JP2001322357A - 情報記録媒体およびその製造方法 - Google Patents
情報記録媒体およびその製造方法Info
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Abstract
能に優れ、結晶化感度の経時劣化が少ない情報記録媒
体、およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板11と基板11の上方に配置された
記録層14とを備え、記録層14が、Ag、Al、C
r、MnおよびNから選ばれる少なくとも1つの元素M
と、GeとSbとTeとSnとを構成元素として含み、
且つ、エネルギービームの照射によって、結晶相と非晶
質相との間で可逆的に相変態を起こす層である。
Description
録、消去、書き換え、再生することが可能な情報記録媒
体およびその製造方法に関する。
晶質相との間で可逆的に相変態を起こす記録層を利用し
て、情報の記録、消去および書き換えを行う。この記録
層に高パワーのレーザビームを照射したのちに急冷する
と、照射された部分が非晶質相となって記録マークが形
成される。また、記録層の非晶質部分に低パワーのレー
ザビームを照射したのちに徐冷すると、照射された部分
が結晶相となって記録マークが消去される。したがっ
て、相変化型の情報記録媒体では、高パワーレベルと低
パワーレベルとの間でパワー変調したレーザビームを記
録層に照射することによって、前の情報を消去しながら
新しい情報に書き換えていくことができる。
相の相変態に伴って、記録層内で原子が移動する。その
結果、従来の情報記録媒体では、書き換えを繰り返した
場合に、局所的に原子の偏りが生じて記録層の厚さを変
動させ、信号品質の低下を引き起こすことがあった。こ
のような繰り返し書き換え性能の低下は、特に、記録密
度が高くなるほど大きくなる。記録密度が高くなると隣
接する記録マークの間隔が狭くなり、隣接する記録マー
クの原子の偏りの影響を受けやすくなるためである。
めには、原子の移動を抑制するために記録層の厚さを薄
くすることが必要である。また、記録層の厚さを薄くす
ることは、2つの記録層を備える高密度情報記録媒体を
実現するためにも必要な技術である。しかしながら、記
録層の厚さを薄くすると、原子が移動しにくくなるため
に記録層の結晶化速度が低下する。結晶化速度が低下す
ると、小さな記録マークを短時間で記録しなければなら
ない高密度情報記録媒体では、信号品質が低下すること
になる。また、結晶化速度が低下すると、結晶化感度の
経時劣化や消去率の経時劣化が生じやすくなる。すなわ
ち、高密度記録になるほど、繰り返し書き換え性能の向
上と結晶化感度の経時劣化の抑制とを両立することが難
しくなる。
TeとGeとSnとSbとを含む記録層が報告されてい
る(特開平2−147289号公報参照)。
来の記録層は、大きな結晶化速度を示すが、高密度記録
における繰り返し書き換え性能および結晶化感度の長期
安定性は十分ではなかった。
密度な記録が可能で、繰り返し書き換え性能に優れ、結
晶化感度の経時劣化が少ない情報記録媒体、およびその
製造方法を提供することを目的とする。
め、本発明の情報記録媒体は、基板と基板の上方に配置
された記録層とを備える情報記録媒体であって、前記記
録層が、Ag、Al、Cr、MnおよびNから選ばれる
少なくとも1つの元素Mと、GeとSbとTeとSnと
を構成元素として含み、且つ、エネルギービームの照射
によって、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変態を
起こす層であることを特徴とする。ここで、「構成元
素」とは、それが含まれる物質の1つの特性の発現に不
可欠な元素をいう。上記記録層は、本質的に、Ge、S
b、Te、Sn、および少なくとも1つの元素Mからな
ることが好ましい。上記情報記録媒体によれば、高密度
な記録が可能で、繰り返し書き換え性能に優れ、結晶化
感度の経時劣化が少ない情報記録媒体が得られる。
成式 [(Ge,Sn)ASb2Te3+A]100-BMB (ただし、0<A≦10、0<B≦20)で表される材
料からなるものでもよい。A≦10とすることによっ
て、繰り返し書き換え性能が低下することを防止でき
る。B≦20とすることによって、結晶化感度の経時劣
化が大きくなることを防止できる。
nの含有量が2原子%以上20原子%以下であってもよ
い。Snの含有量を2原子%以上とすることによって、
結晶化速度を十分な速さにできる。Snの含有量を20
原子%以下とすることによって、記録層が結晶相である
場合の反射光量と、記録層が非晶質相である場合の反射
光量との比を大きくできる。
が、5nm以上15nm以下であってもよい。記録層の
