JPH05298747A

JPH05298747A - 光学的情報記録媒体及びその構造設計方法

Info

Publication number: JPH05298747A
Application number: JP4097606A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yamada; 昇山田; Nobuo Akahira; 信夫赤平; Eiji Ono; 鋭二大野; Kenichi Osada; 憲一長田; Kenichi Nishiuchi; 健一西内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1993-11-12
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3087433B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】高ＣＮ比と高消去率及び広消去パワー許容幅
の単一レーザビームによる重ね書きが可能な光学的情報
記録媒体を提供する。【構成】基板６上に誘電体層７、記録層８、誘電体層
９を積層し、接着層９を介して２枚を膜面を内側に張合
せる。記録層８はアモルファス相と結晶相との間で可逆
的相変化を生じる物質であり、反射層１０にはＡｕまた
はＡｕ合金薄膜で、膜厚を１５ｎｍ以下とし、誘電体層
７、９の膜厚を変化させて光学計算を行う。波長λの照
射レーザ光線１２の内で記録層での吸収率記録媒体から
の反射率を記録層がアモルファス状態ではＡ(amo)，Ｒ
(amo)、結晶状態ではＡ(cry)，Ｒ(cry)として、２状態
間での吸収率の差ΔＡおよび反射率の差ΔＲがΔＡ≧５
％，ΔＲ≧１５％の２条件を同時に満足する膜厚とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に形成された相
変化材料薄膜にレ−ザ−ビーム等の高エネルギービーム
を照射することにより信号品質の高い情報信号をオーバ
ライトすることのできる書換え可能な光学的情報記録媒
体の構成およびその構成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に形成したカルコゲナイド薄膜に
レーザ光線を照射して局所的な加熱を行い、微小部分の
光学的な特性（屈折率）を変化させることができること
は光誘引性の相変化現象として既に知られている。即
ち、レーザ光線の照射条件を選べば照射部を原子結合状
態が比較的乱れた状態（アモルファス相）から比較的整
った状態（結晶相）、また反対に結晶相からアモルファ
ス相へと高速に相変化させることが可能であり、高密度
情報記録を行う方法の一つとして応用開発が行われてき
た。

【０００３】相変化記録のメリットの１つは、記録手段
として単一のレーザビームのみを用い、情報信号をオー
バライトできる点にある。すなわち、レーザー出力を記
録レベルと消去レベルの２レベル間で情報信号に応じて
変調し記録済みの情報トラック上に照射すると、既存の
情報信号を消去しつつ新しい信号を記録することが可能
である（特開昭５６−１４５５３０号公報）。この方法
は光磁気記録のように磁気回路部品が不要なことからヘ
ッドが簡素化できる点、消去動作を必要としないため書
換え時間を短縮することできる点が映像や音声信号の記
録に有利と考えられ記録媒体の開発研究が進められてい
る。

【０００４】オーバライトに特有の課題についても抽出
が行われ、その解決策の提案がなされてきている。例え
ばオーバライト時の消去率が消去動作のみを行った場合
の消去率に比べて低くなるという課題があった。この課
題に対して我々は特開平１−１４９２３８号公報におい
て、アモルファス状態である記録マーク部における光吸
収率と結晶状態である未記録部における光吸収率を同等
にした記録媒体、及び結晶状態部での光吸収率をアモル
ファス状態部での光吸収率よりも大きくした記録媒体を
提案した。即ち、図５に示すように表面の平滑な基板１
の上に誘電体３でサンドイッチした記録層２を形成した
媒体、及び誘電体３の上にさらに光反射層４を設け、保
護板５を付けた構成の媒体において、主として誘電体層
各層の厚さを適当に選ぶことで上記光吸収率に関する条
件を満足する光記録媒体を形成し、この媒体ではオーバ
ライト時の消去率が改善されることを開示した。

