JPH01100746A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、記録層にレーザビーム等の光ビームを照射
することにより、記録層の光ビーム照射部分に光学的特
性の変化を生じさせて情報を記録消去すると共に、この
光学的特性を検出して情報を再生するいわゆるイレーサ
ブル光ディスク等の情報記録媒体に関する。

（従来の技術） 情報の記録再生に加えて、情報を消去することができる
イレーサブルタイプの情報記録媒体は、従来、ガラス又
はプラス、チック材料（例えば、ポリメチルメタクリレ
ート等のアクリル樹脂）で形成された基板と、この基板
の上に蒸着又はスパッタリング等によって成膜された以
下に説明する材料の記録層とから構成されている。この
記録層は、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｂ等の金属若しくは半
金属、又はこれらの合金の薄膜で形成されており、例え
ば、Ｇｅ１５ＴｅＢ５の組成を有している。この場合に
、必要に応じて記録層の基板側及び（又は）外側に５ｉ
０２．ＡＩＮ等の透明誘電体で形成された保護層を設け
、記録層を酸化等から保護している。

このような光記録媒体における情報の記録及び消去は、
従来、以下のように行われている。先ず、記録層に光ビ
ームを全面照射して加熱徐冷し、記録層全体を原子が規
則正しく配列された結晶状態にする。次いで、記録層に
情報書込み用の光ビームを照射する。この書込み用の光
ビームとしては、出力が大きくパルス幅が短いパルス光
が用いられ、これにより光ビーム照射部分が加熱急冷さ
れ、その部分が結晶構造が乱れたいわゆる非晶質状態と
なる。このような非晶質状態では、結晶状態よりも反射
率が低く、また、透過率が高いので、これにより情報が
記録されたことになり、このような反射率等の差を検出
することにより情報を読取ることができる。情報の消去
に際しては、記録層の情報記録部分に比較的出力が小さ
くパルス幅が長い光ビームを照射し、その部分を加熱徐
冷することにより非晶質状態から結晶状態に変化させる
。

即ち、従来のイレーサブルタイプの情報記録媒体は、結
晶状態及び非晶質状態の間の可逆的な相変化を利用して
情報の記録消去を行なうことができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような従来の情報記録媒体は、
情報の記録部分が非晶質状態であるが、非晶質状態は結
晶状態に至る準安定状態であるため、通常エネルギーを
加えることにより容易に結晶状態に変化してしまい、不
安定であるという欠点がある。従って、−旦記録された
情報が損われてしまう虞がある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、記録された情報を安定して保持することができる情報
記録媒体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照
射により相変化を生じる記録層とを有し、この相変化に
基く光ビーム照射部分の光学的変化により情報を記録消
去し、その光学的変化を検出して情報を読取る情報記録
媒体であって、前記記録層は、−綴代 ％式％ の合金で形成されており、Ｘｌ　　ｙが原子％で夫々２
０≦Ｘ≦８０、Ｑ＜ｙ≦２０の範囲内であり、ＭがＡｕ
及びｐｔから選択された少なくとも１８の元素であるこ
とを特徴とする。

（作用） 記録層を上述のような組成で形成する場合には、記録層
に光ビームを照射することにより、結晶状態と非晶質状
態との間で相変化を生じる。この場合に２つの異なる光
ビーム照射条件を設定することにより、結晶状態及び非
晶質状態のいずれの状態にもなり得るので、これらの変
化は可逆的であり、これにより情報を記録及び消去する
ことができる。この場合に、上述の組成の場合には、非
晶質状態であっても構造が極めて安定である。

