JPH0558047A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相変化型光記録媒体として、特にオ−バ−ラ
イト時の消去比を向上させ、かつ、記録感度が優れた光
記録媒体を提供すること。 【構成】 基板上の記録層が少なくともＡｇ、Ｉｎ、Ｓ
ｂ、Ｔｅを含み、記録時には一様なアモルファス相を形
成し、消去時にはＳｂ相とＸ相とに分相して結晶化する
ものである。このＸ相は結晶化してもアモルファス状態
でもよい。Ｘ相としては光吸収係数が１０²ｃｍ^-1以上
のものが好ましく、他の不純物、例えば酸素等を微量
（１原子％以下）含まれていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光情報記録媒体に関し、
詳しくは、光ビームを照射することにより記録層材料に
相変化を生じさせ、情報の記録、再生を行い、かつ、書
換えが可能ないわゆる相変化型光情報記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電磁波、特にレーザービームの照射によ
る情報の記録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一
つとして、結晶−非晶質相間あるいは結晶−結晶相間の
転移を利用する、いわゆる相変化型記録媒体がよく知ら
れている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビームに
よるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の光学系
もより単純であることなどから最近その研究開発が活発
になされている。その代表的な記録材料としては、ＵＳ
Ｐ ３，５３０，４４１に開示されているような、Ｇｅ
−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ−Ｓ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ、Ｇｅ
−Ｓｅ−Ｓ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ａｓ−Ｓｅ、Ｉ
ｎ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓなどのいわゆるカル
コゲン系合金材料があげられる。又、安定性、高速結晶
化などの向上を目的としてＧｅ−Ｔｅ系にＡｕ（特開昭
６１−２１９６９２）、Ｓｎ及びＡｕ（特開昭６１−２
７０１９０）、Ｐｄ（特開昭６２−１９４９０)等を添
加した材料の提案や、記録／消去の繰返し性能向上を目
的としてＧｅ−Ｔｅ−Ｓｅ−Ｓｂの組成比を特定した材
料（特開昭６２−７３４３８)の提案などもなされてい
る。しかしながら、そのいずれもが相変化型書換え可能
光メモリー媒体として要求される諸特性のすべてを満足
しうるものとはいえない。

【０００３】また、特開昭６３−２５１２９０号公報に
は、結晶状態が実質的に三元以上の多元化合物単相から
なる記録層を形成した光情報記録媒体（以降「光記録媒
体」と略記することがある）が提案されている。ここで
の“実質的に三元以上の多元化合物単相”とは、三元以
上の化学量論組成をもった化合物（例えばＩｎ₃ＳｂＴ
ｅ₂など）を記録層中に９０原子％以上含むものとされ
ている。そして、このような記録層を用いることによ
り、高速記録、高速消去が可能となるとしている。だ
が、このものでは記録、消去に要するレ−ザ−パワ−は
未だ充分ではなく、消去比も低い（消し残りが大きい）
等の欠点を有している。

【０００４】更に、特開平１−２７７３３８号公報には
（Ｓｂ_a Ｔｅ_1-a ）_1-Y Ｍ_Y （ここで０．４≦ａ＜０．
７、Ｙ≦０．２であり、ＭはＡｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、
Ｂｉ、Cu、Ga、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｓｅ、Ｓｉ、
Ｓｎ及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１種で
ある。）で表される組成の合金からなる記録層を有する
光記録媒体が提案されている。この系の基本はＳｂ₂Ｔ
ｅ₃であり、Ｓｂ過剰にすることにより、高速消去、繰
返し特性を向上させ、Ｍの添加により高速消去を促進さ
せている。加えて、ＤＣ光による消去率も大きいとして
いる。しかし、この文献にはオ−バ−ライト時の消去率
は示されておらず（本発明者らの検討結果では消し残り
が認められた）、記録感度も不十分である。