【０００５】しかしながら、この従来例における実施例
の媒体の場合には反射率変化が十分大きいとは言えなか
った。例えば３頁の実施例第２表において、アモルファ
ス状態の吸収率が結晶状態の吸収よりも大きな媒体Ｎ
ｏ．１、Ｎｏ．４が１９．１％、１６．４％という反射
率変化を示すのに対して、結晶状態の方がアモルファス
状態よりも吸収率の大きい媒体Ｎｏ．３、Ｎｏ．６は
９．７％、１１．２％と小さな反射率変化しか示さなか
った。特に記録膜が４０ｎｍの場合には半分以下の値し
か示していない。図６は、特開平１−１４９２３８号公
報中に記載の実施例の結果をグラフ化したものであっ
て、結晶部での光吸収率をＡ(cry)、アモルファス部で
の光吸収率をＡ(amo)とし、記録前後の２つの状態にお
ける光吸収率の差ΔＡ（＝Ａ(cry)−Ａ(amo)）とＣ／Ｎ
ならびに消去率の関係を示したものである。これによれ
ば光吸収率の差ΔＡが正方向に増加するに従って消去率
が改善されていること、一方Ｃ／Ｎはわずかづつではあ
るが低下していることが分かる。この場合のＣ／Ｎ低下
の原因は、図７によって明らかである。

【０００６】図７は、図６と同じく特開平１−１４９２
３８号公報中に記載の実施例の結果をグラフ化したもの
であって、結晶部での光吸収率をＡ(cry)、反射率をＲ
(cry)、アモルファス部での光吸収率をＡ(amo)、反射率
をＲ(amo)とし、記録前後の２つの状態における光吸収
率の差ΔＡ（＝Ａ(cry)−Ａ(amo)）と反射率変化量ΔＲ
（＝Ｒ(cry)−Ｒ(amo)）の関係を示したものである。こ
れによれば、従来例の記録媒体では光吸収率の差ΔＡが
増加するにしたがって反射率変化量ΔＲは一方向的に減
少しており、オーバライト時の消去率と信号振幅とは相
反する関係にあったことが分かる。

【０００７】別の従来例としては特開平３−１１３８４
４号公報は反射層を用いない媒体構造で、かつ記録膜が
８０ｎｍと厚い構成の媒体を開示している（３ページ第
１表）。この場合は、しかしながら、この場合には結晶
部の光吸収率がアモルファス部の吸収率に比べて十分大
きいできる媒体条件が開示されていない。例えば、アモ
ルファス部の吸収率が結晶部よりも１０％以上大きい構
成の開示はあるが、結晶部の吸収率がアモルファス部よ
り大きい媒体では、その差は高々２．１％であり、融解
潜熱の差をキャンセルするには不十分であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】アモルファス状態であ
る記録マーク部と結晶状態である非記録マーク部の両部
における光吸収率差ΔＡに留意した上記従来例（特開平
１−１４９２３８号公報）に開示された記録媒体ではオ
ーバライトモード記録における消去率の向上が実現され
たが、その一方では図７に示されたように、記録前後の
反射率変化量ΔＲが小さくなっていた。反射率変化量Δ
Ｒは信号の大きさそのものであるから、基本的にはΔＲ
が小さくなればＣ／Ｎも低下する。この時、従来例の場
合のように、記録マークピッチが２μｍ以上（線速度１
５ｍ／ｓ，記録周波数７ＭＨｚから計算可能）といった
記録条件では、形成される記録マーク部の面積はレーザ
スポットに比較して十分大きくなるから、ΔＲが多少小
さくても全体として大きな反射光量の変化が生じ大きな
Ｃ／Ｎが得られるが、マークピッチをもっと詰めて記録
密度を高めようという場合には同様ではない。この場合
には、記録マークの大きさがレーザスポットの大きさと
同等およびそれ以下に小さくなるからΔＲが小さけれ
ば、それだけ小さな反射光量変化しか得られなくなり、
ΔＲ低下の影響がそのままＣ／Ｎの大きな低下となって
現れる。即ち、高密度記録を行うという前提ではオーバ
ライト時におけるＣ／Ｎと消去率とを同時に満足できる
記録媒体は未だ実現されていなかったと言える。

