JPH10320831A

JPH10320831A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPH10320831A
Application number: JP9146003A
Authority: JP
Inventors: Masato Harigai; 眞人針谷; Mikio Kinoshita; 幹夫木下; Yoshiyuki Kageyama; 喜之影山; Hiroko Iwasaki; 博子岩崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱保護層材料と共に記録媒体を構成するこ
とで、低線速から高線速下での記録、再生、消去の繰り
返し性能及び記録感度に優れる相変化型光記録媒体を提
供すること。【解決手段】案内溝を有する基板上に下部耐熱誘電体
層（以下下部保護層とする）、記録層、上部耐熱保護層
（以下上部保護層とする）、反射放熱層、そして環境保
護層を順次積層してなる相変化型光記録媒体において、
該上下保護層材料が、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏの元素からな
ることを特徴とする光記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、書き替え可能な光
記録媒体の分野に応用可能な相変化型記録媒体に間する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、レーザビームの照射により情報の
記録、再生、消去が可能な光記録媒体としては相変化型
光記録媒体が知られており、単一ビームによるオーバー
ライトが可能なものとして注目されている。この相変化
型光記録媒体の構成は、一般にポリカーボネート基板上
に下部保護層、記録層、上部保護層、反射放熱層が順次
設けられたものとなっている。記録材料の代表的なもの
としては、Ｇｅ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｔｅ
−Ｓｎ等のカルコゲン系材料（米国特許第３５３０４４
１号明細書に開示）、記録／消去の繰り返し特性の向上
を目的としたＧｅ−Ｔｅ−Ｓｅ−Ｓｂ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ
ｂの組成比を特定した材料（特開昭６２−７３４３８号
公報、特開昭６３−２２８４３３号公報等に記載）等の
提案もなされている。一方、保護層材料としては、酸化
物としてのＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃そして窒化物としてのＢ
Ｎ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮが公知のものとして知られてい
る。

【０００３】しかしながら、これらの材料を用いた保護
層はレーザ照射による加熱、冷却サイクルによる熱ダメ
ージのために保護層が変質し、信頼性の低下につながる
ことが指摘されている。これを解決するために、ＺｎＳ
とＳｉＯ₂の混合材料が提案されており（特開昭６３−
２５９８５５号公報、特公平４−７４７８５号公報
等）、これらの材料を保護層に用いることにより、高線
速対応の記録媒体においては、繰り返し性能は大きく向
上したが、一方で、コンパクトディスク対応の低線速対
応の場合は未だ繰り返し特性に不満が残る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
保護層材料と共に記録媒体を構成することで、低線速か
ら高線速下での記録、再生、消去の繰り返し性能及び記
録感度に優れる相変化型光記録媒体を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】相変化型光記録媒体は、
その動作原理から、レーザ光による記録層の溶融凝固の
繰り返しのため、記録層における物質流動に起因する耐
熱保護層との界面剥離や、耐熱保護層のレーザ光による
熱衝撃によるクラック発生等による記録媒体の劣化が生
じる場合がある。特に耐熱保護層は、相変化型光記録媒
体の場合、記録層で吸収されたレーザ光による熱の制御
を行ない、ジッターの少ない良好な記録マークを低パワ
ーで実現させることや、多くの繰り返しにおいても信頼
性の高い記録媒体を提供する上で極めて重要な役を担っ
ている。このような機能を実現するために耐熱保護層に
要求される特性として以下のことが挙げられる。（１）熱衝撃に強いこと。（２）熱伝導率を目的とする光記録媒体により制御でき
ること。（３）レーザ光が記録層において効率的に吸収されるた
めに適度な屈折率を有していること。（４）化学的に安定であること。以上の点を考慮して本発明はなされた。

