JPH07272319A - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JPH07272319A
JPH07272319A JP6082235A JP8223594A JPH07272319A JP H07272319 A JPH07272319 A JP H07272319A JP 6082235 A JP6082235 A JP 6082235A JP 8223594 A JP8223594 A JP 8223594A JP H07272319 A JPH07272319 A JP H07272319A
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    • Y10S430/146Laser beam

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変調度が高く、繰り返し記録による変調度の
劣化が少なく、しかも消去率が高い相変化型の光記録媒
体を提供する。 【構成】 基板2、下部誘電体層3、記録層4、第一上
部誘電体層51、第二上部誘電体層52、反射層6を有
し、記録層が含む記録材料がA(Agおよび/またはA
u)、B(Sbおよび/またはBi)、C(Teおよび
/またはSe)、InおよびM(Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mn、W、Moの1種以上)を含み、
これらの原子比が、式{(Aab1-a-bx (In
0.50.5y1-x-y1-zz (0.10≦a≦
0.40、0.10≦b≦0.40、0.20≦x≦
0.80、0.01≦y≦0.60、0.001≦z≦
0.20)で表わされ、第一上部誘電体層が、窒化アル
ミニウム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの1種以
上を含み、第二上部誘電体層が第一上部誘電体層よりも
熱伝導率の低い材質から構成されている光記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、記録層の結晶状態の変
化を利用して情報の記録および消去を行なう光記録媒体
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高密度記録が可能で、しかも記録
情報を消去して書き換えることが可能な光記録媒体が注
目されている。書き換え可能型の光記録媒体のうち相変
化型の光記録媒体は、レーザー光を照射することにより
記録層の結晶状態を変化させ、このような状態変化に伴
なう記録層の反射率変化を検出するものである。相変化
型の光記録媒体は単一の光ビームによるオーバーライト
が可能であり、また、駆動装置の光学系が光磁気記録媒
体のそれに比べて単純であるため、注目されている。
【0003】相変化型の光記録媒体には、結晶状態と非
晶質状態とで反射率の差が大きいこと、非晶質状態の安
定度が比較的高いことなどから、Ge−Te系材料が用
いられることが多いが、最近、カルコパイライトと呼ば
れる化合物を応用することが提案されている。
【0004】カルコパイライト型化合物は化合物半導体
材料として広く研究され、太陽電池などにも応用されて
いる。カルコパイライト型化合物は、化学周期律表を用
いるとIb-IIIb-VIb2やIIb-IVb-Vb2 で表わされる組成で
あり、ダイヤモンド構造を2つ積み重ねた構造を有す
る。カルコパイライト型化合物はX線構造解析によって
容易に構造を決定することができ、その基礎的な特性
は、例えば月刊フィジクスvol.8,No.8,1987,pp-441や、
電気化学vol.56,No.4,1988,pp-228 などに記載されてい
る。
【0005】これらのカルコパイライト型化合物の中で
特にAgInTe2 は、SbやBiを用いて希釈するこ
とにより、線速度7m/s 前後の光記録媒体の記録層材料
として使用できることが知られている(特開平3−24
0590号公報、同3−99884号公報、同3−82
593号公報、同3−73384号公報等)。具体的に
は、特開平3−240590号公報では、(AgInT
21-aa (MはSbおよび/またはBiであり、
0.30≦a≦0.92)を主成分とし、AgInTe
2 相とM相との混相である記録層を有する情報記録媒体
が提案されている。同公報では、レーザー書込み感度の
向上、消去感度の向上、記録−消去のくり返し性能向
上、消去比の向上などを効果に挙げている。
【0006】ところで最近、コンパクトディスク(C
D)と同じ線速度(1.2〜1.4m/s 程度)で記録・
再生が可能な光記録ディスクが、光学系を追加ないし変
更するだけでCDと駆動装置を共用できるために注目さ
れている。このような光記録ディスクとしては、例え
ば、記録層に有機色素を用いた追記型の光記録ディスク
や光磁気記録ディスクなどが開発されているが、上記し
た相変化型の光記録ディスクは書き換えが可能でしかも
駆動装置の光学系の構成が単純なので、このような用途
に好適であると考えられる。
【0007】上記した特開平3−240590号公報で
は、実施例においてディスクの線速度を7m/s として記
録を行なっているが、CDと同等の線速度で使用する
と、線速度7m/s の場合に比べて良好なC/Nが得られ
ず、また、繰り返し記録特性も低くなってしまう。CD
のように遅い線速度で相変化型光記録ディスクを使用す
ると、レーザービームによる熱の影響が照射領域外にま
で及ぶことになる。(AgInTe2 )M系の記録材料
を用いた相変化型光記録媒体では、レーザービームによ
り加熱された領域が急速に冷却されて非晶質や微結晶状
態となることにより信号が記録されるが、信号記録部が
長い11T信号などの記録部では、線速度が遅いと照射
終了領域が隣接する照射部の影響を受けて引き続き僅か
に加熱されるため、徐冷状態となってしまう。このた
め、良好なC/Nが得られなくなり、また、良好な繰り
返し記録特性も得られなくなる。
【0008】このような問題を解決するためには、結晶
転移速度(非晶質ないし微結晶が粗大結晶に成長する速
度)の遅い材料を記録層に用いて、冷却速度が低い場合
でも非晶質化や微結晶化を可能とすることが必要とされ
る。
【0009】このような事情から、本発明者らは、Jap.
