JPS63187429A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばレーザビーム等の光ビームを照射す
ることにより記録層に相変化を生じさせて情報を記録消
去する情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報の消去が可能な光ディスクとして相変化型の
ものが知られている。この相変化型の光ディスクにおい
ては、記録層にレーザビームを照射することにより、記
録層が例えば結晶質と非晶質との間で可逆的に相変化す
ることを利用して情報を記録消去する。

このような相変化する材料としては、例えば、Ｔｅ、Ｇ
ｅ、ＴｅＧｅ、ＩｎＳｅ、５ｂＳｅ。

５ｂＴｅ等の半導体、半導体化合物又は金属間化合物が
ある。これらは、その温度により、結晶質相と非晶質相
との２つの状態を選択的にとり、各状態においてＮ−ｎ
−１ｋで現される複素屈折率が相違するので、レーザビ
ームによる熱処理でこれら２つの状態を可逆的に変化さ
せて情報を記録消去する（　Ｓ　、　Ｒ、Ｏｖｓｈｌｎ
ｓｋｙ　　Ｍ　ｅｔａｌ　ｌｕｒｇｉｃａｌ’ｒｒａｎ
ｓａｃｔｔｏｎｓ　２　　Ｂ４１１９７１）　Ｏこの技
術の場合には、結晶質相と非晶質相とで反射率が著しく
異なるため、記録レベルが高い。

一方、上述の方式と異なり、レーザビームの照射により
相異なる結晶質間で可逆的に相変化させて情報を記録消
去する技術もある。このような相変化をする材料として
はＩｎ−５ｂ合金が知られている。

Ｉｎ−５ｂ合金薄膜は、比較的パルス幅が大きいレーザ
ビームの照射により微細な結晶部分が短時間に比較的大
きな結晶に成長する。これら２つの結晶構造は異なる複
素屈折率を有し、レーザビームを照射して再生する場合
に、例えば、反射光量の差として結晶状態を区別する。

この技術の場合には、記録部分の安定性が高いという利
点を有する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、結晶質−非晶質間で相変化させて情報を
記録消去する技術の場合には、記録部分が非晶質を主体
としているため安定性が低いものが多く、材料の結晶化
温度が低い場合に、非晶質の記録ビットが徐々に結晶化
してしまい、記録部分と非記録部分との区別がつかなく
るという欠点を存する。また、記録層をＩｎ−３ｂで形
成して相異なる結晶質の間で相変化させるタイプの光デ
ィスクの場合には、安定なＩｎ５０　Ｓ　ｂ５ｇ金属間
化合物の近傍の組成で記録層を形成するが、この場合に
は、記録レベルが低いという問題点がある。

従って、このような組成で記録層を形成する場合には、
情報の記録が不十分になる虞がある。これに対し、この
Ｉｎ−３ｂ合金でｓｂを若干過剰にした組成で記録層を
形成することも試みられている。この場合には、レーザ
ビーム照射によりＩ　１５０　Ｓ　ｂ５ｇ結晶粒とｓｂ
結晶粒との混合相となり、レーザビームの照射条件によ
りｓｂ結晶粒子の大きさが変化するので、ある程度の記
録レベルを得ることができるが、記録レベルが未だ十分
とは言えず、また、このｓｂは結晶化速度が遅いので、
初期化及び消去の速度が小さく、初期化不良及び消去残
りが生じてしまう。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
記録の安定性及び記録レベルが高く、初期化不良及び消
去残りが発生しない情報記録媒体を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームが照
射されることにより相変化して情報が記録消去される記
録層とを有する情報記録媒体において、前記記録層は、
一般式 Ｉ　ｎ５゜Ｓ　ｂ、ロー、　Ｍ　Ｘで現される組成の合
金で形成されており、このＭはＴｅ及びＳｅから選択さ
れた一方の元素であり、Ｘは０より太きく２０原子９６
より小さいことを特徴とする。