【０００６】本発明の光記録媒体は、耐熱保護層の材料
としてＺｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏの元素から成るもの、及び、
これがＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｉＯ₂の化合物の混合となっ
ているものである。即ち、耐熱衝撃に富む材料としてＳ
ｉＯ₂がよく知られているが、これを耐熱保護層として
単独で使用した場合、熱膨脹率が極めて小さいため、記
録材料の熱膨脹率と整合がとれないため剥離しやすい。
これを補償するため、ＺｎＳとの混合させた系（特開昭
６３−２５９８５５号公報、特公平７−１１１７８６号
公報等）が提案され、極めて優れた特性を示している。
しかしながら、ＺｎＳ・ＳｉＯ₂保護層は熱伝導率が〜
１Ｗ／ｍ・Ｋと低い値を示し、他の保護層材料と比較し
て小さいといえる。したがって、コンパクトディスク対
応の低線速下での繰り返し特性においては、低い熱伝導
率のため、記録時の熱の放熱が十分でないので、繰り返
し特性及びマークのジッター特性が劣化する傾向があ
る。そこで、熱伝導率を大きくするために、ＺｎＯをＺ
ｎＳ・ＳｉＯ₂に混合させたことが本発明の特徴となっ
ている。また、ＺｎＯが加わることにより、屈折率は
１．９とＺｎＳ・ＳｉＯ₂の２．１よりも小さくなるた
めに、保護層にはさまれた光記録層での光の閉じ込め効
率が向上するため、レーザ光の有効利用が可能となり、
記録感度の向上が期待できる。

【０００７】本発明の光記録媒体には、前記ＺｎＳ・Ｚ
ｎＯ・ＳｉＯ₂の組成比が調整されたものを包含する。
これらの組成比を調整することにより、熱伝導率を制御
させ、目的とするディスクの仕様に対応して、低線速か
ら高線速での記録等において、信頼性の高い光記録媒体
を提供できる。特に近年注目されているコンパクトディ
スクの書き替え型ＣＤ−Ｅ及びＤＶＤ−ＲＡＭの繰り返
し特性等を大幅に向上することができる。これは、Ｚｎ
Ｏが大きな熱伝導率を有することにあることは上述した
とおりである。このように低線速から高線速に対応させ
るためには、保護層の熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜２
４．０Ｗ／ｍ・Ｋの間にあればよいことが実験でわかっ
た。そのためには、ＺｎＳ・ＺｎＯ・ＳｉＯ₂の組成を
（ＺｎＳ）α（ＺｎＯ）β（ＳｉＯ₂）γとした時、３
０≦α≦９０、５≦β≦５０、５≦γ≦３０、α＋β＋
γ＝１００（但しモル％）となるように調整すればよ
い。

【０００８】本発明においては、さらに、記録層として
Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系の材料と、それにＶ族の窒素
又は塩素を少なくとも１つ添加したものを用い、更に前
記の保護層を併用することにより、記録感度及び繰り返
し性能の優れた光記録媒体を提供できる。Ａｇ−Ｉｎ−
Ｓｂ−Ｔｅ系記録材料は、高い記録感度と、オーバーラ
イト時の消去特性の良好な記録層として提案されている
（特開平２−３７４６６号公報、特開平２−１７１３２
５号公報、特開平４−１４１４８５号公報等）。但し、
この記録材料もコンパクトディスク対応の線速下での繰
り返し特性は従来のＺｎＳ・ＳｉＯ₂系では十分といえ
ず、本発明により熱伝導率を大きく制御できるＺｎＳ・
ＺｎＯ・ＳｉＯ₂保護層との併用によって繰り返し特
性、記録感度の優れた光記録媒体を提供することができ
る。

【０００９】すなわち、本発明は、相変化型光記録媒体
の保護層材料として新規なものを提供できる。また、本
発明においては、ＺｎＳとＺｎＯとＳｉＯ₂の混合によ
り、第１に熱伝導率の大きなＺｎＯの存在のために、熱
伝導率を大きく制御することが可能となり、保護層の熱
設計の範囲が拡大される。したがって、目的に対応した
線速下での繰り返し特性を向上させることができる。第
２に、ＺｎＯは、II−VI族のワイドギャップ系の中でも
屈折率が〜２．２と最も小さい。したがって、ＺｎＳ・
ＳｉＯ₂よりも屈折率が小さくなるために、バンドギャ
ップの小さな記録層（即ち屈折率の大きな）をはさんだ
構成の場合、光の閉じ込め効率が向上し、記録感度の優
れた記録媒体を提供できる。