厚さを5nm以上とすることによって、記録層を容易に
結晶相にできる。記録層を15nm以下とすることによ
って、繰り返し書き換え性能が低下することを防止でき
る。
2の保護層、および反射層をさらに備え、前記第1の保
護層、前記記録層、前記第2の保護層、および前記反射
層が、前記基板上にこの順序で形成されていてもよい。
この場合、前記第1の保護層と前記記録層との間の位
置、および前記第2の保護層と前記記録層との間の位置
から選ばれる少なくとも1つの位置に配置された界面層
をさらに備えてもよい。さらに、前記第2の保護層と前
記反射層との間に配置された光吸収補正層をさらに備え
てもよい。
2の保護層、および反射層をさらに備え、前記反射層、
前記第2の保護層、前記記録層、および前記第1の保護
層が前記基板上にこの順序で形成されていてもよい。上
記構成によれば、特に高密度記録が可能な情報記録媒体
が得られる。この場合、前記第1の保護層と前記記録層
との間の位置、および前記第2の保護層と前記記録層と
の間の位置から選ばれる少なくとも1つの位置に配置さ
れた界面層をさらに備えてもよい。さらに、前記反射層
と前記第2の保護層との間に配置された光吸収補正層を
さらに備えてもよい。
は、基板と前記基板の上方に配置された記録層とを備え
る情報記録媒体の製造方法であって、前記記録層を気相
成膜法で形成する工程を含み、前記記録層が、Ag、A
l、Cr、MnおよびNから選ばれる少なくとも1つの
元素Mと、GeとSbとTeとSnとを構成元素として
含み、且つ、エネルギービームの照射によって、結晶相
と非晶質相との間で可逆的に相変態を起こす層であるこ
とを特徴とする。上記製造方法によれば、本発明の情報
記録媒体を容易に製造できる。
空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング
法、化学蒸着法、および分子線エピタキシー法から選ば
れる少なくとも1つの方法であってもよい。
素ガスおよび酸素ガスから選ばれる少なくとも1つのガ
スと、アルゴンおよびクリプトンから選ばれる1つの希
ガスとを含むガスを用いたスパッタリング法であっても
よい。
nm/秒以上5nm/秒以下の成膜速度で成膜されても
よい。上記構成によれば、非晶質状態の記録層を成膜で
きる。
5nm以上15nm以下であってもよい。
て、図面を参照しながら説明する。
情報記録媒体について一例を説明する。
一部断面図を図1に示す。情報記録媒体10は、基板1
1と、基板11上に順に積層された第1の保護層12
a、第1の界面層13a、記録層14、第2の界面層1
3b、第2の保護層12b、光吸収補正層15、および
反射層16と、接着層17によって反射層16に接着さ
れたダミー基板18とを備える。すなわち、情報記録媒
体10は、基板11と、基板11の上方に配置された記
録層14とを備える。情報記録媒体10には、基板11
側から記録・再生用のエネルギービーム(一般的には、
レーザビーム)19が照射される。
射によって、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相変態
を起こす層である。具体的には、高パワーのエネルギー
ビーム19を照射することによって、記録層14の結晶
相部分を非晶質相に変化させることができる。また、低
パワーのエネルギービーム19を照射することによって
記録層14の非晶質相部分を結晶相に変化させることが
できる。記録層14の厚さは、5nm以上15nm以下
であることが好ましい。
よびNから選ばれる少なくとも1つの元素Mと、Geと
SbとTeとSnとを構成元素として含む。具体的に
は、組成式 [(Ge,Sn)ASb2Te3+A]100-BMB (ただし、0<A≦10、0<B≦20)で表される材
料を用いることができる。この組成式は、記録層14中
に、GeおよびSnが、合計で[(100−B)・A]
/(2A+5)原子%含まれることを示す。Aは、2≦
A≦8を満たすことがより好ましい。また、Bは、2≦
B≦15を満たすことがより好ましい。この組成式で表
される材料では、Snの含有量が2原子%以上20原子
%以下であることが好ましい。
Sb2Te3擬二元系組成のGeの一部をSnで置換し、
さらに元素Mを添加した材料として説明することが可能
である。GeTe−Sb2Te3擬二元系組成は、結晶化
速度が速い材料として従来から用いられているが、これ
にSnTeまたはPbTeを固溶させることによってさ
らに結晶化速度を速くできる。SnTeおよびPbTe
は、GeTe−Sb2Te3擬二元系と同様に、結晶構造
が岩塩型である。また、SnTeおよびPbTeは、結
晶化速度が速く、Ge−Sb−Teと固溶しやすい。特
に、SnTeが、GeTe−Sb2Te3擬二元系組成に
固溶させる材料として好ましい。
