JPH05286249A - 情報記録用媒体 - Google Patents

情報記録用媒体

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JPH05286249A
JPH05286249A JP4334606A JP33460692A JPH05286249A JP H05286249 A JPH05286249 A JP H05286249A JP 4334606 A JP4334606 A JP 4334606A JP 33460692 A JP33460692 A JP 33460692A JP H05286249 A JPH05286249 A JP H05286249A
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recording medium
layer
information recording
recording
general formula
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JP4334606A
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Tetsuya Nishida
哲也 西田
Motoyasu Terao
元康 寺尾
Shinkichi Horigome
信吉 堀籠
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Hitachi Ltd
Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ光の照射を受けて、原子配列変化により
記録が行われる情報記録媒体であって、記録・再生特性
が良好で、感度が高く、安定性の良い情報記録用媒体を
低コストで提供すること。 【構成】基板1、1′と、記録用エネルギービームの照
射を受けて原子配列変化を生ずる記録層2、2′と、こ
れに隣接して設けられた、反射層3、3′とを有し、記
録層の平均組成が、AwxSbySez(w、x、y及び
zは原子%で、0≦w≦30、3≦x≦57、3≦y≦
57、40≦z≦90であり、DはSn、In、Ge、
Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag、Cuの少なくと
も一元素、AはSb、Se、Dで表される元素及び希ガ
ス以外の元素)で表される情報記録用媒体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光、電子線等の
記録用エネルギービームによって、映像や音声等のアナ
ログ信号をFM変調したものや、電子計算機のデータ
や、ファクシミリ信号や、ディジタルオーディオ信号等
のディジタル情報をリアルタイムで記録することが可能
な情報記録用媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光等によって薄膜に記録を行う記
録原理は種々あるが、記録層材料の相転移(相変化とも
呼ばれる)、構成した薄膜の層間での原子の拡散及びフ
ォトダークニング等の原子配列変化による記録は、構成
した薄膜の変形をほとんど伴わないので、2枚のディス
クを直接貼り合わせた両面ディスクができるという長所
を持っている。この種の記録に関する発明は多数出願さ
れており、記録層材料の相転移に関するものは、特開昭
57−24039に、Sb25Te12.5Se62.5、Cd14
Te14Se72、Bi2Se3、Sb2Se3、In20Te20
Se60、Bi25Te12.5Se62.5、CuSe及びTe33
Se67の薄膜が述べられている。特開昭61−1713
89号公報及び特開昭62−181189号公報にはS
n−Sb−Se系薄膜に関する記載がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の情報記
録媒体は、記録層組成、膜構造が最適化されていなかっ
たので、いずれの媒体でも、一回書き込み可能あるいは
書き換え可能な情報記録媒体として用いる場合に、記録
前の初期化が必要、半導体レーザ光の吸収が少なく記録
感度が悪い、再生信号強度が充分でない、再生波形の歪
みが大きい、非晶質状態の安定性が悪い等の問題があっ
た。
【0004】本発明の目的は、記録・再生特性が良好
で、感度が高く、安定性の良い情報記録用媒体を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の情報記録用媒体は、基板と、基板上に設け
られた、記録用エネルギービームの照射を受けて原子配
列変化を生ずる記録層と、記録層に対して記録用エネル
ギービームの入射側と逆の側に設けられた、記録用エネ
ルギービームを反射及び吸収する反射層とを有し、記録
層と反射層とを隣接して設け、記録層の平均組成を一般
式 AwxSbySez (ただし、w、x、y及びzは、原子パーセントでそれ
ぞれ0≦w≦30、3≦x≦57、3≦y≦57、40
≦z≦90の範囲の値であり、Dは、Sn、In、G
e、Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuの内
の少なくとも一元素を表し、Aは、Sb、Se、Dで表
される元素及び希ガス以外の元素を表す)で表される材
料で構成する。
【0006】さらに、本発明の情報記録用媒体は、基板
と、基板上に設けられた、記録用エネルギービームの照
射を受けて原子配列変化を生ずる記録層と、記録層に対
して記録用エネルギービームの入射側と逆の側に設けら
れた、記録用エネルギービームを反射及び吸収する反射
層とを有し、記録層と反射層とを隣接して設け、記録用
エネルギービームの照射を受けて、記録層から反射層へ
又は反射層から記録層への原子移動の少なくとも一方が
生じるように構成し、かつ、記録層は、少なくともSb
とSeを含む材料で、反射層は、所望の熱伝導率以下の
値を持つ材料で構成する。この情報記録用媒体において
も、記録層の平均組成は、一般式 AwxSbySez (ただし、w、x、y及びzは、原子パーセントでそれ