J.Appl.Phys.32(1993)1980において、Ag、In、Te
およびSbを含む記録層の組成を調整し、かつ、元素M
(Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mn、W
およびMoから選択される少なくとも1種の元素)を添
加することにより記録層の結晶転移速度を低下させて、
これによりC/Nおよび繰り返し記録特性を改善する提
案を行なっている。この記録層は、上記したカルコパイ
ライト型化合物を構成する元素を含むが、未記録部は、
主として、AgSbTe2 (またはこれに近い組成)、
InTeおよびSbの各相を含むものである。
【0010】ところで、相変化型の光記録媒体では、信
号強度を大きくするためには結晶状態での反射率と非晶
質ないし微結晶状態での反射率との差(変調度)を大き
くすることが必要となる。スパッタ法により形成された
記録層は非晶質状態であるため、まず、初期化する。初
期化は、記録層を加熱して徐冷することにより結晶質と
する作業である。しかし、初期化した記録層に信号を記
録すると、記録光照射部の反射率は形成直後の反射率よ
りも高くなってしまう。このため、理論的に可能な変調
度が得られないという問題がある。
【0011】記録光照射により形成される非晶質ないし
微結晶領域の反射率が形成直後の記録層の反射率よりも
高くなるのは、記録光により溶融した記録層が冷却され
る際に、わずかながら再結晶化が起きるためである。こ
のような再結晶化は、特にCDのように低線速度で記録
を行なう場合に顕著である。これは、線速度が低いため
に溶融後の冷却速度が低くなってしまうためである。そ
して、このような変調度の低下は、記録を繰り返すこと
によりさらに増大するため、繰り返し記録回数が制限さ
れてしまう。記録層の組成を調整して結晶転移速度を低
下させることでこのような変調度の低下は改善される
が、結晶転移速度が低くなると、今度は記録信号を消去
することが困難になってしまう。このため、前述したJa
p.J.Appl.Phys.32(1993)1980に記載されている記録層を
用いても、変調度と消去率とを共に十分に高くすること
は困難である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、変調
度が高く、繰り返し記録による変調度の劣化が少なく、
しかも消去率が高い相変化型の光記録媒体を提供するこ
とである。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(10)の構成により達成される。 (1)基板上に、下部誘電体層、記録層、記録層に接し
ている第一上部誘電体層、第二上部誘電体層および反射
層をこの順で有し、光ビーム照射により前記記録層の結
晶状態が変化して情報の記録および消去が行なわれる光
記録媒体であって、前記記録層が、A(Aは、Agおよ
び/またはAuである)、B(Bは、Sbおよび/また
はBiである)、C(Cは、Teおよび/またはSeで
ある)、InおよびM(Mは、Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Mn、WおよびMoから選択される少なく
とも1種の元素である)を含む記録材料を含有し、前記
記録材料中における各元素の原子比が、 式 {(Aab1-a-bx (In0.50.5y
1-x-y1-zz (上記式において、 0.10≦a≦0.40、 0.10≦b≦0.40、 0.20≦x≦0.80、 0.01≦y≦0.60、 0.001≦z≦0.20 である)で表わされ、前記第一上部誘電体層が、窒化ア
ルミニウム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの少な
くとも1種を含有し、前記第二上部誘電体層が第一上部
誘電体層よりも熱伝導率の低い材質から構成されている
ことを特徴とする光記録媒体。 (2)前記第一上部誘電体層が窒化アルミニウム、窒化
ケイ素および酸化アルミニウムの少なくとも1種から実
質的に構成され、金属と窒素と酸素との合計に対する金
属の比率が30〜70原子%である上記(1)の光記録
媒体。 (3)前記第二上部誘電体層が硫化亜鉛を含有する上記
(1)または(2)の光記録媒体。 (4)前記第二上部誘電体層が酸化ケイ素を含有する上
記(1)〜(3)のいずれかの光記録媒体。 (5)前記第二上部誘電体層が、硫化亜鉛と酸化ケイ素
とから実質的に構成され、硫化亜鉛をZnSに、酸化ケ
イ素をSiO2 にそれぞれ換算したとき、SiO2
(ZnS+SiO2 )が10〜50モル%である上記
(1)または(2)の光記録媒体。 (6)前記第一上部誘電体層の厚さが50〜500 Aで
ある上記(1)〜(5)のいずれかの光記録媒体。 (7)前記第二上部誘電体層の厚さが50〜500 Aで
ある上記(1)〜(6)のいずれかの光記録媒体。 (8)前記記録層の厚さが100〜500 Aである上記
(1)〜(7)のいずれかの光記録媒体。 (9)A中の50原子%以上がAgであり、B中の50
原子%以上がSbであり、C中の50原子%以上がTe
である上記(1)〜(8)のいずれかの光記録媒体。 (10)光ビームに対する記録層の相対速度が1.0〜
10.0m/s で使用される上記(1)〜(9)のいずれ
かの光記録媒体。
【0014】
【作用および効果】本発明では、特定の記録材料を用
い、さらに、記録層と反射層との間の上部誘電体層を特
定の構成とすることにより、変調度および消去率を改善
し、また、繰り返し記録による変調度の劣化を防ぐ。
【0015】本発明は、上記したJap.J.Appl.Phys.32(1
993)1980と同様に記録材料に元素Mを添加する。元素M
は、結晶の一部の元素を置換することで結晶成長を阻害
し、その結果、結晶転移速度が低下して、線速度が低い
場合でも良好なC/Nが得られ、かつ変調度も高くな
り、さらに、繰り返し記録特性も向上すると考えられ
る。
【0016】上部誘電体層は、記録層に接している第一
上部誘電体層と、反射層側に存在する第二上部誘電体層
とから少なくとも構成される。第一上部誘電体層は、窒
化アルミニウム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの
