JPS6383932A - 光学的記録媒体 - 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） 本発明は、レーザ光を用いて情報の記録・再生及び消去
を行なうための光学的記録媒体に係る。

（従来の技術） レーザ光の照射により情報の記録・再生を行なう光学的
記録媒体の中で、特に書換え可能な材料としては、光磁
気効果を利用する希土類−遷移金属薄膜、或いは結晶−
非結晶質相転移を起こすＴｅ　、Ｓｅ等のカルコゲンを
含んだＷＪＷＡが知られている。しかしながら、希土類
−遷移金属薄膜では記録材料から反射された直線偏光光
の非常にわずかなカー回転を検出することによって再生
を行なうため、光学系が複雑になると共に磁気印加手段
を必要とするために記録・再生システムが複雑で高価格
となるという問題があった。また、カルコゲンを含んだ
薄膜は毒性があり、かつ膜安定性に劣るという問題があ
った。

一方、書換え可能な記録媒体としては結晶−結晶間の光
反射率の変化を利用した光学的記録媒体が知られている
。これには、所定の組成成分比を有するＡｔＪ−Ｔｅ合
金、ＡＬＪ−Ｇｅ合金などが知られている。これらの材
料では、記録状態は前記合金系における準安定相であり
、消去状態は前記合金系における安定相もしくは前記記
録状態の準安定相とは異なる準安定相であり、結晶−結
晶間の結晶構造変化に伴う反射率の変化を利用している
。しかしながら、かかる光学的記録媒体は、記録時にレ
ーザー光で照射された部分は超急冷され、準安定相に変
態する必要がある。例えば、第５図に示す基板１上にＡ
ｕ−Ｔｅ合金等からなる光記録層２を形成し、この上に
保護層３を被覆した光学的記録媒体では、その熱伝導の
関係から効率的な冷却速度を得るには必ずしも充分でな
い場合があった。

このような問題点を解決する手段として光記録層として
の前記合金を透明媒質中に分散させる方法が考えられる
。しかしながら、この場合は合金相が細かく分散してい
るために媒体膜からの反射光が少なくなり、記録した情
報が読み出せないなど種々の支障をきたすことになる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、記録に際して効率的な冷却を達成でき、かつ再
生時に十分な反射率を有する光学的記録媒体を提供しよ
うとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
レーザ光の照射により情報の記録・再生及び消去がなさ
れる光記録層を有する光学的記録媒体において、前記光
記録層としてレーザ光の照射により結晶−結晶間の結晶
構造変化がなされる少なくとも２層の合金もしくは金属
間化合物、少なくとも１層の透明誘電体層を交互に積層
させた構造のものを用いることを特徴とする光学的記録
媒体である。

以下、本発明の光学的記録媒体の基本構成を第１図を参
照して説明する。

本発明の光学的記録媒体は、透明基板１１上にレーザ光
の照射により結晶−結晶間の結晶構造変化を生ずる合金
層又は金属間化合物層と透明誘電体層とを交互に積層し
た光記録１１１２を形成し、かつ該記録［１１２上に保
護層１３を被覆した構造になっている。

上述した第１図図示の光学的記録媒体に情報記録を行な
うには、透明基板１１上の合金層もしくは金属間化合物
層と透明誘電体層とを交互に積層して構成される光記録
層１２に保護層１３（又は基板１）を通してレーザ光を
照射し、光記録層１２の照射部における合金層もしくは
金属間化合物層の結晶構造を変化させることにより合金
層もしくは金属間化合物層のレーザ光に対する反射率を
変化せしめ、照射部以外の光記録層と区別することによ
りなされる。こうして情報記録がなされた光学的記録媒
体の再生は、照射部（記録部）のレーザ光に対する反射
率が記録部以外の光記録層と異なることを利用して行わ
れる。更に、消去は記録部に対して記録時とは異なるパ
ワー（通常は記録時よりも低いパワー）のレーザ光を照
射することにより、光記録層の非照射部と同じ結晶構造
に戻すことによりなされる。このように本発明に係る光
学的記録媒体は、記録、再生、消去が可能である。

