WO1999020472A1 - Dispositif a memoire - Google Patents

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WO1999020472A1
WO1999020472A1 PCT/JP1998/004675 JP9804675W WO9920472A1 WO 1999020472 A1 WO1999020472 A1 WO 1999020472A1 JP 9804675 W JP9804675 W JP 9804675W WO 9920472 A1 WO9920472 A1 WO 9920472A1
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film
oxygen
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PCT/JP1998/004675
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Tatsuo Fukano
Yasuhiko Takeda
Naohiko Kato
Tomoyoshi Motohiro
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho
Denso Corporation
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    • Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/146—Laser beam

Definitions

  • the present invention comprises at least a first substance and a second substance, and changes the optical characteristics by applying external energy to at least one of these substances and causing them to react.
  • the present invention relates to a storage member for recording information. 2. Description of the Related Art Conventionally, a memory that has a first substance and a second substance, and irradiates external energy (for example, a laser beam) to cause an oxidation-reduction reaction of the two substances, thereby changing optical characteristics and storing information. Components have been proposed.
  • U.S. Pat. No. 5, 4 5 9 0 1 8 Pat a metal such as A 1 and F e as the first material, T e 0 2 and I n 0 3 as the second material
  • a memory material has been disclosed that uses an oxide such as a single-layer film in which these substances are mixed or a stacked film in which these materials are alternately stacked.
  • both substances have reactivity
  • the reaction between the two substances may progress, resulting in a lower overall reflectivity.
  • the retention of recorded data due to temporal deterioration is expected to deteriorate, such as the two substances reacting with each other. In practice, it seems that there is a problem with ordinary recording materials.
  • a material having a high reflectance is used as a substance that reacts when external energy is applied (at the time of recording).
  • the absorption rate of external energy is low, and as a result, the heat absorption required for the reaction is low. Therefore, it is desirable to use a combination of both substances with good reactivity during recording. But a group with good reactivity
  • the alignment causes an unnecessary reaction during the above-described film formation or non-recording, and the possibility of deteriorating the recording characteristics of the storage member is further increased.
  • the present invention records at least a first substance and a second substance, and changes the optical characteristics by applying an external energy to cause the two substances to undergo an oxidation-reduction reaction.
  • An object of the present invention is to suppress the reaction between the two materials that deteriorates the recording characteristics at the time of non-recording.
  • the storage member of the present invention is a storage member comprising at least a first substance and a second substance and recording information by changing optical characteristics by applying external energy, wherein a redox reaction is performed. It was made as a result of devising a combination of the first substance and the second substance to be used, and intensively examining a third substance that suppresses the reactivity of these two substances.
  • the storage member of the present invention is a storage member that records information by changing optical characteristics by applying external energy, and changes the optical characteristics due to an exothermic reaction when the external energy is applied.
  • the first substance and the second substance break through the third substance and / or destroy the third substance by applying external energy, and the first substance is converted into the first substance. Reduce the substance of 2. And the first substance itself is oxidized in a broad sense. Thus, the first substance and the second substance undergo a redox reaction. This reaction changes the optical properties of at least some of the first and second substances and records information.
  • the recording member of the present invention can suppress the reaction of the first and second substances that degrades the recording characteristics.
  • the first substance has an energy (hereinafter, referred to as oxygen binding energy) of 1000 kJ or more when it is combined with 1 mo 1 of oxygen molecules: I, II, 3 Metals, intermetallic compounds, nitrides, carbides, silicides, borides, and sulfides containing at least one element selected from the group consisting of Group 4, Group 4, Group 5, Cr, Mn, Zn, Al, and Si , Selenide, telluride, phosphide, arsenide, antimonide, and a substance containing these.
  • oxygen binding energy 1000 kJ or more when it is combined with 1 mo 1 of oxygen molecules: I, II, 3 Metals, intermetallic compounds, nitrides, carbides, silicides, borides, and sulfides containing at least one element selected from the group consisting of Group 4, Group 4, Group 5, Cr, Mn, Zn, Al, and Si , Selenide, telluride, phosphide, arsenide, antimonide
  • Group 1 elements are Li, Na, K, etc.
  • Group 2 elements are Mg, Ca, etc.
  • Group 3 elements are Sc, Y, etc.
  • Group 4 elements are Ti, Zr, etc.
  • Group elements include V, Nb, and the like.
  • the second substance is an oxide whose energy required for dissociating 1 mo 1 of oxygen molecules (hereinafter referred to as oxygen dissociation energy) is 55 O kJ or less, and a substance containing oxygen as a constituent element. It may contain at least one of a substance adsorbing oxygen, or a compound or a mixture thereof.
  • the second substance is supposed to be oxidized by giving oxygen to the first substance to be easily reduced, and is considered to be a group 6, 8, 9, 11, 11, Ti, V, Mn in the periodic table of the element. , N i Re, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Ce, Pr, an oxide containing at least one element selected from Tb, and oxygen as constituent elements
  • the substance may include at least one of the following substances.
  • Group 6 elements include Cr, Mo, etc.
  • Group 8 elements include Fe, Ru, etc.
  • Group 9 elements include Co, Rh, Ir, etc.
  • Group 11 elements include Cu, Ag, Au, etc.
  • the first and second substances have the above energy ranges. Further, the first substance has an oxygen binding energy of 50 Ok J or more, and a melting point or a decomposition temperature of 100.
  • the second substance may include at least one of an oxide having an oxygen dissociation energy of 550 kJ or less, a substance containing oxygen as a constituent element, a substance to which oxygen is adsorbed, or a compound or mixture thereof. it can.
  • the second substance oxidizes the first substance by providing oxygen, and is liable to be reduced by itself.
  • the first substance By setting the first substance within the above-mentioned range of the melting point or the decomposition temperature, the first substance can be made into a liquid phase with low external energy, and the oxidation-reduction reaction becomes a reaction between a liquid phase and a solid phase. The reactivity is improved as compared with the reaction between phases. If the melting point or the decomposition temperature of the first substance is less than 100 ° C, the heat resistance of the recorded data decreases. Further, 3 flight 0 exceeds e C a large external energy is required, which is not preferable.
  • the oxygen binding energy of the first substance can be reduced to 500 kJ or more. According to the study of the present inventors, it is not preferable that the oxygen binding energy of the first substance is less than 500 kJ, because the reactivity is reduced.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a sectional configuration of an optical disc according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a chart showing the recording characteristics of the optical disks of the first embodiment and the comparative example.
  • FIG. 3 is a chart showing the recording characteristics of the optical disks of the second embodiment and the comparative example.
  • FIG. 4 is a chart showing recording characteristics of the optical discs of the third embodiment and the comparative example.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment)
  • a storage member according to a first embodiment of the present invention irradiates a recording laser beam as external energy to physically and / or chemically change a recording film. The information is recorded while being changed to a different value. For example, it can be used for an optical disk on which music, data, and the like are recorded as information.
  • FIG. 1 shows a partial cross-sectional structure of the optical disk (storage member) 100 of this embodiment.
  • the optical disc 100 has a disk shape as a whole, and is formed by laminating a plurality of layers as shown in FIG. 1 is a transparent substrate made of, for example, polycarbonate and formed in a disk (for example, 1.2 mm in thickness).
  • Laser light for recording and reproducing optical information enters from one surface 1a of the substrate 1 as shown by an arrow A.
  • One surface 1a on the laser light incident side of the substrate 1 is a mirror surface, and a spiral or concentric guide groove (track) 1c for guiding laser light is formed on the other surface 1b. .
  • C film 3 is composed of W 0 3 film 2 and S n—10 It has an appropriate film thickness (for example, 1 nm or more) to suppress physical and / or chemical reaction with the atomic% Sr film 4.
  • the recording films 10 in the optical disc 100 are constituted by the films 2, 3, and 4 described above. Further, a resin film (protective film) 5 made of an ultraviolet curable resin for covering and protecting the recording film 10 is formed on the Sn-10 atomic% Sr film 4. Next, a method for manufacturing the optical disc 100 will be specifically described.
  • a substrate 1 made of a polycarbonate disk having a thickness of 1.2 mm and having a mirror surface in the direction la and a guide groove 1 c in the other surface 1 b was prepared.
  • the other surface 1 on b of the substrate first, the RF magnetron Spa Uz evening method, W0 3 film 2, sputtering gas species: A r + 10% 0 2 , Supadzu evening gas pressure: 4 xl 0- 3 T orr, turned ⁇ mosquito: by 100 ⁇ 4 00W deposition conditions of, was 1 8 5 nm formed by using the W0 3 evening one gate Uz door.
  • the C film 3 was formed by the RF magnetron sputtering method using a sputtering gas of Ar, a sputtering gas pressure of 4 ⁇ 10 _3 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , and a power supply of 200 to 500 W.
  • a 2 nm film was formed using a C (graphite) target.
  • the RF magnetron sputtering method Sn- 1 0 atomic% S a r film 4, Supadzutagasu species: Ar, Supadzu evening gas pressure: 4 x 10- 3 T orr, input power: 50 ⁇ 2 00W formation of Depending on the conditions, a 35 nm film was formed using a S ⁇ —10 atomic% Sr target.
  • an ultraviolet curable resin was applied by a spin coat method, and the ultraviolet curable resin was cured using a high-pressure mercury lamp to form a resin film 5, whereby an optical disc 100 was manufactured.
  • the recording operation of the optical disc 100 of the present embodiment is as follows.
  • the recording laser light incident (irradiated) from the arrow A is condensed on the 311_10 atomic% Sr film 4 surface, and passes through the C film 3 and / or C
  • the film 3 is destroyed, and the WOa film 2 and the Sn-10 atomic% Sr film 4 undergo a chemical reaction. Therefore, when the recording laser beam is irradiated (when external energy is applied), the optical characteristics (reflectance, etc.) of the reflecting portion change, and information can be recorded.
  • Reaction with W0 3 film 2 and the Sn- 10 atomic% S r film 4 in this case is broad redox reactions such as the following.
  • W0 3 to form a film 2 the second substance
  • W0 3 to form a film 2 the second substance
  • Sn- 10 atomic% S r The first substance is oxidized and part or all of it is mainly SrO and / or SnO.
  • the color tone of the film of each substance the W0 3 transparent and W0 2.
  • Sn- 10 atomic% Sr is metallic luster, SrO transparent, SnO is gray. Therefore, the optical characteristics of the optical disk 100 before and after recording differ greatly.
