JPH0562249A - 光学情報記録媒体 - Google Patents

光学情報記録媒体

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JPH0562249A
JPH0562249A JP3225721A JP22572191A JPH0562249A JP H0562249 A JPH0562249 A JP H0562249A JP 3225721 A JP3225721 A JP 3225721A JP 22572191 A JP22572191 A JP 22572191A JP H0562249 A JPH0562249 A JP H0562249A
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憲一 長田
Eiji Ono
鋭二 大野
Noboru Yamada
昇 山田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は相変化型光ディスクに関するもの
で、特に記録薄膜に接して結晶化抑制層を設けて、記録
・消去の繰り返し特性の良好な光ディスクを提供するこ
とを目的とする。 【構成】 記録薄膜3に接して、結晶化抑制層5を設け
る。この時、記録薄膜3界面の単位面積あたりの、記録
薄膜3と結晶化抑制層5の接触面積を、記録薄膜3形成
領域の外周側から内周側に向かって大きくなるようにす
る。また、記録薄膜3に接して、結晶化促進層10を設
ける。この時、記録薄膜3界面の単位面積あたりの、記
録薄膜3と結晶化抑制層10の接触面積を、記録薄膜3
形成領域の内周側から外周側に向かって大きくなるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光線を用いた情
報記録再生装置に用いる光学情報記録媒体、とりわけ書
き換え可能な相変化光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】信号を記録,再生、及び消去可能な光デ
ィスクとして、記録薄膜材料にカルコゲン化物を用いた
相変化型の光ディスクが知られている。一般には、記録
薄膜材料が結晶状態の場合を未記録状態とし、レーザ照
射で急熱急冷して非晶質状態にすることで信号を記録す
る。又、急熱徐冷で再び結晶状態となり、記録信号は消
去される。
【0003】記録薄膜材料としては、例えばTe,In,
Sb,Se等を主成分とする非晶質−結晶間で相変化する
材料、或は異なる2種類の結晶構造の間で可逆的に相変
化をおこす物質を用いることが一般的である。
【0004】保護層材料としては、例えば、Al2O3,
SiO2,SiO,Ta2O5,MoO3,WO3,ZnS,Zr
O2,AlN,BN,SiNx,TiN,ZrN,PbF2,M
gF2等の誘電体或はこれらの適当な組み合わせが知られ
ている。
【0005】一方、光ディスクの記録フォーマットは、
CLV(Constant Linear Velocity)方式、CAV(Co
nstant Angular Velocity)方式、及びM−CAV(Mod
ified CAV)方式が一般的である。特にCAV方式,M
−CAV方式はスピンドル・モータの回転数が一定で、
CLV方式に比べてアクセスタイムが短いという利点を
もつ。
【0006】相変化光ディスクにCAV方式、或はM−
CAV方式で記録する場合、レーザ照射位置における線
速度は、ディスクの内周よりも外周の方が速くなる。す
なわち、ディスク上の1点をレーザ光線がよぎる時間
は、内周よりも外周の方が短くなる。それ故、内外周と
もに良好な記録・消去特性を得るために、記録半径に応
じて記録・消去パワーやレーザ照射パルス幅を適当に選
ぶことが一般的である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】相変化光ディスクにC
