JPS62226438A

JPS62226438A - 光記録媒体

Info

Publication number: JPS62226438A
Application number: JP61068405A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Suzuki; 克己鈴木; Naomasa Nakamura; 直正中村; Tadashi Kobayashi; 忠小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザビーム等の照射により記録材料の相変
化を利用して情報の記録、再生・消去が可能な光記録媒
体に関するものである。

（発明の技術的背景とその問題点）情報の記録・再生のみならず、記録された情報の消去を
可能にした光記録媒体としては光磁気型、相変化型の媒
体が知られている。

この内、相変化型の光記録媒体は記録膜に光ビームを照
射し、記録膜が例えば、結晶質と非晶質との間で可逆的
に相転移することを利用して情報の記録・消去を行って
いる。

相転移する記録膜の材料としては、Ｑｅ、Ｔｅ、［ｎＳ
ｂ等の半導体材料が知られている。これらＧｅ、Ｔｅ、
ＩｎＳｂ等の半導体は溶融状態まで加熱して急冷すると
非結晶質となり、より低い温度に加熱して徐冷すると結
晶質となる特性を持っており、この非晶質相と精品質相
は、それぞれｎ＝−１ｋ−とｎ　−ｉｋの複素屈折率で
特徴付けられる異なった光学的性質をもって安定に存在
する。

しかしながら、これらの半導体は薄膜にすると化学的安
定性に乏しく、大気中では次第に腐食して劣化するので
、光記録媒体の記録膜としては実用的ではなかった。

そこでＴｏにＧｅと３ｎを微量添加したものとＴｅ　０
２の同時蒸発により生成したＴｅ　Ｏ＋　、＋で記録膜
を形成したものが知られている［”ＴｅＯｘ　　（Ｘ＝
１．１　）ｆｌ膜の可逆的相変化による消去可能な光デ
ィスク″日本学術擾興会　薄膜１３１委員会　第１１６
回研究会資料（１９８３）］。

しかしながら、上記のように成膜工程中に高温で不安定
なＴｏ　０２の分解過程を含む膜では品質の制御が困難
であるという欠点がある。さらに、Ｔｅｏ＋、＋　は、
Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　−ｅｐｏｒｔ
　２８　２４　（１９８２）に記載されているように、
記録前の膜の反射率が１５％と低いこと、および記録に
よる反射率変化も約１２％と小さいため、この膜による
光ディスクは信号検出用光ピツクアップのフォーカシン
グやトラッキングの動作が難しい上に読み出し信号も小
さいという欠点もある。

さらに、熱的に光学定数の可逆的変化の多いＴＣ単体の
薄膜を、その耐食性を保護するためと加熱時におけるＴ
ｅの蒸発を防ぐためにＳｉＯ２膜で挟ｌυだ３層構造と
した光記録媒体が知られている（Ａ、Ｅ、Ｂｅ１１等“
記録・消去可能な光デスク”Ａｔ）ｌ）１．１）ｈＶｓ
、Ｌｅｔｔ３８　９２０　１９８１）。しかしながら、
この構造では各膜厚を正しく制御しなければならず、成
膜工程が複雑になる欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように、従来の光記録媒体では、Ｇｅ。

Ｔｅ、ＩｎＳｂ等の半導体材料を記録膜に使用したもの
にあっては、記録膜の経時劣化により安定した記録がで
きない。また、記録膜にＴｅ　ＯＸ　Ｗｉ膜を使用した
ものにあっては、成膜時の品質制御が困難、読出し信号
が小さい等という問題がある。

さらに、ＴＣ単体膜を５ｉＱ２膜で挟んだ３層構造のも
のは、成膜工程が複雑になるという問題がある。

本発明は上記事情に基づいたものであり、その目的は、
耐久性に優れ、長期間にわたって記録と消去が可能であ
り、高い信号レベルを得ることができる光記録媒体を提
供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために本発明の光記録媒体は、記
録膜を融点が３００℃乃芋８００℃の原子価効果化合物
を化学的に安定な誘電体中に混合して成る混合膜とした
。