【０００９】別の課題としては、従来相変化記録媒体に
用いられてきたマーク位置記録（あるいはＰＰＭ記録）
方式をマークエッジ記録（あるいはＰＷＭ記録）方式に
置き換えるためにはより高い消去率が必要になるという
ことである。マーク位置記録では記録マークの形状が多
少歪んでいてもピーク位置さえ検出できればエラーにな
らないが、マーク位置記録では形状の歪がそのままエラ
ーになる。この場合には例えば磁気記録の場合と同様、
２６ｄＢ程度の消去率をクリアーする必要がある。

【００１０】本発明の目的は、記録マーク長がレーザス
ポットの大きさに近い高密度信号のオーバライト記録を
行っても、Ｃ／Ｎ及び消去率がともに大きいこと、ある
いはマークエッジ記録に適合する大きな消去率が得られ
ることを目指し、上記ΔＡ，ΔＲがいずれも十分大き
く、少なくともΔＡ≧５％、ΔＲ≧１５％を同時に満足
する記録媒体を提供するものである。また本発明のもう
１つの目的は上記記録媒体を構成する方法を提供するも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は基板上に少なく
とも第１の誘電体薄膜層、波長λのレーザ光線を照射す
ることにより可逆的構造変化を生じ、光学定数（屈折率
ｎ、消衰係数ｋ）が相対的に大である結晶状態と相対的
に小であるアモルファス状態との間で光学的特性を可逆
的に変化する相変化物質薄膜からなる記録層、第２の誘
電体薄膜層および光反射層を積層して成る光学的情報記
録媒体において、上記反射層をＡｕまたはＡｕを主成分
とする合金薄膜で構成し、その厚さを１５ｎｍ以下とす
る。

【００１２】その上で記録層の厚さｄ０、上記第１およ
び第２の誘電体薄膜層の厚さｄ１，ｄ２をそれぞれ独立
に様々に仮定して、マトリクス法により上記記録膜がア
モルファス状態にある場合、結晶状態にある場合の反射
率、吸収率をそれぞれ算出し、上記条件を満たすｄ０、
ｄ１、ｄ２の組合せを決定する。

【００１３】

【作用】上記４層構成の光学的情報記録媒体においては
入射光Ｉの行方は記録層で吸収されて熱に変わる部分
（Ａ）、反射層に吸収されて熱に変わる部分（Ｌ）、媒
体表面で反射される部分（Ｒ）、媒体を通過してしまう
部分（Ｔ）の４つにおおよそ分けることができる。ここ
で記録層に吸収される光量は記録層がアモルファス状態
である時と結晶状態である時とで異なり、各々Ａ(amo)
＝Ｉ−［Ｌ(amo)＋Ｒ(amo)＋Ｔ(amo)］、Ａ(cry)＝Ｉ−
［Ｌ(cry)＋Ｒ(cry)＋Ｔ(cry)］となる。つまりアモル
ファス部と結晶部の間の光吸収率差は、ΔＡ＝Ａ(cry)
−Ａ(amo)＝［Ｒ(amo)−Ｒ(cry)］＋［Ｌ(amo)−Ｌ(cr
y)］＋［Ｔ(amo)−Ｔ(cry)］、即ちΔＡ＝ΔＬ＋ΔＴ−
ΔＲ（ΔＬ＝Ｌ(amo)−Ｌ(cry)、ΔＴ＝Ｔ(amo)−Ｔ(cr
y)、ΔＲ＝Ｒ(cry)−Ｒ(amo)）と表わされる。ここで、
例えばΔＲ≧１５％を確保し、なおかつΔＡ≧５％を確
保するためには右辺第１項（反射層での吸収率差）と第
２項（透過率差）の合計で２０％以上の差を確保すれば
よいことになる。

【００１４】本発明ではＡｕ反射層またはＡｕを主成分
とする合金反射層の厚さを１５ｎｍよりも薄くすること
で上記条件を達成した。理由は以下の通りである。即
ち、反射層を光が透過しない程度に厚くすると記録層の
状態によらず、媒体を透過してくる光は小さくなり、透
過率Ｔ(amo)、Ｔ(cry)ならびにそれらの差ΔＴも当然零
に近づく。またＡｕは反射率が大きいので反射層での吸
収も１０％以下でありΔＬは当然、それ以下になる。従
って、記録層における光吸収率の絶対量を大きくするた
めに反射層を厚くすれば必然的にΔＡ≒−ΔＲとなり本
発明の目的とするところは果たせなくなる。本発明の光
学的情報記録媒体では反射層の厚さと反射率、吸収率の
関係を調べ、厚さが１５ｎｍ以下で有れば適度な透過率
と反射層への吸収率が得られ、結果として実用的に十分
広い膜厚誤差許容幅をもって上記、目的が満たされるこ
とを見いだしたものである。ＡｕまたはＡｕを主成分と
する合金は他の金属と比較して化学的にはるかに安定で
あり、１５ｎｍ以下という極薄膜としても十分機能を発
揮できるというメリットを有している。

