JPS62275337A

JPS62275337A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPS62275337A
Application number: JP61117650A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Nakamura; 直正中村; Katsumi Suzuki; 克己鈴木; Tadashi Kobayashi; 忠小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-11-30

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】３、発明の詳細な説明［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、光ビームの照射等により記録層が可逆的に相
転移することを利用して情報の記録、消去を行なうこと
ができる相変化型の光記録媒体に関するものである。

（従来の技術）相変化型の光記録媒体において、情報の記録は、例えば
記録情報に応じて変調された光ビームを記録層に照射し
て急速加熱した後、急速冷却することにより、光ビーム
照射部分の記録層が例えば結晶から非晶質へと相転移す
ることでなされる。

また、記録の消去は、記録がされた非晶質部分に消去用
の光ビームを照射して加熱した後、徐冷することにより
、再び結晶へ戻すことでなされる。

さらに、情報の再生は再生用の光ビームを照射して、情
報が記録された非晶質部分と記録されていない結晶部分
との反射率の違いを読み取ることでなされる。

ところで従来より相変化型の記録媒体としては、Ｔｅ、
Ｑｅ等のカルコゲナイド系半導体やＴｅ　１ｎ、ＩｎＳ
ｂ等の合金系材料を第４図に示すようにアクリルやガラ
ス等で形成された基板３上に直接ｆｌ’ｌｆｆして記録
層５としたものが知られている。

しかしながら、例えば、Ｔｅ単体は結晶化温度が空温付
近（１０℃前後）に存在するので、記録情報が含まれる
光ビームを照射し、Ｔｅ単体ＷＪＷＡを結晶質から非晶
質へ相変化させて記録を行っても、経時変化により非晶
質部分が結晶質状態に戻り、記録が自然消去されるおそ
れがある。また、（３ｅ等の上記材料はいずれもＷＪ膜
にすると化学的安定性に乏しく、大気中で次第に腐食し
て劣化するので、記録の安定性がない。

また、上記基板を形成するアクリルやガラスのｆｆｉ拡
ａ率ハソｔｔ−ＦｔＬｏ、　００３ｃｇ＋２　／ｓｅｃ
　、　０゜０１　ｃｍ２／　ｓｅｃであり、熱拡散率が
悪い材料である。このため、記録用の光ビームを照射し
て記録層を結晶から非晶質へ相転移する場合、冷却が速
やかに行なわれず、非晶質化すなわち記録が充分に出来
ないという問題がある。

第５図は、この従来例において光（レーザ）ビームのパ
ルス幅（μｓｅｃ　）とパワー（ｍＷ）を変えた場合の
記録・消去特性であり、記録消去可能な領域が非常に狭
く、パルス幅またはパワーが小さい場合には非晶質化せ
ず、また、パルス幅、またはパワーが大きいと記録層に
穴が形成されてしまう。

一方、従来における光記録媒体の他の構成例としては、
基板と記録層との間にＳｉＣｈＭｉを介在させたものや
、さらにこの記録層上にＳｌ０２Ｍを積層した３層構造
のものが知られている。５ｉＯ２ｒＪは記録層の酸化や
加熱時における記録材料の蒸発による穴の形成等を防止
するものである。

しかしながら、ＳｉＯ２は熱拡散率が０．００８Ｃｍ２
／ＳｅＣと基板３を形成するガラス等よりもさらに熱拡
散率が悪く、前記同様に記録の際の冷却が速やかに行な
われず、非晶質化が不充分であるという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来の光記録媒体では、何れの構成例であっても、
室温環境下において記録の安定性がないという問題点や
、上記基板や５ｉＣｈｌの熱拡散率が悪く、記録の際に
加熱部分の冷却が遅く、非晶質化が不充分であるという
問題点がある。このため、結晶部分と非晶質部分の反射
率変化が小さく、高い記録感度を得ることができないと
いう問題がある。

本発明は、上記事情に基づいたものであり、その目的は
、長期間に日って安定した記録状態を維持できるととも
に、記録時における光ビーム照射部分の冷却速度を高め
ることができ、容易にビーム照射部分の非晶質化を可能
にする光記録媒体を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）そこで本発明の光記録媒体は、基体上に積層される記録
層を融点が３００℃乃至８００℃の原子価効果化合物で
形成するとともに、基体と記録層との間に介在された第
１の温度コントロール層と、記録層上に積層された第２
の温度コントロール層とを有する構成とした。

（作用）融点が３００”Ｃ乃至８００℃の範囲にある原子価効果
化合物は、記録情報を含む光ビームの照射による溶解急
冷によって照射部分が結晶質から非晶質へ相転移し、記
録ビット部が形成される。