系組成にSnTeを混ぜて得られる、GeTe−SnT
e−Sb2Te3を記録層14の材料に用いることが好ま
しい。この場合、Geの一部をSnで置換して、(G
e,Sn)Te−Sb2Te3とすることによって、さら
に結晶化速度が大きくなる。
を抑制する機能を有すると考えられる。元素Mとして、
AlおよびAg、CrおよびAg、またはMnおよびA
gの2元素を用いることによって、繰り返し書き換え性
能を向上させ、結晶化感度の経時劣化を抑制し、信号振
幅を大きくできる。ただし、元素Mの濃度や元素数を増
やす場合は、結晶化速度を低下させないため、記録層1
4中のSn濃度を増やすことが好ましい。元素Mの濃度
は、Snの濃度以下であることが好ましい。
基板11の材料には、たとえば、アモルファスポリオレ
フィンまたはポリメチルメタクリレート(PMMA)など
の樹脂、あるいはガラスを用いることができる。基板1
1の表面のうち記録層14側の表面には、必要に応じて
エネルギービーム19を導くための案内溝が形成されて
いてもよい。基板11の表面のうちエネルギービーム1
9が入射する側の表面は、一般に平滑である。基板11
の厚さは、たとえば、0.5mm〜1.3mm程度であ
る。
bは、記録層14を保護する機能を有する。第1および
第2の保護層12aおよび12bの厚さを調整すること
によって、記録層14への光入射量を大きくすることが
でき、また、信号振幅(記録前後の反射光量の変化)を
大きくすることができる。保護層の厚さは、たとえばマ
トリクス法(たとえば、久保田広著「波動光学」岩波新
書、1971年、第3章を参照)に基づく計算によって
決定できる。この計算によれば、結晶状態の記録層14
の反射光量と、アモルファス状態の記録層14の反射光
量との差が大きく、且つ記録層14への光入射量が大き
くなるように保護層の厚さを決定できる。
bは、たとえば誘電体からなる。具体的には、たとえ
ば、SiO2やTa2O5などの酸化物、Si−N、Al
−N、Ti−N、Ta−N、Zr−N、またはGe−N
などの窒化物、ZnSなどの硫化物、あるいはSiCな
どの炭化物を用いることができる。また、これらの混合
物を用いることもできる。これらの中でも、ZnSとS
iO2との混合物であるZnS−SiO2は、特に優れた
材料である。ZnS−SiO2は、非晶質であり、屈折
率が高く、機械的特性および耐湿性が良好である。ま
た、ZnS−SiO 2は、速い成膜速度で成膜できる。
第1の保護層12aと第2の保護層12bとは、同一の
材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよ
い。
bは、それぞれ、第1の保護層12aと記録層14との
間、および第2の保護層12bと記録層14との間に配
置される。第1および第2の界面層13aおよび13b
は、第1の保護層12aと記録層14との間、および第
2の保護層12bと記録層14との間で生じる物質の移
動を防止する機能を有する。第1および第2の界面層1
3aおよび13bの材料には、たとえば、Si−N、A
l−N、Zr−N、Ti−N、Ge−N、またはTa−
Nなどの窒化物、あるいはこれらを含む窒化酸化物、あ
るいはSiCなどの炭化物を用いることができる。良好
な記録・消去性能を得るために、第1および第2の界面
層13aおよび13bの厚さは、1nm〜10nmの範
囲内であることが好ましく、2nm〜5nmの範囲内で
あることがより好ましい。
態である場合の光吸収率と、記録層14が非晶質状態で
ある場合の光吸収率との比を調整する。光吸収補正層1
5によって、書き換え時に記録マークの形状が歪むこと
を防止できる。光吸収補正層15の材料には、屈折率が
高く、適度に光を吸収する材料を用いることが好まし
い。たとえば、屈折率nが3以上6以下で、消衰係数k
が1以上4以下である材料を用いることができる。具体
的には、Ge−CrやGe−Moなどの非晶質Ge合
金、あるいは、Si−Cr、Si−Mo、Si−Wなど
の非晶質Si合金を用いることができる。また、Si合
金、Te化物、Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、Mo、
W、SnTe、またはPbTeといった、結晶性の金
属、半金属または半導体材料を用いることもできる。
量を増大させる機能を有する。さらに、反射層16を形
成することによって、記録層14で生じた熱を速やかに
拡散させ、記録層14の非晶質化を容易にできる。さら
に、反射層16を形成することによって、積層された多
層膜を使用環境から保護することができる。
l、Au、Ag、またはCuといった熱伝導率の高い単
体金属を用いることができる。また、Al−Cr、Al
−Ti、Ag−Pd、Ag−Pd−Cu、Ag−Pd−
