レーザーパワーを低くすることができる。即ち
記録・消去感度が大巾に向上する。

（２）必要レーザーパワーを低くできるため、市販の安
価で安定した半導体レーザーを使用できる。

（３）レーザー光照射部の温度を低く抑えることが可能
な為、熱損傷による特性劣化を低減できる。

（４）オーバライド時の消去比を高くできる。

特許出願人　株式会社　リ　　コ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に記録層が形成されたものであって、その
   記録層の主成分は下記一般式 ｛ｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ＿２Ｔｅ＿３｝＿１＿−
   ＿ａＭａ（但し、０＜ｘ＜１、０．６≦ａ≦０．９５で
   あり、ＭはＳｂ及び／又はＢｉである。） で表わされ、かつ、ｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ＿２Ｔ
   ｅ＿３相とＭ相との混相よりなることを特徴とする光情
   報記録媒体。
2. （２）前記一般式におけるｘＧｅＴｅ・（１−ｘ）Ｓｂ
   ＿２Ｔｅ＿３がＧｅＳｂ＿２Ｔｅ＿４、Ｇｅ＿２Ｓｂ＿
   ２Ｔｅ＿５及びＧｅＳｂ＿４Ｔｅ＿７から選ばれる三元
   化合物の少なくとも１つである請求項１に記載の光情報
   記録媒体。