AV方式、或はM−CAV方式で記録する場合、記録半
径に応じて記録・消去パワーやレーザ照射パルス幅を適
当に選んだとしても、記録・消去の繰り返し特性は、記
録半径によって異なる。すなわち、内周に相当する線速
度で繰り返し特性が高くなるように構造を調整したディ
スクでは、外周では内周に比べて繰り返し特性が悪くな
る。逆に外周に相当する線速度で繰り返し特性が高くな
るように構造を調整したディスクでは、内周では外周に
比べて繰り返し特性が悪くなる。
【0008】本発明は、記録領域の内外周を問わず良好
な記録・消去の繰り返し特性を有する光学情報記録媒体
を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、相変化型光学情報記録媒体の記録薄膜に
接して結晶化抑制層、或は結晶化促進層を備えるように
したものである。この時、結晶化抑制層を設ける場合に
は、記録薄膜界面の単位面積あたりの、記録薄膜と結晶
化抑制層の接触面積を、記録薄膜形成領域の外周側から
内周側に向かって大きくなるようにする。一方、結晶化
促進層を設ける場合には、記録薄膜界面の単位面積あた
りの、記録薄膜と結晶化促進層の接触面積を、記録薄膜
形成領域の内周側から外周側に向かって大きくなるよう
にする。
【0010】
【作用】相変化型光学情報記録媒体の記録薄膜に接して
結晶化抑制層、或は結晶化促進層を備え、かつ、結晶化
抑制層を設ける場合には、記録薄膜界面の単位面積あた
りの、記録薄膜と結晶化抑制層の接触面積を、記録薄膜
形成領域の外周側から内周側に向かって大きくし、結晶
化促進層を設ける場合には、記録薄膜界面の単位面積あ
たりの、記録薄膜と結晶化促進層の接触面積を、記録薄
膜形成領域の内周側から外周側に向かって大きくするこ
とにより、記録領域の内外周を問わず、良好な記録・消
去の繰り返し特性が得られる。
【0011】
【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。
【0012】本発明の記録媒体の代表的な構造例を図1
に示す。記録,再生、及び消去を行うレーザ光は基板1
の側から入射させる。
【0013】基板1としては、PMMA,ポリカーボネ
ート等の樹脂或はガラス等、表面の平滑なものを用い
る。光ディスクの場合、通常基板平面9はレーザ光を導
くためにスパイラル又は同心円状のトラックで覆われて
いる。
【0014】保護層2,4の材料は、物理的・化学的に
安定、すなわち記録材料の融点よりも、融点及び軟化温
度が高く、かつ記録材料と相固溶しないことが望まし
い。例えば、Al2O3,SiOx,Ta2O5,MoO3,WO
3,ZrO2,ZnS,AlNx,BN,SiNx,TiN,Zr
N,PbF2,MgF2等の誘電体或はこれらの適当な組み
合わせからなる。保護層は誘電体は透明である必要はな
い。例えば可視光線及び赤外線に対して光吸収性をもつ
ZnTeで形成してもよい。又、保護層2,4を異なる材
料で形成すると、熱的及び光学的なディスク設計の自由
度が大きくなる利点がある。もちろん同一材料で形成し
てもよい。
【0015】記録薄膜3は、結晶状態と非晶質状態との
間で可逆的に構造変化をおこす物質、例えばTe又はI
n,Se等を主成分とする相変化材料からなる。よく知ら
れた相変化材料の主成分としては、Te-Sb-Ge,Te-
Ge,Te-Ge-Sn,Te-Ge-Sn-Au,Sb-Te,Sb-S
e-Te,In-Te,In-Se,In-Se-Tl,In-Sb,In-
Sb-Se,In-Se-Te等が挙げられる。
【0016】結晶化制御層(結晶化抑制層,或は結晶化
促進層)5は記録薄膜3及び保護層2(或は4)の間に
不連続に形成され、非晶質状態の記録薄膜をレーザ光線
の照射によって結晶化させる場合、結晶化過程を制御す
る役目を担う。記録薄膜は、保護層にも結晶化制御層に
も接している。
