JPH0558910B2 - - Google Patents

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JPH0558910B2
JPH0558910B2 JP59176276A JP17627684A JPH0558910B2 JP H0558910 B2 JPH0558910 B2 JP H0558910B2 JP 59176276 A JP59176276 A JP 59176276A JP 17627684 A JP17627684 A JP 17627684A JP H0558910 B2 JPH0558910 B2 JP H0558910B2
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JP
Japan
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film
thin film
recording
optical disk
optical
Prior art date
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JP59176276A
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English (en)
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JPS6153090A (ja
Inventor
Takashi Takaoka
Kyoshi Tsuboi
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Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59176276A priority Critical patent/JPS6153090A/ja
Priority to KR1019850005874A priority patent/KR890004230B1/ko
Priority to DE8585305854T priority patent/DE3580429D1/de
Priority to EP85305854A priority patent/EP0173523B1/en
Publication of JPS6153090A publication Critical patent/JPS6153090A/ja
Priority to US07/339,656 priority patent/US4969141A/en
Publication of JPH0558910B2 publication Critical patent/JPH0558910B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、たとえばレーザービームによりヒー
トモード記録が行なえる光デイスクに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来用いられているメモリ用光デイスクの記録
形態は第5図〜第7図に示す3種のタイプに分類
される。第5図に示すタイプは、基板1上に形成
した低融点材料の薄膜2にレーザービームをスポ
ツト照射してその局部を融解・蒸発させ微小な穴
3として記録するものである。また、第6図に示
すタイプは、基板4上に2層以上からなる多層薄
膜5を形成し、レーザービームをスポツト照射し
たとき温度が上昇した下地層6から気泡を発生さ
せ、上の薄膜7にふくらみ8として記録するタイ
プである。また、第7図に示すタイプは、基板9
上に温度変化で組織の変化する薄膜10を形成
し、レーザービームのスポツト照射で薄膜10の
局部11をたとえば反射率のことなる組織に変化
させることで記録するタイプである。そして、こ
れらタイプの記録部3,8,11はいずれも無記
録部に対して光の透過または反射の特性に違いを
生じることから、レーザービームを用い記録部
3,8,11の有無を検出することで記録情報は
読み出される。しかしながら、これらタイプの記
録形態のうち、第5図および第6図に示すタイプ
は記録部3,8に不可逆的な変化を与えるもの
で、記録は可能であるが消去はできない。また、
第7図に示すタイプは記録膜の材料として熱的に
光学特性が不可逆的変化する材料を用いれば記録
と消去が可能になる。その1例として光磁気記録
膜がある。
一方、Ge,Te,InSb等の半導体は安定な結晶
相と非晶質相の2つの状態を取り得ることは良く
知られており、それぞれの状態での複素屈折率N
=n−ikが異なることはJ.STUKEがJ.of.Non−
Crystalline Solid 1(1970)に詳しく報告
している。この半導体の結晶相と非晶質相との2
状態をレーザービームによる熱処理で可逆的に変
化させて光メモリとする着想はS.R.
OVSHINSKY等によつてMetallurgical
Transactions 641(1971)誌に提示されてい
る。しかしながら、これらの半導体材料の薄膜は
化学的に不安定で耐久性に乏しく実用化されるに
は至らなかつた。すなわち、Ge,Te,InSb等の
半導体は溶融状態まで加熱して高速に冷却すると
非晶質となり、より低い温度に加熱してゆつくり
冷却すると結晶質となる特性を持つており、この
非晶質相と結晶質相はそれぞれn′−ik′とn−ikの
複素屈折率で特徴付けられる異なつた光学的性質
をもつて安定に存在するが、これらの半導体は薄
膜にすると光学的安定性に乏しく、大気中では次
第に腐食して劣化するのでメモリ用光デイスクの
