JPS62227050A - 光記録媒体用材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な分光反射率可変合金及び記録材料に係り
、特に光・熱エネルギーが与えられることＫより合金の
結晶構造の変化にともなう分光反射率変化を利用した情
報記録、表示、センナ等の媒体に使用可能な合金に関す
る。

〔従来の技術〕

近年、情報記録の高密度化、デジタル化が進むにつれて
櫨々の情報記録再生方式の開発が進められている。時に
レーザの光エネルギーを情報の記録、消去、再生に利用
した光ディスクは工業レアメタル４８０．１９８３　（
光ディスクと材料）に記録されているように磁気ディス
クに比べ、高い記録密度が可能であシ、今後の情報記録
の有力な方式である。一方記鎌可能な方式には追記型と
１き換え可能型の大きく２つに分けられる。前者は１回
の書き込みのみが可能であり、消去はできない、追記型
の記録方法はレーザ光によシ記録部分の媒体を破壊ある
いは成形して凹凸をつけ、再生には凹凸部分でのレーザ
光の干渉による光反射量の変化を利用する。

書き換え可能型の記録媒体としては光磁気材料が主流で
ある。この方法は光エネルギーを利用してキュリ一点あ
るいは補償温度付近で媒体の局部的な磁気異方性を反転
さ、せ記録し、その部分での偏光入射光の磁気ファラデ
ー効果及び磁気カー効果による偏光面の回転量にて再生
する。しかし現在のところ偏光面の回転量の大きな材料
がなく、多層膜化などの種々の工夫をしてもＳ／Ｎ、Ｃ
／Ｎ次どの出力レペ、ルが小、さいという大きな問題が
ある。もう１つの遵き換え可能型方式として記録媒体の
非晶質と結晶質の可逆的相変化による反射率変化を利用
したものがある。例えばＮａｔｔｏｎａｔＴｅｃｈｎｉ
ｃａｔＲｅｐｏｒｔ　Ｖａｔ、　２９　Ａ　５　（１９
８３）Ｋ記載の１ｐｅＱｘに少量のＧｅおよびＳｎｅ添
加した合金がある。しかし、この方式は非晶質相の結晶
化温度が低く、常温における相の不安定さがディスクの
信頼性に結びつく大きな問題点である。

一方、色調変化を利用したものとして、（３０〜５０）
ｗｔ％Ｚｎ−残Ａｇよりなる合金で２つの異なる結晶状
態の相変化に伴なう色調変化によって情報の記録、再生
、消去するものがある。この合金を用いた方式における
２つの異なる結晶状態であるβ′相とλ相はそれぞれの
色調がピンク色と銀白色であシ、この両者は、近赤外領
域の波長である半導体レーザ波長において、１０％以上
の反射率差があり、上記光磁気記録方式と比較すると大
きなＳ／Ｎ比が期待できる。一方、記録、消去状態とも
結晶状態であるために安定であり、上記ＴｅＱｘ材料と
比較すると、記録状態の安定性は優れている。第４図に
は一定出力のレーザ光を薄膜状記録媒体に照射した時、
種々の熱伝導率を持つ記録媒体の昇温状態のシミュレー
ションを示ス。

図中１１の熱伝導率を１とした時、１２．１３．１４．
１５．１６の熱伝導率は０．５．０．３３．０．２５．
０．１．０．０１である。熱伝導率が小さい程レーザ照
射時の温度上昇が遅速であシ、記録に必要な温度に到達
するまでの時間が短かくてすみ、従って記録感度が高く
なることがわかる。一方、上記Ａｇ−Ｚｎ合金の熱伝導
率は０，３ｃａｔ／ｌ＜＊Ｃ−ｃｍ程度であシ、上記Ｔ
ｅＯｘが０．０２、光磁気記録方式の代表的組成である
Ｇｄｌ；’ｅ材料が程度であるのに比較すると高い値で
あり、従って光記録媒体としての記録特性が悪かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、同一温度で部分的に異なった分光反射
率を保持することができて、かつ低熱伝導性である分光
反射率可変合金及び記録材料を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は銀（Ａｇ　）を主成分として、重量で亜鉛（Ｚ
ｎ）３ｏ　〜４６％及び、カリウＡ　（Ｇａ　）、イン
ジウム（Ｉｆｌ）、スズ（Ｓｎ）の１つ又はそれ以上の
元素を重量で０．５〜８．０％含む合金か、又は、銀を
主成分とし、重量で亜鉛３０〜４６％及び鉛を０．５〜
１０％含む合金からなることを特徴とする分光反射率可
変合金にある。

