JPH05159362A

JPH05159362A - 相変化型光記録媒体

Info

Publication number: JPH05159362A
Application number: JP3326192A
Authority: JP
Inventors: Tanio Urushiya; 多二男漆谷; Masashi Kanamori; 正志金森; Yutaka Ideno; 裕出野; Yoshikazu Sato; 嘉一佐藤; Kenji Ozawa; 賢治小沢
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】保護層に使用する材料を改良することによっ
て、相変化型光記録媒体の信頼性を向上させること。【構成】レーザ光の照射によって可逆的に相変化する
記録層３の両側には、ＺｎＯとＳｉＯ₂との組成物から
なる保護層２，４を有する。ここで、ＺｎＯは高い屈折
率を有し、ＳｉＯ₂の添加はＺｎＯの結晶化を妨げる。
このため、保護層２，４の熱的安定性が高く、しかも相
変化型光記録媒体の記録および消去に必要なレーザパワ
ーが小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は相変化型光記録媒体に
関し、特に、その保護層の組成に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、相変化型光記録媒体において
は、レーザ光を光記録媒体の記録層に集光して、そのパ
ルス出力やパルス幅に対応する温度にまで加熱し、その
照射部の記録層を結晶状態と非結晶状態との間で可逆的
に移行、または相変化させることによって、情報の記録
と消去を行う。そして、情報を再生するときには、これ
らの相状態における反射率の相違、例えば、結晶状態
（消去状態）の反射率が非結晶状態の反射率に比して高
いことを利用して、情報の再生を行う。

【０００３】このような相変化型光記録媒体は、例え
ば、図５に示すように、図示を省略した多くのトラッキ
ング溝を設けたポリカーボネート基板１と、その表面上
のＺｎＯなどの第１の保護層２と、その表面上の記録用
材料すなわちＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅などの記録層３と、そ
の表面上のＺｎＯなどの第２の保護層４と、その表面上
のＡｌなどの反射冷却層５と、その表面上の紫外線硬化
樹脂などの有機保護層６とからなる積層構造を有する。
ここで、レーザ光はポリカーボネート基板１の側から照
射される。そして、初期状態においては記録層３を結晶
状態としておき、情報記録時には、これにレーザ光を照
射して、照射部を溶融した後、急冷却して非結晶状態の
スポットを形成する。消去時には、この非結晶状態のス
ポットをレーザ光によりアニールして結晶状態へ戻す。
また、再生時には記録スポットの非結晶状態に変化を与
えない強度のレーザ光を照射し、結晶状態または非結晶
状態のスポットからのレーザ光の反射光を光検出素子に
より検出して情報の再生を行う。

【０００４】ここで、記録層３の両側に第１および第２
の保護層２，４を設けている主な理由は、まず、レーザ
光の照射によって、記録層３が直接に加熱されて、損傷
することを防止するためであり、また、記録層３が酸化
および加熱により飛散することを防止するためである。
さらに、第２の保護層４は、レーザ光を効率よく記録層
３に吸収させて、記録層３の反射率の変化を大きくする
エンハンス効果も発揮して、相変化型光記録媒体として
の感度を向上させる機能も有する。

【０００５】このような構成の相変化型光記録媒体にお
いて、第１および第２の保護層２，４に用いたＺｎＯ
は、その屈折率が高く、ポリカーボネート基板１と記録
層３の屈折率の中間にあるため、入射されたレーザ光を
ほぼ無反射条件にできる。従って、相変化型光記録媒体
の感度がよく、低パワーのレーザ光で記録、消去ができ
るので、相変化型光記録媒体が受ける熱的なストレスが
小さい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
相変化型光記録媒体の第１および第２の保護層２，４に
用いたＺｎＯは、結晶化しやすい性質があるため、記録
や消去の繰り返しの度にレーザ光が照射されて、加熱さ
れると、結晶化して体積変化や応力を発生しやすい。す
なわち、熱的安定性が低いため、第１および第２の保護
層２，４に剥離または表面の凹凸が生じるなど、相変化
型光記録媒体の信頼性が低いという問題点がある。

【０００７】さらに、第１および第２の保護層２，４に
は、ＺｎＯの他に、酸化物（Ｔａ₂Ｏ₅，ＴｉＯ₂，Ｓ
ｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化物（ＡｌＮ，Ｓｉ
₃Ｎ₄）、カルコゲン化物（ＺｎＳ）なども用いること
ができるが、いずれの材料も、屈折率および熱的安定性
のいずれの特性をも満足する材料ではないため、相変化
型光記録媒体の信頼性を向上させるのに障害となってい
る。