少なくとも1種を含有する。このような第一上部誘電体
層を上記記録層に接して設け、かつ、この第一上部誘電
体層の上に、熱伝導率が第一上部誘電体層よりも低い第
二上部誘電体層を設けることにより、変調度を低下させ
ることなく消去率を大きく改善でき、また、繰り返し記
録による変調度の劣化を防ぐことができる。すなわち、
本発明は、上記組成の記録層と、第一上部誘電体層およ
び第二上部誘電体層とを組み合わせたことを特徴とす
る。
【0017】第一上部誘電体層中の金属比率を所定範囲
とした場合、また、第二上部誘電体層を硫化亜鉛と酸化
ケイ素との混合物から構成し、第二上部誘電体層中の酸
化ケイ素の比率を所定範囲とした場合、また、第一上部
誘電体層と第二上部誘電体層とをそれぞれ所定範囲の厚
さとした場合には、さらに良好な結果が得られる。
【0018】ところで、特開平5−217211号公報
には、基板上に、少なくとも銀を含有する光記録層、保
護層および放熱層を備えた相変化型光記録媒体におい
て、保護層を2層とし、光記録層に隣接した保護層を窒
化物または炭化物とし、その外側の保護層を硫化亜鉛ま
たは硫化亜鉛を含む複合化合物とする提案がなされてい
る。同公報の発明の詳細な説明中には、光記録層に隣接
する保護層にはSiN、SiC、AlNを用いて、その
厚さを50〜500 Aとし、外側の保護層にはZnS・
SiO2 を用いて、その厚さを1000〜3000 Aと
する旨が記載されている。そして、同公報の実施例で
は、光記録層(厚さ1000 A)を、Ag:In:T
e:Sbの原子比が1:1:2:4であるターゲットを
用いてスパッタ法により形成し、光記録層に隣接する保
護層(厚さ100 A)を反応性スパッタにより形成した
SiNとし、その外側の保護層(厚さ1000 A)をス
パッタ法により形成したZnS・SiO2 としている。
【0019】同公報記載の発明の目的は、良好な記録、
消去および繰り返し特性を有する相変化型光記録媒体を
提供することであるが、同公報には変調度についての記
述はなく、実施例においても変調度は測定してしない。
また、同公報には、記録特性が45 dB 以上に保たれる
繰り返し回数が10万回以上であった旨の記載がある
が、繰り返し特性に大きな影響を与える線速度は記載さ
れていない。同公報には、光記録層の組成として本発明
範囲内のものは開示されていないため、後述する比較例
から明らかなように本発明の効果は実現しない。また、
同公報には、本発明における第一上部誘電体層に相当す
る保護層中の金属比率および第二上部誘電体層に相当す
る保護層中のSiO2 比率については記載されていな
い。また、同公報の実施例における外側の保護層の厚さ
および記録層の厚さは、本発明における好ましい厚さ範
囲から外れている。
【0020】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
【0021】本発明の光記録媒体は、基板上に記録層を
有し、光ビーム照射により前記記録層内の記録材料の結
晶状態が変化して情報の記録および消去が行なわれる光
記録媒体である。
【0022】本発明では、記録材料が、A(Aは、Ag
および/またはAuである)、B(Bは、Sbおよび/
またはBiである)、C(Cは、Teおよび/またはS
eである)、InおよびM(Mは、Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Mn、WおよびMoから選択される少
なくとも1種の元素である)を含む。そして、前記記録
材料中における各元素の原子比は、下記式で表わされ
る。
【0023】式 {(Aab1-a-bx (In0.5
0.5y1-x-y1-zz
【0024】上記式において、 0.10≦a≦0.40、好ましくは0.15≦a≦
0.35、 0.10≦b≦0.40、好ましくは0.15≦b≦
0.35、 0.20≦x≦0.80、好ましくは0.30≦x≦
0.70、 0.01≦y≦0.60、好ましくは0.01≦y≦
0.40、 0.001≦z≦0.20、好ましくは0.001≦z
≦0.02 である。
【0025】aが小さすぎても大きすぎても、繰り返し
記録時の変調度およびC/Nの劣化が大きくなる。bが
小さすぎても大きすぎても、記録層の相変化に伴なう反
射率変化が小さくなり、十分な変調度が得られない。
A、BおよびCは、ABC2 の比率で含まれることが最
も好ましい。
【0026】xが小さすぎても大きすぎても、記録層の
相変化に伴なう反射率変化が小さくなり、十分な変調度
が得られない。yが小さすぎると、結晶転移速度が遅く
なって十分な消去率が確保できなくなり、yが大きすぎ
ると、結晶転移速度が速くなるため、線速度が低い場合
に十分な変調度およびC/Nが確保できなくなる。
【0027】AとしてはAgが好ましく、好ましくはA
中の50原子%以上、より好ましくは80原子%以上を
Agとし、さらに好ましくはAgだけを用いる。A中の
Au比率が高すぎると結晶転移速度が速くなりすぎ、
1.2〜2.8m/s 程度の遅い線速度では十分な変調度
およびC/Nが確保できなくなる。
【0028】BとしてはSbが好ましく、好ましくはB
中の50原子%以上、より好ましくは80原子%以上を
Sbとし、さらに好ましくはSbだけを用いる。B中の
Bi比率が高すぎると記録層の吸収係数が増加して光の
干渉効果が減少し、このため結晶−非晶質間の反射率差
が小さくなって高C/Nが得られなくなる。
【0029】CとしてはTeが好ましく、好ましくはC
中の50原子%以上、より好ましくは80原子%以上を
Teとし、さらに好ましくはTeだけを用いる。C中の
Se比率が高すぎると結晶転移速度が遅くなりすぎ、十
分な消去率が得られなくなる。
【0030】Mの含有量を表わすzが上記範囲未満とな
ると、結晶転移速度が速くなりすぎるので、遅い線速度
で信号長の長い11T信号などを記録する際に良好なC
/Nが得られなくなり、繰り返し記録特性も不良とな
る。zが上記範囲を超えると、相変化に伴なう反射率変
化が小さくなって十分な変調度が得られなくなる。な
お、結晶転移速度低下効果は、MのうちTiおよびV、
特にTiが高い。また、高温・高湿などの悪条件下での
