JPS6288152A - 光学情報記録部材 - 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 本発明は光、熱等を用いて高速かつ高密度に光学的な情
報を記録、再生できる光学情報記録部材に関するもので
ある。

従来の技術 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録。

再生を行なう技術は公知である。このような記録再生に
用いる記録媒体として基板上にＴｅとＴｅＯ□の混合物
であるＴｅＯｘ１（０＜’　ｘｌ（２）　　を主成分と
する薄膜を設けたものがある（特開昭５０−４６３１７
号公報、特開昭５０−４８３１８号公報、特開昭５０−
４６３１９号公報、米国特許第３９７１８７４号明細書
）。添加成分としてはＰｂ０ｘ６（０（ｘｓ（１）　、
　５ｂＯｘ６（０＜！６＜１．５　）　。

Ｖｏｗ７（０＜　ｘ７（２，６）等が使用される。この
ような記録媒体は再生用の光ビームの照射において透過
率変化を大きく得ることが出来る。

しかし、記録、再生装置の小型化、簡易化を図る場合に
使用し得るレーザー光源の出力には限度があり、小型の
出力２０　ｍＷ以内のＨｅ　−Ｎｅレーザー発振装置、
半導体レーザー発振装置等を使用して記録、再生を行な
うには従来のＴ　ｅｏｘ　（０（ｘ〈２）を主成分とす
る薄膜を備えた記録媒体では感度が不十分である。また
、情報を反射光量変化で再生する場合には十分な変化量
が得られない。

次に、前記欠点を補うものとして、ＴｅＯｘ　（０（ｘ
〈２）に、融点の低い添加材料を適用し、状態変化のス
レ・ソシシールド温度を下げる試み、例えばＴ１０ｘ（
０（ｘ（１，５）　（Ｔｌ２Ｏ融点３００°Ｃ）を添加
する方法が有る。

一方状態変化に伴う光学特性の変化を犬きくするために
、媒体の屈折率を大きくする方法があり、このため、イ
オン分極率の大きいかつ密度の大きい添加材料を用いる
試みがなされている。例えばＢ１Ｏｘ２．　Ｉｎ０ｘ２
（０（ｘ２（１，５）等である（特願昭５３−１０９０
０２　、特願昭５４−７１ｓｏｅ）。

これらの方法によって、ＴｓＯｘを主成分とする記録媒
体は、半導体レーザによる記録１反射光量変化による再
生等が可能となった。

発明が解決しようとする問題点 しかし、情報社会の進展に伴ない、これまで以上に情報
伝達の高速化が要求されるようになると従来以上の記録
速度、再生速度、それに伴なう記録感度の向上が必要と
なってきている。

本発明は従来のＴ　ｅｏ２とＴｅの混合物であるＴｅＣ
ｘを主成分とする光学記録膜を改良し、ＴｅＯｘ薄膜の
特長、例えば耐湿性が良いといった利点を残しながら、
記録速度、記録感度が従来に比べて大幅に向上した光学
情報記録部材を提供するものである０ 問題点を解決するための手段 本発明の光学情報記録部材は、基板上に形成された光学
記録膜が、少なくともＴｅ、Ｏ，Ｐｄ、Ａｕの４元素を
含んで構成され、前記４元素の膜中の原子数の割合は、
ＰｄとＡｕの和が５〜４０ａｔｍ％。

酸素が２０〜６０ａｔｍ％であることを特徴とする。

作　　用 Ｐｄ及びＡｕはＴｅＯｘ系薄膜中において、記録時、Ｔ
ｅ　の状態変化を促進するものであり、つまり結晶核の
ような働きをしているものと考えられる。それにより記
録の高速化が達成される。

