JPS6166696A - レ−ザ−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】 産業上の利用分野 本発明はレーザー記録媒体に関する。更に詳しくいえば
、レーザービームを照射して、その照射部に光学的変化
を起こさせて情報を記録するに適したレーザー記録媒体
に関するものである。

従来の技術 近年、レーザーに係る技術のめざましい進歩により、コ
ヒーレント光を用いた様々の応用の可能性の追求がなさ
れてきており、その結果、光通信、光記録・再生、光計
測、各種物品の加工への応用、医療への応用、化学反応
への応用等各種の広範な分野において有用な技術として
期待され、急速な開発・研究がなされ、一部では既に実
用化が図られている。

中でも、最近特にレーザー光の集束性の良さを利用する
光記録媒体、例えばレーザーディスク等が、高密度情報
記録用の媒体として注目されている。このような光記録
媒体は、大きく分けて同一媒体に何度でも異った情報を
書込むことのできる書換え可能な媒体と情報の書込みが
一度しかできない固定記録媒体とに分類され、夫々前者
では光磁気材料、ホトクロミック材料、非晶質材料、サ
ーモプラスチック材料、電気光学結晶等が、また後者で
はアブラティブ材料、ホトポリマー材料、銀塩材料、ホ
トレジスト材料等が知られている。

従来、レーザービームを利用してこれら材料に情報を記
録する態様としては、金属膜、色素膜などに局部的に孔
または変形を起こさせて、情報を記録するものが知られ
ている。しかし、このような態様では、一旦記録した情
報の消去は不可能であり、いわゆる追記型光記録媒体と
して用いられている。

一方、書換型光記録媒体としては、結晶−非晶質間の相
転移を利用するＴｅまたは、ＴｅとＢｉ、　Ｓｂ等との
合金を用いたもの、金属−半導体の相転移を利用する■
０□、ＳｍＳ等が知られている。

このうちＴｅ系およびＴｅとＢ１、Ｓｂ等との合金を用
いた記録媒体では、繰返し記録・消去を行なうと、つま
り結晶−非晶質問相転移を繰返すと、相分離を起こし書
換性が損われることが知られている。

この相分離は、合金中のドープ量を減らし、Ｔｅまたは
、８ｉ、　Ｓｂの量を増加させることにより防ぐことが
できる。しかし、ドープ量を減らした場合には、非晶質
寿命が短くなり室温で短時間のうちに非晶質に転移して
しまうという問題が生ずる。

他方、■０□、ＳｍＳを用いた媒体では、転移にともな
う体積変化が大きく、膜に変形、キ裂が生じやすいこと
、および記録・消去を繰返すには熱によるヒステリシス
効果を利用するため、媒体を室温以下に冷却するなどの
熱バイアスを加えねばならないという欠点を有している
。

発明が解決しようとする問題点 上記の如く、最近のレーザーに関するめざましい技術開
発に伴って、光記録媒体も新たな局面を向えつつある。

しかしながら、従来の光記録媒体では一旦記録された情
報の消去が不可能（固定記録型材料）であったり、また
書換え可能な媒体であっても繰返し情報の記録・消去を
行なうと相分離を生じてしまったり、余分な操作（例え
ば冷却処理）が必要であるなど様々な改良すべき問題が
残されていた。

従って、これらの諸欠点を示さない新規な記録媒体を開
発することは、該記録媒体の信頼性を高め、需要の拡大
を図る上で極めて重要である。

そこで、本発明の目的は上記の如き従来の光記録媒体の
有する欠点を示さない、繰返し記録・消去が可能な光記
録媒体を提供することにある。

澗１メを解決するための手段 本発明者等はレーザービーム記録媒体の上記のような現
状に鑑みて、従来製品の呈する各種欠点を示さず、繰返
し記録・消去が可能な光記録媒体を得るべく種々検討、
研究した結果、前記目的を達成するためには比較的薄い
Ｂｉ層またはＳｂ層を２層以上設けることが極めて有利
であることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明のレーザービーム記録媒体は基板と、該基
板上に設けられた記録媒体層としての少なくとも２層の
誘電体層および少なくとも２層のＢｉ層またはＳｂ層と
を有し、該Ｂｉ層またはＳｂ層の各々が該誘電体層では
さまれ、該基板上で該誘電体層と交互に配置された構成
を有することを特徴とする。