信頼性を向上させる効果は、VおよびTiが良好であ
り、特にVは信頼性向上効果が極めて高い。従って、T
iおよびVの1種以上、特にVがM全体の80原子%以
上、特に100原子%を占めることが好ましい。
【0031】記録層の未記録部には、結晶相として、A
gSbTe2 相等のABC2 相、In−Te相等のIn
−C相およびSb相等のB相が存在することが好まし
い。In−C相は、InCから構成されていると考えら
れる。
【0032】記録層中には、上記した各元素に加え、例
えば、微量不純物として、Cu、Ni、Zn、Fe、
O、N、C等の他の元素が含まれていてもよいが、これ
らの元素の合計含有量は1原子%以下であることが好ま
しい。
【0033】記録層を、記録材料と誘電体材料とが混合
している構成とすれば、非晶質ないし微結晶のときの反
射率が著しく低下して変調度が著しく向上する。これ
は、記録材料と誘電体材料との混合記録層では、厚くし
た場合でも光吸収量の低下を防ぐことができるためであ
る。記録材料は、屈折率nが4〜6程度(非晶質状態が
4、結晶状態が6)、吸収係数kが2.2〜3.3程度
(非晶質状態が2.2、結晶状態が3.3)であり、誘
電体は比較的高屈折率のものでnが2.3〜2.7程度
である。誘電体材料は記録材料中に分散していると考え
られる。このような記録層では、屈折率nは混合比率に
応じて低下するが吸収係数kは急激に低下するので、記
録層の単位厚さ当たりの光吸収率が著しく低下する。こ
のため記録層を厚くすることができ、これにより戻り光
の位相差効果が拡大されて、結晶時と微結晶または非晶
質時との反射率差が拡大し、十分に大きな変調度が得ら
れる。
【0034】記録材料に加えて誘電体材料を記録層中に
含有する構成とする場合、記録層中に含有される誘電体
材料は特に限定されず、例えば、SiO2 等の酸化ケイ
素やSi34 等の窒化ケイ素、ZnS等の硫化亜鉛、
あるいはこれらの混合物など、透明な各種セラミックス
を用いればよく、また、各種ガラスなどを用いてもよ
い。また、例えば、La、Si、OおよびNを含有する
所謂LaSiONや、Si、Al、OおよびNを含有する所謂
SiAlON、あるいはYを含有するSiAlON等も好ましく用い
ることができる。これらの中では、例えば波長400〜
850nmの範囲での屈折率が1.4以上であるものが好
ましく、特に屈折率が2以上であるものが好ましい。な
お、上記波長範囲は、現在のCDプレーヤの使用波長で
ある780nmを含むものであり、本発明の光記録媒体に
対し好ましく使用される波長範囲である。使用する誘電
体材料は、具体的にはZnSとSiO2 との混合物、Z
nSとSi34 との混合物、ZnSとTa25 との
混合物などが好ましい。記録層中における各材料の含有
比率は、記録材料/(記録材料+誘電体材料)が好まし
くは50体積%以上、より好ましくは60〜80体積%
である。記録材料の比率が高すぎると、記録層の吸収係
数が大きくなって記録層を厚くすることができず、十分
な干渉効果が得られなくなって高変調度が得られない。
また、記録材料の比率が低すぎると、記録層の吸収係数
が小さくなりすぎて相変化による反射率差が小さくな
り、変調度が低下してしまう。
【0035】なお、記録材料の吸収係数kは、結晶状態
のときが3.3程度、微結晶ないし非晶質のときが2.
2程度であり、記録材料/誘電体材料=3/1の混合記
録層では、結晶状態のときが1.2程度、微結晶ないし
非晶質のときが0.6程度である。
【0036】記録層の厚さは特に限定されないが、高反
射率と高い変調度を得るためには、通常、100〜20
00 A、好ましくは100〜1500 A、より好ましく
は100〜500 Aとする。ただし、記録層が誘電体を
含む場合には、より好ましくは100〜1000 Aとす
る。記録層が厚すぎると冷却速度が低下し、本発明の効
果が不十分となる。一方、記録層が薄すぎると、均一な
記録層とすることが難しくなって欠陥が多くなり、良好
な再生信号が得られなくなる。
【0037】記録層の形成方法は特に限定されず、スパ
ッタ法や蒸着法などから適宜選択すればよいが、記録材
料と誘電体材料とを含有する記録層は、ターゲットを複
数個用いる多元スパッタ法により形成することが好まし
い。この場合、通常、記録材料のターゲットと誘電体材
料のターゲットとを用いる。そして、これらのターゲッ
トを基板に対向するように並べ、各ターゲットに対して
基板を相対的に回転させながらスパッタを行なう。この
とき、基板のターゲットに対する相対回転速度は1〜1
0rpm とすることが好ましい。回転速度が低すぎると記
録層内での両材料の分散が不均一となる。また、回転速
度が高すぎると、分散度がよくなりすぎて結晶化の際の
結晶成長が阻害されてしまう。なお、このような方法に
限らず、記録材料と誘電体材料との複合ターゲットを用
いてもよい。スパッタ法を用いて形成された記録層中で
は、通常、記録材料中に誘電体材料の粒子が分散した構
造となっていると考えられる。
【0038】本発明の光記録媒体の構成例を図1に示
す。同図において光記録媒体1は、基板2上に下部誘電
体層3、記録層4、第一上部誘電体層51、第二上部誘
電体層52、反射層6および保護層7を有する。
【0039】この構成の光記録媒体では基板2を通して
記録層4に光ビームが照射されるので、基板2は、用い
る光ビームに対して実質的に透明である材質、例えば、
樹脂やガラスなどから構成することが好ましい。これら
のうち、取り扱いが容易で安価であることから、基板の
材質としては樹脂が好ましい。具体的には、アクリル樹
脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリオレフィン
等の各種樹脂を用いればよい。基板の形状および寸法は
特に限定されないが、通常、ディスク状であり、その厚
さは、通常、0.5〜3mm程度、直径は50〜360mm
程度である。基板の表面には、トラッキング用やアドレ
ス用等のために、グルーブ等の所定のパターンが必要に
応じて設けられる。
【0040】下部誘電体層3は、記録層の酸化を防ぎ、
また、記録時に記録層から基板に伝わる熱を遮断して基
板を保護する。下部誘電体層3に用いる誘電体は特に限
