JPH07109656B2 - 光学情報記録媒体 - Google Patents

光学情報記録媒体

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JPH07109656B2
JPH07109656B2 JP63193345A JP19334588A JPH07109656B2 JP H07109656 B2 JPH07109656 B2 JP H07109656B2 JP 63193345 A JP63193345 A JP 63193345A JP 19334588 A JP19334588 A JP 19334588A JP H07109656 B2 JPH07109656 B2 JP H07109656B2
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和浩 西村
勝 鈴木
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な光学情報記録媒体に関するものである。
さらに詳しくいえば、本発明は、記録・消去特性に優
れ、かつ量産に適した、相変化を利用して書換え可能な
光学情報記録媒体に関するものである。
従来の技術 近年、情報量の増大に伴い、レーザー光線を利用して高
密度な情報の記録再生を行うことのできる光ディスクの
応用が盛んに行われている。この光ディスクには、一度
のみ記録可能な追記型と、記録した情報を消去し何度も
使用可能な書換え型とがある。
この書換え型の中でも結晶構造の違いによる光学特性の
差を利用する相変化方式は、以前に記録した情報を消去
しながら新しい情報を同時に記録する、いわゆるオーバ
ライトを単一のビームで行うことができる上、再生専用
型や追記型と同様に反射光量の変化によって情報の再生
を行いうるので、これらの光ディスクと装置上で互変性
をもたせることも容易であるなどの長所を有している。
このような相変化方式に用いられる記録材料としては、
例えばTe-Ge-Sb(特開昭62-53886号公報)、Te-Ge-Sn
[「アプライド・フィジクス・レターズ(Appl.Phys.Le
tt.)」第46巻(No.8)第15ページ(1985年)]、In-Se
-Tl[「アプライド・フィジクス・レターズ(Appl.Phy
s.Lett.)」第50巻(No.11)、第16ページ(1987年)]
などのカルコゲン合金が知られている。これらの記録材
料は、溶融状態から急冷することによって非晶質状態を
形成し、一方、ある温度以上に昇温することによって結
晶状態を形成することができるものであり、これら2つ
の状態を可逆的に生起させることによって情報の記録及
び消去を繰り返すことができる。
これらの材料を記録層として用いた光ディスクにおいて
は、これまで種々の層構造のものが知られているが、物
性上必ずしも十分に満足しうるものとはいえない。例え
ば最も簡単な層構造の光ディスクとして、基板上に記録
層のみを設けたものが知られていが、この構造の光ディ
スクにおいては、レーザー光の吸収効率を高めて感度を
上げ、かつ記録前後のコントラストを高めるためには、
記録層の膜厚を厚くする必要があり、溶融後の冷却速度
が遅く、非晶質化が困難になるという欠点を有する。
他方、記録層の膜厚の薄い領域で感度とコントラストを
高くできる構造の光ディスクとして、レーザ光に対する
吸収率の高い材料で構成された反射層を記録層の直上に
設けた2層積層構造のものが知られ、未記録状態を非晶
質とし、記録状態を結晶質として情報の記録を行う追記
型の場合では、この構造のものが有効であるが、相変化
を利用した書換え可能型においては、非晶質化に際して
記録層をいったん溶融させなければならず、その際反射
層も同時に溶融してしまったり、記録層を構成する材料
が反射層に拡散してしまうなどの不可逆な現象を生じ、
その結果、記録・消去の繰り返し可能な回数が極端に少
なくなるのを免れない。
発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の相変化を利用した書換え可
能な光ディスクが有する欠点を克服し、記録・消去特性
