JPH08175016A - 相変化型光記録媒体 - Google Patents

相変化型光記録媒体

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JPH08175016A
JPH08175016A JP6335764A JP33576494A JPH08175016A JP H08175016 A JPH08175016 A JP H08175016A JP 6335764 A JP6335764 A JP 6335764A JP 33576494 A JP33576494 A JP 33576494A JP H08175016 A JPH08175016 A JP H08175016A
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JP
Japan
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optical recording
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phase
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JP6335764A
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English (en)
Inventor
Masato Harigai
眞人 針谷
Yoshiyuki Kageyama
喜之 影山
Yujiro Kaneko
裕治郎 金子
Michiaki Shinozuka
道明 篠塚
Koji Deguchi
浩司 出口
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録感度が高く、オーバーライトが可能で高
反射率、高コントラストが得られる相変化型光記録媒体
を提供する。 【構成】 記録層がCuと、Sbと、Se及びSのうち
から選ばれる少なくとも1種のカルコゲナイド元素と、
As、P及びNのうちから選ばれた少なくとも1種の元
素とを主成分とした相変化型光記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は相変化型光記録媒体に関
する。
【0002】
【従来の技術】相変化型光記録媒体それ自体は以前より
知られ、多くの技術文献が紹介されている。近時はCD
(コンパクトディスク)の完全互換をめざしたものが注
目されるようになってきている。例えばIn−Seを
記録層に、SiO2を誘電体層に、そしてCuを反射層
に利用したもの(第4回相変化記録研究会シンポジウム
予稿集第82〜86頁)、GeSbTeを記録膜とし
て、誘電体層にZnS・SiO2、SiO2を用い、反射
層にAuを利用したもの(第5回相変化記録研究会シン
ポジウム予稿集第9〜14頁)、また記録材料にGe
Te、誘電体層にTa25、SiO2を利用し、反射層
にAuを用いた系も提案されている(特開平5−242
531号)。
【0003】これらはいずれも光記録媒体の層構成によ
る多重干渉を利用して、高反射率・高コントラストを実
現しようとしているが、InSeを記録膜とした系は消
去をDC光で行なっており、しかも1回では実用レベル
の消去比まで到達していない。加えて、GeSbTe又
はGeTeを記録層とした系は、記録に高パワーを必要
とするため記録感度が良好でない、といった欠点があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、記録
感度が高く、しかも、オーバーライトが可能で高反射
率、高コントラストが得られる、即ちCD完全互換用に
適した相変化型記録媒体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一
に、光の照射前後で光学定数が変化する特性をもつ記録
層を有する光記録媒体において、該記録層がCuとSb
と、Se及びSのうちから選ばれる少なくとも一種のカ
ルコゲナイド元素と、AS、P及びNのうちから選ばれ
る少なくとも一種の元素とを主成分としたことを特徴と
する相変化型記録媒体が提供される。
【0006】本発明によれば、第二に、記録材料の安定
相と準安定相との間の相変化を利用することにより記録
及び消去を行う光記録媒体において、該記録材料の安定
状態が化学量論組成かそれに近いCu3SbSe4又はC