従って、記録した情報を安定して保持しておくことがで
きる。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について具
体的に説明する。第１図はこの発明の一実施例に係る情
報記録媒体の概略を示す断面図である。基板１は透明で
経時変化が少ない材料、例えば、ポリメチルメタクリレ
ートのようなアクリル樹脂又はガラスで形成されている
。この基板１の上には記録層２が形成ｉれている。この
記録層２は一般式（Ｓ　ｂ　＋００−Ｉ　Ｔ　ｅ　＊　
）　１００−ｙ　Ｍ　ｙで表される組成の合金で形成さ
れており、ｘ、ｙが原子％で夫々２０≦Ｘ≦ｇｏ、Ｑ＜
ｙ≦２０の範囲内であり、ＭがＡｕ及びｐｔから選択さ
れた少なくとも１種の元素である。この組成範囲の合金
は結晶状態と非晶質状態との間で相変化させることがで
き、非晶質状態で安定である。記録層２の主体である５
ｂ−Ｔｅ合金は、その結晶状態と非晶質状態との間の変
化がＴｅが　　乃至１００原子％で起り得る。しかし、
Ｓｅが８０原子％を超えると、情報記録部分（以下記録
マークという）の反射率が時間と共に変化して記録マー
クが不安定であり、また、Ｔｅが２０原子％未満である
とｓｂの偏析に起因する縞模様が発生する。このため、
５ｂ−Ｔｅ合金の組成を上述の範囲に規定する。また、
この記録層２には上述したようにＡｕ及びｐｔＯ中から
選択された少なくとも１種の元素が２０原子％以下の含
有量で含有されている。

記録層２をこのような組成にすることにより極めて安定
に情報を記録することができる。これらの元素の含有量
が２０原子％以内であれば、５ｂ−Ｔｅ合金の構造を損
わず、結晶状態と非晶質状態との間で相変化し得るが、
２０原子％を超えた場合には、５ｂ−Ｔｅ合金の構造が
損われてしまい、所望の相変化を得ることができない。

従って、これらの元素の含有量を２０原子％以下とする
。この記録層２は、真空蒸着法又はスパッタリング法で
形成することができる。

記録層２の上には保護層３が形成されている。

この保護層３は、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン等の熱可遡性樹脂、又は紫外線硬化型の樹脂（いわ
ゆる２ｐ樹脂）等で形成されており、記録層２が損傷し
ないようにする機能を有している。また、この保護層３
は、場合によっては５ｉ０２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、
又は、ＡＩＮ等の窒化物で形成することもできる。この
保護層３は、スピンコード法、蒸着法又はスパッタリン
グ法等によって形成することができる。この保護層３の
層厚は２００人乃至数十μｍ程度であることが好ましい
。

第２図はこの発明の他の実施例に係る情報記録媒体の概
略を示す断面図、である。この実施例においては、記録
層２を挟むようにして配設された誘電体保護層４．５が
設けられている以外は、第１図に示すものと同一である
。即ち、基板１の上に誘電体層４、記録層２、誘電体層
５及び保護層３がこの順番で積層されて構成されている
。この誘電体層４，５は、レーザビームの照射により記
録層２が飛散したり、穴がおいてしまうことを防止する
機能、及び、例えばアクリル基板を使用した場合に、記
録層２が水分の影響を受けることを防止する機能を有し
ている。この誘電体層４，５は５ｉ０２又はＡＩＮ等で
形成されており、記録層２と同様に、スパッタリング等
で形成することができる。誘電体層４．５は約１０人乃
至数十μｍであることが好ましい。

次に、このような情報記録媒体の初期化、記録（書込み
）、再生（読取り）及び消去について説明する。この実
施例の情報記録媒体は基板１側からレーザビーム等の光
ビームが照射されて、情報が記録、再生及び消去される
。

初期化 成膜直後の記録層２は通常非晶質状態であるので、記録
層２を結晶状態にする。この場合に、例えば、記録層２
に順次光ビームを照射して記録層２全体を加熱徐冷し、
結晶状態に変化させる。

記録 記録層２に出力が大きく幅が短いパルス状の光ビームを
照射し、この照射領域を加熱して溶融させた後急冷する
ことにより非晶質の記録マークを形成する。

再生 記録マークを形成した記録層２に出力が小さい光ビーム
を照射し、その反射光の強度を検出することにより情報
を読取る。即ち、非晶質状態の記録マークと結晶状態の
その他の部分とで、反射光の強度が異なるので、この反
射光強度の差を検出することにより情報を読取ることが
できる。

