JPS63187431A - 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ｔ日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
−ｉｋ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　ＩｕｒｇｌｃａｌＴ　ｒａｎ
ｓａｅｔｌｏｎｓ　２　　Ｂ４１１９７１）。

ところが、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、非晶質状態の安定性が低く、
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有する。

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
素屈折率ををし、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。

この場合には、前述の結晶質と非晶質との間の相変化に
より情報を記録消去する技術と比較して記録部分の安定
性が高い。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、記録層をＩｎ−８ｂ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Ｉ　、ｎ５０　Ｓ　ｂ５ｏ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、
記録の安定性が高く、記録レベルが高い情報記録媒体を
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異なる結晶相の間で相変化して情
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　ｎ５０−ｘＭ　Ｘ　Ｓ
　ｂ５（１で現される組成の合金で形成されており、こ
のＭはＩｎを除く周期律表の第ｍＢ族に属する元素であ
り、Ｘは０より大きく１５原子％以下であることを特徴
とする。

（作用） この発明においては、記録層を上述の範囲の組成とする
ことにより、この記録層に光ビームを照射するとＩ　ｎ
５Ｏ−ｘＳ　ｂ５ｏ−ＸとＭｘＳｂＸとに層分離する。

このＭｘｓｂｘは光ビームの照射条件を変化させること
により、結晶粒の大きさが著しく変化するので、記録レ
ベルを高くすることができる。また、結晶相間の変化に
より情報を記録し、且つ、Ｉｎ）（Ｓｂ）（のＩｎの一
部を周期律の表第１Ｉ［Ｂ族の属する元素で置換した組
成を有するので、記録が極めて安定である。

（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（１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　ｎ５ｏＳ　ｂ５ｏはレーザビーム照射条
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　ｎ５゜ｓ　ｂ、、よりも若干Ｓｂ量が多い組成の合
金の場合には、レーザビーム照射により Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｔ）ｓｏ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、記
録層の安定性も若干劣る。一方、ｌ　ｎ５０３　ｔ）ｓ
ｏよりも若干Ｉｎｎ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りＩｎの結晶
粒の大きさがあまり変化しないので、記録レベルが極め
て低い。これに対し、記録層を一般式１　ｎ５０−ｘＭ
　Ｘ　Ｓ　ｂ５゜で現される組成の合金で形成し、Ｍと
してＩｎを除く周期律表の第ｍＢ族に属する元素、即ち
Ｂ、ＡＩ。

Ｇａ、ＴｌＯ中から選択された元素を用い、Ｘを０より
大きく１５原子％以下と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　ｎ５ｇ−Ｘ　Ｓ　ｂ５０−ｘとＭｘＳｂ
ｘとに相分離するが、この中でＭＸＳｂＸはレーザビー
ムの照射条件により結晶粒の大きさが著しく異なる２つ
の結晶相となり得るので、これらの相の反射率が著しく
相違し、高記録レベルを得ることができる。また、この
ように記録レベルが高く、Ｉ　ｎ５０　Ｓ　ｂ５ｇのＩ
ｎの一部を周期律表の第■属に属する他の元素に置換し
た−　　ものであるから安定性が高いので記録の確実性
を高めることができる。更に、ＭｘＳｂｘはＩｎＳｂと
同様に周期率表第ｍＢ族に属する元素と第ＶＢ族に属す
る元素とが結合したものであるから比較的結晶化が速く
、初期化及び消去を高速化することができる。従って、
高性能の記録層を得ることができる。この場合に、Ｘが
１５原子％よりも多くなると、光ビームの照射により他
の結晶が現出するので、Ｘを１５９６以下に規寓する。

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５ｉ０２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１６
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
る機能を有している。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
より異なった２つの結晶相聞で相変化する。

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−ｘＭ　Ｘ　Ｓ　ｂ５゜製の記録層１
３を形成する。その後、再度５１０２ターゲツトのスパ
ッタにより５ｉ０２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　ｎ５ｏ−Ｘ　Ｓ　ｂ５０−ｘの微細結晶粒とＭＸＳ
ｂｘの微細結晶粒とで形成された結晶相に相変化させる
。

