JPS639039A - 光学情報記録媒体 - 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、レーザー光線を用いた情報記録再生装置に用
いる記録媒体として例えば光ディスク、とりわけ書き換
え可能な光ディスクに関し、その書き換え特性を向上さ
せる構成？提供する。

従来の技術 光ディスク等の光学情報記録媒体において記録層を薄く
する一つの流れがある。その狙いは、主として記録部の
熱容量を下げて変化に必要なエネルギーを低減化する（
高感度化）ことであり、同時に光の干渉効果を利用しや
すくして記録前後の反射光量又は透過光量の変化を大き
クシ、大きい信号を得る（高Ｓ／Ｎ化）ということであ
る。もちろん、記録層を単純に薄くするというだけでは
、かえって記録層における光吸収効率が低下して感度が
下がってしまう。そこで、例えば１９６６年にドーパ−
社から発行されたヘブンズの著書「固体薄膜の光学的性
質」Ｐ２Ｏに記載のマ）　ＩＪフックス法により記録層
における光吸収効率を高める工夫がなされている。具体
例として、例えば公開特許公報昭５７−１１１８９号に
は、基板上にムＵ。

Ａｄ等の光反射係数の高い金属薄膜層を反射層として設
け、その上にＴｏ　、　Ｓｓ　、カルコゲン化物合金薄
膜から成る記録層、アクリル樹脂、シリコン樹脂等より
成る被覆層を積層した構成、又更に反射層と記録層との
間に、干渉効果を最大限にすべく光の行路長を調整する
だめの透明な挿間層を追加した構成が示されている。こ
れらの構成においては各層の光学定数をペースに各層の
膜厚が厳密に決定されることになる。

発明が解決しようとする問題点 ところが上述の反射層を有するディスク構造に、カルコ
ゲン化物合金薄膜を記録層として適用し、書き換え型の
光ディスクを構成した場合、光吸収効率としては十分高
いものが得られているにもかかわらず期待される程の高
い感度が得られないことがわかった。

問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題を解決する手段として反射層の材
料に注目し、高い光反射係数に主眼をおいた従来のムｌ
、ムＵ等の金属単体薄嘆層を、光反射係数はムＵ、ムｅ
に比してやや低いが熱拡散率ははるかに小さいムｕＣｒ
合金薄膜に置きかえ、その組成、膜厚を適当に選定する
。

作用 この構成により、ムｕ　−Ｃｒ合金薄嘆は、その比較的
高い光反射率によって媒体の光吸収効率を高く保持でき
る効果と、その熱拡散係数が十分低いことから発生した
熱が逃げにくり、効率よく使えるという効果を合わせ提
供し、高感度な書き換え型光ディスクを実現できる。

実施例 以下、図面に基づいて本発明を詳述する。

第１図に本発明の光学情報記録媒体の一構成例を示す。

図中ａは保護層６側から光を入射させる例であり、ｂは
基材１側から光を入射させる例である。

基本的にはａ、ｂは全く同じ構成であるが基板と各層の
位置関係及び基板に形成する順番の違いが基板及び各層
の材質、製法等に多少の差を生ずる。

基板１としてはＰＭＭ人、ポリカーボネイト等の樹脂又
はガラス等、通常光ディスクに用いられる表面の平滑な
ものを用いるが、ａタイプの場合は、基板が透明である
必要は無く表面の研摩された金属板、セラミックス板を
も用いることができる。光ディスクの場合、通常基材平
面７はレーザ光線を導くために、スパイラル又は同心円
状のトラックで覆われている。

２は反射層であって本発明においてはムＵとＣｒの合金
薄膜を用いる。ムＵとＣｒの組成比としては後に述べる
利用でＣｒ　の濃度が２〜３０　ａｔ％程度が適当であ
り、膜厚としては１００〜５００人程度が適当である。

ＡｕＣｒ　合金層は例えばＡｕＣｒ　合金ターゲノ）ｔ
−用いたスパッタリングの方法、又はＡｕとｃｒ２別々
のソースから蒸着する共蒸着の方法を用いて形成する。

３．５は透明体層であって、５ｉ０２．　Ａ３２０５．
　ＺｎＳ。

ＺｎＳθ　等の誘電体薄膜をこれもスパッタリング。

蒸着等の方法で形成する。これらの層の働きは、１つに
は記録層４が記録、消去を繰り返した時に破壊されるの
を防止することであり、１つには先に述べた多重干渉効
果を利用して記録層４への光吸収効率を高めることであ
り、同時に記録前後の反射光量又は透過光量を大きくし
てＳ／Ｎを上げることである。各層の膜厚はマトリック
ス法によって厳密に決定することができる。ただし場合
によっては２つの透明体層のうち片方又は両方の無い構
成も考えられる。これは記録層４の材料系によっても異
なってくるが、この構成を例えばいわゆる追加記録型の
書き換えないタイプの記録材料に適用する場合には前述
の破壊防止効果はあまり必要でなく、光学的な効率のみ
を考えれば良いことになり、特に光の入射側の透明体層
Ｂ５は必ずしも必要ではなくなる。