  • 83 to dissociate oxygen molecules lmo 1 weight is approximately 480 k J at room temperature, Sr, is S n oxygen
  • the energy (oxygen binding energy) generated when it changes to SrO or SnO by combining with 1 mo 1 of a molecule is about 1220 kJ and 610 kJ at room temperature.
  • the reaction product obtained by modifying (W0 2. S3, S rO , S ⁇ ) is the reverse reaction is energetically stable Oko Rinikui.
  • the substance before or after generation is a substance containing oxides and oxygen as constituent elements, it is resistant to heat and moisture, has excellent environmental resistance, and easily suppresses unnecessary reactions during non-recording.
  • a laser beam (recording laser beam) having a wavelength of 78 Onm and an NA (numerical aperture) of 0.5 objective are applied from the mirror surface (one surface 1a) side.
  • the light was condensed on four surfaces of Sn-10 atomic% Sr through the lens and recorded.
  • the irradiation conditions at this time were: linear velocity: 2.8 m / sec, recording frequency: 400 kHz, recording laser waveform: rectangular wave with a duty ratio of 50%.
  • the characteristics (recording characteristics) of the optical disk 100 are, as shown in sample number 3 in FIG. 2, the unrecorded portion reflectance: 62%, recording laser power: 10 mW, C / N (key Ratio of carrier and noise output level): 50 dB, modulation factor: 80%.
  • the modulation factor is a value obtained by subtracting the reflectance after recording from the reflectance before recording and dividing the value by the reflectance before recording.
  • Fig. 2 shows that the thickness of the C film 3 (barrier layer thickness in the figure), which plays the role of a barrier layer, was varied (sample numbers 1, 2, 4, and 5) and the same as above. The results of measuring the optical disc characteristics are shown together with the above results (sample number 3).
  • Sample No. 6 is a comparative example of the present invention, in which no barrier layer is provided.
  • the optical disc 100 of the present example shown in Sample Nos. 1 to 5 has a much higher reflectance than the optical disc of Comparative Example (Sample No. 6), and has a higher reflectance and recording. It can be seen that the characteristic balance of power, C / N, and modulation is excellent. This is because the presence of the C film 3 suppresses the reaction between the first layer Sn—10 at% Sr film 4 and the second layer WO 3 film 2.
  • optical disc each of the samples No. 1 to 6 were subjected to environmental tests 5 5 e C, 9 6 hours.
  • the optical disk of the present example could reproduce the recorded data overnight, while the optical disk of the comparative example could not reproduce the recorded data. This is because the reaction between the WO 3 film 2 and the Sn-10 atomic% Sr film 4 is suppressed by the presence of the C film 3.
  • the optical disc 100 of the present embodiment has a feature that the characteristic balance of the reflectance, the recording power, the CZN, and the degree of modulation is superior to the conventional optical disc. Further, according to this embodiment, W 0 3 film 2 and S n-1 0 C film 3 between the atomic% S r film 4 is interposed. For this reason, during film formation, the reaction in a high-temperature and high-humidity environment such as the environment resistance test described above, that is, the reaction other than during recording is suppressed, and the recording characteristics (reflectance, recording power, C / N, Modulation degree), and the data retention characteristics are significantly improved. Furthermore, the unrecorded portion reflectance (initial reflectance) of the optical disk can be significantly increased.
  • the first and second substances according to the present invention are not limited to the substances of the above-mentioned examples.
  • the first substance When external energy is applied, the first substance is oxidized in a broad sense and the second substance is reduced to cause an exothermic reaction, and before and after the exothermic reaction,
  • the following can be used, provided that at least part of the second and / or second substance is in a combination that changes the optical properties.
  • the first substance may be any substance as long as it is easy to oxidize itself by reducing the second substance by taking oxygen from the second substance.
  • Such materials include metals, intermetallics, nitrides, carbides, silicides, borides, sulfides, selenides, tellurides, phosphides, arsenides, antimonides, and these compounds or mixtures (or more Of the substance group P) or a substance containing at least one substance of the substance group P.
  • the first substance it is preferable to use a substance having an oxygen binding energy of 1000 kJ or more in the above substance group P in order to easily combine with oxygen and increase reactivity.
  • a substance having an oxygen binding energy of 1000 kJ or more for example, an Sn—Sr alloy having an oxygen binding energy of 100 Ok J or more, an Mg—A1 alloy, a 111-31> alloy, an Al—Ti alloy, (the oxygen binding energy is approximately : 610 kJ, Sr: 1220 kJ, Mg: 1220 kJ, Al: 1130 kJ, In: 640 kJ, Ti: 1070 kJ) and the like.
  • the second substance oxidizes the first substance and reduces itself, or the second substance oxidizes in a broad sense such that the oxidation number increases without directly exchanging oxygen atoms.
  • the substance itself is reduced by itself, and it contains oxides, oxygen-containing substances, oxygen-adsorbed substances, or compounds or mixtures thereof. ), Or a substance containing at least one substance of the substance group Q.
  • the second substance it is preferable to use a substance having an oxygen dissociation energy of 550 kJ or less in the substance group Q in order to easily dissociate oxygen and increase reactivity.
  • a substance having an oxygen dissociation energy of 550 kJ or less in the substance group Q in order to easily dissociate oxygen and increase reactivity.
  • oxygen dissociation energies are approximately: Mo O 3 : 330 kJ, ReO 2 : 450 kJ, PrO 240 kJ, Sb 02: 380 kJ), etc. it can.
  • the third substance interposed between the first substance and the second substance and having a function of suppressing the reaction of the first and second substances except during recording the following substances are used. Also Can be used.
  • the amount of heat generated when dissociating oxygen molecules 1 mo 1 weight exceeds 5 5 OKJ, A l 2 0 3, oxides such as S iA I ON, and adsorbent material, the oxygen containing oxygen as a component A substance, a compound or a mixture thereof can be used. It is desirable that the amount of heat generated when dissociating 1 mo 1 of oxygen molecules exceed 550 KJ because the amount of heat generated when dissociating 1 mo 1 of oxygen molecules is 55 OKJ or less. In this case, the reaction between the first substance and the second or third substance may gradually progress during non-recording.
  • the decomposition temperature (decomposition, sublimation, melting temperature) of 30 0 e C hereinafter, CmHn (high Dorokapon), CmFn, CmHnFp etc. (m, n, p is an integer) using an organic material You can also.
  • decomposition temperature (decomposition, sublimation, melting temperature) is 300. The reason why the temperature is not more than C is that if the decomposition temperature is 300 eC or more, the power of the laser beam to be applied at the time of recording must be increased, which is not very practical as a storage member.
  • the bulk value of the thermal diffusivity at room temperature is 50 mm 2 / sec or less, Mn, Ti, Se, Mn steel, titanium alloy, Si, Ge. , SiNx, and other metals, semiconductors, intermetallic compounds, nitrides, carbides, silicides, borides, sulfides, selenides, tellurides, phosphides, arsenides, antimonides, and compounds containing these Substances that include one can also be used.
  • the melting point, decomposition temperature, or sublimation temperature is 100 O'C or more.
  • 1 00 OKJ less than the melting point or decomposition or sublimation temperature is preferably used as the 3 00 or more e C. This is because the first substance and the third substance may react during non-recording, particularly during production, depending on the production conditions.
  • the thickness of the third material layer is selected to meet the required properties of the storage member. However, it is preferable that the thickness be 0.5 nm or more in order for the third material to sufficiently exhibit the properties as a barrier layer.
  • the storage member of the second embodiment is such that the first layer of the optical disc 100 shown in FIG. 1 is replaced with a Sn—43 atomic% Bi film instead of a Sn—10 atomic% Sr film. 40, and the barrier layer is a high-carbon film 30 instead of the C film, which is different from the desired member of the first embodiment.
  • the storage member of the present embodiment also has substantially the same operation and effect as the storage member of the first embodiment. Hereinafter, parts different from the storage member of the first embodiment will be mainly described.
  • the manufacturing method of the storage member of the present embodiment will be described with a specific example.
  • an ultraviolet curable resin was applied by a spin coating method, and the ultraviolet curable resin was cured using a high-pressure mercury lamp to form a resin film 5, thereby producing an optical disc 100.
  • the recording operation of the optical disc 100 of the present embodiment is presumed to be as follows.
  • the recording laser light incident (irradiated) from the arrow A is condensed on the surface of the Sn-43 atomic% Bi film 40, and the melting point of Sn-43 atomic% 8 i is about 13%.
  • the melting point of Sn-43 atomic% 8 i is about 13%.
  • part or all of the laser-irradiated Sn-43 atomic% Bi film 40 melts, and in some cases, a hole is formed in the Sn-43 atomic% Bi film 40 at this time. Is done.
  • the atomic% Bi film 40 chemically reacts.
  • the optical characteristics (reflectance, etc.) of the reflecting portion change, and information can be recorded.
  • this chemical reaction is a reaction between the melt and the solid, the reaction is easier than the reaction between the solid and the solid.
  • the decomposition temperature (decomposition, sublimation, and dissolution temperature) of the organic substance used as the barrier layer (in the present embodiment, the hide-port carbon film 30) is 300. C or less is desirable. If the temperature is higher than 300 ° C, the power of the laser beam to be applied at the time of recording must be increased, which is not very practical as a recording member. Note that the decomposition temperature (decomposition, sublimation, and melting temperature) of the hydrocarbon film 30 used as the barrier layer in this example was determined from the results of the thermal analysis.
  • the first layer may be made of an A1 alloy containing 30 atomic% or less of droplets of Ti.
  • the reaction between the WO 3 film 2 and the Sn—43 atomic% Bi film 40 is also the following oxidation source reaction.
  • WO 3 to form a film 2 (the second substance) is reduced, a part or the whole becomes W0 2.
  • Sn- 43 atomic% B i First substance is oxidized, and mainly or part or all of Sn becomes mainly S ⁇ .
  • the color tone of the film of each substance, W0 3 is transparent, the W0 2. E3 blue, the Sn- 43 atomic% B i metallic luster, SnO is gray. Therefore, the optical characteristics of the optical disc 100 before and after recording differ greatly. Also, energy required when WO 3 is changed to WO a. 83 to Kai ⁇ oxygen molecule 1 mo 1 weight (oxygen dissociation energy) is approximately 4 8 0 k J at room temperature, is S n The energy (oxygen binding energy) generated when changing to S n 0 by combining with the oxygen molecule l mo 1 is about 61 Ok J at room temperature. Thus, reaction of the W0 3 film 2 and S n-43 atomic% B i layer 40 is an exothermic. Incidentally, the oxygen binding energy when B i is changed to B i 2 0 3 is approximately 4 1 0 k J at room temperature.