（作用） この発明においては、記録層に光ビームを照射すること
により上述の組成の合金が Ｉ　ｎ５Ｏ−ｘＳ　ｂ５０−１とＩｎ）（Ｔｅ）（又は
Ｉｎ）（Ｓｅ）（とに分離し、Ｉ　ｎ）（Ｔｅ）（又は
Ｉｎｘ５ｅＸが安定な結晶質の Ｉ　ｎ５０っＳｂ、。−８中に分散した状態で存在し、
且つ、このＩ　ｎ）（Ｔｅ）（又はＩｎ）（Ｓｅ）（は
非晶質状態で安定であるため記録の安定性が高い。また
、相分離により生じたＩｎ）（Ｔｅ）（又はＩｎ）（Ｓ
ｅ）（は光ビームの照射により結晶質相と非晶質相との
間で相変化するので、高記録レベルを得ることができる
。更に、このＩｎ）（Ｔｅ）（又はＩｎＸ５ｅ）（は相
変化の速度が大きいので、初期化及び消去を高速化する
ことができ、初期化不良及び消去残りを抑制することが
できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例について具体的に説明する。

Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５゜で記録層を形成した場合には、
Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５ｏは金属間化合物であるから安定
性が高く、また、レーザビーム照射による原子同士の近
距離でのオーダリング（規則化）が極めて速いので、初
期化及び消去における結晶化が極めて速い。しかしなが
ら、このＩ　ｎ５ｇ　Ｓ　ｂ５（１はレーザビ−ム照射
条件を変化させても、結晶粒径の変化量が少なく、記録
レベルが低い。また、 Ｉ　ｎ５ｏ　Ｓ　ｂ５ｏよりも若干ＳｂＱが多い組成の
合金の場合には、レーザビーム照射により Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂｓｏ結晶粒とｓｂ結晶粒との混合相
となり、レーザビームの照射条件によりｓｂ結晶粒子の
大きさが変化するのである程度の記録レベルを得ること
ができるが、記録レベルが未だ十分とは言えず、また、
結晶化速度も小さい。一方、Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５（１
よりも若干１ｎＱが多い組成の合金で記録層を形成する
場合には、レーザビームの照射条件によるＩｎの結晶粒
の大きさの変化が小さいので、記録レベルが極めて低い
。これに対し、記録層を一般式Ｉ　ｎ５＋）　Ｓ　ｔ）
５０−４　Ｍ　Ｘで現される組成の合金で形成し、Ｍと
してＳｅ及びＴｅから選択された一方の元素を用い、Ｘ
を０より大きく２０原子％より小さくすることにより記
録レベルを高めることができる。つまり、上述の組成は
、光ビームの照射によりＩ　ｎ５０−４　Ｓ　ｂ５０−
ｘとＩｎＸ５ｅｘ又はＩｎ＞（ＴｅＸとに相分離するが
、この中でＩｎ）（Ｓｅ）（及びｌ　ｎＸＴｅＸはレー
ザビームの照射条件により結晶質と非晶質との間で相変
化するので、これらの相の反射率の相違により高記録レ
ベルを得ることができる。また、このＩ　ｎＸＴｅＸ及
びＩｎ）（Ｓｅ）（は相変化速度が大きいので、初期化
及び消去を高速化することができる。更に、Ｉｎ＞（Ｔ
ｅ）（及びＩｎ）（Ｓｅ）（は非晶質状態であっても安
定であり、しかもこのＩ　ｎ）（ＴｅＸ及びＩｎＸ５ｅ
）（は極めて安定なＩ　ｎ５０っｓ　ｂ’ｉｏっ結晶の
間に分散した状態で存在しているので、記録の安定性が
高い。この場合に、Ｘが２０原子％以上になると、光ビ
ームの照射により他の結晶が現出するので、Ｘを２０％
未満に規定する。

この実施例に係る情報記録媒体は、例えば第１図に示す
ように構成されている。基板１１は透明で材質上の経時
変化が少ない材料、例えば、ガラス又はポリカーボネー
ト樹脂等の材料でつくられている。基板１１には、保護
層１２、記録層１３及び保護層１４がこの順に形成され
ている。保護層１２は５ｉＯ７−で形成されており、記
録層１３が溶融することを防止している。保護層１４は
、５ｉ０２製の主層１５と紫外線硬化樹脂製の補助層１
６により構成されており、記録層１３の上に主層１５が
形成され、主層１５の上に補助層１６が形成されている
。そして、主層１５は保護層１３と同様に記録層１３が
溶融することを防止する機能を有しており、補助層１６
はディスクの取扱い上表面に傷等が発生することを防止
する機能を釘している。記録層１３は、前述した組成の
合金で形成されており、レーザビームの照射条件の相違
により相変化する。

