JP2696858B2 - 光学情報記録再生消去部材 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザビーム等により、情報を、高密度、
大容量で記録再生，及び消去できる光学情報記録再生消
去部材に関するものである。 従来の技術 光ディスクメモリに関しては、TeとTeO2を主成分とす
るTeOx（０＜ｘ＜2.0）薄膜を用いた追記型のディスク
がある。 さらに、レーザ光により、薄膜を加熱・溶融・急冷す
ることにより、非晶質化させ情報を記録し、またこれを
加熱・徐冷することにより結晶化させ消去することがで
きる材料としては、S.R.Ovshinsky（エス・アール・オ
ブシンスキー）氏等のカルコゲン材料Ge15Te81Sb2S2等
が知られている。 また、As2S3や、As2Se3あるいはSb2Se3等カルコゲン
元素を、周期律率第Ｖ族またはGe等の第IV族元素等の組
合せからなる薄膜等が広く知られている。 これらの薄膜にレーザ光で情報を記録し、その情報を
消去する方法としては、予め薄膜を結晶化させておき、
これに約φ１μｍに絞ったレーザ光を、情報に応じて強
度変調を施し、例えば円盤状の記録ディスクを回転しな
がら照射し、このレーザ光照射部位を薄膜の融点以上に
昇温させ、その後急冷し非晶質化したドットとして情報
の記録が行える。また、この情報を消去する際には、デ
ィスクの回転トラック方向に長いスポット光を照射する
ことにより、薄膜を加熱昇温させ、長いスポット光によ
る徐冷効果によって、再び結晶化させる方法が知られて
いる。 発明が解決しようとする問題点 薄膜を加熱昇温し、溶融急冷、及び加熱昇温徐冷等の
手段を用いる情報記録及び消去可能な記録媒体において
は、加熱サイクルに対応して信号品質が変動する場合が
ある。 この変動要因としては、記録スポット光及び消去スポ
ット光による400℃以上の急速な加熱・冷却の多数回の
繰返し刺激による基板材質の熱的機械的な損傷が考えら
れる。さらに、記録薄膜の熱的機械的な損傷が生じる場
合もある。また、記録薄膜の損傷としては、当該記録薄
膜の組成によっては膜中の組成または成分の場所的な変
化、いわゆる偏析が発生する場合もある。 基板あるいは記録薄膜が上記の何れかの変化を生じた
場合、記録・再生・消去のサイクルにおいて、ノイズの
増大を生じ、サイクル特性の劣化が発生するという問題
点があった。 問題点を解決するための手段 本発明は、レーザ光等の照射により熱的に薄膜の状態
を変化させて情報を記録再生消去する部材における記録
・消去のサイクル特性を向上させることを目的とし、レ
ーザ光等の照射により、熱的に状態を変化させる薄膜を
基板上に設け、前記薄膜が化学量論的二元化合物のGeTe
と化学量論的二元化合物のSb2Te3とSbの混合体とし、Sb
/Sb2Te3のモル比をｂとして、0.3＜ｂ＜0.8の範囲にあ
る光学情報記録再生消去部材を提供するものである。 作用 Sb2Te3（融点622℃）は、薄膜化することにより非晶
質膜が得られ、非晶質化・結晶化の記録作用を有する。
しかしながら、その黒化（結晶化することに起因）温度
は約100℃と低く、熱的安定性に劣る。 そこで、融点の高いGeTe（融点725℃）を混合するこ
とにより、この黒化（すなわち結晶化）温度を180℃以
上に上げることができる。この混合膜はこのように熱的
安定性に優れるものの、記録（非晶質化）・消去（結晶
化）あるいはその逆モードの消去・記録のサイクルで、
信号品質の劣化が発生し易い。この原因は、サイクルを
繰り返すことでGeTeとSb2Te3との成分が相分離すること
に起因するものと想定される。 そこで本発明では、過剰のSbを含ませたGeTe・Sb2Te3
・Sbからなる混合体を用いることにより相分離を抑制
し、サイクル特性を向上させるものである。この過剰の
Sbは結晶化・非晶質化の過程において、化学量論的化合
物組成のGeTe成分と化学量論的化合物組成のSb2Te3成分
の相分離に対する阻止効果を有し、サイクル特性の向上
をもたらす。すなわち、過剰のSb成分は結晶化に際して
結晶核の働きが期待でき、微結晶化を助長し記録層全体
に亙り均一な結晶化（すなわち均一消去）ができ、併せ
てサイクル特性が向上する。 実施例 記録層である薄膜を形成する基板としては、予めレー
