JPS63209038A - 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Ｎｍｎ
−１ｋで現される復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、Ｏｖｓｈｉｎ
ｓｋｙ　　Ｍ　ｅｔａｌｌｕｒｇｌｃａｌＴｒａｎｓａ
ｃｔｌｏｎｓ　２　６４１１９７１）　＜１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−８ｂ合金が知られている。

Ｉｎ−８ｂ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間通点） 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
るという欠点を有する。また、記録層をＩｎ−５ｂ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Ｉｎ５ｇＳｂ５ｇ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−８ｂ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Ｉｎ５０Ｓｂ５ｏ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であって、前記記録層は、
一般式 Ｉ　ｎ５ｏ−ｘ　ＭＸ　Ｓ　ｂ５０で表される組成の合
金で形成されており、このＭは周期律表の第ＩＩＢ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　ｎ　ｇ）−ｘＳ　ｂ　ｔＢ−ｚとＳｂｇＭｘとに分
離し、ＳｂｘＭｘが安定な結晶質のＩ　ｎ　５０−Ｘ　
Ｓ　ｂ　５Ｇ−Ｘ中に分散した状態で存在し、且つ、こ
のＳｂＸＭ）（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ＳｂｘＭ）（は
光ビームの照射条件を変化させることにより結晶質相と
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ＳｂｘＭＸ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　ｎ５０Ｓ　ｂ５ｇで記録層を形成した場合には、Ｉ
　ｎ　５ｇ　Ｓ　ｂ　５０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Ｉｎ５ｇ５ｂ５１１＋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　ｎ　５０　Ｓ　ｂ　５０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　ｎ　５０　Ｓ　ｂ　５０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　ｎ５Ｄ　Ｓ　ｂ５
０よりも若干Ｉｎ量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１　ｎ５ｏ−ｘ　ＭＸ
　Ｓ　ｂ５０で表される組成の合金で形成し、Ｍとして
周期律表の第ＩＩＢ族に属する元素、即ちＧｅ、Ｃ５Ｓ
ｉ％Ｓｎ及びｐｂから選択された元素を用い、Ｘを０よ
り大きく１５原子％以下に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Ｉｎかｘ　Ｓ　ｂ　５Ｇ−ＸとＳｂ）ＨＭ
）（とに相分離するが、この中でＳｂｘＭｘ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ＳｂＸＭｘ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、ＳｂｘＭ）（は非晶質状態であっても安定
であり、しかも、このＳｂＸＭｘが極めて安定なＩ　ｎ
　５０−Ｘ　Ｓ　ｂ　５０−Ｘ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１５％以下に規定す
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存しており、補助層１６
はディスクの取扱い」二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クに
より、Ｉｎ５［）−ＸＭＸ　Ｓｂ５ｇ　（０＜ｘ≦１５
原子％原子形成された記録層１３を形成する。その後、
再／ｆｓｉ０２ターゲッ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　ｎ　５０−Ｘ　Ｓ　ｂ　５０−Ｘの微細結晶粒とＳ
ｂｘＭｘ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Ｓｂ）（Ｍ）（の
微細結晶を非晶質に相変化させ、Ｉ　ｎ　＄Ｘ　Ｓ　ｂ
　５［）−Ｘの微細結晶粒とＳｂｘＭＸ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ＳｂｘＭｘ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ＳｂＸＭ
Ｘ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　ｎ４７Ｇ　ｅ３　Ｓ　ｂ５０の３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７５
０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Ｓ　ｉ
　０２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　ｎ４５Ｇ　ｅ５　Ｓ
　ｂ５、Ｉ　ｎ４ｇＧ　ｅｌＯｓ　ｂ５０、Ｉ　ｎ３７
Ｇ　ｅ１３Ｓ　ｂ５０及びＩｎ５５Ｇ　ｅ１５ｓ　ｂ５
０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　ｒｐｍとして波長が８３０
ｎｍの半導体レーザを使用し、初期化に際しては、出力
９ｍＷで連続光照射し、記録に際しては、出力が４５ｍ
Ｗでパルス幅が２００ｎｓ、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、９００ｒｌ）ｌの
高速回転で、いずれのサンプルも３回のレーザビームの
照射で初期化することができた。従来のｓｂが過剰のＩ
ｎ−８ｂ合金で記録層を形成する場合には、初期化に際
して６乃至８回のレーザビーム照射が必要であることか
ら、 ｘｎｓｏ−ＸｃｅＸｓｂ５０が高速で結晶化することが
わかった。即ち、Ｉ　ｎ　＞ｚ　Ｓ　ｂ　５Ｇ−Ｘのみ
ならず、５ｂ）（Ｇｅ）（も高速で結晶化する。

次に、記録の結果について説明する。第２図は、横軸に
Ｉ　ｎカＸ　Ｇ　ｅｚ　Ｓ　ｂ５Ｂ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、Ｏ
−４ｍ　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、Ｉｎ５０Ｓｂ５０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１０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。これは、Ｘの増加に
よってＩｎ−８ｂ合金自体の特性が変化するからであり
、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。

消去に際しては、Ｘが１０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１３及び１５原子％の場
合には、再生信号が５乃至１０ｍＶとなり若干消去残り
が確認された。

試験例２ 記録層をＩ　ｒｌｓ−Ｘ　ｃｘ　Ｓ　ｂ５０、Ｉｎ＄Ｘ
５ｔＸｓｂ５０．１ｎｓｅ−Ｘ　ＳｎｘＳｂ５ｇ又はｘ
ｎｓｏ−ＸｐｂＸｓｂ５０で形成して、０＜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。

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、Ｉ　ｎ５ｏ−ｘ　ＣＸ　Ｓ　ｂ５０は若干記録
感度が低く、消去特性が多少劣ったが、他は試験例１の
ｔｎｓｏ−ＸｃｅＸｓｂｓｏ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、ＳｂｘＭＸが非晶質状態で安定であ
り、且つ、安定な結晶質のＩｎ５ｏＳｂ５０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ＳｂｘＭｘ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、Ｓｂ）（Ｍ）（は高速で相変化するので、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 弔１図 ＸのイＬ（原３°７．） 第２図

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は周期律表の第I
   IＢ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２項に記載の情報記録媒体。