JPH04290793A - 相変化型記録材料およびその製造方法 - 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】この発明は、消去と書き換えが可
能な光記録媒体にに用いられる記録材料およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の飛躍的な増大に伴い記録
媒体に対する高密度記録の要請が高まり、加えて効率化
と資源節約という観点から、書き換え型記録材料が必要
不可欠のものとなりつつある。従来から使用されてきた
磁気記録方式を超える高密度記録の実現が期待されてい
る、コンパクト・ディスク（ＣＤ）に代表される光ディ
スクの分野では、記録の書き換えのできない再生専用型
、記録の書き足しはできるが消去の不可能な追記型が広
く使用されている。これに対し、現在光磁気ディスクや
相変化型光ディスクと言われる書き換え可能なタイプの
実用化が進められている。このうち光磁気ディスクは、
磁気材料に入射した光が磁気カ−効果によって回転する
ことを利用して記録・再生を行なうものであるが、この
回転角が小さいためＣ／Ｎ、Ｓ／Ｎ比が大きくとれない
という難点がある。これに対し、相変化型光ディスクは
、室温以上のある温度で相変化が起きる種類の合金にレ
−ザ−光で局所的な加熱・冷却を行なうことにより相変
化を引き起こし、相変化に伴う反射率の変化を記録に利
用するもので、上記光磁気ディスクに較べ、Ｃ／Ｎ、Ｓ
／Ｎ比が比較的大きい利点がある。

【０００３】このような相変化型光記録材料として、相
変化に伴う色調変化によりその反射率変化が肉眼でも確
認可能なＣ／Ｎ、Ｓ／Ｎが大きい材料である銀亜鉛合金
が注目されており、この合金を薄膜に利用した記録用材
料が特開昭６１−１３１２５３号等で提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが上記従来技術に基づき基板上に銀亜鉛合金薄膜を
形成させ、相変化に関する試験を行なったところ、上記
のような反射率変化を伴う可逆的な色調変化はほとんど
起らなかった。このように合金の薄膜化によって相変化
が起りにくくなるという、記録特性の劣化とも言える現
象は、銀亜鉛合金の記録媒体としての実用化に大きな障
害となるものと考えられる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
べく、本発明者らは銀亜鉛合金薄膜の記録特性について
検討を行なった。その結果、この合金薄膜で優れた記録
特性を得るためには、記録材料の製造まま、つまり最初
の記録書き込みを行なう前の薄膜の組織が極めて重要で
あり、具体的には、記録用材料としての最初の書き込み
を行なう前の組織が均質なζ相でなければならないこと
を見出した。そして、上述したような従来の記録材料は
このような均質なζ相が形成されないが故に、十分な記
録特性が得られなかったものであることが確認できた。

【０００６】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴とするところは、亜鉛を２５〜４９ｗ
ｔ％含有した銀亜鉛合金薄膜を有する相変化型記録材料
であって、銀亜鉛合金薄膜が均質なζ相からなることに
ある。また、このような相変化型記録材料を得るための
本発明製造方法の特徴とするところは、亜鉛を２５〜４
９ｗｔ％含有した銀亜鉛合金薄膜の製膜中または／およ
び製膜後に、銀亜鉛合金薄膜を１００℃以上、融点未満
の温度で熱処理することにある。

【０００７】かかる製造法において薄膜の製膜中に熱処
理を行なう場合、薄膜用の基板を加熱することにより薄
膜を熱処理することができる。また、熱処理後の冷却速
度に関しては、２５０〜１５０℃の温度域での冷却速度
を２００℃／秒未満とすることが好ましい。

【０００８】

【作用】以下、本発明の詳細とその限定理由を説明する
。本発明は、室温と高温で異なる色調を持つ２種類の相
構造を採り、且つ高温相を急冷することにより室温相を
安定に存在させることができる記録材料に関するもので
ある。

【０００９】本発明の相変化型材料は、基板上（基板と
の間に中間層を設ける場合もある）に亜鉛を２５〜４９
ｗｔ％含有する銀亜鉛合金薄膜を有している。図１は銀
亜鉛合金の状態図であり、亜鉛を２５〜４９ｗｔ％程度
含む領域では、高温ではβ相（ピンク色）が安定であり
、室温ではζ相（銀色）が安定であることが判る。