消去 記録層２の記録マーク部分に、記録時の光ビームよりも
小さな出力で幅が長いパルス状の光ビームを照射する。

これにより、記録マークが加熱徐冷されて結晶状態に変
化し、情報が消去される。

次に、この実施例の情報記録媒体を実際に作成して試験
した試験例について具体的に説明する。

試験例１ 外径１３０ＩＩＩＩｌ及び厚さ１．２ｍｎ＋のポリメチ
ルメタクリレート製基板を準備し、これを十分に洗浄し
た後、スパッタリング装置に設置した。このスパッタリ
ング装置内にｓｂツタ−ット、Ｔｅターゲット及びＭで
示される元素のターゲットを準備し、これらの同時スパ
ッタリングにより基板の上に記録層を形成した。このス
パッタリングの際に、基板を回転させることによりこれ
らの元素が均一になるように、また、スパッタリング速
度が一定になるようにした。この場合に、ターゲットの
組成を変化させ、記録層の組成を種々変化させた複数の
サンプルを作成した。この際の記録層の厚さは全て１０
００人とした。これらサンプルでは、記録層の上に紫外
線硬化樹脂をスピンコードし、これに紫外線を照射して
硬化させ、保護層を形成゛　した。このようにして、作
成した情報記録媒体サンプルをスピンドル上に載置し、
このサンプルを静止した状態で、波長８３０ｎｍの半導
体レーザを、光学ヘッドのコリメータレンズ及び対物レ
ンズ光学ヘッドによりビーム形を約１μｍに絞って各サ
ンプルの記録層に照射した。その結果、いずれのサンプ
ルの記録層も非晶質状態であったのが、半導体レーザビ
ームを照射した部分が全て結晶状態に変化した。

次に、これら情報記録媒体サンプルの情報の書換え可能
性、即ち、記録−消去−再記録の可能性を評価するため
に、出力及びパルス幅が異なる２種類のパルス状のレー
ザビームを交互にサンプルの記録層に照射し、その異な
る条件のレーザビーム照射の間に０．１乃至０．２ｍＷ
の小さい出力のレーザビームを照射し反射光の変化を測
定した。

先ず、各サンプルの初期状態の記録層に、出力が１０　
ｍ　Ｗ　ｓパルス幅が１００ｎｓｅｃの記録用のレーザ
ビームパルスを照射した。その結果、レーザビーム照射
部分が加熱急冷され、その部分の構造が変化し、反射率
が低い状態となった。この部分に、出力が３　ｍ　Ｗ　
ｓパルス幅が１μｍの消去用のレーザビームパルスを照
射した結果、その照射部分の構造が変化し、反射率が高
い状態となった。

この反射率は、大出力短パルス幅のレーザビーム照射後
に低下し、また、小出力長パルス幅のレーザビーム照射
後に増大し、この反射率変化は可逆的であった。この可
逆的変化は、記録層の主体となるｓｂ’ｒｅ合金におい
て、Ｔｅが　　乃至１００原子％の範囲内のサンプルの
場合に生じたが、Ｔｅが８０原子％を超えたサンプルで
は記録マークの反射率が時間と共に変化した。また、Ｔ
ｅが２０原子％未満のサンプルでは記録層にｓｂの偏析
が原因の縞模様が生じ、情報の記録上不都合であった。

反射率が低い記録部分と反射率が高い非記録部分との構
造の差を比較するために、これらの部分を透過型電子顕
微鏡を用いて回折パターンを観察した。情報記録媒体サ
ンプルから保護層を剥離して記録層の回折パターンをと
ったところ、レーザビームが照射されていない初期状態
では非晶質に特有のハローパターンが確認された。一方
、記録マークについては、初期状態に近い非晶質特有の
ハローパターンが確認された。また、消去部分では、結
晶により回折されたリングとスポットとが得られ、結晶
状態であることが確認された。

試験例２ この試験例においては、記録マークの安定性について試
験した。情報記録媒体サンプルとして試験例１と同様の
手法で、第２図に示す層構成のものを作成した。先ず、
試験例１と同様のガラス基板の上に、５ｉ０２ターゲツ
トを用いたスパッタリングにより１０００人の５ｉ０２
層を成膜した。

