JPS58502194A - 光学的記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的記録媒体 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、光学的記憶媒体に関する。

２、技術的背景 光学的記憶の方式については、種々提案されておシ、それら各方式の仕様は細部 においてかなシ異なるものの、光学的記憶媒体が光などのエネルギーの照射を受 けて、光学的な変化として認められるような変形を受けるという点で共通した特 徴を持っている。例えば、分散銀のエマルジョンを用いた光学的記憶媒体が既に 提案されているが、この場合には、銀が書き込み用の入射エネルギーを吸収する 。エネルギーが十分に吸収されると、吸収によシ生じた熱により材料が局所的に 溶融される。このようにして、媒体中に検出可能な光学的な変化をもたらすよう なボイドが形成される。しかしながら、このシステムの問題点は記憶情報の読み 出しのＳＮ比が比較的低いことである。

発明の要約 光学的記憶媒体は、捕獲されたガス原子まだは分子あるいはガスの発生源を含有 しており、媒体が情報書き込み用のエネルギー源にさらされると、ガスの体積（ ２） が膨張する。このガス膨張が記憶媒体に局所歪みをもたらし、この歪みによって 、情報書き込みが行なわれる。

図面の簡単な説明 第１図〜第３図は、本発明に基つき光学的記録用媒体に生じた歪みの形態を例示 したものである。

詳細な説明 本発明に基づく記録媒体は、（１）固体状の網目すなわち構造支持の役割をはだ す結合原子よりなる網目、および、（２）この網目の中に結合あるいは捕獲され たガスの原子捷たは分子あるいはカス前、事物質を有する材料を含んでいる。さ らにこの材料としては、局所的に媒体にエネルギーを加えた場合、カス前駆分質 によるガスの生成およびその結果束ずるガス圧の上昇、あるいは捕獲ガスの蒸気 圧の上昇によって、その部分に内圧を発生させるようなものが選ばれる。またこ の材料は、固体状網目はそのま捷の状態でガスを生成するか、または蒸気圧が上 昇するようなものが選ばれる。

この点については、溶融がわずかな場合には問題はないが、ガスの生成あるいは カス圧の上昇する部分が拡大した場合でも、全体として固体の状態を保っている 必要がある。内圧がさらに上昇すると、固体状網目を変形させ、それに付随して 媒体表面をさらに変形させることになる。この圧力が十分に上昇すると（一般に は十分高くなると）ついにはボイドが形成される。この表面変形およびボイドの いずれも光学的な変化として認めることのできるものであり、比較的高いＳＮ比 で読み出すことのできるものである。

例えば、水素化アモルファス・シリコンのような材料、つ捷り結合水素を４〜５ ０原子ぎ分率を含むシリコン、水素化アモルファス・ゲルマニウム、つまり結合 水素を４〜５０原子６分率を含むゲルマニウム、水素化インジウムひ素（４＝− ４０、原子百分率の水素）およびその池スズ、酸化スズおよびテルルなどの水素 ・比換が記録用媒体として適した材料である。第１図〜牙６図に示されるように 、光学的媒体は例えばガラスなどの基板６に支持された層４であってもよい。こ れらのいずれの実施例においてもエネルギー、例えば“アルゴン、イオンレーザ −からの５１４５Ａ線などのレーザーによる電磁的エネルギーの照射および吸収 によって水素ガスの放出を起こす。水素ガスなどが放出されると材料の化学的な 結合構造が変化するが、それでも材料は固相の捷まである。材料が固相のままで あるため、記録用媒体内で圧力が上昇する。この圧力は、媒体表面の変形（第１ 図８）によって解放される。水素の放出が多いほど、この変形は大きくなる。水 素化ゲルマニウムなどの材料では変形後に圧力上昇、、テよる材料の再配列によ って、第２図の１０に示されるような細孔が形成される。さらに大きなエネルギ ーに対しては、放出水素による圧力によって実体的には爆発的に第６図の１１に 示されるように、局所的に固体材料が完全に除去されてしまう。書き込みエネル ギーを照射した箇所では、固体状網目は一般にはより安定なものに変化する。情 報ビットの書き込みはレーザービームを用いて行われるが、その際のビット間隔 は通常書き込み過程で生ずる歪みの大きさにとられる。

ガスの放出あるいは含有ガスの圧力上昇に用いられるエネルギーは、使用する媒 体のエネルギーの吸収特注によって異なる。例えば前述の材料においては、波長 域０３〜１０μｍの電磁波が用いられる。電子ビームなどの池の形式の放射も用 いられる。記録用媒体の薄膜は、一般には支持基板上に蒸着するのがよい。媒体 が厚い場合には、自己支持型の媒体層とすることができるが、その場合には材料 も犬きくなり、またコストも高くつくことになる。