即ち、本発明は固体状態で室温より高い第１の温度（高
温）及び、第１の温度よシ低い温度（低温）で異なった
結晶構造を有する合金において、該合金は前記高温から
の急冷によって前記低温に卦ける非急冷による結晶構造
と異なる結晶構造を有することを特徴とする分光反射率
可変合金にある。

本発明合金は固相状態での加熱冷却処理によシ、同一温
度で少なくとも２種の分光反射率を有し、可逆的〈分光
反射率を変えることのできるものである。すなわち本発
明に係る合金は固相状態で少なくとも２つの温度領域で
結晶構造の異なった相を有し、それらの内、高温相を急
冷した状態と非急冷の標準状態の低温相状態とで分光反
射率が異なシ、高温相温度領域での加熱急冷と低温相温
度領域での加熱冷却によ多分光反射率が可逆的に変化す
るものである。

本発明合金の可逆的反射率の変化についてその原理を第
２図を用いて説明する。第２図（ａ）は人ｇ−Ｚｎ二元
系合金の平衡状態図を示すものであシ、情報としての信
号、文字、図形等を記録及び消去する原理を第２図（ｂ
）によって説明する。

図中の〔工〕粗成の合金を例にとる。この合金は華衡状
態ではλ相である。この相の色は・銀白色で一’ｈ　＃
）、分光反射率においてもそれ°に対応した曲線が得ら
れる。この合金を高温相であるβ相安定温度領域（Ｔ４
　）まで加熱後急冷するとβ相が通合し、しかも規則化
した結晶構造を持つβ′相となる。この適冷状態の合金
の色調はピンク色となシ、分光反射率もλ相状態とは大
きく異なる。この合金をλ相安定温度領域（Ｔ８以下）
で加熱する（Ｔ、）とβ′はλ相に変態し、それに伴い
合金の色調もピンク色から銀白色へ可逆的に変化し分光
反射率も元に戻る。以後、この過程を繰返すことができ
る。本発明は以上の色調変化を情報の記録、再生、消去
に適用している。

記録媒体において以上のような熱処理はレーザ光を照射
することによって行なうが、その他の光記録媒体よりも
熱伝導率が大きいλｇ−Ｚｎ系合金では、レーザ照射に
よる熱が周囲に拡散し記録感度が悪くなる。従って上記
Ａｇ−Ｚｎ合金の低熱伝導化が記録感度向上に大きな効
果がある。そこでＡｇ−ｚｎ合金の熱伝導率を低下させ
るために第３元素の添加を検討した。第３元素の添加に
は■母相中に低熱伝導性の第３元素を微細に析出分散さ
せる。■第３元素を母相に固溶させ、熱伝導率を低下さ
せる。の２つの方法がある。■の方法ではそれ自体の熱
伝導率の低い元素々らどれでも添加できるが、照射する
レーザのスポット径（約１μｍ）よシ微細に分散させる
ように薄膜中の分散度を制御する必要がある。■の方法
は第３元素を添加しても単−相であるため分散度を考慮
する必要がなく、■の分散型と比較して薄膜作製が容易
であり、均一な特性の薄膜が得られる。一方、母相に固
溶するような元素しか添加できないため、添加元素を制
限される。まず■の方法としてＡｇ　　３５ｗｔ％７．
ｎ合金に固溶する元素を探索した結果、Ａｕ、Ｃｕ１Ｃ
（ｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｍｇの７元素だけが１ｗｔ％
以上固溶し、その他の元素は１ｗｔ％未溝しか固溶しな
いことがわかった。そこでこれらの元素を単独にＡｇ−
３５ｗｔ％Ｚｎに添加し、それぞれの組成における熱伝
導率を測定してその結果を第３図に示す。

人ＵまたはＣｕを添加することによって熱伝導率は増大
する。又Ｃｄ　％　Ｍ　ｇを添加してもあまシ変化は見
られない。一方Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａを添加すると熱伝導率
は添加量ととも忙低下する。特にＧ。

Ｇａは少量でも熱伝導率を低下させる効果があることが
わかった。従って上記固溶型元素を添加して、単相の状
態で記録材料の熱伝導率を低下させ、光記録媒体の記録
特性を向上させる効果がある。