実施例 ＴｅＯ２とＴｅの混合物であるＴｅＯｘ薄膜は、レーザ
光等の高密度な光を照射するとその光学定数が変化し、
見た目に黒くなる。この変化を利用して情報を光学的に
記録、再生するわけであるが、この変化は、光照射−吸
収−昇温というプロセスを経て、膜中のＴｅ粒子の状態
変化、すなわち、結晶粒が成長することによる光学的変
化に基づくものではないかと考えられる。そこで、記録
速度を高めるためには、この状態変化をいかに速く終了
させるかということが大きな要素であると考えられる。

ところで従来のＴｅＯｘ系薄膜においては、記録時にＴ
ｅ粒子が状態変化を起こす場合、ＴｅＯ２のバリアがあ
るため安定な結晶状態になるための構造緩和に若干の時
間を要する場合があった。こうした記録部材は、情報と
して映像などを記録する場合は何ら問題とはならないが
、高速の応答性が必要とされるコンピュータ用ディスク
として用いる場合などは、機器設計上の制限が加わり好
ましくない。

本発明は、こうした現状に鑑みなされたもので、Ｔｅと
Ｔ　ｅ０２　ノ混合物であるＴｅＯｘにＰｄとＡｕを添
加したものを基本組成とする薄膜を記録層とし、かつ膜
中のＴｅ、　Ｏ，Ｐｄ、　Ａｕの原子数の割合を制御す
ることにより、従来のＴｅＯｘ系記録薄膜よりも、はる
かに短い時間で記録が完了する、すなわち、はるかに高
速の記録、再生を可能とする光学記録媒体を得ることが
できる。

従来、Ｔｅ　　もしくはＴｅとＴｅＯ２との混合物に第
３の物質を添加して光学記録媒体を向上させた例がある
。しかしながら、それらは、ＧｅやＳｎ　、　Ｐｂ　。

Ｓｉ　、Ｓｂ、Ｓｓなどの比較的共有結合性の強い元素
で、Ｔｅ　　もしくはＴｅとＴ　ｅｏ２との混合物と容
易にガラス状態を作りやすい物質に限られていた。

本発明は、添加する物質として金属結合性の強い元素Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ等の内より特にＰｄとＡｕを選択
したもので、本発明の範囲にある場合に限り特異的にＰ
ｄとＡｕの添加効果が発揮される。本発明におけるＰｄ
及びＡｕ　の役割は以下のように推察される。

Ｐｄ及びＡｕ　Ｉｄ　ＴｅＯｘ系薄膜中において記録時
、Ｔｅの状態変化を促進するものであり、つまり結晶核
のような働きをしていると考えられ、高速で記録を完了
するために少量で大きな効果を得られると想像される。

また記録時高速でＴｅの状態変化が完了するということ
は、例えばレーザ光の照射部が軟化あるいは溶融すると
考えたとき、膜の粘性が小さいうちに状態変化が完了す
るということを意味しており、したがって結晶性のより
進んだＴｅの結晶粒子が生成されていると想像される。

その結果として再生光のより大きな反射率変化が得られ
、高いＣＮ比が得られると考えられる。また、ＴｅＯｘ
はＰｄ　及びＡｕ　　を添加することによって光の吸収
効率が大きくなる。この結果、より低いパワーのレーザ
光でも書き込みが可能となり高感度となる。さらにＰｄ
及びＡｕはその性質上酸化を受けないために既知のＴｅ
Ｏｘ膜の優れた耐湿性を損なうことはないと思われる。

本発明は、Ｔｅ　、Ｏ，Ｐｄ、Ａｕを必須成分として構
成されるが、膜の光学的特性、並びに耐熱性を改良する
上で、Ｇｅ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｅ、Ｂ
ｉ　、Ｉｎ、Ｐｂ。

Ｓｉ、Ｐｔ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉより選
択される元素を一種以上含むことは任意である。

本発明の光学情報記録部材は、記録・再生のみの記録材
料としての機能の他、情報の書き換えが可能な記録材料
にも応用できるもので、この場合は上述した元素を少な
くとも一種以上添加し、消去特性を改善させることが可
能である。