3SbS4であり、この格子内にAs、PもしくはNが
組み込まれていることを特徴とする相変化型光記録媒体
が提供される。この光記録媒体においては、記録時は準
安定状態としてのアモルファス状態であるが、初期化及
び消去時には安定状態としての化学量論組成又はそれに
近いCu3SbSe4或いはCu3SbS4が結晶状態にあ
るのが望ましい。
【0007】本発明の第三によれば、記録材料の結晶状
態とアモルファス状態との相変化を利用する光記録媒体
において、その記録層の重量組成が下記式(I) (Cu3SbSe4x100-x又は(Cu3SbS4x100-x (I) (但し、MはAs、P及びNから選ばれる少なくとも一
種の元素、80≦x≦95である。)で表わされること
を特徴とする相変化型光記録媒体が提供される。
【0008】以下に本発明をさらに詳細に説明する。通
常、相変化型光記録媒体(以降単に「光記録媒体」とい
うことがある)はCDと完全互換であるためには、初期
状態又は消去状態(結晶状態)での反射率R1が70%
以上、かつ記録後(アモルファス状態)の反射率R2
対するコントラスト(R1−R2)/R1が0.6以上で
あることが要求されている。これを実現する為に、一般
に光記録媒体の層構成による多重干渉を利用する方法が
提案されている。例えばInSeを記録層とし、これを
SiO2誘電体層でサンドイッチし、Cuを反射層とし
た光記録媒体が「第4回相変化記録研究会予稿集第82
〜86頁」で報告されている。しかし、ここに記載され
た光記録媒体は、高い反射率(70%)とコントラスト
(0.6)を有し、13mWというパワーで記録されて
いるものの、消去は必ずしも完全とはいえず実用化に問
題が残されている。
【0009】一方、GeSbTeを記録層とし、ZnS
・SiO2を誘電体層、Auを反射層とした構成の光記
録媒体も提案(第5回相変化記録研究会予稿集第9〜1
4頁)されており、反射率、コントラストの点では問題
ないが、記録に要するレーザパワーがディスク上で30
mW近くを必要としているため感度が悪くこれまた実用
的でない。また、高パワーを必要とするため、熱ダメー
ジが大きく、繰り返し特性が悪い。さらにGeTeを記
録層、Ta25を誘電体層、そしてAuを反射層とした
構成の光記録媒体も提案(特開平5−242531号)
されているが、GeTeは融点が725℃であり、これ
も記録に要するパワーが極めて高いことが予想され現実
的でない。
【0010】これらに対して、本発明においては、光記
録材料に低融点でしかもアモルファス化しやすい材料を
選び、また、誘電体層及び反射層に比較的熱伝導率の高
い材料を選んでいるため、低パワーで記録できると同時
に熱的ダメージが少なく、繰り返し特性の向上が期待で
きる。更に、光記録材料のバンドギャップも比較的大き
いため、干渉効果が利用しやすく、高反射率、高コント
ラストの光記録媒体を得ることができる。
【0011】即ち、前記第一及び第二にあげた本発明の
光記録媒体に係る記録層の特性は、基本的には、Cu3
SbSe4もしくはCu3SbS4とほぼ同等であるた
め、融点が各々426℃、556℃と相変化材料の中で
は極めて低温である(例えば、比較のInSeは660
℃、GeSbTeは約610℃、GeTeは725℃で
ある)。従って、CD完全互換用の光記録媒体の大きな
問題点である記録パワーが高パワーでなければ記録でき
ない(反射率が初期化時で70%以上あるため記録に高
パワーを必要とする)という技術課題を本発明では低融
点材料を用いることにより達成が期待される。また、A
S、P、N等V族の元素が添加されているため、ネット
ワーク構造を作りやすくなっていることから、記録時に
おいてより非晶質化しやすい状態にある。従って高感度
化が期待される。加えて、例えばCu3SbSe4のバン
ドギャップは約0.8eVといわれており、膜厚の制御
により十分透過光成分も期待できるため、干渉効果を利
用できるので、高反射率、高コントラスト化を光記録媒
体の層構成を調整することにより実現できるようにな
る。
【0012】前記第三にあげた本発明の光記録媒体に係
る記録層は特にそこで用いられる記録層組成がある範囲
に特定されたものからなっており、その範囲にある限
り、融点がCu3SbSe4単独の426℃、又はCu3
SbS4単独の459℃に近い値をとり、記録時の高感
度が期待できると同時に、添加物としてのAs、P、N
の効果、即ちガラス化を容易にすることが可能となる。
【0013】本発明の光記録媒体においては、記録層の
上面及び下面にAlN−Y23からなる誘電体層を設け
