JPH05334881A - 相転移型記録媒体及び相転移型記録方法 - Google Patents
相転移型記録媒体及び相転移型記録方法Info
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- JPH05334881A JPH05334881A JP4139368A JP13936892A JPH05334881A JP H05334881 A JPH05334881 A JP H05334881A JP 4139368 A JP4139368 A JP 4139368A JP 13936892 A JP13936892 A JP 13936892A JP H05334881 A JPH05334881 A JP H05334881A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 記録の安定化がはかられ、且つ低コストでＳ
／Ｎ比の良好な記録媒体において、多値又は多ビット記
録を可能にすることを目的とする。 【構成】 基体１上に、IV族元素を主成分とする半導体
層２、４と、これら半導体層２、４より高融点の耐熱性
を有する保護層３とを交互に積層し、多層構成として設
ける。
／Ｎ比の良好な記録媒体において、多値又は多ビット記
録を可能にすることを目的とする。 【構成】 基体１上に、IV族元素を主成分とする半導体
層２、４と、これら半導体層２、４より高融点の耐熱性
を有する保護層３とを交互に積層し、多層構成として設
ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、相転移、特に結晶質─
非晶質（アモルファス）間の相転移を利用する相転移型
記録媒体及び相転移型記録方法に係わる。
非晶質（アモルファス）間の相転移を利用する相転移型
記録媒体及び相転移型記録方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームにより記録を行う光記録材
料として、結晶質─非晶質間の相転移を利用する光相変
化材料がある。その代表的な材料としては、例えばＴｅ
をベースとしたカルコゲナイド系の多元合金（Ｔｅ−Ａ
ｓ─Ｇｅ、ＴｅＯx ─Ｓｎ─Ｇｅ、Ｔｅ─Ｓｅ─Ｓｂ
等）等がある。
料として、結晶質─非晶質間の相転移を利用する光相変
化材料がある。その代表的な材料としては、例えばＴｅ
をベースとしたカルコゲナイド系の多元合金（Ｔｅ−Ａ
ｓ─Ｇｅ、ＴｅＯx ─Ｓｎ─Ｇｅ、Ｔｅ─Ｓｅ─Ｓｂ
等）等がある。
【０００３】また、特開平１─２５８２４２号公報に
は、結晶質─非晶質間の相転移により記録消去を行う記
録層を有する相転移型記録媒体において、記録層に隣接
してこの記録層より熱伝導率の大きい材料から成る冷却
層を全面に設け、この冷却層によって記録層全体を急冷
することにより、安定な高速記録・消去の達成を図った
記録媒体が提案されている。
は、結晶質─非晶質間の相転移により記録消去を行う記
録層を有する相転移型記録媒体において、記録層に隣接
してこの記録層より熱伝導率の大きい材料から成る冷却
層を全面に設け、この冷却層によって記録層全体を急冷
することにより、安定な高速記録・消去の達成を図った
記録媒体が提案されている。
【０００４】しかしながらこのようなカルコゲナイド系
の多元合金は、一般に結晶質─非晶質間の相転移の転移
温度が低い。例えばＴｅ─Ａｓ─Ｇｅでは１２０℃、Ｔ
ｅＯ x ─Ｓｎ─Ｇｅでは１３０℃である。このように転
移温度が低いことは、書き込みや消去を容易に行うこと
ができる点では有利であるが、記録の安定性の点では好
ましくない。
の多元合金は、一般に結晶質─非晶質間の相転移の転移
温度が低い。例えばＴｅ─Ａｓ─Ｇｅでは１２０℃、Ｔ
ｅＯ x ─Ｓｎ─Ｇｅでは１３０℃である。このように転
移温度が低いことは、書き込みや消去を容易に行うこと
ができる点では有利であるが、記録の安定性の点では好
ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方本出願人は先に特
開平３−２０８３３３号公報において、非晶質または多
結晶のＳｉ薄膜またはＧｅ薄膜にレーザビームを照射し
て溶融し、その後固化して非晶質化することにより、緻
密で均質な非晶質Ｓｉ薄膜又は非晶質Ｇｅ薄膜を形成す
る方法を提案した。
開平３−２０８３３３号公報において、非晶質または多
結晶のＳｉ薄膜またはＧｅ薄膜にレーザビームを照射し
て溶融し、その後固化して非晶質化することにより、緻
密で均質な非晶質Ｓｉ薄膜又は非晶質Ｇｅ薄膜を形成す
る方法を提案した。
【０００６】そして更に、上述したような記録の安定性
の問題に鑑みて、本出願人は特願平３─２０１３５６号
出願において、基板上にIV族元素を主成分とする半導体
薄膜から成る記録層を設け、この記録層に厚さの大なる
部分と小なる部分とを設け、比較的小なる厚さを有する
部分にレーザビームを照射してこの部分を非晶質化する
ことにより、非晶質化されていない部分との光学的特性
の差によって例えば反射率の違いによって記録を行うよ
うにした相転移型の光記録媒体を提案した。
の問題に鑑みて、本出願人は特願平３─２０１３５６号
出願において、基板上にIV族元素を主成分とする半導体
薄膜から成る記録層を設け、この記録層に厚さの大なる
部分と小なる部分とを設け、比較的小なる厚さを有する
部分にレーザビームを照射してこの部分を非晶質化する
ことにより、非晶質化されていない部分との光学的特性
の差によって例えば反射率の違いによって記録を行うよ
うにした相転移型の光記録媒体を提案した。
【０００７】この光記録媒体においては、その記録層の
材料としてIV族元素を主成分とする半導体薄膜を用いる
ことから、融点が高く、結晶質─非晶質間の相転移の転
移温度もカルコゲナイド系の多元合金に比べて本質的に
高く、記録の安定化をはかることができる。またこの場
合、カルコゲナイド系多元合金のように組成制御を行う
