JPH11213447A - 相変化光記録媒体 - Google Patents
相変化光記録媒体Info
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- JPH11213447A JPH11213447A JP10012809A JP1280998A JPH11213447A JP H11213447 A JPH11213447 A JP H11213447A JP 10012809 A JP10012809 A JP 10012809A JP 1280998 A JP1280998 A JP 1280998A JP H11213447 A JPH11213447 A JP H11213447A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オーバーライト繰り返し特性、クロスイレー
ズ特性が良好で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条
件を満足し、しかも結晶−非晶質間の反射率差が大き
く、コントラスト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密
度記録に適した相変化光記録媒体を提供する。 【解決手段】 基板（１）上に相変化光記録層（４）お
よび相変化光記録層の光吸収率を調整する機能を有する
半透明層（２）を有する相変化光記録媒体において、半
透明層（２）が誘電体母材（２１）中に金属微粒子（２
２）を分散させた分散膜からなり、金属微粒子（２２）
の屈折率をｎm 、消衰係数をｋm 、誘電体母材（２１）
の屈折率をｎs としたとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、お
よび１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たす。
ズ特性が良好で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条
件を満足し、しかも結晶−非晶質間の反射率差が大き
く、コントラスト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密
度記録に適した相変化光記録媒体を提供する。 【解決手段】 基板（１）上に相変化光記録層（４）お
よび相変化光記録層の光吸収率を調整する機能を有する
半透明層（２）を有する相変化光記録媒体において、半
透明層（２）が誘電体母材（２１）中に金属微粒子（２
２）を分散させた分散膜からなり、金属微粒子（２２）
の屈折率をｎm 、消衰係数をｋm 、誘電体母材（２１）
の屈折率をｎs としたとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、お
よび１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ビームを照射して
情報の記録・再生を行う相変化記録媒体に関する。
情報の記録・再生を行う相変化記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】相変化光記録媒体は、媒体可搬で、大容
量と高速アクセス性を兼ね備えたメモリ媒体として実用
化されており、今後もさらに高密度化することにより用
途を拡大するものと期待されている。相変化光記録媒体
では、以下のような原理に基づいて記録・再生を行う。
記録時には、結晶状態にある相変化光記録層に記録パワ
ーレベルの光ビームを照射してその部分を融点以上に加
熱し、記録層の結晶化時間よりも短い時間で冷却して非
晶質状態の記録マークを形成する。情報の再生は、非晶
質状態と結晶状態の光反射率が異なることを利用して行
う。消去時には、相変化光記録層に記録ビームよりも低
パワーの光ビームを照射して相変化光記録層を結晶化温
度以上融点未満の温度に結晶化時間よりも長い時間保持
して結晶状態にすることができるので、光ビーム変調オ
ーバーライトが可能である。
量と高速アクセス性を兼ね備えたメモリ媒体として実用
化されており、今後もさらに高密度化することにより用
途を拡大するものと期待されている。相変化光記録媒体
では、以下のような原理に基づいて記録・再生を行う。
記録時には、結晶状態にある相変化光記録層に記録パワ
ーレベルの光ビームを照射してその部分を融点以上に加
熱し、記録層の結晶化時間よりも短い時間で冷却して非
晶質状態の記録マークを形成する。情報の再生は、非晶
質状態と結晶状態の光反射率が異なることを利用して行
う。消去時には、相変化光記録層に記録ビームよりも低
パワーの光ビームを照射して相変化光記録層を結晶化温
度以上融点未満の温度に結晶化時間よりも長い時間保持
して結晶状態にすることができるので、光ビーム変調オ
ーバーライトが可能である。
【０００３】相変化光記録媒体において良好なオーバー
ライト特性（Γ特性、繰り返し特性など）を得る上で
は、急熱急冷可能な積層構造が好ましい。代表的な急熱
急冷可能な積層構造は、基板上に、１００〜２００ｎｍ
の比較的厚い第１干渉層、１０〜３０ｎｍの薄い相変化
光記録層、１０〜４０ｎｍの比較的薄い第２干渉層、５
０〜１００ｎｍの比較的厚い高熱伝導性金属からなる全
反射層を順次積層したものである。現在実用に供されて
いる相変化光記録媒体にはこのような積層構造が採用さ
れている。
ライト特性（Γ特性、繰り返し特性など）を得る上で
は、急熱急冷可能な積層構造が好ましい。代表的な急熱
急冷可能な積層構造は、基板上に、１００〜２００ｎｍ
の比較的厚い第１干渉層、１０〜３０ｎｍの薄い相変化
光記録層、１０〜４０ｎｍの比較的薄い第２干渉層、５
