JPH07104424A - 光学的情報記録用媒体 - Google Patents

光学的情報記録用媒体

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JPH07104424A
JPH07104424A JP5251824A JP25182493A JPH07104424A JP H07104424 A JPH07104424 A JP H07104424A JP 5251824 A JP5251824 A JP 5251824A JP 25182493 A JP25182493 A JP 25182493A JP H07104424 A JPH07104424 A JP H07104424A
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sio
recording layer
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Takashi Ono
孝志 大野
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高反射率、高コントラストで記録層膜厚を薄
くすることができ、CDプレーヤーで再生可能で、か
つ、比較的小さいレーザーパワーで記録を行うことがで
きる光学的情報記録用媒体を提供することを目的とす
る。 【構成】 基板上に少なくとも屈折率の異なる2層以上
の誘電体中間層、相転移型光記録層、誘電体層、反射層
を順次積層してなる光学的情報記録用媒体において、相
転移型光記録層は膜厚10nm以上30nm以下の(G
eTe)1-x αx(xは0〜0.1の数を表し、αはS
b、Se、Bi、Inの少なくとも一種を表す)からな
り、かつ、誘電体中間層による使用レーザー波長におけ
る反射率(計算値)が30%以上60%以下で、ディス
ク鏡面部における記録層が結晶状態にある時の媒体の反
射率が65%以上、結晶状態とアモルファス状態の反射
率差が35%以上であることを特徴とする光学的情報記
録用媒体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー光などの照射に
より、情報を記録、消去、再生可能な光学的情報記録用
媒体に関する。特に従来のCD専用ドライブにより直接
再生可能な光学的情報記録用媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクには再生専用型、光記録可能
型、書換可能型があり、再生専用型はビデオディスク、
オーディオディスク、さらには大容量コンピューター用
ディスクメモリーとしてすでに実用化している。これら
の内で音楽等のオーディオ再生用として、コンパクトデ
ィスク(CD)が広く普及している。コンパクトディス
ク(CD)は、CDフォーマット化されたEFM(Ei
ght to Fourteen Modulatio
n)信号の孔(ピット)をプラスチックからなる基板に
転写し、その上にアルミニウム等の金属からなる反射膜
および保護層を設けている。
【0003】CDからの情報の読みとりは、半導体レー
ザービームを基板側から入射させて光ディスクに照射す
ることにより行われ、ピットの有無による反射率変化に
よってCDフォーマット信号等が読み取られる。この
際、従来のCDは70%以上の高い反射率と60%以上
の変調度を有することが特徴である。しかし、この再生
専用CDでは情報の記録・編集、あるいは書換等はでき
ない。
【0004】また、ソフトウェア、データファイル、静
止画像等のファイルにおいてもCD−ROM(Read
only memory)またはCD−I(inte
ractive)用の光記録・消去可能な光ディスクが
望まれている。一方、光記録可能型の代表的なものには
孔あけ・変形型、光磁気型と相変化型がある。孔あけ・
変形型としてはTe等の低融点金属または染料等の記録
層が用いられ、レーザー光照射により局所的に加熱さ
れ、孔もしくは凹部が形成される。
【0005】実際上そのような孔あけ型には記録層上に
空隙が存在しなければならない。このため2枚のディス
クを互いに向かい合わせてスペーサーを用いて貼り合わ
せ、記録層間に間隙を設けるようにする。当然のことな
がらこのような貼り合わせ構造のディスクでは現在普及
しているCD用ドライブには装着不可能である。
【0006】光磁気型は記録層の磁化の向きにより記録
や消去を行い、磁気光学効果によって再生を行うため反
射率の差を利用する従来型のCD用ドライブでは再生不
可能である。CDフォーマット信号の記録をおこなうデ
ィスクとしては、基板上に色素または色素を含むポリマ
ー等からなる記録層を有する光ディスク、および該光デ
ィスクを用いる光情報記録方法が提案されている(特開
昭61ー237239号、61ー233943号)がこ
れらの光ディスクは書換可能にはなりえない。
【0007】これに対し、相変化型は相変化前後で反射
率が変化することを利用するものであり、外部磁界を必
要とせず反射率の違いで再生を行うという点でCDと共
