JPS63121142A - 光学情報記録媒体 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光線を用いた情報記録再生装置に用い
る記録媒体として例えば追記型、或いは書き換え可能な
光ディスク、とりわけ書き換え可能な光ディスクに関し
、その書き換え特性を向上させる構成を提供する。

従来の技術 元ディスク等の光学情報記録媒体において記録層を薄く
する一つの流れがある。その狙いは、主として記録部の
熱容量を下げて記録・消去に必要なエネルギーを低減さ
せる（高感度化）ことであり、同時に光の干渉効果を効
果的に利用して記録前後の反射光又は透過光の変化量を
大きくし、大きい信号（高Ｓ／Ｎ）を得ることにある。

もちろん、記録層をただ薄くするだけでは、かえって記
鎌層における光吸収効率が低下して感度が下がってしま
う。そこで、例えば１９６６年にドーパ−社から発行さ
れたヘプンズの著書「固体薄膜の光学的性質ＪＰ６９に
記載のマトリックス法等によシ記録層における光吸収効
率を高める工夫がなされている。具体例として、例えば
特開５７−１１１８３９号公報には、基板上にＡｕ、Ａ
１．等の光反射係数の高い金属薄膜を反射層として設け
、その上にカルコゲン化物合金薄膜から成る記録層、ア
クリル樹脂等よ構成る被覆層を施した構成、又更に反射
層と記録層との間に、干渉効果を最大限にすべく光の行
路長を調整するための透明な挿間層を追加した構成が示
されている。これらの構成においては、各層の光学定数
をペースに各層の膜厚が決定されることになる。

発明が解決しようとする問題点 上記記録媒体において、記録層としてカルコゲン化物合
金薄膜、反射層としてＡｕ、又はＡ４を適用し、書き換
え型の光ディスクを構成した場合、十分高い光吸収効率
が得られるにもかかわらず、期待されるほどの高感度が
得られないことがわかった０ カルコゲン化物合金等において発現される結晶相とアモ
ル７７ス相との間の可逆的相変態は光照射による熱的プ
ロセスで生じる。このうちアモルファス相を結晶化する
過程においては、漸時、結晶化温度以上に保つ必要があ
るが、上記構造の場合、光照射によって生じた熱は主に
反射層を伝って容易に周囲に拡散する。このためエネル
ギー損失が大きく、高感度が得られない。即ち、これま
でのところ、前述の光学情報記録媒体においては、構造
に伴う利点が十分生かされず、その欠点が強調されるこ
とになっていた。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、上述の問題を解決する手段として反射層の材
料に注目し、高い反射係数に主眼をおいた従来のＡｕ、
Ａｊ！等の薄膜を、光反射係数はＡｕ。

Ａ１に比べてやや低いが、熱伝達率がはるかに小さい金
属の硫化物もしくは金属のリン化物を主成分とする薄膜
に置きかえ、その組成、膜厚を適当に選定したものであ
る。

作　　用 光学情報記録媒体の反射層を熱伝達率の小さい金属の硫
化物、もしくは金属のリン化物を主成分とする薄膜にす
ることによシ、光照射の際、照射部での周囲への熱拡散
が小さくなって記録層を効率よく昇温させることか可能
となる。このため記録層においてアモルファス相を結晶
化させるのに必要な光パワー密度が小さくてすみ、高感
度の光学情報記録媒体が得られる。さらに化学的に安定
な金属硫化物、金属リン化物を反射層として用いること
により耐蝕性の優れた光学情報記録媒体が得られる。

実施例 以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図に本発明の光学情報記録媒体の一構成例を示す。

図中（、）は、保護層６側から光を入射させる例であり
、［有］）は基材１側から光を入射させる例である。

基本的には（ａ）　、　（ｂ）は全く同じ構成であるが
基板と各層の位置関係及び基板に形成する順番の違いが
基板及び各層の材質１Ｍ法等に多少の差を生ずる。

基板１としてはＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の樹脂又
はガラス等、通常光ディスクに用いられる表面の平滑な
ものを用いるが、（、）タイプの場合は基板が透明であ
る必要はなく表面の平滑な金属板、セラミックス板を用
いることができる。光ディスクの場合、通常基材平面７
はレーザ光線を導くために、スパイラル又は同心円状の
トラックで覆われている。