【0017】ここで、単位面積当り、記録薄膜界面に接
する割合が大きくなるほど、記録薄膜の結晶化が困難に
なり、長い時間のレーザ照射時間でないと結晶化ができ
ないような(結晶化制御)層を、保護層と比較して、結
晶化抑制層と呼ぶ。
【0018】又、単位面積当り、記録薄膜界面に接する
割合が大きくなるほど、記録薄膜の結晶化が容易にな
り、より短い時間のレーザ照射時間で結晶化が可能とな
るような(結晶化制御)層を保護層と比較して、結晶化
促進層と呼ぶ。
【0019】結晶化抑制層は、記録薄膜界面の単位面積
あたりの、記録薄膜と結晶化抑制層の接触面積が、記録
薄膜形成領域の外周側から内周側に向かって大きくなる
ように形成し、また結晶化促進層は、記録薄膜界面の単
位面積あたりの、記録薄膜と結晶化促進層の接触面積
が、記録薄膜形成領域の内周側から外周側に向かって大
きくなるように形成する。この結果、ディスクの内外周
(線速度の大小)を問わず、良好な消去特性,及び記録
・消去の繰り返し特性が得られる。
【0020】結晶化抑制層,或は結晶化促進層5の構成
材料及び成膜条件は、保護層、及び記録薄膜3の組合せ
によって変わってくるが、例えば、Al2O3,SiOx,
Ta2O5,ZrO2等の酸化物、AlNx,BN,NbN,S
iNx等の窒化物、B,C等の元素、或はこれらの適当な
組合せからなる。
【0021】反射層6は、Au,Al,Ni,Fe,Cr等
の金属元素、或はこれらの合金からなり、記録薄膜への
光吸収効率を高める働きをする。しかし、例えば記録薄
膜3の膜厚を厚くして光吸収効率を高める工夫をするこ
とによって、反射層6を設けない構成とすることも可能
である。或は、記録薄膜と保護層を交互に複数回積み重
ねた構成とすることにより、記録薄膜1層あたりの膜厚
が薄くても、全体として光吸収効率を高めることもでき
る。
【0022】保護基板8は、樹脂をスピンコートした
り、基板と同様の樹脂板、ガラス板、或は金属板等を接
着剤7を用いて貼り合わせることによって形成する。さ
らには、2組の記録媒体を中間基板或は反射層を内側に
して接着剤を用いて貼り合わせることにより、両面から
記録,再生、消去可能な構造としてもよい。
【0023】記録薄膜,保護層,結晶化制御層は、通
常、電子ビーム蒸着法,スパタリング法,イオンプレー
ティング法,CVD法,レーザスパタリング法等によっ
て形成される。
【0024】以下に 具体的な例をもって本発明を詳述
する。 (実施例1)記録薄膜としてGe2Sb2Te5組成を選んで
サンプルディスクを作成し、異なる線速度で記録・消去
特性を調べた。Ge2Sb2Te5組成は、良好な記録・消去
特性、及び繰り返し特性が得られる材料として知られて
いる(特開昭62-209742号公報)。
【0025】図1(a)にディスク構造を示す。基板1
の材質は8インチ径のガラスとし、記録領域はφ80〜
φ200とする。基板1上に、組成がZnS-20mol%Si
2の保護層2、窒化ケイ素(Si34)からなる結晶化
抑制層5、Ge2Sb2Te5記録薄膜3、ZnS-20mol%Si
2保護層4、Au反射層6を順次積層する。記録薄膜3
の膜厚は50nmとした。保護層2、4の膜厚は、光学的
に最適な特性が得られるように決定した。具体的には基
板1側の膜厚が150nm、記録薄膜3上には200nm設
けた。反射層6材料には金(Au)を用い、膜厚は20n
mとした。各層の形成はスパタリング法により行った。
【0026】結晶化抑制層5は最大でも膜厚が2nmで、
記録領域の内周側(φ80〜φ90)では、保護層2界
面の80%以上を結晶化抑制層5が覆い、外周側に寄る
ほど、結晶化抑制層5自身の連続性は低下する。記録領
域の外周側(φ190〜φ200)では、保護層2界面
の20%以下を結晶化抑制層5が覆うようにした。具体
的には、内周で開口率が大きくなっているスリットを用
いて結晶化抑制層5を形成し、ディスク径方向の結晶化