  • the oxygen binding energy of Sn—43 at% Bi which is the substance to be reduced, is smaller than that of the first embodiment.
  • Much smaller than the oxygen binding energy of In other words, the difference between the oxygen dissociation energy when S n-4 3 atomic% B i oxygen binding energy and WO 3 in changes to W0 2. .Beta.3 is compared with the S .eta. 1 0 atomic% S r And quite small. The reason why the same recording action is induced at least by the energy is considered as follows.
  • the reaction product obtained by modifying (W 0 2. 83, S nO) is hard to occur the reverse reaction is energetically stable.
  • the substance before or after formation is a substance containing oxides and oxygen as constituent elements, it is resistant to heat and moisture, has excellent environmental resistance, and easily suppresses unnecessary reactions during non-recording.
  • a laser light (recording laser light) having a wavelength of 780 nm and a NA (numerical aperture) of 0.5 were applied to the optical disk 100 manufactured by the above manufacturing method from the mirror surface (one side la) side.
  • the light was focused on the Sn-43 atomic% Bi film 40 surface through the objective lens of No. 1 and recorded.
  • the irradiation conditions at this time were: linear velocity: 2.8 m / sec, recording frequency: 400 kHz, recording laser waveform: rectangular wave with a duty ratio of 50%.
  • the characteristics (recording characteristics) of the optical disk are, as shown in Sample No. 12 in Fig. 3, the unrecorded portion reflectance: 63%, recording laser power: 7 mW, C / N: 52 dB, and furnishing: 85%. Met.
  • FIG. 3 shows various changes in the film thickness (in the figure, the wall thickness of the membrane wall) of the hydrocarbon film 30 which plays the role of the barrier layer (third layer) (sample numbers 11 and 13).
  • the results of measuring the same optical disk characteristics as above are shown together with the above results (Sample No. 12).
  • Sample No. 14 is a comparative example of the present invention, in which no barrier layer is provided.
  • the optical disc 100 of the present example shown in Sample Nos. 11 to 13 has a much higher reflectivity, reflectivity, and recording power than the optical disc of Comparative Example (Sample No. 14). It can be seen that the characteristic balance of CZN, modulation degree is excellent. This is particularly during the deposition, in order to react with the high Doroka one carbon film first layer of Sn- 43 atomic% B i layer 40 by the presence of 30 and W0 3 film 2 of the second layer is suppressed is there.
  • the optical disc 100 of the present embodiment has a feature that the characteristic balance of the reflectance, the recording power, the CZN, and the modulation rate is superior to the conventional optical disc.
  • high- de port carbon film 30 between the W0 3 film 2 and the Sn- 43 atomic% B i layer 40 is interposed, during the deposition, usually environment, the environmental
  • the reaction in a high-temperature and high-humidity environment such as the test, that is, the reaction other than during recording is suppressed, and the unrecorded portion reflectance (initial reflectance) of the optical disk can be significantly increased, and the recording characteristics ( It prevents deterioration of reflectance, recording power, CZN, and modulation, and significantly improves data retention characteristics.
  • the first and second substances are not limited to the above examples, and the following substances are used under the condition of the combination described in the above first example.
  • the first substance is easily oxidized by reducing the second substance by taking oxygen from the second substance or the like, and has an oxygen binding energy of 500 kJ or more in the above substance group P.
  • a substance having a melting point or decomposition temperature of 100 "C or more and 300 or less may be used.
  • an Au—Ag—Sn alloy having an oxygen binding energy of 50 Ok J or more eg, a composition ratio: Au—5.7 atomic% Ag—82 atomic% Sn, melting point: about 240 ° C
  • Au—Ga—Sn alloy for example, composition ratio: Au—10 at% Ga—18 at% Sn, melting point: about 260. C
  • the oxygen binding energies are approximately 30 kJ for Au, 130 kJ for Ag, 610 kJ for Sn, and 740 kJ for Ga.
  • an In-48.3 atomic% Sn film may be used as the first layer.
  • the melting point of this film is 120 ° C, and the oxygen binding energy is about 640 kJ for In and about 610 kJ for Sn.
  • the same substances as those in the first embodiment can be used.
  • various memory members are disclosed in the above-mentioned conventional gazettes, but many of them have a low reflectance of the recording film, and also use a recording film mainly composed of A1 having a high reflectance.
  • the recording portion is mainly composed of A1, which has a high reflectance, the reflectance of the recording portion is not so small, and as a result, the degree of modulation is considered to be small.
  • a substance having a high reflectance among the substances that undergo a redox reaction has a low reflectance of external energy such as laser light due to a high reflectance, and as a result, absorbs little heat required for the reaction. Therefore, it is necessary to use a combination of both substances with good reactivity. In this case, for example, the two substances react when the recording film is formed or when external energy is not applied. There is a high possibility of becoming.
  • the first and second substances are combined in a highly reactive manner by defining the oxygen binding energy and the oxygen dissociation energy.
  • the cover carbon film 30 can suppress the reaction of the first and second substances that degrade the recording characteristics other than during recording. Therefore, the degree of modulation can be set to a good value (for example, 80% or more as shown in FIGS. 2 and 3).
  • the storage layer member of the third embodiment has a structure in which the first layer is formed of In—3.2 atomic% A instead of a Sn—10 atomic Sr film.
  • the difference from the first embodiment is that the g film is 400 and the barrier layer is the Ti film 300 instead of the C film.
  • the present embodiment also provides substantially the same operation and effect as the first embodiment, but the following mainly describes the portions different from the first embodiment.
  • the manufacturing method of the storage member of the present embodiment will be described with a specific example.
  • a UV curable resin was applied by a spin coating method, and the UV curable resin was cured using a high-pressure mercury lamp to form a resin film 5, thereby producing the optical disc 100.
  • the recording operation of the optical disc 100 according to the present embodiment is estimated to be as follows.
  • the recording laser light incident (irradiated) from the arrow A is focused on the 400 surface of the In-3.2 atomic% Ag film, and the melting point of the In-3.2 atomic% Ag is reduced.
  • laser-irradiated In-3.2 atomic% Ag film Part or all of the 400 is melted, and in some cases, a hole is formed in the In-3.2 atomic% Ag film 400 at this time.
  • the color tone of the film of each substance W0 3 is transparent, W 0 2 83 blue, I n-3. 2 atomic% Ag metal luster, ln 2 0 3 -. X is black. Therefore, the optical characteristics of the optical disc 100 before and after recording differ greatly.
  • W0 3 dissociates oxygen molecules lmo 1 weight W 0 2.
  • the oxygen binding energy when changes to Ag 20 is about 13 Ok J at room temperature.
  • the present embodiment also has the same recording action as the second embodiment. Also in this embodiment, since the oxidation-reduction reaction is an exothermic reaction, the reaction product obtained by modifying (W0 2. E3, I ⁇ 2 0 3 - ⁇ ) are hardly occurs reverse reaction is energetically stable, And the substance before or after formation is a substance containing oxides and oxygen as constituent elements. Therefore, it is resistant to heat and moisture, has excellent environmental resistance, and easily suppresses unnecessary reactions during non-recording.
  • a laser beam having a wavelength of 780 nm was passed from the mirror surface (one surface 1a) side of the optical disk through an objective lens having a NA (numerical aperture) of 0.5 through an In-3.2 atom.
  • the light was condensed on 400% Ag film and recorded.
  • the irradiation conditions at this time were: linear velocity: 2.8 mZsec, recording frequency: 400 kHz, recording laser waveform: rectangular wave with a duty ratio of 50%.
  • the characteristics (recording characteristics) of the optical disk at this time were: unrecorded portion reflectivity: 63%, recording laser power: 7 mW, C / N: 52 dB, modulation degree: 93%. .
  • FIG. 4 the optical disk characteristics similar to those described above were measured by changing the thickness of the Ti film 300, which plays the role of the partition wall layer, in various ways (sample numbers 21 and 23). The measurement results are shown together with the above results (Sample No. 22).
  • Sample No. 24 is a comparative example of the present invention, in which no barrier layer is provided.
  • the optical disc 100 of the present example shown in Sample Nos. 21 to 23 has a much higher reflectivity, a higher reflectivity, and a higher recording power than the optical disc of Comparative Example (Sample No. 24). It can be seen that the characteristic balance of CZN, modulation degree is excellent. This is particularly at the time of film formation, because the reaction between the In- 3. 2 atomic% Ag film 400 of the first layer and W 0 3 film 2 of the second layer is suppressed.
  • the optical disc of the present embodiment has a feature that the characteristic balance of the reflectance, the recording power, the C / N, and the modulation factor is superior to the conventional optical disc.
  • T i layer 300 between the W0 3 film 2 and I n-3. 2 atomic% A g film 400 is interposed, during the deposition, usually environment, the environmental The reaction in a high-temperature and high-humidity environment such as the test is suppressed, and the unrecorded portion reflectance (initial reflectance) of the optical disk can be significantly increased, and the recording characteristics (reflectance, recording power, C / N ⁇ modulation degree) is prevented from deteriorating, and data retention characteristics are significantly improved.
  • the thermal diffusivity of the metal (in the present embodiment, the 1: 1 film 300) used as the barrier layer is desirably 50 mm 2 / sc or less in terms of the Parc value. If it is more than 50 mm 2 / sec, the power of the laser beam to be given at the time of recording must be increased, which is not very practical as a storage member.
  • the value of the thermal diffusivity of Ti in bulk is about 9.3 mm 2 / sec (room temperature), and Ti is oxygen.
  • the energy generated when combining with the amount of the molecule lmo 1 is about 1700 KJ, and the melting point of Ti is 1675.
  • the first, second and third layers constituting the recording film are not only composed of the first, second and third substances, respectively, but are mixed with other substances.
  • the layer may be formed in a shaped form.
  • the first layer has a laminated structure of a first layer and a second layer, and the first layer is formed by mixing any one of the first substance and the second substance with the third substance.
  • the second substance may be composed of the first substance or the second substance not contained in the first layer.
