JPH0679386B2 - 光学情報記録媒体 - Google Patents

光学情報記録媒体

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JPH0679386B2
JPH0679386B2 JP61153114A JP15311486A JPH0679386B2 JP H0679386 B2 JPH0679386 B2 JP H0679386B2 JP 61153114 A JP61153114 A JP 61153114A JP 15311486 A JP15311486 A JP 15311486A JP H0679386 B2 JPH0679386 B2 JP H0679386B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザー光線を用いた情報記録再生装置に用
いる記録媒体として例えば光ディスク、とりわけ書き換
え可能な光ディスクに関し、その書き換え特性を向上さ
せる構成を提供する。
従来の技術 光ディスク等の光学情報記録媒体において記録層を薄く
する一つの流れがある。その狙いは、主として記録部の
熱容量を下げて変化に必要なエネルギーを低減化する
(高感度化)ことであり、同時に光の干渉効果を利用し
やすくして記録前後の反射光量又は透過光量の変化を大
きくし、大きい信号を得る(高S/N化)ということであ
る。もちろん、記録層を単純に薄くするというだけで
は、かえって記録層における光吸収効率が低下して感度
が下がってしまう。そこで、例えば1965年にドーバー社
から発行されたヘブンズの著書「固体薄膜の光学的性
質」P69に記載のマトリックス法等により記録層におけ
る光吸収効率を高める工夫がなされている。具体例とし
ては、例えば公開特許公報昭57−11189号には、基板上
にAu,Al等の光反射係数の高い金属薄膜層を反射層とし
て設け、その上にTe,Se,カルコゲン化物合金薄膜から成
る記録層、アクリル樹脂,シリコン樹脂等より成る被覆
層を積層した構成、又更に反射層と記録層との間に、干
渉効果を最大限にすべく光の行路長を調整するための透
明な挿間層を追加した構成が示されている。これらの構
成においては各層の光学定数をベースに各層の膜厚が厳
密に決定されることになる。
発明が解決しようとする問題点 ところが上述の反射層を有するディスク構造に、カルコ
ゲン化物合金薄膜を記録層として適用し、書き換え型の
光ディスクを構成した場合、光吸収効率としては十分高
いものが得られているにもかかわらず期待される程の高
い感度が得られないことがわかった。
問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題を解決する手段として反射層の材
料に注目し、高い光反射係数に主眼をおいた従来のAl,A
u等の金属単体薄膜層を、光反射係数はAu,Alに比してや
や低いが熱拡散率ははるかに小さいAuCr合金薄膜に置き
かえ、その組成,膜厚を適当に選定する。
作用 この構成により、Au−Cr合金薄膜は、その比較的高い光
反射率によって媒体の光吸収効率を高く保持できる効果
と、その熱拡散係数が十分低いことから発生した熱が逃
げにくく、効率よく使えるという効果を合わせ提供し、
高感度な書き換え型光ディスクを実現できる。
実施例 以下、図面に基づいて本発明を詳述する。
第1図に本発明の光学情報記録媒体の一構成例を示す。
図中aは保護層6側から光を入射させる例であり、bは
基材1側から光を入射させる例である。
基本的にはa,bは全く同じ構成であるが基板と各層の位
置関係及び基板に形成する順番の違いが基板及び各層の
材質,製法等に多少の差を生ずる。
基板1としてはPMMA,ポリカーボネイト等の樹脂又はガ
ラス等、通常光ディスクに用いられる表面の平滑なもの
を用いるが、aタイプの場合は、基板が透明である必要
は無く表面の研磨された金属板,セラミックス板をも用
いることができる。光ディスクの場合、通常基材平面7
はレーザ光線を導くために、スパイラル又は同心円状の
トラックで覆われている。
2は反射層であって本発明においてはAuとCrの合金薄膜
を用いる。AuとCrの組成比としては後に述べる利用でCr
の濃度が2〜30at%程度が適当であり、膜厚としては10
0〜500Å程度が適当である。AuCr合金層は例えばAuCr合
金ターゲットを用いたスパッタリングの方法、又はAuと
Crを別々のソースから蒸着する共蒸着の方法を用いて形
成する。
3,5は透明体層であって、SiO2,Al2O3,ZnS,ZnSe等の誘電