【００１０】銀亜鉛合金には銀および亜鉛以外に、第３
成分を添加することができる。例えば、記録を容易にす
るためにβ相とζ相間の変態温度を低下させ、或いは色
調変化に伴う反射率変化を大きくしＳ／Ｎ比を向上させ
る目的で第３成分元素を添加することができる。このよ
うな元素としては、例えばＣｕ、Ｇａ、Ｓｍ等があり、
これら第３成分元素を合計で１０％以下の範囲で添加す
ることができる。

【００１１】本発明の記録材料は基板上に銀亜鉛合金薄
膜を形成させたものであり、その製膜方法としては、蒸
着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電気メッキ法、化
学メッキ法等が挙げられるが、組成の制御の容易さと組
成の安定性の面から、特に蒸着法とスパッタリング法が
最も好ましい。

【００１２】また、薄膜作製時に、銀亜鉛合金薄膜の保
護や記録特性向上のために合金薄膜上や基板上に他の層
を積層或いは張付けすることができる。この記録材料は
レ−ザ−により記録の書き込み等を行なうものであるた
め、これらの層には光を透過する透明な誘導体、特にア
ルミナ、シリカ等が好ましい。

【００１３】図２は本発明の記録材料の薄膜積層部の一
断面例を模式的に示したものである。図において、４は
基板、２は銀亜鉛合金薄膜であり、この銀亜鉛合金薄膜
２の上部には同薄膜の酸化防止や機械的保護を目的とし
た誘導体層１が、また、基板４と銀亜鉛合金薄膜２間に
は両層間を緩衝し、相変化を起し易くすることを目的と
した誘導体層３が形成されている。なお、誘導体層１の
上にさらに機械的保護のための保護膜を張付けることも
できる。また、誘導体層１の側からレ−ザ−光を入射し
て記録の書き込み等を行なう場合には、この誘導体層１
を反射防止膜になるような厚さとすることにより、また
、基板４の側からレ−ザ−光を入射して記録の書き込み
等を行なう場合には、誘導体層３を反射防止膜となるよ
うな厚さとすることにより、レ−ザ−光の吸収効率が上
がり、記録特性を向上させることができる。

【００１４】上記のような組成を有する銀亜鉛合金薄膜
は、記録用材料として製造された段階での組織、つまり
最初の記録書き込みを行なう前の組織が均質なζ相から
なっている。このように均質なζ相とすることによって
のみ、後の炉やレ−ザ−光等による高温相（β相）の形
成・消去による記録の書き込みと消去がスム−ズに引き
起こされ、繰返しの使用が可能となる。銀亜鉛合金薄膜
は、蒸着やスパッタリング等による製膜ままの状態では
均質な室温相（ζ相）ではなく、このためレ−ザ−等に
よる均質な高温相を作ることができず、繰返しの書き込
み、消去を行なうことは不可能である。

【００１５】銀亜鉛合金薄膜は、その製膜中或いは製膜
後に薄膜に対して熱処理を施すことにより均質なζ相と
することができる。この熱処理では、薄膜を１００℃以
上、融点未満の温度に加熱する。加熱温度が低すぎると
ζ相を十分に均質化させることができず、１００℃未満
の加熱温度では熱処理による効果が殆ど期待できない。 この意味で加熱温度は１５０℃以上とすることが特に好
ましい。図３に、この熱処理温度と必要な処理時間との
関係を示すが、高温で加熱するほど処理時間が短くて済
むことが判る。但し、保護膜を形成した状態で熱処理を
行なう場合には、保護膜保護の観点から加熱温度の上限
は５００℃程度とすることが好ましい。

【００１６】このような熱処理は、通常製膜後に電気炉
等で行なわれるが、製膜中に行なうことも可能である。 また、製膜後の熱処理は保護膜の形成の前後いずれで行
なってもよいが、後述するように保護膜形成後に行なう
熱処理は大気中で行なうことができる利点がある。また
、熱処理は電気炉等の炉方式に限らず適宜な方法で実施
することができ、例えば、レ−ザ−ビ−ムをデフォ−カ
スにして銀亜鉛合金薄膜の全面に当てることにより行な
うことも可能である。