（作用）融点が３００℃乃至８００℃の範囲にある原子価効果化
合物は、光ビーム照射による溶解急冷により結晶から非
晶質へ相変化する。また、誘電体は特に高温で化学的に
安定な物質であり、この誘電体中に原子価効果化合物を
分散混合して成る記録膜は、記録された情報を長期間安
定して保持する。

〈発明の実施例）第１図は本発明に係る光記録媒体の断面を示しており、
この記録媒体１は基板３上に記録膜５を積層し、さらに
この記録ＩＩ５上に紫外線硬化樹脂（以下、Ｕｖ膜とい
う）９を積層して円板上に形成されている。

基板３は、アクリル、ポリメチルアクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、ポリカーボネート、エポキシ等の樹脂またはガラ
スにより形成された透明基板である。

記録膜５は、Ｂ２Ｏ３．８ｂ２０３．８ｉ２０３　、Ｐ
ｂＯ，Ｓｉ　０２　、Ｔａ２０５等の酸化物及びＢｉ　
Ｆ３　、Ｌｉ　Ｆ、Ｐｂ　Ｆ２　、ＭＯＦ２．３ａＦ２
　、　Ｃ；ａ　Ｆ２等のフッｘ化物及び、Ｓｉ：＋Ｎ＜
。

非晶、質のＳｉ　Ｎ、ＡΩＮ等の窒化物等の化学的に安
定な誘電体６中に微粒子の原子価効果化合物７を二元同
時スパッタ法により、体積比で４０〜８０％含まれるよ
うに分散混合しで形成された単一の混合膜である。

ＵＶＶＯ２、記録膜５上にＵｖ樹脂を塗布して紫外線で
硬化したもので、このＵ■膜９により光記録媒体１の使
用時における傷やひび割れ等の機械的損傷が防止される
。

原子価効果化合物７は、金属間化合物の一種であり、イ
オン結合的性格の強い電気化学的化合物や等極結合的性
格の強いものが含まれ、合金の中でも特に金属間の結合
が強く、その薄膜は光ビームによる溶融急冷によって非
晶質化が可能である。

また、本発明者らの実験結果によれば、その薄膜は、温
度６０℃、相対湿度８０％ＲＨ下の環境試験においても
、反射率、吸収率の光学特性が１力月以上も何ら変化し
ないことが認識されている。

非晶質は、液体が急冷された組織であり、金属間の結合
が強いものほど急冷で非晶質化し易い。

よた、室温で非晶質が安定に存在するためには結晶化温
度が室温より高くなければならない。

一般に非晶質の結晶化温度は、絶対温度で表したその物
質の融点または液相温度の１／２〜２／３よりやや高い
温度であることが知られている［参照、作花著［ガラス
非晶質の科学Ｊｐ５１゜内田老鶴１１ｉ１　（１９８３
）　］。従って、非晶質の記録ビットが室温で安定に存
在するためには、原子価効果化合物の融点が３００℃以
上であることが望ましい。

また、光記録媒体としての使用を考えると、光記録媒体
上で出力５〜２０ｍＷ程度の光ビームで記録消去できる
ことが必要であり、そのためには原子価効果化合物の融
点は８００℃以下であることが望ましい。

記録ビットを非晶質から結晶化して情報を消去する速度
は、高速化が望まれており、原子価効果化合物は、アモ
ルファスから結晶への相変化が短範囲の原子の移動によ
って達成されるので、その結晶化速度が通常の合金組織
よりも極めて早い。

すなわち、一般に非晶質形成能があるとして知られてい
る共晶組成の合金は、固溶体と固溶体あるいは固溶体と
金属間化合物などの混合組成であるので、その結晶化で
は、それぞれの相の結晶化が起こり、２相分離を伴う。

その２相分離のために非晶質の結晶化では、原子の長範
囲の移動が必要となり、しかも２段階の結晶化となるた
め、その結晶化速度が遅い。一方、金属間化合物では、
相分離を伴わず、短範囲の原子の移動で１段階で結晶化
するため、結晶化速度は極めて早い。このため記録ビッ
トの光ビームパルスにより高速消去が可能である。