体薄膜をこれもスパッタリング,蒸着等の方法で形成す
る。これらの層の働きは、1つには記録層4が記録,消
去を繰り返した時に破壊されるのを防止することであ
り、1つには先に述べた多重干渉効果を利用して記録層
4への光吸収効率を高めることであり、同時に記録前後
の反射光量又は透過光量を大きくしてS/Nを上げること
である。各層の膜厚はマトリックス法によって厳密に決
定することができる。ただし場合によっては2つの透明
体層のうち片方又は両方の無い構成も考えられる。これ
は記録層4の材料系によっても異なってくるが、この構
成を例えばいわゆる追加記録型の書き換えないタイプの
記録材料に適用する場合には前述の破壊防止効果はあま
り必要でなく、光学的な効率のみを考えれば良いことに
なり、特に光の入射側の透明体層B5は必ずしも必要では
なくなる。
記録層4の材料としては、書き換え型の場合は例えばT
e,Seをベースとするカルコゲン化物合金等、結晶相とア
モルファス相の間で熱的プロセスに基づき可逆的な構造
変化をおこす物質、又光磁気記録に用いられる希土類元
素と遷移金属元素とをベースとする物質等も用いること
ができる。
6は保護層であって樹脂をスピンコートしたり、基材と
同様の樹脂板,金属板を接着剤を用いてはり合わせたり
して形成される。
次に、反射層にAu−Cr合金を用いる理由について説明す
る。
第2図は、回転する相変化材料に信号を記録し、それを
消去するに必要なレーザースポットの形と強度分布、そ
してレーザースポットが通過した場合のトラック上のあ
る点における温度変化の様子を示したものである。図中
aは記録、すなわち結晶相からアモルファス相への変態
に用いるレーザースポットを表わしている。発光波長を
800nmとすると回折限界付近まで絞り込まれたレーザー
スポットは強度の半値幅で約1μの大きさの円形にな
り、その強度はガウス分布をしていて、中心は非常な高
密度エネルギーを有している。従って、このスポット上
を回転しているディスク上の1トラックがよぎると照射
を受けた部分は急激な昇温を示し、瞬時にして記録材料
層の融点を突破するが、スポットが通過してしまうと、
熱は急速に周囲に拡散し照射部は液相から結晶化の時間
的余裕のないまま冷却され、アモルファスとなる。この
際、重要な点は、実際に光の照射を受けている時間は、
熱拡散に要する時間に比べて極めて短かく、この間は発
生した熱は周囲に拡散する割合が小さい。即ち、記録時
においては、ひたすらに光学的な効率を高めることが感
度の向上につながり、このことは反射層としては光反射
係数のできるだけ大きいもの、例えばAu,Al等が有利な
ことを示している。
一方bは、消去、すなわちアモルファス相から結晶相へ
の変態に用いるレーザースポットを表わしている。この
場合は、aに比してトラック方向に長い形状のスポット
が用いられる。強度はやはりガウス分布をしているが、
中心部でもaの場合のように極だって高エネルギー密度
であるというわけではない。そこで、このスポット上
を、やはり回転しているディスク上の記録済のトラック
がよぎると、照射部は比較的ゆるやかな昇温を示し、結
晶化温度を通過し、しばらくそのまま保持され、やがて
又比較的ゆるやかに冷却され記録部(アモルファスであ
った部分)は結晶化される。即ち、信号が消去されたわ
けであるが、この際、重要な点は周囲への熱拡散は実際
に光の照射を受けている間も進んでいるということであ
って、消去過程においては光の吸収効率と同様に周囲の
熱拡散効率をも加味して考えなければいけないというこ
とである。光ディスクの第1図の構成において反射層
は、いわばヒートシンクの働きをしている。つまり、熱
の逃げやすさは、反射層を構成する材質によって大きく
影響を受けると言える。つまり、Au,Alは熱の良導体と
しては有名であり消去過程においては不利である。
第1表は比較的薄膜を形成しやすく、かつさびにくい金
属としてNi,Crを選び、その300゜Kにおける熱的性質をA
uならびにAu−Cr合金と比較したものである。この表か
らAuはNi,Crに比べて一桁も熱が逃げやすいこと、Au94C
r6合金はNi,Cr等に比較しても熱の逃げにくい性質をも
っていることが明らかであり、反射層として用いた時、
すぐれた消去感度を示すことになる。
第3図は、上記金属の膜厚と反射率の関係を調べた結果
を示す。図中aはポリカーボネイト基材の上に直接形成
した場合、bはZnS基板の上に形成した場合である。こ
の図からAu94Cr6膜はポリカーボネイト基材に着けた場