  • the recording film may have a single-layer structure in which a third substance is interposed between the first and second substances in one layer, instead of the above-described laminated structure. Further, since the main part of the present invention is in the recording film, the configuration other than the recording film may be appropriately changed in design.
  • the storage member to which the present invention is applied is not limited to the above-described optical disk, but may be another type.
  • the external energy that induces the reaction for changing the optical characteristics is not limited to laser light, but may be light, heat, electromagnetic waves, sound waves, radiation, impact, distortion, and the like.
  • the present invention can be applied to a thermolabel or the like in which a first substance and a second substance undergo an oxidation-reduction reaction at a predetermined temperature to change optical characteristics and record a report.

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Description

記懔部材 技術分野 本発明は、 少なくとも第 1の物質と第 2の物質とからなり、 これら両物質の少 なくとも 1つの物質に外部エネルギーを付与し反応させることにより、 光学特性 を変化させて情報を記録する記憶部材に関する。 背景技術 従来より、 第 1の物質と第 2の物質とを有し、 外部エネルギー （例えばレーザ 光） を照射することによって両物質を酸化還元反応させ、 光学特性を変化させて 情報を記録する記憶部材が提案されている。
例えば、 米国特許第 5 , 4 5 9， 0 1 8号明細書には、 第 1の物質として A 1 や F e等の金属を用い、 第 2の物質として T e 0 2 や I n 03 等の酸化物を用い、 これら物質を混在させた単層膜または交互に積層した積層膜とした記憶材料が開 示されている。
ところで、 本発明者等の検討によれば、 上記従来技術のように、 第 1の物質と 第 2の物質との酸化還元反応を利用した記憶部材においては、 両物質が反応性を 有するため、 膜の形成途中で両物質の反応が進行し、 結果として全体の反射率が 低くなる可能性がある。 また、 この様な記憶部材では、 外部エネルギー非付与時 (非記録時） においても、 両物質が互いに反応してしまう等、 絰時劣化による記 録データの保持性が悪化することが予想され、 実用上、 通常の記録材料として問 題があると考えられる。
また、 本発明者等の検討によれば、 この種の記憶部材に必要な高い反射率を得 るためには、 外部エネルギー付与時 （記録時） に反応を行なう物質として反射率 の良いものを用いる必要がある。 しかし、 反射率が良い故に、 外部エネルギーの 吸収率が少なく、 結果として反応に要する熱の吸収が少ない。 そのため、 両物質 を、 記録時の反応性が良い組合せとすることが望ましい。 しかし反応性が良い組 合せは、 上記した成膜時や非記録時で不要な反応を起こし、 記憶部材の記録特性 を劣化させる可能性がより高くなる。
本発明は上記問題点に鑑みて、 少なくとも第 1の物質と第 2の物質とからなり、 外部エネルギーを付与してこれら両物質を酸化還元反応させることによって光学 特性を変化させて倩報を記録する記億部材において、 記録時以外の記録特性を劣 化させるような両物質の反応を抑制することを目的とする。 発明の開示 本発明の記憶部材は、 少なくとも第 1の物質および第 2の物質からなり、 外部 エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録する記億部 材において、 酸化還元反応をする第 1の物質及び第 2の物質の組合せを工夫する と共に、 これら両物質の反応性を抑制する第 3の物質について鋭意検討した結果、 なされたものである。
すなわち、 本発明の記憶部材は、 外部エネルギーを付与することによって光学 特性を変化させて情報を記録する記憶部材であって、 前記外部エネルギーが付与 された時に発熱反応をして光学的特性が変化する広義の酸化を受ける第 1の物質 と、 広義の還元を受ける第 2の物質と、 前記第 1の物質と前記第 2の物質との間 に介在し、 前記外部エネルギーの付与時には前記第 1の物質と前記第 2の物質と の反応を可能とし、 前記外部エネルギーの非付与時には前記第 1の物質と前記第 2の物賢との反応を抑制する第 3の物質とを有することを特徴とする。
本発明の記錄部材は、 外部エネルギーの付与により、 第 1の物質と第 2の物質 とが、 第 3の物質を通して、 または/かつ、 第 3の物質を破壊して、 第 1の物質 は第 2の物質を還元する。 そして第 1の物質自身は広義の酸化をされる。 このよ うにして第 1の物質と第 2の物質は酸化還元反応をする。 この反応により、 第 1 及び第 2の物質の少なくとも一部の光学特性が変化し、 情報が記録される。
そして、 第 1の物質と第 2の物質との間に第 3の物質が介在するから、 成膜時 や外部エネルギーの非付与時 （非記録時） には上記酸化還元反応は抑制される。 更に、 この酸化還元反応は発熱反応であるために、 変性した反応物はエネルギ 一的に安定であり逆反応が起こりにくい。 よって、 本発明の記録部材は、 記録特 性を劣化させるような第 1及び第 2の物質の反応を抑制することができる。
前記第 1の物質は、 酸素分子 1 mo 1量と結合するときに発生するエネルギー (以下、 酸素結合エネルギーという） が 1000 k J以上である元素周期律表に おける： I族、 2族、 3族、 4族、 5族、 Cr、 Mn、 Z n、 Al、 S iの中から 選ばれた少なくとも 1つの元素を含む金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 硅 化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 ヒ素化物、 アンチ モン化物、 及びこれらを含む物質のうちの少なくとも 1つを含むものとすること ができる。
ここで、 1族元素としては L i、 Na、 K等、 2族元素としては Mg、 Ca等、 3族元素としては S c、 Y等、 4族元素としては T i、 Z r等、 5族元素として は V、 Nb等が挙げられる。
前記第 2の物質は、 酸素分子 1 mo 1量を解離するときに必要とするエネルギ 一 （以下、 酸素解雠エネルギーという） が 55 O k J以下である酸化物、 酸素を 構成要素として含む物質、 酸素を吸着した物質、 若しくはこれらの化合物あるい は混合物のうちの少なくとも 1つを含むものとすることができる。
また、 第 2の物質は、 第 1の物質に酸素を与えて酸化し自身が還元されやすい ものとして、 元素周期律表における 6族、 8族、 9族、 1 1族、 Ti、 V、 Mn、 N i Re、 Ge、 S n、 Pb、 As、 Sb、 B i、 S e、 Te、 Ce、 Pr、 Tbの中から選ばれた少なくとも 1つの元素を含む酸化物、 及び酸素を構成要素 とする物質のうちの少なくとも 1つを含む物質とすることができる。
ここで、 6族元素としては Cr、 Mo等、 8族元素としては Fe、 Ru等、 9 族元素としては Co、 Rh、 I r等、 1 1族元素としては Cu、 Ag、 Au等が 挙げられる。
本発明者等の検討によれば、 第 1の物質の酸素結合エネルギーが 100 Ok J 未满であると、 第 1の物質が酸素と結合しにくくなり、 反応性が低下する。 また、 第 2の物質の酸素解離エネルギーが 550kJよりも大きいと、 酸素が解雜しに くくなり、 反応性が低下する。 従って、 第 1及び第 2の物質は、 上記の各ェネル ギー範囲とすることが好ましい。 また、 前記第 1の物質は、 酸素結合エネルギーが 50 Ok J以上であり、 且つ、 融点または分解温度が、 100。C以上 300°C以下である金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 珪化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 燐化物、 砒化物、 アンチモン化物、 及びこれらを含む物質のうち少なくとも 1つを含むも のとすることができる。 そして前記第 2の物質は、 酸素解離エネルギーが 550 kJ以下である酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着した物質、 若しくはこれらの化合物あるいは混合物のうち少なくとも 1つを含むものとする ことができる。
また、 第 2の物質は、 第 1の物質に酸素を与えて酸化し自身が還元されやすい ものとして、 元素周期律表における 6族、 8族、 9族、 1 1族、 T i、 V、 Mn、 Ni、 Re、 Ge、 S n、 Pb、 As、 Sb、 B i、 S e、 T e、 Ce、 Pr、 Tbの中から選ばれた少なくとも 1つの元素を含む酸化物、 及び酸素を構成要素 とする物質のうちの少なくとも 1つを含む物質であるものにできる。
ここで、 例えば 6族元素としては Cr、 Mo等、 8族元素としては Fe、 Ru 等、 9族元素としては C o、 Rh、 I r等、 1 1族元素としては Cu、 Ag A u等が挙げられる。
第 1の物質を上記融点または分解温度の範囲とすることで、 低い外部エネルギ —で第 1の物質を液相とすることができ、 上記酸化還元反応が液相と固相の反応 となり、 固相同士の反応に比べて反応性向上がなされる。 第 1の物質を構成する 融点または分解温度が 100°C未満だと記録データの耐熱性が低下する。 また、 3ひ 0eCを越えると大きな外部エネルギーが必要となり、 好ましくない。