定されず、例えば、記録層中に含まれ得る誘電体材料と
して挙げたものから適宜選択すればよいが、好ましくは
前述した比較的高屈折率のものを用いる。下部誘電体層
3の厚さは、好ましくは500〜3000 A、より好ま
しくは1000〜2500 Aとする。このような厚さと
することにより、記録に際しての基板損傷を防ぐことが
できる。なお、下部誘電体層の実際の厚さは、このよう
な範囲内において、結晶質と非晶質または微結晶質との
間の反射率差が最大となるように光学計算により設定す
ればよい。
【0041】第一上部誘電体層51および第二上部誘電
体層52は、記録層を保護すると共に、記録後、記録層
に残った熱を熱伝導により放出するために設けられる。
【0042】第一上部誘電体層51は、窒化アルミニウ
ム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの少なくとも1
種を含有し、好ましくはこれらの少なくとも1種から実
質的に構成され、より好ましくは窒化アルミニウムおよ
び窒化ケイ素の少なくとも1種、または酸化アルミニウ
ムから実質的に構成され、さらに好ましくは窒化アルミ
ニウムおよび/または窒化ケイ素から実質的に構成さ
れ、最も好ましくは窒化アルミニウムから実質的に構成
される。第一上部誘電体層中において、金属と窒素と酸
素との合計に対する金属の比率は、好ましくは30〜7
0原子%、より好ましくは30〜60原子%である。第
一上部誘電体層中の金属の比率が低すぎると第一上部誘
電体層の強度が不十分となり、繰り返し記録時の変調度
およびC/Nの劣化が著しくなり、金属の比率が高すぎ
ると、第一上部誘電体層の吸収係数が増大して干渉効果
が減少するため、記録層の相変化による反射率変化が小
さくなって高変調度が得られなくなる。
【0043】なお、本明細書において、「誘電体層が特
定の化合物から実質的に構成される」とは、誘電体層が
その特定の化合物を80原子%以上含有することを意味
する。
【0044】第一上部誘電体層の厚さは、好ましくは5
0〜500 A、より好ましくは100〜300 Aであ
る。第一上部誘電体層が薄すぎると本発明の効果が不十
分となり、厚すぎると記録層の冷却速度が遅くなって非
晶質化や微結晶質化が困難となり、高い変調度が得られ
なくなる。
【0045】一方、第二上部誘電体層52は、第一上部
誘電体層よりも熱伝導率の低い材質から構成される。第
二上部誘電体層は、酸化ケイ素、硫化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛、
酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化錫等から選択される少な
くとも1種を含むことが好ましく、特に、硫化亜鉛と酸
化ケイ素とから実質的に構成されることが好ましい。こ
の場合、硫化亜鉛をZnSに、酸化ケイ素をSiO2
それぞれ換算したとき、SiO2 /(ZnS+SiO
2 )は、好ましくは10〜50モル%、より好ましくは
15〜30モル%である。SiO2 の比率が低すぎる
と、繰り返し記録の際に第二上部誘電体層にクラックが
生じやすくなり、C/Nの減少を招く。一方、SiO2
の比率が高すぎても第二上部誘電体層の強度が低くなる
ため、繰り返し記録特性が悪化する。第二上部誘電体層
の厚さは、好ましくは50〜500 A、より好ましくは
100〜300 Aである。第二上部誘電体層が薄すぎる
と、繰り返し記録の際に第一上部誘電体層の劣化を抑え
られないため、良好な繰り返し記録特性が得られない。
一方、第二上部誘電体層が厚すぎると、記録層の冷却速
度が遅くなって非晶質化や微結晶質化が困難となり、高
い変調度が得られなくなる。
【0046】第一上部誘電体層の熱伝導率は、好ましく
は10W/m・K 以上、より好ましくは15W/m・K 以上であ
り、第二上部誘電体層の熱伝導率は、好ましくは10W/
m・K未満、より好ましくは5W/m・K 以下である。なお、
これらの熱伝導率は、バルク状態での値である。
【0047】各誘電体層は、スパッタ法や蒸着法等の気
相成長法により形成することが好ましく、特に、第一上
部誘電体層が窒化物を含むときには、窒素を含む雰囲気
中で反応性スパッタにより形成することが好ましい。
【0048】反射層6の材質は特に限定されないが、通
常、Al、Au、Ag、Pt、Cu等の単体あるいはこ
れらの1種以上を含む合金などの高反射率金属から構成
すればよい。反射層の厚さは、300〜1500 Aとす
ることが好ましい。厚さが前記範囲未満であると十分な
反射率が得にくくなる。また、前記範囲を超えても反射
率の向上は小さく、コスト的に不利になる。反射層は、
スパッタ法や蒸着法等の気相成長法により形成すること
が好ましい。
【0049】保護層7は、耐擦傷性や耐食性の向上のた
めに設けられる。この保護層は種々の有機系の物質から
構成されることが好ましいが、特に、放射線硬化型化合
物やその組成物を、電子線、紫外線等の放射線により硬
化させた物質から構成されることが好ましい。保護層の
厚さは、通常、0.1〜100μm 程度であり、スピン
コート、グラビア塗布、スプレーコート、ディッピング
等、通常の方法により形成すればよい。
【0050】本発明の光記録媒体において、高反射率を
得てCD規格に対応した再生を可能とするためには、下
部誘電体層が屈折率の相異なる2層の誘電体層からなる
積層体を少なくとも1個含み、前記積層体において屈折
率のより高い誘電体層が基板側に存在する構成とするこ
とが好ましい。この構成における好ましい例を図2に示
す。図2において光記録媒体1は、基板2上に高屈折率
層31、低屈折率層32、記録層4、第一上部誘電体層
51、第二上部誘電体層52、反射層6および保護層7
を有する。この構成では、高屈折率層31および低屈折
率層32が上記積層体となる。
【0051】高屈折率層31を構成する誘電体材料は、
上記した記録層に含有させることが好ましい誘電体材料
と同様に比較的高屈折率のもの、例えば、波長400〜
850nmでの屈折率が2以上であるものが好ましい。
【0052】低屈折率層32を構成する誘電体材料は、
比較的低屈折率のもの、例えば、波長400〜850nm
