JPH0448354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は書き換え可能な相変化型光メモリ材料
に係り、特に記録状態が安定であり、かつ書き換
えが迅速に行える相変化型光メモリ材料に関す
る。 ［従来の技術］ 従来、書き換え可能な相変化型光メモリ材料
は、Sn−Se−Te系がある。この記録材料は記録
状態の安定性が充分でなかつた。 Sn−Se−Te系材料では、硝子基板に約700〜
900Aの厚さの真空蒸着を行なうと非晶質な膜が
形成される。この膜の上、下にSiO₂3000Aの膜を
つけて光をあてるか、加熱して結晶化させる。ま
た820μmの半導体レーザー光のパルスをあてる
と、あたつた部分は急速に温度が融点以上に上昇
し、結晶がとける。 レーザー光パルスがなくなると、約10⁹℃／sec
の高速で冷却されるので結晶化せず、非晶質にな
る。この非晶質状態が情報を書き込まれた状態で
ある。この非晶質状態の安定性が充分でなかつ
た。例えばSn₁₃Te₆₉Se₁₈（原子記号の右下ツキの
数字は原子パーセントを表す。）では、示差走査
熱量計ではかつた結晶化温度（T_xという）は120
℃である。またGe₈Sn₅Te₈₇はT_xが約100℃であ
る。これらのものでは50℃に10年保つ条件では結
晶化がある程度おこり得て、非晶質状態が情報を
記録された状態であるが、これが程度問題である
が失われる可能性がある。より安定であることが
望まれる。 さて、Sn₁₃Te₆₉Se₁₈では結晶化する時に、Te
結晶、SnTe結晶、SnSe結晶が析出するのである
が、反射率が向上し、これら結晶がとけこんだ非
晶質状態との間に可視及び赤外域の光に対して大
きな反射率の差（約20％）が生ずる。このTe，
SnTe及びSnSe結晶がとけこんだ非晶質状態に
820μmの半導体レーザー光をあてると加熱され、
Te結晶、SnTe及びSnSe結晶が析出して反射率
がもとの60％にもどる。この消去によつてもとの
結晶状態にもどすには、レーザー光を約6μsec照
射せねばならない。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従来の相変化形可逆光メモリ材料は(1)非晶質状
態の熱的安定性が充分でない。(2)非晶質状態から
レーザー光を、照射して結晶化させるときの時間
が高速でない。ほぼ6μsec以上であつた。 これらの欠点を解決するため、本発明の目的は
相変化形可逆メモリ材料においてTe系カルコゲ
ナイドガラスとしては全く新しい元素の組合せか
らなる光メモリ材料を提供することにある。すな
わち、非晶質状態の熱的安定性が充分に高く、し
かも非晶質状態にレーザー光をあてて結晶化させ
る時間が5μsec以下と高速である光メモリ材料を
提供することである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためには、従来
とは全く異なるAl−Sn−Te系のカルコゲナイド
ガラスを用いれば良いことを見出してなつたもの
である。そして、そのカルコゲナイドガラスの組
成範囲は原子％でAl ７〜18％、Sn ４〜14％、
Te 78〜82％であることが望ましい。この組成以
外の範囲であると充分安定なガラス（非晶質状
態）が得られない。すなわち、Teのみの場合に
は、安定でなく結晶、非結晶の繰返しが制限され
るが、これに上記範囲内でAl，Snを加えると安
定なガラスが得られる。このガラスを光メモリと
して使用する場合、先ず真空蒸着又はスパツタリ
ングによつてカルコゲナイドガラス膜を作成し、
加熱により結晶化させる。メモリさせる場合に
は、強くて短かいパルスのレーザー光を照射する
ことによつてガラス化させ、その反射率を変え
る。またこのメモリを消去する場合には、これに
弱い光を照射して結晶化させれば良い。このよう
にメモリと消去との繰返しは、ガラス化と結晶化
との繰返しであり、このため非晶質状態が安定で
ないとメモリと消去との繰返しが困難となる。 カルコゲナイド膜の厚さは700〜1000A程度が
望ましく、その上下面は、SiO₂膜又はポリイミ
ド等の耐熱プラスチツク性の膜によつて保護され
る。 ［作用］ AlとSnとTeを必須成分とし、これらを独立に
ヒーターにおき、３元の元素の同時真空蒸着をす
る。３元の各ヒーターを加減して、目標の組成の
膜になるように真空蒸着する。膜厚は800Aであ
る。ここで基板はガラス板でもよいし、メチルメ
タアクリレート（PMMA）板でもよい。カルコ
ゲナイド膜の上下面にSiO₂の保護膜を厚さ約
3000Aつける。この保護膜は、レーザー光に対す
る反射防止とカルコゲナイド膜の酸化防止に役立
つている。また強いレーザー光に対して光メモリ