【００１５】

【実施例】本発明の代表的な光学情報記録媒体は、図１
に示すように基板６の上に第１の誘電体薄膜層７、波長
λのレーザ光線の照射により上記波長λでの光学定数
（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）が相対的に大である結晶状態
と相対的に小であるアモルファス状態との間で光学的特
性を可逆的に変化する相変化物質薄膜からなる記録層
８、第２の誘電体薄膜層９、ＡｕまたはＡｕを主成分と
する合金から成る光反射層１０を順次積層して形成し、
基板側から記録再生のためのレーザ光線１１を入射させ
る。図１ではホットメルトタイプの接着層１２を介して
上下対称になるように２枚が張り合わせた構成になって
いるが、図２のように第２の誘電体薄膜層の上にＵＶ樹
脂等の保護層１３を形成した単板構造も可能である。図
３のように基板の上に光反射層１０、第２の誘電体層
９、記録層８、第１の誘電体層７を積層し、第１の誘電
体層側から光を入射させることも可能である。

【００１６】基板６に用いる材料としては通常光ディス
ク等に用いられているＰＭＭＡ、ポリカーボネイト、ア
モルファスポリオレフィン等の透明樹脂板、ガラス板、
Ａｌ，Ｃｕ等の金属板あるいはこれらをベースにした合
金板を用いる。不透明な基板を用いる場合には図３の構
成に準じる必要がある。また、光ディスクの用途では記
録再生に用いるレーザ光線を導くために表面にはサブミ
クロンサイズの幅、深さを持った同芯円またはスパイラ
ル状の連続溝、あるいはピット列が凹凸で刻まれている
のが通常である。

【００１７】上下２層の誘電体層７，９は樹脂の基板を
用いる場合には基板６の表面の熱ダメージを抑える働き
とともに相変化材料層８を挟み込むことで膜の変形、蒸
発を抑える等の働きをなすものであって、樹脂、記録膜
材料と比較して融点の高いこと、記録再生に用いるレー
ザ光線に対して透明であること、硬度が大きくて傷がつ
きにくいこと等の性質を有することが必要である。例え
ば、ＳｉＯ₂，ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅等の酸化
物、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＮ，ＴｉＮ等の窒化物、Ｚｎ
Ｓ，ＰｂＳ等の硫化物、ＳｉＣ等の炭化物、ＣａＦ₂等
のフッ化物、ＺｎＳｅ等のセレン化物及びこれらの混合
物としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂、ＳｉＮＯ等、あるいはダイ
ヤモンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン等を用いる
ことができる。

【００１８】本発明で記録層８に用いる材料は相変化物
質薄膜の中でもレーザ光線の照射でアモルファス−結晶
間の可逆的相変態を生じるものであって、結晶状態では
アモルファス状態よりも大きな屈折率、消衰係数を示す
ものを用いる。代表的にはＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｇｅ−Ｔ
ｅ，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｓｂ−Ｔｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
−Ｐｄ，Ａｇ−Ｓｂ−Ｉｎ−Ｔｅ，Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−
Ｔｅ，Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ，Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓ
ｂ−Ｔｅ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｂｉ−Ｔｅ−Ｓｅ、Ｇｅ−Ｔｅ
−Ｓｎ−Ａｕ等の系、あるいはこれらの系に酸素、窒素
等の添加物を加えた系を用いることができる。これらの
薄膜は通常成膜された時はアモルファス状態であるが、
レーザ光線等のエネルギーを吸収して結晶化し光学的濃
度が高くなる。実際に記録媒体として用いる場合には記
録膜面の全体を予め結晶化しておき、レーザ光線を細く
絞って照射し、照射部をアモルファス化して光学定数を
変化させる。上記変化は、上記記録膜にさらに変化を与
えない程度に弱くしたレーザ光線を照射し、反射光の強
度変化、透過光の強度変化を検出して情報を再生する。
本発明は記録前後の記録部と、非記録部の光学的特性の
関係を一定条件になるべく媒体構成することでオーバラ
イト特性の向上を図るというもので、本来記録層の組成
に縛られるものではない。従って、ある代表的組成が本
発明に適用できればその組成に多少の添加物を加えた組
成物もまた適用可能である。