次に本発明におけるＰｄ及びＡｕ　の添加量について述
べる。

本発明におけるＰｄとＡｕの添加量の和は、Ｔｅ、Ｏ。

Ｐｄ、Ａｕの量の総和に対して６〜４０ａｔｍ％である
。

ＰｄおよびＡｕは、膜中にあってＴｅＯｘのＴｅと部分
的にＰｄＴｅ合金およびＡｕ　Ｔｅ合金の混合物として
非晶質状態で存在していると思われる。これがレーザな
どで加熱されると、非晶質状態のＰｄＴｅ合金およびＡ
ｕＴｅ合金の混合物は結晶質となり光学的変化をもたら
す。

膜中でＰｃｌＴｅ合金およびＡｕＴｅ合金の混合物は、
必ずしもそれぞれ量論組成でいる必要はな（ＰｄＴｅ−
Ｔｅ　およびＡｕＴｅ−Ｔｅの合金組成で存在していれ
ばよく、ＰｄＴｅ合金およびＡｕＴｅ合金の混合物の役
割は結晶核となり全体の結晶化速度を促進させると考え
られる。したがってＰｄとＡｕの含有量の和はＴｅ　　
よりも少なくても充分である。しかしながら、ＰｄとＡ
ｕの添加量の和が５ａｔｍ％より少ないと、膜中でのＰ
ｄＴｅ合金およびＡｕＴｅ合金の混合物の結晶核が少な
くなり結晶化の高速性は期待できない。ＰｄとＡｕの添
加量が多くなると光の吸収効率が向上し、記録感度が良
好となるが、すａｔｍ％を越えて添加すると膜中のＴｅ
　の相対量が減少し、記録前後の反射光量変化が低下し
てしまう。したがってＰｄとＡｕの添加量の和は６〜４
０ａｔｍ％の範囲とする必要がある。

次に酸素の含有量について述べる。

本発明の組成において酸素のほとんどは膜中のＴ。

とＴｅＯ２を形成して存在している。膜中のＴｅＯ□の
存在量は、膜の耐湿性を左右する上で重要で、ＴｅＯ２
の量が多い程、１耐湿性が優れている。したがって膜中
では、酸素の含有量が多い程、望ましい訳であるが、多
すぎるとＰｄＴｅ合金およびＡｕＴｅ合金の混合物の含
有量が、相対的に小さくなるので、膜の光吸収効率が低
下し感度が低下すると同時に、記録前後における反射率
の変化量が小さくなり高いＣＮ比が得られなくなってし
まう。本発明では、酸素の含有量は、Ｔｅ　、Ｏ，Ｐｄ
　、Ａｕの総和に対して２ｏ〜６０ａｔｍ％であるが、
２０　ａｔｍ％以下では耐湿性に劣り、逆に６０ａｔｍ
％を越えると、記録感度が低下する。

本発明の範囲内で必須成分であるＴｅ、Ｏ，Ｐｄ、Ａｕ
についての特に好ましい組成は、ＰｄとＡｕの含有量の
和が８〜３５ａｔｍ％で、かつ酸素は３０〜５６ａｔｍ
％である（実施例１で詳述）。

次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する０ 第１図は本発明による光学情報記録部材の断面図である
。

１は基板であり、金属１例えばアルミニウム。

銅等、ガラス、例えば、石英、パイレックス、ソーダガ
ラス等、あるいは樹脂１例えばＡＢＳ樹脂。

ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、塩ビ等、
又透明フィルムとしては、アセテート、テフロン、ポリ
エステル等が使用できる。中でも、ポリカーボネート、
アクリル板等を使用する場合、透明性がすぐれており、
形成せしめた信号像を光学的に再生する際に有効である
。