必要がないので製造が容易であるばかりでなく、低コス
トである。更に、この記録媒体は記録層の材料としてカ
ルコゲナイド系の多元合金を用いた媒体に比べて信号対
雑音比（Ｓ／Ｎ比）も高いという利点を有している。
材料としてIV族元素を主成分とする半導体薄膜を用いる
ことから、融点が高く、結晶質─非晶質間の相転移の転
移温度もカルコゲナイド系の多元合金に比べて本質的に
高く、記録の安定化をはかることができる。またこの場
合、カルコゲナイド系多元合金のように組成制御を行う
必要がないので製造が容易であるばかりでなく、低コス
トである。更に、この記録媒体は記録層の材料としてカ
ルコゲナイド系の多元合金を用いた媒体に比べて信号対
雑音比（Ｓ／Ｎ比）も高いという利点を有している。
【０００８】しかしながらこの光記録媒体においては、
多値記録或いは多ビット記録を行うことができない。本
発明は、このような記録の安定化がはかられ、且つ低コ
ストでＳ／Ｎ比の良好な記録媒体において、多値又は多
ビット記録を可能にすることを目的とする。
多値記録或いは多ビット記録を行うことができない。本
発明は、このような記録の安定化がはかられ、且つ低コ
ストでＳ／Ｎ比の良好な記録媒体において、多値又は多
ビット記録を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は相転移型記録媒
体は、その一例の略線的拡大断面図を図１に示すよう
に、基体１上に、IV族元素を主成分とする半導体層２、
４と、これら半導体層２、４より高融点の耐熱性を有す
る保護層３とを交互に積層し、多層構成として設ける。
体は、その一例の略線的拡大断面図を図１に示すよう
に、基体１上に、IV族元素を主成分とする半導体層２、
４と、これら半導体層２、４より高融点の耐熱性を有す
る保護層３とを交互に積層し、多層構成として設ける。
【００１０】また本発明相転移型記録方法は、その一例
の説明図を図２Ａ〜Ｃに示すように、基体１上に、IV族
元素を主成分とする半導体層２、４と、この半導体層
２、４より高融点の耐熱性を有する保護層３とを交互に
積層して多層構成として成る相転移型記録媒体に対し、
少なくとも１ステップ以上の段階のエネルギーを有する
エネルギービームを例えば図２Ａにおいて矢印Ｌで示す
ように照射して、半導体層２及び４の少なくとも一層以
上、例えば図２Ｃに示すように、第１及び第２の半導体
層２及び４に相転移を生じさせることにより記録を行
う。
の説明図を図２Ａ〜Ｃに示すように、基体１上に、IV族
元素を主成分とする半導体層２、４と、この半導体層
２、４より高融点の耐熱性を有する保護層３とを交互に
積層して多層構成として成る相転移型記録媒体に対し、
少なくとも１ステップ以上の段階のエネルギーを有する
エネルギービームを例えば図２Ａにおいて矢印Ｌで示す
ように照射して、半導体層２及び４の少なくとも一層以
上、例えば図２Ｃに示すように、第１及び第２の半導体
層２及び４に相転移を生じさせることにより記録を行
う。
【００１１】
【作用】上述したように、本発明相転移型記録媒体は、
IV族元素を主成分とする半導体層２、４をこれに比し高
融点の耐熱性を有する保護層３とを介して交互に積層し
て多層構成とするものであり、このような多層構成の膜
に対し、１ステップ以上の段階のエネルギーを有するエ
ネルギービームを照射することによって、多層構成とさ
れた各半導体層２、４の相転移が可能であることが本発
明者等の鋭意考察研究の結果判明した。
IV族元素を主成分とする半導体層２、４をこれに比し高
融点の耐熱性を有する保護層３とを介して交互に積層し
て多層構成とするものであり、このような多層構成の膜
に対し、１ステップ以上の段階のエネルギーを有するエ
ネルギービームを照射することによって、多層構成とさ
れた各半導体層２、４の相転移が可能であることが本発
明者等の鋭意考察研究の結果判明した。
【００１２】図３に半導体層、例えば水素化シリコン薄
膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）単層に対してＸｅＣｌエキシマレー
ザ光を照射した場合の、その照射エネルギー密度と溶融
後の固相化の膜厚に対する状態図、いわゆる相図を示
す。図３において曲線３１は、各膜厚に対して非晶質状
態の半導体薄膜が溶融した後、固相化によって表面が滑
らかで良質な結晶となるしきい値エネルギー密度を示
す。即ちこの場合、半導体層に対し１２０〜１５０ｍＪ
／ｃｍ2 程度以下のエネルギー密度のレーザ照射を施す
場合は半導体層は何ら相変化を生じないが、１２０〜１
５０ｍＪ／ｃｍ2 を越える曲線３１以上のエネルギー密
度による照射を行う領域Ａに相当する状態では、溶融後
の相は表面が滑らかで良質な結晶質となる。
膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）単層に対してＸｅＣｌエキシマレー
ザ光を照射した場合の、その照射エネルギー密度と溶融
後の固相化の膜厚に対する状態図、いわゆる相図を示
す。図３において曲線３１は、各膜厚に対して非晶質状
態の半導体薄膜が溶融した後、固相化によって表面が滑
らかで良質な結晶となるしきい値エネルギー密度を示
す。即ちこの場合、半導体層に対し１２０〜１５０ｍＪ
／ｃｍ2 程度以下のエネルギー密度のレーザ照射を施す
場合は半導体層は何ら相変化を生じないが、１２０〜１
５０ｍＪ／ｃｍ2 を越える曲線３１以上のエネルギー密
度による照射を行う領域Ａに相当する状態では、溶融後
の相は表面が滑らかで良質な結晶質となる。
【００１３】また曲線３３は、溶融─固相化後の半導体
薄膜の膜質が結晶質となるも、その表面が粗面化するし
きい値エネルギー密度を示し、この曲線３３を越える領
域Ｃの状態においては、固相化後の半導体薄膜はいわゆ
る多結晶の状態となり、電気的特性に劣る半導体薄膜と
なる。
薄膜の膜質が結晶質となるも、その表面が粗面化するし
きい値エネルギー密度を示し、この曲線３３を越える領