ぞれ0≦w≦30、3≦x≦57、3≦y≦57、40
≦z≦90の範囲の値であり、Dは、Sn、In、G
e、Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuの内
の少なくとも一元素を表し、Aは、Sb、Se、Dで表
される元素及び希ガス以外の元素を表す)で表される材
料とすることが好ましい。
【0007】本発明において、記録層や反射層の平均組
成とは膜厚方向の平均組成をいう。また、記録層の平均
組成を表す一般式のAは、例えば、Te、S、O、A
s、P、N、C、Tl、Al、B、遷移金属元素、アル
カリ金属元素、アルカリ土類金属元素、ハロゲン元素等
の内の少なくとも一元素である。
【0008】本発明のいずれの情報記録媒体において
も、上記一般式のAで表される元素がTe、Tl及び希
土類元素以外の他の元素を少なくとも含むときは、他の
元素の合計の量は20原子パーセント以下であることが
好ましい。また、Aで表される元素がTlを少なくとも
含むときは、Tlの量は15原子パーセント以下である
ことが好ましい。
【0009】本発明のいずれの情報記録媒体において
も、記録層に隣接して形成した反射層に関しては、単体
での再生光に対する反射率が30%以上と十分にあれ
ば、金属、半金属及び半導体が使用可能である。ただ
し、上記反射層における光吸収率が、記録層と積層した
状態で20%以上のもの及び、273Kにおける熱伝導
率が0.3W/(cm・deg)以下のもののうち、少
なくともどちらか一方を満足する反射層を用いれば、記
録感度が良好となる。さらに、上記の条件を両方満足す
る、平均組成が一般式、EhSbiBij(ただし、h、
i、jは、原子パーセントでそれぞれ0≦h≦30、3
5≦i≦95、5≦j≦65の範囲の値であり、EはS
b及びBi以外の金属、半金属、及び半導体元素を表
す)で表される薄膜を用いると、記録感度及び耐酸化性
が特に良好となる。
【0010】本発明の情報記録媒体では、記録層と反射
層とが隣接すること、即ち、記録層と反射層との間に何
らの中間層をも形成しないことにより、情報記録媒体の
記録感度が良好となり、製造コストを安価にすることが
できる。
【0011】本発明の情報記録媒体中の記録層及び反射
層では膜厚方向の平均組成が上記の範囲内に有れば膜厚
方向に組成が変化していてもよい。ただし、組成の変化
は不連続的でない方がより好ましい。
【0012】
【作用】本発明の情報記録媒体では原子配列変化として
相転移(1つの相から他の相への転移)と原子の拡散
(構成した層の層間での原子の拡散)の両方が起こりう
る。例えば、反射層として記録層に隣接してBi含有量
の多いSb−Bi合金系を用いる場合には、相転移の他
に反射層からのBi原子の拡散が同時に起こる。また、
反射層として記録層に隣接してSb含有量の多いSb−
Bi合金系を用いる場合には、主に相転移が起こる。原
子の拡散が起こる場合は、情報記録媒体を追記型として
用いる時に、記録マークの安定性向上に有効である。
【0013】記録及び消去は、上記の原子配列変化を起
こさせることができ、かつ記録層に大きな変形を生じさ
せることのない照射時間及びパワーのエネルギービーム
(例えば、半導体レーザ光)で行い、再生は原子配列変
化を起こすことのない照射時間及びパワーのエネルギー
ビームで行う。
【0014】一方、本発明においては記録を行う前の、
Arレーザ光の照射、半導体レーザ光の照射あるいは、
フラッシュアニール等による記録層の初期結晶化は一切
必要ない。上記のような初期化をしなくても、記録感度
良く、良好な記録・再生特性を得ることができる。
【0015】本発明の情報記録媒体中の記録層の各群元
素の役割は下記の通りである。SbとSeを含む合金系
では非晶質状態の安定性を保持したまま記録時の結晶化
を高速で行うことができる。しかも、記録層の耐酸化性
が著しく高い。さらに、Dで表されるSn等の元素とS
eを共存させることによって、非晶質状態の安定性をさ
らに高め、かつ記録時の結晶化をより高速で行うことが
できるようにする。
【0016】Dで表される元素中のSn、Pb、Ge、
SiのIVb族元素は非晶質状態の安定性を向上させる点
で好ましく、In、Bi、GaのIIIb族及びVb族元
素は再生信号強度を大きくするという点で好ましい。D
で表される元素中のAu、Ag、CuのIb族元素は記
録時の結晶化速度を高めるという点で好ましい。
【0017】Dで表される元素中、追記型記録層として
特に好ましい元素はSnである。次いで、IVb族元素の
うち好ましい元素はGe及びPbであり、Dで表される
元素中のIIIb族及びVb族元素のうち好ましい元素は
Inであり、Ib族元素のうち好ましい元素はAuであ
る。一方、Dで表される元素中、可逆型記録層として特
に好ましい元素はInである。次いで、IVb族元素のう
ち好ましい元素はSn及びGeであり、Dで表される元
素中のIIIb族及びVb族元素のうち好ましい元素はB
iであり、Ib族元素のうち好ましい元素はAuであ
る。
【0018】Aで表される元素中のTe及びSは5〜3
0原子%添加することにより再生信号強度を大きくす
る。Aで表される元素中のCo、Ni、Ti及びPd等
の遷移金属元素は、1〜20原子%添加することにより
結晶化温度を高める。Aで表される元素中のTl及びア
ルカリ金属元素は1〜15原子%添加することにより記
録時の結晶化速度を高める。Aで表される元素中、L
a、Ce等の希土類元素は、1〜30原子%添加するこ
とにより、Seと高融点化合物を形成するため、可逆型
記録層として用いたときの書き換え特性を向上させる。
【0019】Aで表される元素中では、Te、S、C
o、Ni、Ti及びPdの内の少なくとも一種を用いる
ことが好ましく、特に好ましいものは、Teである。A
r、Xe等の希ガス元素は、添加によって特に顕著な効
果はないが、添加量が少なければ大きな悪影響はない。
希ガス元素は、記録層等の形成時のスパッタリング等の
条件により記録膜等に混入する場合がある。それ故記録
膜等にこれらの希ガス元素が含まれていても差し支えな
い。
【0020】記録層の各構成元素の割合w、x、y及び