【０００５】同様に、特開昭６０−１７７４４６号公報
では記録層に（Ｉｎ_1-X Ｓｂ_X ）_1-Y Ｍ_Y （０．５５≦
Ｘ≦０．８０、０≦Ｙ≦０．２０であり、ＭはＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｓ
ｎ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｂｉである。）なる合金を用い、ま
た、特開昭６３−２２８４３３号公報では記録層にＧｅ
Ｔｅ−Ｓｂ₂Ｔｅ₃−Ｓｂ（過剰）なる合金を用いている
が、いずれも感度、消去比等の特性を満足するものでは
ない。

【０００６】これまでみてきたように、光記録媒体にお
いては、特に記録感度、消去感度の向上、オ−バ−ライ
ト時の消し残りによる消去比低下の防止、並びに記録
部、未記録部の長寿命化が解決すべき最重要課題となっ
ている。

【０００７】中でも、レ−ザ−光照射時間が１００ｎｓ
ｅｃ以下という条件下で光記録媒体面でのレ−ザ−書き
込みパワ−については、現在までの報告例のいずれも
が、１５ｍＷ程度以上のパワ−を必要としており、転送
速度向上のためには大きな障壁となっている。それに加
え、記録、消去の繰返し時に発生する熱により、記録
層、耐熱保護層等が損傷を受け、特性劣化を招来するこ
とから、繰返し性能向上に対しても大きな障害となって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な欠点、不都合を解消し、良質の相変化型光情報記録媒
体を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に記録
層が形成されたものであって、記録層が少なくともＡ
ｇ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｔｅを含み、記録時に一様なアモルフ
ァス相を形成し、消去時にＳｂ相が相分離して結晶化す
る事を特徴としている。

【００１０】本発明者らは、記録層材料として前記のよ
うな相変化を行うものを用いれば前記課題を達成しうる
ことを確かめた。本発明はそれによりなされたものであ
る。本発明をさらに詳細に説明すると、本発明に係る記
録層は構成元素として少なくともＡｇ、Ｉｎ，Ｓｂ、Ｔ
ｅを含むものである。これらに加えてＧｅ、Ｓｅなどを
構成元素としてもよい。これらの元素は記録時には一様
なアモルファス相を形成している。一方、消去時にはＳ
ｂ相とＸ相に分相して結晶化する。この場合Ｓｂ相は結
晶化するが、Ｘ相は結晶化してもアモルファス状態でも
よい。Ｘ相は単相でもよいし、複数の相でもよい。Ｘ相
としては、Ａｇ、Ｔｅ、Ｉｎなどの単元素からなるもの
や、Ｉｎ−Ｓｂ、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ
−Ｉｎ−Ｔｅなどの多元素からなるものがある。Ｓｂの
量は３０原子％以上、７０原子％以下が好適である。３
０原子％未満では十分なＣ／Ｎを得ることができない。
また７０原子％を超えると十分な消去比を得ることがで
きなくなる。Ｘ相としては光吸収係数が１０²cm^-1以上
のものが望ましい。また、記録層には他の不純物（例え
ば酸素など）が微量（１原子％以下）含まれていてもよ
い。

【００１１】この様な記録層はスパッタリング、蒸着な
どの薄膜製膜法によって基板上に製膜する。基板上に堆
積した膜はアモルファス状態であることが多いが、これ
を熱処理してＳｂ相とＸ相に相分離させることにより初
期化する。熱処理方法としてはレ−ザ−ビ−ムによる方
法、ヒ−タ−による方法などがある。レ−ザ−ビ−ムに
よる場合、レ−ザ−ビ−ム強度、基板（ディスク）回転
数を制御することにより熱処理条件を任意に選択できる
ため好適である。

【００１２】ところで、記録パワ−（Ｐｗ）のレ−ザ−
ビ−ムを照射した場合、記録層のＳｂ相とＸ相は溶融後
急冷されて一様なアモルファス状態になる。つぎにこの
アモルファス状態の記録部に消去パワ−（Ｐｅ）のレ−
ザ−ビ−ムを照射すると初期化の場合と同様にＳｂ相と
Ｘ相に相分離してＳｂの結晶化が起こる（消去）。この
様に消去時に一様なアモルファス相からの相分離でＳｂ
相ができ、これが結晶化することにより、ディスクの反
射率が変化して、ここに記録、消去が行われると共に、
著しく高い消去比が得られるようになる。