に優れ、かつ量産に適した、相変化を利用した書換え可
能な光ディスクを提供することを目的としてなされたも
のである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の欠点を克服した、光ディスクを開
発するために鋭意研究を重ねた結果、記録層を特定の合
金材料で形成し、該材料の拡散を防止するための拡散防
止層を介して記録層と反射層とを積層することにより、
記録層の膜厚を薄くして感度及びコントラストを高める
ことができ、かつ非晶質化が容易となる上、記録・消去
の繰り返し特性を大幅に改善することができ、前記目的
を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。
すなわち、本発明は、基板上にTe合金、Se合金又はGa-S
bからなる記録層を設け、該記録層の結晶状態と非晶質
状態の2つの状態を可逆的に生起させることにより、情
報の記録及び消去を行う光学情報記録媒体において、前
記記録層を構成する材料の拡散を防止するための拡散防
止層及び反射層を前記記録層の上に順次設けたことを特
徴とする光学情報記録媒体を提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、記録層の上に設けられる拡散防止層の
材料としては、その融点が記録層を形成する材料の融点
より高く、かつ用いる膜厚において、レーザ光を透過し
うるものが用いられる。このような材料として、膜厚が
20nm以下では、ある程度吸収性のものでも、レーザ光を
十分に透過しうるので、高融点金属も用いることができ
るが、拡散防止層の熱拡散が良すぎると、記録層で吸収
されたエネルギーが拡散防止層を介して反射層に逸散
し、該記録層の昇温が妨げられて、感度が低下するおそ
れがある。
したがって、拡散防止層の材料としては、記録層の材料
よりも融点が高く、かつレーザ光を十分透過できる上
に、熱拡散の小さな材料の中から適宜選び用いられる。
このようなものとしては、例えば金属又は半金属の酸化
物、窒化物、フッ化物、硫化物、具体的にはSiO2、Si
O、Ta2O5、GeO2、TeO2、SnO2、Al2O3、TiO3、ZrO2、Si3
N4、AlN、TiN、BiF3、LiF、PbF3、MgF2、ZnS、PbSなど
の誘電体が好適に用いられる。また、これらの誘電体と
金属又は半金属、例えばCo、Ti、Zr、Fe、Ta、Mg、Te、
Pbなどとの混合物から成る、いわゆるサーメットを用い
ることもできる。
該拡散防止層の膜厚については、厚すぎると感度が低下
するし、薄すぎると記録層と反射層との溶融混合や拡散
が生じて本来の役割を果たさなくなるおそれがある。し
たがって、好適な膜厚は5〜50nmの範囲で選ばれる。
ところで、記録層の反射層の間に別の層を設けたものと
して、レーザ光の入射側から順に、記録層、透明誘電体
層及び反射層を設けた3層積層構造のものが知られてい
る[「ジャーナル・オブ・クァンタム・エレクトロニク
ス(Journal of Quantum Electronics)」第QE-14巻(N
o.7)(1978年)]。しかしながら、この層構造におけ
る透明誘電体層は、記録層からの反射光と、反射層から
の反射光を干渉させるためのものであり、誘電体層の屈
折率をn、膜厚をd、記録に用いるレーザ光の波長をλ
とした場合、nとdとの積n・dをλ/2前後にしない
と、干渉効果が得られず、感度及びコントラストを高め
ることができない。この干渉効果を得ることのできる誘
電体層の膜厚としては、具体的には、レーザ光の波長を
830nmとした場合、SiO2(n1.5)を用いる場合は約28
0nm、ZnS(n2.3)を用いる場合は約180nmであって、
少なくとも100nmの膜厚が必要であり、50nm以下の膜厚
とする本発明とは全く異なるものである。
一般に誘電体層を形成する際の成膜速度は、金属あるい
は半金属の成膜速度に比べて遅いので誘電体層の膜厚が
厚いと膜形成に時間を要し量産に適さないばかりでな
く、膜の内部歪みが大きくなり記録・消去特性に悪影響
を及ぼす。
本発明の層構造は、前記の干渉効果を利用する層構造に