zのより好ましい範囲は下記の通りである。 0≦w≦20、3≦x≦45、3≦y≦45、50≦z
≦90 また、w、x、y及びzの特に好ましい範囲は下記の通
りである。 0≦w≦10、5≦x≦35、5≦y≦40、55≦z
≦90 さらに、x、y及びzのどの範囲に対しても、w=0で
あることが記録層の構成元素の数を減らすことができる
ため低コスト化できる点で好ましい。
【0021】記録層中の各元素の含有量の膜厚方向の変
化は通常は小さいが、任意のパターンの変化が存在して
も差し支えない。特に、Sb及びSeについては、記録
層のいずれか一方の界面付近(他の層との界面である場
合も有る)において、その内側よりも多いのがよい。
【0022】本発明の情報記録媒体中の上記記録層に隣
接して形成した反射層としては、記録層と積層した状態
で反射層における光吸収率が20%以上のものを用いれ
ば、レーザ光の熱への利用効率を高めることができる。
また、273Kにおける熱伝導率が0.3W/(cm・
deg)以下の低熱伝導率材料を主成分とするものを用
いると、記録層以外への余分な熱伝導を抑えることがで
きる。どちらの場合も、低パワーレーザ光を照射したと
きでも確実に記録できるようにする効果を持つ。反射層
材料として、Sb合金、Bi合金、Sb−Bi系合金、
Ti、Zr、Hf、Ti合金、Zr合金、Hf合金、ス
テンレススチール、ニクローム、マンガニン、コンスタ
ンタン、インコネル、モネル等のうち少なくとも1つを
含む合金が好ましい。上記の反射層に用いる材料では、
媒体記録感度が良好で、再生信号強度が大きいという点
で、SbとBiとを主成分とする合金系が好ましい。
【0023】Sb−Bi合金系反射層の各構成元素の割
合h、i及びjのより好ましい範囲は下記の通りであ
る。 h=0、50≦i≦90、10≦j≦50、又は 1≦h≦20、50≦i≦94、5≦j≦49、 また、h、i及びjの特に好ましい範囲は下記の通りで
ある。 h=0、60≦i≦90、10≦j≦40、又は 1≦h≦10、60≦i≦94、5≦j≦39、 Eで表される元素の中で好ましい元素はSn、Ge、S
i、Pb、Te、Se及び遷移金属元素であり、上記遷
移金属元素の内好ましい元素はCo、Ti、Ni、Pd
である。これらの元素は少量添加することにより、Sb
−Bi系合金反射層の結晶グレインサイズを小さくし、
ディスクノイズを低減する効果がある。ただし、大量に
添加すると、逆に結晶グレインサイズを大きくしてしま
う元素がある。一方、i及びjのどの範囲に対しても、
h=0であることは記録層の構成元素の数を減らすこと
ができるため低コスト化できる点で好ましい。
【0024】一方、上記の反射層に用いる材料のうち、
Ti、Zr、Hf、Ti合金、Zr合金、Hf合金、ス
テンレススチール、ニクローム、マンガニン、コンスタ
ンタン、インコネル、モネル等のうち少なくとも1つを
含む合金は、SbまたはBiを含む合金に比べて、毒性
が低いという点で好ましい。
【0025】記録層とそれに隣接する反射層を合わせて
情報記録担体層とすると、本発明の情報記録担体層の少
なくとも一方の面が他の物質からなる保護層で密着して
保護されていれば、情報記録媒体の耐環境性が向上す
る。もちろん両側が保護されていれば、情報記録媒体の
耐環境性がさらに向上し、可逆型として用いた時の書き
換え性能が向上する。
【0026】これらの保護層は、例えばアクリル樹脂、
ポリカーボネート、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、ポ
リイミド、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレン、
ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂(ポリ4フッ
化エチレン等)及び紫外線硬化樹脂等の有機物より形成
されていてもよく、これらは基板であってもよい。
【0027】また、酸化物、弗化物、窒化物、硫化物、
炭化物、ホウ化物、ホウ素、炭素あるいは金属等を主成
分とする無機物より形成されていてもよい。また、これ
らの複合材料でもよい。無機物保護層の例を挙げると、
Ce、La、Si、In、Al、Ge、Pb、Sn、B
i、Te、Ta、Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、C
r及びWよりなる群より選ばれた少なくとも一元素の酸
化物、Cd、Zn、Ga、In、Sb、Ge、Sn、P
b、Biよりなる群より選ばれた少なくとも一元素の硫
化物、Mg、Ce、Ca等の弗化物、Si、Al、T
a、B等の窒化物、B、Si等の炭化物、Ti等のホウ
化物、ホウ素、炭素より成るものであって、例えば主成
分がCeO2、La23、SiO、SiO2、In23
Al23、GeO、GeO2、PbO、SnO、Sn
2、Bi23、TeO2、Ta25、Sc23、Y
23、TiO2、ZrO2、V25、Nb25、Cr
23、WO2、WO3、CdS、ZnS、In23、Sb
23、Ga23、GeS、SnS、 SnS2、Pb
S、Bi23、MgF2、CeF3、CaF2、TaN、
Si34、AlN、BN、Si、TiB2、B4C、Si
C、B、Cのうちの一者に近い組成をもったもの及びこ
れらの混合物である。ガラス、石英、サファイア、鉄、
チタン、あるいはアルミニウムを主成分とする基板も一
方の無機物保護層として働き得る。
【0028】これらの無機物保護層のうち、硫化物では
ZnSに近いものが、屈折率が適当な大きさで層が安定
である点で好ましい。窒化物では表面反射率があまり高
くなく、層が安定であり、強固である点で、TaN、S
34又はAlN(窒化アルミニウム)に近い組成のも
のが好ましい。酸化物で好ましいのはY23、Sc
23、CeO2、TiO2、ZrO2、SiO、Ta
25、In23、Al23、SnO2又はSiO2に近い
組成のものである。Siの水素を含む非晶質も好まし
い。
【0029】有機物、無機物のうちでは無機物と密着し
ている方が耐熱性の面で好ましい。しかし無機物層(基
板の場合を除く)を厚くするのは、クラック発生、透過
率低下、感度低下のうちの少なくとも1つを起こしやす