このような光ディスクは以下のように製造される。先ず
、基板１１をスパッタ装置内に設置し、５ｉ０２ターゲ
ツトを使用してアルゴン雰囲気下でスパッタリングし、
５ｉ０２製の保護層１２を形成する。次いで、同じ雰囲
気を維持したまま、記録層の各構成元素でつくられたタ
ーゲットによる３元同時スパッタ又は、予め得ようとす
る記録層組成に調整されたターゲットによるスパッタに
より、Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５０−ｘＴ　ｅ　Ｘ又はＩ　
ｎ５０８　ｔ）５０−ｘＳ　ｅ　Ｘ製の記録層１３を形
成する。

その後、再度５ｉ０２ターゲツトのスパッタにより５ｉ
０２製の主層１５を形成し、その後、基板をスパッタ装
置から外して、スピンコード法により主層１５の上に紫
外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射して補助層
１６を形成する。

次に、このような光ディスクの動作について説明する。

初期化 −記録層１３は成膜直後に非晶質であるため、この記録
層１３に比較的弱い出力でパルス幅が長いレーザビーム
を連続光照射して、記録層１３を溶融徐冷して凝固させ
、Ｉ　ｎ５０−ｘ　Ｓ　ｂ５（＋っの微細結晶粒とＩｎ
）（Ｔｅ）（又はＩｎ）（Ｓｅ×の微細結晶粒とで形成
された結晶相に相変化させる。

ス達 初期化された記録層１３の上に比較的強い出力でパルス
幅が短いレーザビーム１８を照射してＩ　ｎｚ　ＴｅＸ
又はＩｎＸ５ｅｘの微細結晶を非晶質に相変化させ、Ｉ
　ｎ５Ｏ−）（Ｓ　ｔ）５０−１の微細結晶粒とＩ　ｎ
　Ｘ　Ｔ　ｅ　Ｘ又はＩｎｘ５ｅＸの非晶質との混合相
で記録ピット１９を形成する。

再生 記録層１３に比較的弱い出力のレーザビームを照射し、
記録ピットの反射光の強度を検出することにより情報を
読取る。

消去 レーザビームの照射条件を、基本的に初期化の場合の条
件と同様にして、記録ピット１９に照射する。記録ピッ
ト１９は初期化の場合と同様に溶融徐冷されて凝固し、
その中のｌ　ｎ）（Ｔｅｚ又はＩｎ）（Ｓｅ）Ｈの非晶
質が微細結晶化し、情報が消去される。

以上のように、レーザビームの照射条件によるＩ　ｎｚ
　Ｔｅｚ又はＩｎ）（Ｓｅ）（の結晶質相と非晶質相と
の間の相変化により情報を記録消去することができる。

次に、この実施例に係る情報記録媒体を製造して特性を
試験した試験例について説明する。

試験例１ アルゴンスパッタにより、グループ付のポリカーボネー
ト基板の上に５ｉ０２層を１０００人成膜し、次いで、
その上にＩ　ｎ５３５ｂ４７Ｔｅ３３元合金を３元同時
スパッタにより組成を厳密に制御しながら７５０人成膜
して記録層を形成し、この記録層の上に、更に５ｉ０２
層を１０００人成膜した。その後、この５ｉ０２層の上
に紫外線硬化樹脂層を１０μｍ形成して光ディスクを製
造した。

次いで、同様の層構成及び製造方法により、記録層の組
成が夫々Ｉ　ｎ５ｇ　Ｓ　ｂ４５　Ｔ　ｅ　５、Ｉ　ｎ
ｓｏ　Ｓ　ｂ４ｇ　Ｔ　ｅｘａ　ＳＩ　ｎ５（Ｉ　Ｓ　
ｂ３５　Ｔ　ｅ１５及びＩ　ｎ５（Ｉ　Ｓ　ｂ３ｇ　Ｔ
　ｅ２ｏの光デイスクサンプルを作成した。これら５個
の光デイスクサンプルを動特性評価装置により特性評価
した。ディスクの回転数を９０　Ｏｒｐｍとして波長が
８３０ｎｍの半導体レーザを使用し、初期化に際しては
、出力８　ｍ　Ｗで。