【０００８】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
屈折率および熱的安定性を改良した材料を保護層に用い
て、信頼性の高い相変化型光記録媒体を実現することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の相変化型光記録媒体において講じた手段
は、レーザ光の照射によって可逆的に相変化する記録層
と、この記録層の少なくとも片側に形成された保護層と
を設け、保護層には、Ｚｎ酸化物とＳｉ酸化物とを主成
分とする組成物、または、Ｚｎ酸化物とＳｉ酸化物のみ
で構成されている組成物を用いることである。

【００１０】本発明において、相変化型光記録媒体の信
頼性を最も効果的に向上させるために、保護層を構成す
る組成物におけるＺｎ酸化物とＳｉ酸化物とのモル比
を、８：２から４：６までの範囲とすることが好まし
い。

【００１１】

【作用】本発明に係る相変化型光記録媒体においては、
保護層を構成する組成物の構成成分のうち、Ｚｎ酸化物
は高い屈折率を有するのに対して、Ｓｉ酸化物は高い熱
的安定性を有する。従って、これらの酸化物を主成分と
する組成物、または、これらの酸化物のみから構成され
た組成物は、屈折率が比較的高く、また、熱的安定性も
比較的高い。それ故、この組成物を相変化型光記録媒体
の保護層に用いると、入射されたレーザ光をほぼ無反射
条件にできるため、相変化型光記録媒体の感度がよく、
記録、消去に必要なレーザパワーが低い。すなわち、記
録時および消去時のいずれにも、相変化型光記録媒体が
受ける熱的ストレスが小さい。ここで、Ｓｉ酸化物の屈
折率はＺｎ酸化物の屈折率に比較して低いので、この組
成物の屈折率は、Ｚｎ酸化物の単一組成の屈折率に比較
すれば低いが、相変化型光記録媒体の記録、消去に必要
なレーザパワーを大きく増大させるものではなく、その
影響よりも、Ｓｉ酸化物を配合することによって、熱的
安定性が向上することの方が、相変化型光記録媒体の信
頼性を向上させるのに効果的である。このように、相変
化型光記録媒体の信頼性を規定する要素のうち、保護層
の屈折率および熱的安定性のいずれをも最適化している
ため、相変化型光記録媒体の信頼性を向上することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の実施例に
係る相変化型光記録媒体について説明する。

【００１３】図１は、本例の相変化型光記録媒体の構造
を模式的に示す断面図である。ここで、従来の相変化型
光記録媒体と同じ機能を有する部分には、同符号を付し
てある。

【００１４】この相変化型光記録媒体は１．６μｍピッ
チのトラッキング溝（図示せず）が形成された３．５イ
ンチのポリカーボネート基板１と、この表面上にスパッ
タ形成された厚さが１２５ｎｍのＺｎＯとＳｉＯ₂との
組成物からなる第１の保護層２と、この表面上にスパッ
タ形成された厚さが２０ｎｍのＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅たる
記録層３と、この表面上にスパッタ形成された厚さが１
０ｎｍのＺｎＯとＳｉＯ₂との組成物からなる第２の保
護層４と、この表面上に形成された厚さが１００ｎｍの
アルミニウム合金たる反射冷却層５と、この表面上に形
成された厚さが１０μｍの紫外線硬化樹脂の有機保護層
６とを有し、これらが順次積層された構造である。

【００１５】本例の相変化型光記録媒体が従来と異なる
点は、第１および第２の保護層２，４の材料組成にあ
る。すなわち、本例の相変化型光記録媒体においては、
第１および第２の保護層２，４をＺｎＯとＳｉＯ₂の組
成物より構成してある。ここで、第１および第２の保護
層２，４は、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を用いて、
ＺｎＯとＳｉＯ₂を混合焼結したターゲットからスパッ
タ成膜したものである。

【００１６】なお、第１および第２の保護層２，４の組
成は、ターゲットのＺｎＯとＳｉＯ₂との混合比を変え
ることにより任意に設定することが可能である。ここ
で、スパッタガスはＡｒとＯ₂の混合ガスを用いた。

【００１７】以下に、第１および第２の保護層２，４に
用いた組成物のＺｎＯとＳｉＯ₂との組成比を変えて、
その熱的安定性、屈折率、記録および消去に必要なレー
ザパワー、および記録と消去の繰り返し可能回数を評価
した結果を順次説明していく。

