JPH0482779A

JPH0482779A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH0482779A
Application number: JP2194778A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kobayashi; 英夫小林; Osamu Ueno; 修上野; Kiichi Kamiyanagi; 喜一上柳
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1992-03-16

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、レーザビーム等の光ビームを記録材料層へ照
射してその照射部位の光学的性質を変化させ、この光学
的性質の変化を利用して情報の記録・再生、又は記録・
再生・消去を行う書換え可能な光記録媒体に係り、特に
、情報の書込み若しくは書換えを高速で行え、しかも、
この記録情報を長期に亘って保持できる光記録媒体の改
良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、レーザビーム等の光ビームを利用して情報の記録
を行う書換え可能な光記録媒体として光磁気記録媒体が
あり一部において実用化されている。すなわち、この方
式は光エネルギと磁界を印加し、記録材料層の磁化方向
を反転させて情報の書込みを行う一方、磁化方向による
ファラデー回転角あるいはカー回転角の違いを検出して
再生信号を求める方式である。

しかし、この方式においては少なくとも１セクタ以内で
書換えを行うための実用的な方法がないため限られた分
野に応用されているに過ぎないものであった。

一方、書換え可能なもう一つの光記録媒体としてｒ結晶
−アモルファス状態の相変化を利用する、所謂、相変化
型の光記録媒体が研究途上にある。

すなわち、この方式は、第２図に示すように結晶質状態
（ｃｒ）にある記録材料層（ａ）の一部へ高出力のレー
ザビームを照射し、その部位の記録材料層（ａ）を溶融
後急冷することでアモルファス状態（ａｍ）に変化させ
、通常、これを記録状態に対応させる一方、消去に際し
ては第３図に示すようにその記録部位へ低出力のレーザ
ビームを照射し、溶融後、徐冷することで結晶質状態（
ｃｒ）に戻すという方法で行われている。

そして、この方式においては２つの光ビームを用いて１
セクタ一以内での書換え（すなわち、記録されている情
報を先行ビームで消去した後、次の光ビームで記録を行
う）ができるほか、結晶化時間の短い記録材料を適用し
た場合には１つの光ビームによるオーバーライド（すな
わち、ビームの出力を選択的に切換えながら記録又は消
去を行う情報の同時書換え）が可能となるため、様々な
分野において応用できる利点を有している。

ところで、この相変化型の光記録媒体に適用される記録
材料としては、光学系の簡素化あるいは転送速度の向上
を図る観点からその結晶化時間が短いものが好ましく、
かつ、記録された情報を長期に亘って保持させる観点か
らそのアモルファス相における安定性が高いもの（通常
、記録材料の結晶化温度により評価される）が好ましく
、上記結晶化時間については１００　ｎｓ以下、好まし
くは５０ｎｓ以下であることが、一方、結晶化温度につ
いては最低１４０８Ｃ以上必要であるとされていた。

そして、これ等２つの要求を満たす材料として［信学会
ＣＰＭ８７−８８　＋１９８７］並びに特開昭６３−２
２５９３４号公報においてはＧｅ−３ｂ−Ｔｅの３元系
記録材料が開示されている。すなわち、この３元系記録
材料は、結晶化時間は短い（３０ｎｓ）がアモルファス
相の安定性が充分でない（結晶化温度：１００°ｃ）　
５ｂ２Ｔｅ＋と、アモルファス相の安定性は充分である
（結晶化温度＝２００°Ｃ）が結晶化時間の長い（１０
０ｎｓ以上）　ＧｅＴｅとを混合して合成されているも
ので、上記Ｓｂ＋ＴｅａとＧｅＴｅとの中間的な性質を
具備するものであるとされていた。

しかし、このＧｅＴｅは上述したようにその結晶化時間
が長＜　（１００ｎｓ以上）、その混合比が高くなるに
つれてＧｅ−３ｂ−Ｔｅの結晶化時間も長くなる欠点が
あり、１４０°Ｃ以上の結晶化温度を確保する組成のＧ
ｅ−３ｂ−Ｔｅにおいてはその結晶化時間が５０ｎｓ以
上になってしまうため、その実用化は可能であるものの
特性的には十分なものでなかった。