また、その結晶化温度は室温以上であるので、非晶質化
した記録ビット部は空温で安定に存在する。

情報の記録の際、本発明では上記基板と記録層とのｒｌ
に介在された第１の温度コントロール層と記録層上に積
層された第２の温度コントロール層とを熱拡散率の高い
材料で形成することにより、冷却速度が高くなり容易に
非晶質化される。

（寅施例）第１図は本発明に係る光記録媒体の一実施例の断面を示
しており、この光記録媒体１は基板３と、記録１１５と
、基板３と記録層５との間に介在された第１の温度コン
トロール層７ａと、記録層５上に積層された第２の温度
コントロール層７ｂとから成る円板上のものである。

ナ基板３は、アクリル、ボリメＸルメタクリレート（ＰＭ
ＭＡ）、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂またはガ
ラスにより形成された透明基板である。

記録層５は、以下に詳述する融点が３００℃乃至８００
℃の原子価効果化合物を５０〜５０００人の厚さで積層
したものである。

上記記録１ｌ１５を形成する原子価効果化合物は、金属
間化合物の一種であり、イオン結合的性格の強い電気化
学的化合物や等極結合的性格の強いものが含まれる。ま
た、この原子価効果化合物は、合金の中でも特に金Ｒ間
の結合が強く、その薄膜はレーザビーム等による溶融急
冷によって非晶質化が可能である。

また、本発明者らの実験結果によれば、その薄膜は、温
度６０℃、相対湿度８０％ＲＨ下の環境試験においても
、反射率、吸収率の化学特性が１力月以上も何ら変化し
ないことが確認されている。

非晶質は、液体が急冷された組織であり、金属間の結合
が強いものほど急冷で非晶質化し易い。

また、室温で非晶質が安定に存在するためには結晶化温
度が室温より高くなければならない。

一般に非晶質の結晶化温度は、絶対温度で表したその物
質の融点または液相温度の１／２〜２／３よりやや高い
温度であることが知られている［参照、作花著「ガラス
非晶質の科学Ｊｌ）５１゜内田老１１ＶＩＡ（１９８３
）］。従って、非晶質の記録ビットが室温で安定に存在
するためには、原子価効果化合物の融点が３００”Ｃ以
上であることが望ましい。

また、光記録媒体としての使用を考えると、光記録媒体
上で出力５〜２０ｍＷ程度のレーザビームで記録消去で
きることが必要であり、そのためには原子価効果化合物
の融点は８００℃以下であることが望ましい。

記録ビットを非晶質から結晶化して情報を消去する速度
は、高速化が望まれており、原子価効果化合物は、非晶
質から結晶への相変化が短範囲の原子の移動によって達
成されるので、その結晶化速度が通常の合金組織よりも
極めて早い。

すなわち、一般に非晶質形成能があるとして知られてい
る共晶組成の合金は、固溶体と固溶体あるいは固溶体と
金属間化合物などの混合組成であるので、その結晶化で
は、それぞれの相の結晶化が起こり、２相分離を伴う。

その２相分離のために非晶質の結晶化では、原子の長範
囲の移動が必要となり、しかも２段階の結晶化となるた
め、その結晶化速度が遅い。一方、原子価効果化合物で
は、相分離を伴わず、短範囲の原子の移動で１段階で結
晶化するため、結晶化速度は極めて早い。

このため記録ビットへのレーザビームパルスの照射によ
り高速消去が可能である。

原子価効果化合物は、その結晶構造から、ＮａＣｌ型、
逆Ｃａ　Ｆ２型、Ｃａ　Ｆ２型、　ｚｉｎｃｂｌｅｎｄ
ｅ型、　Ｗｕｒｔｚｔｅ型、　Ｎｉ　Ａｓ型が知られて
おり、いずれの結晶構造も、短範囲の原子の移動によっ
て非晶質から結晶への相変化をする［参照、阿部著［金
属組織学序論Ｊ　　１１１０９．コロナ社］。

融点が３００’Ｃから８００℃の範囲にある原子価効果
化合物の代表的な実例を次表に示す。

（日本金属学会ＷＡ「金属データブック」丸首より）第
１および第２の温度コントロール１７ａおよび７ｂは、
基板３より熱拡散率が大きい誘電体を１５００人程度０
厚さで形成したものである。各温度コントロール層７ａ
、７ｂは、透明もしくは透明に近いこと、熱拡散率が基
板３に比べて太きいこと、およびレーザビームの照射に
よる加熱に対して物理的、化学的に変化しないこと等の
条件を満足する必要があり、これらの条件を満足する材
料としては、ＴｉＯ２やＭｏＯ等のＭ電体が好適である
。ＴｉＣｈおよびＭｏＯは、熱拡散率ａがそれぞれ０．
０２２および０．９７　（ｃｍ２　／５ｅＣ）とアクリ
ルやガラスさらにＳｉＯ２（熱拡散率は０．００８）よ
り高い材料である。