域Ｃの状態においては、固相化後の半導体薄膜はいわゆ
る多結晶の状態となり、電気的特性に劣る半導体薄膜と
なる。
【００１４】そして曲線３２は、溶融─固相化後の半導
体薄膜が結晶質となるか非晶質となるかのしきい値を示
す。即ち曲線３２以上で曲線３３より下の領域Ｂに相当
するエネルギー密度のレーザを照射する場合は、その固
相化後の半導体薄膜は良質の滑らかな膜質となるものの
非晶質半導体薄膜となる。また一旦この領域Ｂとなる条
件で溶融─固相化が行われても、再び領域Ａとなる条件
で溶融─固相化を行うときは、領域Ａの相即ち滑らかな
結晶化がなされる。
体薄膜が結晶質となるか非晶質となるかのしきい値を示
す。即ち曲線３２以上で曲線３３より下の領域Ｂに相当
するエネルギー密度のレーザを照射する場合は、その固
相化後の半導体薄膜は良質の滑らかな膜質となるものの
非晶質半導体薄膜となる。また一旦この領域Ｂとなる条
件で溶融─固相化が行われても、再び領域Ａとなる条件
で溶融─固相化を行うときは、領域Ａの相即ち滑らかな
結晶化がなされる。
【００１５】このようなＳｉ半導体薄膜単層の相転移態
様については、例えばT.Sameshima,S.Usuiによる“J.Ap
pl.Phys. 70(3) 1 August 1991, p1261-1288”に報告さ
れている。またこのような相転移は、Ｓｉ半導体薄膜の
みならず、Ｇｅ半導体薄膜、ＳｉＧｅ化合物半導体薄膜
等においても同様に起こることが例えば本出願人の出願
に係る特願平３─２０１５３６号出願において述べられ
ている。
様については、例えばT.Sameshima,S.Usuiによる“J.Ap
pl.Phys. 70(3) 1 August 1991, p1261-1288”に報告さ
れている。またこのような相転移は、Ｓｉ半導体薄膜の
みならず、Ｇｅ半導体薄膜、ＳｉＧｅ化合物半導体薄膜
等においても同様に起こることが例えば本出願人の出願
に係る特願平３─２０１５３６号出願において述べられ
ている。
【００１６】そして本発明者等の研究によれば、このよ
うな半導体薄膜を保護層を介して多層構成とした場合に
おいても同様に各相を個別に相転移、即ち非晶質─結晶
質の相転移を可逆に行うことができることが判明した。
即ち上述した図１に示す例においては、結晶化及び非晶
質化するしきい値エネルギー密度として、後段の実施例
に詳細に説明するように、上下の半導体薄膜２及び４を
共に非晶質化する場合とか、上層のみ非晶質化する場合
または結晶質化する場合等に応じてそれぞれ１ステップ
以上の多段階のエネルギー密度を選定することにより、
各層を異なった相状態とすることができる。例えば図１
に示す２層構成とする場合は、上下層共に非晶質（ａ2
／ａ1 ）か結晶質（ｃ2 ／ｃ1 ）、或いは上下層が異な
る状態（ａ2 ／ｃ1 又はｃ2 ／ａ1 ）の４通りの相状態
とすることができる。
うな半導体薄膜を保護層を介して多層構成とした場合に
おいても同様に各相を個別に相転移、即ち非晶質─結晶
質の相転移を可逆に行うことができることが判明した。
即ち上述した図１に示す例においては、結晶化及び非晶
質化するしきい値エネルギー密度として、後段の実施例
に詳細に説明するように、上下の半導体薄膜２及び４を
共に非晶質化する場合とか、上層のみ非晶質化する場合
または結晶質化する場合等に応じてそれぞれ１ステップ
以上の多段階のエネルギー密度を選定することにより、
各層を異なった相状態とすることができる。例えば図１
に示す２層構成とする場合は、上下層共に非晶質（ａ2
／ａ1 ）か結晶質（ｃ2 ／ｃ1 ）、或いは上下層が異な
る状態（ａ2 ／ｃ1 又はｃ2 ／ａ1 ）の４通りの相状態
とすることができる。
【００１７】半導体薄膜の相状態が変化することによっ
て、その光学定数（屈折率、消衰定数）は大きく異な
り、各層の相状態に対応する記録を行うことによって、
例えば反射率の変化によって多値記録（多ビット記録）
の記録再生が可能となる。
て、その光学定数（屈折率、消衰定数）は大きく異な
り、各層の相状態に対応する記録を行うことによって、
例えば反射率の変化によって多値記録（多ビット記録）
の記録再生が可能となる。
【００１８】従って、このような本発明記録媒体及びこ
れを用いた記録方法によれば、カルコゲナイド系多元合
金等の比較的高価な材料を用いることなく、安価なＳ
ｉ、Ｇｅ等の材料を用いて構成することができて、記録
の安定化をはかると共に多値記録が可能となる。
れを用いた記録方法によれば、カルコゲナイド系多元合
金等の比較的高価な材料を用いることなく、安価なＳ
ｉ、Ｇｅ等の材料を用いて構成することができて、記録
の安定化をはかると共に多値記録が可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明記録媒体及びその記録方法の一
例を詳細に説明する。この例においては、IV族元素を主
成分とする半導体材料としてＳｉを用いて、またこれよ
り高融点の耐熱性を有する保護層材料としてＳｉＯ2 を
用いた場合を示す。
例を詳細に説明する。この例においては、IV族元素を主
成分とする半導体材料としてＳｉを用いて、またこれよ
り高融点の耐熱性を有する保護層材料としてＳｉＯ2 を
用いた場合を示す。
【００２０】実施例１ 先ず、図１に示すように、半導体層を２層構成とした相
転移型記録媒体を作成した。この例においてはガラスよ
り成る基板１の上に、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等
により非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層を厚さｔ1 を１０
ｎｍとして被着した後ＸｅＣｌエキシマレーザ等のレー
ザビームを照射して結晶化して第１の半導体層２を形成
した。そしてこの上にＳｉＯ2 等より成る保護層３を厚
さｔ2 を１０ｎｍとして被着して、更にＣＶＤ法等によ
りａ−Ｓｉ層を厚さｔ3 を１０ｎｍとして被着した後レ