【００１３】高い消去比が得られるメカニズムは必ずし
も明確にはなっていないが、つぎのように考えることが
できる。Ｓｂは元々結晶化しやすい物質であるため、相
分離によってＳｂを得ることで高消去率が期待できる。
逆に結晶化しやすいために記録時（アモルファス状態）
での安定性に問題があった。ところが本発明の記録層で
は記録部の状態はＳｂ（アモルファス）とは異なった状
態（例えばＡｇ−Ｉｎ−Ｔｅ−Ｓｂ）であるため、安定
性を改善することができる。つまりこの系では記録、消
去の過程が単純な結晶化過程ではなくて、結晶化スピ−
ドの速いＳｂ相の相分離過程になっているために、結晶
化スピ−ドが速く（つまり高い消去比が得られる）なお
かつ記録状態が安定になっていると思われる。ここでの
相分離の起こり易さはアモルファス状態の組成、従って
相分離で生じるＸ相に依存する。前述のようにＸ相とし
てはいろいろな系を用いることができるが、高消去率の
点でＡｇ−Ｉｎ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ
などが好適である。特にＡｇ−Ｉｎ−Ｔｅ系が信頼性の
点ですぐれている。またＸ相は記録層の熱伝導率にも影
響を与えるため、Ｘ相の組成を選択することによりオ−
バ−ライトモ−ドでのＣ／Ｎ、消去率を改善することが
できる。

【００１４】本発明に係る記録層によれば、 （１）光吸収率が大きくなり、記録、消去感度が向上す
る。 （２）転移前後の光学的コントラストが大きくなりＣ／
Ｎが向上する。 （３）オ−バ−ライト時の消去比が飛躍的に向上する。 等も認められた。

【００１５】本発明の光情報記録媒体は、基本的には、
かかる記録層が２００〜１００００Å厚、好ましくは５
００〜３０００Å厚、更に好ましくは７００〜２０００
Å厚で基板上に形成されたものからなっている。

【００１６】本発明で用いられる基板は通常、ガラス、
セラミックス、あるいは樹脂であり、樹脂基板が成型
性、コスト等の点で好適である。樹脂の代表例としては
ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合
体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリ
コン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂
等があげられるが、加工性、光学特性等の点でポリカー
ボネート樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。又、基板の
形状としてはディスク状、カード状あるいはシート状で
あってもよい。

【００１７】本発明の光情報記録媒体には、必要に応じ
て、耐熱保護層、表面保護層、反射層、放熱層、接着層
等の補助層が設けられてもよい。耐熱性保護層の材料と
しては、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂等の金属酸
化物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの
窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ₂Ｓ₃、ＴａＳ₄等の硫化物、Ｓｉ
Ｃ、ＴａＣ、Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化
物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物が
あげられる。必要に応じては、不純物を含んでいてもよ
い。このような耐熱性保護層は各種気相成膜法、例えば
真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、光
ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法
等によって形成できる。

【００１８】耐熱性保護層の膜厚としては２００〜５０
００Å、好適には５００〜３０００Åとするのがよい。
２００Åより薄くなると耐熱性保護層としての機能を果
たさなくなり、逆に５０００Åより厚くなると、感度低
下をきたしたり、界面剥離を生じやすくなる。又、必要
に応じて保護層を多層化することもできる。反射層と放
熱層を兼ねるものとして、Ａｌ、Ａｕなどの薄膜（２０
０〜２０００Å厚くらい）が用いられる。

【００１９】本発明における相変化材料は単層のみなら
ず、多層膜あるいは超微粒子状の相変化物質を耐熱性マ
トリックス中に分散せしめたようなものであってもよ
い。記録層の製膜法としては、前記気相成膜法以外にゾ
ル−ゲル法のような湿式プロセスも適用可能である。

【００２０】気相成膜法の中では、膜の特性、成膜の容
易さ等の点で高周波（ｒｆ）スパッタ法が好適な方法で
ある。 ｒｆスパッタ法の代表的な記録層作製条件としては、 タ−ゲット：Ｓｂ（ＡｇＩｎＴｅ₂） スパッタ（反応）時圧力：０．５〜２０Ｐａ ｒｆパワ−：２０Ｗ〜１ＫＷ スパッタガス：Ａｒ＋（Ｏ₂：膜中酸素量制御時） スパッタ時間：１０秒〜２０分 等が挙げられるが、製膜法及び条件については何ら限定
されるものではない。