比べて、記録層と反射層の中間に設ける層の膜厚が薄く
てよいので、量産にも適し、かつ内部歪みによる問題も
生じない。
該拡散防止層の形成には記録層及び反射層と同様、真空
蒸着法やスパッタリング法などが用いられるが、特に酸
化物、窒化物、フッ化物及び硫化物などの誘電体はスパ
ッタリング法によって形成するのが、成膜速度や膜質制
御の点で好ましい。
本発明において用いられる記録層は、Te合金、Se合金又
はGa-Sbを材料として形成される。これらの材料は、結
晶状態と非晶質状態の2つの状態を可逆的に生起させう
るものである。このTe合金としてはTe-Ge-Sb、Te-Ge-Sn
などが、またSe合金としてはIn-Se-Tl、Sb-Seなどがそ
れぞれ例示される。
該記録層の膜厚については、記録層の膜厚が薄いと、溶
融後の冷却速度が速くなって、非晶質化しやすくなるの
で、コントラストが大幅に低下しない範囲内で膜厚は薄
い方がよく、通常10〜50nmの範囲で選ばれる。
本発明において用いられる反射層の材料としては、レー
ザ光に対する吸収率の高いものが必要であり、金属又は
半金属が好ましい。この反射層の熱拡散が大きすぎると
記録層で発生した熱が拡散防止層を介して反射層内に逸
散したり、反射層の上に所望により設けた保護膜にも熱
がうばわれたりして、感度が低下するおそれがあり、好
ましくない。したがって、Se、S、Sb、Te、Biあるいは
これらの元素を含む合金やNi-Crなどが好適である。
また、該反射層の膜厚が厚すぎると熱の逃げが大きくな
って感度が低下するし、薄すぎるとレーザ光の吸収効率
が低くなって感度が低下すると共に、非晶質化が容易な
記録層の薄い領域でコントラストを高めることができな
くなる。したがって、該反射層の膜厚は、通常10〜50nm
の範囲で選ばれる。
次に、図面に従って本発明の光学情報記録媒体を説明す
る。第1図は該記録媒体の断面図であって、ポリカーボ
ネートやポリメチルメタクリレートなどのプラスチック
やガラスなどから成る基板1上に、記録層2、拡散防止
層3及び反射層4が順次積層された構造を示している。
第2図は、本発明の光学情報記録媒体の別の例を示す断
面図であって、記録・消去の繰り返し時における基板の
変形を防ぐ目的で、基板と記録層との間に誘電体層5が
設けられている。この誘電体層は湿気や腐食性ガスなど
から記録層を保護する目的で、基板と記録層との間や反
射層の上に設けるのが望ましい。さらに、この例では機
械的損傷や帯電を防止する目的で、有機高分子化合物を
主体とした保護コート層6、例えばUV樹脂(紫外線硬化
樹脂)層を最上層に設けられている。これらの誘電体層
や保護コート層は、もちろん一方のみを設けることもで
きる。
発明の効果 本発明の光学情報記録媒体は、拡散防止層を介して記録
層と反射層とを積層した構造の相変化を利用した書換え
可能な光ディスクであって、高感度でかつ量産に適して
いる上、記録・消去の繰り返し特性が大幅に向上してい
るなど、優れた特徴を有している。
実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
実施例1 断面図が第2図に示される光学情報記録媒体を作成し
た。
すなわち、厚さ1.2mmのグルーブ付きのポリカーボネー
ト樹脂製基板1上に、順次SiO2から成る厚さ60nmの誘電
体層5、Sb19Te47Ge34の組成を有する合金から成る厚さ
40nmの記録層2、SiO2から成る厚さ15nmの拡散防止層3
及びSbから成る厚さ30nmの反射層4を、スパッタリング
法によって形成し、さらに反射層の上に、UV樹脂から成
る保護コート層6を設けることにより、光学情報記録媒
体を作成した。
このようにして作成した光学情報記録媒体をスピンドル
上に載置し、ビーム径1μm、波長830nmの半導体レー
ザを用い、回転数1800rpmで特性を調べた。
スパッタリング法によって形成した記録膜は非晶質状態
であり、レーザの連続光を該情報記録媒体に照射して、
非晶質状態→結晶状態に相変化させて初期化を行う。こ
の状態で、パルスのレーザ光を照射して、非晶質状態の
ピットを形成することによって記録を行うが、この際、