次に■の方法としてはそれ自体の熱伝導度の低い元素の
添加が最も効果的である。更にこの分散型の添加元素は
、その他の構成元素である銀、亜鉛と化合物を生成せず
単独で析出分散する必要がある。これは第３添加元素が
銀、または亜鉛と化合物を生成し、母相のＡｇ−Ｚｎ合
金が色調変化を示す所定の組成からずれてしまう可能性
があるためである。以上のような低熱伝導率で銀、亜鉛
と反応しない元素としてＰｂ、Ｑａ、Ｂｉが適当である
ことがわかった。従って上記の第３元素を添加したＡｇ
−Ｚｎ合金を記録層として用いることによって、記録材
料の熱伝導率を下げ、光記録媒体の記録特性を向上させ
る効果がある。

′〔実施例〕 以下、本発明を災施例に基づき詳細に説明する。

１、第１図に本発明材料を用いた光記録媒体の膜構成を
示す。透明基板４１に光（熱吸収層）４２をつけ、その
下に上記光記録材料４３を積層し、更に保護層４４を設
け、このような膜構成の光記録媒体に透明基板側から絞
シ込んだレーザ光４５を照射することによって情報を記
録する。第５図は上記膜構成の光記録媒体の記録特性に
及ぼす固ｍ微添加元素の影響すなわち、各記録材料にお
けるレーザパワーと記録開始時間との関係を示す。

第３元素無添加のＡｇ−３５ｗｔ％７．ｎ合金は図中５
１に示すような特性を示すのく対して、Ａｇ−３５％Ｚ
ｎ−ＩＧａ（図中５２）、Ａｇ−３５％Ｚｎ−２Ｇａ（
図中５５）、人ｇ−３５％Ｚｎ−３％ｉｎ、（図中５３
）、Ａｇ−３５％ｚｎ−３％Ｓｎ（図中５４）はそれぞ
れ５１に対して記録開始時間が短時間側へ来ておシ、記
録特性が向上していることを示している。更にそれぞれ
の記録開始時間は用いている記録材料の熱伝導率と良く
対応しておシ、低熱伝導率の材料程、記録開始時間は短
縮されており、記録特性が向上している。

２、第６図は記録＃性に及ぼす分散盤添加元素の影響を
示す。図中６１は第３元素無添加のＡｇ−３５％ｚｎ合
金の種々のレーザパワーにおける記録開始時間である。

一方分散型元素を添加したＡｇ−３５％Ｚ　ｎ　−４％
Ｇ！（図中６２）、Ａｇ−３５％Ｚｎ−４％Ｐｂ（図中
６３）、Ａｇ−３５％Ｚｎ−４％Ｂｉ（図中６４）はそ
レソレ６１に対して記録開始１温度が短時間側ヘシフト
しており、第３元素の添加によって記録特性が向上して
いることを示している。更にそれぞれの記録開始時間は
、用いている記録材料の熱伝導率と良く対応している。

分散型元素を光記録合金中へ添加して、記録媒体の熱伝
導率を下げるためには、上記分散型添加元素を、照射す
るレーザのスポット径、すなわち約１１ｍよりも微細に
分散させる必要がある。これを実現するためにはスパッ
タリング蒸着法が最適である。上記スパッタリング蒸着
法によって作製した薄膜の結晶粒径は約０．１μｍであ
シ、従って分散型元素も同様ＫＭい分散度に分散させる
ことができる。このスパッタリング法において、第３元
素を添加した合金ターゲットを用いることにより良好な
スパッタリングを行なうことができるが、上記合金ター
ゲットを用いるのではなく、Ａｇ−ｚｎｚ元系合金のタ
ーゲット上に添加したい第３元素のチップを均一に配置
し、これをスパッタリング蒸着用ターゲットとして用い
ても良好な結果が得られる。

３、第７図はＡｇ−３５ｗｔ％７．ｎ合金に合金元素と
して種々の量のインジウムを添加した時のＸ線回折パタ
ーンで、７１は１％、７２は２５％、７３は３．５％添
加した時を示す。７１．７２ではβ′相（Ａｇ−３５％
Ｚｎ合金）のピークしか見られず、従って単相であるが
、７３で示すように３．５％添加すると未知の第２相が
析出し始めており、単相ではなくなってしまう。単相に
比較すると、２相となると、Ｓ／Ｎ比が低下や信号のパ
ラつきの原因となるため、なるべく単相の方が望しい。