一方、上記２つの要求を満たす他の記録材料として特開
昭６２−２４１１４５号公報においてはＧａ−３ｂ−Ｔ
ｅの３元系記録材料が挙げられている。

すなわち、このＧａ−３ｂ−Ｔｅは、［ＡＰＰＬＩＥＤ
　０ＰＴＩＣ３：Ｖｏｌ、　２６．　Ｎｏ、　２２：　
１５／Ｎｏｖ、　／’　８７］で報告されているように
結晶化時間が短＜　（２０ｎｓ）、アモルファス相の安
定性も高い（結晶化温度＝３５０℃）がそのアモルファ
ス化に難のあるＧａＳｂに、アモルファス化し易いＴｅ
を添加してそのアモルファス化の改良を図った記録材料
で、上記Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅと同様、結晶化時間とアモル
ファス相の安定性に関する２つの要求を具備する材料と
されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記ＧａＳｂについてそのアモルファス化の
改善を図るためには、上記Ｔｅを、望ましくは１０ａｔ
％（原子％）以上添加する必要があった。

しかし、Ｇａ−５ｂ−Ｔｅ中のＴｅの割合が１０ａｔ％
を越えた場合、アモルファス化の改善は図れるものの特
開昭６２−２４１１４５号公報においても述べられてい
るように上記Ｇａ−３ｂ−Ｔｅの結晶化時間が著しく長
くなってしまう（すなわち、結晶化速度が著しく遅くな
ってしまう）問題点があり、かつ、Ｔｅの結晶化温度は
１０℃と低いことからＴｅの割合が増えるに伴いＧａ−
３ｂ−Ｔｅの結晶化温度も急激に低下しそのアモルファ
ス相の安定性も劣化する問題点があった。

このため、上記Ｇｅ−３ｂ−Ｔｅと同様、その実用化は
可能であるものの特性的には未だ充分でない問題点があ
った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上の問題点に着目してなされたもので、その
課題とするところは、アモルファス化に難はあるものの
結晶化時間が短く、かつアモルファス相の安定性も高い
ＧａＳｂと、結晶化時間が短く、そのアモルファス化も
容易で、しかも結晶化温度がＴｅより高いＶｂ２ｖｒｂ
、とで上記記録材料を構成することにより、情報の書込
み若しくは書換えを高速で行え、しかも、この記録情報
を長期に亘って保持できる光記録媒体を提供することに
ある。

すなわち本発明は、光、熱等の手段により可逆的に相変化する記録材料層を
基板上に備え、この相変化に伴う光学的性質の変化を利
用して情報の記録・再生、又は記録・再生・消去を行う
光記録媒体を前提とし、上記記録材料が、（ＧａＳｂ）１００−、（Ｖｂ＋ＶＩｂｓ）。

（但し、Ｖ　ｂ、　ＶＩ　ｂｓは周期表上のＶｂ族元素
とＶＩを族元素とで構成されその化学式がＶｂ２ＶＩｂ
３で表現される化学量論化合物又はこの化学量論化合物
の２種以上の混合物であり、また、Ｘの範囲は、７ｍｏ
ｌＸ≦　Ｘ　≦９５ｍｏｌＸである）で示される組成物
にて構成されていることを特徴とするものである。

このような技術的手段おいて上記Ｖ　ｂ　ｙ　ＶＩ　ｂ
　ｓとしては、Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｂｉ等のＶｂ族元素と
、Ｓ　、　Ｓｅ、　Ｔｅ等のＶＩを族元素で構成されそ
の化学式がｖ　ｂ、ＶＩを。