るのが望ましい。その結果、(a)誘電体層を設けるこ
とにより、干渉効果を大きくし、高反射率、高コントラ
ストが実現され、(b)誘電体層材料としてAlN−Y
23を用いることによりAlNの熱伝導率を低下させる
原因となる酸素(酸素がAlNのN格子サイトと置換し
Alサイトに欠陥を生じさせフォノン伝導を散乱させ
る)がY22と反応し、これにトラップされるため酸素
によるAlNの欠陥が発生せず高熱伝導を有する保護膜
となる。従って、光記録媒体は急冷構造となるため記録
層の低融点とも関連してアモルファス化しやすくなるの
でオーバーライトが容易になると同時に繰り返し特性も
向上する。
【0014】誘電体層材料AlN−Y23ではY23
が1〜10重量%であるのが望ましい。Y23の量がこ
の範囲内にあれば、AlN本来の特徴である高熱伝導率
が維持されるためである。
【0015】また、このAlN−Y23は焼結法により
作成されたターゲットを用いて形成されるのが有利であ
る。その理由の一つは、AlN−Y23を焼結すること
により、AlN中の酸素とY2OとがむすびついてAl
N中への酸素の固溶を防止すると同時にAlN焼結体の
緻密化を促進し、高品質なスパッタ用ターゲットを製造
するのが可能となるためである。理由の第二は、このタ
ーゲットを利用してスパッタ法により製膜することによ
り、高熱伝導率のAlN−Y23の製膜が可能となり、
記録に際してアモルファス化が容易となり高感度化が期
待できると同時に、光記録媒体に対する熱的ダメージが
低下するため、繰り返し特性が向上するようになる。
【0016】更に、この誘電体層の振幅減衰係数が40
0nmから850nmまでの波長範囲で0.2以下であ
るのが、光記録媒体の高反射率、高コントラストを実現
するために、干渉効果を最大限に利用できることから望
ましい。
【0017】本発明の光記録媒体においては、最上層に
AgW合金からなる反射放熱層を形成しておくのも効果
的である。これはAgの高反射率と高熱伝導率を利用し
て、入射光の損失を防止すると同時に記録時のアモルフ
ァス化を容易にするのに役立つからであるが、Ag単独
では強度があまり強くないため熱的ダメージをうけやす
いのでWを添加して強度の増加をはかり、繰り返し特性
の向上を図っている。
【0018】この反射放熱層を形成するAgW合金は、
Wの含有量が15〜35重量%の範囲にあるのがよい。
Wの量が前記範囲にあれば反射放熱層の強度が向上する
と同時に反射率も75%以上有することが可能となる。
【0019】次に、本発明の具体的構成を図面を参照し
て説明する。図1は本発明の構成例を示すもので、基板
1上に下部耐熱保護層2、記録層3、上部耐熱保護層
4、反射放熱層5が設けられている。耐熱保護層2、4
はかならずしも記録層3の両側に設ける必要はないが、
基板1がポリカーボネート樹脂のように耐熱性が低い材
料の場合には下部耐熱保護層2を設けることが望まし
い。
【0020】基板1の材料は通常、ガラス、セラミック
スあるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コストの点
で好適である。樹脂の代表例としては、ポリカーボネー
ト樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹
脂、アクリロニトリルースチレン共重合体樹脂、ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、
フッ素樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂などがあげられ
るが、加工性、光学特性などの点でポリカーボネート樹
脂が好ましい。また、基板1の形状はディスク状、カー
ド状あるいはシート状であってもよい。
【0021】耐熱保護層2、4は誘電体層としての機能
以外に干渉層としての機能、熱の拡散としての機能も有
することから、これらの機能を最大限に生かすために、
層厚は200〜3000Å好ましくは500〜2000
Åとするのがよい。200Å以下の場合は耐熱保護層と
しての機能がなくなり、3000Å以上になると界面剥
離が生じやすくなる。
【0022】記録層3は、一般的にはスパッタ法により
形成され、その膜厚は100〜1000Å、好ましくは
200Å〜500Åである。100Åより薄いと光吸収
能が著しく低下し、記録層としての機能を失う。一方、
1000Åより厚いと透過光が少なくなるので干渉効果
が期待できなくなる。