ザ光案内溝を形成した樹脂基板を用い、この表面に予め
耐熱性の優れたZnSあるいはSiO2等の無機誘電体層を形
成しておく。この誘電体層としては、SiO2を15モル％以
上含ませたZnS誘電体層が好ましい。 この上に、Sb2Te3、GeTe及び過剰のSbからなる混合薄
膜を形成する。 薄膜形成の方法としては、真空蒸着あるいはスパッタ
法が使用できる。この薄膜の組成としては、図に示すSb
2Te3・GeTe・Sbからなる疑似３角ダイヤグラムにおい
て、 の両ラインに囲まれた内側の組成に選ぶ。 ｂが0.3以下と過剰のSbが少ない組成領域では、情報
の記録・消去サイクル測定において、結晶化劣化が生じ
易い。結晶化劣化とは、結晶の粒成長による記録マーク
の劣化、すなわち、記録・消去の繰返しに伴い、記録薄
膜中でGeTe及び／またはSb2Te3の結晶が粒成長し、粒成
長した結晶粒を含む記録薄膜中での非晶質状態の記録マ
ーク形成が抑制される現象を言う。 また、ｂが0.8以上と過剰のSbが多い組成領域では、
情報の記録・消去サイクル測定において、非晶質化劣化
が生じ易い。非晶質化劣化とは、結晶状態の非晶質化
（すなわち、結晶粒の微細化）による結晶状態・非晶質
状態との光学的特性差の低減、すなわち、結晶化の際の
記録薄膜中のGeTe及び／またはSb2Te3の結晶粒成長抑制
に伴う結晶状態と非晶質状態とのC/N低下の現象を言
う。 従って、0.3＜ｂ＜0.8の領域では、結晶化劣化も非晶
質化劣化も発生しないため、サイクル特性が安定にな
る。については、ｇが0.5以下になると、結晶化転移温度が
低下し、耐熱安定性が小さくなる。 ｇ＝1.2、ｂ＝0.5の組成点Ａではφ130のディスクと
して、1800rpm回転でf1＝3.43MHzの信号と、f2＝1.6MHz
の信号のオーバーライトサイクル特性を測定したとこ
ろ、高いパワーレベル16mWの高調、及び低いパワーレベ
ル8mWの高調の何れでも、105サイクル以上でC/N及び消
去率の劣化はみられなかった。 記録感度については、ｇ値及びｂ値が小さい方が高感
度になり、耐熱安定性については逆にｇ値あるいはｂ値
が大きい領域ほど高くなる。従って、例えばディスクの
回転数に対応して、図の３角ダイヤフラムの範囲の中か
ら所定の特性を満足できるｇ値及びｂ値を選択すればよ
い。 ｇ＝2.0、ｂ＝0.5の組成点Ｂでは、記録パワー18mW、
消去パワー10mWの条件で105サイクル以上でC/N及び消去
率の劣化はみられなかった。しかしながら感度は組成点
Ａと比べると組成点Ｂの方が低下した。 ｂ＝0.3より外側、すなち過剰のSb成分が0.3よりも少
ない組成点Ｃ（ｇ＝1.2、ｂ＝0.2）では、感度の向上は
見受けられたが、104サイクル程度で若干の結晶化劣化
が発生した。 ｂ＝0.8より外側、すなわち過剰のSb成分が0.8よりも
多い組成点Ｄ（ｇ＝1.2、ｂ＝1.0）では、やや非晶質化
感度が向上するが、104サイクル程度で若干の非晶質化
劣化が発生した。 発明の効果 レーザ光等により記録再生消去を行う記録部材におい
て、化学量論的二元化合物のGeTeと化学量論的二元化合
物のSb2Te3とSbの混合体とし、Sb/Sb2Te3のモル比をｂ
として、0.3＜ｂ＜0.8の範囲に選ぶことにより、記録薄
膜のサイクル特性の向上、高感度化と、結晶化劣化及び
非晶質化劣化が低減でき、GeTe/Sb2Te3のモル比をｇと
して、0.5＜ｇ＜2.0の範囲に選ぶと、上記効果に加えデ
ィスクの耐熱性も向上できる効果がある。
大容量で記録再生，及び消去できる光学情報記録再生消
去部材に関するものである。 従来の技術 光ディスクメモリに関しては、TeとTeO2を主成分とす
るTeOx（０＜ｘ＜2.0）薄膜を用いた追記型のディスク
がある。 さらに、レーザ光により、薄膜を加熱・溶融・急冷す
ることにより、非晶質化させ情報を記録し、またこれを
加熱・徐冷することにより結晶化させ消去することがで
きる材料としては、S.R.Ovshinsky（エス・アール・オ
ブシンスキー）氏等のカルコゲン材料Ge15Te81Sb2S2等
が知られている。 また、As2S3や、As2Se3あるいはSb2Se3等カルコゲン
元素を、周期律率第Ｖ族またはGe等の第IV族元素等の組
合せからなる薄膜等が広く知られている。 これらの薄膜にレーザ光で情報を記録し、その情報を