【００１０】さらに、本発明においては、目的に応じ
た、即ち低線速から高線速まで対応可能な高品質（繰り
返し特性、記録感度等）な光記録媒体を実現するために
は、耐熱保護層の熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜２４．
０Ｗ／ｍ・Ｋの間にあることが必要であり、そのために
は、（ＺｎＳ）α（ＺｎＯ）β（ＳｉＯ₂）γとした
時、３０≦α≦９０、５≦β≦５０、５≦γ≦３０、α
＋β＋γ＝１００（但しモル％）となるように調整すれ
ばよい。即ち、書き替え可能なコンパクトディスク、Ｃ
Ｄ−Ｅの場合を例にとると、線速１．２ｍ／ｓの低線速
下オーバーライトを繰り返した時、低線速のため、記録
時の溶融、凝固に伴う熱の放熱が従来の保護層の場合は
熱伝導率が小さいためにうまく機能せず、熱ダメージが
おおきくなる結果、繰り返し特性の劣化となって現われ
てくる。これに対し、ＺｎＯを混在させた系は、ＺｎＯ
の熱伝導率が大きいので組成比の調整により熱伝導率を
広い範囲にわたって制御できるために、低線速下のオー
バーライトにおいても良好な繰り返し特性を有する記録
媒体を提供できる。

【００１１】さらに、本発明においては、記録層にＡｇ
−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料及びこれに、窒素又は塩素の
うち少なくとも１種の元素が添加されるものを包含す
る。即ち、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料は、相変化型
記録材料として従来から提案されているＧｅ−Ｓｂ−Ｔ
ｅ系材料に比べ、記録感度及び消去特性が優れていると
されているが、これは、融点が低いことと、消去時の結
晶粒が微細で均一なためと考えられる。さらに、これに
窒素を添加した系は繰り返し特性を向上させる機能を
し、また、塩素の添加は光の吸収を増加させ記録感度を
向上させる記録媒体を提供できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の記録媒体の構成を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の記録媒体の構成例
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。耐熱保護層は必ずしも記録層
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
耐熱層を設けることが望ましい。基板（１）の材料は、
通常、ガラス、セラミックス或いは樹脂であり、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−スチレ
ン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタ
ン樹脂等が挙げられるが、加工性、光学特性等の点でポ
リカーボネート樹脂が好ましい。また、基板の形状はデ
ィスク状、カード状或いはシート状であってもよい。

【００１３】誘電体層は本発明によるＺｎＳ・ＺｎＯ・
ＳｉＯ₂を用いてスパッタ法により膜形成を行なう。本
誘電体層は、耐熱保護層としての機能と光干渉層として
の機能も有することから、これらの機能を最大限に活か
すことが必要であり、そのためには、膜厚を２００〜３
０００Å、好ましくは３５０Å〜２０００Åとする。２
００Å以下の場合は耐熱保護層としての機能が失われ、
また、３０００Å以上になると界面剥離が生じやすくな
る。また、本発明の記録層は、一般的にはスパッタ法に
より膜形成が行なわれ、その膜厚は１００Å〜１０００
Å、好ましくは２００Å〜３５０Åがよい。１００Åよ
り薄いと光吸収能が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ため干
渉効果を期待できなくなる。反射放熱層はＡｌ合金を用
いている。膜形成は、スパッタ法により行なう。膜厚は
５００Å〜２０００Å、好ましくは７００Å〜１５００
Åである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。［実施例１］ピッチ１．６μｍ、深さ６００Åの溝付
き、厚さ１．２ｍｍ、直径１２０ｍｍφのポリカーボネ
ート基板上に表１に示す構成の下部耐熱保護層、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、相変化型光記録媒体を作製した。また、表
２に使用した各実施例での保護層膜の熱伝導率を示す。
熱伝導率は光交流法により測定した。また、屈折率もエ
リプソメータにより測定した。合わせて表２に示す。本
実施例では、記録層にＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅを用い、
耐熱保護層として（ＺｎＳ）９０（ＺｎＯ）５（ＳｉＯ
₂）５を用いた。なお、本実施例では記録層に窒素又は
塩素は添加していない。なお、比較のために耐熱保護層
に（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ₂）２０を用いた系も併せて
作製した。表１に各実施例での記録媒体の層構成を示
す。（ここで熱伝導率、屈折率は、下部保護層を設ける
時、別にガラス基板上に成膜したものを用いている。ま
た、測定サンプルの厚さは１μｍとした。）