通している。さらに、レーザー光のパワーを変調するだ
けで、記録・消去が可能であり、消去と再記録を単一ビ
ームで同時に行う、1ビームオーバーライトも可能であ
るという利点を有する。
【0008】1ビームオーバーライト可能な相変化記録
方式では、記録膜を非晶質化させることによって記録ビ
ットを形成し、結晶化させることによって消去を行う場
合が一般的である。このような、相変化記録方式に用い
られる記録層材料としては、カルコゲン系合金薄膜を用
いることが多い。例えば、Ge−Te系、Ge−Te−
Sb系、In−Sb−Te系、Ge−Sn−Te系合金
薄膜等が挙げられる。
【0009】通常は記録層の変形等からの保護、酸化等
の変質からの保護、さらには干渉効果利用のために記録
層の上下に誘電体保護層を設ける。また冷却速度の調整
や干渉効果利用のため記録層上部の誘電体層上に反射層
を設ける層構成がよく用いられる。すなわち基板上に誘
電体保護層、相転移型記録層、誘電体保護層、反射層を
順次設けた層構成が一般的である。
【0010】なお、書換え型とほとんど同じ材料・層構
成により、追記型の相変化媒体も実現できる。この場
合、可逆性が無いという点でより長期にわたって情報を
記録・保存でき、原理的にはほぼ半永久的な保存が可能
である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
一般的層構成の相変化光ディスクは反射率が低くCD用
ドライブでは再生できない。記録層上下の誘電体層の膜
厚を変化させることにより反射率を大きくすることは可
能であるが、そのときは充分な変調度を得ることはでき
ない。
【0012】さらに、CD用ドライブで再生するために
は未記録部で反射率が高いことが必要であるので、初期
化が必要なGe−Te、Ge−Sb−Te系相変化媒体
の場合は結晶状態の反射率を高くする必要があるが、高
反射率では吸収係数(複素屈折率の虚数部)の小さいア
モルファス状態の反射率が大きくなる傾向にある。記録
層下部の誘電体層を2層にして反射率を上げる試みが提
案されている(特開平1ー27324)が、反射率およ
びコントラストが充分であるとはいえない。
【0013】さらに反射率が大きくなると記録層に吸収
される熱エネルギーは小さくなるため感度が悪化し、多
大なレーザーパワーが必要となる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に少な
くとも屈折率の異なる2層以上の誘電体中間層、相転移
型光記録層、誘電体層、反射層を順次積層してなる光学
的情報記録用媒体において、相転移型光記録層は膜厚1
0nm以上30nm以下の(GeTe)1-x α x(xは
0〜0.1の数を表し、αはSb、Se、Bi、Inの
少なくとも一種を表す)からなり、かつ、誘電体中間層
による使用レーザー波長における反射率(計算値)が3
0%以上60%以下で、ディスク鏡面部における記録層
が結晶状態にある時の媒体の反射率が65%以上、結晶
状態とアモルファス状態の反射率差が35%以上である
ことを特徴とする光学的情報記録用媒体に存する。
【0015】記録層にGeTe付近の組成を用いる場
合、高反射率、高コントラスト達成のためには、基板と
記録層の間にある程度の反射率をもつ中間層を設けるこ
とが必要である。中間層の反射率が30%より小さいと
きは記録層膜厚は30nmより厚くする必要があり、中
間層反射率が大きくなると記録層膜厚はより薄くても高
反射率、高コントラストが達成される。
【0016】記録感度の面では記録層膜厚が薄い方が好
ましいため、中間層反射率はある程度大きい方が好まし
い。中間層としては、屈折率の異なる2種類以上の誘電
体を積み重ねることが好ましい。この場合、誘電体の層
数を多くすれば中間層反射率を上げることができるが、
中間層反射率が大きすぎると高コントラストをとること
ができなくなり、また、作製プロセスを簡単にするため
や、界面でのはがれ等を少なくするためには誘電体中間
層の層数は少ない方が好ましい。
【0017】このため、中間層反射率は30%から60
%が好ましい。中間層として薄く設けた金属等を使用し
た場合、少ない層数で中間層反射率を大きくすることが
できるが、金属の熱伝導度は一般に大きいこと、また、
入射エネルギーを金属中間層が吸収すること等から、光
学的にも、感度的にも適当ではない。
【0018】本発明で中間層に用いる誘電体としては、
種々の組み合わせが可能であり、屈折率、熱伝導率、化
学的安定性、機械的強度、密着性等に留意して決定され
る。一般的には透明性が高く高融点であるMg,Ca,
Sr,Y,La,Ce,Ho,Er,Yb,Ti,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Zn,Al,Si,Ge,
Pb等の酸化物、硫化物、窒化物やCa,Mg,Li等
のフッ化物を用いることができる。
【0019】これらの酸化物、硫化物、窒化物、フッ化
物は必ずしも化学量論的組成をとる必要はなく、屈折率
等の制御のために組成を制御したり、混合して用いるこ