Ｂｉ層はＢｉの他、Ｂｉを９０原子％以上含有するＢｉ
金合金使用することができ、またＳｂ層はＳｂの他、Ｓ
ｂを９０原子％以上含有するＳｂ金合金使用することが
でき、同様な効果を期待することができる。これらは蒸
着あるいはスパッタ法等により形成することができる。

ここで、基板としては、ポリカーボネイトあるいはアク
リル樹脂などのプラスチック、ＡＩなどの金属あるいは
ガラスが用いられる。

また、誘電体層としては、無機蒸着膜、無機スパッタ膜
、有機蒸着膜、有機スパッタ膜あるいは、プラズマ重合
膜を用いることができる。このうち、無機蒸着膜および
無機スパッタ膜としてはＳ　１０２．５ｉＯ１ＡＩ２０
３、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２０５、Ｃｒ、０３、Ｃｅ
Ｏ２、Ｔｅａ、、Ｍ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＧａＯ２、Ｔ
ｉＯ２などの酸化物膜、ＭｇＦ２、ＰｂＦｚ、ＣｅＦ３
などのフッ化物膜、ＡＩＮ、　Ｓｉ、Ｎ、などの窒化物
膜、ＺｎＳなどの硫化物膜などを適用することができる
。

有機蒸着膜としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリフェニレンスルファイドなどの高分子Ｍｔｒ
膜、Ｃｕフタロシアニン、フルオレセインなどの低分子
蒸着膜を適用することができる。

プラズマ重合膜としては、エチレンなどのオレフィン化
合物、スチレンなどの芳香族化合物、６フツ化プロピレ
ンなどの含フツ素化合物、アクリロニトリルなどの含窒
素化合物、ヘキサメチルジシロキサンなどの含Ｓｉ化合
物、テトラメチルスズなどの有機金属化合物など各種有
機化合物から得れる重合膜を適用することができる。

本発明のレーザー記録媒体においては、また該記録媒体
層上に、あるいは基板と記録媒体層との界面に、即ち例
えば基板と誘電体層との間に光反射層を設けることもで
きる。

本発明のレーザー記録媒体は例えば第１図および第２図
に示すような構成をとることができる。

例えば、第１図の媒体は、基板１と、その上に形成され
た誘電体層２と、該誘電体層上に設けられたＢ１または
Ｓｂ層もしくはＢｉまたはＳｂを９０原子％以上含有す
る合金層３（以下簡単化のために記録層という）と、更
にこの上に誘電体層、記録層をこの順序で順次形成する
ことにより設けられた誘電体層４および６並びに記録層
５とから構成されている。−また、第２図の態様は記録
媒体上に光反射層７を設けた例である。この光反射層と
しては従来公知の材料並びに形成方法がそのまま利用で
き、特に制限されない。

作用 本発明のレーザー記録媒体は、ＢｉまたはＢｉ金合金し
くはＳｂまたはＳｂ金合金記録層を使用し、これと誘電
体層とを交互にサンドイッチ型で多層構造としたことを
特徴とするものであり、このような構成としたことによ
り、積層しない一層構造をもつ従来のものと比較して、
非晶質寿命が著しく延長されるので相分離を起こすこと
のない、かつ非晶質寿命の長い安定な記録媒体が提供さ
れることになる。

一般に、基板１と接する誘電体層２に、基板１への熱流
出を防ぐ断熱層としての機能を与えたい場合には、５０
ｎｍ程度以上の膜厚とすることが望ましく、また最上層
の誘電体層は、媒体の変形を抑制するためには、やはり
５０ｎｍ程度以上の膜厚にして用いることが好ましい。