で表現される５ｂ２Ｔｅｓ、Ｂ＋ｔＴｅｌ、５ｂｚＳｅ
＋、Ｂ＋ｔＳｅ＋、Ｓｂ２Ｓ３、Ｂｉ２５＋、Ａｓ２５
ｅｓ、及び、ＡｓｚＴｅｓ等の化学量論化合物があり、
またこれ等化学量論化合物を２種以上混合した混合物、
例えば、Ｂ＋ｔＳＴｅｔ等の化学量論化合物や、その他
の固溶体、混合体等が適用できる。

一方、ＧａＳｂとＶｂｔｖｘｂ、とで合成されその一般
式が（ＧａＳｂ）１ｏｏ−、（ＶｂｔＶＩｂ＋）、で表
示される組成物には、上記Ｖｂ２ＶＩを、の構成元素の
種類並びにＧａＳｂに対するＶ　ｂ　２　ＶＩ　ｂ　ｓ
の合成割合により、例えば、化学量論化合物を構成する
もの、固溶体を構成するもの、及び混合体がある。

また、上記Ｖｂ２ＶＩｂ３の合成割合、すなわち−紋穴
（ＧａＳｂ）ＩＤｆｌ−ｆ（Ｖｂ２ＶＩｂｌ）ｌにおけ
るＸの適用範囲は、Ｘ≦７ｍｏｌＸの場合、ＧａＳｂに
おけるアモルファス化の改善が不十分で（ＧａＳｂ）＋
　６　ｏ−（Ｖ　ｂｙ　ＶＩ　ｂ＊　）Ｘのアモルファ
ス化が困難となり、一方、Ｘ≧９５ｍｏｌＸの場合には
、（ＧａＳｂ）１ｏｏ−、（Ｖｂ２ＶＩｂｓ）、の結晶
化速度が遅くなり、かつ結晶化温度が下がってアモルフ
ァス相の安定性も劣化する危険性があるため、（７ｍｏ
ｌＸ≦　Ｘ　≦９５ｍｏｌＸ　）の範囲内に設定する必
要がある。

次に、上述した記録材料を適用した光記録媒体の基本構
造は、原則として光透過性の基板とこの面上に形成され
た記録材料層とで構成される。

また、記録材料層が溶融後固化するまでに変形すること
を防止する目的、あるいは、記録材料層の機械的損傷、
酸化等を防止する目的で上記記録材料層上に保護層を設
けることも可能である。

そして、上記光透過性の基板としてはガラスの他、アク
リル、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂材料が利用
できる。ここで、基板として樹脂材料を適用した場合、
樹脂材料の熱的損傷を防ぐため記録材料層と基板間に、
例えばＳｉＯｘ　、Ｚｎ５ＺｒＯｚ等、あるいはこれ等
の混合物等で構成される基板保護層を設けてもよい。尚
、基板の反対側から光ビームを照射して記録・再生・消
去を行う光記録媒体においては、アルミニウム等の光不
透過性の材料により基板を構成しても当然のことながら
よい。

また、上記保護層を構成する材料としては、上ｆｆ己基
板保護層を構成する材料と同様の材料の他、紫外線硬化
樹脂、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂
材料、及び、ガラス等を挙げることができる。また、上
記保護層はこれ等材料の単一層で構成してもよく、ある
いは上記材料を複数積層して構成してもよく任意である
。また、冷却速度を速めることを目的として、Ａｕ、　
ＡＩ、Ａｇ等熱伝導率の高い金属より成る熱拡散層や、
Ｓｊ、　Ｇｅ、ＧａＡｓ、　ＢｅＯ、ＡＩＮ　、　Ｔｉ
Ｃ、Ｃｒ、　Ｆｅ、　Ｒｈ、　Ｂｅ５Ｉｒ等高温になる
程その熱伝導率が低下する材料より成る熱伝導制御層等
を設けてもよい。