ーザビームを照射して結晶化を行って第２の半導体層４
を形成し、半導体層が保護層を介して積層された２層構
成の相転移型記録媒体を構成した。
転移型記録媒体を作成した。この例においてはガラスよ
り成る基板１の上に、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等
により非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層を厚さｔ1 を１０
ｎｍとして被着した後ＸｅＣｌエキシマレーザ等のレー
ザビームを照射して結晶化して第１の半導体層２を形成
した。そしてこの上にＳｉＯ2 等より成る保護層３を厚
さｔ2 を１０ｎｍとして被着して、更にＣＶＤ法等によ
りａ−Ｓｉ層を厚さｔ3 を１０ｎｍとして被着した後レ
ーザビームを照射して結晶化を行って第２の半導体層４
を形成し、半導体層が保護層を介して積層された２層構
成の相転移型記録媒体を構成した。
【００２１】このような２層構成の媒体に対する記録方
法としては、１ステップ以上、この場合３段階のエネル
ギーを有するエネルギービームを照射することにより、
半導体層２及び４の少なくとも一層以上に相転移を生じ
させることにより記録を行うことができる。以下、図面
を参照して記録方法の一例を詳細に説明する。
法としては、１ステップ以上、この場合３段階のエネル
ギーを有するエネルギービームを照射することにより、
半導体層２及び４の少なくとも一層以上に相転移を生じ
させることにより記録を行うことができる。以下、図面
を参照して記録方法の一例を詳細に説明する。
【００２２】先ず第１及び第２の半導体層２及び４の両
層を非晶質状態とする場合を説明する。この場合、図２
Ａにおいて矢印Ｌで示すように、比較的高い例えば１９
４ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度Ｅｈを有するＸｅＣｌ
エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を、パルス幅３０ｎ
ｓとして照射する。このとき、両半導体層２及び４は図
２Ｂにおいて点描を付して示すように、一旦溶融状態と
なり、その後図２Ｃに示すように、両層共に非晶質状態
となる。これは、前述の図３において説明した単層の相
図において、両半導体層２及び４が共に、領域Ｂのエネ
ルギー密度のレーザが照射された状態に相当する。つま
り、この場合両半導体層２及び４は共に、表面が滑らか
な非晶質状態となる。
層を非晶質状態とする場合を説明する。この場合、図２
Ａにおいて矢印Ｌで示すように、比較的高い例えば１９
４ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度Ｅｈを有するＸｅＣｌ
エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を、パルス幅３０ｎ
ｓとして照射する。このとき、両半導体層２及び４は図
２Ｂにおいて点描を付して示すように、一旦溶融状態と
なり、その後図２Ｃに示すように、両層共に非晶質状態
となる。これは、前述の図３において説明した単層の相
図において、両半導体層２及び４が共に、領域Ｂのエネ
ルギー密度のレーザが照射された状態に相当する。つま
り、この場合両半導体層２及び４は共に、表面が滑らか
な非晶質状態となる。
【００２３】次に図４Ａ〜Ｃを参照して、上層の第２の
半導体層４のみを非晶質化する場合を説明する。先ず図
４Ａに示すように、上述のエネルギー密度に比し低い例
えば１８１ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度Ｅｍ（Ｅｍ＜
Ｅｈ）を有するＸｅＣｌエキシマレーザを同様にパルス
幅３０ｎｓとして照射する。この場合、図４Ｂに示すよ
うに上層の第２の半導体層４のみが、点描を付して示す
ように溶融状態となり、その後図４Ｃに示すように固相
化して非晶質状態となる。この場合、上層の第２の半導
体層４のみが、図３において領域Ｂのエネルギー密度の
レーザが照射されて表面が滑らかな非晶質状態となる。
半導体層４のみを非晶質化する場合を説明する。先ず図
４Ａに示すように、上述のエネルギー密度に比し低い例
えば１８１ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー密度Ｅｍ（Ｅｍ＜
Ｅｈ）を有するＸｅＣｌエキシマレーザを同様にパルス
幅３０ｎｓとして照射する。この場合、図４Ｂに示すよ
うに上層の第２の半導体層４のみが、点描を付して示す
ように溶融状態となり、その後図４Ｃに示すように固相
化して非晶質状態となる。この場合、上層の第２の半導
体層４のみが、図３において領域Ｂのエネルギー密度の
レーザが照射されて表面が滑らかな非晶質状態となる。
【００２４】次に図５Ａ〜Ｃを参照して、下層の第１の
半導体層２のみを非晶質化する場合を説明する。先ずこ
の場合図２Ｃに示す上下両層２及び４が非晶質状態とな
るように比較的高いエネルギー密度Ｅｈのレーザビーム
を照射した後、図５Ａにおいて矢印Ｌで示すように、更
に低い例えば１６０ｍＪ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度
Ｅｌ（Ｅｌ＜Ｅｍ＜Ｅｈ）を有するＸｅＣｌエキシマレ
ーザを、この場合においてもパルス幅３０ｎｓとして照
射する。このとき、図５Ｂに示すように、上層の第２の
半導体層４が一旦溶融するが、この場合、この第２の半
導体層４のみが図３において領域Ａのエネルギー密度の
レーザを照射した状態となり、図５Ｃに示すように下層
の第１の半導体層２は非晶質状態のまま、上層の第２の
半導体層４が結晶化されることとなる。
半導体層２のみを非晶質化する場合を説明する。先ずこ
の場合図２Ｃに示す上下両層２及び４が非晶質状態とな
るように比較的高いエネルギー密度Ｅｈのレーザビーム
を照射した後、図５Ａにおいて矢印Ｌで示すように、更