これ以外の誘電体層は、記録層３．５を分離できればよ
く、従って５ｎｍ程度以上の膜厚であれば十分である。

誘電体層は上記のＢｉ層等の分離を達成する機能の他に
、これ等の変形を防止する機能をも併せ持ち、その結果
、記録・消去サイクルの多数回に亘る繰返し中に生じる
可能性のある、記録媒体粒子間の凝集・融合等を防止し
て、該粒子の粒径を微細な状態に維持する。

一方、記録層３．５は蒸着あるいは、スパッタ法により
形成されるが、その膜厚は、１０ｎｍ以下であることが
好ましい。このような比較的薄い膜厚とすることにより
８１またはＳｂの非晶質寿命は室温で充分長くなること
を見出した。つまり結晶化温度１ｔ、ＢｉおよびＳｂの
膜厚を薄くするほど高くなる。

従って、ＢｉおよびＳｂの膜厚を薄くする程、室温にお
けるＢｉおよびＳｂの非晶質状態の室温での寿命は長く
なるが、結晶化による記録・消去の感度が低下するため
ＢｉおよびＳｂの膜厚としては、３〜１０ｎｍが適して
いる。

一方、ＢｉおよびＳｂの代わりにＢｉ金合金るいはＳｂ
金合金用いた場合には、もともと結晶化温度がＢｉおよ
びＳｂ単体より高いため、３０ｎｍ以下の膜厚にするこ
とにより充分長い非晶質寿命が得られ、また下限は上記
と同様な理由から５ｎｍ以上であることが必要とされる
ので膜厚としては、５〜３０ｎｍの範囲内とすることが
適している。

尚、この８１およびＳｂ化合物は、相分離を起こさない
ような組成、つまりＢｉおよびＳｂ原子が９０原子％以
上含まれ、Ｐｂ、　Ｓｎ、　Ｉｎ、　Ａｓ、　５ｅＳＧ
ｅ、、Ｓｉ、　Ｓ。

Ｓｂ　（Ｂｉをベースとする場合）からなる群から選ば
れる少なくとも１種の元素を１０原子％以下ドープした
ものを例示できる。

上記合金成分のいくつかの元素、例えばＳｎとＧｅ。

ＩｎとＳｅなどを使用することにより、その他のものと
同様に、優れた記録・消去特性を示す他、消去速度の速
い記録媒体を得ることも可能である。従って、記録・消
去の高速化を図ることが可能となる。

第１図および第２図の例では、記録層を２層だけ設けた
記録媒体を示したが、記録層が１層でもレーザー記録媒
体を構成することは可能である。

しかしながら、１層では、充分なコントラストを得るこ
とが困難であり、２層・以上の記録層を含むサンドイッ
チ型構造とすることが適している。

更に、第２図に示すように誘電体層６の上に光反射層７
を設け、また誘電体層の膜厚を制御し、記録波長での反
射強度を極小となるようにすることにより、記録レーザ
ー光の吸収率を高め、感度を向上させることができる。

この場合の光反射層としては、ＡＩ、Ａｕ、　Ａｇなど
の金属膜のはかＢｉあるいはＳｂ膜膜体体光反射層とし
て用いることもできる。

次に、このような本発明の記録媒体に、レーザービーム
を照射することにより情報を記録・消去する方法につい
て述べる。

まず、８１またはＳｂ層は、付着後は、結晶状態である
ので、パルス巾の短かい強いレーザー光を照射して、Ｂ
ｉあるいはＳｂの融点以上に加熱、急冷することにより
、Ｂ１あるいはＳｂを結晶質から非晶質に相転移させ、
この非晶質化により情報が記録される。

一方、非晶質化および結晶化を起こさないほどに弱いレ
ーザー光を照射し、その反射強度あるいは、透過強度を
検出することにより上記の如くして記録した情報を再生
することができる。

また、この非晶化した部分に記録に用いたレーザー光よ
り弱く、かつ再生光よりは強いパワーのレーザー光を比
較的長時間照射することにより非晶質から結晶質に相転
移を起こさせ、情報の消去を行なうことができる。

Ｂｉ系合金または、Ｓｂｂ合金層を用いた場合は、付着
後は非晶質状態である。従って、結晶化によって記録し
、非晶質化によって消去するか、あるいはあらかじめ熱
処理などにより結晶化させておき、非晶質化によって記
録し、結晶化によって消去することもできる。