記録膜としては実用的ではなかつた。
その後、これら半導体を化合物にしたり耐久性
のある保護膜の間に挟んだりして耐久性を持たせ
る試みが発表されているが、それら従来の技術に
次のような欠点があつた。
公知例 1 Teの低酸化物膜の加熱による相変化を用いた
非消去形光デイスク(特公昭54−3725号、
National Technical Report 28 116(1982)}
……この例では、Teの低酸化物TeOx((O<x
<2)の薄膜を相変化する記録膜と記述している
が、光学特性の可逆的変化については言及してい
ない。
公知例 2 TeOx(x=1.1)薄膜の可逆的変化による消去
可能な光デイスク{日本学術振興会 薄膜第131
委員会 第116回研究会資料1983}……この例で
は、Teに微量不純物としてGeとSnを添加したも
のとTeO2の同時蒸発により分解生成物として
TeO.1薄膜を蒸着している。このように成膜工
程中に高温で不安定なTeO2分解過程を含む膜で
は品質の制御が困難であるという欠点がある。さ
らに、TeO1.1は、上記National Technical
Report 28 24(1982)に記載されているよう
に、記録前の膜の反射率が15%程度と低いこと、
および記録による反射率変化も約12%と小さいた
め、この膜による光デイスクは信号検出用光ピツ
クアツプのフオーカシングやトラツキングの動作
が難しい上に読み出し信号も小さいという欠点も
ある。
公知例 3 記録・消去可能な光デイスク(A.E.Bell等
Appl.Phys.Lett38 920(1981)……この例では、
熱的に光学定数の可逆的変化の大きいTe単体の
薄膜を、その耐食性を保護するためと、加熱時に
おけるTeの蒸発を防ぐため、SiO2膜で挟んだ3
層構造としている。この構造では、各膜厚を正し
く制御しなければならず、成膜工程が複雑になる
欠点があつた。
(発明の目的) 本発明は上記事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは、耐久性に優れ長期
に亘つて記録と消去が可能であり、しかも、高い
信号レベルを得ることができ、さらに、製作が簡
単で品質が揃えられるとともに安価で安全無害で
ある光デイスクを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成させるために、基体
上に薄膜を設け、この薄膜に記録すべき情報を有
する光ビームを照射することにより上記薄膜に局
所的に光学特性の変化を生じさせ、これにより情
報の記録を行なうことが可能なものにおいて、上
記薄膜は、光ビームによる熱的エネルギーの賦与
方法により複素屈折率が可逆的に変化する半導体
の微粒子を化学的に安定な無機誘電体中に体積比
で40〜80%分散混合してなる混合膜としたもので
ある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参
照しながら説明する。第1図および第2図中21
は基板(基体)であり、この基板21上には記録
膜(薄膜)22が設けられている。さらに、この
記録膜22上には、傷がつかないようにその表面
を保護する保護膜23が設けられている。そし
て、上記記録膜22は、レーザービームLによる
熱的エネルギーの賦与方法により光学定数が可逆
的に変化する、すなわち、安定な2つの異なる光
学状態を呈する微粒子の半導体(複素屈折率n−
ik)24…を、化学的に特に高温で安定な誘電体
(屈折率n0)25中に、体積比で40〜80%分散混
合してなる単一の混合膜で構成されており、また
実効的な光学厚さがレーザービームLの波長の1/
2以下とされている。なお、第2図中26はレー
ザービームLを記録膜22上に集光するための対
物レンズである。
以上の構成によれば、記録膜22は、化学的に
不安定で耐久性に乏しい半導体24…を微粒子と
して、その相変化を可能にする化学的に安定な誘
電体25中に分散させるように同時スパツタで成
膜する構造としたので、記録膜22中に分散した
半導体24…の微粒子は結晶相と非晶質相とのい
ずれの状態にも容易に遷移することができるとと
もに、記録膜22として重要な耐久性も著しく向
上することができる。
また、上記の記録膜22を局所的にレーザービ
ームLにより短時間τだけ照射すると、その中に
含まれる微粒子の半導体24…はレーザービーム
Lのパワーに比例した温度θまで加熱される。照
射が終わると高温になつた半導体24…は周囲の
誘電体25への熱の流出によりC〓=θ/2τの冷却
速度で温度が低下する。したがつて、照射部内の
半導体24…は、レーザービームLを強くして短
時間加熱したときは高速に、レーザービームLを
弱くして長い時間加熱したときはゆつくりと冷却
される。すなわち、レーザービームLの賦与方法
を選択することにより、記録膜22の照射部に含
まれる半導体24…を複素屈折率の異なる非晶質
相あるいは結晶相のいずれかの所望する状態にす
ることができる。その結果、記録膜22の照射部
をそこの複素屈折率で決まる反射率Rに変換する
こと、換言すれば記録したり消去したりすること
ができる。
また、記録膜22の実効的な光学厚さをレーザ
ービームLの波長の1/2以下(第1の反射率極小
が生じるより薄い厚さ)とすることにより、記録
膜22は、記録時も消去時も、すなわち消去後も
記録後も共に比較的高い反射率を保有することに
なり、情報信号はもとよりフオーカシング信号や
トラツキング信号も大きくとることができる。
すなわち、たとえば、微粒子の半導体24…に
Ge、誘電体25にBi2O3を用い、全記録膜22中
に占めるGeの体積充填率が60%になるようにGe
とBi2O3を同時にスパツタして基板21に成膜し