さらに、媒体表面を変形させるまでにガス圧を上昇させるに必要な書き込みエネ ルギーは、ある点までは媒体の厚さに比例している。材料の適否からすると、電 磁波に対して比較的大きな吸収率を有する材料がよい。従って入射エネルギーは 、通常は表面の５，０００Ａ以内で吸収される。このようにしてガス放出あるい はガス圧の上昇はこの距離内で起こることになる。この結果、書き込み光源から 見ると媒体の厚さが５，０００しないし、また生成するガス圧にも関係せず、た だコスト上昇につながるのみである（高エネルギー電子によるエネルギーの場合 は透過はさらに保くなシ、従って媒体のさらに深部が関係することになる。）。

さらに媒体が厚ければ厚いほどガス圧は増大し、寸だ所要の変形、つまり検知し 得る光学的な変化をもたらすだけの変形、これは反射率の変化で少なくとも２０ ％は望まれるが、その変形を生ずるに必要な吸収エネルギーはそれだけ増大する ことになる。書き込みエネルギーを公称値以下にするために、媒体の厚さはｏ、 　ｏ　ｉ〜１０μｍの範囲てとられるのが普通である。典型的な材料、例えば水 素化アモルファス・シリコン、水素化アモルファス・ゲルマニウムおよび水素化 アモルファス・インジウムひ累ではそのエネルギーはそれぞれ５０〜１５　ｎ　 Ｊｏｎｌｅ、／μ、η２　、２．５〜７　ｎ　Ｊｏｎｌｅ／μｍ１１２及び１０ 〜５　ｎＪｏｎｌｅ　７８ｍ２　であって、媒体の厚さは００１〜１．１〕μｍ の範囲のものがよく使用される。

好適の書き込み速度、つまり５〜１０　ｂｉｔ　／　ｓｅｃ　では、書き込み部 に対し１０〜１５０　ｍＷの範囲の電力密度が供給される。

本発明の実施に適した媒体は、反応性スパッタリングなどの既存の技術によって 製造できるものである。

例えば、水素化アモルファス・シリコンあるいは水素化アモルファス・ゲルマニ ウムの場合においては、シリコンまたはゲルマニウムのターゲットがそれぞれア ルゴンイオンなどのイオンによりボンバードされる。

このホンバードメントおよびこれに続く水素との反応は、アルゴンなどの希ガス と水素カスを含んだ雰囲気中でのプラズマ放電によって行なわれる。アルゴンと Ｈ２のモル分率は３：ｉ　〜２：１の範囲で、２〜３０　ｍ　Ｔｏｒｒの全圧力 にするのが好適である。このような条件下では、０．ＩＷ／ｃｄの電力密度が得 られればプラズマが発生するには十分である。ガラス板などの適当な蒸着基板を プラズマ中に蒸着面をターゲットに向けて置く。

基板の温度は、シリコンに対しては２５０ｃ、ゲルマニウムに対しては１ｏｏＣ に保たれる（温度を低くすると蒸着物質中の水素量が低下する。）。スパッター 材、つまりシリコンまたはゲルマニウムは、水素と反応し基板上に蒸着される。

反応キスバッタリングの最中での水素の分圧によってアモルファス材中にとり込 まれる水素の量が決まる。

水素化インジウムひ素を製造する場合も同様に分子線エピタキシー法などの既存 技術によって基板上に蒸着する。例えば、インジウムおよびひ素を入れた抵抗加 熱型酸気炉を材料源に用いる。鑞気炉の岸、変によって、インジウムひ累の膜に 含まれるインジウムおよびひ素の割合が決まる（ひ素が僅かに多い膜の方が書き 込みに要するエネルギーは若干低くなる。）。これらのポートから発生する蒸気 流の中に基板を置くと、インジウムひ素が蒸着される。このようにして蒸着され たインジウムひ素は水素の雰囲気中（５０〜　２００ｍ　Ｔｏｒｒ　）に置かれ て、例えば０．０１〜０．５Ｗ／ｃｆｆｌの範囲のｒ、　ｆ、電力密度でプラズ マ放電される。その他の方法として、シランのグロー放電分解法、シランおよび ゲルマンなどの物質の熱分解法、シランおよびケルマンなどの均質な化学気相成 長法などがあり、これらはエネルギーを供給した場合に高い内圧の得られる軟質 の媒体を製造するのに適している。