【００１５】［実施例２］耐熱保護層の組成比を（Ｚｎ
Ｓ）７０（ＺｎＯ）１０（ＳｉＯ₂）２０とした以外
は、実施例１と全く同様にして記録媒体を作製した。［実施例３］耐熱保護層の組成比を（ＺｎＳ）７０（Ｚ
ｎＯ）２０（ＳｉＯ₂）１０とした以外は、実施例１と
全く同様にして記録媒体を作製した。［実施例４］耐熱保護層の組成比を（ＺｎＳ）５０（Ｚ
ｎＯ）３０（ＳｉＯ₂）２０とした以外は、実施例１と
全く同様にして記録媒体を作製した。［実施例５］耐熱保護層の組成比を（ＺｎＳ）３０（Ｚ
ｎＯ）５０（ＳｉＯ₂）２０とした以外は、実施例１と
全く同様にして記録媒体を作製した。［実施例６］耐熱保護層の組成比を（ＺｎＳ）５０（Ｚ
ｎＯ）２０（ＳｉＯ₂）３０とした以外は、実施例１と
全く同様にして記録媒体を作製した。

【００１６】［実施例７］耐熱保護層を（ＺｎＳ）７０
（ＺｎＯ）２０（ＳｉＯ₂）１０とした組成を用い、記
録層としてＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに窒素を２ａｔ％添
加した以外は、実施例１と全く同様にして記録媒体を作
製した。但し、窒素はガスとしてスパッタ時に導入して
いる。［実施例８］耐熱保護層を（ＺｎＳ）７０（ＺｎＯ）２
０（ＳｉＯ₂）１０とした組成を用い、記録層としてＡ
ｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに塩素を０．１ａｔ％添加した以
外は、実施例１と全く同様にして記録媒体を作製した。
但し、塩素はＴｅＣｌ₄の形で添加している。［実施例９］耐熱保護層を（ＺｎＳ）７０（ＺｎＯ）２
０（ＳｉＯ₂）１０とした組成を用い、記録層としてＡ
ｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに窒素を２ａｔ％、塩素を０．１
ａｔ％添加した以外は、実施例１と全く同様にして記録
媒体を作製した。

【００１７】評価以上のようにして得られた記録媒体のディスク特性を評
価した。記録媒体を初期化後、線速１．４ｍ／ｓでＥＦ
Ｍランダムパターンでオーバーライトの繰り返し記録を
行ない、その時の３Ｔ信号のジッターの記録パワー依存
性で評価した。なお、再生時の線速は２．８ｍ／ｓであ
る。その結果を表３〜表１２に示す。

【００１８】表３は実施例１であり、また表４は耐熱保
護層に（ＺｎＳ）８０（ＳｉＯ）２０を用いた比較例で
ある。これによれば、比較例が１０００回程度の繰り返
し特性を有するのに対して、ＺｎＯを添加した系は、３
０００回までのびていることがわかる。これは実施例１
の耐熱保護層の熱伝導率が大きくなっているため、放熱
効果による熱的ダメージが低減したためと思われる。但
し、ＺｎＯの組成が５モル％以下になると効果は急激に
低下し、特性的には比較例と変わらない。

【００１９】表５は実施例２であり、実施例１に比較し
てＺｎＯの割合が増加している耐熱保護層を用い、さら
に熱伝導率が大きくなっている。その結果として５００
０〜１００００回のオーバーライトが可能となってい
る。

【００２０】表６は実施例３であり、ＺｎＯの割合が２
０モル％となり、熱伝導率も表２からわかるように１
１．９Ｗ／ｍ・Ｋと大きくなっている。その結果、熱の
放熱効果がより大きくなるため低パワーでの感度が低下
しはじめているが、繰り返し特性は１５０００回まで向
上している。

【００２１】表７は実施例４であり、耐熱保護層の割合
が３０モル％となり、熱伝導率も１８．４Ｗ／ｍ・Ｋと
なっている。その結果、記録感度は１ｍＷほど低下して
いるが、この程度の低下ですんでいるのは、屈折率が小
さくなっているために、記録層での光の閉じ込め効率が
現われているためと考えられる。また、繰り返し特性は
２万回以上を保持している。

【００２２】表８は実施例５であり、保護層におけるＺ
ｎＯの割合が５０モル％である。熱伝導率は２３．８Ｗ
／ｍ・Ｋとなっている。したがって、記録感度は低下し
ているが、繰り返し特性は３万回を達成している。Ｚｎ
Ｏの割合が５０モル％以上となると、熱伝導がさらに大
きくなり、記録感度の大幅な低下につながり、実用上問
題がある。

【００２３】表９は実施例６であり、実施例４のＺｎＯ
とＳｉＯ₂の組成を逆転した場合である。熱伝導率は実
施例４の場合より小さくなっているが、２万回の繰り返
し特性を可能としている。但し、熱伝導率が小さい分だ
けジッターそのものは大きくなっている。