上記透明基板としては、通常、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂又は石英板等が使用され
る。

上記合金層もしくは金属間化合物層と透明誘電体層との
積層化は、該合金層もしくは金属間化合物層の薄層化を
図って効率的な冷却を達成するために行なう。かかる合
金もしくは金属間化合物としては、例えば１５０℃〜７
００℃の範囲に共晶温度を有するＩｂ族元素とＩＶｂ族
元素との組合せたものを挙げることができる。具体的な
合金としては、ＡＵ−Ｇｅ、ＡＵ−８ｉ　、ＡＱ−Ｇｅ
。

Ａｇ−８ｉ等が挙げられる。また、金属間化合物としは
、Ａｕ２Ｐｂ、ＡＱ２　Ｐｂ、ＡｕＳｎ。

ＡｕＳｂ２等を挙げることができる。

上記透明誘電体としては、例えばＳｉ：＋Ｎ＋、ＳｉＯ
２、ＣａＦｚ、ＬｉＦ等を挙げルコとができる。

上記合金層もしくは金属間化合物層の厚さ及び透明誘電
体層の厚さは、使用する合金もしくは金属間化合物、透
明誘電体の種類により決定されるが、一般的には５０〜
１００人程度にすることが望ましい。特に、合金層もし
くは金属間化合物層の厚さ選定は重要である。この理由
は、合金層もしくは金属間化合物層の厚さを５０人未満
にすると、レーザ光照射時に所定の結晶構造変化が生じ
な（なる恐れがある。一方、その厚さが１００人を越え
ると、急冷効果が低下するばかりか、記録等においてレ
ーザ光が反射されてそれより下の合金層もしくは金属間
化合物層に到達しなくなる恐れがある。

しかして、本発明の光学的記録媒体では光記録層が合金
層もしくは金属間化合物層と透明誘電体層とが交互に積
層した構造になっているため、合金層もしくは金属間化
合物層を前述した第５図図示の従来の単一な合金層もし
くは金属間化合物層からなる光記録層に比較して著しく
薄くでき、その結果高い急冷効果を発揮できる。しかも
、光記録層は合金層もしくは金属間化合物層が層状とな
っているため、反射率を大幅に低下させるることはない
。また、合金層もしくは金属間化合物層が透明誘電体層
により保護されるため、光記録層の耐候性を増加させる
ことができる。更に、多層構造を光学的に最適化するこ
とにより、レーザ照射部と未照射部との相対的な反射率
変化を大きくすることも可能である。

また、本発明は以下に説明する光学的記録媒体を使用で
きる。

即ち、この光学的記録媒体はレーザ光の照射により情報
の記録・再生及び消去がなされる光記録層を有する光学
的記録媒体において、前記光記録層としてレーザ光の照
射により結晶−結晶間の結晶構造変化がなされる合金も
しくは金属間化合物の粒子を透明誘電体層を分散させ、
かつ光学的反射率の大きい金属粒子を該透明誘電体層中
に分散させた構造を有するものである。

以下、上述した光学的記録媒体の基本構成を第６図を参
照して説明する。

この光学的記録媒体は、透明基板２１上にレーザ光の照
射により結晶−結晶間の・結晶構造変化を生ずる合金又
は金属間化合物の粒子２２及び光学的反射率の大きい金
属粒子２３を透明誘電体層２４に分散させた光記録層２
５を形成し、かつ該記録層２５上に保ｒ！１層２６を被
覆した構造になっている。

上述した第６図図示の光学的記録媒体に情報記録を行な
うには、透明基板２１上の光記録層２５に保護層２６を
通してレーザ光を照射し、光記録層２５の照射部におけ
る合金もしくは金属間化合物の粒子２２の結晶構造を変
化させることにより合金もしくは金属間化合物の粒子２
２のレーザ光に対する反射率を変化せしめ、照射部以外
の光記録層２５と区別することによりなされる。こうし
て情報記録がなされた光学的記録媒体の再生は、照射部
（記録部）のレーザ光に対する反射率が記録部以外の光
記録層と異なることを利用して行われる。この場合、合
金もしくは金属間化合物の粒子２２とは別個に透明誘電
体層２４に分散させた光学的反射率の大きい金属粒子２
３の作用により、良好な再生が可能となる。更に、消去
は記録部に対して記録時とは異なるパワー（通常は記録
時よりも低いパワー）のレーザ光を照射することにより
、光記録層の非照射部と同じ結晶構造に戻すことにより
なされる。このように第６図図示の構造の光学的記録媒
体は、記録、再生、消去が可能である。