記録層４の材料としては、書き換え型の場合は例えばＴ
ｏ　、　Ｓｓ　ｅペースとするカルコゲン化物合金等、
結晶相とアモルファス相の間で熱的プロセスに基づき可
逆的な構造変化をおこす物質、又光磁気記録に用いられ
る希土類元素と遷移金属元素とをペースとする物質等も
用いることができる。

６は保護層であって樹脂をスピンコードしたり、基材と
同様の樹脂板、金属板を接着剤を用いてはり合わせたり
して形成される。

次に、反射層にＡｕ　−Ｃｒ合金を用いる理由について
説明する。

第２図は、回転する相変化材料に信号を記録し、それを
消去するに必要なレーザースポットの形と強度分布、そ
してレーザースポットが通過した場合のトラック上のあ
る点における温度変化の様子を示したものである。図中
ａは記録、すなわち結晶相からアモルファス相への変態
に用いるレーザースポット２表わしている。発光波長を
８００ｎｍとすると回折限界付近まで絞り込まれたレー
ザースポットは強度の半値幅で約１μの大きさの円形に
なり、その強度はガウス分布をしていて、中心は非常な
高密度エネルギーを有している。従って、このスポット
上を回転しているディスク上の１トラツクがよぎると照
射を受けた部分は急激な昇温を示し、瞬時にして記録材
料層の融点を突破するが、スポットが通過してしまうと
、熱は急速に周囲に拡散し照射部は液相から結晶化の時
間的余裕のないまま冷却され、アモルファスとなる。こ
の際、重要な点は、実際に光の照射を受けている時間は
、熱拡散に要する時間に比べて極めて短かく、この間は
発生した熱は周囲に拡散する割合が小さい。即ち、記録
時においては、ひたすらに光学的な効率を高めることが
感度の向上につながり、このことは反射層としては光反
射係数のできるだけ大きいもの、例えばムＵ、ム１等が
有利なことを示している。

一方すは、消去、すなわちアモルファス相から結晶相へ
の変態に用いるレーザースポットを表ゎしている。この
場合は、ａに比してトラダク方向に長い形状のスポット
が用いられる。強度はやけリガウス分布をしているが、
中心部でも乙の場合のように極だって高エネルギー密度
であるというわけではない。そこで、このスポット上を
、やはり回転しているディスク上の記録済のトラックが
よぎると、照射部は比較的ゆるやかな昇温を示し、結晶
化温度を通過し、しばらくそのまま保持され、やがて又
比較的ゆるやかに冷却され記録部（アモルファスであっ
た部分）は結晶化される。即ち、信号が消去されたわけ
であるが、この際、重要な点は周囲への熱拡散は実際に
光の照射を受けている間も進んでいるということであっ
て、消去過程においては光の吸収効率と同様に周囲の熱
拡散効率をも加味して考えなければいけないということ
である。元ディスクの第１図の構成において反射層は、
いわばヒートシンクの働きをしている。つまり、熱の逃
げやすさは、反射層を構成する材質によって大きく影響
を受けると言える。つまり、１人Ｕ、ムでは熱の良導体
としては有名であり消去過程においては不利である。

第１表は比較的薄膜を形成しゃすく、かつさびにぐい金
属としてＮｉ　、　Ｃｒ　ｆ選び、その３００°Ｋにお
ける熱的性質をムＵ　ならびにムｕ−Ｃｒ合金と比較し
たものである。この表から人ＵはＮｉ、　Ｃｒに比べて
一桁も熱が逃げやすいこと、ムｕｑ４ｃｒ６合金はＮｉ
　、　Ｃｒ等に比較しても熱の逃げにくい性質をもって
いることが明らかであり、反射層として用いた時、すぐ
れた消去感度を示すことになる。