０〜１００ｎｍの比較的厚い高熱伝導性金属からなる全
反射層を順次積層したものである。現在実用に供されて
いる相変化光記録媒体にはこのような積層構造が採用さ
れている。
【０００４】相変化光記録媒体の高密度化技術として
は、記録マーク長を変調して情報を記録しマーク端位置
を再生するマーク長記録方式、ランドとグルーブの両方
に情報を記録するランド・グルーブ方式が提案されてい
る。
は、記録マーク長を変調して情報を記録しマーク端位置
を再生するマーク長記録方式、ランドとグルーブの両方
に情報を記録するランド・グルーブ方式が提案されてい
る。
【０００５】マーク長記録を実現する上では、マークエ
ッジ位置の変動を抑制しなければならない。このために
は、非晶質マークの光吸収率（Ａａ）を結晶質部の光吸
収率（Ａｃ）よりも低く設定する必要がある。この理由
は、オーバーライト時に、非晶質マーク上に非晶質マー
クを記録する場合に比べて、結晶質部上に非晶質マーク
を記録する場合には溶融潜熱を投入しなければならない
ためである。
ッジ位置の変動を抑制しなければならない。このために
は、非晶質マークの光吸収率（Ａａ）を結晶質部の光吸
収率（Ａｃ）よりも低く設定する必要がある。この理由
は、オーバーライト時に、非晶質マーク上に非晶質マー
クを記録する場合に比べて、結晶質部上に非晶質マーク
を記録する場合には溶融潜熱を投入しなければならない
ためである。
【０００６】しかし、前述した良好なオーバーライト特
性を示す急熱急冷構成の相変化光記録媒体では、マーク
長記録を実現することは困難である。これは、記録層の
みに着目すると非晶質マークの反射率は結晶質部の反射
率よりも低いが、照射された光は反射層で全反射される
ため、実効的には非晶質マークの光吸収率（Ａａ）は結
晶質部の光吸収率（Ａｃ）よりも高くなるためである。
性を示す急熱急冷構成の相変化光記録媒体では、マーク
長記録を実現することは困難である。これは、記録層の
みに着目すると非晶質マークの反射率は結晶質部の反射
率よりも低いが、照射された光は反射層で全反射される
ため、実効的には非晶質マークの光吸収率（Ａａ）は結
晶質部の光吸収率（Ａｃ）よりも高くなるためである。
【０００７】この課題を解決する目的で、Ａａ＜Ａｃと
いう条件を実現するためには、前述した第１干渉層、相
変化光記録層、第２干渉層、全反射層という４層構造に
代えて、相変化光記録媒体の積層構造を改良することが
提案されている。たとえば、（ｉ）全反射層の代わり
に、１０ｎｍ程度の薄いＡｕ、または動作波長（６５０
ｎｍ前後）で光吸収係数の低いＳｉからなり、光透過性
を有する半透明層を設けた積層構造、（ii）第２干渉層
の厚さを１００〜２００ｎｍ程度に厚くし、光学的干渉
作用を利用して非晶質マークと結晶質部との反射率を逆
転させた積層構造、（iii)以上のような改良に加えて、
さらに基板と第１干渉層との間に半透明層を設け、熱応
答を適正化した積層構造、が提案されている。いずれの
積層構造でも、Ａａ＜Ａｃという条件を満たすことがで
きるため、マーク長記録には適している。しかし、これ
らの積層構造では、熱応答特性が緩慢になり、クロスイ
レーズが起こりやすく、繰り返しオーバーライト特性が
劣化する。このように繰り返しオーバーライト特性とマ
ーク長記録特性とはトレードオフの関係にある。
いう条件を実現するためには、前述した第１干渉層、相
変化光記録層、第２干渉層、全反射層という４層構造に
代えて、相変化光記録媒体の積層構造を改良することが
提案されている。たとえば、（ｉ）全反射層の代わり
に、１０ｎｍ程度の薄いＡｕ、または動作波長（６５０
ｎｍ前後）で光吸収係数の低いＳｉからなり、光透過性
を有する半透明層を設けた積層構造、（ii）第２干渉層
の厚さを１００〜２００ｎｍ程度に厚くし、光学的干渉
作用を利用して非晶質マークと結晶質部との反射率を逆
転させた積層構造、（iii)以上のような改良に加えて、
さらに基板と第１干渉層との間に半透明層を設け、熱応
答を適正化した積層構造、が提案されている。いずれの
積層構造でも、Ａａ＜Ａｃという条件を満たすことがで
きるため、マーク長記録には適している。しかし、これ
らの積層構造では、熱応答特性が緩慢になり、クロスイ
レーズが起こりやすく、繰り返しオーバーライト特性が
劣化する。このように繰り返しオーバーライト特性とマ
ーク長記録特性とはトレードオフの関係にある。
【０００８】また、相変化光記録では、反射光の強度変
化を電気信号に変換することにより再生を行う。この
際、非晶質マークからの反射光強度と結晶質部からの反
射光強度との差を大きくして強度変化を大きくする方法
（反射率差再生）と、非晶質マークからの反射光の位相
と結晶質部からの反射光の位相との差を大きくして検出
器への入射光強度差を大きくする方法（位相差再生）が
ある。後者の位相差再生はコンパクトディスクのような
穴開け記録と同様な再生方法であるが、ランド・グルー
ブ記録が困難になるため高密度記録に対応できない。こ
れは隣接トラックからのクロストークを低減できないた
めである。したがって、高密度記録を実現するために
は、位相差再生よりも反射率差再生が適している。しか
し、大きな反射率差を確保するためには積層構造および
膜厚を適切に選択する必要がある。このため、前述した
トレードオフの問題も絡んで、媒体の設計はさらに困難
になる。たとえば、すでに述べた（ｉ）〜（iii)のよう
に光吸収率を調整するための積層構造を採用した媒体で
は、光吸収率比と反射率差とがトレードオフの関係にあ
る。
化を電気信号に変換することにより再生を行う。この
際、非晶質マークからの反射光強度と結晶質部からの反
射光強度との差を大きくして強度変化を大きくする方法