とも有効である。作製プロセスを簡単にするためや、界
面でのはがれ等を少なくするためには誘電体中間層の層
数は少ない方が好ましく、少ない層数で高反射率、高コ
ントラストを達成するためには屈折率差の大きな2種類
以上の誘電体を用いるとよい。
【0020】屈折率の比較的小さいものとしては、Ca
2、MgF2、Na3AlF6、SiO2等があり、屈折
率の比較的大きいものとしては、TiO2、ZnS、T
25、ZnSとSiO2の混合物等がある。誘電体中
間層の反射率を大きくするにはλ/4の光学膜厚(λは
レーザー波長)で各誘電体層を積み重ねると良いが、必
ずしもλ/4の光学膜厚である必要はなく、この膜厚か
らずらすことにより中間層反射率や反射率の波長依存性
の調整が可能である。
【0021】ここで誘電体中間層の反射率は、記録層直
下の誘電体層の膜厚が無限に厚いと仮定したときの反射
率として定義できる。すなわち誘電体の屈折率と膜厚と
から計算により求めることができる。基板上に1〜N層
の中間層が積層されている場合の反射率の計算方法を以
下に示す。式中基板複素屈折率をn0−ik0、第r層複
素屈折率をnr−ikr、第r層膜厚をdrとする。B、
Cを式1で表したとき、中間層反射率は式2のように求
められる。
【0022】
【数1】
【0023】
【数2】
【0024】記録感度の面では記録層に接する誘電体層
は熱伝導率、比熱の小さい物質を厚くつけるとよいと考
えられる。書換特性に対して優れた保護効果をもち、熱
伝導率が小さい誘電体としてZnSとSiO2の混合物
が好ましく、(ZnS)80(SiO220が特に好まし
い。通常相変化光記録層はGeSbTe系、InSbT
e系等が用いられるが、屈折率変化の大きな材料がコン
トラストを大きくするために好ましい。
【0025】GeSbTe系に関しては、Sb2Te3
GeTeライン上組成またはこの組成に少量のSb等を
加えた組成が相変化記録に適しているが、屈折率変化の
面ではGeTeに近い方が良い。したがってGeTeを
ベースとする材料が好ましく、第3の元素を添加してビ
ット形状、結晶粒形、経時安定性、記録感度、光学物性
等を改善することも可能である。
【0026】第3元素としてSb、Sn,In,Te、
Ge,Pb,As,Se,Si,Bi,Au,Ti,C
u、Ag、Pt、Pd、Co、Ni等を加えてもよい
が、本発明では必要に応じSb、Se、Bi、Inの少
なくとも一種を10at.%以下加える。これによりG
eTe本来の光学物性、高結晶化速度を損なうことな
く、非晶質ビット形成能を制御できる。
【0027】なおGeTeの組成比は必ずしも1:1の
原子比である必要はなく50at.%(原子%)から±
5at.%程度のずれは問題ない。記録層膜厚は薄い方
が記録感度的には好ましいが、10nm未満では充分な
コントラストをとることはできないため10nm以上3
0nm以下にする必要がある。
【0028】反射層は反射率の大きい物質が好ましく、
Au、Ag、Cu、Al等が用いられ、熱伝導度制御等
のためTa、Ti、Cr、Mo、Mg、V、Nb、Zr
等を少量加えてもよい。本発明の記録媒体は、CD用再
生装置で再生が可能であることを一つの目的とするた
め、ディスクの鏡面部(トラッキング用グルーブ等の凹
凸が設けられていない鏡面のように平滑な部分)におけ
る記録層が結晶状態にある時の媒体の反射率は65%以
上あることが、また、同部分における記録層が結晶状態
にある時の媒体の反射率とアモルファス状態にある時の
反射率の差が35%以上であることが必要である。
【0029】本発明における記録媒体の基板としては、
ガラス、プラスチック、ガラス上に光硬化性樹脂を設け
たもの等のいずれであってもよいが、CD互換性の面で
はポリカーボネート樹脂が好ましい。記録層、誘電体
層、反射層はスパッタリング法などによって形成され
る。記録膜用ターゲット、保護膜用ターゲット、必要な
場合には反射層材料用ターゲットを同一真空チャンバー
内に設置したインライン装置で膜形成を行うことが各層
間の酸化や汚染を防ぐ点で望ましい。また、生産性の面
からもすぐれている。
【0030】
【実施例】以下実施例をもって本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220(mol%)の層を90nm、SiO2層を12
0nm、(ZnS)80(SiO220の層を90nm、
SiO2の層を120nm、(ZnS)80(SiO220
の層を220nm、Ge46Sb8Te46(at.%)の
層を20nm、(ZnS)80(SiO220の層を20
0nm、Auの層を100nm順次マグネトロンスパッ
タリング法にて形成しディスクを作製した。
【0031】波長780nmにおける非結晶状態での反
射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態反射率を
鏡面部(グルーブや凹凸のない平滑部)で測定したとこ
ろ、それぞれ16%、67%であった。誘電体中間層部
反射率(計算値)は46%である。このディスクに1.