また、一般に以上述べた例では記録は基板側からのレー
ザー照射により行われるが、基板１と誘電体層２との間
に光反射層を設けて、記録媒体側からレーザ光の照射を
行なうようにすることもできる。

実施例 次に、本発明の記録媒体を実施例１どよって更に具体的
にのべる。

実施例１ 基板としてポリメチルメタクリレートを用い、この上に
ＳｉＣ２を電子ビーム蒸着法により厚さ２０ｎｍで堆積
し、Ｂ１を抵抗加熱蒸着法で厚さ５層ｍに堆積するとい
ったように順次積層し、Ｂ１層を４層設けた本発明の記
録媒体を作製した。ただし、最上層の８１０２誘電体層
の膜厚は１１００ｎとした。この記録媒体に対して、波
長８５０ｎｍの半導体レーザーを用いて、記録・消去実
験を行った。レーザービーム径１，６μｍで基板をとお
してレーザー照射を行ない、記録媒体上でのレーザーパ
ワー５ｍＷ、パルス巾８０ｎｓで非晶質化が生じ、レー
ザーパワー４ｍＷ。

パルス巾４００ｎｓで結晶化が生じた。再生は、レーザ
ーパワー１ｍ□、パルス巾５００ｎｓで行なったところ
記録媒体に変化はみられなかった。しかも、１０４回以
上の記録・再生実験後も初期値と同じ信号出力を維持し
ていることが確認された。また、非晶質化したＢｉは４
０℃で１力月以上保存しても結晶化がみられず安定であ
ることがわかった。

実施例２ 実施例１の操作を繰返し、Ｂ１膜のかわりにＳｂｂ着膜
を用いて同様な記録媒体を作製したところ、このものは
レーザ°−パワー１５ｍＷ、パルス巾１００ｎｓで非晶
質化を生じ、レーザーパワー［３ｍＷ、パルス巾５００
ｎｓで結晶化を生じた。再生を、レーザーパワー１ｍＷ
、パルス巾５００ｎｓで行なったところ、記録状態に変
化はみられなかった。しかも１０４回以上の記録・再生
実験後も初期値と同じ信号出力を維持していることが確
認された。

実施例３ 実施例１の操作を繰返し、Ｂ１のかわりにＢ１５ａＳｎ
ｓＧｅｓ、Ｂ１５ｏｌｎ５Ｓｅｓ、８１　ｇａＰｂｓＡ
ｓｓを夫々用いた本発明の記録媒体を作製した。このも
のの記録・消去特性は、実施例１の記録媒体とほぼ同様
であったが、消去において、レーザーパワー４ｍＷ、パ
ルス巾３００ｎｓで結晶化が生ずるなど、消去速度の速
まる傾向がみられた。また、安定性についても４０℃で
２力月以上保存しても結晶化がみられず、実施例１のも
のよりも更に一層安定であることがわかった。

実施例４ 実施例２の操作を繰返して同様な構成の記録媒体を得た
。ただし、Ｓｂのかわりに５ｂｓｏＳｎｓＧｅｓ、５ｂ
ｓｏｒｎｓＳｅｓ、５ｋｌｓｏＰｂｓＡＳｓを用いたも
のを作製した。

このものの記録・消去特性は、実施例２の製品とほぼ同
様であったが、レーザーパワー５ｍＷ、パルス巾４００
ｎｓで結晶化が生ずるなど、消去速度の速まる傾向がみ
られた。また、非晶質状態で４０℃で２力月保存しても
結晶化がみられず、従って、常温では、非晶質として極
めて安定であることが確認された。

実施例５ 実施例１の操作を繰返した。ただし、ＳｉＣ２の代わり
にＹ２Ｏ３、ＴａｚＯｓ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓ１０、ＣｅＦ
３およびＣｒ２Ｏ３の電子ビーム蒸着膜を誘電体層とし
て用いた記録媒体を作製したところ、この製品は記録・
消去特性としては実施例１のものと同様の値を示した。