（反射率差再生）と、非晶質マークからの反射光の位相
と結晶質部からの反射光の位相との差を大きくして検出
器への入射光強度差を大きくする方法（位相差再生）が
ある。後者の位相差再生はコンパクトディスクのような
穴開け記録と同様な再生方法であるが、ランド・グルー
ブ記録が困難になるため高密度記録に対応できない。こ
れは隣接トラックからのクロストークを低減できないた
めである。したがって、高密度記録を実現するために
は、位相差再生よりも反射率差再生が適している。しか
し、大きな反射率差を確保するためには積層構造および
膜厚を適切に選択する必要がある。このため、前述した
トレードオフの問題も絡んで、媒体の設計はさらに困難
になる。たとえば、すでに述べた（ｉ）〜（iii)のよう
に光吸収率を調整するための積層構造を採用した媒体で
は、光吸収率比と反射率差とがトレードオフの関係にあ
る。
【０００９】また、再生時のノイズは、初期化状態（結
晶質部）の反射率と密接な関係がある。一方、反射率差
は信号強度すなわち再生信号振幅に影響する。したがっ
て、再生時のＣＮＲは結晶−非晶質間の反射率差を結晶
質部の反射率で割った値（以下、コントラスト比とい
う）と強い相関があり、良好な再生ＣＮＲを得るために
はコントラスト比を上げることが重要になることがわか
る。このように光吸収率比および反射率差に加えて、コ
ントラスト比というパラメータがもう１つの制約条件と
なるため、最適な媒体設計が困難になる。
晶質部）の反射率と密接な関係がある。一方、反射率差
は信号強度すなわち再生信号振幅に影響する。したがっ
て、再生時のＣＮＲは結晶−非晶質間の反射率差を結晶
質部の反射率で割った値（以下、コントラスト比とい
う）と強い相関があり、良好な再生ＣＮＲを得るために
はコントラスト比を上げることが重要になることがわか
る。このように光吸収率比および反射率差に加えて、コ
ントラスト比というパラメータがもう１つの制約条件と
なるため、最適な媒体設計が困難になる。
【００１０】さらに、相変化光記録媒体の動作原理から
考えると、記録層を結晶化温度領域に保持することがで
きないと書き込んだ非晶質マークを消去できないし、逆
に記録層の冷却速度が遅すぎると非晶質マークを形成す
ることができず記録ができなくなる。このため、記録層
の組成を最適に制御するとともに、他の膜の膜厚・組成
などを最適に選択して記録層が置かれる熱的条件を最適
化する必要がある。しかし、前述したように媒体の構成
は光学的条件によって制約を受けるため、熱的条件も考
慮した媒体設計は極めて困難になる。
考えると、記録層を結晶化温度領域に保持することがで
きないと書き込んだ非晶質マークを消去できないし、逆
に記録層の冷却速度が遅すぎると非晶質マークを形成す
ることができず記録ができなくなる。このため、記録層
の組成を最適に制御するとともに、他の膜の膜厚・組成
などを最適に選択して記録層が置かれる熱的条件を最適
化する必要がある。しかし、前述したように媒体の構成
は光学的条件によって制約を受けるため、熱的条件も考
慮した媒体設計は極めて困難になる。
【００１１】以上のように従来の相変化光記録媒体で
は、光学的条件および熱的条件をすべて満足するように
設計することは極めて困難であり、オーバーライト繰り
返し特性、クロスイレーズ特性などの記録消去特性が犠
牲になるという問題があった。
は、光学的条件および熱的条件をすべて満足するように
設計することは極めて困難であり、オーバーライト繰り
返し特性、クロスイレーズ特性などの記録消去特性が犠
牲になるという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、オー
バーライト繰り返し特性、クロスイレーズ特性が良好
で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条件を満足し、
しかも結晶−非晶質間の反射率差が大きく、コントラス
ト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密度記録に適した
相変化光記録媒体を提供することにある。
バーライト繰り返し特性、クロスイレーズ特性が良好
で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条件を満足し、
しかも結晶−非晶質間の反射率差が大きく、コントラス
ト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密度記録に適した
相変化光記録媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の相変化光記録媒
体は、基板上に相変化光記録層および相変化光記録層の
光吸収率を調整する機能を有する半透明層を有する相変
化光記録媒体において、前記半透明層が誘電体母材中に
金属微粒子を分散させた分散膜からなり、前記金属微粒
子の屈折率をｎm 、消衰係数をｋm 、前記誘電体母材の
屈折率をｎs としたとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、およ
び１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たすことを特徴
とする。
体は、基板上に相変化光記録層および相変化光記録層の
光吸収率を調整する機能を有する半透明層を有する相変
化光記録媒体において、前記半透明層が誘電体母材中に
金属微粒子を分散させた分散膜からなり、前記金属微粒
子の屈折率をｎm 、消衰係数をｋm 、前記誘電体母材の
屈折率をｎs としたとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、およ