に低い例えば１６０ｍＪ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度
Ｅｌ（Ｅｌ＜Ｅｍ＜Ｅｈ）を有するＸｅＣｌエキシマレ
ーザを、この場合においてもパルス幅３０ｎｓとして照
射する。このとき、図５Ｂに示すように、上層の第２の
半導体層４が一旦溶融するが、この場合、この第２の半
導体層４のみが図３において領域Ａのエネルギー密度の
レーザを照射した状態となり、図５Ｃに示すように下層
の第１の半導体層２は非晶質状態のまま、上層の第２の
半導体層４が結晶化されることとなる。
【００２５】図６Ａ〜Ｄを参照して、上下両半導体層２
及び４が共に結晶質状態に戻される場合を示す。この場
合、例えば図６Ａに示すように上下両層２及び４が非晶
質状態の記録媒体に対し、１８１ｍＪ／ｃｍ2 程度のエ
ネルギー密度Ｅｍを有するＸｅＣｌエキシマレーザをパ
ルス幅３０ｎｓとして照射し、一旦下層の第１の半導体
層のみを結晶質状態とした後、図６Ｃに示すように、更
に低い１６０ｍＪ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度Ｅｌの
ＸｅＣｌエキシマレーザを同様にパルス幅３０ｎｓとし
て照射して、図６Ｄに示すように上層の第２の半導体層
４をも結晶質状態とする。
及び４が共に結晶質状態に戻される場合を示す。この場
合、例えば図６Ａに示すように上下両層２及び４が非晶
質状態の記録媒体に対し、１８１ｍＪ／ｃｍ2 程度のエ
ネルギー密度Ｅｍを有するＸｅＣｌエキシマレーザをパ
ルス幅３０ｎｓとして照射し、一旦下層の第１の半導体
層のみを結晶質状態とした後、図６Ｃに示すように、更
に低い１６０ｍＪ／ｃｍ2 程度のエネルギー密度Ｅｌの
ＸｅＣｌエキシマレーザを同様にパルス幅３０ｎｓとし
て照射して、図６Ｄに示すように上層の第２の半導体層
４をも結晶質状態とする。
【００２６】このようにして、本発明記録方法により、
上下２層構成の半導体層を有する相転移型記録媒体に対
し、４つの異なる相状態を記録することができる。そし
て上述の図２Ｃ、図４Ｃ、図５Ｃ及び図６Ｄに示す各相
状態においては、それぞれこれらに対しレーザ光を照射
したときの反射率が大きくことなるため、その変化によ
って、記録内容を読み出すことができる。
上下２層構成の半導体層を有する相転移型記録媒体に対
し、４つの異なる相状態を記録することができる。そし
て上述の図２Ｃ、図４Ｃ、図５Ｃ及び図６Ｄに示す各相
状態においては、それぞれこれらに対しレーザ光を照射
したときの反射率が大きくことなるため、その変化によ
って、記録内容を読み出すことができる。
【００２７】尚、上述の相転移において照射レーザのエ
ネルギー密度が３５０ｍＪ／ｃｍ2を越える場合は、少
なくとも上層の第２の半導体層４が、その表面が粗面化
された結晶状態となってしまい、また１５０ｍＪ／ｃｍ
2 未満の場合は、両層共に相変化を生じない。従って、
この場合１５０ｍＪ／ｃｍ2 以上で３５０ｍＪ／ｃｍ 2
未満の３段階のエネルギー密度を選定して、相変化を行
うことができる。しかしながらそのエネルギー密度の値
は上述の実施例に限られることなく、ある程度の増減範
囲をもって選定することができる。
ネルギー密度が３５０ｍＪ／ｃｍ2を越える場合は、少
なくとも上層の第２の半導体層４が、その表面が粗面化
された結晶状態となってしまい、また１５０ｍＪ／ｃｍ
2 未満の場合は、両層共に相変化を生じない。従って、
この場合１５０ｍＪ／ｃｍ2 以上で３５０ｍＪ／ｃｍ 2
未満の３段階のエネルギー密度を選定して、相変化を行
うことができる。しかしながらそのエネルギー密度の値
は上述の実施例に限られることなく、ある程度の増減範
囲をもって選定することができる。
【００２８】またこの実施例１においては、Ｓｉ層が多
層構成とされているため、全体としてのエネルギービー
ムの反射率が変化し、単層構成の場合に比しエネルギー
ビームを吸収し易くなっている。このため、図３におい
て説明したしきい値エネルギーに比して、上述のしきい
値エネルギーの値が全体的に低減化していることがわか
る。
層構成とされているため、全体としてのエネルギービー
ムの反射率が変化し、単層構成の場合に比しエネルギー
ビームを吸収し易くなっている。このため、図３におい
て説明したしきい値エネルギーに比して、上述のしきい
値エネルギーの値が全体的に低減化していることがわか
る。
【００２９】実施例２ 次に、図７に示すように、第１〜第３の半導体層２、４
及び６が保護層３及び５を介して積層されて３層構成と
された相転移型記録媒体及びその記録方法の一例を示
す。この場合においても、ガラス等より成る基板１上
に、順次ＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被着した
後、レーザビームを照射して結晶化して第１の半導体層
２を形成した後、ＳｉＯ2 等を被着して保護層３を形成
する。同様に、ＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被
着した後レーザを照射して結晶化して第２の半導体層４
を形成した後、ＳｉＯ2 等より成る保護層５を形成し、
更にこの上にＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被着
してレーザ照射を行って結晶化して第３の半導体層６を
形成し、３層構成の相転移型記録媒体を構成する。
及び６が保護層３及び５を介して積層されて３層構成と
された相転移型記録媒体及びその記録方法の一例を示
す。この場合においても、ガラス等より成る基板１上
に、順次ＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被着した
後、レーザビームを照射して結晶化して第１の半導体層
２を形成した後、ＳｉＯ2 等を被着して保護層３を形成
する。同様に、ＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被