膜のピンホールが出るのを防ぐ作用がある。 ［実施例］ 実施例 １ 純度が5NのAl，Sn，Teを用いてAl₁₅Sn₅Te₈₀
の組成のガラスを合成する。これは結晶が混つて
いる。このガラスの一部を取り、BN（ボロンナ
イドライド）セラミツクのタンマン管（内径1.5
mm、肉厚0.7mm、長さ50mm）のものにこのガラス
をとり、N₂ガス中でBNタンマン管に入れたガラ
スを500℃で溶かし、ついでこれを氷水中に急冷
する。できたガラスはＸ線で非晶質であることが
確認された。示差装置熱量計にかけると図面に示
すようにTeの結晶化による大きな鋭い発熱ピー
クＢが曲線上に見られる。ＣはSnTe結晶である
が、極めて小さい。ピークＤはAl₂Te₃結晶の析
出による発熱である。ピークＥは融解である。
Teの結晶化温度は170℃で充分高い。 さて、Al₁₅Sn₅Te₈₀の組成のターゲツトをつく
り、スパツタリング装置で厚さ800〜900Aの膜を
つくる。この膜の下及び上にSiO₂を3000Aスパツ
タリングでつける。この三層からなる膜はガラス
板上についているとする。はじめ、320℃に加熱
してAl₁₅Sn₅Te₈₀膜を結晶化させておく。次に出
力10mW 820μmを出す半導体レーザー光を集光
して1μm中のスポツトにあてる。これを100nsec
あてて膜のメルテイングポイント（約370℃）よ
り上の温度の加熱により結晶を溶かし、かつ急冷
されて非晶質になる。このときの非晶質状態の反
射率は820μmで40％であつた。ついで、同じ半導
体レーザー光を出力6mWにして、3μsecあてる
と、Al₁₅Sn₅Te₈₀は320℃付近まで加熱されて、
Teを結晶化する。SnTeも僅かだが結晶化する。
ただし、Al₂Te₃は殆んど結晶化していなかつた。
この状態で反射率は60％になつた。更にこの結晶
化した部分に出力10mWのレーザーを100nsec、
パルス状にあてると非晶質になつた。これに出力
6mWのレーザー光を3μsecあてると結晶化した。
反射率60％、すなわち可逆である。 実施例 ２ 純度5NのAl，Sn，Teを用いて、Al₁₁Sn₁₁Te₇₈
の組成のガラスを構成する。前の実施例Al₁₅Sn₅
Te₈₀の場合と同様に、Al₁₁Sn₁₁Te₇₈の合成物をタ
ーゲツトとしてスパツタリングによつてつくられ
た900Aの膜をつくる。この膜の上、下にSiO₂を
スパツタリングで300Aつける。この三層の膜は
ガラス板状につくられている。光をあてて予め
350℃付近に加熱してアンニールすると同時結晶
化する。これに820μmの半導体レーザー光を
1μmφに集光する。これを出力10mWで100nsecあ
てるとその部分は結晶がとけて急冷されてアモル
フアスになる。その反射率は40％であつた。次に
同じ半導体レーザー光を出力6mWにして、2μsec
あてると、結晶化して56％の反射率になつた。こ
れにまた10mWのレーザー光を100nsecあてると
非晶質化して、反射率が40％になつた。即ち可逆
であり、2μsecで消去できて充分な高速である。 またAl₁₁Sn₁₁Te₇₈ガラスを前に述べたボロンナ
イトライドの急冷管によつて急冷して作り、これ
を示差装置熱量計にかけると、Teの結晶化温度
は179℃と充分高温であつて、非晶質状態は熱的
に安定であるといえる。 さらに実施例３〜８は、実施例１，２と同様の
条件で実施したもので、その組成と反射率、結晶
化温度、消去時間を表に示す。

【表】 ［発明の効果］ Al−Sn−Te系の光メモリ材料では(1)情報を書
き込んだ状態（非晶質）が安定である。(2)非晶質
状態に光パルスを与えて結晶化させる時間が
5μsec以下の高温である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明メモリ材料の示差走査熱量計に
よる各温度における発／吸熱ピークを示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 必須成分としてAl，Sn，Teを含むことを特
   徴とするカルコゲナイドガラスを有する書き換え
   可能光メモリ材料。 ２ カルコゲナイドガラスの組成が原子％で、
   Al7〜18％、Sn4〜14％、Te78〜82％の範囲にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   書き換え可能光メモリ材料。 ３ カルコゲナイドガラスが700〜1000Aの膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の書き換え可能光メモリ材料。 ４ カルコゲナイドガラス膜の上下面に保護膜を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の書き換え可能光メモリ材料。