【００１９】記録層８の厚さは、記録層８が結晶状態に
ある時でも入射光線の一部が記録層８を透過可能な厚さ
に選ぶ。例えば上記相変化材料膜（結晶相）を誘電体薄
膜層７，９と同じ材質の誘電体層（厚さは無限と仮定）
に挟まれた時の透過率を考え、その値が少なくとも１％
程度以上、好ましくは２〜３％程度以上あること、また
その値は上記相変化材料膜がアモルファス相である場合
に比較して１０％程度以上であることが望ましく、そう
なるべく各膜厚を選ぶことが重要である。反射層１０で
反射されて記録層８中に再入射する成分が無くなると光
の干渉効果が小さくなり、第２の誘電体薄膜層９ならび
に反射層１０の膜厚を多少変化させても媒体全体の反射
率、記録層での吸収等を制御できなくなる。

【００２０】図４は代表的な記録膜組成としてＧｅ₂Ｓ
ｂ₂Ｔｅ₅をＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合物（ＳｉＯ₂：２０モル
％）膜で挟んだ時の膜厚と透過率（波長７８０ｎｍ）の
関係を示したものである。図から結晶状態の場合、膜厚
が６０ｎｍ以下で有れば１％以上、５０ｎｍ以下であれ
ば２％以上、４０ｎｍ以下であれば３％以上の透過率が
あることが分かる。

【００２１】反射層１０に用いる金属薄膜としてはＡｕ
が最も適しているが、それ以外にもＡｕに添加物を加え
た合金を用いることができる。添加物としてはＡｌ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃ
ｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｓｂ、Ｍｏ等の材料群から選ば
れる少なくとも１種を用いて熱伝導率、光学定数等の特
性を微調整することができる。例えばＣｒを加えると反
射率はやや低下するが熱伝導度が大きく低下し、感度を
向上することができた。また、Ｍｏ，Ｃｒ等の添加は誘
電体層との接着強度を向上させた。

【００２２】第１及び第２の誘電体薄膜層７，９の膜厚
は以下のように決定される。まず、各層を構成する物質
の複素屈折率を通常の方法（例えばガラス板上に薄膜を
形成し、その膜厚と反射率、透過率の測定値を元に計算
する方法、あるいはエリプソメーターを使う方法）で求
める。次に、記録層７および反射層９の厚さを固定した
上でマトリクス法（例えば久保田広著「波動光学」岩波
書店、１９７１年、第３章を参照）によって第１及び第
２の誘電体の膜厚を計算により求める。具体的には、各
層の膜厚を仮定して表面を含む全ての界面に対してエネ
ルギー保存則に基づき光エネルギーの収支を計算する。
即ち、多層媒体での各界面についてこのエネルギー収支
の方程式をたて、得られた連立方程式を解くことで、入
射光に対する透過光の強度、反射光の強度ならびに各層
での吸収量を求めることができる。記録膜が結晶状態に
ある時とアモルファス状態にある時のいずれの場合につ
いても上記計算を行うことにより、記録前後の反射率変
化ΔＲ、吸収差ΔＡを知ることができる。２つの状態間
での反射率の差がなるべく大きく（≧１５％）、結晶状
態の吸収がアモルファス状態の吸収よりも５％以上大き
い膜厚条件を選ぶ。