いので上記無機物層は薄くし、無機物層の情報記録担体
層と反対の側には、機械的強度を増すために厚い有機物
層が密着している方が好ましい。この有機物層は基板で
あってもよい。これによって変形も起こりにくくなる。
有機物層に用いる材料としては、例えば、ポリスチレ
ン、ポリ4フッ化エチレン、ポリイミド、アクリル樹
脂、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート、エポキシ樹脂、ホットメルト接着剤と
して知られているエチレン−酢酸ビニル共重合体等、粘
着剤及び紫外線硬化樹脂等がある。
【0030】無機物よりなる保護層の場合は、そのまま
の形で電子ビーム蒸着、スパッタリング等で形成しても
よいが、反応性スパッタリングや、金属、半金属、半導
体の少なくとも一元素よりなる層を形成したのち、酸
素、硫黄、窒素のうちの少なくとも一者と反応させるよ
うにすると製造が容易である。
【0031】保護層を多層にすればさらに保護効果が高
まる。例えば厚さ30nm以上300nm以下のSiO
2に近い組成の薄膜を情報記録担体層から遠い側に形成
し、厚さ30nm以上〜300nm以下のZnSに近い
組成の薄膜を情報記録担体層に近い側に形成すると、耐
環境性及び記録・消去特性が大きく向上し、書き換え性
能も大幅に向上できる。上記保護層を基板側(光入射
側)に形成する場合は、再生信号強度を大きくするため
の反射防止層を兼ねることができる。
【0032】本発明の記録層は、共蒸着や共スパッタリ
ング等によって、保護層として使用可能と述べた酸化
物、弗化物、窒化物、有機物等、あるいは炭素又は炭化
物の中に分散させた形態としてもよい。そうすることに
よって光吸収係数を調節し、再生信号強度を大きくする
ことができる場合が有る。混合化率は、酸素、弗素、窒
素、炭素が層全体で占める割合が40%以下が好まし
い。このような複合膜化を行うことにより、結晶化の速
度が低下し、感度が低下するのが普通である。ただし有
機物との複合膜化では感度が向上する。
【0033】各層の膜厚に関しては、 下記の範囲で、良好な記録・再生が可能であり、好まし
い。 記録層膜厚 : 5nm以上500nm以下 反射層膜厚 : 10nm以上500nm以下 無機物保護層 : 5nm以上500nm以下 有機物保護層 : 500nm以上 10mm以下 また、下記の範囲で、さらに良好な記録・再生が可能で
あり、より好ましい。 記録層膜厚 : 10nm以上300nm以下 反射層膜厚 : 20nm以上200nm以下 無機物保護層 : 10nm以上300nm以下 有機物保護層 : 2μm以上 1mm以下 さらに、記録層膜厚に関しては、15nm以上170n
m以下の範囲では、光の干渉の効果によって、記録によ
る反射率変化が大きくなるため特に好ましい。また、1
5nm以上80nm以下の範囲では、記録感度も高いた
めさらに好ましい。
【0034】上記のうちの記録層以外の各層の材質や膜
厚は本発明の記録層に限らず他の相転移記録層、相互拡
散型記録層、また、光磁気記録層等にも有効である。特
に、本発明の反射層は、記録層での光吸収率が少ない場
合、例えば、記録層の膜厚が薄い場合または、記録層の
消衰係数が小さい場合に極めて有効である。そこで、光
磁気記録層としては、消衰係数の大きい希土類−遷移金
属系に関しては膜厚が30nm以下と薄い場合に適して
いる。また、消衰係数の小さいガーネット系に関して
は、特に適している。
【0035】以上の各層の形成方法は、真空蒸着、ガス
中蒸着、スパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプ
レーティング、電子ビーム蒸着、射出成形、キャスティ
ング、回転塗布、プラズマ重合等のうちのいずれかを適
宜選ぶものである。記録層、反射層及び無機物保護層
は、全てスパッタリングにより形成すると、組成及び膜
厚を管理しやすく、製造コストが安価となるので好まし
い。
【0036】本発明の記録層は形状変化をほとんど伴わ
ないなんらかの原子配列変化によって光学的性質の変化
を起こさせればよい。非晶質状態と結晶状態の間の変化
の他に、例えば、結晶粒径や結晶形の変化、結晶と準安
定状態との間の変化等でもよい。非晶質状態と結晶状態
の変化でも、非晶質は完全な非晶質でなく、結晶部分が
混在していてもよい。また、記録層と反射層との間で、
これらの層を構成する原子のうちの一部が移動(拡散、
化学反応等による)することにより、あるいは移動と相
転移の両方により記録されてもよい。
【0037】本発明の情報記録用媒体は、ディスク状と
してばかりではなく、テープ状、カード状等の他の形態
でも使用可能である。
【0038】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。直径300mm、厚さ1.2mmのディスク状化学
強化ガラス板の表面に、紫外線硬化樹脂によって保護層
を兼ねるトラッキング用の溝のレプリカを形成し、一周
が51セクターに分割され、各セクターの始まりで、溝
と溝の中間の山の部分に凹凸ピットの形でトラックアド
レスやセクターアドレス等が設けられた(この部分をヘ
ッダー部と呼ぶ)基板を準備した。この基板1上に、図
1に示すように、高周波スパッタリングによってまず原
子%でSn17Sb17Se66の組成の記録層2を25nm
の膜厚に形成し、続いて同一スパッタ装置内で原子%で
273Kにおける熱伝導率が0.3W/(cm・de
g)以下であるSb80Bi20の組成の反射層3を約40
nmの膜厚に形成した。さらに、この反射層3の上に回
転塗布した紫外線硬化樹脂を硬化させて50μmの厚さ
の有機物層4を形成した。同様にしてもう一枚の同様な
基板1´上にSn17Sb17Se66の組成の記録層2´、
Sb80Bi20の組成の反射層3´、有機物層4´を順次
形成した。このようにして作製した2枚のディスクを有
機物層4及び4´側を内側にして接着剤層5によって貼
り合わせを行い、ディスクAを作製した。次に、ディス
クAと全く同様な構成で、記録層2の組成をIn17Sb
17Se66としたディスクBを作製した。
【0039】上記のように作製したディスクA及びBの