Tiといった合金を用いてもよい。これらの合金では、
組成を変化させることによって、耐湿性や熱伝導率を調
整できる。なお、反射層16は、記録層14の材料や、
情報の記録条件によっては省略することも可能である。
6に接着するための層である。接着層17は、耐熱性お
よび接着性の高い材料からなり、たとえば、紫外線硬化
性樹脂などの樹脂を用いることができる。具体的には、
アクリル樹脂を主成分とする材料またはエポキシ樹脂を
主成分とする材料を用いることができる。また、樹脂
膜、誘電体膜、または両面テープ、あるいはこれらの組
み合わせを用いて接着層17を形成してもよい。
ダミー基板18は、情報記録媒体10の機械的強度を高
める機能を有する。また、ダミー基板18によって、積
層された多層膜が保護される。ダミー基板18の材料に
は、基板11について説明した材料を用いることができ
る。ダミー基板18の材料は、基板11の材料と同一で
も異なってもよい。また、ダミー基板18の厚さは、基
板11の厚さと同一でも異なってもよい。
層14が元素MとGeとSbとTeとSnとを構成元素
として含む。このため、情報記録媒体10によれば、高
密度な記録が可能で、繰り返し書き換え性能に優れ、結
晶化感度の経時劣化が少ない情報記録媒体が得られる。
を備える情報記録媒体10を示したが、本発明の情報記
録媒体は、2つの記録層14を備えてもよい(以下の実
施形態においても同様である)。たとえば、2つの情報
記録媒体10について、それぞれのダミー基板18同士
を接着層で貼りあわせることによって両面構造の情報記
録媒体が得られる。
情報記録媒体の他の一例を説明する。なお、実施形態1
で説明した部分と同様の部分については、同一の符号を
付して重複する説明を省略する(以下の実施形態でも同
様である)。
一部断面図を図2に示す。情報記録媒体20は、第1の
基板21と、第1の基板21上に順に積層された反射層
16、光吸収補正層15、第2の保護層12b、第2の
界面層13b、記録層14、第1の界面層13a、およ
び第1の保護層12aと、接着層17によって第1の保
護層12aに接着された第2の基板22とを備える。す
なわち、情報記録媒体20は、第1の基板21と、第1
の基板21の上方に配置された記録層14とを備える。
情報記録媒体20には、第2の基板22側から記録・再
生用のエネルギービーム(一般的には、レーザビーム)
19が照射される。
板を用いることができる。第2の基板22は、円盤状の
透明な基板であり、基板11と同様の材料で形成でき
る。第2の基板22の表面のうち、記録層14側の表面
には、必要に応じてエネルギービーム19を導くための
案内溝が形成されていてもよい。第2の基板22の表面
のうちエネルギービーム19が入射する側の表面は、特
に平滑であることが好ましい。第2の基板22は第1の
基板21よりも薄く、たとえば厚さが0.05mm〜
0.5mm程度である。
第1の基板21よりも薄いため、対物レンズの開口数を
大きくできる。ここで、エネルギービーム19の波長を
λ、対物レンズの開口数をNAとすると、ビームスポッ
トのサイズwは、 w=k・λ/NA(ただし、kは定数) で与えられる。スポットサイズwは、波長λが短いほ
ど、また、開口数NAが大きいほど小さくなる。したが
って、対物レンズの開口数を大きくできる情報記録媒体
20では、情報記録媒体10よりも高密度の記録が可能
である。たとえば、厚さが0.6mmの基板ではNA=
0.6の対物レンズを用いることができ、厚さが0.1
mmの基板ではNA=0.85の対物レンズを用いるこ
とができるという報告がされている(Kiyoshi
Osato,"A rewritable optica
l disk system with over 1
0 GB of capacity",Proc.SPI
E.Optical DataStorage'98,3
401,80−86(1998))。
説明した材料からなる記録層14を用いているため、情
報記録媒体10と同様の効果が得られる。
情報記録媒体の製造方法の一例として、情報記録媒体1
0の製造方法について説明する。以下で説明するよう
に、実施形態3の製造方法は、記録層14を気相成膜法
で形成する工程を含む。
装置に配置する。実施形態3で使用する成膜装置には、
1つの真空室に1つの電源が備えられている枚葉式成膜
装置や、1つの真空室に複数の電源が備えられているイ
ンライン成膜装置を用いることができる。なお、以下の
各層は、それぞれ同一の成膜装置で成膜してもよいし、
異なる成膜装置で成膜してもよい。
a、第1の界面層13a、記録層14、第2の界面層1
3b、第2の保護層12b、光吸収補正層15、および
反射層16を順次形成する。エネルギービーム19を導
くための溝が基板11の表面に形成されている場合に