着した後レーザを照射して結晶化して第２の半導体層４
を形成した後、ＳｉＯ2 等より成る保護層５を形成し、
更にこの上にＣＶＤ法等によりａ−Ｓｉ半導体層を被着
してレーザ照射を行って結晶化して第３の半導体層６を
形成し、３層構成の相転移型記録媒体を構成する。
【００３０】このような３層構成の媒体においては、各
層の相状態の組合せが８通りあり、照射ビームのエネル
ギーを多段階に制御することによって、８組の相状態を
得ることができる。以下この記録方法について説明す
る。
層の相状態の組合せが８通りあり、照射ビームのエネル
ギーを多段階に制御することによって、８組の相状態を
得ることができる。以下この記録方法について説明す
る。
【００３１】第１〜第３の半導体層２、４及び６に対
し、全ての層が完全に溶融されて非晶質化されるしきい
値エネルギーをＥ3 、上層の２層即ち第２及び第３の半
導体層４及び６のみが非晶質化されるしきい値エネルギ
ーをＥ2 （Ｅ2 ＜Ｅ3 ）、最上層の第３の半導体層６の
みが非晶質化されるしきい値エネルギーをＥ1 （Ｅ1 ＜
Ｅ2 ＜Ｅ3 ）とする。これらエネルギーの値は、各層の
材料及び膜厚、間に介在させる保護層の熱伝導率等の条
件によって適宜選定し得るものである。
し、全ての層が完全に溶融されて非晶質化されるしきい
値エネルギーをＥ3 、上層の２層即ち第２及び第３の半
導体層４及び６のみが非晶質化されるしきい値エネルギ
ーをＥ2 （Ｅ2 ＜Ｅ3 ）、最上層の第３の半導体層６の
みが非晶質化されるしきい値エネルギーをＥ1 （Ｅ1 ＜
Ｅ2 ＜Ｅ3 ）とする。これらエネルギーの値は、各層の
材料及び膜厚、間に介在させる保護層の熱伝導率等の条
件によって適宜選定し得るものである。
【００３２】初期の相状態が３層全て結晶質状態である
とき、他の７通りの相状態を得るためのレーザエネルギ
ー条件は、下記の表１に示すように表される。
とき、他の７通りの相状態を得るためのレーザエネルギ
ー条件は、下記の表１に示すように表される。
【００３３】
【表１】
【００３４】これら表１においては非晶質状態をａ、結
晶質状態をｃとして、下層から順に１〜３の符号を付し
て各層の相状態を示す。例えば全層が結晶質状態の場合
はｃ 3 ／ｃ2 ／ｃ1 、全層が非晶質状態の場合はａ3 ／
ａ2 ／ａ1 と表す。
晶質状態をｃとして、下層から順に１〜３の符号を付し
て各層の相状態を示す。例えば全層が結晶質状態の場合
はｃ 3 ／ｃ2 ／ｃ1 、全層が非晶質状態の場合はａ3 ／
ａ2 ／ａ1 と表す。
【００３５】先ずケース２で示すａ3 ／ａ2 ／ａ1 の状
態とするには、エネルギーＥがＥ≧Ｅ3 とされて成るエ
ネルギービーム、例えばＸｅＣｌエキシマレーザを照射
することによって、３層全てを相転移させることができ
る。
態とするには、エネルギーＥがＥ≧Ｅ3 とされて成るエ
ネルギービーム、例えばＸｅＣｌエキシマレーザを照射
することによって、３層全てを相転移させることができ
る。
【００３６】またケース３で示すａ3 ／ａ2 ／ｃ1 の状
態とするには、エネルギーＥがＥ3＞Ｅ≧Ｅ2 のエネル
ギービーム例えばレーザを照射することによって、上層
の第２及び第３の半導体層４及び６のみを非晶質化する
ことができる。
態とするには、エネルギーＥがＥ3＞Ｅ≧Ｅ2 のエネル
ギービーム例えばレーザを照射することによって、上層
の第２及び第３の半導体層４及び６のみを非晶質化する
ことができる。
【００３７】更に、ケース４で示すａ3 ／ｃ2 ／ａ1 の
状態とするには、一旦エネルギーＥがＥ≧Ｅ3 なるエネ
ルギービームを照射して全層を非晶質化した後、エネル
ギーＥがＥ2 ＞Ｅ≧Ｅ1 なる第２回のエネルギービーム
の照射を行って、上層の第３の半導体層６を非晶質化
し、中間の第２の半導体層４は充分溶融されずに結晶化
のみの相転移が行われるようにして、相転移を行うこと
ができる。
状態とするには、一旦エネルギーＥがＥ≧Ｅ3 なるエネ
ルギービームを照射して全層を非晶質化した後、エネル
ギーＥがＥ2 ＞Ｅ≧Ｅ1 なる第２回のエネルギービーム
の照射を行って、上層の第３の半導体層６を非晶質化
し、中間の第２の半導体層４は充分溶融されずに結晶化
のみの相転移が行われるようにして、相転移を行うこと
ができる。
【００３８】またケース５で示すａ3 ／ｃ2 ／ｃ1 の状
態とするには、エネルギーＥがＥ2＞Ｅ≧Ｅ1 なるエネ
ルギービームを照射して、上層の第３の半導体層６のみ
が非晶質化されることにより得ることができる。
態とするには、エネルギーＥがＥ2＞Ｅ≧Ｅ1 なるエネ
ルギービームを照射して、上層の第３の半導体層６のみ
が非晶質化されることにより得ることができる。
【００３９】ケース６で示すｃ3 ／ａ2 ／ａ1 の状態と
するには、第１回のエネルギービームとしてＥ≧Ｅ3 な
るエネルギービームを照射して、一旦全層２、４及び６
を非晶質化した後、第２回のエネルギービームとしてＥ
1 ＞Ｅなるビームを照射することによって、上層の第３
の半導体層６のみを結晶化することにより、上述の相状
態とすることができる。
するには、第１回のエネルギービームとしてＥ≧Ｅ3 な
るエネルギービームを照射して、一旦全層２、４及び６
を非晶質化した後、第２回のエネルギービームとしてＥ
1 ＞Ｅなるビームを照射することによって、上層の第３
の半導体層６のみを結晶化することにより、上述の相状
態とすることができる。
【００４０】更に、ケース７で示すｃ3 ／ａ2 ／ｃ1 の
状態とするには、第１回のエネルギービームとしてＥ3
＞Ｅ≧Ｅ2 なるエネルギービームを照射して、上層の第
２及び第３の半導体層４及び６のみを非晶質化した後、
第２回のエネルギービームとしてＥ1 ＞Ｅなるビームを
照射することによって、最上層の第３の半導体層６のみ
を再び結晶化することができる。
状態とするには、第１回のエネルギービームとしてＥ3
＞Ｅ≧Ｅ2 なるエネルギービームを照射して、上層の第
２及び第３の半導体層４及び６のみを非晶質化した後、