合Auに近い反射率を示し他の金属に比べて効率が高いこ
と、ZnSの上に着けた場合は、更にその差が顕著になる
ことが分かる。つまり、これを反射層として用いれば、
すぐれた記録感度を示すことになる。
すなわち、Au94Cr6を反射層に用いれば記録,消去のど
ちらの場合も高感度な記録媒体を形成することが可能と
なるわけである。
以下、更に具体的な例をもって本発明のAu−Cr合金の組
成限定の根拠、膜厚を限定する根拠を説明する。
実施例1 上述したように、記録感度を決定する要因は、記録層に
吸収される光量であり、それは反射層の当該波長におけ
る反射係数によって決定される。
第2表は、厚さ400ÅのAu−Cr合金薄膜の組成を変えた
場合の光学定数と、1例としてZnS基材上での反射率と
の関係を調べた結果を示す。この表と第3図を比較して
からCrの濃度が20%までは十分大きい反射率が得られる
こと、また25%になってもNi,Crに比べて同等以上の反
射率が得られること、つまり高い記録感度が得られるこ
とが分かる。
実施例2 実施例1の内容を検証する手段として第4図に示す構成
の静的な評価装置を用い、第1図bの構造で反射層のみ
を色々に変えたテストピースの記録/消去感度を調べ
た。テストピースは大きさが12×18×1.2(mm)のポリ
カーボネイト樹脂の基板上に、厚さ900ÅのZnS層、厚さ
400ÅのTe45Ge15Se10Sb30 4元系記録層(特願昭60−2
11470号)、厚さ1700ÅのZnS層、更に厚さ400ÅのAu−C
r系反射層を順次積層し、更にアクリル系樹脂を用いて
基板と同じポリカーボネイト材を張り合わせて形成し
た。各層の形成方法としては電子ビームを用いた真空蒸
着法を用い、多元膜の場合は、それに見合う数のソース
とガンを用意し、各元素を別々にレートコントロールし
て望む組成を得た。
第4図において、半導体レーザー11を出た光12は、第1
のレンズ13で平行光とされた後、第2のレンズ系14で円
いビームに整形され、ビームスプリッター15,λ/4板16
を介して第3のレンズ17で収束されXYステージ18上のテ
ストピース19上に照射される。この際、半導体レーザー
はパルスジェネレイター20で直接駆動し、任意に照射パ
ワー,照射時間を選んで、テストピース上の変化を調べ
る。レーザー照射部の変化は記録の前後にレーザパワー
を弱くして照射し、その反射光21をレンズ17及びビーム
スプリッター15を介して第4のレンズ22に導き、光ディ
テクター23に集光して、その出力変化で確認する。
記録感度(結晶→アモルファス)は、例えば照射時間を
一定にしておいて照射パワーを変化させた場合に記録が
開始する照射レーザーパワーで定義できる。第3表に測
定結果の一例を示す。この表より照射時間を限定した場
合、特に短い照射時間の場合はAu−Cr合金を反射層に用
いたサンプルがCr,Niを用いたサンプルに比べて高い記
録感度を有すること、とりわけCrの濃度が20at%以下の
領域においてAuを用いたサンプルと同等の感度を有する
ことがわかる。
又、消去感度(アモルファス→結晶)はむしろ消去に要
する照射時間が短かいほど高いと考え、消去スピードと
いうように言い変えてもさしつかえないが、例えば照射
パワーを一定にしておいて照射時間を変化させた場合
に、結晶化が開始する最短照射時間で定義できる。第4
表に測定結果の一例を示す。この表より照射パワーを測
定した場合、特にパワーの小さい場合にはAu−Cr合金を
反射層に用いたサンプルがAuを用いたサンプルに比べて
速い消去速度を有すること、とりわけCr濃度が10at%以
上の領域においてCr,Niを用いたサンプルと同等の感度
を有することがわかる。
即ち、Au−Cr合金においてCr濃度を2〜30at%、とりわ
け10〜20at%の範囲に選べば、記録,消去のいずれにお
いても高い感度が得られることが確かめられた。
次に、膜厚の選定理由について説明する。
実施例3 第3図からAu−Cr層の反射率は膜厚で変化し、400Å〜6
00Åで飽和すること、又200Å程度で飽和値の50%を十
分越えることがわかっている。これより、AuCr層の膜厚
を、ある程度厚くする方が光の吸収効率が高まり感度が
向上すると考えられるが、同時にヒートシンクとしての
熱容量が増大するために、昇温しにくくなり逆に感度が
低下するとも考えられる。そこで、最適な反射層の厚さ
を決定するために反射層の膜厚をパラメーターとして実
施例2で説明したサンプルピースを用意し、同様の感度
比較を行なった。
第5図はその結果を表わしたものであって、例えば第5