【００２３】本発明の書換え可能な光学的情報記録媒体
は通常の光学薄膜を形成する場合と同様に真空蒸着、マ
グネトロンスパッタリング、ＤＣスパッタリング、イオ
ンビームスパッタリング、イオンプレーティング等の方
法で各層を順次積み重ねて行く方法で形成することがで
きる。記録媒体が設計通りにできているかどうかはでき
あがった媒体の反射率、透過率をスペクトルメーターを
用いて測定し、予め計算した値と比較することで検証す
ることができる。この場合、記録膜での吸収と、反射層
での吸収を直接測定することはできないが、２またはそ
れ以上の波長で同じ比較を行うことで精度を高めること
ができる。以下、具体例をもって本発明をさらに詳しく
説明する。

【００２４】（実施例１）１つの真空チャンバー中に直
径１００ｍｍターゲットに対応する４つのカソードを備
えたスパッタ装置を用い、上述の計算に基づいてレーザ
波長７８０ｎｍに対応する記録媒体を５枚作成した。基
板の材質はポリカーボネイトで、サイズは外径３００ｍ
ｍ、内径３５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍとした。基板の表面
はピッチ１．３μｍ、深さ６０ｎｍ、幅０．６μｍの連
続溝で覆われている。この溝のある面に以下のように誘
電体膜、相変化記録膜を形成した。

【００２５】各媒体は第２の誘電体層の厚さ以外はほぼ
同様な構成をしている。第１の誘電体層は厚さ９３ｎｍ
のＺｎＳ−ＳｉＯ₂（ＳｉＯ₂：２０モル％）混合物膜、
記録層は厚さ４０ｎｍのＧｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅膜、反射層は
厚さ１０ｎｍのＡｕである。第２の誘電体層はＺｎＳ−
ＳｉＯ₂（ＳｉＯ₂：２０モル％）混合物膜であり、厚さ
は１２８ｎｍ、１３９ｎｍ、１５１ｎｍ、１６２ｎｍ、
１７４ｎｍとした。それぞれ吸収率差ΔＡおよび反射率
差ΔＲの異なる媒体となっている（表１）。各値は計算
によって求めた。

【００２６】

【表１】

【００２７】スパッタガスはいずれもアルゴンを用い、
ガス圧を３ｍＴｏｒｒとした。誘電体はＲＦスパッタを
用い、３００Ｗのパワーで毎分１０ｎｍの堆積速度で成
膜した。また記録層にはＤＣスパッタを用い、１００Ｗ
のパワーで毎分１０ｎｍの速度で成膜を行った。

【００２８】（表２）は上記５種類の媒体の反射率と透
過率を記録層が結晶層である場合と、アモルファス相で
ある場合の両方について調べた結果であり、計算値とス
ペクトロメータによる実測値を示したものである。いず
れの媒体においても計算値と実測値とはよく一致してい
ることが分かる。また、上下２つの評価ら求めたΔＲの
値は計算値とよく一致しており、試作した記録媒体はほ
ぼ設計通りの光学特性を有していることが確かめられ
た。これより、Ｎｏ．２，３は本発明の範囲内の記録媒
体と見なせる。

【００２９】

【表２】

【００３０】（実施例２）実施例１のディスクを各２枚
用意し、膜のついた面を内側にしてホットメルト接着剤
を用いて張り合わせた。各ディスクを毎分１８００回転
で回転し、最外周部（線速度２７ｍ／ｓ）でオーバライ
ト特性を評価した。記録信号はマークエッジ記録を想定
して１７．５ＭＨ（ｆ１）および６．５ＭＨ（ｆ２）の
単一周波数信号とし、波長７８０ｎｍの半導体レーザ光
線をＮ．Ａ．０．５５の対物レンズを用いて記録した
（デューティー５０％）。測定手順は、まずｆ１を記録
してＣＮ比を測定した後、ｆ２をオーバライトしてｆ１
成分の減衰比を測定し消去率を測定する方法によった。
（表２）はＣＮ比が５０ｄＢに到達するピークパワー
（測定限界３０ｍＷ）、ＣＮ比の飽和値、消去率の最大
値及び消去率が２６ｄＢを越えるバイアスパワー域を示
したものである。この（表３）と（表１）から以下のこ
とが分かった。