また、 本発明では、 第 1の物質を上記融点または分解温度の範囲とすることで 反応性が向上するから、 第 1の物質の酸素結合エネルギーを低いものとでき、 5 00k J以上としている。 本発明者等の検討によれば、 第 1の物質の酸素結合ェ ネルギ一が 500 k J未満であると、 反応性が低下するため好ましくない。
なお、 第 3の物質が介在していても第 1の物質と第 2の物質が酸化還元反応を 起こし、 第 1及び第 2の物質の少なくとも一部が変性等して光学特性変化し、 情 報が記録される。 そして、 第 1の物質及び第 2の物質を前記したような反応性の 良い組合せとしても、 介在する第 3の物質によって、 記録時以外の記録特性を劣 化させるような第 1及び第 2の物質の反応を抑制することができる。 図面の簡単な説明 第 1図は、 本発明の実施例に係る光ディスクの断面構成を示す説明図である。 第 2図は、 第 1実施例及び比較例の光デイスクの記録特性を示す図表である。 第 3図は、 第 2実施例及び比較例の光デイスクの記録特性を示す図表である。 第 4図は、 第 3実施例及び比較例の光ディスクの記録特性を示す図表である。 発明を実施するための最良の形態 (第 1実施例） 本第 1実施例の記憶部材は、 外部エネルギーとしての記録用レーザ光を照射す ることにより、 記録膜を物理的およびノまたは化学的に変化させて情報を記録す るものであり、 例えば、 情報として音楽やデータ等が記録される光ディスクに使 用可能である。 第 1図に本実施例の光ディスク （記億部材） 1 0 0の一部断面構 造を示す。
光ディスク 1 0 0は全体として円盤状をなしており、 第 1図に示すように複数 の層が積層形成されたものである。 1は円盤 （例えば厚さ 1 . 2 mm) 状に形成 された例えばポリカーボネィ ト製の透明な基板である。 光情報の記録、 再生のた めのレーザ光は、 基板 1の一方面 1 aから矢印 Aのように入射する。 基板 1のレ 一ザ光入射側である一方面 1 aは鏡面であり、 他方面 1 bにはレーザ光を導くた めのスパイラル又は同心円状の案内溝 （トラック） 1 cが形成されている。
基板 1の他方面 1 b上には、 第 2層としての W 0 3 (第 2の物質） からなる W 0 3 蹲 2が形成されている。 そしてこの W 0 3膜 2の上には、 障壁層 （第 3層） としての C (第 3の物質） からなる C膜 （炭素膜） 3が形成されている。 この C 膜 3の上には、 第 1層としての S n— l 0原子％S r (第 1の物質） からなる S n— 1 0原子％S r膜 4が形成されている。 C膜 3は、 W 0 3膜 2と S n— 1 0 原子％S r膜 4との物理的およびノまたは化学的な反応を抑制するのに適切な膜 厚 （例えば l nm以上） をもつ。
ここで、 上記各膜 2、 3、 4により、 光ディスク 1 00における記録膜 10が 構成される。 さらに、 S n— 1 0原子％S r膜 4の上には、 記録膜 10を覆って 保護するための紫外線硬化樹脂からなる樹脂膜 （保護膜） 5が形成されている。 次に、 光ディスク 100の製造方法を具体的に説明する。
—方面 l aを鏡面、 他方面 1 bに案内溝 1 cを形成した、 厚さ 1. 2mmのポ リカーボネィ ト製円盤からなる基板 1を用意した。 この基板 1の他方面 1 b上に、 まず、 RFマグネトロンスパヅ夕法により、 W03 膜 2を、 スパッタガス種： A r + 10 %02, スパヅ夕ガス圧 ： 4 x l 0—3 T o r r、 投入鼋カ ： 100〜4 00Wの成膜条件により、 W03 夕一ゲヅ トを用いて 1 8 5 nm成膜した。 引き 続き、 R Fマグネトロンスパヅ夕法により、 C膜 3を、 スパッタガス種： Ar、 スパヅ夕ガス圧 ： 4 Χ 1 0 _3Τ Ο Γ Γ、 投入電力 ： 2 0 0〜5 0 0Wの成膜条件 により、 C (グラフアイ ト） ターゲヅ トを用いて、 2 nm成膜した。
さらに引き続いて、 RFマグネトロンスパッタ法により、 Sn— 1 0原子％S r膜 4を、 スパヅタガス種： Ar、 スパヅ夕ガス圧： 4 x 10— 3T o r r、 投入 電力 ： 50 ~ 2 00Wの成膜条件により、 S η— 10原子％ S rターゲッ トを用 いて、 35 nm成膜した。
最後に、 紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、 高圧水銀ランプを用 いて該紫外線硬化樹脂を硬化させて樹脂膜 5を形成し、 光ディスク 1 00を作製 した。
本実施例の光ディスク 1 00の記録作用は、 次のようである。 案内溝 1 c部分 において、 矢印 Aから入射 （照射） される記録用レ一ザ光は、 311_ 1 0原子％ S r膜 4面に集光され、 C膜 3をとおして、 または かつ、 C膜 3を破壊して、 WOa 膜 2と S n— 1 0原子％S r膜 4とが化学反応する。 そのため、 記録用レ 一ザ光の照射時 （外部エネルギーの付与時） には、 反射部分の光学特性 （反射率 等） が変化し、 情報を記録することができる。
また、 記録用レーザ光の非照射時 （外部エネルギーの非付与時） には、 C膜 3 が WOa 膜 2と Sn— l 0原子％S r膜 4の間に介在しているので、 W03 膜 2 と Sn— 10原子％S r膜 4との反応が抑制され、 結果として記録特性の劣化を 防止することができる。
このときの W03 膜 2と Sn— 10原子％S r膜 4との反応は次のような広義 の酸化還元反応となる。 記録用レーザ光の照射によって、 膜 2を形成する W03 (第 2の物質） は還元され、 その一部または全部が W02. β3になり、 膜 4を形成 する Sn— 10原子％S r (第 1の物質） は酸化され、 その一部または全部が主 に S rOまたは/かつ SnOになる。
このとき、 各物質の膜の色調は、 W03は透明、 W02.83は青色、 Sn— 10 原子％ Srは金属光沢、 SrOは透明、 SnOは灰色である。 したがって、 光デ イスク 100の記録前後の光学特性は大きく異なることになる。
また、 W03が酸素分子 lmo 1量を解離して W 02.83に変化するときに必要 とするエネルギー （酸素解離エネルギー） は、 室温でおよそ 480 k Jであり、 Sr、 S nが酸素分子 1 mo 1量と結合して、 S rO、 SnOに変化するときに 発生するエネルギー （酸素結合エネルギー） は、 室温でおよそ 1220 k J、 6 10kJである。 したがって、 該 W03 膜 2と Sn— 10原子％ S r膜 4との反 応は発熱である。
そして、 本実施例では、 上記酸化還元反応が発熱反応であるために、 変性した 反応物 （W02.S3、 S rO、 S ηθ) はエネルギー的に安定であり逆反応が起こ りにくい。 しかも、 生成前または生成後の物質が酸化物、 酸素を構成要素として 含む物質であることから、 熱や湿気等に強く耐環境性に優れ、 非記録時において 不要な反応を抑制し易い。
本実施例の記録特性の具体例を示す。 上記製造方法にて製造された光ディスク 100に、 鏡面 （一方面 1 a) 側から、 波長： 78 Onmのレーザ光 （記録用レ 一ザ光） を、 NA (開口数） ： 0. 5の対物レンズを通して、 Sn— 10原子％ S r腹 4面上に集光し、 記録を行った。 このときの照射条件は、 線速度： 2. 8 m/s e c 記録周波数： 400 kH z、 記録レーザ波形：デューティー比 50 %の矩形波、 とした。
このときの光ディスク 100の特性 （記録特性） は、 第 2図の試料番号 3に示 すように、 未記録部反射率： 62%、 記録レーザパワー： 10mW、 C/N (キ ャリア一とノイズの出力レベルの比） ： 5 0 d B、 変調度： 8 0 %であった。 な お、 変調度は、 記録前の反射率から記録後の反射率を引いた値を記録前の反射率 で割った值である。
次に、 第 2図に、 障壁層の役割を担う C膜 3の膜厚 （図中、 障壁層膜厚） を種 々変えて （試料番号 1、 2、 4、 5 ) 、 上記と同様な光ディスク特性を測定した 結果を、 上記結果 （試料番号 3 ) と併せて示す。 なお、 第 2図において、 試料番 号 6は、 本発明の比較例であり、 障壁層を設けないものである。
第 2図に示すとおり、 試料番号 1〜5に示す本実施例の光ディスク 1 0 0は、 比較例 （試料番号 6 ) の光ディスクに比べて、 反射率が格段に高く、 且つ、 反射 率、 記録パワー、 C/N、 変調度の特性パランスが優れていることが分かる。 こ れは、 C膜 3の存在によって第 1層の S n— 1 0原子％ S r膜 4と第 2層の W O 3 膜 2との反応が抑制されているためである。
また、 これら試料番号 1〜 6の光ディスク各々について、 5 5 eC、 9 6時間の 耐環境試験を行った。 本実施例の光ディスクでは、 記録したデ一夕を再生可能で あつたのに対し、 比較例の光ディスクでは、 記録したデータを再生することは不 可能であった。 これは、 C膜 3の存在によって W O 3 膜 2と S n— 1 0原子％S r膜 4との反応が抑制されているためである。
以上のように、 本実施例の光ディスク 1 0 0は、 従来の光ディスクに比べて、 反射率、 記録パワー、 CZN、 変調度の特性バランスが優れている特長を有する。 また、 本実施例によれば、 W 0 3 膜 2と S n— 1 0原子％S r膜 4の間に C膜 3が介在する。 このため、 成膜時、 通常環境下、 上記耐環境試験のような高温高 湿環境下での反応、 即ち記録時以外の反応が抑制され、 記録特性 （反射率、 記録 パワー、 C /N、 変調度） の劣化を防止し、 データ保持特性が格段に向上する。 さらに、 光ディスクの未記録部反射率 （初期反射率） を格段に高くすることがで きる。
ところで、 本発明にかかる第 1及び第 2の物質は上記実施例の物質に限定され るものではない。
外部エネルギーが付与された時に、 第 1の物質が広義の酸化をされ第 2の物質 が還元をされて発熱反応をし、 且つ、 該発熱反応の前後において第 1の物質およ び/または第 2の物質の少なくとも一部が光学特性を変化する組み合わせとなつ ていることを条件として、 以下のものを用いることができる。
第 1の物質は、 第 2の物質から酸素を取る等して第 2の物質を還元し自身が酸 化されやすいものであればよい。 そのようなものとして、 金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 硅化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 ヒ素化物、 アンチモン化物、 及び、 これらの化合物あるいは混合物 （以上の 13 種を物質群 Pとする） のうちいずれか 1つの物質からなるか、 または、 該物質群 Pの物質を少なくとも 1つ含む物質から選択することができる。