は、溝が形成されている表面上に第1の保護層12aを
形成する。
a、第2の界面層13b、および第2の保護層12b
は、たとえばスパッタリング法によって形成できる。具
体的には、Arガス雰囲気中、またはArガスと反応ガ
スとの混合ガス雰囲気中で、化合物からなる母材をスパ
ッタリングすればよい。また、Arガスと反応ガスとの
混合ガス雰囲気中で、金属からなる母材をスパッタリン
グする反応性スパッタリング法を用いてもよい。
からなり、気相成膜法(VaporDepositio
n Method)によって形成される。気相成膜法と
しては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法、化学蒸着法(Chemical Vapo
r Deposition)、および分子線エピタキシ
ー法(Molecular Beam Epitax
y)から選ばれる少なくとも1つを用いることができ
る。
ばれる少なくとも1つのガスと、アルゴンおよびクリプ
トンから選ばれる1つの希ガスとを含む混合ガスを用い
たスパッタリング法で記録層14を形成できる。上記混
合ガスとしては、たとえば、窒素ガスとアルゴンとの混
合ガス、窒素ガスとクリプトンとの混合ガス、またはこ
れらに酸素ガスを加えた混合ガスを用いることができ
る。具体的には、Ge、Sb、Te、Sn、および元素
Mを含む母材(ターゲット)を上記混合ガス雰囲気中で
スパッタリングすることによって記録層14を形成でき
る。母材としては、Ge、Sb、Te、Sn、および元
素Mのそれぞれに対応する5つの母材を用いてもよい
し、いくつかの元素を組み合わせた2元系母材や3元系
母材を用いてもよい。また、元素Mが窒素のみからなる
場合には、Ge、Sb、Te、およびSnを含むターゲ
ットを、窒素ガスを含む雰囲気中でスパッタリングする
ことによって記録層14を形成できる。
録層を容易に形成できる。
/秒以下(より好ましくは、0.8nm/秒〜3nm/
秒)の成膜速度で成膜されることが好ましい。
の保護層12b上に、光吸収補正層15および反射層1
6を形成する。光吸収補正層15および反射層16は、
金属からなる母材をArガス雰囲気中でスパッタリング
することによって形成できる。
し、反射層16とダミー基板18とを貼りあわせる。こ
のようにして情報記録媒体10を製造できる。なお、必
要に応じて、記録層14の全面を結晶化させる初期化工
程を行ってもよい。初期化工程は、ダミー基板18を貼
りあわせる前、またはダミー基板18を貼りあわせたの
ちに行うことができる。
10と同様の方法で製造できる。情報記録媒体20の各
層は、情報記録媒体10の各層と同様の方法で形成でき
る。また、第2の基板22は、ダミー基板18と同様
に、接着層17によって第1の保護層12aに接着でき
る。情報記録媒体20の製造方法でも、必要に応じて初
期化工程を行う。初期化工程は、第2の基板22を貼り
あわせる前、または第2の基板22を貼りあわせたのち
に行うことができる。情報記録媒体20では、第2の基
板22側からエネルギービーム19が入射するため、接
着層17の厚さは、全面にわたって均一であることが好
ましい。
情報記録媒体を容易に製造できる。
説明する。
10の一例について説明する。以下、実施例1の情報記
録媒体の製造方法について説明する。
内溝が形成されたポリカーボネート基板(厚さ:0.6
mm)を用意した。このポリカーボネート基板上に、Z
nS−SiO2層(第1の保護層12a、厚さ140n
m)、Ge−N層(第1の界面層13a、厚さ:5n
m)、記録層(記録層14)、Ge−N層(第2の界面
層13b、厚さ:3nm)、ZnS−SiO2層(第2
の保護層12b、厚さ:40nm)、GeCr層(光吸
収補正層15、厚さ:40nm)、およびAg合金層
(反射層16、厚さ:80nm)をこの順序で、スパッ
タリング法によって形成した。第1の保護層12aおよ
び第2の保護層12bの厚さは、波長660nmにおけ
る信号振幅(反射光量の変化)が大きくなるように、か
つ記録層への入射光量が大きくなるように調整された。
これらの厚さは、マトリクス法に基づく計算を用いて決
定された。
Te7]95N5で表される材料を用いて形成した。この記
録層は、GeとSnとを、合計で95×4/(4+2+
7)=29原子%含む。具体的には、Geの含有量を2
4原子%とし、Snの含有量を5原子%とした。
脂をAg合金層上にスピンコートした。最後に、ダミー
基板(厚さ:0.6mm)をAg合金層に密着させて紫
外線照射を行い、Ag合金層とダミー基板とを接着し
た。
報記録媒体の全体にレーザビームを照射して記録層の全
体を結晶化させた。このようにして、実施例1の情報記
録媒体を作製した。実施例1では、記録層の厚さが異な