【００３１】即ち、（表１）のΔＲ、ΔＡは（表３）の
ＣＮ比、消去率およびバイアスパワーマージンとそれぞ
れ強い相関性を有しており、ΔＡが５％に満たない場合
には消去率２６ｄＢを越えるバイアスパワー領域がない
ことが示された。これは結晶部とアモルファス部で同等
の昇温を実現するためには、結晶部ではアモルファス部
よりも融解潜熱に相当する分だけより大きなエネルギー
を必要とするということであって、それがΔＡの５％程
度に相当することを示すのであろう。またＣＮ比で５０
ｄＢ以上を得るためにはΔＲが１５％以上は必要である
ことが示された。

【００３２】即ち、本発明の記録媒体（Ｎｏ．２，Ｎ
ｏ．３）は５０ｄＢを越えるＣＮ比と消去率２６ｄＢを
越える広いパワー域を有することが示された。

【００３３】

【表３】

【００３４】（実施例３）実施例１、２と同様にポリカ
ーボネイト基板、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合物薄膜、Ｇｅ₂Ｓ
ｂ₂Ｔｅ₅薄膜を用いて波長７８０ｎｍを前提に各種記録
媒体を試作し、その特性を評価した。記録膜の厚さは２
０ｎｍから８０ｎｍ、反射層の膜厚を３ｎｍから５０ｎ
ｍまで振った。（表４）は設計試作した記録媒体につい
ての特性評価結果を示す。表中、○印はΔＲ≧１５％か
つΔＡ≧５％を満足する上下２層の誘電体層の膜厚条件
が十分広い膜厚域（例えば±５％以上）をもって存在す
ること、△印はΔＲ≧１５％かつΔＡ≧５％を満足する
誘電体層膜厚の条件があること、×印は上記条件が満た
されないことを示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】この評価から、Ａｕ反射層の膜厚を１５ｎ
ｍ以下に選べば本発明の目的とする記録媒体を構成でき
ることが示された。

【００３７】（実施例４）実施例１、２、３と同様のこ
とをガラス基板でも行い、同様の結果を得た。

【００３８】（実施例５）実施例２において同様の評価
を内周部（線速度１０ｍ／ｓ）でも行った。周波数は
６．５ＭＨｚ（ｆ１）と２．４ＭＨｚ（ｆ２）である。
外周部と同様Ｎｏ．２，Ｎｏ．３が５０ｄＢ以上のＣＮ
比と２６ｄＢを越える広いパワー幅を示した。また、Ｎ
ｏ．３の媒体も５０ｄＢ以上のＣＮ比と２６ｄＢを越え
る消去率を示したが、パワー幅が狭かった。

【００３９】（実施例６）Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金の
組成をＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅの３角組成座標上でＧｅ ₂Ｓｂ₂
Ｔｅ₅組成とＧｅＳｂ₄Ｔｅ₇組成とＳｂ単体組成を結ぶ
範囲で様々に変化して光学定数を調べ、これに基づいて
計算及び試作評価を行ったがＳｂ濃度が４０％以下の組
成では上記Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅を用いた場合とほぼ同様の
領域で本発明の記録媒体が構成可能であることが分かっ
た。

【００４０】

【発明の効果】本発明によって、大きなＣＮ比、高い消
去率ならびにその広いパワー許容幅（マージン）を有す
る記録媒体ならびにその設計方法が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学情報記録媒体の１実施例の構成を
示す図