第１表　金属の熱拡散率 第３図は、上記金属の膜厚と反射率の関係を調べた結果
を示す。図中ａはポリカーボネイト基材の上に直接形成
した場合、ｂはＺｎＳ基板の上に形成した場合である。

この図からムｕｇ４ｃｒ６膜はポリカーボネイト基材に
着けた場合ムＵに近い反射率を示し他の金属に比べて効
率が高いこと、ｚｎＳの上に着けた場合は、更にその差
が顕著になることが分かる。つまり、これを反射層とし
て用いれば、すぐれた記録感度を示すことになる。

すなわち、ムｕｑ４ｃｒ６を反射層に用いれば記録。

消去のどちらの場合も高感度な記録媒体を形成すること
が可能となるわけである。

以下、更に具体的な例をもって本発明のＡｕ−Ｃｒ合金
の組成限定の根拠、膜厚を限定する根拠を説明する。

実施例１ 上述したように、記録感度を決定する要因は、記録層に
吸収される光量であり、それは反射層の当該波長におけ
る反射係数によって決定される。

第２表は、厚さ４００人のムｕ　−Ｃｒ合金薄膜の組成
を変えた場合の光学定数と、１例としてＺｎＳ基材上で
の反射率との関係を調べた結果を示す。

この表と第３図を比較してからＣｒの濃度が２０％まで
は十分大きい反射率が得られること、また２６％になっ
てもＮｉ　、　Ｃｒに比べて同等以上の反射率が得られ
ること、つまり高い記録感度が得られることが分かる。

（以下　余　白） 第２表　ムｕ　−Ｃｒ合金の反射率 実施例２ 実施例１の内容を検証する手段として第４図に示す構成
の静的な評価装置金層い、第１図すの構造で反射層のみ
を色々に変えたテストピースの記録／消去感度を調べた
。テストピースは大きさが１２Ｘ１ａＸ１．２・（Ｉｆ
ｆ）のポリカーボネイト樹脂の基板上に、厚さ９００人
のＺｎＳ層、厚さ４００人のＴ６４５Ｇ６１５Ｓ６１（
１８１）３０４元系記録層（特願昭６０−２１１４７０
号）、厚さ１７００人ノＺｎＳ層、更に厚さ４００人の
Ａｕ　−Ｃｒ系反射層を順次積層し、更にアクリル系樹
脂を用いて基板と同じポリカーボネイト材を張り合わせ
て形成した。各層の形成方法としては電子ビームを用い
た真空蒸着法を用い、多元膜の場合は、それに見合う数
のソースとガンを用意し、各元素を別々にレートコント
ロールして望む組成を得た。

第４図において、半導体レーザー１１を出た光１２は、
第１のレンズ１３で平行光をされた後、第２のレンズ系
１４で円いビームに整形され、ビームスプリッタ−゛１
５．λ／４板１６を介して第３のレンズ１７で収束され
ＸＹステージ１８上のテストピース１９上に照射される
。この際、半導体レーザーはパルスジェネレイタ−２０
で直接駆動し、任意に照射パワー、照射時間を選んで、
テストピース上の変化を調べる。レーザー照射部の変化
は記録の前後にレーザパワーを弱くして照射し、その反
射光２１をレンズ１７及びビームスプリッタ−１５を介
して第４のレンズ２２に導き、光デイテクタ−２３に集
光して、その出力変化で確認する。

記録感度（結晶→アモルファス）は、例えば照射時間を
一定にしておいて照射パワーを変化させた場合に記録が
開始する照射レーザーパワーで定義できる。第３表に測
定結果の一例を示す。この表より照射時間を限定した場
合、特に短い照射時間の場合はＡｕ　−Ｃｒ合金を反射
層に用いたサンプルがＣｒ　、　Ｎｉを用いたサンプル
に比べて高い記録感度を有すること、とりわけＣｒ　の
濃度が２゜ａｔ％以下の領域においてＡｕｉ用いたサン
プルと同等の感度を有することがわかる。

（以下余　白） 第３表　記録感度の比較 又、消去感度（アモルファス−結晶）はむしろ消去に要
する照射時間が短かいほど高いと考え、消去スピードと
いうように言い変えてもさしつかえないが、例えば照射
パワーを一定にしておいて照射時間を変化させた場合に
、結晶化が開始する最短照射時間で定義できる。第４表
に測定結果の一例を示す。この表より照射パワーを限定
した場合、特にパワーの小さい場合にはＡｕ　−Ｃｒ合
金を反射層に用いたサンプルが人Ｕ　を用いたサンプル
に比べて速い消去速度を有すること、とりわけＣｒ農度
が１ｏａｔ％以上の領域においてＣｒ　、　Ｎｉを用い
たサンプルと同等の感度を有することがわかる。