第２回のエネルギービームとしてＥ1 ＞Ｅなるビームを
照射することによって、最上層の第３の半導体層６のみ
を再び結晶化することができる。
【００４１】そしてケース８で示すｃ3 ／ｃ2 ／ａ1 の
状態とするには、第１回のエネルギービームとしてＥ≧
Ｅ3 なるエネルギービームを照射して、一旦全層２、４
及び６を非晶質化した後、第２回のエネルギービームと
してＥ2 ＞Ｅ≧Ｅ1 なるエネルギービームを照射して、
中間の第２の半導体層４は充分溶融されずに結晶化のみ
の相転移が行われるようにして、ａ3 ／ｃ2 ／ａ1 の状
態とした後、第３回のエネルギービームとしてＥ1 ≧Ｅ
なるエネルギービームを照射して、上層の第３の半導体
層６を結晶化して、上述のｃ3 ／ｃ2 ／ａ1 の状態を得
ることができる。
状態とするには、第１回のエネルギービームとしてＥ≧
Ｅ3 なるエネルギービームを照射して、一旦全層２、４
及び６を非晶質化した後、第２回のエネルギービームと
してＥ2 ＞Ｅ≧Ｅ1 なるエネルギービームを照射して、
中間の第２の半導体層４は充分溶融されずに結晶化のみ
の相転移が行われるようにして、ａ3 ／ｃ2 ／ａ1 の状
態とした後、第３回のエネルギービームとしてＥ1 ≧Ｅ
なるエネルギービームを照射して、上層の第３の半導体
層６を結晶化して、上述のｃ3 ／ｃ2 ／ａ1 の状態を得
ることができる。
【００４２】このようにして、各層をそれぞれ結晶質─
非晶質間相転移することができ、合計８通りの相状態を
得ることができる。そしてこれらの各状態においては、
その光学定数例えば反射率が大きくことなることから、
この反射率の違いによって記録の読み出しを行うことが
できる。
非晶質間相転移することができ、合計８通りの相状態を
得ることができる。そしてこれらの各状態においては、
その光学定数例えば反射率が大きくことなることから、
この反射率の違いによって記録の読み出しを行うことが
できる。
【００４３】またこの３層構成の場合においても、照射
するエネルギービームは、少なくとも上層が過剰なエネ
ルギービーム照射により粗面化されないようにそのしき
い値が上限として選定され、またその下限としては、少
なくとも上層が結晶化するエネルギー未満のエネルギー
ビームでは何らの相変化を生じないことからこのエネル
ギーを下限とすることができる。
するエネルギービームは、少なくとも上層が過剰なエネ
ルギービーム照射により粗面化されないようにそのしき
い値が上限として選定され、またその下限としては、少
なくとも上層が結晶化するエネルギー未満のエネルギー
ビームでは何らの相変化を生じないことからこのエネル
ギーを下限とすることができる。
【００４４】また、この３層構成の記録媒体において各
レーザエネルギーＥ1 〜Ｅ3 の値としては、その材料及
び膜厚等によって適宜選定することができる。
レーザエネルギーＥ1 〜Ｅ3 の値としては、その材料及
び膜厚等によって適宜選定することができる。
【００４５】このように、本発明によれば２層或いは３
層、またはそれ以上の多層構成とした相転移型記録媒体
によって、多値記録が可能となる。
層、またはそれ以上の多層構成とした相転移型記録媒体
によって、多値記録が可能となる。
【００４６】尚、上述の各実施例においては保護層とし
てＳｉＯ2 を用いたが、この保護層の材料としては、各
半導体層材料に比し高融点の耐熱性を有する他、各半導
体層を相転移させるエネルギービーム又は読み出しのた
めのレーザ光等を透過する材料であれば良い。従って、
ＳｉＯ2 の他、１０ｎｍ程度の膜厚とするときはＷ（タ
ングステン）等を用いることができる。
てＳｉＯ2 を用いたが、この保護層の材料としては、各
半導体層材料に比し高融点の耐熱性を有する他、各半導
体層を相転移させるエネルギービーム又は読み出しのた
めのレーザ光等を透過する材料であれば良い。従って、
ＳｉＯ2 の他、１０ｎｍ程度の膜厚とするときはＷ（タ
ングステン）等を用いることができる。
【００４７】また、半導体Ｓｉ等が溶融後固相化する際
には潜熱が放出されるので、固化した半導体層がこの潜
熱によって再加熱されて固相成長で結晶化する場合があ
る。このため、保護層として所要の熱拡散係数を有する
材料を用いることによって、このような潜熱を吸収する
冷却効果を得ることができ、結晶質から非晶質への相転
移を確実に行うようになすことができる。
には潜熱が放出されるので、固化した半導体層がこの潜
熱によって再加熱されて固相成長で結晶化する場合があ
る。このため、保護層として所要の熱拡散係数を有する
材料を用いることによって、このような潜熱を吸収する
冷却効果を得ることができ、結晶質から非晶質への相転
移を確実に行うようになすことができる。
【００４８】更にまた、これら各媒体においては、記録
に対応する相状態を確実に保持するために、例えば格子
状パターンに積層半導体層を横切る深さにエッチングを
行い、各積層半導体層間の溝内を断熱性を有する材料で
埋込む等して、隣り合う各記録部をより確実に独別に相
転移させるようにして、クロストークの低減化をはかる
こともできる。
に対応する相状態を確実に保持するために、例えば格子
状パターンに積層半導体層を横切る深さにエッチングを
行い、各積層半導体層間の溝内を断熱性を有する材料で
埋込む等して、隣り合う各記録部をより確実に独別に相
転移させるようにして、クロストークの低減化をはかる
こともできる。
【００４９】尚、本発明相転移型記録媒体は、上述の実
施例に限定されることなく、例えば半導体層材料として
IV族元素を主成分とする例えばＧｅや、ＳｉとＧｅの化
合物等種々の材料を用いることができ、また４層以上の
半導体層を積層する多層構成とする等、種々の材料構成
とすることができる。また本発明相転移型記録方法にお
いてもまた、例えばエネルギービームとして他のレーザ
ビームを用いる等、上述の実施例に限ることなく種々の
態様を採り得ることはいうまでもない。
施例に限定されることなく、例えば半導体層材料として