以上の構成によれば、基板３側から記録層５に対して局
所的にレーザビームを短時間でだけ照射すると、記録層
５を形成する原子価効果化合物はレーザビームのパワー
に比例した温度θまで加熱される。照射が終ると高温に
なった原子価効果化合物は周囲への熱の流出によりＣ＝
θ／２τの冷却速度で温度が低下する。したがって、照
射部内の原子価効果化合物は、レーザビームを強くして
短時間加熱したときは高速に、レーザビームを弱くして
長い時間加熱したときはゆっくりと冷却される。すなわ
ち、レーザビームの照射条件を選択することにより、記
録層５の照射部の原子価効果化合物を複素屈折率の異な
る非晶質層あるいは結晶層のいずれかの所望する状態に
することができる。その結果記録層５の照射部をその部
分の複素屈折率で決まる反射率Ｒに変換すること、すな
わち、情報の記録・消去ができる。また、原子価効果化
合物の非晶質部分は室温で安定しているので、長期間に
口って記録・消去が可能となる。

本実施例において、各温度コントロールｆｆ７８　。

７ｂは以下のような機能を有する。

パルス的なレーザビームの照射により温度が上昇した記
録層５の照射部（スポット部）は、レーザビームの照射
が停止すると記録層５の周辺および記録層５との接触面
への熱拡散により冷却されて温度が低下する。

一般に、記録層５の膜厚は上記スポット部の径に比べて
十分に小さいので、上記冷却の速度は記録ＪｉＷ５と接
している材料の熱拡散率ａ　　（ｃｍ２　／５ｅＣ）に
ほぼ比例する。上記基板３を形成するアクリルおよびガ
ラスの熱拡散率ａはそれぞれ０．０Ｏ３および０．０１
（Ｃ１２／５ｅＣ）であり、前記従来例の第５図に示す
ように、記録・消去可能な領域が狭いので、記録層５の
非晶質化には不充分な値である。

従って、基板３と記録層５の間に介在された第１の温度
コントロール層７ａと記録層５上に積層された第２の温
度コントロール層７ｂとを熱拡散率ａが高い値の材料を
選択することにより、レーザビームの照射後のスポット
部における冷Ｗ速度を高めることができる。

また、各温度コントロール１ＩＩ７ａ、７ｂは記録層５
を酸化等の腐食から防止する役目を果している。特に、
第２の温度コントロール層７ｂは、基板３側から照射さ
れるレーザビームによる加熱で記録層５が蒸発して穴が
形成されるのを積極的に防止する保ｌ！層として機能す
る。

第２図は本発明に係る光記録媒体の他の実施例を示して
おり、この光記録媒体１は館記第２の温度コントロール
層７ｂ上に金属反射層９を積層したものである。この金
属反射層９としては、へ吏。

Ｃｕ　、ＡＩＪ等の材料から選択できる。この金属反射
層９により基板３側から照射されたレーザビームのうち
、記録層５及び第２の温度コントロール層７ｂを通過し
た光が全て反射され、記録層５からの反射光とが、多重
干渉し、大きな反射光量の変化が得られる。その結果、
結晶部分と非晶質部分との反射率変化も大きくなり、記
録感度が向上する。

以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例−１）基板３として、アクリル基板を使用し、このアクリル基
板上にＴｉＯ２から成る第１の温度コントロール層７ａ
をスパッタ法により膜厚１０００人で積層した。次いで
、この第１の温度コントロールＨＶａ上に、Ｂ１Ｔｅ合
金ｉ合金金５００Ａの厚さで積層して記録層５とした。

その方法は、３ｉターゲツトとＴｅターゲットに投入す
るパワーを調整して２元同時スパッタ法で行なった。

さらに、この記録層５上にＭａＯから成る膜厚１０００
Ａの第２の温度コントロール層７ｂを第１の温度コント
ロール層７ａと同様方法で積層した。

成膜直後の記録層５は非晶質状態であるため、基板３側
から出力５ｍＷのレーザビームの連続照射によりアニー
ルし、結晶化して第１図に示した光記録媒体１を得た。

このように形成された光記録媒体１に基板３側からレー
ザビームを照射し、そのパワー（＋＋＋Ｗ）とパルス幅
（μｓｅｃ　）を変化させて、記録層５のビーム照射部
分を非晶質化（記録）した。その結果を第３図に示す。