上記透明基板としては、通常、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）などの透明樹脂又は石英板等が使用され
る。

上記合金もしくは金属間化合の粒子化は、記録操作にあ
たっての光記録層へのレーザ光の照射に際し、効率的な
冷却を達成するために行なう。かかる合金もしくは金属
間化合物としては、例えば１５０℃〜７００℃の範囲に
共晶温度を有するＩｂ族元素とｒＶｂ族元素との組合せ
たものを挙げることができる。具体的な合金としては、
ＡＵ−Ｑｅ、Ａｕ−５ｔ、ＡＱ−Ｇｅ、Ａｇ−８ｉ等が
挙げられる。また、金属間化合物としは、Ａｕｚ　Ｐｂ
、ＡＱ２　Ｐｂ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｂ２等を挙げること
ができる。こうした合金もしくは金属間化合物の粒子の
大きさは、使用する合金もしくは金属間化合物、透明誘
電体の種類により決定されるが、一般的には１００〜１
０００人の範囲にすることが望ましい。この理由は、粒
子の大きさを１００人未満にすると、記録部としての機
能を果たさなくなり、一方、その大きさが１０００人を
越えると、急冷効果がなくなるためである。

上記透明誘電体としては、例えばＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２
、ＣａＦｚ、ＬｉＦ等を挙げルコトができる。

上記光学的反射率の大きい金属としては、例えばへ２等
を挙げることができる。かかる金属粒子の粒径は、５０
０〜５０００人の範囲にすることが望ましい。

しかして、上述した光学的記録媒体では光記録層が合金
もしくは金属間化合物の粒子を透明誘電体層に分散させ
、該粒子の周囲に透明誘電体が存在している構造になっ
ているため、前述した第５図図示の従来の単一な合金層
もしくは金属間化合物層からなる光記録層に比較して高
い急冷効果を発揮できる。また、光記録層は合金もしく
は金属間化合物の粒子と共に光学的反射率の大きい金属
粒子を分散させているため、前記合金もしくは金属間化
合物を粒子化したことによる反射率の低下を補うことが
でき、再生に際して良好な反射性能を発揮できる。更に
、合金もしくは金属間化合物の粒子は透明誘電体層によ
り保護されるため、光記録層の耐候性を増加させること
ができる。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１ ＰＭＭＡ基板上に、スパッタ法により厚さ約９００人の
ＳｉｇＮ＋を堆積した後、Ａｕ　：　４８原子％、Ｇｅ
：５２原子％の組成を有する厚さ７０人の合金層の堆積
を夫々交互に各５１１ｇ１積層して光記録層を形成した
。この後、光記録層上に厚さ約１００人のＳｉ３Ｎ＋か
らなる保Ｗ１層を堆積して光学的記録媒体を作製した。

なお、前記スパッタ法により形成した合金層は電子顕微
鏡による観察の結果、ＡＵ−Ｇｅ２元素合金に見られる
β相と若干のＧｅの混相であることが判明した。

得られた光学的記録媒体の光記録層に保護層を通してレ
ーザ光を照射して記録・消去を実施した結果、良好な記
録・消去が可能であることが確認された。即ち、光記録
層に対して基板側からＨｅ−Ｎｅレーザー光のスピット
を１μｍφ程度に絞り照射し、Ａｕ−Ｇｅ２元系の共晶
温度以上に加熱し急冷した結果、照射部は非照射部より
もレーザ光に対する反射率が高い状態に転移し、情報の
記録が可能であった。記録部を電子顕微鏡により観察し
た結果、Ａｕ−Ｇｅ系における準安定相であるγ相とな
っていることが判明した。更に、前記記録部に対して記
録時よりも低パワーのレーザ光をライン状に照射し、記
録時よりも低い温度（例えば共晶温度未満の温度）にし
たところ、記録状態が消失して反射率が元の低い状態に
戻り、消去が可能であった。光記録層の消去部を電子顕
微鏡により観察した結果、合金層の形成時に見られたβ
相であることが確認された。