（ 同様の処理法は、他の材料を用いた媒体を製造するのにも用いられる。例えばス ズおよび酸化スズに対しては、スパッター用のターゲットはスズであって、プラ ズマガスは２０　ｍ　Ｔ（Ｎｒｒであり、寸だプラズマの成分比は水素化スズの 媒体に対しては２０（アルゴン）：１（水素）であり、また水素化酸化スズに対 しては１１〕０（アルゴン）５（水素）、１（酸素）である。テルルの媒体に対 しては、ターゲットはテルルであシ、丑だプラズマ比は１００（アルゴン）：１ ０〜２０（水素）である。

前述のデータは一例として示しただけのものである。

上記以外の処理技術およびデバイスのパラメーターを用いることもできる。

典型的な場合として、アモルファス・インジウムひ素中にそれぞれ水素濃度が４ 〜５０原子百分率および４〜４０原子百分率のアモルファス・シリコンあるいは ゲルマニウム材が望ましい。水素含有量が４原子百分率以下になると書き込み時 に記録用媒体の表面に無視できないような不規則な歪み、つまシ典型的な場合小 さな不規則な歪みが多数集合して形成される書き込みスポット・サイズの少なく とも２倍以上の歪みを生ずることになる。このような不規則Ｔよ歪みでは光学的 な変化は比較的小さい。水素の含有率を高くすると膜は長期安定性に欠けるよう になる。

記録情報の読み出しは、書き込み過程で媒体中に生じた光学特性の変化を既知の 技術を用いて検出することにより行なうことができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １６　記憶媒体に対して、その局所領域にエネルギーを供給するステップと前記 エネルギーの供給によって前記局所領域に光学的な変化として認められるような 変化を起すステップとを含む情報記憶プロセスにおいて、 前記エネルギーの供給によって、前記媒体の表面の変形（、８、１０、１１）を 引き起すような内部のガス圧の増加を受けるような固体（４）で前記記憶媒体が 構成されることを特徴とするプロセス。 ２、　請求の範囲第１項のプロセスにおいて、前記内部のガス圧が水素の発生に 基づくことを特徴とするプロセス。 ６、　請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化アモルファ ス・シリコンよりなることを特徴とするプロセス。 ４、請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化アモルファス ・ゲルマニウムよりなることを特徴とするプロセス。 ５、　請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化アモルファ ス・インジウムひ素よシなることを特徴とするプロセス。 ６、請求の範囲第２、オ６あるいは第４項のプロセスにおいて、 （１０） 記憶媒体の水素の原子百分率が４〜５ｏの範囲にあることを特徴とするプロセス 。 ７　請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化スズよシなる ことを特徴とするプロセス。 ８、　請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化酸化スズよ りなることを特徴とするプロセス。 ９　請求の範囲第２項のプロセスにおいて、前記記憶媒体が水素化テルルよりな ることを特徴とするプロセス。 １０、請求の範囲第１項のプロセスにおいて、前記変形がボイドであることを特 徴とするプロセス。 ｉｉ、請求の範囲第１項のプロセスにおいて、前記変形が前記表面のもち上りで あることを特徴とするプロセス。 １２、記憶媒体に対して、その局所領域にエネルギーを供給するステップと前記 エネルギーの供給によって前記局所領域に光学的な変化として認められるような 変化を起すステップとを含む情報記憶プロセスによって作られる製品において、 前記記憶媒体が、前記エネルギー供給によって前記媒体の表面の変形（８，１０ ，１１）を引き起すような、内部のガス圧の増加を受けるような固体（４）か（ １１） ら構成されることを特徴とする製品。 １３゜　請求の範囲第１２項の製品において、前記の内部ガス圧が水素の発生に 基づくことを特徴とする製品。 １４、請求の範囲第１６項の製品において、前記記憶媒体が水素化アモルファス ・シリコンよりなることを特徴とする製品。 １５、請求の範囲第１３項の製品において、前記記憶媒体が水素化アモルファス ・ゲルマニウムよりなることを特徴とする製品。 １６、請求の範囲第１３項の製品において、前記記憶媒体が水素化アモルファス ・インジウムひ素よりなることを特徴とする製品。 １Ｚ　請求の範囲第１６項、第１４項および第１５項の製品において、 記憶媒体の水素原子百分率が４〜５０の範囲にあることを特徴とする製品。 １８、請求の範囲第１３項の製品において、前記記憶媒体が水素化スズよシなる ことを特徴とする製品。 １９　請求の範囲第１３項の製品において、前記記憶媒体が水素化酸化スズよシ なることを特徴とする製品。 ２０、請求の範囲第１６項の製品において、−特表昭５８−５０２１９４（２） 前記記憶媒体が水素化テルルよりなることを特徴とする製品。 ２、特許請求の範囲第１２項の製品において、前記変形がボイドよシなることを 特徴とする製品。 ２２、請求の範囲第１２項の製品において、前記変形が前記表面のもち上りでち ることを特徴とする製品。 （１）