抑制層5の連続具合いを制御した。結晶化抑制層5を形
成した段階で、表面状態をSTM(走査型トンネル顕微
鏡)を用いて観察した。
【0027】図2に保護層2を覆う結晶化抑制層5の分
布状態を示す。上記構成のディスクを2400rpmで回転さ
せ、φ195の領域と、φ85の領域において記録・消
去特性を調べた。レーザビーム(波長:830nm)とディ
スクの相対速度はそれぞれ24.5m/s、10.7m/sとなる。記
録・消去信号の周波数は8MHz,5MHzとし、10万
回重ね書き(オーバーライト記録)した。この時、繰り
返した後においてもC/Nが50dB以上、消去率が25
dB以上を保つ、記録・消去パワーの組合せ図3に示す。
C/Nが50dB以上、消去率が25dB以上という値はデ
ィジタル記録として十分に実用的な値である。内外周を
問わず、広いパワー範囲範囲で、良好な記録・消去の繰
り返し特性が得られていることがわかる。
【0028】さらに、結晶化抑制層が、記録薄膜と、反
射層側の保護層の間になるように形成したディスク、及
び、結晶化抑制層が、記録薄膜を挟んで両側にくるよう
形成したディスクについても、上記同様の記録・消去特
性を調べた。
【0029】その結果、いずれの場合も、内外周を問わ
ず、広いパワー範囲で、良好な記録・消去の繰り返し特
性が得られていることがわかった。
【0030】実施例1で設けた結晶化抑制層の効果を確
かめるために、結晶化抑制層を持たないディスクを作成
し、実施例1と同じ条件で記録・消去特性を調べた。サ
ンプルディスクの構造は、結晶化抑制層を形成しない点
以外では、実施例1と全く同じである。実施例1の結晶
化抑制層は十分に薄いので、両ディスクは、光学的構造
・熱的構造は等価とみなせる。
【0031】図4に、φ195の領域と、φ85の領域
において、10万回記録・消去を繰り返した後において
もC/Nが50dB以上、消去率が25dB以上を保つ、記
録・消去パワーの組合せをそれぞれ示す。図4と図3
(実施例1)を比較すると、次のことが言える。
【0032】・外周ではともに良好な繰り返し特性を示
す。 ・内周では、結晶化抑制層がないと、良好な繰り返し特
性を示すパワー範囲が狭くなる。特に、低記録パワー側
の繰り返し特性が低下する。
【0033】レーザ照射部のTEM観察を行なった結
果、低線速度で記録・消去を行なう場合、結晶化抑制層
が存在する場合には、低記録パワーでも大きな記録マー
ク(非晶質マーク)が形成されるのに対し、結晶化抑制
層が存在しない場合には、より大きな記録パワーでない
と、十分な大きさの記録マークを形成できないことがわ
かった。
【0034】内周側で、より広い面積で記録薄膜に接す
る結晶化抑制層は、 ・記録薄膜の結晶化過程において、結晶核を形成しにく
くする、或は ・結晶化後の結晶成長速度を抑制する ことにより、線速度の遅い内周でも、十分な記録特性が
確保できるようになり、その結果、記録・消去の繰り返
し特性も向上する。ここで、重要なことは、結晶化抑制
層の存在が、ディスクの光学的構造、及び熱的構造をほ
とんど変えることなく、線速度に応じて結晶化特性を制
御することにある。
【0035】(実施例2)実施例1では、結晶化抑制層
を用いたディスクについて説明した。次に、実施例3で
は、結晶化促進層を用いたディスクについて説明する。
ここでは、記録薄膜としてGe4Sb5Te10組成を選ぶ。
Ge4Sb5Te10は、Ge2Sb2Te5組成に比べると結晶化
速度が幾分遅いが、良好な記録・消去特性、及び繰り返
し特性を示す(特開昭62-209742号公報)。
【0036】図1(b)にディスク構造を示す。基板1
の材質はφ130のガラスとし、記録領域はφ60〜φ
128とする。基板1上に、窒化ケイ素(Si34)保
護層、酸化タンタル(Ta25)からなる結晶化促進層
10、Ge4Sb5Te10記録薄膜3、Si34保護層、Au