【0023】反射放熱層5は、一般的にはスパッタ法に
より形成され、その膜厚は500〜3000Å、好まし
くは700〜2000Åである。
【0024】
【実施例】次に、実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明する。
【0025】実施例1 ピッチ1.6μm、深さ700Åの溝付き、厚さ1.2
mm、直径120mmφのポリカーボネート基板上に表
1に示す構成により、下部耐熱保護層、記録層、上部耐
熱保護層及び反射放熱層を順次スパッタ法により積層し
た。この時、記録層単独及び耐熱保護層単独の光学定数
を測定するため、50×50×1mmのガラス基板をセ
ットしておいた。
【0026】
【表1】
【0027】また、表2にガラス基板上にスパッタされ
た記録層及び誘電体層の光学定数を示した。記録層はス
パッタ後の状態(アモルファス)と250℃処理(クリ
スタル)後のものである。併せて、この光学定数を用い
て記録媒体の光学シュミレーションの結果も示す。
【0028】
【表2】
【0029】次にディスク特性を評価した。先ず得られ
たディスク初期化後、波長780nm、線速1.3m/
s、記録周波数f1=0.4MHzで記録した後、f2
0.72MHzでオーバーライトを行なった。その時の
C/Nと消去比を表3に示す。
【0030】
【表3】
【0031】また、このものの記録後の反射率は25
%、消去後の反射率は68%であり、コントラストは
0.63であった。これより本発明の光記録媒体がCD
完全互換としての可能性を有することがわかった。ま
た、くり返しは50回までは実用上問題がないことがわ
かった。
【0032】実施例2 実施例1と同様な方法で表4に示す構成のディスクを作
製した。そしてこの時記録層単独の光学定数を測定した
値を表5に、そしてディスク特性を表6に示す。ディス
ク評価条件は実施例1と同じである。
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】
【表6】
【0036】また、記録後の反射率は28%、消去後の
反射率は71%であり、コントラストは0.61であっ
た。従って、本発明の光記録媒体はCD完全互換として
の可能性を有していることが判った。また、オーバーラ
イト時のくり返しは約40回程度であった。
【0037】実施例3 実施例1、2と同様な方法で表7に示す構成のディスク
を作製した。そしてこの時、記録層単独の光学定数を測
定した値を表8に、ディスク特性を表9に示す。
【0038】
【表7】
【0039】
【表8】
【0040】
【表9】
【0041】また記録後の反射率は25%、消去後の反
射率は74%であり、コントラストは0.66であっ
た。これより本発明の光記録媒体がCD完全互換として
の可能性を有することがわかった。
【0042】
【発明の効果】請求項1、2、3及び4の発明によれ
ば、光記録材料としてCu3SbSe4もしくはCu3
bS4を利用し、これに添加物としてN、P、Asの少
なくとも一種の元素を加えることができる。それによ
り、Cu3SbSe4又はCu3SbS4は融点が各々42
6℃、556℃と相変化型光記録材料としては、極めて
低く記録層の反射率が高くて記録時のレーザ光の吸収効
率が悪いにもかかわらず十分にアモルファス化が低パワ
ーのレーザ光で可能となる効果を有する。またAs、
P、N等第V族の添加は、構造的にネットワークを作り
やすくする為に、前記と同様に品質にこだわる必要が少
なくなる効果を持つので、記録が容易になる。
【0043】請求項5の発明によれば、耐熱保護層とし
てAlN−Y23を用いたことにより高熱伝導率の耐熱
保護層を提供できる。この場合AlN単独であると酸素
がAlNのNサイトと置換してAlサイトに欠陥を生
じ、これがフオノンの散乱源となり熱伝導率を低下させ
るが、Y23は酸素と反応する為、AlNの欠陥発生を
防止して、熱伝導率の低下を防止する効果をもたらす。
【0044】請求項6の発明によれば、酸素の影響をな
くすと同時に高い熱伝導率のAlN−Y23を提供でき
る。請求項7の発明によれば、焼結法によりAlN−Y
23スパッタ用ターゲットを作成するため、AlN中の
酸素がY23と反応し、AlN中への酸素の固溶を防止
すると同時に緻密なターゲットが得られる。
【0045】請求項8の発明によれば、干渉効果が起り
やすくなるため、高反射率、高コントラスト化の設計が
しやすくなる。請求項9及び10の発明によれば、反射
放熱層にAg−W含金(W:15〜35wt%)を用い