【００１８】〔組成物の組成と熱的安定性との関係〕ま
ず、ＺｎＯとＳｉＯ₂との組成比を変えて各組成物を形
成し、それを記録層の構成材料であるＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ
₅の融点より高い温度である７００℃に加熱した後、冷
却し、Ｘ線回折装置を用いて、加熱後の結晶構造を調査
した結果を表１に示す。ちなみに、加熱処理前はＺｎＯ
の組成比が１００モル％以外、つまりＺｎＯの単一組成
以外は全ての組成比において結晶ピークは認められず非
結晶であったことが確認されている。

【００１９】

【表１】

【００２０】このように、ＺｎＯの組成比が９０モル％
以上の場合には、加熱後の組成物にＺｎＯの六方晶構造
が認められ、７００℃の加熱により非結晶状態から結晶
状態へ移行、すなわち結晶化したことが確認された。実
際に、これらの層をＳＥＭを用いて観察してみると、結
晶化した層の表面は、凹凸が生じていたがそれ以外の層
の表面は平滑なままであった。従って、ＺｎＯの組成比
が９０モル％以上の場合には、結晶化による体積変化や
応力が発生しやすいと想定される。一方、ＺｎＯの組成
比が８０モル％以下の場合には、７００℃に加熱した後
も結晶ピークは認められない。これより、ＳｉＯ₂は、
ＺｎＯに混合することで加熱によるＺｎＯの結晶化を妨
げ、組成物の熱的安定性を増す効果があることがわか
る。よって、ＺｎＯの組成比が８０モル％以下の組成物
を相変化型光記録媒体の保護層として用いた場合には、
レーザ光の照射によって熱的ストレスを受けても、熱的
変化が生じ難いため、記録、消去の繰り返しに対して安
定であると考えられる。

【００２１】〔組成物の組成と屈折率との関係〕図２に
は、ＺｎＯとＳｉＯ₂の組成比と波長８３０ｎｍにおけ
る屈折率との関係を示す。これよりＺｎＯの組成比が１
００モル％から０モル％まで減少するにつれて、屈折率
も２．０から１．５へとほぼ直線的に低下し、ＳｉＯ₂
の添加は屈折率の低下をもたらすことがわかる。ここ
で、第１の保護層２においては、その屈折率がポリカー
ボネート基板１と記録層３の中間に近ければ、入射され
たレーザ光をほぼ無反射条件にでき、相変化型光記録媒
体としての感度が高い。従って、図２に示す屈折率の範
囲では、その値が大きいほど好ましい。

【００２２】〔組成物の組成と、記録および消去に必要
なレーザパワーとの関係〕図３には、ＺｎＯとＳｉＯ₂
との組成物を保護層２，４に用いた相変化型光記録媒体
におけるＺｎＯとＳｉＯ₂の組成比と、記録および消去
に必要なレーザパワーとの関係を示してある。ここで、
記録および消去に必要なレーザパワーは、相変化型光記
録媒体を９．０ｍ／ｓで回転させ、波長８３０ｎｍのレ
ーザ光で記録、消去を行って測定したものであり、実線
（ａ）が記録に必要なレーザパワーを示し、実線（ｂ）
が消去に必要なレーザパワーを示す。この図において、
記録および消去に要するいずれのレーザパワーも、Ｚｎ
Ｏの組成比が減少するほど増大しており、例えばＺｎＯ
の組成比が８０モル％以上の場合には、記録に要するレ
ーザパワーが１６ｍＷであるのに対し、２０モル％の場
合には、それが２０ｍＷである。同様に、消去に要する
レーザパワーは、ＺｎＯの組成比が９０％以上の場合に
は８ｍＷであるのに対し、２０モル％以下の場合には１
２ｍＷである。

【００２３】これは、先の評価で確認された通り、Ｚｎ
Ｏの組成比が減少することによって、屈折率が低くなる
ことで、相変化型光記録媒体の感度が低下したためであ
る。但し、ＳｉＯ₂の添加は、記録および消去に必要な
レーザパワーを増大させる傾向にはあるが、その影響
は、屈折率を低下させる影響に比較して小さい。