【図２】本発明の光学情報記録媒体の１実施例の構成を
示す図

【図３】本発明の光学情報記録媒体の１実施例の構成を
示す図

【図４】本発明の１実施例において。記録媒体を構成す
る記録層の厚さと透過率の関係を示す図

【図５】従来の相変化光記録媒体の構成を示す断面図

【図６】従来例の実施例中に記載されている記録媒体の
有するＣＮ比および消去率と光吸収率差ΔＡとの関係を
グラフ化した図

【図７】従来例の実施例中に記載されている記録媒体の
有する反射率変化量ΔＲと光吸収率差ΔＡとの関係をグ
ラフ化した図

【符号の説明】

１基板２記録層３誘電体層４光反射層５保護板６基板７第１の誘電体層８記録層９第２の誘電体層１０反射層１１レーザ光線１２接着層１３保護層

フロントページの続き (72)発明者長田憲一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者西内健一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくとも第１の誘電体薄膜
層、波長λのレーザ光線の照射により上記波長λでの光
学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）が相対的に大である結
晶相と相対的に小であるアモルファス相との間で光学的
特性を可逆的に変化する相変化物質薄膜からなる記録
層、第２の誘電体薄膜層、膜厚が１５ｎｍ以下であるＡ
ｕまたはＡｕを主成分とする合金薄膜層から成る反射層
を積層してなる書換え可能な光学的情報記録媒体。
【請求項２】波長λの照射レーザ光線の内で上記記録層
で吸収される比率（以降吸収率と呼ぶ）ならびに上記記
録媒体から反射される比率（以降反射率と呼ぶ）を上記
記録層がアモルファス相である場合にはそれぞれＡ(am
o)およびＲ(amo)、また記録層が結晶状態である場合に
はそれぞれＡ(cry)およびＲ(cry)として、２つの状態間
での吸収率の差ΔＡ（＝Ａ(cry)−Ａ(amo)）および反射
率の差ΔＲ（＝Ｒ(cry)−Ｒ(amo)）がΔＡ≧５％および
ΔＲ≧１５％の２条件を同時に満足する請求項１記載の
光学的情報記録媒体。
【請求項３】反射層がＡｕを主成分としＡｌ，Ｃｒ，Ｃ
ｕ，Ｇｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃ
ｏ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｓｂからなる材料群から選ばれ
る少なくとも１種との合金であることを特徴とする請求
項１記載の光学的情報記録媒体。
【請求項４】ΔＡが１０％以上でである請求項１記載の
光学的情報記録媒体。
【請求項５】ΔＲが２０％以上でである請求項１記載の
光学的情報記録媒体。
【請求項６】誘電体薄膜層をＺｎＳ−ＳｉＯ₂混合物、
記録層をＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ３元合金とし、記録層の厚さ
を４０ｎｍ以下とした請求項１記載の光学的情報記録媒
体。
【請求項７】誘電体材料薄膜をＺｎＳ−ＳｉＯ₂、記録
層をＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅとし、記録層の厚さを２５ｎｍ以
下とした請求項１記載の光学的情報記録媒体。
【請求項８】基板上に、少なくとも第１の誘電体薄膜
層、波長λのレーザ光線の照射により上記波長λでの光
学定数（屈折率ｎ、消衰係数ｋ）が相対的に大である結
晶相と相対的に小であるアモルファス相との間で光学的
特性を可逆的に変化する相変化物質薄膜からなる記録
層、第２の誘電体薄膜層、膜厚が１５ｎｍ以下であるＡ
ｕまたはＡuを主成分とする合金薄膜層から成る反射層
を積層してなる書換え可能な光学的情報記録媒体に波長
λの照射レーザ光線を照射したとき、上記記録層で吸収
される比率（以降吸収率と呼ぶ）ならびに上記記録媒体
から反射される比率（以降反射率と呼ぶ）を上記記録層
がアモルファス相である場合にはそれぞれＡ(amo)およ
びＲ(amo)、また記録層が結晶状態である場合にはそれ
ぞれＡ(cry)およびＲ(cry)として、２つの状態間での吸
収率の差ΔＡ（＝Ａ(cry)−Ａ(amo)）および反射率の差
ΔＲ（＝Ｒ(cry)−Ｒ(amo)）がΔＡ≧５％およびΔＲ≧
１５％の２条件を同時に満足するように各層の厚さを光
学計算を設計する方法であって、上記記録層、第１および第２の誘電体薄膜層の厚さｄ
0、ｄ1、ｄ2をそれぞれその光学的厚みを最大λ／２の
範囲で様々に仮定してマトリクス法によって入射光の内
で上記相変化物質薄膜層に吸収される割合（光吸収率
Ａ）、媒体表面から反射される割合（反射率Ｒ）を上記
相変化物質薄膜がアモルファス状態である場合と、結晶
状態である場合の双方について算出し、上記２条件を満
たすｄ0、ｄ１，ｄ２の組合せを求める書換え可能な光
学的情報記録媒体の設計方法。