JPS62109243A - 情報記録媒体 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、記録・再生及び消去が可能な情報記録媒体に
関する。

〔発明の技術的背景とその間厘点〕

従来書き換え可能な光記録媒体として、光磁気記録媒体
、非晶質・結晶質相転移を利用した媒体、半導体金属相
転移を利用した媒体、等が提案されている。

しかしながら、光熱磁気記録媒体に於いては、（１）再
生原理が、　直線偏光の偏光面の高々数度以下の回転を
検出することによっており、光学系が偏光子、検光子等
を含んで複雑となり、かつＳ／Ｎ比が低い、（ｎ）希土
類及び遷移金属からなる非晶質合金薄膜が大気中で容易
に酸化され、記憶情報が失われることから、寿命が短い
。　（［１）希土類元素を用いるために原料コストが高
い、（ＩＶ）　　磁化反転をさせて記録するために外部
から磁場を印加する手段が必要である、といった問題点
を有する。

又、非晶質と結晶質の間の相転移を利用した記録媒体に
於いては、記録、消去が原理的に原子の拡散移動を伴う
ものであることから、熱的繰り返しに対して徐々に可逆
性が失われる、といった問題点を有する。

又、金属−半導体相転移を利用した記録媒体を用いるも
のも提案されている（例えば、特開昭４９−７０５４７
号公報、特開昭４９−１３１０４１号公報など）。

しかしこれらは、いづれも相転移に於ける体積変化が大
きいことから薄膜状の記録媒体が基板より剥離するとい
う問題点を有する。特開昭４９−７０５４７号公報のも
のでは記録した情報を保持するためには記録媒体全体を
常に高温に保持しておく手段が必要であり、汎用性に欠
けると言う問題点を有し、また、特開昭４９−１３１０
４１号公報のものに於いては情報を貯蔵するトラックと
は別に消去トラックと分離領域を設ける必要があり、記
録密度を上げられないという問題点を有する。

この他に、基板上に第１の層、及び室温でマルテンサイ
ト相にある第２の層を有し、形状記憶効果により消去可
能なメモリ構造が提案されている（例えば、特開昭５６
−１２４１３６号公報）、この構造は、（１）　　基板
上の記録媒体が基板より浮いた形を記録状態とするため
に基板との密着性の悪い膜を使用する必要があり、剥離
しゃすい、（■）記録媒体が少なくとも２つの個別な層
から成るために、製造プロセスが複雑となる、といった
問題点を有する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の従来技術の問題点を解決して従
来とは原理的に異なる記録・再生・消去方式により、再
生のＳ／Ｎ比の向上と記録・消去の高速化を図り、寿命
が長く原料がより安価な情報記録媒体を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、前記した目的を達成する上で、特定の温度・
応力に於いてマルテンサイト変態を起こす結晶質合金を
記録媒体に用いる。マルテンサイト変態とその逆変態は
、原子の拡散移動なしで原子が連携運動をして結晶格子
が変化することがら、可逆性が高く、かっ相転移が高速
で進行する。例えばＦｅＮｉ合金の場合、Ｊ１阿ｅｔａ
ｌｓ、　５　（１９５３）　Ｐ　Ｐ１２５１−１２５８
にＲ，Ｆ、　Ｂｕｎｓｈａｈ、　Ｒ，Ｆ、　Ｍｅｈｌが
記述しているように、その変態時には変態相が固体中弾
性波の１７３という高速で生成・成長する。

マルテンサイト変態は、温度を下降していく時にｒｊＲ
測されるが、格子変形であるが故に応力を加える事によ
っても誘起される。すなわち、所定の特性温度Ｍｄ以下
では、高温和であるオーステナイト相の状態にある結晶
に応力を加えると低温和であるマルテンサイト相になる
。これを応力誘起マルテンサイト変態と呼ぶ。ここでＭ
ｄとは、これ以上の温度ではいくら応力を加えても応力
誘起マルテンサイト変態が起きないような特性温度であ
る。

このようにして誘起されたマルテンサイト相は、保持温
度が逆変態開始温度Ａｓ以下であれば応力除去後も安定
に存在する。この応力誘起されたマルテンサイト相を母
相に戻すには、逆変態開始温度Ａｓ以下まで加熱してや
れば良い。

以上の現象を利用した本発明の記録・消去・再生原理の
説明図が第２図である。応力を加えない場合、冷却時に
は図示の如く常温Ｔａよりも低温のＭ８〜Ｍｆに於いて
マルテンサイト変Ｂａ１が起こり、昇温時には常１ＨＴ
ａよりも高温のＡ８〜Ａ、に於いて逆変態すが起るよう
、記録媒体の物質を選び、組成を調整する。このような
記録媒体は、鉄を主成分としてニッケルを２７〜３４原
子％含む結晶質合金によって実現される。