原子価効果化合物は、その結晶構造から、ＮａＣ愛型、
逆Ｃａ　Ｆ２型、ＣａＦ２型、　ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅ
型、　ｗｕｒｔｚｔｅ型、　Ｎｉ　Ａｓ型が知られてお
り、いずれの結晶構造も、短範囲の原子の移動によって
アモルファスから結晶への相変化をする［参照、阿部著
「金属組織学序論Ｊ　　ｐ１０９．コロナ社］。

融点が３００℃から８００℃の範囲にある原子価効果化
合物の代表的な実例を次表に示す。

（日本金属学会線「金属データブック］丸善より）また
、記録膜５中に占める原子価効果化合物７の体積比は、
上記のように４０〜８０％が好適であることが実験によ
り確認されている。これは、４０％以下であると、記録
膜５として必要な反射率変化が小さく、８０％以上であ
ると、光記録媒体１として必要な耐久性、橢械的強度等
が低下するためである。

前記記録膜５の実効的な光学厚さはレーザビームＬの１
／２波長以下が好適である。

以上の構成によれば、記録膜５は、原子価効果化合物７
を微粒子として、その相変化を可能にする化学的に安定
な誘電体６中に分散させる構造としたので、記録膜５中
に分散した原子価効果化合物７の微粒子は結晶相と非結
晶相とのいずれの状態にも容易に遷移することができる
とともに、記録膜５として重要な耐久性も著しく向上す
る。

また、記録膜５を局所的にレーザビームしにより短時間
τだけ照射すると、その中に含まれる微粒子の原子価効
果化合物７はレーザビームＬのパワーに比例した温度θ
まで加熱される。・照射が終ると高温になった原子価効
果化合物７は周囲の誘電体６への熱の流出によりＣ＝θ
／２τの冷却速度で温度が低下する。したがって、照射
部内の原子価効果化合物７は、レーザビームＬを強くし
て短時間加熱したときは高速に、レーザビームＬを弱く
して長い時間加熱したときはゆっくりと冷却される。す
なわち、レーザビームＬの照射条件を選択することによ
り、記録膜５の照射部に含まれる原子価効果化合物７を
複素屈折率の異なる非結晶質相あるいは結晶相のいずれ
かの所望する状態にすることができる。その結果、記録
膜５の照射部をその部分の複素屈折率で決まる反射率Ｒ
に返還すること、すなわら、情報の記録・消去ができる
。

また、記録膜５の実効的な光学厚さをシー１１ビームＬ
の波長の１／２以下（第１の反射率極小が生じるより薄
い厚さ）とすることにより、記録膜５は、記録・消去に
際しても共に比較的高い反射率を保有することになり、
情報信号はもとよりフォーカシング信号やトラッキング
信号も大きくとることができる。

以下、具体的な実施例を説明する。

（実施例−１）前記第１図に示した光記録媒体１を作成するのに先立ち
、原子価効果化合物としてＡｕ　Ｓｎ微粒子をＢｉ２Ｏ
３誘電体中に分散させた混合膜サンプルを膜厚を変化さ
せ、以下のようにして作成し、Ａｕ　Ｓｎ記録膜サンプ
ルとの比較をした。

３０ｎ＋ｍｘ　４５ｍｍのＰＭＭＡ基板上に、高周波２
元同時スパッタ法でＡｕ　ＳｎターゲットとＢ１２ｏ３
ターゲツトへ印加する高周波出力を変化さ往て、ＡＵ　
Ｓｎ微粒子の体積比が６０％の混合膜ナンブルを形成し
た。この場合、へ〇Ｓｎ記録膜と比べ、複素屈折率ｎ−
１ｋの内、係数ｋが著しく小さくな、ることから、成膜
直後（ａＳ　　ｄｅｐｏ状態）の非晶質状態では、読出
し用レーザビームの反射率は干渉効果により、薄膜によ
って約１０％から５５％まで大ぎく変化した。

また、結晶化用（消去用）レーザビームの照射によって
混合膜サンプルのＡＵ　Ｓｎ微粒子を結晶化した後は、
係数ｋが大きくなることから、干渉効果がなくなり、読
出し用レーザビームの反射率は、膜厚５００Ａ以上では
約４０％となり、膜厚によりあまり変化がないことが判
明した。

以上のことから、光記録媒体１としては、混合膜中のＡ
ｕ　Ｓｎ微粒子の結晶及び非晶質状態で反射率が約３０
％と大きく変化する膜厚約８００人の混合膜が最適であ
ることが判明した。