【００１７】上記製膜中に行なう熱処理は、基板を加熱
することにより行なう方法が最も容易である。この方法
では基板を１００℃以上、薄膜合金の融点未満の温度、
好ましくは１５０〜５００℃に加熱して薄膜の熱処理を
行なう。なお、薄膜の熱処理は、製膜中および製膜後の
両方で行なうことを妨げるものではない。

【００１８】また、熱処理後の冷却速度に関しては、特
に２５０〜１５０℃の温度領域の冷却速度を２００℃／
秒未満とする必要があり、特に１０℃／秒以下とするこ
とが好ましい。このような特定温度領域の徐冷によって
、より均質なζ相を得ることができる。また、この温度
領域での冷却速度が遅いほどζ相の均一化効果は大きい
。一方、２５０〜１５０℃以外の温度領域においては特
に徐冷の必要はなく、例えば炉内で１５０℃まで徐冷し
た後は炉から取り出し、室温等での通常の冷却を行なう
ことができる。

【００１９】上記熱処理は銀亜鉛合金薄膜上に保護膜が
形成されている場合には大気中で行なうことができるが
、それ以外の場合には合金薄膜の酸化を防止するため真
空または不活性雰囲気中で行なわれる。また、以上のよ
うな熱処理を行なうためには、基板が熱処理温度に耐え
得るものでなくてはならない。ガラス基板を用いる場合
には高温の熱処理でも問題はないが、ポリカ−ボネ−ト
等の耐熱温度が低い基板を用いる場合には、低温で比較
的長時間での熱処理が必要である。以上のような熱処理
を行なうことより、相変化が極めてスム−ズに起り、記
録の繰返し書き込み・消去が可能である均質なζ相の銀
亜鉛合金薄膜を得ることができる。

【００２０】

【実施例】〔実施例１〕スパッタリングによってパイレ
ックス基板上にアルミナの誘電体層、銀亜鉛合金薄膜、
アルミナの誘電体層を順に積層させ、図２に示すような
層構造の試料を作成した。この試料の銀亜鉛合金薄膜は
、厚さが１０００Å、亜鉛含有量が３７ｗｔ％であった
。以上のような層構造を持つ、スパッタリングで作製し
たままの薄膜にレーザー光で熱エネルギーを導入したと
ころ、加熱急冷による相変化によりピンク色の記録スポ
ットが生じた。次に、この銀亜鉛合金薄膜を２００℃に
加熱後徐冷したが、記録スポットは消去されることなく
そのままであった。これに対し、同様にスパッタリング
で作製したままの薄膜を、大気中で４００℃×１０分間
加熱後、１００℃／ｈｒで冷却したものにレーザー光を
照射したところ、上記と同様のピンク色の記録スポット
が生じた。次いで、これを２００℃に加熱後徐冷したと
ころ、上記記録スポットは消えていた。このように、作
製したままの薄膜に対し記録を行なう前に熱処理を行う
ことで、繰り返しの記録・消去が可能となった。図４に
熱処理を行う前後の銀亜鉛合金薄膜のＸ線回折強度の測
定結果を示す。図４のＡはスパッタリングで作製したま
まの薄膜のＸ線回折強度を、同図のＢはスパッタリング
で作製したままの薄膜にレーザー光で熱エネルギーを導
入し、相変化によりピンク色になった場合のＸ線回折強
度を、同図のＣは同様に作製したままの薄膜を４００℃
×１０分間加熱後徐冷した場合のＸ線回折強度を、同図
のＤは上記Ｃの熱処理を行った薄膜にレーザー光を照射
してピンク色になった場合のＸ線回折強度を、それぞれ
示している。図４は、熱処理を行わない薄膜は均一な室
温安定相（ζ相）にも高温相（β相）にもなっていない
が（同図Ａ，Ｂ）、熱処理を行なうことにより完全なζ
相、β相が形成される（同図Ｃ，Ｄ）ことを示している
。

【００２１】〔実施例２〕実施例１と同様の組成と構造
を持つ試料を作製し、この作製ままの薄膜を４００℃×
１０分間加熱後２００℃／秒で冷却したところ、薄膜は
銀色にはならず、ζ相とβ相の混在したものとなった。 この薄膜に対してレーザー光を照射したが、記録の書き
込みを行なうことはできなかった。