び１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たすことを特徴
とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。図１に本発明に係る相変化光記録層の構造の一例
を示す。この相変化光記録媒体は、基板１上に、誘電体
母材２１中に金属微粒子２２を分散させた金属微粒子／
誘電体母材の分散膜からなる半透明層２、透明誘電体か
らなる第１干渉層３、相変化光記録層４、透明誘電体か
らなる第２干渉層５、および金属からなる反射層６を有
する。
する。図１に本発明に係る相変化光記録層の構造の一例
を示す。この相変化光記録媒体は、基板１上に、誘電体
母材２１中に金属微粒子２２を分散させた金属微粒子／
誘電体母材の分散膜からなる半透明層２、透明誘電体か
らなる第１干渉層３、相変化光記録層４、透明誘電体か
らなる第２干渉層５、および金属からなる反射層６を有
する。
【００１５】なお、この図は、基板と相変化光記録層と
の間に分散膜からなる半透明層を設けた例を示している
が、所定の光学的条件および熱的条件を満たすことがで
きれば、分散膜からなる半透明層の位置は特に限定され
ない。
の間に分散膜からなる半透明層を設けた例を示している
が、所定の光学的条件および熱的条件を満たすことがで
きれば、分散膜からなる半透明層の位置は特に限定され
ない。
【００１６】図１に示したような金属微粒子／誘電体母
材という分散膜に光が入射すると、光により励起された
電磁場に対して金属微粒子が電気双極子として働く。こ
の結果、形成される電場と金属微粒子との相互作用によ
り、分散膜の光学的性質、具体的には屈折率ｎc と消衰
係数ｋc とが大幅に変化する。この変化は、金属および
誘電体母材の種類、ならびに金属微粒子の体積含有率、
大きさおよび形状などの要因に依存する。たとえば、ガ
ラス中に金の微粒子を分散させた分散膜は、赤色のみが
透過する特徴的なスペクトルを示す。この現象は、Maxw
ell-Garnett 吸収として知られている。したがって、こ
のような分散膜を設ければ、相変化光記録媒体の光学的
条件を最適に設計できる可能性が高くなる。また、媒体
の設計マージンが広くなるため、相変化光記録媒体の熱
的条件の設計も容易になる。
材という分散膜に光が入射すると、光により励起された
電磁場に対して金属微粒子が電気双極子として働く。こ
の結果、形成される電場と金属微粒子との相互作用によ
り、分散膜の光学的性質、具体的には屈折率ｎc と消衰
係数ｋc とが大幅に変化する。この変化は、金属および
誘電体母材の種類、ならびに金属微粒子の体積含有率、
大きさおよび形状などの要因に依存する。たとえば、ガ
ラス中に金の微粒子を分散させた分散膜は、赤色のみが
透過する特徴的なスペクトルを示す。この現象は、Maxw
ell-Garnett 吸収として知られている。したがって、こ
のような分散膜を設ければ、相変化光記録媒体の光学的
条件を最適に設計できる可能性が高くなる。また、媒体
の設計マージンが広くなるため、相変化光記録媒体の熱
的条件の設計も容易になる。
【００１７】ここで、基板と相変化光記録層との間に半
透明層を設けた構造の相変化光記録媒体についての光学
シミュレーションによれば、半透明層（屈折率ｎ、消衰
係数ｋ）が ｋ＜０．２５ｎ−０．２５ （Ａ） の条件を満足する場合に、結晶質部と非晶質マークとの
間で十分な反射率差が得られ、再生信号強度が高くなる
ことがわかっている。
透明層を設けた構造の相変化光記録媒体についての光学
シミュレーションによれば、半透明層（屈折率ｎ、消衰
係数ｋ）が ｋ＜０．２５ｎ−０．２５ （Ａ） の条件を満足する場合に、結晶質部と非晶質マークとの
間で十分な反射率差が得られ、再生信号強度が高くなる
ことがわかっている。
【００１８】本発明者らは、金属微粒子／誘電体母材の
分散膜においてｋ＜０．２５ｎ−０．２５という式が成
立するように、金属微粒子の屈折率ｎm と消衰係数ｋm
および誘電体母材の屈折率ｎs を最適化することを検討
した。これらの光学定数は、粒子状態の材料について相
変化光記録媒体の再生波長で測定される値である。Maxw
ell-Garnett 理論が成り立つためには、金属微粒子のサ
イズが波長よりも小さいことが必要である。この点に関
しては、相変化光記録媒体の場合には使用波長が可視光
に限られるため、金属微粒子のサイズが１００ｎｍ以下
であれば、波長よりも小さいという条件が十分満たされ
る。ここで、金属微粒子／誘電体母材の分散膜の複素誘
電率の実部ε1cと虚部ε2cは次の式で与えられる。
分散膜においてｋ＜０．２５ｎ−０．２５という式が成
立するように、金属微粒子の屈折率ｎm と消衰係数ｋm
および誘電体母材の屈折率ｎs を最適化することを検討
した。これらの光学定数は、粒子状態の材料について相
変化光記録媒体の再生波長で測定される値である。Maxw
ell-Garnett 理論が成り立つためには、金属微粒子のサ
イズが波長よりも小さいことが必要である。この点に関
しては、相変化光記録媒体の場合には使用波長が可視光
に限られるため、金属微粒子のサイズが１００ｎｍ以下
であれば、波長よりも小さいという条件が十分満たされ
る。ここで、金属微粒子／誘電体母材の分散膜の複素誘
電率の実部ε1cと虚部ε2cは次の式で与えられる。
【００１９】
【数１】
【００２０】これらの式は、混合物質の内部電場を考慮
したClausius-Mosottiの式を変形して得られる。上記の
式において、ε1 とε2 は金属の複素誘電率の実部と虚
部、ｎs は誘電体母材の屈折率、ｑは金属微粒子の体積
含有率である。なお、誘電体母材の消衰係数は０とす