また、ＳｉＣ２の代わりにＰｂＦ２、ＧｅＯ□、ＭＯＯ
３、ＭｇＦ２およびＴｅＯ□の蒸着膜を誘電体層として
用いた場合にも同様であった。

実施例６ 誘電体膜としてのＳｉＣ２のかわりにテトラメチルスズ
のプラズマ重合膜を用いた他は実施例１と同様に操作し
て本発明の記録媒体を作製した。この場合、最上層の重
合膜厚は２００ｎｍとした。この記録媒体では、レーザ
ーパワー５ｍＬパルス巾６０ｎｓで非晶質化が生じレー
ザーパワー３ｍＷ、パルス巾４００ｎｓで結晶化が生じ
た。再生はレーザーパワー１ｍＷ、パルス巾５００ｎｓ
で行なったが記録状態に変化はみられなかった。尚、こ
のものは１０４回以上の記録・再生実験後も初期値と同
じ信号出力を維持していることが確認された。

実施例７ 実施例６において、誘電体層としてのテトラメチルスズ
・プラズマ重合膜の代わりにポリイミドスパッタ膜およ
びＣｕフタロシアニン蒸着膜を用いた他は同様に操作し
て２種の記録媒体を夫々作製した。これらは記録・消去
特性については、実施例３と同様の結果を与えたが、１
０３回の記録・消去実験後において、これらの媒体には
不可逆的変化が生じた。

実施例８ 実施例１においてＢｉ層を２層設け、また最上層のＳｉ
Ｏ２膜厚を１５０ｎｍとし、この上に光反射膜としマ厚
さ５０ｎｍのＡ、１蒸着膜を設けた記録媒体を作製シフ
こ。この媒体ではレーザーパワー６ｍＷ、パルス巾７０
ｎｓで非晶質化が生じ、レーザーパワー３ｍ１ｌｌ。

パルス巾４００ｎｓで結晶化が生じた。

発明の効果 以上詳しく説明したように、本発明の積層構造のレーザ
ービーム記録媒体では、Ｂ１またはＳｂもしくは８１合
金またはＳｂ合金層の膜厚を制御することにより媒体の
特性を制御することができ、媒体特性の再現性が良いと
いう利点を有している。更にＢ１、Ｓｂあるいは、Ｂ１
またはＳｂを９０原子％以上含む、８１合金またはＳｂ
金合金用いているため感度が高くコントラストも優れた
媒体を与える。また本発明の記録媒体は、相分離を起こ
さず、非晶質状態の寿命が長いことと、誘電体層が媒体
の変形を防止し、またＢ１５ＳｂＳＢｉ化合物、Ｓｂ化
合物の粒径を微細のまま変化しないように保つため、繰
返し記録・消去が可能なレーザー記録媒体として利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の記録媒体の構造を示す模式的断面図
であり、 第２図は、本発明の別の態様に係る記録媒体の構造を示
す模式的断面図である。 （主な参照番号） １　基板、　　２．４．６　誘電体層、３．５　Ｂ１ま
たはＳｂ層あるいはＢｌまたはＳｂを９０原子％以上含
む８ｉ合金またはＳｂ合金層、７　光反射層 特許出願人　　　日本電信電話公社 代　理　人　　　弁理士　新居正彦 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、該基板上に設けられた記録媒体層として
   の少なくとも２層の誘電体層と少なくとも２層のＢｉ層
   またはＳｂ層とを有し、該Ｂｉ層またはＳｂ層の各々が
   該誘電体層にはさまれ、該基板上で該誘電体層と交互に
   設けられた構成とされていることを特徴とするレーザー
   記録媒体。
2. （２）前記Ｂｉ層のかわりにＢｉを９０原子％以上含有
   するＢｉ合金層を用いるか、あるいは前記Ｓｂ層のかわ
   りにＳｂを９０原子％以上含有するＳｂ合金層を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザー
   記録媒体。
3. （３）前記記録媒体層上あるいは基板と記録媒体層との
   界面に光反射層を設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載のレーザー記録媒体。