記録 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ＭＸＳｂＸの微細
結晶を急激に結晶成長させ、Ｉ　ｎ５Ｏ−ｘＳ　ｂ５０
−１の微細結晶粒とＭＸＳｂＸの粗大結晶粒とで形成さ
れた結晶相の記録ピット１つを形成する。

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ＭｘＳｂＸ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ＭＸＳｂ
Ｘ結晶粒の大きさの変化により情報を記録消去すること
ができる。この場合に、上述の組成の記録層１３はレー
ザビームの照射条件によりその中のＭＸＳｂＸの結晶の
大きさが極めて大きく変化するので、記録レベルが高い
。

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Ｉｎ４７　Ａ１３５ｂ５３３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５Ｌ０２
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　ｎ４５　Ａ　１５　Ｓ　ｂ５（１、Ｉ　ｎ
＋ｏ　Ａ　ｌｔｏ　Ｓ　ｂｓｏ　ｓ　Ｉ　ｎｓ７　Ａ　
１１３　Ｓ　ｂ５ｏ及びＩ　ｎ３５　Ａ　１□５ｓｂｓ
ｏ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９００　ｒｐｏ＋とじて波長が８３
０ｎｍの半導体レーザを使用し、初期化に際しては、出
力８ｍＷで連続光照射し、記録に際しては、出力が１１
ｍＷでパルス幅が１５０ｎ　ｓ、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
。このことより、Ａｌｘ　５ｂ）（が比較的高速で結晶
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
１　ｎ５Ｏ−１（Ａ　Ｉ　Ｘ　Ｓ　ｂ５ｇ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　、４　ｍ　Ｗ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、Ｉｎ５゜Ｓｂ、。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１３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１５
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１３原子％までは記録ピットに１
回レーザビームパルスを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１５原子％の場合には、
再生信号が３０ｍＶとなり消去残りが確認された。

試験例２ 記録層を夫々Ｉ　ｎ５Ｏ−ｘＢ　Ｘ　Ｓ　ｂ５ｇ　、。

！　ｎ５ｏ−１（ＧａＸ　５ｂｓｏ　ｓ　Ｉ　ｎ５ｏ−
ｘＴ　ＩＸ　Ｓｂ５＋）で形成して、Ｏ＜ｘ≦１５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。Ｂ、Ｇａ、ＴＩは単元のタ
ーゲットが存在しないので、上述の組成の３元合金製の
ターゲットでスパッタリングして記録層を形成した。

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　ｎ５゜−、Ａ　Ｉ　Ｘ　Ｓ　ｂ５ｏ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、記録層を形成する結晶粒の大きさが
光ビームの照射条件により大きく変化するので、記録レ
ベルを高くすることができ、確実に記録することができ
る。また、結晶質間の相変化により情報を記録し、且つ
、Ｉ　ｎＳｂ金属間化合物のＩｎの一部を周期律表の第
１Ｉ［Ｂ族に属する他の元素に置換した組成を有するの
で、記録した情報の安定性が高い。更に、相変化が比較
的速いので、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；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 図面の浄書 第　２　図 手続補正書 １、事件の表示 特願昭６２−１９８８４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〒１
００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大代表）
（５８４７）　　弁理士　　鈴　　江　　武　　彦、゛
、・”′７、補正の内容 （１）　　図面中に、別紙に未配する通り図番号「第１
図」及び「第２図」を加入する。 手続補正書 昭和　　吊２．ｅＢ１８０ 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 特願昭６２−１９８８４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１１区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７
、補正の内容 （１）　　明細書中筒１１頁第１０行口にｒ　Ｉ　ｎ４
ｔＡ　１３　Ｓ　ｂ５３Ｊとあるのをｒ　Ｉ　ｎ４ｔＡ
　１３　Ｓ　ｂ５ｏＪ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異な
   る結晶相の間で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＿０＿−＿ｘＭ＿ｘＳｂ＿５＿０で表される
   組成の合金で形成されており、このＭはＩｎを除く周期
   律表の第IIIＢ族に属する元素であり、ｘは０より大き
   く１５原子％以下である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。