２は反射層であって、本発明においては金属の硫化物、
もしくは金属のリン化物を主成分とする薄膜を用いる。

透明体層３，５としては、５ｌＯ２゜Ａ１．。ｏ３．Ｚ
ｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の誘電体層を用いる。これらの層の働
きは、１つｋは記録層４が記録、消去を繰シ返した時に
破壊されるのを防止することであり、１つには前述した
多重干渉効果を利用して記録層４への光吸収効率を高め
ることであシ、同時に記録前後の反射光、又は透過光の
変化量を大きくして高いＳ／Ｎを得ることである。

記録層４の材料としては、書き換え型の場合は、例えば
Ｔｅ、　Ｓｅをベースとするカルコゲン化物合金等、結
晶相とアモルファス相との間で熱的プロセスに基づき可
逆的な構造変化をおこす物質、或いは光磁気記録媒体に
用いられる希土類元素と遷移金属元素とをベースとする
物質等を用いることができる。

保護層６は樹脂をスピンコードしたり、基材と同様の樹
脂板、金属板等を接着剤を用いてはシ合わせることによ
って形成する。

各層の膜厚はマトリックス法によシ厳密に決定すること
ができる。ただし場合によっては２つの透明体層３，６
のうち片方、又は両方の無い構成も考えられる。これは
記録層４の材料系によっても異なるが、この構成を例え
ばいわゆる追記型記録媒体に適用する場合には前述の破
壊防止効果はさほど必要でなく、光学的な効率のみを考
えればよい。この場合、特に光の入射側の保護層６は必
ずしも必要ではない。さらには同図（Ｃ）に示すように
２組の記録媒体を反射層２を内側にして接着層８により
貼り合わせることにより両面から記録。

再生、消去可能な構造が用いられる。

反射層２は記録層における入射光線の吸収効率を高める
とともに、他の層の屈折率ｎ、消衰係数に、膜厚ｄと関
濁して光学情報記録媒体の設計範囲を拡大することにあ
る。さらに熱伝達率の小さい反射層を選ぶことによシ、
光照射に対する光学情報記録媒体の感度が向上する。こ
れは光照射部での周囲への熱の逃げが主に反射層を伝わ
ってなされることによる。反射層を金属の硫化物もしく
は金属のリン化物からなる薄膜とすることにより、以前
用いられていたＡｕからなる反射層に比べて、光学情報
記録媒体の感度が飛躍的に向上することが実験的に確か
められた。

次に更に具体的な例をもって本発明を詳述する。

実施例１ 第２図に示す構成の試験片を多数用意した。基材として
厚さ１．２鵡のＰＭＭＡ樹脂９．第１及び第２の透明体
層としてＺｎ８層１０、記録層１１として（”６５”２
０”１５）７０Ｓｂ３０　の組成の化合物層を用い、反
射層１２はＮ　ｉ　Ｓ　、　Ｎ　ｉ　２　Ｐ及びＡｕを
選んだ。さらにＵＶ樹脂１３で、厚さ１．２■ＰＭＭＡ
樹脂の保護層１４を貼シ合わせた。各層はそれぞれ１ｘ
１０Ｔｏｒｒ以下の真空槽内で電子ビーム蒸着法によシ
形成した。記録層は４つのソースから、それぞれの成分
の蒸着レートを制御しながら同時蒸着して形成した。各
層の膜厚は、記録、消去に用いるレーザの波長λ（〜８
３０ｏ人）と、各層の屈折率ｎとを基準に選んだ。第１
のＺｎＳ　層の膜厚を６λ／１ａｎ（〜１０５０人）、
記録層の膜厚を４００人、第２のＺｎＳ　層の膜厚をλ
／２ｎ（〜１６８０人）９反射層の膜厚を２０ＯＡ。

４００人及び６００人とした。

蒸着によシ形成された記録膜はアモルファス状態である
。上記サンプルにレーザ光を照射すると、照射部で記録
層が加熱されアモルファス−結晶の相変態がおこる。こ
の時、レーザ光のパワーを一定にすると相変化開始に要
するレーザ光照射時間の長短で各サンプルの感度の優劣
を決めることができる。相変化が生じると記録膜の屈折
率ｎが変化するので、サンプルの反射率変化を観察する
ことにより、相変化開始点を知ることができる。各サン
プルに、３ｍＷのレーザ光を、照射時間を１０ｎＳｆＩ
Ｃから１０μ式までかえて照射した。この時、相変化開
始に要した照射時間を第３図に示す。