IV族元素を主成分とする例えばＧｅや、ＳｉとＧｅの化
合物等種々の材料を用いることができ、また４層以上の
半導体層を積層する多層構成とする等、種々の材料構成
とすることができる。また本発明相転移型記録方法にお
いてもまた、例えばエネルギービームとして他のレーザ
ビームを用いる等、上述の実施例に限ることなく種々の
態様を採り得ることはいうまでもない。
【００５０】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、相転移
温度がカルコゲナイド系材料に比し比較的高く記録の安
定性がはかられ、勝つ比較的安価な材料をもって構成し
得る多値記録が可能な相転移型記録媒体、及び多値記録
が可能な相転移型記録方法を得ることができる。
温度がカルコゲナイド系材料に比し比較的高く記録の安
定性がはかられ、勝つ比較的安価な材料をもって構成し
得る多値記録が可能な相転移型記録媒体、及び多値記録
が可能な相転移型記録方法を得ることができる。
【図１】本発明相転移型記録媒体の一例の略線的拡大断
面図である。
面図である。
【図２】本発明相転移型記録方法の一例の説明図であ
る。
る。
【図３】半導体層の相図である。
【図４】本発明相転移型記録方法の一例の説明図であ
る。
る。
【図５】本発明相転移型記録方法の一例の説明図であ
る。
る。
【図６】本発明相転移型記録方法の一例の説明図であ
る。
る。
【図７】本発明相転移型記録媒体の他の例の略線的拡大
断面図である。
断面図である。
１ 基板 ２ 第１の半導体層 ３ 保護層 ４ 第２の半導体層 ５ 保護層 ６ 第３の半導体層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
フロントページの続き (72)発明者 ダラム パル ゴサイン 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 基体上に、IV族元素を主成分とする半導
体層と、上記半導体層より高融点の耐熱性を有する保護
層とが交互に積層されて多層構成とされて成る相転移型
記録媒体。 - 【請求項２】 基体上に、IV族元素を主成分とする半導
体層と、上記半導体層より高融点の耐熱性を有する保護
層とが交互に積層されて成る相転移型記録媒体に対し、 少なくとも１ステップ以上の段階のエネルギーを有する
エネルギービームを照射して、上記半導体層の少なくと
も一層以上に相転移を生じさせることにより記録を行う
ようにしたことを特徴とする相転移型記録方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139368A JPH05334881A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 相転移型記録媒体及び相転移型記録方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139368A JPH05334881A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 相転移型記録媒体及び相転移型記録方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05334881A true JPH05334881A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15243703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4139368A Pending JPH05334881A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 相転移型記録媒体及び相転移型記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05334881A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4927690A (en) * | 1986-01-13 | 1990-05-22 | The Dow Chemical Company | Thermoformable laminated packaging material |
| US8557627B2 (en) | 2009-12-29 | 2013-10-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a phase change layer and methods of fabricating a phase change memory device including the same |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP4139368A patent/JPH05334881A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4927690A (en) * | 1986-01-13 | 1990-05-22 | The Dow Chemical Company | Thermoformable laminated packaging material |
| US8557627B2 (en) | 2009-12-29 | 2013-10-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of forming a phase change layer and methods of fabricating a phase change memory device including the same |
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