第４表　消去速度の比較 即ち、Ａｕ　−Ｃｒ合金においてＣｒ＃度分２〜３０＆
ｔ％、とりわけ１ｏ〜２０　ａｔ％の範囲に選べば、記
録、消去のいずれにおいても高い感度が得られることが
確かめられた。

次に、膜厚の選定理由について説明する。

実施例３ 第３図からムｕ　−Ｃｒ層の反射率は膜厚で変化し、４
００人〜６００人で飽和すること、又２ｏＯ人程度で飽
和値の６０係を十分越えることがわかっている。これよ
り、ＡｕＣｒ　層の膜厚を、ある程度厚くする方が光の
吸収効率が高まり感度が向上すると考えられるが、同時
にヒートシンクとしての熱容量が増大するために、昇温
しにくくなり逆に感度が低下するとも考えられる。そこ
で、最適な反射層の厚さを決定するために反射層の＠厚
をパラメーターとして実施例２で説明したサンプルピー
スを用意し、同様の感度比較を行なった。

第５図はその結果を表わしたものであって、例えば第５
図乙に示したように、照射パルス＠を０．２μｓとしだ
場合、記録開始パワーは１ｏｏ〜１０００人の範囲で大
差がないこと、つまり光の吸収と熱容量の増大が互いに
キャンセルしあっていることがわかる。又、第６図すに
示したように照射パワーを２ｍＷとした場合、消去開始
照射時間は膜厚の増大とともに増加する傾向が有り、熱
容量が影響してくることがわかる。即ち、膜厚として１
ｏｏ〜８００人の範囲に選べば、記録、消去のどちらの
感度をも高く保持できることが分かった。この傾向はＡ
ｕＣｒ　の組成を前述のＣｒ　が２〜３０　ａｔ％の範
囲で選んでも大差なかった。

発明の効果 以上、述べたように光吸収効率を高めるだめの反射層を
有する多層膜構造の光記録媒体において、反射層の材料
として、反射係数が大きく、かつ熱拡散率の小さいＡｕ
　−Ｃｒ金合金用いて、従来のムＵ。

Ａ５　等の反射層を用いる場合に比べて、記録感度は下
げることなく、より高い消去感度を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録媒体の一実施例の構成を示す断面
図、第２図は本発明の記録媒体を元ディスクに応用した
実施例において、記録、消去に用いるレーザースポット
の形、パワー分布、お・よび照射部の温度変化の関係を
示した図、第３図は本発明のムｕＣｒ　反射層と他の反
射層との反射率の差を膜厚との関係で示した特性図、第
４図は本発明の記録媒体の特性を調べるための測定装置
の構成図、第５図は本発明のＡｕＣｒ　反射層の膜厚と
記録。 消去感度の関係を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 空間的ａ１（μ７ｒＬ） 時ｒ罰棗１ヒ（ｓｅｅ） 第２図 （ｂ） 二間杓位置（ぶ広） Ｂ４〒青Ｆｒ　’ｌ　ｉヒ　（５ｅｅ）第３図 入−δＸηｍ 入−３３０７７匁 膜　鼻（Ａｏ） 第４図 第　５　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を吸収し、物理的又は化学的変化を生ずる記録
   層と、上記記録層への光吸収効率を高めるための光反射
   層と、これら二つの層の中間に有って光の行路長を調節
   し、記録前後の反射光量の変化を大きくするための透明
   体層とを基板上に備え、上記反射層がＡｕ−Ｃｒ合金を
   主成分とする薄膜で形成されることを特徴とする光学情
   報記録媒体。
2. （２）Ａｕ−Ｃｒ合金薄膜の組成をＡｕ＿１＿０＿０＿
   −＿ｘＣｒ＿ｘとした時、ｘを２≦ｘ≦３０の範囲に選
   ぶことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情
   報記録媒体。
3. （３）ｘを１０≦ｘ≦２０の範囲に選ぶことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の光学情報記録媒体。
4. （４）Ａｕ−Ｃｒ合金薄膜の膜厚を１００〜８００Åの
   範囲に選ぶことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学情報記録媒体。
5. （５）記録層が、結晶相とアモルファス相との間で可逆
   的に相変態を起こし得る材料薄膜で構成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報記録媒体
   。