る。
したClausius-Mosottiの式を変形して得られる。上記の
式において、ε1 とε2 は金属の複素誘電率の実部と虚
部、ｎs は誘電体母材の屈折率、ｑは金属微粒子の体積
含有率である。なお、誘電体母材の消衰係数は０とす
る。
【００２１】一方、一般に任意の物質の複素誘電率の実
部ε1 と虚部ε2 は、屈折率ｎおよび消衰係数ｋと次の
ような関係を有する。 ε1 ＝ｎ2 −ｋ2 ε2 ＝２ｎｋ （３） まず（３）式に基づいて、金属のｎm 、ｋm をε1 、ε
2 に変換する。これらの値を（１）および（２）式に代
入してε1c、ε2cを得る。得られたε1c、ε2cを（３）
式に代入して分散膜の光学定数ｎc 、ｋc を得る。
部ε1 と虚部ε2 は、屈折率ｎおよび消衰係数ｋと次の
ような関係を有する。 ε1 ＝ｎ2 −ｋ2 ε2 ＝２ｎｋ （３） まず（３）式に基づいて、金属のｎm 、ｋm をε1 、ε
2 に変換する。これらの値を（１）および（２）式に代
入してε1c、ε2cを得る。得られたε1c、ε2cを（３）
式に代入して分散膜の光学定数ｎc 、ｋc を得る。
【００２２】このような計算から、金属微粒子の屈折率
をｎm 、消衰係数をｋm 、誘電体母材の屈折率をｎs と
したとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、および１．３＜ｎs
／ｎm ＜１２の条件を満たす分散膜を用いた場合に、ｋ
c ＜０．２５ｎc −０．２５を満足する分散膜が得られ
ることがわかった。ｎm ＜ｋm 3 ／１００という条件を
満たすには、屈折率の低い金属を用いることが有利であ
る。
をｎm 、消衰係数をｋm 、誘電体母材の屈折率をｎs と
したとき、ｎm ＜ｋm 3 ／１００、および１．３＜ｎs
／ｎm ＜１２の条件を満たす分散膜を用いた場合に、ｋ
c ＜０．２５ｎc −０．２５を満足する分散膜が得られ
ることがわかった。ｎm ＜ｋm 3 ／１００という条件を
満たすには、屈折率の低い金属を用いることが有利であ
る。
【００２３】図２に分散膜の光学定数ｎc 、ｋc を計算
により求めた結果を示す。この計算では、金属の屈折率
ｎm を０．１、消衰係数ｋm を２．５と仮定しており、
ｎm＜ｋm 3 ／１００の条件を満たしている。誘電体母
材の屈折率ｎs は１．３〜２．３の範囲で変化させてい
る。また、分散膜中の金属微粒子の体積含有率ｑも変化
させており、図中の曲線に沿う矢印の方向に向かってｑ
が大きくなる。図２の直線（Ａ）はｋc ＝０．２５ｎc
−０．２５を表している。この直線とｘ軸に囲まれた領
域が、相変化光記録媒体に好適に用いることができる分
散膜の光学定数の領域である。
により求めた結果を示す。この計算では、金属の屈折率
ｎm を０．１、消衰係数ｋm を２．５と仮定しており、
ｎm＜ｋm 3 ／１００の条件を満たしている。誘電体母
材の屈折率ｎs は１．３〜２．３の範囲で変化させてい
る。また、分散膜中の金属微粒子の体積含有率ｑも変化
させており、図中の曲線に沿う矢印の方向に向かってｑ
が大きくなる。図２の直線（Ａ）はｋc ＝０．２５ｎc
−０．２５を表している。この直線とｘ軸に囲まれた領
域が、相変化光記録媒体に好適に用いることができる分
散膜の光学定数の領域である。
【００２４】この図に示されるように、誘電体母材の屈
折率が小さいほど好適な光学定数の値の範囲が広く、誘
電体母材の屈折率が１．３または１．５の場合に直線
（Ａ）とｘ軸に囲まれた領域に入るｑの値が範囲が広い
ことがわかる。たとえば、誘電体母材としてｎs ＝１．
３のものを使用すると、ｑ＝０．３６（３６％）以下の
分散膜が上記の範囲に含まれる。なお、金属微粒子の体
積含有率ｑの値は５〜８０％の範囲に設定される。
折率が小さいほど好適な光学定数の値の範囲が広く、誘
電体母材の屈折率が１．３または１．５の場合に直線
（Ａ）とｘ軸に囲まれた領域に入るｑの値が範囲が広い
ことがわかる。たとえば、誘電体母材としてｎs ＝１．
３のものを使用すると、ｑ＝０．３６（３６％）以下の
分散膜が上記の範囲に含まれる。なお、金属微粒子の体
積含有率ｑの値は５〜８０％の範囲に設定される。
【００２５】以上のように、ｋc ＜０．２５ｎc −０．
２５を満足する分散膜を用いれば大きな反射率差が得ら
れるので、その他の光学応答すなわち位相差や吸収率差
などの要求仕様を満たす可能性も広がる。このため、高
記録密度、高転送レートなどの要求仕様にも総合的に合
致する相変化光記録媒体を提供できる。また、相変化光
記録層を構成する各層の膜厚のマージンを広げることが
できるため、製造面からも好ましい。さらに、反射率差
の大きい相変化光記録媒体を設計できる膜材料の組み合
わせを選択した場合、反射率差を多少犠牲にして、好ま
しい熱特性が得られるように調整できる可能性が高い。
したがって、記録・消去特性の点でも最適の記録媒体を
設計できる。なお、分散膜からなる半透明層を設けれ
ば、相変化光記録層における結晶質部の実効的な光吸収
率Ａｃと非晶質マークの実効的な光吸収率ＡａがＡａ＜
Ａｃという条件を満足するので、マーク長記録にも適し
ている。
２５を満足する分散膜を用いれば大きな反射率差が得ら
れるので、その他の光学応答すなわち位相差や吸収率差
などの要求仕様を満たす可能性も広がる。このため、高
記録密度、高転送レートなどの要求仕様にも総合的に合
致する相変化光記録媒体を提供できる。また、相変化光
記録層を構成する各層の膜厚のマージンを広げることが
できるため、製造面からも好ましい。さらに、反射率差
の大きい相変化光記録媒体を設計できる膜材料の組み合
わせを選択した場合、反射率差を多少犠牲にして、好ま