更に、上記記録材料層の形成方法としてはスパッタリン
グ法や真空蒸着法が利用できる。すなわち、上記スパッ
タリング法としては複数のターゲットを用い夫々のター
ゲットに加える電力量を適宜調整することにより目的の
組成物を合成すると同時にこの組成物を基板に着膜させ
る同時スパッタリングの他、目的の組成物に対応した一
つの合金ターゲットを用いてスパッタリングを行うこと
も可能である。また、上記真空蒸着法としては、複数の
蒸着源を使用し夫々の蒸着速度を調整することにより目
的の組成物を得ると同時にこれを基板に着膜させる共蒸
着法が利用できる。

尚、この技術的手段の光記録媒体においては、従来と同
様に記録材料層のアモルファス相を記録状態に対応させ
その結晶相を消去状態に対応させてもよく、この反対に
、記録材料層のアモルファス相を消去状態に対応させそ
の結晶相を記録状態に対応させてもよくその選択は任意
である。

〔作用〕

上述したような技術的手段によれば、記録材料が、そのアモルファス化に難はあるものの結晶化時間が短（
（２０ｎｓ）、かつ、アモルファス相の安定性も高い（
結晶化温度：３５０℃）　ＧａＳｂと、結晶化時間が短
く、そのアモルファス化も容易で、しかも結晶化温度が
Ｔｅより高いＶｂ２ＶＩｂｌ、とで合成され一般式（Ｇ
ａＳｂ）１ｏｏ−、（ＶｂｔＶＩｂｓ）、で表示される
組成物にて構成されているため、結晶化速度の低下と結
晶化温度の低下を引起こさずにそのアモルファス化の改
善を図ることか可能となる。

ここで、（ＧａＳｂ）１００−、（Ｖｂ２ＶＩｂ＋）。

中におけるＴｅ等ＶＩを族元素の構成割合が１０ａｔ％
を超えた場合においても、特開昭６２−２４１１．４５
号公報に開示された手段と較べて結晶化速度の低下と結
晶化温度の低下が起こり難い理由について本発明者は以
下のように推論している。

すなわち、ｒ結晶化速度１については、記録材料である
（ＧａＳｂ）Ｉｏｏ−、（Ｖｂ２ＶＩｂｓ）、が、化学
量論化合物であるＧａＳｂと化学量論化合物であるＶｂ
２ＶＩｂ１間の合成、又は、化学量論化合物であるＧａ
Ｓｂと化学量論化合物であるＶｂ２ＶＩｂｌの２種以上
の混合物間の合成により求められていることと、上記ＧａＳｂ並びにＶｂ、ｖｉｂ、の結晶化速度が共に
速いためであると推論している。

一方、ｒ結晶化温度」については、（ＧａＳｂ）１００−、（ＶｂｔＶＩｂｓ）、を構成す
るＶｂ２ｖｘｂ、の（結晶化温度が上述したようにＴｅ
に較べて高く、上記Ｖ　ｂ　２　Ｖｌ　ｂ　３の添加に
伴う結晶化温度への影響が少ないためであると推論して
いる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

◎第一実施例この実施例に係る光記録媒体は、第１図に示すように厚
さ１．２鮒のアクリル製の基板（１）と、この基板（１
）上にＲＦマグネトロンスパッタリング法により形成さ
れた厚さ１１００ｎのＳｉＯ□製の基板保護層（２）と
、この基板保護層（２）上に同様のＲＦマグネトロンス
パッタリング法にて形成された厚さ１１００ｎの（Ｇａ
Ｓｂ）ｓ　（ＳｂｔＴｅｓ　）ｓ　ｓ製の記録材料層（
３）と、この記録材料層（３）上に同様の方法にて形成
された厚さ２０ｎｍのＳｉＯｘ製の保護層（４）と、こ
の保護層（４）上に同様の方法にて形成された厚さ１１
００ｎのＡｕ製の熱拡散層（５）と、この熱拡散層（５
）上に紫外線硬化型樹脂の接着層（６）を介して積層さ
れた厚さ１．２．ｍｍのアクリル製の保護板（７）とで
その主要部が構成されるものである。