る8種類の情報記録媒体10−11〜10−18を作製
した。
た以外は上記実施例と同様に情報記録媒体を作製した。
この比較例では、組成式Ge4Sb2Te7で表される材
料を用いて記録層を形成した。この比較例についても、
記録層の厚さが異なる8種類の情報記録媒体C−11〜
C−18を作製した。
繰り返し書き換え性能と、結晶化感度の経時劣化とを評
価した。これらの評価方法については後述する。評価結
果を表1に示す。
ど、繰り返し書き換え性能が良好であることを示す。A
1〜D1は、それぞれ、表の下段の範囲を示す。E1
は、書き換えができなかったことを示す。表1の「ジッ
ター値変化」が小さいほど、結晶化感度の経時劣化が少
ないことを示す。A2〜D2は、それぞれ、表の下段の
範囲を示す。E2は、放置試験前のジッター値が、記録
マークの前端間、および記録マークの後端間で、ともに
13%を上回ったために評価できなかったことを示す。
A1〜E1およびA2〜E2の意味は、以下の表でも同
じである。
媒体C−11〜C−18では、書き換え可能回数とジッ
ター値変化の両方についてAまたはBの特性を示す場合
がなかった。これに対し、実施例1の情報記録媒体10
−13〜10−16では、書き換え可能回数とジッター
値変化の両方についてAまたはBの特性を示した。
に、比較例C−11〜C−18と比べ、繰り返し書き換
え性能が良好で結晶化感度の経時劣化が少なかった。繰
り返し書き換え性能の向上は、窒素を添加したことによ
るものと考えられる。また、結晶化感度の経時劣化の抑
制は、Ge4Sb2Te7のGeの一部をSnで置換した
ことによって結晶化速度が増大したためであると考えら
れる。
含有量を変化させて情報記録媒体10を作製した一例に
ついて説明する。
Sn含有量を変えたことを除いて、実施例1と同様に情
報記録媒体を作製した。実施例2の情報記録媒体では、
記録層は、組成式[(Ge,Sn)4Sb2Te7]95N5
で表される材料を用いて形成した。そして、Snの含有
量を2原子%〜25原子%の間で変化させ、Geの含有
量を27原子%〜4原子%の間で変化させた8種類の情
報記録媒体10−21〜10−28を作製した。情報記
録媒体10−22は、情報記録媒体10−13と同じで
ある。また、比較例として、Snを含まない情報記録媒
体C−21も同様に作製した。
よびC−21について、後述する方法でジッター値変化
を測定することによって、結晶化感度の経時劣化を評価
した。評価結果を表2に示す。
原子%〜20原子%の範囲で良好な特性が得られた。
させて情報記録媒体10を作製した一例について説明す
る。
mに固定した以外は、実施例1と同様に情報記録媒体を
作製した。実施例3の情報記録媒体では、記録層は、組
成式[(Ge,Sn)4Sb2Te7]95M5で表される材
料を用いて形成した。Geの含有量を24原子%とし、
Snの含有量を5原子%とした。実施例3では、元素M
として、Mn、Ag、Cr、Al、またはNを用いた5
種類の情報記録媒体10−31〜10−35を作製し
た。また、比較例として、元素Mを含まない情報記録媒
体C−31も同様に作製した。
よびC−31について、後述する方法で繰り返し書き換
え性能を評価した。評価結果を表3に示す。
n、Ag、Cr、Al、またはNを用いることによっ
て、書き換え性能が向上した。この効果は、Mn、C
r、Al、およびNで特に大きかった。また、元素Mと
してAgを用いた場合は、信号振幅が大きくなって、記
録マークの前端間のジッター値、および記録マークの後
端間ジッター値が改善された。
Mnを用いて情報記録媒体10を作製した一例を説明す
る。
1と同様に情報記録媒体を作製した。実施例4の情報媒
体では、記録層は、組成式[(Ge,Sn)4Sb2Te
7]9 5Mn5で表される材料を用いて形成した。Geの含
有量を24原子%とし、Snの含有量を5原子%とし
た。実施例4では、記録層の厚さを変化させた8種類の
情報記録媒体10−41〜10−48を作製した。
48について、後述する方法で、繰り返し書き換え性能
と、結晶化感度の経時劣化とを評価した。評価結果を表
4に示す。
を用いることによって、繰り返し書き換え性能が良好
で、結晶化感度の経時劣化が少ない情報記録媒体を得る
ことが可能になった。記録層の厚さが7nm以上13n
m以下の場合に、これら2つの特性が良好になった。ま
た、放置前に記録したランダム信号を放置後に再生だけ
行ったところ、ジッター値に変化がなかったので、記録
保存性においても問題がないことが確認された。
量およびSnの含有量を変化させて情報記録媒体10を
作製した一例を説明する。
変化させた以外は、実施例1と同様に情報記録媒体を作
製した。記録層は、組成式[(Ge,Sn)4Sb2Te
7]9 5Cr5で表される材料を用いて形成した。Snの含