しい熱特性が得られるように調整できる可能性が高い。
したがって、記録・消去特性の点でも最適の記録媒体を
設計できる。なお、分散膜からなる半透明層を設けれ
ば、相変化光記録層における結晶質部の実効的な光吸収
率Ａｃと非晶質マークの実効的な光吸収率ＡａがＡａ＜
Ａｃという条件を満足するので、マーク長記録にも適し
ている。
【００２６】次に、本発明において分散膜に使用される
好適な金属および誘電体母材の具体例について説明す
る。表１に本発明において用いることができる金属およ
び誘電体母材の屈折率ｎおよび消衰係数ｋの値を示す。
好適な金属および誘電体母材の具体例について説明す
る。表１に本発明において用いることができる金属およ
び誘電体母材の屈折率ｎおよび消衰係数ｋの値を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１の金属および誘電体母材において、
１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たすものが好まし
い組み合わせである。好ましい分散膜としては、Ａｌ／
ＴｉＯ2 、Ａｌ／ＺｒＯ2 、Ａｇ／ＭｇＦ2 、Ａｇ／Ｃ
ａＦ2 、Ｃｕ／ＭｇＦ2 などが挙げられる。一方、好ま
しくない組み合わせとしては、Ａｌ／ＣａＦ2 、Ａｇ／
ＴｉＯ2 、Ａｇ／ＺｒＯ2 などが挙げられる。
１．３＜ｎs ／ｎm ＜１２の条件を満たすものが好まし
い組み合わせである。好ましい分散膜としては、Ａｌ／
ＴｉＯ2 、Ａｌ／ＺｒＯ2 、Ａｇ／ＭｇＦ2 、Ａｇ／Ｃ
ａＦ2 、Ｃｕ／ＭｇＦ2 などが挙げられる。一方、好ま
しくない組み合わせとしては、Ａｌ／ＣａＦ2 、Ａｇ／
ＴｉＯ2 、Ａｇ／ＺｒＯ2 などが挙げられる。
【００２９】本発明において、上記のような分散膜から
なる半透明層を形成するには、たとえば誘電体と金属と
のコンポジットターゲットをスパッタリングする方法、
誘電体ターゲットと金属ターゲットを同時スパッタリン
グする方法を用いることができる。同時スパッタリング
では、ターゲットに印加するパワーを制御することによ
って、分散膜中の金属微粒子の体積含有率を調整でき
る。これらの方法は、無機材料のみを用いるので、従来
から採用されている相変化光記録媒体の製造プロセスと
の整合性に優れている。なお、スピンコートなど、膜厚
を制御して成膜できれば、有機誘電体母材中に金属微粒
子を分散させてもよい。
なる半透明層を形成するには、たとえば誘電体と金属と
のコンポジットターゲットをスパッタリングする方法、
誘電体ターゲットと金属ターゲットを同時スパッタリン
グする方法を用いることができる。同時スパッタリング
では、ターゲットに印加するパワーを制御することによ
って、分散膜中の金属微粒子の体積含有率を調整でき
る。これらの方法は、無機材料のみを用いるので、従来
から採用されている相変化光記録媒体の製造プロセスと
の整合性に優れている。なお、スピンコートなど、膜厚
を制御して成膜できれば、有機誘電体母材中に金属微粒
子を分散させてもよい。
【００３０】本発明の相変化光記録媒体に用いられるそ
の他の材料について簡単に説明する。基板の材料として
は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）などを用いることができる。基板の表面にはト
ラッキングガイド用のグルーブが設けられる。干渉層の
材料としては、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、硫
化物もしくはフッ化物またはこれらの混合物を用いるこ
とができる。代表的な材料としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ2
が挙げられる。相変化光記録層には、ＧｅＳｂＴｅやＩ
ｎＳｂＴｅを代表とする種々の材料を用いることができ
る。反射層としては、Ａｌ、ＡｕもしくはＣｕまたはこ
れらを含有する合金を用い、光透過性を示さないように
厚い膜厚に形成したものが挙げられる。
の他の材料について簡単に説明する。基板の材料として
は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）などを用いることができる。基板の表面にはト
ラッキングガイド用のグルーブが設けられる。干渉層の
材料としては、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、硫
化物もしくはフッ化物またはこれらの混合物を用いるこ
とができる。代表的な材料としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ2
が挙げられる。相変化光記録層には、ＧｅＳｂＴｅやＩ
ｎＳｂＴｅを代表とする種々の材料を用いることができ
る。反射層としては、Ａｌ、ＡｕもしくはＣｕまたはこ
れらを含有する合金を用い、光透過性を示さないように
厚い膜厚に形成したものが挙げられる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に示す構造を有する相変化光記録媒体を製造
した。この相変化光記録媒体は、ポリカーボネート基板
１上に、ＺｒＯ2 母材２１中にＡｌ微粒子２２を分散さ
せた厚さ４５ｎｍのＡｌ／ＺｒＯ2 分散膜からなる半透
明層２、厚さ１４８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第
１干渉層３、厚さ１０ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる相変
化光記録層４、厚さ７８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からな