また、 第 1の物質は、 酸素と結合し易く反応性を高めるためには、 上記物質群 Pのうちの酸素結合エネルギーが 1000 k J以上である物質を用いることが好 ましい。 例えば、 第 1の物質として、 酸素結合エネルギーが 100 Ok J以上で ある Sn-Sr合金、 Mg— A 1合金、 111ー 31>合金、 Al— T i合金、 （酸 素結合エネルギーはおよそ、 Sn : 610 kJ、 S r ： 1220kJ、 Mg： 1 220 kJ、 Al : 1 130kJ、 I n : 640kJ、 T i : 1070k J) 等 を用いることができる。
また、 上記組合せにおいて、 第 2の物質は、 第 1の物質を酸化して自身が還元 れるもの、 あるいは、 直接酸素原子のやりとりを行わずに酸化数が増大するよう な広義の酸化を第 1の物質に対して行い自身が還元されるものであって、 酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着した物質、 若しくはこれらの化合物 あるいは混合物 （以上の 4種を物質群 Qとする） のうちいずれか 1つの物質から なるか、 または、 該物質群 Qの物質を少なくとも 1つ含む物質からなるものであ れば良い。
また、 第 2の物質は、 酸素が解離し易く反応性を高めるためには、 上記物質群 Qのうちの酸素解離エネルギーが 550 k J以下である物質を用いることが好ま しい。 例えば、 Mo03、 Re02、 Pr02、 Sb02、 （酸素解離エネルギーは およそ、 Mo O3 : 330 kJ、 ReO2 : 450kJ、 P rO 240kJ、 S b 02 ： 380 k J ) 等を用いることができる。
また、 本実施例において、 第 1物質と第 2物質との間に介在し、 記録時以外に は第 1及び第 2の物質の反応を抑制する機能を持つ第 3の物質としては、 次のも のを用いることができる。 まず、 酸素分子 1 mo 1量を解離するときに発生する 熱量が 5 5 O K Jを超える、 A l 2 03 、 S iA I ON等の酸化物、 酸素を構成 要素として含む物質、 酸素を吸着した物質、 若しくわこれらの化合物あるいは混 合物を用いることができる。 酸素分子 1 mo 1量を解離するときに発生する熱量 が 5 5 0 K Jを超えるものが望ましいとしたのは、 この酸素分子 1 mo 1量を解 離するときに発生する熱量が 5 5 O K J以下であると、 非記録時に、 第 1の物質 と第 2または第 3との物質の反応が徐々に進行する恐れがあるためである。
さらに、 第 3物質として、 分解温度、 （分解、 昇華、 溶融温度） が 30 0eC以 下の、 CmHn (ハイ ドロカーポン） 、 CmFn、 CmHnFp等 （m、 n、 p は整数） の有機物を用いることもできる。 有機物のうち、 分解温度 （分解、 昇華、 溶融温度） が 3 0 0。C以下のものが望ましいとしたのは、 この分解温度が 300 eC以上であるると記録時に与えるレーザ光のパワーを大きくしなければならず、 記憶部材としてあまり実用的でないためである。
また、 第 3物質として、 室温における熱拡散率のバルク状での値が、 5 0mm 2 /s e c以下である、 Mn、 T i、 S e、 Mn鋼、 チ夕ン合金、 S i、 G e、 S iNx等の金属、 半導体、 金属間化合物、 窒素化物、 炭化物、 珪化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 砒素化物、 アンチモン化物、 及び これらを含む化合物のうち少なくとも 1つを含むものである物質を用いることも できる。 これら物質のうち、 室温における熱拡散率のバルク状での値が、 5 0m mz /s e c以下のものが望ましいとしたのは、 この熱拡散率が 5 0 mm2 / s e c以上であると記録時に与えるレーザ光のパワーを大きくしなければならず、 記億部材としてあまり実用的でないためである。
さらに、 第 3物質として、 酸素分子 l mo 1量と結合するときに発生するエネ ルギ一が、 1 0 0 O K J以上の場合は、 融点または分解温度または昇華温度が 1 00 O'C以上であり、 1 00 O K Jより小さい場合は、 融点または分解または昇 華温度が 3 00eC以上のものを用いるのが好ましい。 これは、 非記録時、 特に作 製時に、 作製条件によっては、 第 1の物質と第 3の物質が反応してしまう恐れが あるためである。
また、 第 3の物質層の厚さは、 要求される記億部材の特性に適合するように選 択すれば良いのであるが、 第 3の物質が障壁層としての特性を十分に引き出すた めには 0. 5 nm以上が望ましい。
(第 2実施例） 本第 2実施例の記憶部材は、 第 1図に示す光ディスク 100において、 第 1層 を S n— 10原子％S r膜の代わりに S n— 43原子％B i膜 40とし、 障壁層 を C膜の代わりにハイ ドローカーボン膜 30としたことが、 上記第 1実施例の記 憧部材と異なる。 本実施例の記憶部材も、 上記第 1実施例の記憶部材とほぽ同様 な作用効果を奏する。 以下、 主として上記第 1実施例の記憶部材と異なる部分に ついて述べる。
本実施例の記憶部材の製造方法を具体例により説明する。
まず、 基板 1の他方面 l b上に、 RFマグネトロンスパヅ夕法により、 W03 膜 2を、 スパヅ夕ガス種 ： Ar+ 10%O2、 スパヅ夕ガス圧 ： 4 x l 0—3 To r r、 投入電力 ： 100〜400 Wの成膜条件により、 W03ターゲッ トを用い て 185nm成膜した。
引き耪き、 RFマグネトロンスパヅ夕法により、 ハイ ド口カーボン膜 30を、 スパヅ夕ガス種 ： Ar + 50%C3H6 (プロピレン） 、 スパッ夕ガス圧 ： 4x 1 0 -3 T o r r、 投入電力 ： 200〜 500 Wの成膜条件により、 C (グラフアイ ト） をターゲッ トとして、 2nm成膜した。 さらに引き続いて、 RFマグネ卜口 ンスパッタ法により、 S n— 43原子％B i膜 40を、 スパヅ夕ガス種： Ar、 スバヅ夕ガス圧 ： 4 X 10— 3T o r r、 投入亀力： 50〜200Wの成膜条件に より、 Sn— 43原子 B i夕一ゲットを用いて、 45 nm成膜した。
最後に、 紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、 高圧水銀ランプを用 いて該紫外線硬化樹脂を硬化させて樹脂膜 5を形成し、 光ディスク 100を作製 した
本実施例の光ディスク 100の記録作用は、 次のようであると推定される。 案 内溝 l c部分において、 矢印 Aから入射 （照射） される記録用レーザ光は、 Sn -43原子％B i膜 40面に集光され、 Sn— 43%原子％8 iの融点が約 13 9。Cと低いことから、 レーザー光が照射された S n— 43原子％B i膜 40の一 部または全部が融解し、 場合によっては、 このとき Sn— 43原子％B i膜 40 に穴が形成される。
これと同時に、 ハイ ド口カーボン膜 30をとおして、 または/かつハイ ドロカ 一ボン膜 30を分解、 昇華、 融解または破壊して、 W03 膜 2と一部または全部 が融解した S n— 43原子％B i膜 40とが化学反応する。 そのため、 反射部分 の光学特性 （反射率等） が変化し、 情報を記録することができる。 また、 この化 学反応が融液と固体との反応であるため、 固体と固体との反応よりも反応が容易 となる。
また、 記録用レーザ光の非照射時には、 ハイ ドロカーボン膜 30が W03 膜 2 と Sn— 43原子％B i膜 40の間に介在しているので、 W03 膜 2と Sn— 4 3原子％B i膜 40との反応が抑制され、 結果として記録特性の劣化を防止する ことができる。
尚、 障壁層として用いる有機物 （本実施例では、 ハイ ド口カーボン膜 30) の 分解温度 （分解、 昇華、 溶解温度） は 300。C以下が望ましい。 300°C以上で あると記録時に与えるレーザ光のパワーを大きくしなければならず、 記録部材と してあまり実用的ではないためである。 尚、 本実施例で障壁層として用いたハイ ドロカーボン膜 30の分解温度 （分解、 昇華、 溶融温度） は、 熱分析の結果から、
100〜 200。Cの範囲にあると推定される。
また、 上記実施例において、 第 1の層として 30原子％未滴の T iを含有する A 1合金を用いてもよい。
このときの WO 3 膜 2と S n— 43原子％B i膜 40との反応も次のような広 義の酸化遣元反応となる。 記録用レーザ光の照射によって、 膜 2を形成する WO 3 (第 2の物質） は還元され、 その一部または全部が W02.83になり、 膜 40を 形成する Sn— 43原子％B i (第 1の物質） は酸化され、 主に Snの一部また は全部が主に S ηθになる。
このとき、 各物質の膜の色調は、 W03 は透明、 W02.e3は青色、 Sn— 43 原子％B iは金属光沢、 SnOは灰色、 である。 したがって、 光ディスク 100 の記録前後の光学特性は大きく異なることになる。 また、 WO 3が酸素分子 1 mo 1量を解雜して WO a .83に変化するときに必要 とするエネルギー （酸素解離エネルギー） は、 室温でおよそ 4 8 0 k Jであり、 S nが酸素分子 l mo 1量と結合して、 S n 0に変化するときに発生するェネル ギ一 （酸素結合エネルギー） は、 室温でおよそ 6 1 O k Jである。 したがって、 該 W03 膜 2と S n— 43原子％B i膜 40との反応は発熱である。 ちなみに、 B iが B i 203 に変化するときの酸素結合エネルギーは、 室温でおよそ 4 1 0 k Jである。
このとき、 本実施例の場合、 上記第 1実施例の場合と比較して、 還元される物 質である Sn— 43原子％B iの酸素結合エネルギーが、 S n— 1 0原子％S r の酸素結合エネルギーよりもかなり小さい。 つまり、 S n— 4 3原子％B iの酸 素結合エネルギーと WO 3 が W02. β3に変化するときの酸素解離エネルギーとの 差が、 S η— 1 0原子％S rの場合に比べてかなり小さい。 このようにエネルギ 一が少なくとも、 同様な記録作用が誘発される原因としては、 次のように考えら れる。
即ち、 記録時に、 融点の低い S n— 43 %原子％B iの一部または全部が融解 し、 場合によっては、 このとき S n— 4 3原子％B i膜 40に穴が形成される。 このときの化学反応が融液と固体との反応であるため、 固体と固体との反応より も反応が容易になることによると考えられる。
また、 本実施例においても、 上記酸化還元反応が発熱反応であるために、 変性 した反応物 （W 02.83、 S nO) はエネルギー的に安定であり逆反応が起こりに くい。 且つ、 生成前または生成後の物質が酸化物、 酸素を構成要素として含む物 質であることから、 熱や湿気等に強く耐環境性に優れ、 非記録時において不要な 反応を抑制し易い。