消去する方法としては、予め薄膜を結晶化させておき、
これに約φ１μｍに絞ったレーザ光を、情報に応じて強
度変調を施し、例えば円盤状の記録ディスクを回転しな
がら照射し、このレーザ光照射部位を薄膜の融点以上に
昇温させ、その後急冷し非晶質化したドットとして情報
の記録が行える。また、この情報を消去する際には、デ
ィスクの回転トラック方向に長いスポット光を照射する
ことにより、薄膜を加熱昇温させ、長いスポット光によ
る徐冷効果によって、再び結晶化させる方法が知られて
いる。 発明が解決しようとする問題点 薄膜を加熱昇温し、溶融急冷、及び加熱昇温徐冷等の
手段を用いる情報記録及び消去可能な記録媒体において
は、加熱サイクルに対応して信号品質が変動する場合が
ある。 この変動要因としては、記録スポット光及び消去スポ
ット光による400℃以上の急速な加熱・冷却の多数回の
繰返し刺激による基板材質の熱的機械的な損傷が考えら
れる。さらに、記録薄膜の熱的機械的な損傷が生じる場
合もある。また、記録薄膜の損傷としては、当該記録薄
膜の組成によっては膜中の組成または成分の場所的な変
化、いわゆる偏析が発生する場合もある。 基板あるいは記録薄膜が上記の何れかの変化を生じた
場合、記録・再生・消去のサイクルにおいて、ノイズの
増大を生じ、サイクル特性の劣化が発生するという問題
点があった。 問題点を解決するための手段 本発明は、レーザ光等の照射により熱的に薄膜の状態
を変化させて情報を記録再生消去する部材における記録
・消去のサイクル特性を向上させることを目的とし、レ
ーザ光等の照射により、熱的に状態を変化させる薄膜を
基板上に設け、前記薄膜が化学量論的二元化合物のGeTe
と化学量論的二元化合物のSb2Te3とSbの混合体とし、Sb
/Sb2Te3のモル比をｂとして、0.3＜ｂ＜0.8の範囲にあ
る光学情報記録再生消去部材を提供するものである。 作用 Sb2Te3（融点622℃）は、薄膜化することにより非晶
質膜が得られ、非晶質化・結晶化の記録作用を有する。
しかしながら、その黒化（結晶化することに起因）温度
は約100℃と低く、熱的安定性に劣る。 そこで、融点の高いGeTe（融点725℃）を混合するこ
とにより、この黒化（すなわち結晶化）温度を180℃以
上に上げることができる。この混合膜はこのように熱的
安定性に優れるものの、記録（非晶質化）・消去（結晶
化）あるいはその逆モードの消去・記録のサイクルで、
信号品質の劣化が発生し易い。この原因は、サイクルを
繰り返すことでGeTeとSb2Te3との成分が相分離すること
に起因するものと想定される。 そこで本発明では、過剰のSbを含ませたGeTe・Sb2Te3
・Sbからなる混合体を用いることにより相分離を抑制
し、サイクル特性を向上させるものである。この過剰の
Sbは結晶化・非晶質化の過程において、化学量論的化合
物組成のGeTe成分と化学量論的化合物組成のSb2Te3成分
の相分離に対する阻止効果を有し、サイクル特性の向上
をもたらす。すなわち、過剰のSb成分は結晶化に際して
結晶核の働きが期待でき、微結晶化を助長し記録層全体
に亙り均一な結晶化（すなわち均一消去）ができ、併せ
てサイクル特性が向上する。 実施例 記録層である薄膜を形成する基板としては、予めレー
ザ光案内溝を形成した樹脂基板を用い、この表面に予め
耐熱性の優れたZnSあるいはSiO2等の無機誘電体層を形
成しておく。この誘電体層としては、SiO2を15モル％以
上含ませたZnS誘電体層が好ましい。 この上に、Sb2Te3、GeTe及び過剰のSbからなる混合薄
膜を形成する。 薄膜形成の方法としては、真空蒸着あるいはスパッタ
法が使用できる。この薄膜の組成としては、図に示すSb
2Te3・GeTe・Sbからなる疑似３角ダイヤグラムにおい
て、 の両ラインに囲まれた内側の組成に選ぶ。 ｂが0.3以下と過剰のSbが少ない組成領域では、情報
の記録・消去サイクル測定において、結晶化劣化が生じ
易い。結晶化劣化とは、結晶の粒成長による記録マーク
の劣化、すなわち、記録・消去の繰返しに伴い、記録薄
膜中でGeTe及び／またはSb2Te3の結晶が粒成長し、粒成
長した結晶粒を含む記録薄膜中での非晶質状態の記録マ
ーク形成が抑制される現象を言う。 また、ｂが0.8以上と過剰のSbが多い組成領域では、