２は記録薄膜であり、基板１上に蒸着、スパッタリング
等によって形成される。蒸着には抵抗加熱のように他部
から加熱する方法と電子ビームのように試料を直接加熱
する方法があり、どちらも使用可能である。しかし、蒸
着の制御性、量産性等から考えて電子ビーム法の方が優
れている。以下電子ビーム法を用いて、Ｔ　ｅ　、Ｏ、
Ｐｄ　、Ａｕの４元素からなる薄膜を製造する方法につ
いて述べる。

基板上にＴｅ、Ｏ，Ｐｄ、Ａｕの混合物を形成するわけ
であるが、実際にはＴｅ　、ＴｅＯ２，Ｐｄ　、Ａｕの
混合物を形成することになり、そのために４源蒸着が可
能な蒸着機を用いて、それぞれのソースからＴ　ｅ０２
　。

Ｔｅ、Ｐｄ　　及びＡｕ　を蒸着する。また３源ソース
を用いる場合は、一つの蒸着源からＰｄ　を蒸着し、ま
た他の蒸着源からＡｕ　を蒸着し、さらに他の蒸着源か
らはＴｅＯ２とＴｅＯ２を一部還元する作用を有する金
属粉末、例えば、Ａ／、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒなどを混在さ
せ、所定の温度で熱処理したものを用いて、ＴｅＯ２と
Ｔｅを同時に蒸着し、基板上にＴ　ｅ０２　＋　Ｔ　ｅ
ｙＰｄ、Ａｕの混合物を形成する。また２源ソースを用
いる場合は、前記３源ソースを用いる場合のＴ　ｅ０２
とＴｅ　を蒸着するソースと、ＰｄとＡｕの混合物ソー
スを用いて、蒸着することも可能である。

また、これらの混合物から１源ンースにより蒸着するこ
とも可能である。

以下、より具体的な例で本発明を詳述する。

実施例１ ４源蒸着が可能な電子ビーム蒸着機を用いて、ＴｅＯ２
，Ｔｅ　、　Ｐｄ　、Ａｕをそれぞれのソースから、１
５゜ｒｐｍで回転する厚さが１，１１ＪＩ、直径が２０
０８のアクリル樹脂基板上に蒸着を行い、光ディスクを
試作した。蒸着は真空度Ｉ　Ｘ　１０”’　Ｔｅｒｒ　
以下で行ない、薄膜の厚さは１２００人とした。各ソー
スからの蒸着速度は記録薄膜中のＴｅ、○、Ｐｄ、Ａｕ
の原子数の割合を調整するためにいろいろと変化させた
０ 上記方法により作成した種々の光ディスクのオージェ電
子分光法（以下ＡＥＳと略す）による元素分析結果と、
１８００　ｒｐｍで回転する光ディスクの中心から７６
鵡の位置に、記録完了時に最もＣＮ比が大きくなるよう
なレーザーパワーで書き込んだ単一周波数５　ＭＨｚの
信号の、記録後３３ｍ５ｅｃ（レーザー光を照射してか
ら光ディスクが１回転するのに要する時間）経過時のＣ
Ｎ比と２ｍ１ｎ（すべての光ディスクで記録は完了して
いた）経過時のＣＮ比、および耐湿性試験の結果を第１
表に記す。

以下余白 第　　　１　　　表 なお、前記記録再生試験は第２図のような系で行なった
。光導体レーザ−１４を出た波長８３０＝の光は第ルン
ズ１５によって疑似平行光３となり第２のレンズ４で丸
く整形された後、第３のレンズ５で再び平行光になり、
ミラー６で光軸を変換された後ハーフミラ−１１を介し
て第４のレンズ了で、光デイスク上に波長限界的０．８
μｍの大きさのスポット９に集光される。この円スポッ
ト９によって照射された光デイスク８上の記録膜はＴｅ
　の状態変化による黒化変態し記録が行なわれる。ここ
で半導体レーザーを変調して光デイスク上に情報信号を
記録することができる。