での屈折率が2未満のものが好ましい。このような誘電
体材料としては、SiO2 、MgF2 、CaF2 、Li
2 やこれらの混合物などが好ましい。なお、このよう
な積層体を2層以上積層すればさらに反射率が向上する
が、積層体数が多すぎると変調度の低下が著しくなるた
め、積層体の数は1〜2層とすることが好ましい。
【0053】高屈折率層31の厚さは500〜1500
Aとすることが好ましく、低屈折率層32の厚さは30
0〜1500 Aとすることが好ましい。また、積層体を
2層設ける場合には、基板側の積層体では、高屈折率層
が好ましくは750〜900A、より好ましくは800
〜850 A、低屈折率層が好ましくは400〜500A
であり、記録層側の積層体では、高屈折率層が好ましく
は750〜900 A、より好ましくは800〜850
A、低屈折率層が好ましくは1000〜1400A、より
好ましくは1200〜1300 Aである。
【0054】基板2、記録層4、第一上部誘電体層5
1、第二上部誘電体層52、反射層6および保護層7に
ついては、図1に示す構成例と同様であるが、記録層4
の厚さは、記録材料単独から構成される場合には100
〜500 A、さらに誘電体材料が含まれる場合には10
0〜1000 Aとすることが好ましい。
【0055】本発明の光記録媒体では、記録および再生
は以下のようにして行なわれる。
【0056】本発明の光記録媒体は、初期化された状態
では記録層全面が結晶化している。結晶化状態の記録層
に記録用光ビーム(レーザー光ビーム)を照射すること
により、照射部位は溶融する。そして、記録用光ビーム
通過後に前記部位の温度は急速に下がるので、前記部位
は実質的に非晶質化ないし微結晶化して信号記録部とな
る。本発明の光記録媒体では、記録層の結晶転移速度
(非晶質ないし微結晶が形成され粗大結晶に成長する速
度)が遅いので、記録層に対する記録用光ビームの相対
速度が低く照射部位の冷却速度が比較的低くなる場合で
も確実な記録がなされ、高いC/Nが得られる。また、
繰り返し記録によるC/N低下が抑えられる。
【0057】一方、記録情報を書き換えるときには、新
たに書き込む信号の記録部位において記録用光ビームを
照射し、その他の部位では消去用光ビームを連続的に照
射する。消去用光ビームの照射部位の温度は上昇する
が、消去用光ビームは記録用光ビームに比べ低パワーな
ので到達温度は相対的に低く記録層の融点を超えない温
度である。しかし、消去用光ビームの照射領域は広いた
め、蓄熱効果により温度勾配がなだらかになって冷却速
度が上記結晶転移速度より遅くなり、結晶質が形成され
る。記録部位は記録用光ビームの照射によって一旦溶融
するが、このときの熱は反射層方面に急速に拡散してし
まうため、非晶質ないし微結晶状態を維持できる。従っ
て、書き換えの際には、照射前の状態が結晶質であって
も非晶質ないし微結晶であっても、記録用光ビーム照射
部位は全て非晶質ないし微結晶となり、また、消去用光
ビーム照射部位は全て結晶質となり、オーバーライト記
録が可能となる。なお、このようなオーバーライト記録
において、単一の光ビームを変調することにより、記録
用光ビームと消去用光ビームとを照射することが可能で
ある。
【0058】記録用光ビームは、パルス状に照射するこ
とが好ましい。一つの信号を少なくとも2回の照射で記
録することにより記録部位の蓄熱が抑制され、記録部位
後端部の膨れ(ティアドロップ現象)を抑えることがで
きるので、C/Nが向上する。また、パルス状照射によ
り消去率も向上する。
【0059】なお、記録層が誘電体材料を含有する場合
でも、光ビーム照射による記録材料の変化は上記したと
おりである。
【0060】記録用光ビームのパワーPW 、消去用光ビ
ームのパワーPE の具体的値は実験的に決定することが
できるが、PW およびPE それぞれの好ましい範囲は以
下のようになる。図1の構成において記録層が記録材料
単独または誘電体材料を含むとき、PW は12mW以上、
E は4〜9mWである。図2の構成において記録層が記
録材料単独からなるとき、PW は30mW以上、PE は1
8〜25mWである。図2の構成において記録層が誘電体
材料を含むとき、PW は30mW以上、PE は20mW以上
である。
【0061】再生用光ビームは、記録層の結晶状態に影
響を与えない低パワーの光ビームである。
【0062】なお、非晶質ないし微結晶からなる信号記
録部は、結晶質の未記録部に比べ反射率が低くなる。
【0063】本発明の光記録媒体の記録および再生に際
し、上記各光ビームに対する記録層の相対速度は特に限
定されず、本発明によれば1.0〜10.0m/s という
広い速度範囲で高い効果が実現する。特に、1.2〜
2.8m/s という比較的低速度であっても十分な変調度
および消去率が得られ、しかも、繰り返し記録を行なっ
ても変調度の劣化は極めて少ない。
【0064】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
【0065】表1に示す光記録ディスクサンプルを以下
に示すようにして作製した。 <サンプルNo. 1>射出成形によりグルーブを同時形成
した直径133mm、厚さ1.2mmのディスク状ポリカー
ボネート基板2の表面に、下部誘電体層3、記録層4、
第一上部誘電体層51、第二上部誘電体層52、反射層
6および保護層7を形成し、図1の構成を有する光記録
ディスクサンプルとした。
【0066】下部誘電体層3は、ZnSおよびSiO2
をターゲットとしてスパッタ法により形成した。SiO
2 /(ZnS+SiO2 )は15モル%とした。下部誘
電体層の波長780nmにおける屈折率は、2.33であ
った。下部誘電体層3の厚さは1700 Aとした。
【0067】記録層4は2.2W/cm2 のパワーでRFス
パッタにより形成した。スパッタターゲットには、Sb
ターゲットの表面にAg、In、TeおよびVの各チッ
プを貼ったものを用いた。ICPにより測定した記録層
4の組成(原子比)を表1に示す。記録層4の組成は、 式 {(Aga Sbb Te1-a-bx (In0.5 Te
0.5y Sb1-x-y1-zz におけるa、b、x、yおよびzの値で表わした。記録
層4の厚さは170 Aとした。