記録周波数を一定にしてある一定値のC/N比に到達する
記録パワーを比較することによって感度を比較すること
ができる。
第3図に、前記第2図に示す光学情報記録媒体の記録パ
ワーとC/N比との関係を曲線Aで示す。この際の線速は
5.6m/sである。
また、比較のために、断面図が第4図(各符号は前記と
同じ意味をもつ)に示されるような反射層を有しない光
学情報記録媒体を作成し、前記と同様にして記録パワー
とC/N比との関係を求めた。その結果を第3図に曲線B
で示す。なお、この光学情報記録媒体における各層の厚
みは、SiO2から成る誘電体層5が60nm、Sb19Te47Ge34
組成を有する合金から成る記録層2が80nm、SiO2から成
る拡散防止層3が50nmである。
第3図から分かるように、記録層の上に拡散防止層及び
反射層を設けた第2図に示すような構造の記録媒体は、
反射層を有しない第4図に示すような構造の記録媒体に
比べて、約5mW程度高感度化が可能になる。これは記録
層を薄くすることによって、熱容量が下がったためであ
ると考えられる。
さらに、第2図に示す記録媒体の繰り返し特性を評価す
るために、第5図に示すレーザパルスを用いて、単一ビ
ームのオーバーライトによる繰り返し特性を調べた。こ
の際、使用した周波数は1.5MHzと2MHzであり、この2つ
の周波数を交互に記録した。繰り返し特性の評価は2MHz
の信号のC/N比と2MHzの信号の消去比をみた。繰り返し
回数とC/N比との関係を第6図に曲線Aで、繰り返し回
数と消去比との関係を第7図に曲線Aで示す。
また、比較のために、断面図が第8図(各符号は前記と
同じ意味をもつ)に示されるような拡散防止層を有しな
い記録媒体を作成し、その繰り返し特性を評価した。繰
り返し回数とC/N比との関係を第6図に曲線Bで、繰り
返し回数と消去比との関係を第7図に曲線Bで示す。な
お、この記録媒体における各層の厚みは第2図に示すも
のと同じである。
第6図及び第7図から分かるように、拡散防止層を設け
ない場合は、極端に繰り返し可能な回数が少ないのに比
べて、記録層と反射層との間に拡散防止層を設けること
によって、104回繰り返し後もC/N比及び消去比に変動が
ない。
実施例2 実施例1における誘電体層及び拡散防止層を、SiO2から
ZnSに変えた以外は、全く同じ記録媒体を作成し、同様
にして評価を行った。
その結果、感度については第4図に示す記録媒体に比べ
て約6mW程度の高感度化が確認され、また、繰り返し特
性については、104回繰り返した後もC/N比、消去比に変
動が無いことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の光学情報記録媒体のそれぞ
れ異なった例の断面図、第4図及び第8図は、それぞれ
比較例の光学情報記録媒体の断面図である。図中符号1
は透明基板、2は記録層、3は拡散防止層、4は反射
層、5は誘電体層、6はUV樹脂コート層である。 第3図は記録パワーとC/N比との関係を示すグラフ、第
5図は繰り返し特性を評価するのに用いたレーザパルス
の模式的波形、第6図は繰り返し回数とC/N比との関係
を示すグラフ、第7図は繰り返し回数と消去比との関係
を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にTe合金、Se合金又はGa-Sbからな
    る記録層を設け、該記録層の結晶状態と非晶質状態の2
    つの状態を可逆的に生起させることにより、情報の記録
    及び消去を行う光学情報記録媒体において、前記記録層
    を構成する材料の拡散を防止するための拡散防止層及び
    反射層を前記記録層の上に順次設けたことを特徴とする
    光学情報記録媒体。
  2. 【請求項2】拡散防止層の膜厚を5〜50nmとする請求項
    1記載の光学情報記録媒体。
JP63193345A 1988-08-04 1988-08-04 光学情報記録媒体 Expired - Lifetime JPH07109656B2 (ja)

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