【００２２】〔実施例３〕実施例１と同様の組成と構造
を持つ試料を作製するに当たり、スパッタリングによる
パイレックス基板上への銀亜鉛合金薄膜の製膜中に、基
板を２００℃に加熱し、合金薄膜の熱処理を行なった。 製膜後、基板の温度が１５０℃以下になったところで試
料をスパッタリング装置から取り出した。この際、２０
０〜１５０℃での冷却速度は約０．０６℃／秒であった
。このようにして作製した銀亜鉛合金薄膜にレーザー光
で熱エネルギーを導入したところ、加熱急冷による相変
化により高温相（β相）であるピンク色の記録スポット
が生じた。次に、この銀亜鉛合金薄膜を２００℃に加熱
後急冷したところ、記録スポットは消えていた。図５に
合金薄膜（熱処理された薄膜）作製後のＸ線回折強度の
測定結果を示すが、これによれば均一なζ相が形成され
ていることが判る。このことから、基板の加熱によって
製膜中に熱処理を実施した場合でも、薄膜作製後に熱処
理を行なった場合と同様の効果が得られることが確認で
きた。

【００２３】〔実施例４〕実施例１と同様の方法で図２
に示すような層構造の試料を作製した。この試料の銀亜
鉛合金薄膜は、厚さが５０００Å、亜鉛含有量が２７ｗ
ｔ％であった。この作製ままの試料に対し、１５０℃×
９６時間の熱処理を施し、その後徐冷した。この試料に
レーザー光を照射したところ、β相の記録スポットが生
じた。次に、この銀亜鉛合金薄膜を２００℃に加熱後徐
冷したところ、記録スポットは消えていた。

【００２４】〔実施例５〕実施例１と同様の方法で図２
に示すような層構造の試料を作成した。この試料の銀亜
鉛合金薄膜は、厚さが５０００Å、亜鉛含有量が４８ｗ
ｔ％であった。この作製ままの試料に対し、６５０℃×
３０秒の熱処理を施し、その後徐冷した。この試料にレ
ーザー光を照射したところ、β相の記録スポットが生じ
た。次に、この銀亜鉛合金薄膜を２００℃に加熱後徐冷
したところ、記録スポットは消えていた。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の相変化型記録
材料は、その銀亜鉛合金薄膜が製造段階で均質なζ相で
あるため、相変化が極めてスム−ズに生じ、記録の繰返
し書き込み・消去が可能であり、銀亜鉛合金薄膜を利用
した書き換え型光記録媒体の実用化を可能とするもので
ある。また、本発明の製造方法によれば、このような記
録の繰返し書き込み・消去が可能な記録材料を容易に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】銀亜鉛二元系平衡状態図である。

【図２】本発明の記録材料の薄膜積層部の一断面構造例
を示す模式図である。

【図３】合金薄膜の熱処理における熱処理温度と必要処
理時間との関係を示すグラフである。

【図４】実施例１で得られた本発明材および比較材につ
いて、記録前後における銀亜鉛合金薄膜のＸ線回折強度
の測定結果を示すものである。

【図５】実施例３において得られた本発明材について、
その銀亜鉛合金薄膜のＸ線回折強度の測定結果を示すも
のである。

【符号の説明】

１…誘電体層、２…銀亜鉛合金層、３…誘電体層、４…
基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　亜鉛を２５〜４９ｗｔ％含有した銀亜
   鉛合金薄膜を有する相変化型記録材料において、銀亜鉛
   合金薄膜が均質なζ相であることを特徴とする相変化型
   記録材料。
2. 【請求項２】　　亜鉛を２５〜４９ｗｔ％含有した銀亜
   鉛合金薄膜を有する相変化型記録材料の製造方法におい
   て、銀亜鉛合金薄膜の製膜中または／および製膜後に、
   合金薄膜を１００℃以上、融点以下の温度で熱処理する
   ことを特徴とする相変化型記録材料の製造方法。
3. 【請求項３】　　薄膜を形成させる基板を加熱すること
   により、薄膜をその製膜中に熱処理することを特徴とす
   る請求項２に記載の相変化型記録材料の製造方法。
4. 【請求項４】　　熱処理後における２５０〜１５０℃の
   温度域での冷却速度を、２００℃／秒未満とすることを
   特徴とする請求項２または３に記載の相変化型記録材料
   の製造方法。