尚、この光記録媒体における光吸収は可視光から近赤外
光中にわたっており、少なくとも４００〜８６０　ｎｍ
の範囲で光記録媒体として使用可能であった。

そして、この光記録媒体の使用に際しては、従来と同様
、その記録材料のアモルファス相を記録状態に対応させ
る一方、記録材料の結晶相を消去状態に対応させて使用
した。

以下、この光記録媒体を適用した記録法について説明す
ると、まず、上記光記録媒体を１８０Ｏｒｐｍの速度で
回転させながら７８０　ｎｍの半導体レーザを一様に照
射し光記録媒体の初期化を行った。

次に、初期化された光記録媒体を１８００ｒｐｍの速度
で回転させ、この状態でその出力が選択的に切換わる単
一の記録消去用ビーム（記録時の出力１２ｍＷ、消去時
の出力・５　ｍＷ）を照射してオーバーライドによる情
報の記録・消去を行った。

一方、情報が書込まれた光記録媒体を１８００ｒｐｍの
速度で回転させ、この状態で出力１ｍＷのレーザビーム
をその記録材料層（３）へ照射すると共に、この反射ビ
ームを受光素子により読取らせて記録情報の再生を行っ
た。

そして、この光記録媒体を適用した記録法においてはそ
の記録・消去時間が５０ｎｓ以下となり、従来の光記録
媒体を適用した方法に較べて記録・消去速度の著しい改
善が図れ、かつ、その消去率も２５ｄＢ以上の実用的な
値が得られた。

一方、上記記録材料層（３）を加熱しながらその反射率
をモニターし、その反射率が急激に変化し始める温度を
「結晶化温度１と定義してこの光記録媒体に適用された
記録材料の結晶化温度を求めたところ１４０°Ｃ以上あ
り、そのアモルファス相の安定性も充分であった。

更に、１０５回まで情報の書換え試験を行ったが記録材
料の偏析等は起こらず記録特性に大きな劣化はみられな
かった。

◎第二実施例この実施例に係る光記録媒体は、上記記録材料層（３）
が真空蒸着法にて成膜された厚さ１００　ｎｍの（Ｇａ
Ｓｂ）ｓｏ（Ｓｂ２Ｔｅ＋）ｓｏで構成されている点を
除き第一実施例に係る光記録媒体と路間−である。

そして、第一実施例と同様に初期化した光記録媒体を１
８００ｒｐｍの速度で回転させ、この状態でその出力が
選択的に切換わる単一の記録消去用ビーム（記録時の化
カニ　１５ｍＷ、消去時の化カニ７ｍＷ）を照射してオ
ーバーライドによる情報の記録・消去を行う一方、書込
まれた光記録媒体を１８００ｒｐｍの速度で回転させ、
この状態で出力１ｍＷのレーザビームをその記録材料層
（３）へ照射すると共に、この反射ビームを受光素子に
より読取らせて記録情報の再生を行った。

この結果、第二実施例に係る光記録媒体を適用した記録
法においてもその記録・消去時間が５０ｎｓ以下となり
、記録・消去速度の著しい改善が図れ、かつ、その消去
率も２５ｄＢ以上の実用的な値が得られた。

また、この記録材料の結晶化温度を求めたところ、１６
０℃以上でそのアモルファス相の安定性も充分であり、
かつ、１０’回まで情報の書換え試験を行ったが記録材
料の偏析等は起こらず記録特性に大きな劣化はみられな
かった。

◎第三実施例この実施例に係る光記録媒体は、上記記録材料層（３）
が真空蒸着法にて成膜された厚さ１００　ｎｍの（Ｇａ
Ｓｂ）ｉ　ｏ　（Ｓｂ２Ｔｅｌ　）Ｉ　Ｏで構成されて
いる点を除き第一実施例に係る光記録媒体と路間−であ
る。