有量を0〜25原子%まで変化させ、Geの含有量を2
9原子%〜4原子%まで変化させた。記録層の厚さは、
9nmとした。
媒体について、後述する方法で繰り返し書き換え性能と
結晶化感度の経時劣化とを評価した。評価の結果、特に
好ましい結果が得られた範囲を表5の*で示す。
で、かつ、ジッター値変化が+2%以下であったことを
表す。表5に示されるように、Snの含有量が5原子%
〜20原子%でCrの含有量が2原子%〜15原子%の
材料を用いることによって、繰り返し書き換え性能が良
好で、結晶化感度の経時劣化が少ない情報記録媒体が得
られた。
いて同様の実験を行ったところ、元素MにCrを用いた
情報記録媒体と同様の結果が得られた。
またはAgおよびAl、またはAgおよびCrを用いて
同様の実験を行った。Agの含有量は1原子%に固定し
た。その結果、Snの含有量を5原子%〜20原子%と
し、Mn、AlまたはCrの含有量を1原子%〜13原
子%とすることによって、特性が優れた情報記録媒体が
得られた。
20を作製した一例について説明する。
状の案内溝が表面に形成されたポリカーボネート基板
(厚さ:1.1mm)を用意した。次に、ポリカーボネ
ート基板上に、Ag合金層(反射層16、厚さ:80n
m)、Te化合物層(光吸収補正層15、厚さ:20n
m)、ZnS−SiO2層(第2の保護層12b、厚
さ:11nm)、Ge−N層(第2の界面層13b、厚
さ:3nm)、記録層(記録層14)、Ge−N層(第
1の界面層13a、厚さ5nm)、ZnS−SiO 2層
(第1の保護層12a、厚さ:60nm)をこの順序
で、スパッタリング法によって形成した。第1の保護層
12aおよび第2の保護層12bの厚さは、波長405
nmにおける信号振幅(反射光量の変化)が大きくなる
ように、かつ記録層への入射光量が大きくなるように調
整された。これらの厚さは、マトリックス法に基づく計
算を用いて決定された。
Te7]95Mn5で表される材料を用いて形成した。Ge
の含有量を19原子%とし、Snの含有量を10原子%
とした。
を第1の保護層上に塗布した。最後に、第2の基板(第
2の基板22、厚さ:0.1mm)を第1の保護層に密
着させて紫外線照射を行い、第1の保護層と第2の基板
とを接着した。
報記録媒体の全体にレーザビームを照射して記録層の全
体を結晶化させた。このようにして、実施例6の情報記
録媒体を作製した。実施例6では、記録層の厚さが異な
る7種類の情報記録媒体20−1〜20−7を作製し
た。これらの情報記録媒体について、後述する評価方法
で、繰り返し書き換え性能と、結晶化感度の経時劣化と
を評価した。実施例6の評価では、波長が405nmの
レーザビームとNA=0.8の対物レンズを用いた高密
度記録を行って特性を評価した。評価結果を表6に示
す。
に、繰り返し書き換え性能が良好で、結晶化感度の経時
劣化が少ない情報記録媒体が得ることが可能となった。
これは、Ge4Sb2Te7のGeの一部をSnで置換
し、さらに元素MとしてMnを添加したためであると考
えられる。
いて同様の実験を行ったところ、元素MにMnを用いた
情報記録媒体と同様の結果が得られた。
またはAgおよびAl、またはAgおよびCrを用いて
同様の実験を行った。Agの含有量は1原子%とした。
Mn、Al、またはCrの含有量は、4原子%とした。
その結果、元素MにMnを用いた情報記録媒体と同様の
結果が得られた。
繰り返し書き換え性能の評価方法について説明する。
3に示す。記録・再生装置は、情報記録媒体31を回転
させるスピンドルモータ32と、半導体レーザ33を備
える光学ヘッド34と、対物レンズ35とを備える。半
導体レーザ33から出射されたレーザビーム36は、対
物レンズ35によって集光されて情報記録媒体31の記
録層に照射される。情報記録媒体31には、実施例で作
製した情報記録媒体を用いる。
の半導体レーザ33と、開口数0.6の対物レンズ35
とを使用し、線速度は8.2m/秒とした。また、実施
例6の評価では、波長405nmの半導体レーザ33
と、開口数0.8の対物レンズ35とを使用し、線速度
は8.6m/秒とした。
ーザビーム36を、高出力のピークパワーPpと低出力
のバイアスパワーPbとに変調させてランダム信号を記
録した。そして、記録マークの前端間のジッター値と、
記録マークの後端間のジッター値とを測定し、両者を平
均して平均ジッター値を算出した。繰り返し書き換え性
能は、PpとPbのレーザビーム36を用いて信号を繰
り返し記録し、平均ジッター値が13%に達するまでの
書き換え回数(表中の書き換え可能回数)によって評価
した。情報記録媒体をコンピュータの外部メモリとして
用いる場合には、書き換え可能回数は10万回以上が好
ましい。情報記録媒体を画像・音声レコーダとして用い