上記結果に基づいて、ＰＭＭＡ基板上に膜厚８００人の
Ａｕ　Ｓｎ微粒子をＢ！２０３誘電体中に６ｏ％混合し
て成る混合膜を成膜し、記録膜５とした。そして、この
記録膜５上にＵＶ樹脂を塗布し紫外線を照射して硬化さ
せてＵｖ膜９を形成し、光記録媒体１を形成した。

次に、このようにして作成された光記録媒体１を駆動装
置のスピンドルモータ（図示せず）に装着し、回転数１
１０００ｒｐで第２図に示すようにレンズ１１で集光さ
れたレーザビームＬを照射して、記録及び消去の特性を
調べた。

出力１１ｍＷ、パルス幅１００ｎｓの記録用レーザビー
ムを照射して、非晶質化し、次いで非晶質化した記録部
分に出力５１１１　Ｗ、パルス幅２０μｓの消去用レー
ザビームを照射し、結晶化＜’ａ去）した。このような
記録／消去を繰り返し実行したところ、約１０３回の記
録／消去の繰り返し後であっても、記録ｇ１５には何ら
変化は生ぜず、安定して記録／消去ができることが判明
した。また記録／消去のＳ／Ｎ比も初期時と約１０３回
の繰り返し後でほとんど変化しなかった。

このように、本実施例によれば、記録／消去を繰り返し
行っても、レーザビームの照射により記録膜５に蒸発に
よる穴の形成等が生ぜず、安定した記録／消去が可能と
なる。従って、穴形Ｘ成防止用の保護膜を設ける必要が
なく、製作工程も短縮できるので、安価な光記録媒体を
提供できる。

また、安定した化合物である原子価効果化合物の相変化
を利用しているので、経年変化による情報消滅のおそれ
がなく、さらに、高いレベル信号を得ることも可能とな
った。

［発明の効果］以上、説明したように本発明によれば、融点が３００℃
乃至８００℃の原子価効果化合物を化学的に安定な誘電
体中に混合して成る混合膜を記録膜としたので、耐久性
に優れ、長期間にわたって安定した記録・消去が可能と
なる。しかも、再生時に高い信号レベルを得ることが可
能となる。

その結果、信頼性の高い光記録媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光記録媒体の一実施例の構成図、
第２図は同記録媒体の記録・消去動作の説明図である。１・・・光記録媒体　　　　　３・・・基板５・・・記
録膜　　　　　　　６・・・誘電体７・・・１原子価効
果化合物　　９・・・ＵＶ膜落第１図２図手続？ｆｌｌ　ＪＪＥ書（自発）昭和６２年６月２ｂ日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ビームの照射条件応じて基体に積積された薄膜
を結晶質と非晶質との間で可逆的に相転移させることに
より情報の記録・消去を行う相変化型の光記録媒体にお
いて、前記薄膜を、融点が３００℃乃至８００℃の原子価効果
化合物を化学的に安定な誘電体中に混合して成る混合膜
としたことを特徴とする光記録媒体。
（２）前記混合膜は前記原子価効果化合物を前記誘電体
中に体積比で４０％乃至８０％混合して成ることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。
（３）前記混合膜は、ＡｎＳｎ、ＡｕＩｎ＿２、ＢｉＴ
ｅ、ＳｎＡｓ、ＣａＳｂ、ＧｅＴｅのいずれかの原子価
効果化合物をＢ＿２Ｏ＿３、Ｓｂ＿２Ｏ＿３、Ｂｉ＿２
Ｏ＿３、ＰｂＯ、ＳｉＯ＿２、Ｔａ＿２Ｏ＿５等の酸化
物誘電体またはＢｉＦ＿３、ＬｉＦ、ＰｂＦ＿２、Ｍｇ
Ｆ＿２、ＢａＦ＿２、ＣａＦ＿２等のフッ化物誘電体ま
たはＳｉ＿３Ｎ＿４、非晶質のＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化
物誘電体のいずれか１種または２種以上の誘電体中に混
合して成ることを特徴とする特許請求の範囲１項に記載
の光記録媒体。