たことにより強度の大きい膜が実現でき、高反射率も得
られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の相変化型光記録媒体の一例の構成を表
わした図。
【符号の説明】
1 基板 2 下部耐熱保護層 3 記録層 4 上部耐熱保護層 5 反射放熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠塚 道明 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 出口 浩司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の照射前後で光学定数が変化する特性
    をもつ記録層を有する光記録媒体において、該記録層が
    CuとSbと、Se及びSのうちから選ばれる少なくと
    も一種のカルコゲナイド元素とAs、P及びNのうちか
    ら選ばれる少なくとも一種の元素とを主成分としてなる
    ことを特徴とする相変化型記録媒体。
  2. 【請求項2】 記録材料の安定相と準安定相との間の相
    変化を利用することにより記録及び消去を行う光記録媒
    体において、該記録材料の安定状態が化学量論組成かそ
    れに近いCu3SbSe4又はCu3SbS4であり、この
    格子内にAs、PもしくはNが組み込まれていることを
    特徴とする相変化型光記録媒体。
  3. 【請求項3】 記録時は準安定状態としてのアモルファ
    ス状態であるが、初期化及び消去時には安定状態として
    化学量論組成かそれに近いCu3SbSe4又はCu3
    bS4が結晶状態であることを特徴とする請求項2記載
    の相変化型光記録媒体。
  4. 【請求項4】 記録材料の結晶状態とアモルファス状態
    との相変化を利用する光記録媒体において、その記録層
    の重量組成が下記式(I) (Cu3SbSe4x100-x又は(Cu3SbS4x100-x (I) (但し、MはAs、P及びNから選ばれる少なくとも一
    種の元素、80≦x≦95である。)で表わされること
    を特徴とする相変化型光記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記記録層の上面及び下面に耐熱保護層
    としてAlN−Y23からなる誘電体層を設けたことを
    特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の相変化型光
    記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記誘電体層のAlN−Y23におい
    て、Y23の量が1〜10重量%である請求項5記載の
    相変化型光記録媒体。
  7. 【請求項7】 前記誘電体層のAlN−Y23は焼結法
    により作成されたターゲットを用いて形成されたもので
    ある請求項5又は6記載の相変化型光記録媒体。
  8. 【請求項8】 前記誘電体層の振巾減衰係数が400n
    mから850nmまでの波長範囲で0.2以下である請
    求項5記載の相変化型光記録媒体。
  9. 【請求項9】 最上層にAgW合金からなる反射放熱層
    を有する請求項1〜8のいずれかに記載の相変化型光記
    録媒体。
  10. 【請求項10】 前記反射放熱層材料のAgW合金は、
    Wの量が15〜35重量%のものである請求項9記載の
    相変化型光記録媒体。
JP6335764A 1994-12-21 1994-12-21 相変化型光記録媒体 Pending JPH08175016A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103787283A (zh) * 2014-01-03 2014-05-14 安徽大学 一种Cu3SbSe4三元纳米球的制备方法
CN104047059A (zh) * 2014-05-26 2014-09-17 浙江大学 制备热电材料用的Cu3SbSe4纳米晶体及其合成方法
CN105923653A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 武汉理工大学 纳米Cu3SbS4三元半导体材料的制备方法

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