実施例２ 第２図（ａ）に示すようにＰＭＭＡ基板（ｎ−１，５）
１１の上に厚さ７０人のＡｕ−Ｇｅの合金［（ｎ　−ｉ
　ｋ−２−３，５ｉ　）　１２を及び厚さ１００人の５
ｉａＮ＋からなる透明誘電体層（ｎ−２，０）、１２２
を交互に合金層１２！が４層、透明誘電体層１２２が３
層となるように積層して光記録層１２を形成した後、こ
の光記録層１２上に厚さく１）が可変のＳｉ３Ｎ４から
なる保護層（ｎ−２，０）１３を堆積して光学的記録媒
体を作製した。

比較例 第２図（ｂ）に示すようにＰＭＭＡ基板（ｎ−１，５）
１の上に厚さ２８０人のＡｕ−Ｇｅの合金＠　（ｎ　−
ｉ　ｋ−２−３，５ｉ　）のみからなる光記録層２を堆
積し、この光記録層２上に厚さく１＞が可変のＳＩ３Ｎ
４からなる保護層（ｎ−２，０）３を堆積して光学的記
録媒体を作製した。

しかして、本実施例２及び比較例の光学的記録媒体につ
いて、未記録状態での保護層の厚さく１）を可変させた
時の波長６３３　ｎｍの光１４（４）に対する反射率（
Ｒ１）を調べたところ、第３図に示す特性図を得た。な
お、第３図中のＡは本実施例２の記録媒体における特性
線、Ｂは比較例の記録媒体における特性線、である。こ
の第３図より明かなように、本実施例２の記録媒体は比
較例の記録媒体に比較して若干反射率Ｒ１が低下するこ
とがわかる。実用的には、再生時のトラッキング信号、
フォーカシング信号、再生信号等を十分に得るために反
射率Ｒ１は２０％以上が望ましい。

また、本実施例２及び比較例の記録媒体について、レー
ザ光を照射した後の照射部（記録部）と未記録部との相
対的反射率変化を保護層の厚さの可変に対してプロット
したところ、第４図に示す特性図を得た。なお、記録部
と未記録部との相対的反射率変化はレーザ光を照射して
記録した時のＡｕ−Ｇｅ合金層（比較例では光記録層そ
のもの）における光学定数がｎ　−＋　ｋ−１，５−４
＋に変化した場合の反射率Ｒ２を計算し、未記録部分と
記録部分との相対的反射率変化を次式から求めた。

（Ｒ２−Ｒｔ　　）／　（１／２　　（Ｒ２＋Ｒ１）　
　）第４図中のＡは本実施例２の記録媒体における特性
線、Ｂは比較例の記録媒体における特性線、である。但
し、特性線Ａ、Ｂにおいて反射率Ｒ１が２０％以下の実
用上不利な領域は点線で示しである。

第３図及び第４図より明かなように、未記録状態の反射
率Ｒ１が２０％以上の実用的な領域において、合金層と
透明誘電体層を交互積層した光記録層を有する本実施例
２の記録媒体は合金層の単一層からなる光記録層を有す
る比較例の記録媒体に比べて相対的反射率変化が大きく
、再生信号のＣＺＮ比が大となることがわかった。

なお、上記実施例１．２における合金層と透明誘電体層
との交互積層に際し、多層化させることによってそれら
の膜厚を光学的に最適化することができた。

実施例３ ＰＭＭＡ基板上に、ＣａＦ２とＡｕ：４８原子％、Ｇｅ
：５２原子％の組成のＡｕ−Ｇｅ２元系合金の同時蒸着
及びＣａＦ２とＡｌ１の同時蒸着によりＣａＦ２中にＡ
Ｕ−Ｇｅ及びＡＭの微粒子が分散した厚さ約１００人の
光記録層を作製した後、光記録層上に厚さ約１００人の
５ｉｓＮ＋からなる保護層を堆積して光学的記録媒体を
作製した。なお、前記光記録層を電子顕微鏡によりｉｌ
寮ノ結果、Ａｕ−Ｇｅ２元系合金はβ相（前記合金系の
おける準安定相）であることが確認された。