【0068】第一上部誘電体層51は、Alをターゲッ
トとしてN2 ガスを含むAr雰囲気中で反応性スパッタ
により形成した。第一上部誘電体層51の厚さを表1に
示す。第一上部誘電体層51の窒化アルミニウムのAl
/(Al+N)を蛍光X線分析により測定したところ、
48原子%であった。この組成のバルク状窒化アルミニ
ウムの熱伝導率は、30W/m・K であった。
【0069】第二上部誘電体層52は、下部誘電体層3
と同様にして形成した。第二上部誘電体層52の厚さを
表1に示す。この組成のバルク状ZnS−SiO2 の熱
伝導率は、2.4W/m・K であった。
【0070】反射層はAuをターゲットに用いてスパッ
タ法により形成し、厚さは1000A とした。保護層
は、紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布後、
紫外線照射により硬化して形成した。硬化後の保護層厚
さは5μm であった。
【0071】サンプルに7.0mWのレーザー光を照射し
て、記録層を初期化(結晶化)した。
【0072】初期化後のサンプルをCDの2倍の線速度
(2.8m/s )で回転させながら、393kHz の信号
(11T信号)を記録し、その再生信号のC/Nを測定
した。また、記録部の反射率を測定し、変調度{(未記
録部の反射率−記録部の反射率)/未記録部の反射率}
を算出した。結果を表1に示す。
【0073】また、初期化後のサンプルを線速度2.8
m/s で回転させながら、周波数1440kHz の信号でオ
ーバーライトを行ない、消去率(記録後のC/N−消去
用光ビーム照射後のC/N)を求めた。結果を表1に示
す。
【0074】また、初期化後のサンプルを線速度2.8
m/s で回転させながら、393kHzの信号を連続して記
録し、C/Nが45 dB まで低下するまでの記録回数
と、5000回記録後の変調度とを調べた。結果を表1
に示す。なお、表1において5000回記録後の変調度
が測定不可と表示してあるものは、記録による基板や誘
電体層のダメージが大きく、トラッキングがとれずに測
定できなかったもの、あるいは再生信号が明瞭でなく測
定不可能であったものである。
【0075】なお、記録用光ビームのパワーPW が12
mW付近でC/Nが頭打ちとなったため、上記各測定にお
けるPW は14.0mWとした。また、消去用光ビームの
パワーPE は6.5mW、再生用光ビームのパワーは1.
0mWとした。これらの光ビームの波長は、780nmとし
た。
【0076】<サンプルNo. 2−1、2−2>第一上部
誘電体層または第二上部誘電体層を形成しなかった以外
はサンプルNo. 1と同様にして作製した。これらについ
てもサンプルNo. 1と同様な測定を行なった。結果を表
1に示す。
【0077】<サンプルNo. 3−1〜3−6>第一上部
誘電体層の厚さおよび第二上部誘電体層の厚さを表1に
示す値とした以外はサンプルNo. 1と同様にして作製し
た。これらについてもサンプルNo. 1と同様な測定を行
なった。結果を表1に示す。
【0078】<サンプルNo. 4−1〜4−8>記録層の
組成を表1に示すものに変更した以外はサンプルNo. 1
と同様にして作製した。これらについてもサンプルNo.
1と同様な測定を行なった。結果を表1に示す。
【0079】
【表1】
【0080】サンプルNo. 1は、製造直後で記録層が非
晶質状態のときの反射率が4.5%、初期化後の反射率
が27%であった。したがって、得ることのできる変調
度は最大で83%となるが、実際の記録に際しても、理
論的な最大値に近い79%の変調度が得られている。ま
た、繰り返し記録における変調度の劣化も少なく、消去
率も良好である。また、C/Nも良好であり、繰り返し
記録におけるC/N劣化も小さい。
【0081】これに対し、サンプルNo. 1から第一誘電
体上部誘電体層51を除いた構成のサンプルNo. 2−1
は、製造直後で3%、初期化後で31%の反射率を示し
たので、得ることのできる変調度は最大で90%である
が、実際の記録に際しては67%の変調度しか得られて
いない。また、消去率も低い。なお、サンプルNo. 2−
1において、第二上部誘電体層の厚さを100 Aまで薄
くし、記録層の冷却速度を向上させた構成としたとこ
ろ、変調度は80%まで向上したが、消去率が10 dB
以下まで低下してしまった。単一の光ビームで強度変調
によりオーバーライト記録を行なう場合には、30 dB
以上の消去率が実用上必要とされるので、この構成のデ
ィスクではオーバーライト記録が不可能である。
【0082】サンプルNo. 1から第二上部誘電体層52
を除いた構成のサンプルNo. 2−2は、変調度やC/N
ではサンプルNo. 1よりやや劣る程度の特性であるが、
繰り返し記録における変調度およびC/Nの劣化が著し
い。
【0083】第一上部誘電体層51または第二上部誘電
体層52が厚いサンプルNo. 3−3および3−5は、記
録層の冷却速度が遅くなるため変調度、C/Nともに低
くなっており、それに伴ない繰り返し特性も低くなって
いる。第一上部誘電体層51が薄いサンプルNo. 3−4
では、変調度が低くなっている。第二上部誘電体層52
が薄いサンプルNo. 3−6では、記録時の第一上部誘電
体層51の劣化が抑えられず、サンプルNo. 2−2と同
様な結果を示している。
【0084】記録層がVを含まないサンプルNo. 4−3
は、変調度およびC/NがサンプルNo. 1よりも低くな
っており、繰り返し記録における変調度およびC/Nも
サンプルNo. 1を大きく下回る結果となっている。これ
は、記録層の結晶転移速度が速いために記録時の非晶質
化が困難になったためであると考えられる。
【0085】Vは含むが他の元素の比率が本発明範囲を
外れている記録層をもつサンプルNo. 4−4では、記録
特性がサンプルNo. 4−3よりもさらに低くなってい
る。これも、記録層の結晶転移速度が速いためであると
考えられる。また、サンプルNo. 4−5〜4−8でも特
性が著しく低くなっている。
【0086】なお、記録層の厚さを1000 Aとした以
外はサンプルNo. 1と同様にして作製したサンプルで
は、記録層の冷却速度が遅くなったため、サンプルNo.