【００２４】表１０は実施例７であり、実施例３の記録
媒体構成と同じであるが、記録層に窒素が２ａｔ％添加
されている。このために窒素が添加されていない実施例
２の場合は繰り返しが１５０００回であったのに対し
て、実施例７では３万回に繰り返し特性が向上してい
る。今のところ、窒素の効果がどのようなメカニズムに
よるのかは不明である。

【００２５】表１１は実施例８であり、実施例３の記録
媒体構成と同じであるが、記録層に対して塩素が０．１
ａｔ％添加されている。この場合、記録感度が１ｍＷパ
ワー側にシフトしており、感度が向上していることが判
る。また、繰り返しは１５０００回を保持しており、実
施例３と同等であり、塩素の添加が繰り返し特性に与え
る影響はないものと思われる。記録感度の向上は、塩素
がドナーとして作用し、光吸収の効率を上げたためと考
えている。

【００２６】表１２は実施例９であり、実施例３の構成
と同等で、窒素、塩素の両元素を添加したものである。
表からわかるように、記録感度及び繰り返し特性が向上
し、本実施例では、低線速下での記録を中心としている
が、中線速及び高線速下において対応可能であることは
いうまでもない。また、最近活発に研究が進んでいるＤ
ＶＤ−ＲＡＭにも本発明が適用である。

【００２７】

【表１−１】

【００２８】

【表１−２】

【００２９】

【表２】表２の熱伝導率は、測定の関係上すべて１μｍの厚さで
ある。したがって、記録媒体を構成する耐熱保護層との
厚さと比較してはるかに厚いため、膜厚の差（膜質）に
起因する熱伝導率に差がある可能性がある。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】

【表７】

【００３５】

【表８】

【００３６】

【表９】

【００３７】

【表１０】

【００３８】

【表１１】

【００３９】

【表１２】

【００４０】

【発明の効果】以上、詳細且つ具体的な説明から明らか
なように、本発明の記録媒体によれば、耐熱保護層にＺ
ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｓｉを主成分とした元素を用い、また、そ
の化学式がＺｎＳ・ＺｎＯ・ＳｉＯ₂からなるものを利
用し、繰り返し特性を向上させることができる。また、
本発明によれば、耐熱保護層ＺｎＳ・ＺｎＯ・ＳｉＯ₂
の組成を調整することにより、熱伝導率及び屈折率を制
御することが可能になるので、繰り返し特性及び記録感
度を向上させることができる。更に、本発明によれば、
記録層にＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系材料を用い、更にこ
れに窒素及び／又は塩素を添加した記録層を用いること
により、記録感度及び繰り返し特性を大きく向上させる
ことができるという極めて優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録媒体の構成例を示す説明図であ
る。

【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６環境保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎博子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

【特許請求の範囲】

【請求項１】案内溝を有する基板上に下部耐熱誘電体
層（以下下部保護層とする）、記録層、上部耐熱保護層
（以下上部保護層とする）、反射放熱層、そして環境保
護層を順次積層してなる相変化型光記録媒体において、
該上下保護層材料が、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｓ、Ｏの元素からな
ることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】該上下保護層材料が、ＺｎＳ、ＺｎＯ、
ＳｉＯ₂の化合物からなることを特徴とする請求項１に
記載の光記録媒体。
【請求項３】該上下保護層材料のＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓ
ｉＯ₂の組成比が、下記式で表わされることを特徴とす
る請求項２に記載の光記録媒体。【数１】（ＺｎＳ）α（ＺｎＯ）β（ＳｉＯ₂）γ・・・・（１）（式中、α、β、γは３０≦α≦９０、５≦β≦５０、
５≦γ≦３０（但しモル％）の範囲内にあり、かつ【数２】α＋β＋γ＝１００・・・・・（２）の関係を有する。）
【請求項４】該上下保護層材料のＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓ
ｉＯ₂化合物の熱伝導率がＺｎＯの組成比により１．２
Ｗ／ｍ・Ｋ〜２４．０Ｗ／ｍ・Ｋの間に制御できること
を特徴とする請求項２に記載の光記録媒体。
【請求項５】該記録層がＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅから
なることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項６】該記録材料において、窒素又は塩素のう
ち少なくとも１種の元素が添加されていることを特徴と
する請求項５に記載の光記録媒体。