初期状態として記録媒体はオーステナイト相のＡ点にあ
る。これに対物レンズにより絞り込んだレーザービーム
パルスを、記録媒体の面内の熱拡散が問題にならない程
度のパルス幅で照射する。

すると１局部的に加熱されて熱応力が発生し、第２図中
Ａ→Ｃ→Ｂの経路をたどって応力誘起マルテンサイト変
態ａ２が起きる。但し、この場合記録媒体の温度力梱ｄ
以上にならないことが望ましい。

この結果上記レーザービーム照射部位が、オーステナイ
ト相とは反射率の異なるマルテンサイト相８点となり、
記録が完了する。

次に、記録された部分の消去は、記録時のような局部的
な熱応力の集中を避ける形で、Ｂ点にある記録媒体を４
７点以上まで徐熱・徐冷して［１−）Ｄ→Ｅ→Ａの経路
をたどって逆変態を起こす。ここでフルテンサイ１〜逆
変態もやはり無拡散変態であるから、例えば２つ以上の
相に分解する相変態やマツシブ変態に比べて高速に進行
する。

消去手段は、例えば記録媒体全体を電気炉で熱処理する
ことによって実現される。しかしながら、更に実用的に
はレーザービームを記録媒体の温度がＡｆ以上になるよ
うなエネルギーで消去したい箇所のみに照射することに
よって実現される。但し。

消去時には不必要な熱応力の集中を避けるために、記録
時よりも長いパルス幅、又は記録時よりも太いビーム径
、又はその両方を併用した光ビームを照射することが望
ましい。

再生は、マルテンサイト相とオーステナイト相の光の反
射率の差を検出することによって実現される。又、鉄を
主成分とする合金のマルテンサイト変態の場合、オース
テナイトが常磁性でマルテンサイト相が強磁性であるこ
とから、磁気的性質の差違を検出する手段、例えば磁気
ヘッドや光磁気効果を利用した方法によっても再生が可
能である。

次に、上述の本発明の記録・再生・消去原理に適した記
録媒体の材料組成について述べる。Ｍ８＋Ｍ、、　Ａ、
及びＡｆに着目すると、鉄を主成分としてニッケルを２
７〜３４原子％含む合金が適することは前述した。ニッ
ケルが２７ｙＫ子％以下ではＭｓが室温以上になり不適
当であり、ニッケルが３４原子％以上になると応力誘起
マルテンサイト変態しにくくなり不適当である。更に、
発明者らが、合金組成を細かく変化させて試料を作成し
てレーザービームを照射し、応力誘起マルテンサイト変
態を引き起こして記録する実験を繰り返した結果、ニッ
ケルが２７〜３０原子パーセント含むＦｅ　−Ｎｉ系合
金が最適であることを見出した。これはニッケルが３０
原子％以上になると応力誘起変態を起こすに必要な応力
が大きくなり、かつＭｄが下がることから、熱応力によ
る応力誘起変態が起きにくくなるためと考えられる。

ところで、第２図の原理説明図では未記録部分が１００
％オーステナイト相、記録部分が１００％マルテンサイ
ト相の場合を記述したが、再生信号が充分とれる限りに
於いて、一方の相に他方の相やまったく別の相が若干混
入しても本発明の効果を何ら損ねるものではない。

第１図は、本発明に於ける記録媒体及び支持基板の断面
図である。■は基板であり、ガラス又は有機樹脂等より
成る。■は記録媒体であり本発明の場合単層で十分な機
能を果たし得る。（３）は本発明に依るところの前記し
た記録手順によって２進情報の′１″を記録媒体に記録
した部分すなわちマルテンサイト相となった部分である
。（ハ）は未記録部分又は消去済の部分であり、オース
テナイト相の状態にある。

本発明の原理に於いては、基板■はあってもなくとも良
い。しかしながらレーザービームで微小領域の記録・再
生・消去をする場合は、ホコリやコミ等の影響を避ける
という観点から、又取り扱いの容易さという点からも基
板があった方が′５１１ましい。また、記録媒体■はバ
ルクから切り出した板状であっても良いが、基板（υ上
に真空蒸着法やスパンタリング法で堆積した薄膜状であ
っても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、（１）ｇ子の拡散移動のないマルテン
サイト変態とその逆変態を利用するために、高速の記録
・消去が可能、かつ可逆性が高い、（ＩＩ）記録媒体に
Ｆｅ、　Ｎｉ等の元素を使用することから、原料が安価
であり、かつ希土類元素を使用する場合に比べて耐候性
に富む、（ＩＩＩ）記録媒体が単層で十分な機能を果た
し、製造プロセスが単純になる、（ＩＶ　）相転移に伴
なう体積変化が４％程度以下と小さく薄膜化した場合基
板から記録媒体が剥踵する心配が無い、（■）偏光子・
検光子を用いる必要がなく光学系が単純になりＳ／Ｎ比
が高い、（Ｖｌ）光ビーム以外の加熱・冷却手段や磁場
を印加する手段が必要無く、記憶装置の構成が単純にな
る、（■）情報を貯蔵するトラック以外に消去トラック
・や分離領域を設ける必要がなく、記録密度を高くする
ことができる、といった効果がある。