図aに示したように、照射パルス幅を0.2μsとした場
合、記録開始パワーは100〜1000Åの範囲で大差がない
こと、つまり光の吸収と熱容量の増大が互いにキャンセ
ルしあっていることがわかる。又、第5図bに示したよ
うに照射パワーを2mWとした場合、消去開始照射時間は
膜厚の増大とともに増加する傾向が有り、熱容量が影響
してくることがわかる。即ち、膜厚として100〜800Åの
範囲に選べば、記録,消去のどちらの感度をも高く保持
できることが分かった。この傾向はAuCrの組成を前述の
Crが2〜30at%の範囲で選んでも大差なかった。
発明の効果 以上、述べたように光吸収効率を高めるための反射層を
有する多層膜構造の光記録媒体において、反射層の材料
として、反射係数が大きく、かつ熱拡散率の小さいAu−
Cr合金を用いて、従来のAu,Al等の反射層を用いる場合
に比べて、記録感度は下げることなく、より高い消去感
度を得ることができた。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の記録媒体の一実施例の構成を示す断面
図、第2図は本発明の記録媒体を光ディスクに応用した
実施例において、記録,消去に用いるレーザースポット
の形,パワー分布、および照射部の温度変化の関係を示
した図、第3図は本発明のAuCr反射層と他の反射層との
反射率の差を膜厚との関係で示した特性図、第4図は本
発明の記録媒体の特性を調べるための測定装置の構成
図、第5図は本発明のAuCr反射層の膜厚と記録,消去感
度の関係を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を吸収し、物理的又は化学的変化を生ず
    る記録層と、上記記録層への光吸収効率を高めるための
    光反射層と、これら二つの層の中間にあって光の光路長
    を調節し、記録前後の反射光量の変化を大きくするため
    の透明体層とを基板上に備え、上記反射層がAu−Cr合金
    であり、しかもその合金組成をAu100−xCrx(2≦x≦3
    0)の範囲に選ぶことを特徴とする光学情報記録媒体。
  2. 【請求項2】xを10≦x≦20の範囲に選ぶことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の光学情報記録媒体。
  3. 【請求項3】Au−Cr合金薄膜の膜厚を100Å以上の範囲
    に選ぶことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
    学情報記録媒体。
  4. 【請求項4】記録層が、結晶相とアモルファス相との間
    で可逆的に相変態を起こし得る材料薄膜で構成されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学情報記
    録媒体。
JP61153114A 1986-06-30 1986-06-30 光学情報記録媒体 Expired - Lifetime JPH0679386B2 (ja)

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JP61153114A JPH0679386B2 (ja) 1986-06-30 1986-06-30 光学情報記録媒体
US07/066,229 US4839883A (en) 1986-06-30 1987-06-25 Optical information recording medium
DE8787109353T DE3769862D1 (de) 1986-06-30 1987-06-29 Optischer informationsaufzeichnungstraeger.
EP87109353A EP0251286B1 (en) 1986-06-30 1987-06-29 Optical information recording medium

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JP61153114A JPH0679386B2 (ja) 1986-06-30 1986-06-30 光学情報記録媒体

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JPS639039A JPS639039A (ja) 1988-01-14
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