4m/secで196kHz、duty50%、19m
Wの信号を記録したところC/N53dBが得られ、1
0mWのDCレーザーをあてたところ25dB以上の消
去率が得られた。レーザー波長は780nm、NAは
0.55である。なお記録層上下の誘電体層の膜厚は±
10nm程度ずれても問題はない。
【0032】実施例2 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2層を120nm、(Z
nS)80(SiO220の層を90nm、SiO2の層を
120nm、(ZnS)80(SiO220の層を130
nm、Ge46Sb8Te46の層を30nm、(ZnS)
80(SiO220の層を220nm、Auの層を100
nm順次マグネトロンスパッタリング法にて形成しディ
スクを作製した。波長780nmにおける非結晶状態で
の反射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態での
反射率を鏡面部で測定したところ、それぞれ16%、6
6%であった。誘電体中間層部反射率(計算値)は46
%である。このディスクに実施例1と同様な記録をおこ
なったところC/N52dBが得られた。
【0033】実施例3 ポリカーボネート樹脂基板上にTa25の層を90n
m、SiO2の層を120nm、(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を220nm、Ge46
Sb8Te46層を20nm、(ZnS)80(SiO220
層を200nm、Au層を100nm順次マグネトロン
スパッタリング法にて積層しディスクを作製した。波長
780nmにおける非結晶状態での反射率とArレーザ
ーによる初期化後の結晶状態での反射率を鏡面部で測定
したところ、それぞれ17%、68%であった。誘電体
中間層部反射率(計算値)は46%である。このディス
クに実施例1と同様な記録をおこなったところC/N5
2dBが得られた。
【0034】実施例4 ポリカーボネート樹脂基板上にTiO2の層を70n
m、CaF2の層を190nm、(ZnS)80(Si
220の層を200nm、Ge46Sb8Te46層を20
nm、(ZnS)80(SiO220の層を180nm、
Auの層を100nm順次マグネトロンスパッタリング
法にて積層しディスクを作製した。波長780nmにお
ける非結晶状態での反射率とArレーザーによる初期化
後の結晶状態での反射率を鏡面部で測定したところ、そ
れぞれ16%、67%であった。誘電体中間層部反射率
(計算値)は50%である。このディスクに実施例1と
同様な記録をおこなったところC/N50dBが得られ
た。
【0035】実施例5 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を90nm、SiO 2
層を120nm、(ZnS)80(SiO220の層を2
20nm、Ge47Se 6Te47の層を20nm、(Zn
S)80(SiO220の層を200nm、Auの層を1
00nm順次マグネトロンスパッタリング法にて積層し
ディスクを作製した。波長780nmにおける非結晶状
態での反射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態
での反射率を鏡面部で測定したところ、それぞれ16
%、66%であった。誘電体中間層部反射率(計算値)
は46%である。このディスクに実施例1と同様な記録
をおこなったところC/N52dBが得られた。
【0036】実施例6 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2層を120nm、(Z
nS)80(SiO220の層を90nm、SiO2層を1
20nm、(ZnS)80(SiO220の層を220n
m、Ge47Bi6Te47の層を20nm、(ZnS)80
(SiO220層を200nm、Au層を100nm順
次マグネトロンスパッタリング法にて積層しディスクを
作製した。波長780nmにおける非結晶状態での反射
率とArレーザーによる初期化後の結晶状態での反射率
を鏡面部で測定したところ、それぞれ17%、66%で
あった。誘電体中間層部反射率(計算値)は46%であ
る。このディスクに実施例1と同様な記録をおこなった
ところC/N51dBが得られた。
【0037】実施例7 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を90nm、SiO 2
層を120nm、(ZnS)80(SiO220の層を2
20nm、Ge47In 6Te47の層を20nm、(Zn
S)80(SiO220の層を200nm、Auの層を1
00nm順次マグネトロンスパッタリング法にて積層し
ディスクを作製した。波長780nmにおける非結晶状
態での反射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態
での反射率を鏡面部で測定したところ、それぞれ18