る第２干渉層５、および厚さ１００ｎｍのＡｌからなる
反射層６を有する。
する。図１に示す構造を有する相変化光記録媒体を製造
した。この相変化光記録媒体は、ポリカーボネート基板
１上に、ＺｒＯ2 母材２１中にＡｌ微粒子２２を分散さ
せた厚さ４５ｎｍのＡｌ／ＺｒＯ2 分散膜からなる半透
明層２、厚さ１４８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第
１干渉層３、厚さ１０ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる相変
化光記録層４、厚さ７８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からな
る第２干渉層５、および厚さ１００ｎｍのＡｌからなる
反射層６を有する。
【００３２】これらの各層はスパッタリングで成膜し
た。半透明層２はＡｌターゲットとＺｒＯ2 ターゲット
を同時スパッタリングすることにより成膜した。波長６
４０ｎｍでのＡｌ単体の光学定数は、ｎm ＝１．４、ｋ
m ＝７．７である。この場合、ｋm 3 ／１００＝４．４
８であり、ｎm ＜ｋm 3 ／１００を満足する。誘電体母
材ＺｒＯ2 の屈折率ｎs は２．２であり、１．３＜ｎs
／ｎm ＜１２を満足する。
た。半透明層２はＡｌターゲットとＺｒＯ2 ターゲット
を同時スパッタリングすることにより成膜した。波長６
４０ｎｍでのＡｌ単体の光学定数は、ｎm ＝１．４、ｋ
m ＝７．７である。この場合、ｋm 3 ／１００＝４．４
８であり、ｎm ＜ｋm 3 ／１００を満足する。誘電体母
材ＺｒＯ2 の屈折率ｎs は２．２であり、１．３＜ｎs
／ｎm ＜１２を満足する。
【００３３】図３に、分散膜中の金属微粒子の体積含有
率ｑに対して、分散膜のｎc 、ｋcがとり得る範囲を調
べた結果を示す。図３に示すように、体積含有率ｑが
０．５８（５８％）以下の範囲で、ｋc ＜０．２５ｎc
−０．２５を満足することがわかった。
率ｑに対して、分散膜のｎc 、ｋcがとり得る範囲を調
べた結果を示す。図３に示すように、体積含有率ｑが
０．５８（５８％）以下の範囲で、ｋc ＜０．２５ｎc
−０．２５を満足することがわかった。
【００３４】次に、図１の構造で体積含有率ｑ＝０．５
のＡｌ／ＺｒＯ2 分散膜からなる半透明層２を有する相
変化光記録媒体を製造し、記録再生特性を評価した。こ
の分散膜の光学定数はｎc ＝５．３４、ｋc ＝０．１１
６であり、ｋc ＜０．２５ｎc −０．２５を満足する。
のＡｌ／ＺｒＯ2 分散膜からなる半透明層２を有する相
変化光記録媒体を製造し、記録再生特性を評価した。こ
の分散膜の光学定数はｎc ＝５．３４、ｋc ＝０．１１
６であり、ｋc ＜０．２５ｎc −０．２５を満足する。
【００３５】この相変化光記録媒体について波長６４０
ｎｍで反射率を測定した。その結果、結晶質部からの反
射率は７．２％、非晶質部からの反射率は３０．２％で
あり、２３．０％の反射率差が得られた。この場合、コ
ントラスト比（＝反射率差／結晶質部の反射率）は３．
２である。結晶質部からの反射率が７．２％と低い値で
あるので、ノイズレベルが低下する。
ｎｍで反射率を測定した。その結果、結晶質部からの反
射率は７．２％、非晶質部からの反射率は３０．２％で
あり、２３．０％の反射率差が得られた。この場合、コ
ントラスト比（＝反射率差／結晶質部の反射率）は３．
２である。結晶質部からの反射率が７．２％と低い値で
あるので、ノイズレベルが低下する。
【００３６】この相変化光記録媒体を波長６４０ｎｍの
ピックアップを有する評価装置に挿入し、線速９ｍ／ｓ
においてＤＶＤの３Ｔ信号を記録して再生したところ、
ＣＮＲは５２ｄＢと良好であった。これは反射率差が大
きいことによる。ランダム信号パターンを１０回オーバ
ーライトした後のジッタは９．５％と良好な値であっ
た。引き続き、ランダム信号を１０4 回オーバーライト
した後のジッタも１０％以下にとどまり、実質的に信号
が劣化しないことがわかった。
ピックアップを有する評価装置に挿入し、線速９ｍ／ｓ
においてＤＶＤの３Ｔ信号を記録して再生したところ、
ＣＮＲは５２ｄＢと良好であった。これは反射率差が大
きいことによる。ランダム信号パターンを１０回オーバ
ーライトした後のジッタは９．５％と良好な値であっ
た。引き続き、ランダム信号を１０4 回オーバーライト
した後のジッタも１０％以下にとどまり、実質的に信号
が劣化しないことがわかった。
【００３７】比較のために、図１と同様な構造を有する
が、半透明層２としてＺｒＯ2 母材２１中にＣｒ微粒子
を分散させたＣｒ／ＺｒＯ2 分散膜を用いた相変化光記
録媒体を作製した。なお、各層の膜厚はＣｒ／ＺｒＯ2
分散膜に対応して最適化している。
が、半透明層２としてＺｒＯ2 母材２１中にＣｒ微粒子
を分散させたＣｒ／ＺｒＯ2 分散膜を用いた相変化光記
録媒体を作製した。なお、各層の膜厚はＣｒ／ＺｒＯ2
分散膜に対応して最適化している。
【００３８】波長６４０ｎｍでのＣｒ単体の光学定数
は、ｎm ＝２．１、ｋm ＝２．９である。この場合、ｋ
m 3 ／１００＝０．２４であり、ｎm ＜ｋm 3 ／１００
を満足しない。誘電体母材ＺｒＯ2 の屈折率ｎs は２．
２であり、１．３＜ｎs ／ｎm＜１２を満足しない。
は、ｎm ＝２．１、ｋm ＝２．９である。この場合、ｋ
m 3 ／１００＝０．２４であり、ｎm ＜ｋm 3 ／１００
を満足しない。誘電体母材ＺｒＯ2 の屈折率ｎs は２．
２であり、１．３＜ｎs ／ｎm＜１２を満足しない。
【００３９】比較例の相変化光記録媒体について波長６
４０ｎｍで反射率を測定した。その結果、反射率差は２