本実施例の記録特性の具体例を示す。 上記製造方法にて製造された光ディスク 1 00に、 鏡面 （一方面 l a) 側から、 波長： 7 8 0 nmのレーザ光 （記録用レ 一ザ光） を、 NA (開口数） ： 0. 5の対物レンズを通して、 S n— 43原子％ B i膜 4 0面上に集光し、 記録を行った。 このときの照射条件は、 線速度： 2. 8 m/s e c、 記録周波数： 400 kH z、 記録レーザ波形：デューティー比 5 0 %の矩形波、 とした。 このときの光ディスクの特性 （記録特性） は、 第 3図の試料番号 12に示すよ うに、 未記録部反射率 ： 63%、 記録レーザパワー： 7mW、 C/N： 52 dB、 調度： 85 %であった。
次に、 第 3図に、 障壁層 （第 3層） の役割を担うハイ ドロカーボン膜 30の膜 厚 （図中、 陣壁層膜厚） を種々変えて （試料番号 1 1、 13) 、 上記と同様な光 ディスク特性を測定した結果を、 上記結果 （試料番号 12) と併せて示す。 なお、 第 3図において、 試料番号 14は、 本発明の比較例であり、 障壁層を設けないも のである。
第 3図に示すとおり、 試料番号 1 1〜13に示す本実施例の光ディスク 100 は、 比較例 （試料番号 14) の光ディスクに比べて、 反射率が格段に高く、 且つ、 反射率、 記録パワー、 CZN、 変調度の特性バランスが優れていることが分かる。 これは、 特に成膜時において、 ハイ ドロカ一ボン膜 30の存在によって第 1層の Sn— 43原子％B i膜 40と第 2層の W03 膜 2との反応が抑制されているた めである。
また、 これら試料番号 1 1〜 14の光ディスク各々について、 55。C；、 96時 間の耐環境試験を行ったところ、 本実施例の光ディスクでは、 記録したデータを 再生可能であつたのに対し、 比較例の光ディスクでは、 記録したデータを再生す ることは不可能であった。 これは、 ハイ ド口カーボン膜 30の存在によって WO 3膜 2と S n— 43原子％B i膜 40との反応が抑制されているためである。 以上のように、 本実施例の光ディスク 100は、 従来の光ディスクに比べて、 反射率、 記録パワー、 CZN、 変調率の特性パランスが優れている特長を有する。 また、 本実施例によれば、 W03膜 2と Sn— 43原子％B i膜 40の間にハ イ ド口カーボン膜 30が介在することにより、 成膜時、 通常環境下、 上記耐環境 試験のような高温高湿環境下での反応、 即ち記録時以外の反応が抑制され、 光デ イスクの未記録部反射率 （初期反射率） を格段に高くすることができると共に、 記録特性 （反射率、 記録パワー、 CZN、 変調度） の劣化を防止し、 デ一夕保持 特性が格段に向上する。
ところで、 本実施例においても、 第 1及び第 2の物質は上記例に限定されるも のではなく、 上記第 1実施例に記載した組合せを条件として、 以下のものを用い ることができる。
第 1の物質は、 第 2の物質から酸素を取る等して第 2の物質を還元し自身が酸 化されやすいものであって、 上記物質群 Pのうちの酸素結合エネルギーが 500 k J以上であり且つ融点または分解温度が 100"C以上 300 以下である物質 を用いれば良い。
そのような第 1の物質として、 例えば、 酸素結合エネルギーが 50 Ok J以上 である Au— Ag—Sn合金 （例えば組成比： Au— 5. 7原子％Ag— 82原 子％Sn、 融点：およそ 240°C) 、 Au— Ga— Sn合金 （例えば組成比： A u— 10原子％Ga— 18原子％Sn、 融点：およそ 260。C) 等を用いること ができる。 ここで、 酸素結合エネルギーはおよそ、 Au： 30 k J、 Ag： 13 0kJ、 Sn : 6 10 kJ、 Ga : 740kJである。
また、 第 1の層として I n— 48. 3原子％S n膜を用いてもよい。 この膜の 融点は 120°C、 酸素結合エネルギーは、 I nが約 640 k J、 S nが約 610 k Jである。
また、 第 2及び第 3の物質は、 上記第 1実施例と同様のものを用いることがで ぎる。
ちなみに、 上記の従来公報においては種々の記憶部材が開示されているが、 記 録膜の反射率が低いものが多く、 また、 反射率の高い A 1を主成分とした記録膜 を用いたものでも、 記録部部分は反射率の高い A 1が主成分となっているため、 記録部反射率がそれ程小さくならず、 結果的に変調度が小さいと考えられる。 酸化還元反応をする物質において反射率の良いものは、 反射率が良い故に、 レ 一ザ光等の外部エネルギーの吸収率が少なく、 結果として反応に要する熱の吸収 が少ないと考えられる。 そのため、 両物質を、 反応性の良い組合せとする必要が あるが、 その場合、 例えば、 記録膜の成膜時や外部エネルギーの非付与時に両物 質が反応してしまい、 やはり変調度が小さくなってしまう可能性が大きい。
しかし、 上記各実施例においては、 酸素結合エネルギーや酸素解離エネルギー 等を規定することで、 第 1及び第 2の物質を反応性の良い組合せとしているが、 介在する第 3の物質 （実施例ではハイ ド口カーボン膜 30) によって、 記録時以 外の記録特性を劣化させるような第 1及び第 2の物質の反応を抑制することがで きるため、 変調度が良好な値 （例えば、 第 2図及び第 3図に示す様に 80%以上） とできる。
(第 3実施例） 本第 3実施例の記億部材は、 第 1図に示す光ディスク 100において、 第 1層 を S n— 10原子 S r膜の代わりに I n— 3. 2原子％ A g膜 400としたこと と、 障壁層を C膜の代わりに T i膜 300としたことが、 上記第 1実施例と異な る。 本実施例においても、 上記第 1実施例とほぼ同様な作用効果を奏するが、 以 下、 主として上記第 1実施例と異なる部分について述べる。
本実施例の記憶部材の製造方法を具体例により説明する。
まず、 基板 1の他方面 l b上に、 R Fマグネトロンスパヅ夕法により、 W03 膜 2を、 スパヅタガス種： Ar + 10%O2、 スパッ夕ガス圧 ： 4 X 10— a To r r、 投入電力 ： 100〜400Wの成膜条件により、 W03 ターゲッ トを用い て 175 nm成膜した。
引き練き、 RFマグネ トロンスパヅタ法により、 T i膜 300を、 スパヅ夕ガ ス種： Ar、 スパヅタガス圧 ： 4 x 10— 3To r r、 投入電力 ： 100〜200 Wの成膜条件により、 T iターゲッ トを用いて 1 nm成膜した。
さらに引き続いて、 RFマグネ トロンスパッタ法により、 I n— 3. 2原子％ Ag膜 400を、 スパヅ夕ガス種： Ar、 スパッタガス圧 ： 4 X 10—3 To r r、 投入電力 ： 50〜200 Wの成膜条件により、 I n— 3. 2原子％B i夕一 ゲヅ トを用いて、 45 nm成膜した。
最後に、 紫外線硬化樹脂をスビンコート法により塗布し、 高圧水銀ランプを用 いて該紫外線硬化樹脂を硬化させて樹脂膜 5を形成し、 光ディスク 100を作製 した。
本実施例に係る光ディスク 100の記録作用は、 次のようであると推定される。 案内溝 l c部分において、 矢印 Aから入射 （照射） される記録用レーザ光は、 I n— 3. 2原子％Ag膜 400面に集光され、 I n— 3. 2原子％Agの融点が 約 141 °Cと低いことから、 レーザー光が照射された I n— 3. 2原子％Ag膜 400の一部または全部が融解し、 場合によっては、 このとき I n— 3. 2原子 %Ag膜 400に穴が形成される。
これと同時に、 T i膜 300をとおして、 または/かつ、 T i膜 300を破壊 して、 W03 膜 2と一部または全部が融解した I n— 3. 2原子％ A g膜 400 とが化学反応する。 そのため、 反射部分の光学特性 （反射率等） が変化し、 情報 を記録することができる。 また、 この化学反応が融液と固体との反応であるため、 固体と固体との反応よりも反応が容易となる。
また、 記録用レーザ光の非照射時には、 T i膜 300が W03 膜と I n— 3. 2原子％Ag膜 400の間に介在しているので、 W03 膜 2と I n— 3. 2原子 %Ag膜 400との反応が抑制され、 結果として記録特性の劣化を防止すること ができる。
このときの W03 膜 2と I n— 3. 2原子％A g膜 400との反応も次のよう な広義の酸化還元反応となる。 記録レーザ光の照射によって、 膜 2を形成する W 03 は酸化され、 その一部または全部が W02. ί3になり、 膜 400を形成する I η— 3. 2原子％Agは還元され、 主に I nの一部または全部が主に I n203-x になる。
このとき、 各物質の膜の色調は、 W03 は透明、 W 02.83 は青色、 I n— 3. 2原子％Agは金属光沢、 l n 203-x は黒色である。 したがって、 光ディスク 100の記録前後の光学特性は大きく異なることになる。
また、 W03 が酸素分子 lmo 1量を解離して W 02.83 に変化するときに必 要とするエネルギー （酸素解離エネルギー） は、 室温でおよそ 48 Ok Jであり、 I nが酸素分子 lmo 1量と結合して、 I n203— xに変化するときに発生するェ ネルギー （酸素結合エネルギー） は、 室温でおよそ 640 k Jである。 ちなみに、 が Ag20 に変化するときの酸素結合エネルギーは、 室温でおよそ 13 Ok Jである。
本実施例の場合も、 上記第 2実施例の場合と同様な記録作用を有する。 また、 本実施例においても、 上記酸化還元反応が発熱反応であるため、 変性した反応物 (W02.e3、 I η203 -χ ) はエネルギー的に安定であり逆反応が起こりにくく、 且つ、 生成前または生成後の物質が酸化物、 酸素を構成要素として含む物質であ ることから、 熱や湿気等に強く耐璟境性に優れ、 非記録時において不要な反応を 抑制し易い。
この光ディスクに、 鏡面 （一方面 1 a) 側から、 波長： 780 nmのレーザ光 (記録用レーザ光） を、 NA (開口数） ： 0. 5の対物レンズを通して、 I n— 3. 2原子％ A g膜 400面上に集光し、 記録を行った。 このときの照射条件は、 線速度： 2. 8 mZs e c、 記録周波数： 400 kH z、 記録レーザ波形：デュ 一ティ一比 50%の矩形波、 とした。 このときの光ディスクの特性 （記録特性） は、 第 4図に示すように、 未記録部反射率 ： 63%、 記録レーザパワー： 7mW、 C/N： 52 dB、 変調度 ： 93%であった。
次に、 第 4図に、 陣壁層の役割を担う T i膜 300の膜厚を種々変えて （試料 番号 21、 23) 、 上記と同様な光ディスク特性を測定した。 測定結果を、 上記 結果 （試料番号 22 ) と併せて示す。 なお、 第 4図において、 試料番号 24は、 本発明の比較例であり、 障壁層を設けないものである。