情報の記録・消去サイクル測定において、非晶質化劣化
が生じ易い。非晶質化劣化とは、結晶状態の非晶質化
（すなわち、結晶粒の微細化）による結晶状態・非晶質
状態との光学的特性差の低減、すなわち、結晶化の際の
記録薄膜中のGeTe及び／またはSb2Te3の結晶粒成長抑制
に伴う結晶状態と非晶質状態とのC/N低下の現象を言
う。 従って、0.3＜ｂ＜0.8の領域では、結晶化劣化も非晶
質化劣化も発生しないため、サイクル特性が安定にな
る。については、ｇが0.5以下になると、結晶化転移温度が
低下し、耐熱安定性が小さくなる。 ｇ＝1.2、ｂ＝0.5の組成点Ａではφ130のディスクと
して、1800rpm回転でf1＝3.43MHzの信号と、f2＝1.6MHz
の信号のオーバーライトサイクル特性を測定したとこ
ろ、高いパワーレベル16mWの高調、及び低いパワーレベ
ル8mWの高調の何れでも、105サイクル以上でC/N及び消
去率の劣化はみられなかった。 記録感度については、ｇ値及びｂ値が小さい方が高感
度になり、耐熱安定性については逆にｇ値あるいはｂ値
が大きい領域ほど高くなる。従って、例えばディスクの
回転数に対応して、図の３角ダイヤフラムの範囲の中か
ら所定の特性を満足できるｇ値及びｂ値を選択すればよ
い。 ｇ＝2.0、ｂ＝0.5の組成点Ｂでは、記録パワー18mW、
消去パワー10mWの条件で105サイクル以上でC/N及び消去
率の劣化はみられなかった。しかしながら感度は組成点
Ａと比べると組成点Ｂの方が低下した。 ｂ＝0.3より外側、すなち過剰のSb成分が0.3よりも少
ない組成点Ｃ（ｇ＝1.2、ｂ＝0.2）では、感度の向上は
見受けられたが、104サイクル程度で若干の結晶化劣化
が発生した。 ｂ＝0.8より外側、すなわち過剰のSb成分が0.8よりも
多い組成点Ｄ（ｇ＝1.2、ｂ＝1.0）では、やや非晶質化
感度が向上するが、104サイクル程度で若干の非晶質化
劣化が発生した。 発明の効果 レーザ光等により記録再生消去を行う記録部材におい
て、化学量論的二元化合物のGeTeと化学量論的二元化合
物のSb2Te3とSbの混合体とし、Sb/Sb2Te3のモル比をｂ
として、0.3＜ｂ＜0.8の範囲に選ぶことにより、記録薄
膜のサイクル特性の向上、高感度化と、結晶化劣化及び
非晶質化劣化が低減でき、GeTe/Sb2Te3のモル比をｇと
して、0.5＜ｇ＜2.0の範囲に選ぶと、上記効果に加えデ
ィスクの耐熱性も向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例における光学情報記録再生消去部
材に用いる記録薄膜の組成の疑似３角ダイヤグラムであ
る。
材に用いる記録薄膜の組成の疑似３角ダイヤグラムであ
る。
フロントページの続き
(72)発明者 松原 邦弘
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭62−222442（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−89889（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−44693（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．レーザ光等の照射により、熱的に状態を変化させる
薄膜を基板上に設け、前記薄膜が化学量論的二元化合物
のGeTeと化学量論的二元化合物のSb2Te3とSbの混合体と
し、Sb/Sb2Te3のモル比をｂとして、0.3＜ｂ＜0.8の範
囲であることを特徴とする光学情報記録再生消去部材。 ２．GeTe/Sb2Te3のモル比をｇとして、0.5＜ｇ＜2.0の
範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光学情報記録再生消去部材。 ３．基板の上に第１の誘電体層を備え、前記第１の誘電
体層の上に記録層を備え、前記記録層の上に第２の誘電
体層を備え、前記第２の誘電体層の上に反射層を備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報
記録再生消去部材。
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