【００２４】〔組成物の組成と、記録および消去の繰り
返し可能回数との関係〕図４には、ＺｎＯとＳｉＯ₂の
組成比と、それを保護層２，４に用いた相変化型光記録
媒体の記録、消去の繰り返し可能回数との関係を示して
ある。ここで、相変化型光記録媒体に対してレーザ光を
繰り返し照射して、記録、消去を繰り返すと共に、再生
毎のＣＮ比（搬送波対雑音比）と、ＣＮ比の変化率であ
る消去比とを測定し、ＣＮ比、もしくは消去比が３ｄＢ
低下した時の回数を繰り返し可能回数とした。その結
果、ＺｎＯの組成比が１００モル％の場合には、屈折率
が高いので、記録および消去に必要なレーザパワーは小
さいにもかかわらず、繰り返し可能回数は１０⁴サイク
ルであり、相変化型光記録媒体としての信頼性が低い。
また、ＳｉＯ₂の組成比が１００モル％の場合には、熱
的安定性が高いにもかかわらず、記録および消去に必要
なレーザパワーが大きいため、繰り返し可能回数は１０
³サイクルであり、相変化型光記録媒体としての信頼性
が低い。これに対して、ＺｎＯとＳｉＯ₂の組成物を保
護膜に用いた場合には、相変化型光記録媒体の繰り返し
可能回数が向上しており、特にＺｎＯの組成比が８０モ
ル％から４０モル％の組成物を保護層に用いた場合に
は、繰り返し可能回数が１０⁶サイクルに達することが
確認された。

【００２５】以上のことから、保護層がＺｎＯとＳｉＯ
₂の組成物からなる場合には、屈折率が比較的大きく、
記録および消去に必要なレーザパワーが小さくて済むた
め、熱的な負担が少なく、また、熱的安定性も比較的高
いため、記録、消去の繰り返しによる熱的ストレスを受
けても、体積変化や応力を生じ難く、保護層に剥離や表
面の凹凸などが発生し難い。従って、記録、消去の繰り
返し可能回数が向上し、相変化型光記録媒体としての信
頼性が向上する。特に、ＺｎＯとＳｉＯ₂のモル比が
８：２から４：６までの組成である保護層を用いた場合
は、熱的安定性と屈折率とを最適化することができ、記
録、消去の繰り返し可能回数を１0⁶サイクル以上とする
ことが可能となる。

【００２６】なお、本例においては、ＺｎＯとＳｉＯ₂
のみからなる組成物を使用したが、不可避成分が共存す
る場合であってもよく、また、ＺｎおよびＳｉがＺｎ
Ｏ、ＳｉＯ₂とは別の酸化状態、例えば過酸化物等とし
て共存していてもよいものである。さらに、第３の成分
を添加した場合であっても、ＺｎＯとＳｉＯ₂が主成分
であれば、その効果が発揮されると想定できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る相変化型光
記録媒体においては、その保護層にＺｎ酸化物とＳｉ酸
化物とを主成分とする組成物、またはＺｎ酸化物とＳｉ
酸化物のみからなる組成物を用いることに特徴を有して
いる。従って、本発明によれば、Ｚｎ酸化物は高い屈折
率を有する一方、Ｓｉ酸化物は高い熱的安定性を有して
いるため、保護層の屈折率および熱的安定性を適正なレ
ベルとすることによって、相変化型光記録媒体の信頼性
を向上させることができるという効果を奏する。

【００２８】特に、Ｚｎ酸化物とＳｉ酸化物との組成を
モル比で８：２から４：６までの範囲とした場合には、
信頼性を向上させる効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る相変化型光記録媒体の構
造を模式的に示す断面図である。

【図２】組成物のＺｎＯの組成比と、その屈折率との関
係を示すグラフ図である。

【図３】組成物のＺｎＯの組成比と、記録に必要なレー
ザパワーおよび消去に必要なレーザパワーとの関係を示
すグラフ図である。

【図４】組成物のＺｎＯの組成比と、その相変化型光記
録媒体の記録、消去の繰り返し可能回数との関係を示す
グラフ図である。

【図５】従来の相変化型光記録媒体の構造を模式的に示
す断面図である。

【符号の説明】

１・・・ポリカーボネート基板２・・・第１の保護層３・・・記録層４・・・第２の保護層５・・・反射冷却層６・・・有機保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤嘉一神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者小沢賢治神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の照射によって可逆的に相変化
する記録層と、この記録層の少なくとも片側に形成され
た保護層とを有する相変化型光記録媒体であって、前記
保護層はＺｎ酸化物とＳｉ酸化物とを主成分とする組成
物からなることを特徴とする相変化型光記録媒体。
【請求項２】請求項１において、前記組成物は、Ｚｎ
酸化物とＳｉ酸化物のみで構成されていることを特徴と
する相変化型光記録媒体。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記
組成物におけるＺｎ酸化物とＳｉ酸化物とのモル比が
８：２から４：６までの範囲にあることを特徴とする相
変化型光記録媒体。