1に対し変調度が30%、C/Nが15 dB 低下した。
【0087】また、第一上部誘電体層51の窒化アルミ
ニウムのAl/(Al+N)を28原子%とした以外は
サンプルNo. 1と同様にして作製したサンプルでは、初
期の変調度およびC/NはサンプルNo. 1と同等であっ
たが、繰り返し記録可能回数が1000回以下となって
しまった。第一上部誘電体層51の強度が低くなったた
めと考えられる。一方、Al/(Al+N)を73原子
%とした場合には、変調度が50%以下まで低くなって
しまった。
【0088】また、第二上部誘電体層52のSiO2
(ZnS+SiO2 )を5モル%とした以外はサンプル
No. 1と同様にして作製したサンプルでは、繰り返し記
録可能回数が1000回以下となってしまい、SiO2
/(ZnS+SiO2 )を60モル%としたサンプルで
も、繰り返し記録可能回数が1000回以下となった。
【0089】上記各サンプルの第一上部誘電体層を窒化
アルミニウムから窒化ケイ素{Si/(Si+N)=4
5原子%}に替えたサンプルについても上記と同様な測
定を行なったところ、それぞれ窒化アルミニウムを用い
た場合と同等の特性が得られた。また、窒化アルミニウ
ムから酸化アルミニウムに替えた場合にも、本発明の効
果が認められた。
【0090】また、上記各サンプルにおいて、記録層の
Sbの少なくとも一部をBiに替えた場合でも、同等の
特性が得られたが、Bi置換量がSbの50原子%を超
えると、記録層の吸収係数が高くなって光学的に取り得
る結晶−非晶質間の反射率差が小さくなり、変調度が減
少してしまった。Vの少なくとも一部をTiに替えた場
合でも、同等の特性が得られた。また、Vの少なくとも
一部を、Zr、Hf、Nb、Ta、Mn、WおよびMo
の1種以上に替えた場合にも、本発明の効果が認められ
た。また、Agの少なくとも一部をAuに替えた場合
は、Ag単独に比べ結晶化速度が若干速くなったが、V
の添加量を増加することによってAg単独と同等の結果
が得られた。
【0091】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光記録媒体の構成例を示す部分断面図
である。
【図2】本発明の光記録媒体の構成例を示す部分断面図
である。
【符号の説明】
1 光記録媒体 2 基板 3 下部誘電体層 31 高屈折率層 32 低屈折率層 4 記録層 51 第一上部誘電体層 52 第二上部誘電体層 6 反射層 7 保護層
フロントページの続き (72)発明者 富永 淳二 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、下部誘電体層、記録層、記録
    層に接している第一上部誘電体層、第二上部誘電体層お
    よび反射層をこの順で有し、光ビーム照射により前記記
    録層の結晶状態が変化して情報の記録および消去が行な
    われる光記録媒体であって、 前記記録層が、A(Aは、Agおよび/またはAuであ
    る)、B(Bは、Sbおよび/またはBiである)、C
    (Cは、Teおよび/またはSeである)、Inおよび
    M(Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mn、
    WおよびMoから選択される少なくとも1種の元素であ
    る)を含む記録材料を含有し、前記記録材料中における
    各元素の原子比が、 式 {(Aab1-a-bx (In0.50.5y
    1-x-y1-zz (上記式において、 0.10≦a≦0.40、 0.10≦b≦0.40、 0.20≦x≦0.80、 0.01≦y≦0.60、 0.001≦z≦0.20 である)で表わされ、前記第一上部誘電体層が、窒化ア
    ルミニウム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの少な
    くとも1種を含有し、 前記第二上部誘電体層が第一上部誘電体層よりも熱伝導
    率の低い材質から構成されていることを特徴とする光記
    録媒体。
  2. 【請求項2】 前記第一上部誘電体層が窒化アルミニウ
    ム、窒化ケイ素および酸化アルミニウムの少なくとも1
    種から実質的に構成され、金属と窒素と酸素との合計に
    対する金属の比率が30〜70原子%である請求項1の
    光記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記第二上部誘電体層が硫化亜鉛を含有
    する請求項1または2の光記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記第二上部誘電体層が酸化ケイ素を含
    有する請求項1〜3のいずれかの光記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記第二上部誘電体層が、硫化亜鉛と酸
    化ケイ素とから実質的に構成され、硫化亜鉛をZnS
    に、酸化ケイ素をSiO2 にそれぞれ換算したとき、S
    iO2 /(ZnS+SiO2 )が10〜50モル%であ
    る請求項1または2の光記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記第一上部誘電体層の厚さが50〜5
    00 Aである請求項1〜5のいずれかの光記録媒体。
  7. 【請求項7】 前記第二上部誘電体層の厚さが50〜5
    00 Aである請求項1〜6のいずれかの光記録媒体。
  8. 【請求項8】 前記記録層の厚さが100〜500 Aで
    ある請求項1〜7のいずれかの光記録媒体。
  9. 【請求項9】 A中の50原子%以上がAgであり、B
    中の50原子%以上がSbであり、C中の50原子%以
    上がTeである請求項1〜8のいずれかの光記録媒体。
  10. 【請求項10】 光ビームに対する記録層の相対速度が
    1.0〜10.0m/s で使用される請求項1〜9のいず
    れかの光記録媒体。
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