記録・再生評価を、光ディスクドライブ(記録・再生装
置)を用いて行った。まず、記録を次の様にして行っ
た。ディスクを1000rpmで回転させ、半径140
mmの位置に半導体レーザ(波長690nm、媒体上最
大出力15mW)からの連続光を記録が行われない低パ
ワーレベルに保って、記録ヘッド中の開口数(Numerica
l Aperture)0.55の対物レンズで集光して基板1を
通して記録膜2に照射し、反射光を検出することによっ
て、トラッキング用の溝と溝の中間に光スポットの中心
が常に一致するようにヘッドを駆動した。溝と溝の中間
を記録トラックとすることによって溝から発生するノイ
ズの影響を避けることができる。この様にトラッキング
を行いながら、さらに記録膜上に焦点が来るように自動
焦点合わせを行って記録・消去を行う。この記録トラッ
ク上に結晶化により記録を行う場合、結晶化するのに適
当なレーザパワーの範囲は、結晶化が起こる程度に高
く、非晶質化が起こるより低い範囲である。また、非晶
質化により消去を行う場合、非晶質化するのに適当なレ
ーザパワーの範囲は、結晶化するパワーより高く、強い
変形を生じたり穴があくよりも低い範囲である。
【0040】ディスクAを追記型として用い、レーザパ
ワーを再生光レベル1.0mWと結晶化による記録パワ
ーレベル8.0mWとの間で図2に示したように変化さ
せることにより記録を行った。
【0041】また、ディスクBを可逆型として用い、レ
ーザパワーを結晶化による中間パワーレベル8.0mW
と非晶質化による高パワーレベル12.5mWとの間で
図3に示したように変化させることにより記録を行っ
た。非晶質化の高パワーレベルと結晶化の中間パワーレ
ベルとの間のパワー比は1:0.4〜1:0.8の範囲
が特に好ましい。記録を行う部分を通り過ぎれば、レー
ザパワーを再生光レベル1.0mWに下げてトラッキン
グ及び自動焦点合わせを続けた。なお、記録中もトラッ
キング及び自動焦点合わせは継続される。
【0042】ここで、可逆型での記録方法では、既に記
録されている部分に対して行っても記録されていた情報
が新たに記録した情報に書き換えられる。すなわち単一
の円形光スポットによるオーバーライトが可能となる。
しかし、記録書き換え時の最初の1回転又は複数回転
で、上記のレーザパワー変調の高い方のパワーである1
2.5mWに近いパワー、例えば11.5mWの連続光
を照射して一旦消去した後、次の1回転で8.0mWと
12.5mWの間で情報信号に従ってパワー変調したレ
ーザ光を照射して記録すれば、前に書かれていた情報の
消え残りが少なく、高い搬送波対雑音比が得られる。こ
の場合に最初に照射する連続光のパワーは、上記の高い
パワーレベルを1としたとき0.8〜1.1の範囲で良
好な書き換えが行えた。
【0043】次に、再生は次のようにして行った。ディ
スクを1000rpmで回転させ、予め記録したトラッ
ク上でトラッキングと自動焦点合わせを行いながら、記
録及び消去が行われない低パワー、ディスク面上1.0
mWの連続光を照射し、この反射光の強弱を検出して情
報を再生した。
【0044】まず、ディスクAを用いて、追記型として
8MHz、デューティー50%の信号を記録パワー8.
0mWで初期結晶化せずに記録し、この記録マークを再
生したところ、再生信号変調度36%、搬送波対雑音比
57dBの再生信号出力が得られた。ここで、再生信号
変調度は次式で定義した。
【0045】M=|Ro−R|/Ro (但し、Mは再生
信号変調度、Roは記録前の再生信号出力レベル、Rは
記録後の再生信号出力レベルを表す。)また、搬送波対
雑音比は測定帯域分解能(Resolution Band Width)3
0kHzで測定した。
【0046】また、ディスクA中のSn17Sb17Se66
の組成の記録層2は耐酸化性が大変優れており、記録層
2を単独でガラス上に形成したテストピースを60℃相
対湿度95%の条件下に3000時間放置しても、再生
光に対する媒体反射率の変化はなく、ほとんど酸化され
なかった。また、上記のように記録したディスクAを6
0℃相対湿度95%の条件下に3000時間放置しても
再生信号出力は再生信号変調度36%、搬送波対雑音比
57dBのまま変化が見られなかった。
【0047】ディスクAのSn−Sb−Se系記録層2
において、他の元素の相対的比率をほぼ一定に保ってS
e含有量を変化させた場合、8MHz、デューティー5
0%の信号を記録した時の記録パワーと搬送波対雑音比
は次のように変化した。
【0048】
【表1】
【0049】ここで、ディジタル信号の再生に必要な搬
送波対雑音比は45dB以上である。
【0050】他の元素の相対的比率をほぼ一定に保っ
て、Sb含有量を変化させた場合、8MHz、デューテ
ィー50%の信号を記録した時の搬送波対雑音比と結晶
化温度は次のように変化した。
【0051】
【表2】
【0052】ここで、60℃で100年以上記録点を保
持するのに必要な非晶質状態からの結晶化温度は150
℃以上である。
【0053】他の元素の相対的比率をほぼ一定に保っ
て、Sn含有量を変化させた場合、8MHz、デューテ
ィー50%の信号を記録した時の搬送波対雑音比と結晶
化温度は次のように変化した。
【0054】
【表3】
【0055】Sn−Sb−Se3元相図のSb2Se3
SnSeを結ぶ直線上で組成を変化させた場合、8MH
z、デューティー50%の信号を記録した時の搬送波対
雑音比と結晶化温度は次のように変化した。
【0056】
【表4】
【0057】ディスクAのSn−Sb−Se系記録層2
において、Snの一部又は全部を置換してIn、Ge、
Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuのうち少
なくとも一元素を添加しても、追記型として記録・再生
した場合、よく似た特性が得られた。一般式のDで表さ
れる上記の元素のうち、追記型としての記録・再生特性
が最も良好な元素はSnである。次いで、IVb族元素の
うち、好ましい元素はGe、Pbであり、IIIb族及び
Vb族元素のうち好ましい元素はInであり、Ib族元
素のうち好ましい元素はAuである。
【0058】ディスクAのSn−Sb−Se系記録層2