３．０％で実施例と同等であったが、結晶質部からの反
射率が１１．０％と高く、コントラスト比（＝反射率差
／結晶質部の反射率）が２．１と低いため、ノイズレベ
ルが十分低下しないことが予測された。
４０ｎｍで反射率を測定した。その結果、反射率差は２
３．０％で実施例と同等であったが、結晶質部からの反
射率が１１．０％と高く、コントラスト比（＝反射率差
／結晶質部の反射率）が２．１と低いため、ノイズレベ
ルが十分低下しないことが予測された。
【００４０】比較例の相変化光記録媒体について、実施
例と同一の条件で記録・再生を行ったところ、ＣＮＲは
４８ｄＢであった。また、１回目の記録時のジッタは
９．７％と実施例と同等であったが、１０回のオーバー
ライトによってジッタが１２．４％となり、信号が大幅
に劣化した。
例と同一の条件で記録・再生を行ったところ、ＣＮＲは
４８ｄＢであった。また、１回目の記録時のジッタは
９．７％と実施例と同等であったが、１０回のオーバー
ライトによってジッタが１２．４％となり、信号が大幅
に劣化した。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、オ
ーバーライト繰り返し特性、クロスイレーズ特性が良好
で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条件を満足し、
しかも結晶−非晶質間の反射率差が大きく、コントラス
ト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密度記録に適した
相変化光記録媒体を提供することができる。
ーバーライト繰り返し特性、クロスイレーズ特性が良好
で、マーク長記録に適したＡａ＜Ａｃの条件を満足し、
しかも結晶−非晶質間の反射率差が大きく、コントラス
ト比も良好で高いＣＮＲが得られ、高密度記録に適した
相変化光記録媒体を提供することができる。
【図１】本発明の相変化光記録媒体の一例を示す断面
図。
図。
【図２】分散膜の光学定数ｎc 、ｋc の計算結果を示す
図。
図。
【図３】本発明の実施例で製造された相変化光記録媒体
を構成する分散膜の光学定数ｎc 、ｋc の計算結果を示
す図。
を構成する分散膜の光学定数ｎc 、ｋc の計算結果を示
す図。
１…基板 ２…半透明層 ２１…誘電体母材 ２２…金属微粒子粒子 ３…第１干渉層 ４…相変化光記録層 ５…第２干渉層 ６…反射層
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に相変化光記録層および相変化光
記録層の光吸収率を調整する機能を有する半透明層を有
する相変化光記録媒体において、前記半透明層が誘電体
母材中に金属微粒子を分散させた分散膜からなり、前記
金属微粒子の屈折率をｎm 、消衰係数をｋm 、前記誘電
体母材の屈折率をｎs としたとき、 ｎm ＜ｋm 3 ／１００、および１．３＜ｎs ／ｎm ＜１
２の条件を満たすことを特徴とする相変化光記録媒体。 - 【請求項２】 前記半透明層が、基板と相変化光記録層
との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載
の相変化光記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012809A JPH11213447A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 相変化光記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012809A JPH11213447A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 相変化光記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11213447A true JPH11213447A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11815727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10012809A Pending JPH11213447A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 相変化光記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11213447A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7348124B2 (en) * | 2002-09-28 | 2008-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | High-density readable only optical disk |
-
1998
- 1998-01-26 JP JP10012809A patent/JPH11213447A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7348124B2 (en) * | 2002-09-28 | 2008-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | High-density readable only optical disk |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040622 |