反射層6を順次積層する。記録薄膜3の膜厚は30nmと
した。保護層の膜厚は、光学的に最適な特性が得られる
ように決定した。具体的には基板1側の膜厚が150n
m、記録薄膜3上には100nm設けた。反射層6材料に
は金(Au)を用い、膜厚は20nmとした。各層の形成
はスパタリング法により行った。
【0037】結晶化促進層10は最大でも膜厚が2nm
で、記録領域の外周側(φ120〜φ128)では、保
護層界面の80%以上を結晶化促進層10が覆い、内周
側に寄るほど、結晶化促進層10自身の連続性は低下す
る。記録領域の内周側(φ60〜φ70)では、保護層
界面の20%以下を結晶化促進層10が覆うようにし
た。具体的には、外周で開口率が大きくなっているスリ
ットを用いて結晶化促進層10を形成し、ディスク径方
向の結晶化促進層10の連続具合いを制御した。結晶化
促進層10を形成した段階で、表面状態をSTMを用い
て観察した。図5に保護層を覆う結晶化促進層10の分
布状態を示す。
【0038】上記構成のディスクを1800rpmで回転さ
せ、φ65の領域と、φ125の領域において記録・消
去特性を調べた。レーザビーム(波長:830nm)とディ
スクの相対速度はそれぞれ6.5m/s、11.8m/sとなる。記
録・消去信号の周波数は5MHz,3MHzとし、10万
回重ね書き(オーバーライト記録)した。この時、繰り
返した後においてもC/Nが50dB以上、消去率が25
dB以上を保つ、記録・消去パワーの組合せを図6に示
す。C/Nが50dB以上、消去率が25dB以上という値
はディジタル記録として十分に実用的な値である。内外
周を問わず、広いパワー範囲範囲で、良好な記録・消去
の繰り返し特性が得られていることがわかる。
【0039】さらに、結晶化促進層10が、記録薄膜3
と、反射層6側の保護層の間になるように形成したディ
スク、及び、結晶化促進層10が、記録薄膜3を挟んで
両側にくるよう形成したディスクについても、上記同様
の記録・消去特性を調べた。その結果、いずれの場合
も、内外周を問わず、広いパワー範囲で、良好な記録・
消去の繰り返し特性が得られていることがわかった。
【0040】実施例2で設けた結晶化促進層10の効果
を確かめるために、結晶化促進層10を持たないディス
クを作成し、実施例2と同じ条件で記録・消去特性を調
べた。サンプルディスクの構造は、結晶化促進層10を
形成しない点以外では、実施例3と全く同じである。実
施例2の結晶化促進層10は十分に薄いので、両ディス
クは、光学的構造・熱的構造は等価とみなせる。図7
に、φ65の領域と、φ125の領域において、10万
回記録・消去を繰り返した後においてもC/Nが50dB
以上、消去率が25dB以上を保つ、記録・消去パワーの
組合せをそれぞれ示す。図7と図6(実施例2)を比較
すると、次のことが言える。
【0041】・内周ではともに良好な繰り返し特性を示
す。 ・外周では、結晶化促進層10がないと、良好な繰り返
し特性を示すパワー範囲が 狭くなる。特に、低消去パ
ワー側の繰り返し特性が低下する。
【0042】レーザ照射部のTEM(透過型電子顕微
鏡)観察を行なった結果、高線速度で消去を行なう場
合、結晶化促進層10が存在する場合には、低消去パワ
ーでも十分結晶化(消去)できるのに対し、結晶化促進
層10が存在しない場合には、より大きな消去パワーで
ないと、結晶化が十分な大きさの記録マークを形成でき
ないことがわかった。
【0043】外周側で、より広い面積で記録薄膜に接す
る結晶化促進層は、 ・記録薄膜の結晶化過程において、結晶核を形成しやす
くする、或は ・結晶化後の結晶成長速度を促進する ことにより、線速度の速い外周でも、十分な消去特性が
確保できるようになり、その結果、記録・消去の繰り返
し特性も向上する。ここで、重要なことは、結晶化促進
層の存在が、ディスクの光学的構造、及び熱的構造をほ
とんど変えることなく、線速度に応じて結晶化特性を制