この５ｉ０２層の上にｓｂツタ−ット、Ｔｅターゲット
及びＡｕターゲットの３元同時スパッタリングにより、
各ターゲットへの投入電力を調整して（Ｓｂ４ｏ　Ｔｅ
ｂ　ｏ　）９　ｓ　Ａｕ５の記録層を１０００人の厚み
で成膜した。更にこの記録層の上に、５ｉ０２層を１σ
００人成膜した。次いで、サンプルをスパッタリング装
置から外し、５ｉ０２層の上に紫外線硬化樹脂をスピン
コードし、これに紫外線を照射して硬化させ、保護層を
形成した（これをサンプルＡとする）。また、記録層を
ｓｂツタ−ット及びＴｅターゲットの２元同時スパッタ
リングで１０００人の５ｂ４ｏＴｅ６ｏで形成し、他の
層をサンプルＡと同様に形成したサンプルを作成した（
これをサンプルＢとする）。

これらのサンプルを３００　ｒｐａ＋で回転させながら
、記録層に半導体レーザの集束ビームを同心円状に連続
光照射し、結晶状態のトラックを形成した。このトラッ
クに記録用のレーザビームを照射し、Ｉ　Ｍ　Ｈｚの信
号を記録した。このサンプルを温度が７０℃及び相対湿
度（ＲＨ）が８５％の雰囲気中に保持して経時的な反射
率変化及びＣ／Ｎ（キャリヤ／ノイズ）の変化を測定し
た。その結果、第３図及び第４図に示すようなデータが
得られた。

第３図は、試験前の記録用レーザビーム照射部分の反射
率をＲｏ、その部分の試験後の経時の反射率をＲとし、
横軸に試験期間をとり、縦軸に反射率変化比Ｒ／Ｒ，を
とって、Ｒ／ＲＯの経時変化を示すグラフ図である。こ
こで、黒丸はサンプルＡを示し、白丸はサンプルＢを示
す。この図に示すように、サンプルＢはＴｅの酸化によ
り反射率が短期間で減少したが、サンプルＡは３ケ月経
過後でも反射率が実質的に変化せず、極めて安定な反射
率を示した。

また、第４図は、サンプルの記録マーク部分における記
録信号のＣ／Ｎの初期値を（Ｃ／Ｎ）ｏ、経時のＣ／Ｎ
を（Ｃ／Ｎ）Ｔとし、横軸に試験期間をとり、縦軸にＣ
／Ｎ変化比 （Ｃ／Ｎ）Ｔ　／　（Ｃ／Ｎ）ｏをとって、（Ｃ／Ｎ）
Ｔ　／　（Ｃ／Ｎ）ｏの経時変化を示すグラフ図である
。この図においても、黒丸はサンプルＡを示し、白丸は
サンプルＢを示す。この図に示すように、サンプルＢは
Ｃ／Ｎか時間の経過と共に徐々に低下したのに対し、サ
ンプルＡは記録信号は極めて安定であり、３ケ月経過後
においてもＣ／Ｈの変化は殆どなく、僅かに３ｄＢ以下
以下紙下したに過ぎなかった。

更に、Ａｕに代えてＰｔを含有させたサンプルを作成し
て同様な試験を行なった結果、Ａｕを含有させた場合と
同様な結果を得ることができた。

［発明の効果］ この発明によれば、情報の記録部分を安定に保持するこ
とができ、信号劣化を極めて少なくすることができる。

従って、情報記録媒体の信頼性を著しく向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の実施例に係る情報記録媒
体の概略を示す断面図、第３図は記録層の反射率変化比
の経時変化を示すグラフ図、第４図は記録層のＣ／Ｎ変
化比の経時変化を示すグラフ図である。 １；基板、２；記録層、３；保護層、４，５；誘電体層
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 杼！Ｌ′に４間　（阿） 第２図 糸を五顆間　（町

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板と、光ビームの照射により相変化を生じる記録層と
   を有し、この相変化に基く光ビーム照射部分の光学的変
   化により情報を記録消去し、その光学的変化を検出して
   情報を読取る情報記録媒体において、前記記録層は、一
   般式 （Ｓｂ＿１＿０＿０＿−＿ｘＴｅ＿ｘ）＿１＿０＿０＿
   −＿ｙＭ＿ｙで表される組成の合金で形成されており、
   ｘ、ｙが原子％で夫々２０≦ｘ≦８０、０＜ｙ≦２０の
   範囲内であり、ＭがＡｕ及びＰｔから選択された少なく
   とも１種の元素であることを特徴とする情報記録媒体。