信号の検出は、光デイスク面８からの反射光１゜をハー
フミラ−１１を介して受け、レンズ１２を通じて光感応
ダイオード１３で行なった。

第１表においてレーザー光照射後３３ｍ８θＣより２懇
の方がＣＮ比が大きいものは、３３ｍ５ｅｃ後にはまだ
薄膜中でＴｅの結晶粒の成長が進んでいるものと考えら
れ記録がまだ完了していないことを示し、レーザー光照
射後３３ｍ５ｅｃと２藤でＣＮ比が同じものは３３　ｍ
５ｅｃ後に記録が完了していることを示している。

また、耐湿性試験は光デイスク作製時にガラス基板上（
１８Ｘ１８Ｘ０．２ｆｉｌ　）にも記録薄膜を蒸着して
耐湿性試験用サンプルとし、６０°Ｃ，９０％ＲＨ中に
放置することにより行ない、第１表における耐湿性評価
は、１０日口の状態が顕微鏡観察で何ら変化の認められ
ないものが０で、多少の変化が認められたものがΔ、結
晶化が進んで黒い模様が認められたもの、あるいは膜中
のＴｅが酸化して透過率が増大したものを×とした。

第１表から明らかなように、記録完了後のＣＮ比が５０
　ｃｌＢ以上で、かつレーザー光照射後３３ｍａｅａに
は記録が完了しており、かつ耐湿性の良好なＴｅ　−０
−Ｐｄ−Ａｕ系薄膜の組成（総合評価において６以上）
は、ＰｄとＡｕの含有量の和が５〜４０ａｔｍチで、酸
素は２０〜６０ａｔｍ％である。さらに好ましい組成（
総合評価で０）は、ＰｄとＡｕの和が８〜３５ａｔｍ％
、Ｏは３３０−５５ａｔ％であることがわかる。

実施例２ ３源ンースにより蒸着可能な電子ビーム蒸着機を用いて
一つのソースからＰｄ　を、他のソースからＡｕ　を、
また他のソースからＴｅとＴ　ｅ０２を蒸着し光ディス
クを作製した。ここで一つのソースからＴｅとＴｅＯ２
を同時に蒸着した方法について説明する。まず出発原料
としてＴｅＣ）ｚ　８５　ｖｒｔ　％　、　Ａ１１５ｗ
ｔ％を少量のアルコールを用いて混合し、その粉末２５
ｉｉ１を石英ボートに乗せ、電気炉を用いて７００″Ｃ
でＮ２　　ガスを流しながら２時間焼成してＴｅＣ２の
一部を還元し、この焼成物を粉砕しプレスして成型体（
ペレット）を得、これを蒸着した。上記の方法により実
施例１と同様のアクリル樹脂基板上に、蒸着速度がＰｄ
は１人／　Ｓ　、　Ａｕは０．５人／　Ｓ　、　（Ｔｅ
　＋　ＴｅＯ２）は２０人／Ｓで蒸着し、１２００人の
記録薄膜を形成し光ディスクを作製した。

上記記録薄膜をＡＥＳにより元素分析した結果、Ｔｅ：
５７ａｔ％、Ｏ：２８ａｔ％、　　Ｐｄ：１０ａｔ％。

Ａｕ二５ａｔ％であった。また実施例１と同様の記録再
生試験および耐湿性試験を行なったところ、レーザー光
照射後３３　ｍＢ＠Ｃと２顛でのＣＮ比は共に６２　ｄ
Ｂ　であって高速に記録が完了していることが確認され
、また耐湿性評価はＱであった。