御することにある。
【0044】
【発明の効果】相変化型光学情報記録媒体の記録薄膜に
接して結晶化抑制層、或は結晶化促進層を備え、かつ、
結晶化抑制層を設ける場合には、記録薄膜界面の単位面
積あたりの、記録薄膜と結晶化抑制層の接触面積を、記
録薄膜形成領域の外周側から内周側に向かって大きく
し、結晶化促進層を設ける場合には、記録薄膜界面の単
位面積あたりの、記録薄膜と結晶化促進層の接触面積
を、記録薄膜形成領域の内周側から外周側に向かって大
きくすることにより、記録領域の内外周を問わず、良好
な記録・消去の繰り返し特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施例1の光学情報記録媒体
の構造を示す断面図 (b)は本発明の実施例2の光学情報記録媒体の構造を
示す断面図
【図2】(a)はφ195付近の結晶化抑制層の分布状
態を走査型トンネル顕微鏡で観察した図 (b)はφ85付近の結晶化抑制層の分布状態を走査型
トンネル顕微鏡で観察した図
【図3】(a)は結晶化抑制層を有するディスクのφ1
95付近の記録・消去パワーの組合せに対するサイクル
特性を示す図 (b)は結晶化抑制層を有するディスクのφ85付近の
記録・消去パワーの組合せに対するサイクル特性を示す
【図4】(a)は結晶化抑制層を持たないディスクのφ
195付近の記録・消去パワーの組合せに対するサイク
ル特性を示す図 (b)は結晶化抑制層を持たないディスクのφ85付近
の記録・消去パワーの組合せに対するサイクル特性を示
す図
【図5】(a)はφ125付近の結晶化促進層の分布状
態を走査型トンネル顕微鏡で観察した図 (b)はφ65付近の結晶化促進層の分布状態を走査型
トンネル顕微鏡で観察した図
【図6】(a)は結晶化促進層を有するディスクのφ1
25付近の記録・消去パワーの組合せに対するサイクル
特性を示す図 (b)は結晶化促進層を有するディスクのφ65付近の
記録・消去パワーの組合せに対するサイクル特性を示す
【図7】(a)は結晶化促進層を持たないディスクのφ
195付近の記録・消去パワーの組合せに対するサイク
ル特性を示す図 (b)は結晶化促進層を持たないディスクのφ85付近
の記録・消去パワーの組合せに対するサイクル特性を示
す図
【符号の説明】
1 基板 2 保護層 3 記録薄膜 4 保護層 5 結晶化抑制層 6 反射層 7 接着層 8 保護基板 9 基板平面 10 結晶化促進層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディスク状基板と、前記ディスク状基板上
    に形成され、レーザ光線の照射により相変化を生じて光
    学特性の異なる状態へと可逆的に移り得る記録薄膜と、
    前記記録薄膜に接して結晶化抑制層とを少なくとも備え
    てなる光学情報記録媒体において、記録薄膜界面の単位
    面積あたりの、記録薄膜と結晶化抑制層の接触面積が、
    記録薄膜形成領域の外周側から内周側に向かって大きく
    なることを特徴とする光学情報記録媒体。
  2. 【請求項2】ディスク状基板と、前記ディスク状基板上
    に形成され、レーザ光線の照射により相変化を生じて光
    学特性の異なる状態へと可逆的に移り得る記録薄膜と、
    前記記録薄膜に接して結晶化促進層とを少なくとも備え
    てなる光学情報記録媒体において、記録薄膜界面の単位
    面積あたりの、記録薄膜と結晶化促進層の接触面積が、
    記録薄膜形成領域の内周側から外周側に向かって大きく
    なることを特徴とする光学情報記録媒体。
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Cited By (7)

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