る場合には、書き換え可能回数は、1万回でも十分とい
える。
結晶化感度の経時劣化の評価方法について説明する。
の方法で、情報記録媒体にランダム信号を10回記録
し、記録マークの前端間のジッター値、および記録マー
クの後端間のジッター値を測定した。
0%の環境に24時間放置した。そして、放置後に、放
置前に記録した信号にランダム信号を1回重ね書きし
た。その後、記録マークの前端間のジッター値、および
記録マークの後端間のジッター値を測定した。
ッター値変化(%))=(放置後のジッター値(%))
−(放置前のジッター値(%))で与えられる値であ
る。
ッター値変化はほとんどない。逆に、放置前後で結晶化
感度が低下した場合、ジッター値変化が大きくなる。こ
のため、ジッター値変化が少ないほど、結晶化感度の経
時劣化が少ないことがわかる。実用的には、前端間のジ
ッター値変化または後端間のジッター値変化のうち、い
ずれか悪い方が+2%以下であることが好ましい。
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。
よれば、繰り返し書き換え性能が良好で、結晶化感度の
経時劣化が少ない情報記録媒体が得られる。
よれば、本発明の情報記録媒体を容易に製造できる。
部断面図である。
す一部断面図である。
の概略図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 基板と基板の上方に配置された記録層と
を備える情報記録媒体であって、 前記記録層が、Ag、Al、Cr、MnおよびNから選
ばれる少なくとも1つの元素Mと、GeとSbとTeと
Snとを構成元素として含み、且つ、エネルギービーム
の照射によって、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相
変態を起こす層であることを特徴とする情報記録媒体。 - 【請求項2】 前記記録層が、組成式 [(Ge,Sn)ASb2Te3+A]100-BMB (ただし、0<A≦10、0<B≦20)で表される材
料からなる請求項1に記載の情報記録媒体。 - 【請求項3】 前記記録層中のSnの含有量が2原子%
以上20原子%以下である請求項1または2に記載の情
報記録媒体。 - 【請求項4】 前記記録層の厚さが、5nm以上15n
m以下である請求項1に記載の情報記録媒体。 - 【請求項5】 第1の保護層、第2の保護層、および反
射層をさらに備え、前記第1の保護層、前記記録層、前
記第2の保護層、および前記反射層が、前記基板上にこ
の順序で形成されている請求項1に記載の情報記録媒
体。 - 【請求項6】第1の保護層、第2の保護層、および反射
層をさらに備え、前記反射層、前記第2の保護層、前記
記録層、および前記第1の保護層が前記基板上にこの順
序で形成されている請求項1に記載の情報記録媒体。 - 【請求項7】 前記第1の保護層と前記記録層との間の
位置、および前記第2の保護層と前記記録層との間の位
置から選ばれる少なくとも1つの位置に配置された界面
層をさらに備える請求項5または6に記載の情報記録媒
体。 - 【請求項8】 前記反射層と前記第2の保護層との間に
配置された光吸収補正層をさらに備える請求項5または
6に記載の情報記録媒体。 - 【請求項9】 基板と前記基板の上方に配置された記録
層とを備える情報記録媒体の製造方法であって、 前記記録層を気相成膜法で形成する工程を含み、 前記記録層が、Ag、Al、Cr、MnおよびNから選
ばれる少なくとも1つの元素Mと、GeとSbとTeと
Snとを構成元素として含み、且つ、エネルギービーム
の照射によって、結晶相と非晶質相との間で可逆的に相
変態を起こす層であることを特徴とする情報記録媒体の
製造方法。 - 【請求項10】 前記気相成膜法が、真空蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法、化学蒸着法、
および分子線エピタキシー法から選ばれる少なくとも1
つの方法である請求項9に記載の情報記録媒体の製造方
法。 - 【請求項11】 前記気相成膜法が、窒素ガスおよび酸
素ガスから選ばれる少なくとも1つのガスと、アルゴン
およびクリプトンから選ばれる1つの希ガスとを含むガ
スを用いたスパッタリング法である請求項9に記載の情
報記録媒体の製造方法。 - 【請求項12】 前記記録層が、0.5nm/秒以上5
nm/秒以下の成膜速度で成膜される請求項9ないし1
1のいずれかに記載の情報記録媒体の製造方法。 - 【請求項13】 前記記録層の厚さが、5nm以上15
nm以下である請求項9ないし12のいずれかに記載の
情報記録媒体の製造方法。
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