において、構成元素の相対的比率を一定に保って、Te
を添加し、Te含有量(W)を変化させた場合、8MH
z、デューティー50%の信号を記録した時の記録パワ
ーと搬送波対雑音比は次のように変化した。
【0059】
【表5】
【0060】Teが上記含有量より多い場合、初期結晶
化をしないと記録をすることができない。ここで、Te
の一部又は全部を置換して、Sを添加することによって
再生信号強度が大きくなる効果が有る。
【0061】ディスクAのSn−Sb−Se系記録層2
において、構成元素の相対的比率を一定に保って、Co
を添加し、Co含有量(W)を変化させた場合、8MH
z、デューティー50%の信号を記録した時の搬送波対
雑音比と結晶化温度は次のように変化した。
【0062】
【表6】
【0063】Coが上記含有量より多い場合、再生信号
強度が小さくなる。ここで、Coの一部又は全部を置換
して、遷移金属元素(IIIa族、IVa族、Va族、VIa
族、VIIa族及びVIII族)のうちの少なくとも一元素を
添加してもよく似た特性が得られた。これらのうち、C
o、Ni、Ti及びPdの少なくとも一元素は、結晶化
温度を高める効果が大きい。また、Sn−Sb−Se系
記録層2における構成元素の相対的比率を一定に保っ
て、Coの代わりに、Gd等の希土類元素の10原子%
以下の添加によって結晶化温度が上昇する効果が有る。
添加量は記録・再生特性が良好な範囲として、7原子%
以下が好ましく、5原子%以下が特に好ましい。また、
Sn−Sb−Se系記録層2における構成元素の相対的
比率を一定に保ってCoの代わりに、Tl、ハロゲン元
素、アルカリ金属元素のうちの少なくとも一元素の10
原子%以下の添加によって記録パワーが小さくなる効果
が有る。これらのうち、Tlが特に好ましく、次いでハ
ロゲン元素のうちでは、Iが好ましく、アルカリ金属元
素のうちではNa及びKが好ましい。添加量は耐酸化性
が良好な範囲として、1原子%以上5原子%以下が好ま
しい。
【0064】一方、ディスクAのSb−Bi系反射層3
において、Bi含有量を変化させた場合、8MHz、デ
ューティー50%の信号を記録パワー10mWで記録し
た直後と60℃相対湿度95%の条件下に3000時間
放置後の搬送波対雑音比は次のように変化した。
【0065】
【表7】
【0066】また、ディスクAのSb−Bi系反射層3
において、組成をSb80Bi20とし、SbとBiの相対
的比率を一定に保って、ここにSnを添加した場合、8
MHzでの未記録部のディスクノイズ(RIN;relati
ve intensity noise)は、Sn比率をhとして、次のよ
うに変化した。
【0067】
【表8】
【0068】RINが−76dB以下と小さい反射層3
の組成では、反射層3の結晶グレインサイズが100n
m以下と小さく好ましい。
【0069】上記反射層3において、Snの代わりにG
e、Si、Pb及びTeを用いてもよく似た特性が得ら
れた。上記添加元素のうち、再生信号強度が大きい点で
Snが好ましく、反射層の熱伝導率がさらに低下し、記
録感度が良好となる点でTeが好ましい。Sn、Teに
次いでGeが好ましい。
【0070】さらに、ディスクAのSb−Bi系反射層
3において、組成をSb80Bi20とし、SbとBiの相
対的比率を一定に保って、ここにCoを添加した場合、
8MHzでの未記録部のディスクノイズ(RIN;rela
tive intensity noise)は、Coの比率をhとして、次
のように変化した。
【0071】
【表9】
【0072】RINが−76dB以下と小さい反射層3
の組成では、上記反射層3の結晶グレインサイズが10
0nm以下と小さかった。
【0073】上記反射層3において、Coの代わりに他
の遷移金属用いてもよく似た特性が得られた。上記遷移
金属のうちでは、Coの他には、Ti、Ni、Pdがデ
ィスクノイズが低いという点で好ましい。さらに、上記
Sb−Bi系反射層3における構成元素の相対的比率を
一定に保って、10原子%以下のSeを添加することに
より、反射層の耐酸化性が向上した。
【0074】また、ディスクAの反射層3として、Sb
−Bi系の代わりに、Sb−Bi系と同様に熱伝導率が
0.3W/(cm・deg)以下の低熱伝導率を有する
ステンレススチール(SUS316)、ニクローム(N
80Cr20)、Ti、Ti70Al30(Ti合金)を用い
た場合、8MHz、デューティー50%の信号を記録し
た時の記録パワーと搬送波対雑音比は次のように変化し
た。
【0075】
【表10】
【0076】上記反射層3の材料の代わりに、熱伝導率
が0.3W/(cm・deg)以下の低熱伝導率を有す
るZr、Hf、Zr合金、Hf合金、マンガニン、コン
スタンタン、インコネル、モネル等のうち少なくとも1
つを含む合金を用いても、記録パワーが10mW前後、
搬送波対雑音比が50dB前後、とよく似た記録特性が
得られた。これらの反射層では、Sb−Bi系反射層に
比べて搬送波対雑音比が5dB以上小さい。これは、反
射層自信の光学定数の違いにより、本発明の記録層と隣
接して積層した際に、情報を記録した信号の再生信号強
度がSb−Bi系ほど大きくならないためである。
【0077】また、比較例として、ディスクAにおいて
記録層2と反射層3との間に中間層を形成した場合、媒
体製造時の製膜コストがおよそ1.5倍となった。ま
た、中間層にZnSを用い、ZnS中間層の膜厚を変化
させた場合、8MHz、デューティー50%の信号を記
録した時の記録パワーと搬送波対雑音比は次のように変
化した。
【0078】
【表11】
【0079】次に、ディスクAのSn−Sb−Se系記
録層2中のSnを全てInで置換したIn17Sb17Se
66記録層2を有するディスクBについて、可逆型として
8MHz、デューティー50%の信号と5MHz、デュ
ーティー50%の信号とを交互にオーバーライトにより
記録した。ここで、中間パワー8.0mW、高パワー1
3.0mWで初期化せずに5MHzの信号を記録した場
合、コントラスト比37%、搬送波対雑音比57dBの
再生信号出力が得られた。ここに、8MHzの信号をオ
ーバーライトにより記録した場合、コントラスト比32