連続光照射し、記録に際しては、出力がｌｌｍＷでパル
ス幅が１５０ｎｓ、デユーティ比が５０％のレーザビー
ムをパルス照射し、消去に際しては初期化と同様の出力
で連続照射した。

その結果、先ず、初期化に際しては、いずれのサンプル
も２回のレーザビームの照射で初期化することができた
。ｓｂが過剰のＩｎ−８ｂ合金の場合には、初期化に際
して６乃至８回のレーザビーム照射が必要なことより、
Ｔｅｚ　５ｂ）（が高速で結晶化することがわかった。

次に、記録の結果について説明する。第２図は、横軸に
Ｉ　ｎ５（Ｉ　Ｓ　ｂ５（１−ｘＴ　ｅ　ｚのＸの値を
とり、縦軸に再生信号の大きさをとって、情報を記録し
た後、０．４ｍＷのレーザビームによって再生した場合
のＸと再生信号の大きさとの関係を示すグラフ図である
。これによれば、Ｉｎ５ｏＳｂ５ｏの場合には、極めて
再生信号が低いが、Ｘの増加により再生信号が増加する
ことがわかる。また、Ｘが１５原子％より増加すると、
再生信号レベルが低下することがわかる。Ｘが２０原子
％より大きい場合については試験していないが、この場
合には他の結晶相が現出して信号レベルが著しく低下す
ることが予想される。

消去に際しては、Ｘが１５原子％までは記録ピットにレ
ーザビームパルスを１回照射することにより再生信号を
０にすることができたが、Ｘが２０原子９６の場合には
、再生信号が２０ｍＶとなり消去残りが確認された。

試験例２ 記録層を１　ｎ５０　Ｓ　ｋ）５０−ｘＳ　ｅ　Ｘで形
成して、０くＸ≦２０原子％の間でＸを変化させ、試験
例１と同様な層構成の光デイスクサンプルを作成した。

試験例１と同様に動的特性評価装置により特性を評価し
た結果、試験例１の Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５゜−、Ｔｅ）（の場合と同様の特
性を得ることができた。

［発明の効果］ この発明によれば、Ｉｎ）（Ｔｅ）（又はＩｎ＞（Ｓｅ
）（が非晶質状態で安定であり、且つ、安定な結晶質の
Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５゜中に分散した状態で存在するの
で記録の安定性が高い。また、記録層中のＩ　ｎｘＴｅ
ｚ又はＩｎ）（Ｓｅｘが光ビームの照射条件により結晶
質相と非晶質相との間で相変化するので、記録レベルを
高くすることができ、確実に情報を記録することができ
る。更に、Ｉ　ｎ）（Ｔｅ）（又はＩｎ＞（Ｓｅ）（相
変化が速いので、初期化及び消去を高速化することがで
き、初期化不良及び消去残りを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図はＸと再生信号の大きさとの関係を示すグ
ラフ図である。 １１一基板、１２，１４；保護層、１３；記録層、１８
；レーザビーム、１９；記録ビット。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｘｔ＋’）イ１（）−子°ん） 第２図 １、事件の表示 特願昭６２−１９８８２号 ２、発明の名称 情報記録媒体 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （３０７）　　株式会社　東芝 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７、
補正の内容 （１）明細書中箱１２頁第４行目に ｒＩｎｓ３ｓｂ４ｔＴｅ３ｊとあるのを「１ｎ５ｏｓｂ
４７Ｔｅｉ　Ｊに訂正する。 （２）明細害中第１３■第６行目に 「Ｔｅｘ５ｂｘ」とあるのをｒｌｎｘｓｂｘＪに訂正す
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、光ビームが照射されることにより相変化
   して情報が記録消去される記録層とを有する情報記録媒
   体において、前記記録層は、一般式Ｉｎ＿５＿０Ｓｂ＿
   ５＿０＿−＿ｘＭ＿ｘで表される組成の合金で形成され
   ており、このＭはＴｅ及びＳｅから選択された一方の元
   素であり、ｘは０より大きく２０原子％より小さいこと
   を特徴とする情報記録媒体。
2. （２）前記記録層の基板側の面及び基板と反対側の面に
   夫々第１の保護層及び第２の保護層を形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の情報記録媒体。
3. （３）前記第２の保護層は主層の上に有機樹脂でつくら
   れた補助層が形成された２層体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の情報記録媒体。