た記録膜22の記録部(非晶質相)と消去部(結
晶相)のレーザーダイオード光の波長0.83μmに
対する反射率Rおよび反射率変化量ΔRの膜厚依
存性は、第3図および第4図に示すようになり、
同じ組成の記録膜22であつても、その膜厚のよ
り記録時と消去時の反射率Rおよび反射率変化量
ΔRは記録膜22の両表面における反射光の干渉
効果で大きく変化する。したがつて、この例で
は、記録膜22の膜厚を0.05μmにすることによ
り、未記録部すなわち消去部および記録部のいず
れの反射率も大きく、しかも反射率変化量も大き
くでき、これにより、大きな読取り信号が得られ
るとともに、信号検出用光ピツクアツプのフオー
カシングやトラツキングのサーボ動作を容易にす
ることができる。なお、この例では、記録膜22
は、半導体24…としてGe、誘電体25として
Bi2O3を用いたが、この他に、半導体24…とし
てのGeには、B2O3,Sb2O3,PbO,SiO2
Ta2O5等の酸化物およびBiF3,LiF,PbF2
MgF2,BaF2,CaF2等の弗化物、半導体24…
としてのTeおよびInSbには、B2O3,Sb2O3
Bi2O3,PbO等の酸化物およびBiF3,LiF,PbF2
等の弗化物中の1種または2種以上を主成分とし
て含む誘電体25が選出される。また、全記録膜
22中に占めるGeの体積充填率を60%としたが、
半導体24…の微粒子の体積充填率は、小さいと
記録膜22としての必要な反射率変化が小さく、
大きいとメモリ用光デイスクとして必要な耐久性
が低下することから、40〜80%が適していること
が実験により確認されている。
さらに、成膜過程で分解の生じない安定な材料
の組合わせを選定したため、同時に成膜を行なつ
て混合膜とすることが容易であり、しかも、単一
層であるため製作が簡単であり、品質の揃つたメ
モリ用光デイスクを安価に提供することができ
る。
さらに、上記構造の記録膜22では、光デイス
クとして取り扱い中に破損しても、また破棄して
も、半導体粉がむき出しで飛散することがなく安
全無害である。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように、基体上に薄膜
を設け、この薄膜に記録すべき情報を有する光ビ
ームを照射することにより上記薄膜に局所的に光
学特性の変化を生じさせ、これにより情報の記録
を行なうことが可能なものにおいて、上記薄膜
は、光ビームによる熱的エネルギーの賦与方法に
より複素屈折率が可逆的に変化する半導体の微粒
子を化学的に安定な無機誘電体中に体積比で40〜
80%分散混合してなる混合膜としたから、耐久性
に優れ長期に亘つて記録と消去が可能であり、し
かも、高い信号レベルを得ることができ、さら
に、製作が簡単で品質が揃えられるとともに安価
で安全無害である等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示すもの
で、第1図は断面図、第2図は拡大断面図、第3
図は記録膜の反射率変化量と膜厚との関係を示す
図、第4図は記録膜の反射量と膜厚との関係を示
す図、第5図〜第7図はそれぞれ異なる従来例を
示す断面図である。 21…基体(基板)、22…薄膜(記録膜)、2
4…半導体、25…誘電体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基体上に薄膜を設け、この薄膜に記録すべき
    情報を有する光ビームを照射することにより上記
    薄膜に局所的に光学特性の変化を生じさせ、これ
    により情報の記録を行なうことが可能なものにお
    いて、 上記薄膜は、光ビームによる熱的エネルギーの
    賦与方法により複素屈折率が可逆的に変化する半
    導体の微粒子を化学的に安定な無機誘電体中に体
    積比で40〜80%分散混合してなる混合膜としたこ
    とを特徴とする光デイスク。 2 混合膜は、実効的な光学厚さが光ビームの波
    長の1/2以下であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の光デイスク。 3 混合膜は半導体として、Ge,Te,In,およ
    びSbのいずれかを主成分とする材料を用い誘電
    体として、B2O3,Sb2O3,Bi2O3,PbO,SiO2
    Ta2O5等の酸化物およびBiF3,LiF,PbF2
    MgF2,BaF2,CaF2等の弗化物の1種または2
    種以上を主成分とする材料を用いて構成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の光デイスク。
JP59176276A 1984-08-24 1984-08-24 光デイスク Granted JPS6153090A (ja)

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EP85305854A EP0173523B1 (en) 1984-08-24 1985-08-16 Optical memory
US07/339,656 US4969141A (en) 1984-08-24 1989-04-18 Optical memory for storing and retrieving information by light exposure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2827201B2 (ja) * 1987-03-18 1998-11-25 東レ株式会社 光記録媒体
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