従ってＩｎの添加量は１５％未満が望しい。

４、第８図はＡｇ−３５％Ｚｎ合金に合金元素として種
々の量のスズを添加した時のＸ線回折パターンで、８１
は１％、８２は２５％、８３は３．５％添加した時を示
す。８１．８２ではβ′相（Ａｇ−３５％Ｚｎ合金）の
ピークしか見られず、従って単相であるが、８３で示す
ように３．５％添加すると未知の第２相が析出し始めて
おり、単相ではなくなってしまう。２相組織になると、
単相に比較してＳ／Ｎ比の低下や信号のパラつきの原因
となるため、なるべく単相の方が望ましい。従つて３ｎ
の添加量は３．５％未満が望ましい。第９図はＡｇ−３
５％Ｚｎ合金に第３元素として３ｎを添加した時の波長
８３０　ｎｍでの反射率を示しており、９１は記録時、
９２は消去時の反射率である。９３は記録、消去時の反
射率差（Δ几）を示す。Ｓｎの添加量とともに反射率差
は減少するが、５％の添加量までは反射率差は１０％以
上であり、光ディスクとして十分なＳ／Ｎ比が得られる
。さらに３ｎの添加量の増加とともに記録時、消去時と
もに反射率を低下させることができる。

反射率が低下すれば、相対的にレーザ光の吸収率が増加
する。例えば３ｎを３％添加することによって反射率は
約２０％減少し、吸収率を２０％増加させることができ
、従って記録媒体としての記録感度を向上させることが
できる。

５、第１０図はＡｇ−３５％Ｚ　ｎ　−Ｇ　Ｏ合金のＸ
線回折パターンを示す。１０１は１．５％、１０２．１
０３は２％Ｇａを添加した時の図であり、ｌＯ２は記録
直後、１０３は記録から１０日間経過した時のＸ線回折
パターンである。１０１．１０２は明らかに単相である
が、１０３では記録相とともに消去時の相も現われてお
り、Ｇａを２％添加すると、記録信号が不安定になるこ
とがわかった。

また１、５％添加時には、このような経時変化は見られ
なかった。したがってＧａの添加量は１．５％程度まで
が良いと思われる。

６、実施例１に示す固溶型添加元素と実施例２に示す分
散型添加元素を適当に複合添加することにより、それぞ
れの寄与でＡｇ−Ｚｎ合金の熱伝導率を低下させること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、結晶−結晶量相転移により色もしくは
分光反射率を可逆的に変えることができ、記録、消去時
とも反射率が従来よシ２０％良く吸収するために照射さ
れたレーザを効率的に吸収し、熱伝導率が従来の２／３
になるため、吸収したレーザ光の光または熱エネルギー
を散失させることなく、効率的に記録媒体の温度を上昇
させることができるために、光ディスクにおける記録媒
体の記録感度を顕著に向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施において用いた代衆的な膜構成説
明図、第２図（ａ）はＡｇ−Ｚｆｌ二元系平衡状態図及
び第２図（ｂ）は本発明合金の加熱急冷過程による記録
及び消去の原理図、第３図はＡｇ−３５ｗｔ％Ｚｎ合金
に各固溶型元素を添加した時の熱伝導率線図、第４図は
種々の熱伝導率を待つ材料のそれぞれの昇温特性図、第
５図はＡｇ−３５％Ｚｎ合金に種々の固溶型元素を添加
した時の記録感度線図、第６図はＡｇ−３５％Ｚｎ合金
に種々の析出聾元素を添加した時の記録感度線図、第７
図はＡｇ−３５％Ｚｎ−１ｎ合金のＸ線回折パターン図
、第８図はＡｇ−３５％Ｚｎ−３ｎ合金のＸ線回折パタ
ーン図、第９図はＡｇ−３５％Ｚｎ−３ｎ合金の記録、
消去時のそれぞれの反射率と反射率差を示す線図、第１
０図はＡｇ−３５％Ｚ　ｎ　−Ｇ　ａ合金のＸ線回折パ
ターン図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、銀を主成分とし、重量で亜鉛３０〜４６％及び、ス
   ズ、鉛、ビスマス、ゲルマニウムの少なくとも１つを０
   ．５〜１０％含む合金よりなることを特徴とする光記録
   媒体用材料。