得られた光学的記録媒体の光記録層は、ＣａＦ２中にＡ
ｕ−Ｇｅ２元合金のみを分散させた光記録層に比べて高
い反射率を有するものであった。このため、かかる光記
録層に保１ｉ１１ｉ１を通してレーザ光を照射して記録
・消去を実施した結果、良好な記録・消去が可能である
ことが確認された。

即ち、光記録層に対して基板側から）−１ｅ−Ｎｅレー
ザー光のスピットを１μＫｆφ程度に絞り照射し、Ａｕ
−Ｇｅ２元系の共晶温度以上に加熱し急冷した結果、照
射部は非照射部よりもレーザ光に対する反射率が高い状
態に転移し、情報の記録が可能であった。記録部を電子
顕微鏡により観察した結果、Ａｕ−Ｇｅ系における準安
定相であるγ相となっていることが判明した。更に、前
記記録部に対して記録時よりも低パワーのレーザ光をラ
イン状に照射し、記録時よりも低い温度（例えば共晶温
度未満の温度）にしたところ、記録状態が消失して反射
率が元の低い状態に戻り、消去が可能であった。光記録
層の消去部を電子顕微鏡により観察した結果、合金層の
形成時に見られたβ相であることが確認された。

なお、上記実施例１〜３ではレーザ光照射により結晶−
結晶間の結晶構造変化を生じる材料として合金を用いた
が、合金の代わりに金属間化合物を使用しても同様な効
果を達成できる。

上記実施例１〜３では、光記録層側からレーザ光を入射
した場合を説明したが、基板面がらレーザ光を入射した
場合にも同様の効果が得られた。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば記録及び消去時に効
率的な冷却を達成して精度の高い記録・消去が可能であ
り、かつ記録部と未記録部との相対的な反射率差が大き
く再生信号のＳ／Ｎを大にでき、更に耐食性、耐候性に
優れて保存寿命を延長できる等顕著な効果を有する光学
的記録媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学的記録媒体の基本構成を示す
概略図、第２図（ａ）は本発明の実施例２における光学
的記録媒体を示す断面図、同図（ｂ）は比較例の光学的
記録媒体を示す断面図、第３図は実施例２及び比較例の
光学的記録媒体における保護層の膜厚可変に対する光記
録層の反射率変化を示す特性図、第４図は実施例２及び
比較例の光学的記録媒体における保護層の膜厚可変に対
する未記録部と記録部間の相対反射率変化を示す特性図
、第５図は従来の光学的記録媒体を示す概略図、第６図
は本発明の他の例を示す光学的記録媒体の概略図である
。 １１．２１・・・基板、１２．２５・・・光記録層、１
２１・・・合金層１．１２２・・・透明誘電体層、１３
．２６・・・保護層、２２・・・合金又は金属間化合物
の粒子、２３・・・金属粒子、２４・・・透明誘電体層
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 へ１１ 第１図 （ａ）（ｂ） ９２図 ″′１ ９５図 ｉＩＧ　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、レーザ光の照射により情報の記録・再生及び消
   去がなされる光記録層を有する光学的記録媒体において
   、前記光記録層としてレーザ光の照射により結晶−結晶
   間の結晶構造変化がなされる少なくとも２層の合金もし
   くは金属間化合物、少なくとも１層の透明誘電体層を交
   互に積層させた構造のものを用いることを特徴とする光
   学的記録媒体。
2. （２）、合金もしくは金属間化合物の主要な２種の元素
   は、１５０℃〜７００℃の範囲に共晶温度を有する I
   ｂ族元素とIVｂ族元素との組合せであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学的記録媒体。
3. （３）、 I ｂ族元素はＡｕであり、IVｂ族元素はＧｅ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
   学的記録媒体。