第 4図に示すとおり、 試料番号 2 1〜23に示す本実施例の光ディスク 100 は、 比較例 （試料番号 24) の光ディスクに比べて、 反射率が格段に高く、 且つ、 反射率、 記録パワー、 CZN、 変調度の特性バランスが優れていることが分かる。 これは、 特に、 成膜時において、 第 1層の In— 3. 2原子％Ag膜 400と第 2層の W 03膜 2との反応が抑制されているためである。
また、 これら試料番号 2 1〜 24の光ディスク各々について、 55° (：、 96時 間の耐璟境試験を行ったところ、 本実施例の光ディスクでは、 記録したデータを 再生可能であつたのに対し、 比較例の光ディスクでは、 記録したデータを再生す ることは不可能であった。 これは、 T i膜 300の存在によって W03 膜 2と I n— 3. 2原子％ A g膜 400との反応が抑制されているためである。
以上のように、 本実施例の光ディスクは、 従来の光ディスクに比べて、 反射率、 記録パワー、 C/N、 変調度の特性パランスが優れている特長を有する。
また、 本実施例によれば、 W03 膜 2と I n— 3. 2原子％ A g膜 400の間 に T i膜 300が介在することにより、 成膜時、 通常環境下、 上記耐環境試験の ような高温高湿環境下での反応が抑制され、 光ディスクの未記録部反射率 （初期 反射率） を格段に高くすることができると共に、 記録特性 （反射率、 記録パワー、 C / N ^ 変調度） の劣化を防止し、 データ保持特性が格段に向上する。
尚、 障壁層として用いる金属 （本実施形態では、 1： 1膜3 0 0 ) の熱拡散率は パルク値で 5 0 mm 2 / s c以下が望ましい。 5 0 mm 2 / s e c以上である と、 記録時に与えるレーザ光のパワーを大きくしなければならず、 記憶部材とし てあまり実用的ではないためである。 尚、 本実施例で障壁層として用いた T i膜 3 0 0において、 T iのバルク状での熱拡散率の値は約 9 . 3 m m 2 / s e c (室温） であり、 T iが酸素分子 l m o 1量と結合するときに発生するエネルギ 一は約 1 0 7 0 K Jであり、 T iの融点は 1 6 7 5。Cである。 なお、 上記光ディスク 1 0 0において、 記録膜を構成する第 1、 第 2及び第 3 層は、 各々、 第 1、 第 2及び第 3の物質のみからなるものでなくとも、 他の物質 が混合した形で層を形成していてもよい。
また、 第 1の層と第 2の層との積層構造からなり、 第 1の層が、 第 1の物質お よび第 2の物質のいずれか 1つと第 3の物質とが混在して構成され、 第 2の物質 が、 第 1の層に含有されていない第 1の物質または第 2の物質からなるものでも よい。
また、 記録膜は上記積層構造でなくとも、 一つの層内にて第 1及び第 2の物質 の間に第 3の物質が介在するようにした単層構造であってもよい。 また、 本発明 の要部は記録膜にあるから、 記録膜以外の構成は適宜設計変更してもよい。
また、 本発明を適用する記憶部材は、 上記光ディスクの形態に限定されるもの ではなく、 その他の形態であってもよい。 また、 光学特性を変化させるための反 応を誘起する外部エネルギーはレーザ光に限定されるものではなく、 光全般、 熱、 電磁被、 音波、 放射線、 衝擎力、 歪み等であってもよい。 例えば、 所定温度で第 1の物質と第 2の物質とが酸化還元反応して光学特性を変化させ倩報を記録する サーモラベル等に本発明を適用することもできる。

Claims

請求の範囲
1. 外部エネルギーを付与することによって光学特性を変化させて情報を記録す る記億部材であって、
前記外部エネルギーが付与された時に発熱反応をして光学的特性が変化する広 義の酸化を受ける第 1の物質と、 広義の還元を受ける第 2の物質と、
前記第 1の物質と前記第 2の物質との間に介在し、 前記外部エネルギーの付与 時には前記第 1の物質と前記第 2の物質との反応を可能とし、 前記外部エネルギ 一の非付与時には前記第 1の物質と前記第 2の物質との反応を抑制する第 3の物 質とを有することを特徴とする記憶部材。
2. 前記第 2の物質は、 酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着し た物質、 若しくはこれらの化合物あるいは混合物のうち少なくとも 1つである請 求項 1記載の記憶部材。
3. 前記第 2の物質は、 酸素分子 lmo 1量を解離するときに必要とするエネル ギ一が 550 k J以下である請求項 2に記載の記憶部材。
4. 前記第 2の物質は、 元素周期律表における 6族、 8族、 9族、 1 1族、 T i、 V、 Mn、 N i Re、 Ge、 Sn、 Pb、 As、 Sb、 B i、 Se、 Te、 C e、 Pr、 Tbの中から選ばれた少なくとも 1つの元素を含む酸化物、 及び酸素 を構成要素とする物質のうちの少なくとも 1つを含む物質である請求項 1記載の 記憶部材。
5. 前記第 2の物質は、 Mo03、 ReO Pr02、 Sb02の中から選ばれた 少なくとも 1つの酸化物である請求項 1記載の記憶部材。
6. 前記第 2の物質は、 W03である請求項 1記載の記憶部材。
7. 前記第 1の物質は、 酸素分子 l mo 1量と結合するときに発生するエネルギ 一が 1 0 00 k J以上である金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 硅化物、 硼 化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 ヒ素化物、 アンチモン化物、 及びこれらを含む物質のうちの少なくとも 1つである請求項 1記載の記憶部材。
8. 前記第 1の物質は、 S n— S r合金、 ー八 1合金、 111ー3 合金、 A 1一 T i合金のうちの少なくとも 1つである請求項 1記載の記憶部材。
9. 前記第 1の物質は、 S n— 1 0原子％ S r合金である請求項 1記載の記憶部 材0
1 0. 前記第 1の物質は、 酸素分子 1 mo 1量と結合するときに発生するェネル ギ一が 5 0 0 k J以上であり、 且つ、 融点または分解温度が、 1 00eC以上 3 0 0eC以下である金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 珪化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 燐化物、 砒化物、 アンチモン化物、 及びこれらを含む 物質のうち少なくとも 1つを含む物質である請求項 1記載の記憶部材。
1 1. 前記第 1の物質は、 Au— Ag— S n合金、 Au— Ga— Sn合金、 I n — Sn合金のうちの少なくとも 1つである請求項 1記載の記憶部材。
1 2. 前記第 1の物質は S n— 43原子％B iである請求項 1記載の記憶部材。
1 3. 前記第 3の物質は、 酸素分子 lmo 1量を解雜するときに発生する熱量が 5 5 O K Jを超える酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着した物 質、 若しくはこれらの化合物あるいは 合物である請求項 1記載の記憶部材。
14. 前記酸化物は A 1203または S i A 1 ONである請求項 1 3記載の記憶 部材。
1 5. 前記第 3の物質は、 分解温度、 （分解、 昇華、 溶融温度） が 300eC以下 の有機物である請求項 1記載の記億部材。
1 6. 前記有機物は、 CmHn (ハイ ドロカーボン） 、 CmFnあるいは CmH nFp (m、 n、 pは整数） である請求項 1 5記載の記憧部材。
17. 前記第 3の物質は、 室温における熱拡散率のバルク状での値が、 50mm 1 / s e c以下である、 Mn、 T i、 S e、 Mn鋼、 チタン合金、 S i、 G e、 S iNx等の金属、 半導体、 金属間化合物、 窒素化物、 炭化物、 珪化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 砒素化物、 アンチモン化物、 及び これらを含む化合物のうち少なくとも 1つを含む物質である請求項 1記載の記憶 部材。
18. 前記第 3の物質は炭素である請求項 1記載の記億部材。
1 9. 前記第 3の物質は炭化水素樹脂である請求項 1記載の記億部材。
20. 前記第 3の物質はチタンである請求項 1記載の記憶部材。
2 1. 前記第 1の物質、 前記第 2の物質及び前記第 3の物質はそれそれ層状に形 成され、 該第 3の物質からなる層を中央にして積層されている請求項 1記載の記 憶部材。
22. 前記第 3の物質は、 酸素分子 lmo 1量と結合するときに発生するェネル ギ一が 1000 K J以上の場合は、 融点または分解温度または昇華温度が 1 00 0eC以上であり、 1 00 OK Jより小さい場合は、 融点または分解または昇華温 度が 300°C以上のものである請求項 1記載の記億部材。
23. 前記第 3の物質は層状でありその厚さは 0. 5 nm以上である請求項 1記 載の記億部材。
2 4 . 前記第 1の物質は、 酸素分子 I m o 1量と結合するときに発生するェネル ギ一が 1 0 0 0 k J以上である金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 硅化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 リン化物、 ヒ素化物、 アンチモン化 物、 及びこれらを含む物質のうちの少なくとも 1つを含むものであり、
前記第 2の物質は、 酸素分子 I m o 1量を解離するときに必要とするエネルギ 一が 5 5 0 k J以下である酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着 した物質、 若しくはこれらの化合物あるいは混合物のうちの少なくとも 1つを含 むものである請求項 1に記載の記憶部材。
2 5 . 前記第 1の物質は、 酸素分子 I m o 1量と結合するときに発生するェネル ギ一が 5 0 0 k J以上であり、 且つ、 融点または分解温度が、 1 0 (TC以上 3 0 0 °C以下である金属、 金属間化合物、 窒化物、 炭化物、 珪化物、 硼化物、 硫化物、 セレン化物、 テルル化物、 燐化物、 砒化物、 アンチモン化物、 及びこれらを含む 物赏のうち少なくとも 1つを含むものであり、
前記第 2の物質は、 酸素分子 I m o 1量を解離するときに必要とするエネルギ 一が 5 5 0 k J以下である酸化物、 酸素を構成要素として含む物質、 酸素を吸着 した物質、 若しくはこれらの化合物あるいは混合物のうち少なくとも 1つを含む ものである請求項 1に記載の記憶部材。
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