【００２１】記録、再生及び消去に用いる電磁波として
は、レ−ザ−光、電子線、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤
外線、マイクロ波等種々のものが採用可能であるが、ド
ライブに取り付ける際、小型でコンパクトな半導体レ−
ザ−のビ−ムが最適である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例および比較例によって本発明を
具体的に説明する。 実施例１、比較例１及び２ ピッチ約１．６μm、深さ約７００Åの溝付きで、厚さ
１．２ｍｍの８６ｍｍφのポリカーボネート基板上にｒ
ｆスパッタリング法により下部（基板側）耐熱保護層、
記録層、上部耐熱保護層、反射層を順次積層し、３種類
の評価用光ディスクを作製した。

【００２３】各層に用いた材料と膜厚とを下記表１に示
した。なお共通して、下部耐熱保護層としてはＳｉ₃Ｎ₄
（約２０００Å厚）、上部耐熱保護層としてはＳｉ₃Ｎ₄
（約１０００Å厚）、反射層としてはＡｌ(約５００Å
厚)とした。光ディスクの評価は８３０ｎｍの半導体レ
ーザー光をＮＡ ０．５のレンズを通して記録層面で約
１μmφのスポット径にしぼり込み基板側から照射する
ことにより行った。

【００２４】成膜後の記録層は非晶質であったが、測定
に際し最初に記録層面で４〜１０ｍＷのＤＣ光でディス
ク全面を十分に結晶化させ、それを初期（未記録）状態
とした。ディスクの線速度は７ｍ／ｓｅｃとした。記録
の書き込み条件は、線速度７ｍ／ｓ、周波数４ＭＨｚ一
定とし、レ−ザ−パワ−（Ｐｗ）を７〜１４ｍＷまで変
化させた。読み取りパワ−(Ｐ_R)は１．０ｍＷとした。
Ｃ／Ｎ（キャリア対ノイズ比）値が飽和もしくは最大と
なった時のレ−ザ−パワ−（Ｐｗ）と最適消去パワ−
（Ｐ_E）、並びに、得られたＣ／Ｎ値及び消去比をも併
せて表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】続いて、オ−バ−ライト特性を評価した。
方法は２つの書き込み周波数ｆ₁＝４ＭＨｚ、ｆ₂＝５Ｍ
Ｈｚで交互にオ−バ−ライトを実施した。また、オ−バ
−ライト時の書き込みパワ−（Ｐ_W）及び消去パワ−
（Ｐ_E）はディスク７によって最適な値を選択した。そ
の他の条件は書き込みテスト時と同様にした。表２にそ
の結果を示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】また、オ−バ−ライトした記録層の記録
部、消去部のそれぞれに電子線回析を行ったところ、記
録部についてはアモルファス特有のブロ−ドなリングパ
タ−ンが観察された。これに対して消去部については記
録部と似たリングパタ−ンに加え、明確な回折斑点が見
られた。この回折斑点はＳｂの面間隔と一致しており、
消去時にＳｂが相分離していることが確認された。また
記録部のリング径と消去部のリング径とは異なってお
り、違ったアモルファス状態になっていることがわか
る。したがって、実施例１のディスクでは本発明の特徴
である アモルファス←→Ｓｂ＋アモルファス (Ag-In-Sb-Te) (Ag-In-Te) なる相分離が記録←→消去でおこっていることがわか
る。

【００２９】

【発明の効果】実施例の記載からも明らかなように、本
発明は相変化型光記録媒体として優れた性能を有し、特
にオ−バ−ライト時の消去比が飛躍的に向上しており、
更に、記録感度の点で高感度化が達成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 博子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に記録層を有し、その記録層が少
   なくともＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含み、記録時には一
   様なアモルファス相を形成し、消去時にはＳｂ相が相分
   離して結晶化することを特徴とする光情報記録媒体。