実施例３ ２源ソースにより蒸着可能な電子ビーム蒸着機を用いて
、一つのソースからＰｄとＡｕを、他のソースからＴｅ
とＴｅＯ２を蒸着し、光ディスクを作製した。一つのソ
ースからＴｅとＴｅＯ３を同時に蒸着する方法は実施例
２で説明した方法と同じであるＯＰｄとＡｕを同時に蒸
着する方法は、電子ビームハース中にＰｄとＡｕ原料を
入れ、これを電子ビームにより加熱して溶解し、合金と
して用いた。上記の方法により実施例１と同様のアクリ
ル樹脂基板上に、ＰｄとＡｕを３：１の割合で混合した
合金から蒸着速度が１．５１ｙ’Ｓ　、　（Ｔｅ＋Ｔｅ
０２）は２０人／Ｓで蒸着し、１０００人の記録薄膜を
形成し、光ディスクを作製した。

上記記録薄膜をＡＥＳにより元素分析した結果、Ｔｅ：
５６ａｔ％、Ｏ：３８ａｔ％、Ｐｄ：１２ａｔ％、Ａｕ
：６ａｔ％であった。実施例１と同様の記録再生試験お
よび耐湿性試験を行なったところ、レーザー光照射後３
３ｍ５ｅｃと２ｍ１ｎでのＣＮ比はともに５５　ｄＢ　
であって高速に記録が完了していることが確認され、ま
た耐湿性評価はＯであった。

実施例４ 一つのソースのみから蒸着してＴｅ−０−Ｐｄ　−Ａｕ
薄膜を得るために、出発原料として、ＴｅＯ２；６０ｗ
ｔ％、　　ＡＩ　：　１０　ｗｔ％、Ｐｄ：２０ｗｔ％
、　Ａｕ：１０ｗｔ％を少量のアルコールを用いて混合
し、粉末２６ンを石英ボートに乗せ、電気炉を用いて７
００”ＣでＮ２　ガスを流しながら２時間焼成してＴｅ
Ｏ２の一部をＡＩ　　で還元し、この焼成物を粉砕しプ
レスしてベレットを得、これを蒸着した。上記の方法に
より実施例１と同様にアクリル樹脂基板上に、蒸着速度
を２ＯＡ／Ｓとして蒸着し、１２００人の記録薄膜を形
成し光ディスクを作製した０ 上記記録薄膜をＡＥＳにより元素分析した結果Ｔｅ：６
７ａｔ％、○：　３６　ａｔ％、Ｐｄ：４ａｔ％。

Ａｕ：３ａｔ％であった。また実施例１と同様の記録再
生試験および耐湿性試験を行なったところ、レーザー光
照射後３３　ｍ５ｅｃと２ｍでのＣＮは共に６０　ｄＢ
　であって高速に記録が完了していることが確認され、
また耐湿性評価は０であった。

発明の効果 本発明による光学情報記録部材は、少なくともＴｅ、Ｏ
，Ｐｄ、Ａｕからなり、前記ＰｄとＡｕの含有量の和は
５〜４０ａｔｍチ（好ましくは８〜３５ａｔｍ％）かつ
、酸素の含有量が２０〜６０ａｔｍ％（好ましくは３０
〜５５ａｔｍ％）の範囲で構成される薄膜を光学記録膜
として有することにより、従来のＴｅＯｘ薄膜を有する
光学情報記録部材よりも記録速度、ＣＮ比で大幅にまさ
るものであり、かつ優れた耐湿性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学情報記録部材の一例を示す要
部断面図、第２図は本発明による光ディスクに情報信号
を記録・再生する装置の概略図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・記録薄膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １基板 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともＴｅとＯとＰｄとＡｕとで構成され、
   ＴｅとＯとＰｄとＡｕの総和に対するＰｄとＡｕの含有
   量の和が５〜４０ａｔ％である光学記録薄膜を有するこ
   とを特徴とする光学情報記録部材。
2. （２）酸素の含有量が２０〜６０ａｔ％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材
   。
3. （３）酸素の一部は少なくともＴｅの酸化物ＴｅＯ＿２
   として含まれることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光学情報記録部材。
4. （４）酸素の含有量が３０〜５５ａｔ％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材
   。