%、搬送波対雑音比55dB、消去比26dBの再生信
号出力が得られた。
【0080】また、ディスクB中のIn17Sb17Se66
の組成の記録層2は耐酸化性が大変優れており、記録層
2を単独でガラス上に形成したテストピースを60℃相
対湿度95%の条件下に2000時間以上放置しても再
生光に対する媒体反射率の変化は無く、ほとんど酸化さ
れなかった。また、上記のように記録したディスクBを
60℃相対湿度95%の条件下に2000時間以上放置
しても再生信号出力はコントラスト比32%、搬送波対
雑音比55dBのまま変化が見られなかった。
【0081】ディスクBのIn−Sb−Se系記録層2
において、Inの一部を置換して、Sn、Ge、Pb、
Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuのうち少なくと
も一元素を添加しても、可逆型として記録・消去・再生
した場合、よく似た特性が得られた。上記のDで表され
る元素のうち、可逆型としての記録・消去・再生特性が
最も良好な元素はInである。次いで、4b族元素のう
ち好ましい元素はSn、Geであり、3b族、5b族元
素のうち好ましい元素はBiであり、1b族元素のうち
好ましい元素はAuである。
【0082】ディスクBにおいて、他の元素の相対的比
率を一定に保ってA群の元素としてTlを添加し、Tl
含有量(W)を変化させた時のオーバーライト時の消去
比は次のように変化した。
【0083】
【表12】
【0084】但し、Tlが上記含有量より多い場合は、
60℃相対湿度90%の条件下に放置した時、1000
時間以内に記録層が酸化され、再生光に対する媒体反射
率が低下する。Tlの一部又は全部を置換してハロゲン
元素、アルカリ金属元素のうちの少なくとも一元素を添
加してもよく似た特性がえられる。Tlについで好まし
い元素は、ハロゲン元素のうちでは、Iが好ましく、つ
いでClが好ましい。アルカリ金属元素のうちではNa
が好ましく、ついでKが好ましい。
【0085】ディスクBにおいて、他の元素の相対的比
率を一定に保ってA群の元素として希土類であるLaを
添加し、Laの含有量(W)を変化させた時のオーバー
ライト時のC/Nが初期値より5dB低下するまでの書
き換え回数は次のように変化した。
【0086】
【表13】
【0087】但し、Laが上記含有量より多い場合は、
記録感度が低下した。また、60℃、相対湿度90%の
条件下に放置した場合、1000時間以内に記録層が酸
化されて再生光に対する媒体反射率が低下した。Laの
一部又は全部を置換してCe、Pr、Nd等の他の希土
類元素の内の少なくとも一元素を添加してもよく似た特
性が得られた。これらの希土類元素の内では、他の希土
類元素よりも耐酸化性が大きく、書き換え回数を大きく
向上できるという点で、La及びCeが好ましい。
【0088】ディスクBの基板1と記録層2との間にZ
nS保護層を50nm積層したディスクでは、媒体の耐
環境性が向上し、このディスクを60℃相対湿度95%
の条件下に3000時間以上放置しても再生信号出力に
変化は見られなかった。さらに、反射層3と有機層4と
の間にもZnS保護層を100nm積層し、情報記録担
体層の両側に無機物保護層を有するディスクでは書き換
え特性が向上した。
【0089】上記保護層に用いたZnSの代わりに、S
iO2、SiO、Y23、ZrO2やTaN、AlN、S
34等の酸化物や窒化物、Sb23等の硫化物、Ce
3等の弗化物、又は非晶質Si、TiB2、B4C、B
C等、あるいは上記のすべての材料のそれぞれに近い組
成のもの、及び上記組成の材料の混合物を用いてもほぼ
同様の結果が得られた。これらの材料の2層以上の積層
膜も保護強度を上げるのに有効である。例えば情報記録
担体層から遠い側に厚さ100nmのSiO2層、情報
記録担体層に近い側に厚さ50nmのZnS層を配置し
た2層構造とすると、特に書き換え特性が良好であっ
た。
【0090】本実施例の化学強化ガラス板の代わりに、
ポリカーボネート板、ポリオレフィン板、エポキシ板及
びアクリル樹脂板等を用いても同様な結果が得られた。
また、基板として、紫外線硬化樹脂層層を表面に形成し
たガラス基板の代わりに、インジェクション法等によ
り、表面に直接トラッキングガイド、アドレス用のプリ
ピット等の凹凸を形成したポリカーボネート基板、ポリ
オレフィン基板、エポキシ基板及びアクリル樹脂基板等
を用いても同様な結果が得られた。
【0091】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録・再生特性が良好で、記録感度が高く、長期間安定
性に優れた、追記型及び可逆型の情報記録用媒体を低コ
ストで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の情報記録用媒体の構造を示す
断面図である。
【図2】本発明の実施例の追記型用記録レーザ波形を示
す図である。
【図3】本発明の実施例の可逆型、オーバーライト用記
録レーザ波形を示す図である。
【符号の説明】
1、1´ 基板 2、2´ 記録層 3、3´ 反射層 4、4´ 有機物層 5 接着剤層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀籠 信吉 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、該基板上に設けられた、記録用エ
    ネルギービームの照射を受けて原子配列変化を生ずる記
    録層と、該記録層に対して記録用エネルギービームの入
    射側と逆の側に設けられた、記録用エネルギービームを
    反射及び吸収する反射層とを有する情報記録用媒体にお
    いて、上記記録層と上記反射層とは隣接して設けられ、
    記録層の平均組成は、一般式 AwxSbySez (ただし、w、x、y及びzは、原子パーセントでそれ
    ぞれ0≦w≦30、3≦x≦57、3≦y≦57、40
    ≦z≦90の範囲の値であり、Dは、Sn、In、G
    e、Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuの内