〔発明の実施例〕

以Ｆ１本発明の詳細な説明する。

試料は、Ｎ１及びＦｅ金属元素を種々の組成でア−クメ
ルト溶解した後に、厚さ０．３〜１．５ｍｍの板状に切
断、研磨した。その後に加工歪を取り除くために８００
℃２０分の熱処理を行なった。

これらの試料に■圧子で押す試験、■レーザー光照射試
験を行ない、応力誘起マルテンサイト変態が起きるか否
かの実験を行なった。表１にその結果の１例を示す。表
１に示したレーザー光照射試験の条件は以下の通りであ
る。使用したレーザーはＱスイッチを用いてパルス幅の
短かいレーザーパルス照射を可能にしたＹＡＧレーザー
であり、波長は１．Ｏｆ＋４である。このレーザービー
ムを焦点距離２０ｍｍの対物レンズを用いて試料面上で
６０−φのビーム径に絞った。照射パワーはピークパワ
ーで２００ｗ、パルス幅は半値幅で２００　ｎ５ｅｃで
ある。

表１には試料の組成、マルテンサイト・変態開始温度Ｍ
’ｌｐ逆変態終了温度Ａｆ、　Ｘ線回折法で調べた熱処
理直後の室温での試料の結晶構造を記す。さらに、上記
した２種の試験によってフルテンサイ１〜変態が誘起さ
れる様子を、応力誘起マルテンサイト変態相が明瞭に認
められるものから順に０゜０、Δで示した。Ｘは何の変
化も見られなかったものである。表１中試料ａ及び試料
すでは■圧子で押す試験、■レーザー光照射試験のいづ
れに依っても何の変化も見られなかった。これは初期状
態として室温で既にマルテンサイト相になっているため
である。試料Ｃ及びｄでは■圧子で押す試験及び■レー
ザー光照射試験によって局部的にマルテンサイト相が応
力誘起することが顕微鏡ａ祭により明瞭に確認できた。

試料ｅでは■圧子で押す試験、■レーザー光照射試験の
いづれでも変化は見られなかった。

更に、レーザー光照射により局部的にマルテンサイト相
となった試料Ｃ及びｄについて逆変態終了温度Ａ、以上
の６００℃で熱処理を行なったところ。

均一にオーステナイト相に戻ることが確認された。

以上より本発明の依るところの、レーザービーム照射で
応力誘起変態させて記録、Ａｆ以上への加熱により消去
、光学的に再生するという原理が、鉄を主成分としてニ
ッケル２７〜３０原子％含む記録媒体に於いて確認され
た。

表　　　１ 上記例と同様の方法で更に細かく組成を変化させて試料
を作成し、上記と同様の条件でレーザー光を照射した。

そして照射部分と未照射部分との波長８３０ｎｍでの反
射率の差を測定した。第３図はその結果をまとめたもの
であり、横軸は媒体組成。

縦軸は反射率の相対的変化分を、最大値を１として規格
化したものである。尚、波長が６３３ｎｍ、　６８０ｎ
ｍ、　７５０ｎｍ、　７８０ｎｍ、　８００ｎｍの場合
でも第３図と同様の結果が得られた。

第３図より、ニッケルを２７〜３０原子％含む場合が本
発明の記録媒体に最適であることがわかる。

尚、本発明は上記実施例に限定之れるものではなく、結
晶質合金層と記録及び消去時の光反射率の変化を増大凛
せる透明誘電体薄膜との積層構造でも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に於ける情報記録媒体の一実施例を示す
断面図、第２図は本発明に依る記録・消去原理の説明図
、第３図は本発明の原理で記録した場合の反射率の変化
を記録媒体組成に対して見た図である。 １・・・基板 ２・・記録媒体 ３・・・記録部分 ４・・・未記録部分又は消去部分 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　竹　花　喜久男

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄を主成分として、ニッケルを２７〜３０原子％
   含み、レーザービーム照射により応力誘起マルテンサイ
   ト変態を起こして情報が記録される結晶質合金層を有す
   ることを特徴とする情報記録媒体。
2. （２）前記結晶質合金層は、徐熱・徐冷により記録され
   た情報が消去されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の情報記録媒体。
3. （３）前記徐熱・徐冷は光学的若しくは熱的手段による
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の情報記録
   媒体。