%、66%であった。誘電体中間層部反射率(計算値)
は46%である。このディスクに実施例1と同様な記録
をおこなったところC/N51dBが得られた。
【0038】実施例8 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を90nm、SiO 2
を120nm、(ZnS)80(SiO220の層を22
0nm、Ge46Sb8Te46の層を20nm、(Zn
S)80(SiO220の層を200nm、Alの層を1
00nm順次マグネトロンスパッタリング法にて積層し
ディスクを作製した。
【0039】波長780nmにおける非結晶状態での反
射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態での反射
率を鏡面部で測定したところ、それぞれ22%、66%
であった。誘電体中間層部反射率(計算値)は46%で
ある。このディスクに実施例1と同様な記録をおこなっ
たところC/N51dBが得られた。
【0040】比較例1 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を90nm、SiO 2
を120nm、(ZnS)80(SiO220層を130
nm、Ge46Sb8Te46の層を40nm、(ZnS)
80(SiO220の層を200nm、Auの層を100
nm順次マグネトロンスパッタリング法にて積層しディ
スクを作製した。
【0041】波長780nmにおける非結晶状態での反
射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態での反射
率を鏡面部で測定したところ、それぞれ24%、67%
であった。誘電体中間層部反射率(計算値)は46%で
ある。このディスクに実施例1と同様な記録をおこなっ
たところC/Nは44dBであった。これはレーザーパ
ワー不足であり、記録層膜厚が厚くなったためと考えら
れる。
【0042】比較例2 ポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(Si
220の層を90nm、SiO2の層を120nm、
(ZnS)80(SiO220の層を180nm、Ge 46
Sb8Te46の層を20nm、(ZnS)80(SiO2
20層を185nm、Auの層を100nm順次マグネト
ロンスパッタリング法にて積層しディスクを作製した。
【0043】波長780nmにおける非結晶状態での反
射率とArレーザーによる初期化後の結晶状態での反射
率を鏡面部で測定したところ、それぞれ35%、65%
であり反射率差が充分でない。誘電体中間層部反射率
(計算値)は22%である。誘電体中間層の反射率22
%、記録層膜厚20nmでは他の層の膜厚を変化させて
も高反射率、高コントラストのディスクを得ることはで
きない。
【0044】上記の結果より、記録層膜厚が40nm以
上では記録感度が不足し、誘電体中間層反射率が22%
以下では記録層膜厚が薄いとき充分なコントラストをと
ることはできないことが明かとなった。したがって高反
射率、高コントラストで感度の良い媒体を得るために
は、誘電体中間層反射率が30%以上で記録層膜厚は1
0から30nmとする必要があると判断できる。
【0045】
【発明の効果】本発明の光学的記録用媒体は高反射率、
高コントラストで記録層膜厚を薄くすることができるの
で、CDプレーヤーで再生可能で、かつ、比較的小さい
レーザーパワーで記録を行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 7/24 G 7215−5D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも屈折率の異なる2層
    以上の誘電体中間層、相転移型光記録層、誘電体層、反
    射層を順次積層してなる光学的情報記録用媒体におい
    て、相転移型光記録層は膜厚10nm以上30nm以下
    の(GeTe) 1-x αx(xは0〜0.1の数を表し、
    αはSb、Se、Bi、Inの少なくとも一種を表す)
    からなり、かつ、誘電体中間層による使用レーザー波長
    における反射率(計算値)が30%以上60%以下で、
    ディスク鏡面部における記録層が結晶状態にある時の媒
    体の反射率が65%以上、結晶状態とアモルファス状態
    の反射率差が35%以上であることを特徴とする光学的
    情報記録用媒体。
  2. 【請求項2】記録層に接する誘電体層がいずれもZnS
    とSiO2の混合物であることを特徴とする請求項1に
    記載の光学的情報記録用媒体。
JP5251824A 1993-10-07 1993-10-07 光学的情報記録用媒体 Expired - Lifetime JP3031135B2 (ja)

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