    の少なくとも一元素を表し、Aは、Sb、Se、Dで表
    される元素及び希ガス以外の元素を表す)で表されるこ
    とを特徴とする情報記録用媒体。
  2. 【請求項2】請求項1記載の情報記録用媒体において、
    上記一般式のDはSnであることを特徴とする情報記録
    用媒体。
  3. 【請求項3】請求項1記載の情報記録用媒体において、
    上記一般式のDはInであることを特徴とする情報記録
    用媒体。
  4. 【請求項4】請求項1から3のいずれか一に記載の情報
    記録用媒体において、上記一般式のAで表される元素は
    Te、Tl及び希土類元素以外の他の元素を少なくとも
    含み、他の元素の合計の量は20原子パーセント以下で
    あることを特徴とする情報記録用媒体。
  5. 【請求項5】請求項1から3のいずれか一に記載の情報
    記録用媒体において、上記一般式のAで表される元素は
    Tlを少なくとも含み、Tlの量は15原子パーセント
    以下であることを特徴とする情報記録用媒体。
  6. 【請求項6】請求項1から3のいずれか一に記載の情報
    記録用媒体において、上記一般式のAはTeであること
    を特徴とする情報記録用媒体。
  7. 【請求項7】請求項1から3のいずれか一に記載の情報
    記録用媒体において、上記一般式のAで表される元素
    は、Ib族を除く遷移金属元素の内の少なくとも一元素
    であり、その合計の量は20原子パーセント以下である
    ことを特徴とする情報記録用媒体。
  8. 【請求項8】請求項1から3のいずれか一に記載の情報
    記録用媒体において、上記一般式のAで表される元素
    は、希土類元素の内の少なくとも一元素であることを特
    徴とする情報記録用媒体。
  9. 【請求項9】基板と、該基板上に設けられた、記録用エ
    ネルギービームの照射を受けて原子配列変化を生ずる記
    録層と、該記録層に対して記録用エネルギービームの入
    射側と逆の側に設けられた、記録用エネルギービームを
    反射及び吸収する反射層とを有する情報記録用媒体にお
    いて、上記記録層と上記反射層とは隣接して設けられ、
    記録用エネルギービームの照射を受けて、記録層から反
    射層へ又は反射層から記録層への原子移動の少なくとも
    一方が生じるように構成され、かつ、記録層は、少なく
    ともSbとSeを含む材料からなり、反射層は、所望の
    熱伝導率以下の値を持つ材料からなることを特徴とする
    情報記録用媒体。
  10. 【請求項10】請求項9記載の情報記録用媒体におい
    て、上記記録層の平均組成は、一般式 AwxSbySez (ただし、w、x、y及びzは、原子パーセントでそれ
    ぞれ0≦w≦30、3≦x≦57、3≦y≦57、40
    ≦z≦90の範囲の値であり、Dは、Sn、In、G
    e、Pb、Si、Bi、Ga、Au、Ag及びCuの内
    の少なくとも一元素を表し、Aは、Sb、Se、Dで表
    される元素及び希ガス以外の元素を表す)で表されるこ
    とを特徴とする情報記録用媒体。
  11. 【請求項11】請求項10記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のAで表される元素はTe、Tl及び希
    土類元素以外の他の元素を少なくとも含み、他の元素の
    合計の量は20原子パーセント以下であることを特徴と
    する情報記録用媒体。
  12. 【請求項12】請求項10記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のAで表される元素はTlを少なくとも
    含み、Tlの量は15原子パーセント以下であることを
    特徴とする情報記録用媒体。
  13. 【請求項13】請求項1から12のいずれか一に記載の
    情報記録用媒体において、上記反射層の記録膜と積層し
    た状態における光吸収率が20%以上であること特徴と
    する情報記録用媒体。
  14. 【請求項14】請求項1から12のいずれか一に記載の
    情報記録用媒体において、上記反射層の熱伝導率が27
    3Kで0.3W/(cm・deg)以下であること特徴
    とする情報記録用媒体。
  15. 【請求項15】請求項1から14のいずれか一に記載の
    情報記録用媒体において、上記反射層は、平均組成が一
    般式 EhSbiBij (ただし、h、i、jは、原子パーセントでそれぞれ0
    ≦h≦30、35≦i≦95、5≦j≦65の範囲の値
    であり、EはSb及びBi以外の金属、半金属、及び半
    導体元素を表す)で表される薄膜を少なくとも有するこ
    とを特徴とする情報記録用媒体。
  16. 【請求項16】請求項15記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のEはSnであることを特徴とする情報
    記録用媒体。
  17. 【請求項17】請求項15記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のEはTeであることを特徴とする情報
    記録用媒体。
  18. 【請求項18】請求項15記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のEはGeであることを特徴とする情報
    記録用媒体。
  19. 【請求項19】請求項15記載の情報記録用媒体におい
    て、上記一般式のEは遷移金属元素の内の少なくとも一
    元素であることを特徴とする情報記録用媒体。
  20. 【請求項20】請求項1から19のいずれか一に記載の
    情報記録用媒体において、上記記録層と上記反射層とを
    合せた層の少なくとも一方の側に、保護膜を有すること
    を特徴とする情報記録用媒体。
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