Ａｕ反射層を用いたサンプルでは、反射層の膜厚が２０
０人より厚い場合には、１０μ東までの照射時間では、
相変化はおこらなかった。

この実験結果を考察するにあたり、各反射層材料の熱的
及び光学的特性について述べる。

Ａｕの熱伝導度は、常温において約３　Ｗ／ｃｍ／にで
あるのに対し、硫化ニッケルの熱伝導度は１　ｘ　１０
−２Ｗ／ｃｍ／　Ｋであると”　ｔｈｅ　ＴＰＲＣＤａ
ｔａＳｅｒｉｅｓ”（１９７６年Ｐｕｒｄｕｅ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）にのっている。同
様にリン化ニッケルの熱伝導度もＡｕに比べて１〜２け
た小さいものと思われる。

前述の実験の結果は、反射層にＡｕを選ぶよりもＮ　ｉ
Ｓ　、　Ｎ　ｉ　２　Ｐを選んだ方が感度が高いことを
示しているが、これは熱伝導度の小さい反射層を選んだ
時に高感度が得られるという予想と一致している。さら
に、Ａｕ反射層をもつサンプルで、膜厚が厚すぎると感
度が低下しているが、これは反射層の熱伝達率が増して
熱の逃げが大きくなったことに起因していると考えられ
る。

次に光学的特性について述べる。あらかじめ、各層の屈
折率ｎ及び消衰係数ｋを実験的手法により求めておき、
これらの値と各膜厚を与えることにより、前述したサン
プル各層における波長８３００人のレーザ光の光吸収量
を算出した。記録層及び反射層以外の層ではに＝ｏなの
で吸収はない。表１に計算に用いた各層のｎ、に、表２
に計算結果を示す。

（Ｊ−Ｌ下紮＆） 表　１　　各層の光学定数　（実験値）表　２　　各層
における光吸収量　（計算値）Ａｕ反射層の膜厚が２０
０人、４００人、・・・と厚くなるにつれて記録層での
吸収効率が高くなる。これは反射層での光反射率が膜厚
の増加に伴い大きくなることによる。Ａｕ反射層の場合
、６００人の膜厚で、記録層における吸収は飽和値の９
９％に達する。いずれの膜厚にせよ、膜厚ＳＯＯ人のＮ
ｉＳ　及びＮ　１２　Ｐ反射層のサンプルよシも、記録
層での吸収効率が高い。計算により反射層での反射率を
高めることにより記録層での吸収効率が高まることがわ
かるが、前述の実験結果とあわせると、記録層での吸収
効率を高めるだけでは、アモルファス−結晶の相変態感
度を高めることはできない。前述したように熱の逃げの
律速となっている反射層の熱伝達率が重要である。熱の
逃げ、という観点から表２をみると、反射層における吸
収効率に注目すべき点がある。すなわち、Ａｕ反射層で
は４％以下の吸収しかないのが、ＮｉＳ、Ｎｉ２Ｐ反射
層では３０％以上の吸収がある。

反射層での吸収が大きいと、光照射の際、記録層と同時
に反射層も昇温される。それ故、両層の温度勾配があま
り大きくならないので、記録層からの熱の逃げが小さく
、効率よく記録層が昇温され、結果として感度が向上す
る。

以上述べたように、相変化の感度は、反射層での熱の逃
げやすさに大きく依存する。ＮｉＳ　及びＮｉ２Ｐを反
射層に用いることにより、熱的・光学的に優れた反射層
が得られることが、実験及び計算によって示された。