そして、第一実施例と同様に初期化した光記録媒体を１
８００ｒｐｍの速度で回転させ、この状態でその出力が
選択的に切換わる単一の記録消去用ビーム（記録時の化
カニ　１８ｍＷ、消去時の化カニ　ｌｏｍＷ）を照射し
てオーバーライドによる情報の記録・消去を行う一方、
書込まれた光記録媒体を１８００ｒｐｍの速度で回転さ
せ、この状態で出力１ｍＷのレーザビームをその記録材
料層（３）へ照射すると共に、この反射ビームを受光素
子により読取らせて記録情報の再生を行った。

この結果、第三実施例に係る光記録媒体を適用した記録
法においてもその記録・消去時間が５０ｎｓ以下となり
、記録・消去速度の著しい改善が図れ、かつ、その消去
率も２５ｄＢ以上の実用的な値が得られた。

また、この記録材料の結晶化温度を求めたところ、２０
０℃以上でそのアモルファス相の安定性も充分であり、
かつ、１０５回まで情報の書換え試験を行ったが記録材
料の偏析等は起こらず記録特性に大きな劣化はみられな
かった。

◎第四実施例この実施例に係る光記録媒体は、上記記録材料層（３）
が真空蒸着法にて成膜された厚さ１００　ｎｍの（Ｇａ
Ｓｂ）Ｓｏ（Ｂｉ２Ｔｅ２）ｓｏで構成されている点を
除き第一実施例に係る光記録媒体と路間−である。

そして、第一実施例と同様に初期化した光記録媒体を１
８００ｒｐｍの速度で回転させ、この状態でその出力が
選択的に切換わる単一の記録消去用ビーム（記録時の出
力＋　１５ｍＷ、消去時の出カニ７ｍＷ）を照射してオ
ーバーライドによる情報の記録・消去を行う一方、書込
まれた光記録媒体を１８００ｒｐｍの速度で回転させ、
この状態で出力１ｍＷのレーザビームをその記録材料層
（３）へ照射すると共に、この反射ビームを受光素子に
より読取らせて記録情報の再生を行った。

この結果、第四実施例に係る光記録媒体を適用した記録
法においてもその記録・消去時間が５０ｎｓ以下となり
、記録・消去速度の著しい改善が図れ、かつ、その消去
率も２５ｄＢ以上の実用的な値が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録材料か、アモルファス化に難はあるものの結晶化時間が短く、ア
モルファス相の安定性も高いＧａＳｂと、結晶化時間が
短く、そのアモルファス化も容易で、しかも結晶化温度
がＴｅより高いＶ　ｂ　２　ＶＩ　ｂ　ｈ、とで合成さ
れ一般式（ＧａＳｂ）１００−、（ＶｂｚＶＩｂｉ）、
で示される組成物にて構成されているため、結晶化速度
の低下と結晶化温度の低下を引起こさずにそのアモルフ
ァス化の改善を図ることが可能となる。

従って、情報の書込み若しくは書換えを高速で行え、し
かも、書込んだ記録情報を長期に亘って保持できる効果
を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る光記録媒体の構成を示す断面図、
第２図〜第３図はｒ相変化方式Ｊにおける記録・消去の
原理説明図である。〔符号説明〕（１）・・・基板（３）・・・記録材料層特　許　出　願　人　富士ゼロックス株式会社代　理　
人　弁理士　中　村　智　廣（外２名）３：記録材料層

Claims

【特許請求の範囲】光、熱等の手段により可逆的に相変化する記録材料層を
基板上に備え、この相変化に伴う光学的性質の変化を利
用して情報の記録・再生、又は記録・再生・消去を行う
光記録媒体において、上記記録材料が、（ＧａＳｂ）＿１＿０＿０＿−＿ｘ（Ｖｂ＿２VIｂ＿３
）＿ｘ（但し、Ｖｂ＿２VIｂ＿３は周期表上のＶｂ族元
素とVIを族元素とで構成されその化学式がＶｂ＿２VIｂ
＿３で表現される化学量論化合物又はこの化学量論化合
物の２種以上の混合物であり、また、ｘの範囲は、７ｍ
ｏｌ％≦ｘ≦９５ｍｏｌ％である）で示される組成物にて構成されていることを特徴とする
光記録媒体。