JPS62279533A

JPS62279533A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPS62279533A
Application number: JP61121335A
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: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-12-04

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［発明の目的コ（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
記録情報で変調された光ビームを記録層に照射して急速
加熱、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ｉ肖去は、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　
、Ｇｅ等のカルコゲナイド系半導体やＴｅ　１ｎ、Ｉｎ
Ｓｂ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上に直接積層して記録層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室温付
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単体薄膜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、Ｇｅ等の上記材料はいずれも薄膜にすると
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熱拡散率
はそれぞれ０．００３ｃａ２／ｓｅｃ　、Ｑ。

０１　ｃｍ２／ｓｅａ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ビームのパルス幅（μ
ｓｅｃ　）とパワー（ｍ　Ｗ）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ＳｉＯ２層を介在させたものや、
さらにこの記録層上にＳｉＯ２層を積層した３層構造の
ものが知られている。５１０２層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、５ｉＯｚは熱拡散率が０．００８　ｃｍ
２　／　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ＳｉＯ２層の熱拡散率が悪く、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１与ることができない
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、容易に光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℃の電子化合物で形成す
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℃乃至８００℃の範囲にある電子化合物は
、記録情報に応じて変調された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
ｖ温以上であるので、非晶質化した記録ビット部は室温
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。

（実施例）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、記録層５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。

基板３は、アクリル、ポリメタルメタクリレート（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
℃の電子化合物を５０〜５０００人の厚さで積層したも
のである。

上記記録層５を形成する電子化合物は、金属的性質を示
し、かなり広い範囲にわたる同容領域をもつことが多い
金属間化合物であり、後述するような結晶構造を有して
いる。また、この電子化合物は、合金の中でも特に金属
間の結合が強く、その薄膜はレーザビーム等の光ビーム
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、ｖｃで非晶質が安定に存在するためには結晶化温
度が空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゜内田老鶴圃（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、電子化合物の融点が３００℃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、そのためには電子化合物の融点
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、電子化合物は、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、電子化合物では、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、結晶化速度は穫めて早い。このため記録
ビットへのレーデビームパルスの照射により高速消去が
可能である。

電子化合物は、一定の価電子濃度のあたりに決まった結
晶構造の中間相として出現するものとして知られ、価電
子濃度が３／２．２１／１３．７／４あたりに出現する
。［参照、阿部著［金属組織学序論Ｊ１１１０９．コロ
ナ社］いずれの結晶構造も、短範囲の原子の移動によっ
てアモルファスから結晶への相変化をする。

融点が３００℃から８００℃の範囲にある電子（日本金
属学会編「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層７ａおよび７ｂは、基板３より
熱拡散率が大きい誘電体を１５００Ａ程度の厚さで形成
したものである。各′ｆＡ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
比べて大きいこと、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ＭｇＯ等の誘電体が好適である。Ｔｉ
　０２１３よびＭｇＯは、熱拡散率ａがそれぞれ０．０
２２および０．９７　（ａｍ２／５ｅＣ）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を形成する電子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電子イし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、照射部内の電子化合物は、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の照射部の電子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、電子化合物の非晶質部分は室温で安定しているの
で、長期間に亘って記録・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層７ａ。

７ｂは以下のような礪能を有する。

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層５と接して
いる材料の熱拡散率ａ　　（ｃｍ２　／５ｃＣ）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０．００３および０．０１　（
ｃｍ２　／ｓｅｃ　）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１ＪＩ速度を高めることができる。

また、各温度コントロール層７ａ、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ｌ１Ｗ７ｂ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ｆｉｌとして礪能す
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は前記第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
属反射層つとしては、Ａ丈。

ＣＬＩ、Ａｌ１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Ｌ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
した光が略仝で反射され、この反射光Ｂと記録層５から
の反射光量とが、多垂干渉し、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ＴｉＣｈ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１０００Ａで積層した。次いで
、この第１の温度コントロール層７ａ上に、電子化合物
のＡｕＳｎ合金薄膜を３０ＯＡの厚さで積層して記録層
５とした。

その方法は、△Ｕツタ−ットとＳＯ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Ｍ（］　Ｏから成る膜厚１０
００Ａ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と同様の方法で積層した。

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６ｍＷ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（ｑた
。このように形成された光記録媒体１にレーザビームを
照射し、そのパワー（ｍＷ）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七が判明した。また、例えば、
パワ−５ＩＩＩＷ１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ｍ５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１１Ｗ、パルス幅４００　ｎ
５ｅｃ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６ｍＷ、パルス幅４
．５μＳａＣ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には何ら変化は生ぜず、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回の繰り返し侵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
属反射層つとしてＣｕ層を１００ＯＡで積層して第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３０ＯＡとしたサンプルについて、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１１１ＩＷ。

パルス幅４００ｎｓｅｃのレーザビームを照射して行な
った。

その結果、金属反射層９が積層されていないものでは約
９％の反射率変化しかｉｑ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１９％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９がないものに比べ反射光
量の変化が増大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
属反射層９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℃の電子化合物で形成す
るとともに、固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
間に負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、電子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・・・記録層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

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基体上に積層され、融点が３００℃乃至８００℃
の電子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ＭｇＴｌ、ＬｉＰｂ、ＣｕＧａ＿２
、Ｃｕ＿５Ｃｄ＿８、ＭｇＨｇ、ＡｕＺｎのいずれかの
電子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。