実施例２ 前述したように多層構造からなる光学情報記録媒体の各
層の膜厚はマトリックス法によシ厳密に選定できる。反
射層は高い反射率をもち、記録層での光吸収効率を高め
ることが要求されるので、ある程度以上の膜厚が必要と
なる。第４図にＺｎＳ基板上に形成したＮｉＳ　及びＮ
　１２　Ｐ層の膜厚と反射率の関係を示す。ＮｉＳ、Ｎ
ｉ２Ｐともに膜厚が５００λ付近で反射率は最大となる
。又、反射層の熱伝達率が他層のそれと比べて小さく、
反射層において熱拡散が律速しでいることを考えると、
反射層の膜厚を必要以上に厚くすることは光照射部での
熱拡散を大きくし、かえって昇温効率が下がることが容
易に予想される。前述の構成のサンプルを用い、Ｎ　Ｉ
　Ｓ　、　Ｎ　ｉ２　Ｐを反射層材料に選んで、反射層
の膜厚とテンプルの感度の関係を調べた。

この結果を第６図に示す。感度が高いのは各反射層の膜
厚が３００〜７００人という限られた範囲にあることが
確められた。

実施例３ 厚さ０．２１のガラス基板上に厚さ４００人のＡ４゜Ｎ
ｉＳ　及びＮ　ｌ　２　Ｐ膜を電子ビーム蒸着法により
形成した。このテストピースを８０℃、湿度８０チの雰
囲気中に保持した時の反射率変化を分光器を用いて測定
した。耐湿試験前と３０日間の耐湿試験後の反射率変化
は、八２の場合３０％以上だったのに対し、Ｎ　ｉ　Ｓ
　、　Ｎ　ｉ　２　Ｐは何れも３％以下で、化学的にも
安定であることが確かめられた。

実施例４ 反射層材料として、硫化クロム、硫化コバルト。

硫化タングステン、硫化タンタル、硫化鋼、硫化バナジ
ウム、硫化モリブデン、リン化ガリウム。

リン化クロム、リン化コバルト、リン化タングステン、
リン化鉄、リン化銅、リン化バナジウム。

リン化マンガン、リン化モリブデンを選び前述の実験を
行った結果、いずれも高感度で、化学的に安定な光学情
報記録媒体が得られた。又、高感度が得られるのは、い
ずれの反射層でも必ず反射層の膜厚が２００〜１０００
人の範囲にある時であった。

発明の効果 以上述べたように、本発明によって従来の光学情報記録
媒体よりも大巾に記録感度が高く、かつ耐湿性に優れた
可逆的光学情報記録媒体が提供された。

この効果に基づき、例えば画像処理用のコンピューター
用ファイル・メモリー等への応用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学情報記録媒体の基本構成を示す断
面図、第２図は本発明の光学情報記録媒体の断面図、第
３，６図は同媒体の記録層におけるアモルファス−結晶
相変態に要する照射時間と反射層材料の関係を示す図、
第４図はＺ！１８　基板上に形成したＮｉＳ　及びＮｉ
２Ｐ膜の膜厚と反射率の関係を示す図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・反射層、３・・・
・・・透明体層、４・・・・・記録層、６・・・・・透
明体層、６・旧・・保護層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−基　板 １−＆　　　ス ↓光 ！ん ９−Ｐｒ’Ｉｒ′ＩＡ’ＰｒＷｋ↓材 １０　　ＺｎＳ層 Ｉｆ　　（Ｔｅｂ５Ｇｅ２０Ｓｅｒｓ）７０Ｓｂ３０１
２Ｎｉｓ、Ｎｉ２ＰスはＡｕ層 １３−リＶ衡脂 第３図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を吸収し物理的又は化学的変化を生ずる記録層
   と、前記記録層への光吸収効率を高めるための光反射層
   及び透明体層とを基板上に設けた構成であることを特徴
   とする光学情報記録媒体。
2. （２）光反射層が、金属の硫化物、もしくは金属のリン
   化物より形成さ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媒体。
3. （３）反射層が、遷移金属の硫化物、もしくは遷移金属
   のリン化物より形成さ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媒体。
4. （４）反射層が、硫化ニッケル、もしくはリン化ニッケ
   ルより形成さ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媒体。
5. （５）反射層が、硫化クロム、硫化コバルト、硫化鉄、
   リン化クロム、リン化鉄、リン化バナジウム、リン化モ
   リブデンより形成さ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媒体。
6. （６）反射層の膜厚が、２００〜１０００Åの範囲にあ
   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
   報記録媒体。