同図からも分かるように、基板３上に記録層５を直接積
層した第５図に示す従来例特性に比べ、大幅に記録・消
去可能領域が拡大することが判明した。また、例えば、
パワー５１１１　Ｗ、パルス幅１０μｓｅｃのレーザビ
ームを照射した場合、従来例では記録層５に穴が形成さ
れるが、本実施例では穴は形成されず、十分に記録・消
去ができることが判明した。

さらに光記録媒体１に出力８ＩｌｌＷ１パルス幅５Ｑ　
Ｑ　ｎ５ｅｃの記録用レーザビームを照射して、非晶質
化し、次いで非晶質化した記録部分に出力３ｍＷ１パル
ス幅５μｓｅｃの消去用レーザビームを照射し、結晶化
（消去）した。このような記録／消去を繰り返し実行し
たところ、約１０３回の記録／消去の繰り返し後であっ
ても、記録層５には何ら変化は生ビず、安定して記録／
消去ができることが判明した。また記録／消去のＳ／Ｎ
比も初期時と約１０３回の繰り返し後でほとんど変化し
なかった。

このように、本実施例によれば、記録／消去を繰り返し
行っても、レーザビームの照射により記録層５に蒸発に
よる穴の形成等が生ぜず、安定した記録／消去が可能と
なる。

（実施例−２）前記実施例−１の第２の温度コントロール層７ｂ上に金
属反射層９としてＣｕ層を１００ＯＡで８に層して第２
図に示した光記録媒体１を得た。

このようにして形成された光記録媒体１の記録層５の膜
厚を５０ＯＡとしたナンブルについて、記録前の結晶状
態と記録後の非晶質状態との反射率変化を調べ、金属反
射層９のないものと比較した。なお、記録層５の非晶質
化はパワー８ｍＷ。

パルス幅５００ｎｓｅｃのレーザビームを照射して行な
った。

その結果、金属反射ｌｉ！９が積層されていないもので
は約１３％の反射率変化しか得られなかったが、金属反
射層９が積層されているものでは約３０％の反射率変化
を得ることができた。これにより、反射光が重畳されて
多重干渉が行なわれ、金属反射層つがないものに比べ反
射光聞の変化が壜入していることが理解される。このた
め、膜厚の薄い部分でも高い反射率変化を得ることがで
きた。

なお、実際の使用には、第１図に示した第２の温度コン
トロール層７ｂ上および第２図に示した実施例−２の金
属反射Ｉｆ！１１９上に紫外線硬化樹脂層を積層して、
使用時の機械的強度を増すように構成すればよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明の光記録媒体によれば、記録
層を融点が３００℃乃至８００℃の原子価効果化合物で
形成するとともに、基体と記録層との間に介在された第
１の温度コントロール層と、記録層上に積層された第２
の温度コントロール層とを有する構成とした。このため
、長期間に口って安定した記録状態を維持できるととも
に、記録時における光ビーム照射部分の冷却速度を高め
ることができ、ビーム照射部分の非晶質化が容易となる
。

また、原子価効果化合物は非晶質から結晶質への相変化
が通常の合金材料に比べて速いので、記録情報の高速消
去が可能となる。

さらに、基体側からの光ビームの照射による記録層の加
熱の際、第２の温度コントロール層により、記録層の蒸
発による穴の形成等が防止され、光記録媒体の耐久性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光記録媒体の一実施例の構成図、
第２図は本発明に係る光記録媒体の他の実施例の構成図
、第３図は第１図実施例の記録・消去特性を示す図、第
４図は従来例の構成図、第５図は従来例の記録・消去特
性を示す図である。１・・・光記録媒体３・・・基板５・・・記ｇ層７ａ・・・第１の温度コントロール層７ｂ・・・第２の温度コントロール層９・・・金属反射層第１国王第２囚レーザーパワー（ｍＷ）レーザーパワー（ｍＷ）手続？１１正書（自発）昭和６２年８月１２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基体上に積層され、融点が３００℃乃至８００℃
の原子価効果化合物で形成された記録層と、前記基体と
記録層間に介在された第１の温度コントロール層と、前記記録層上に積層された第２の温度コントロール層と
を有することを特徴とする光記録媒体。
（２）前記記録層はＡｕＳｎ、ＡｕＩｎ＿２、ＢｉＴｅ
、ＳｎＡｓ、ＣａＳｂ、ＧｅＴｅのいずれかの原子価効
果化合物で形成されたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の光記録媒体。
（３）前記第２の温度コントロール層上に金属反射層を
積層したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の光記録媒体。
（４）前記各温度コントロール層は前記基体より大きな
熱拡散率をもつ誘電体で形成されたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。
（５）前記各温度コントロール層はＴｉＯ＿２、ＭｇＯ
のいずれかの誘電体で形成されたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。