JPH01149239A - 光学式情報記録媒体 - 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等の光学的手段を用いて情報信号
を高密度かつ高速に記録再生し、かつ書き換え可能な光
学式情報記録媒体に関するものである。

従来の技術 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録再生を行う
技術は公知であり、現在文書ファイルシステム、静止画
ラアイルシステム等への応用が行われている。また書き
換え可能型の情報記録システムについても研究開発がな
されており、事例が報告されている。光ディスクの記録
をつかさどる光学的活性層には主にＴｅ、Ｓｅなどのカ
ルコゲン、またはその化合物（カルコゲン化物）を主成
分としている。これらの物質においては、加熱・冷却の
条件を変えることによりアモルファス相と結晶相の間で
可逆的に相変化させることができる。このとき結晶相と
アモルファス相とで光学定数が変化し反射率が変化する
ので、これを光学的に検出することにより情報の再生を
行うものである。

アモルファス相は、例えば強（て短いパルスレーザ−光
を照射し、照射部を液相まて昇温し、その後急冷するこ
とににより得られる。一方結晶相は、例えば弱くて長い
パルスレーザ−光を照射して、アモルファス相を加熱・
徐冷することにより得られる。光学定数の変化は主に反
射率の変化として観測される。

書き換え可能型光ディスク装置の場合には、アモルファ
ス相を記録された信号に対応させ、結晶相を消去した状
態に対応させる。すなわち、結晶の海のなかにアモルフ
ァスの島が浮かんでいる状態が情報の記録されたパター
ンである。この方が逆の場合と比べて高速なスイッチイ
ンクが要求される記録時に急冷条件で対処できるので、
有利である。

これまでに提案されている光学的活性材料の具体例とし
ては、例えば、Ｇ　ｅ　１５　Ｔ　ｅ　ｓ　ＩＳ　ｂ２
Ｓ２（特公昭４７−２６８９７号公報）、Ｔｅ−Ｇ　ｅ
　−Ａ　ｕ系合金（特開昭６１−２１９６９２号公報）
　、Ｔｅ−Ｇｅ−８ｎ−Ａｕ系合金（特開昭６１−２７
０１９０号公報）等がある。

発明が解決しようとする問題点 しかし、アモルファス相と結晶相の間の相変化を利用す
る相変化型光ディスクでは、古い信号を消去する場合、
完全に消去できず消し残りを生ずる場合があった。消し
残り信号は、次に書き込まれる信号にとってはノイズと
なるために相変化型光デイスク実現のために大きな問題
の１つとなっている。

消し残りを生じる最大の原因は、信号を消去したときの
結晶状態が、記録ビットが存在していた部分と存在して
いなかった部分では異なるために、光学的特性（反射率
）にも差が生じるためと考えられる。

問題点を解決するための手段 光、または熱等の手段を用いて光学定数の変化を生じさ
せることにより、情報の記録、再生、消去を行う光学式
情報記録媒体において、光学定数の変化を示す記録薄膜
中に、金属あるいは半金属のフッ化物を含ませる。

作用 本発明によれば、記録薄膜中の光学的活性材料（光また
は熱等の照射によって、アモルファスと結晶の間で相変
化を起こす母材量）の結晶粒が必要以上に巨大化するの
をフッ化物が抑制するものと考えられ、結果として消し
残り信号の小さな光ディスクを得ることができる。

実施例 前述のごとく、アモルファス状態と結晶状態の相変化を
利用する相変化型光ディスクにおいては、信号消去時の
消し残りを小さくするということが高い性能を引き出す
のに必要である。

本発明者等は、アモルファス状態と結晶状態の間で相変
化を示す記録薄膜中に、金属あるいは半金属のフッ化物
を添加することにより、消し残りを小さ（することがで
きるという特性を見いだした。

すなわち、消し残りを生じる原因は、信号を消去したと
きの結晶状態が記録ビットが存在していた部分と存在し
ていなかった部分では異なるために、光学的特性（反射
率）にも差が生じることにあると考え、結晶状態を均一
化するための様々な手段を検討した。結晶状態を均一化
するということは結晶粒の大きさを揃えるということを
意味しており、つまり、必要以上に結晶粒が巨大化する
のを防げばよいと考えられ、その目的で金属あるいは半
金属のフッ化物の添加を試みた。ここで添加物として金
属あるいは半金属のフッ化物を選択したのは以下の理由
による。

１）金属あるいは半金属のフッ化物は光学的活性材料と
固溶しないために、記録薄膜の光学的特性をほとんどそ
こなうことなく微結晶間に入り込んで結晶の巨大化を阻
止することができると考えられる。

２）もし、フッ素が元の金属あるいは半金属の元素から
遊離して光学的活性材料中に入り込んだとしても、フッ
素は１価であるために結晶成長の際に原子間の結合を断
ち切って、結晶の巨大化を防ぐことができるものと考え
られる。

このような考え方に基づき実験を行った結果、以下のこ
とが分かった。

１）記録薄膜中に、金属あるいは半金属のフッ化物を添
加することにより消し残り信号を低減することができる
。

２）消し残り信号の低減効果は実験に用いたすべてのフ
ッ化物（フッ化アンチモン：ＳｂＦ３、フッ化銀：　Ａ
ｇＦ、フッ化クロム：　ＣｒＦｓ、フッ化鉛：ＰｂＦ２
、フッ化ニッケル：ＮｉＦ２、フッ化バナジウム：ＶＦ
３、フッ化ビスマス：ＢｉＦ３、フッ化マンガン：　Ｍ
　ｎ　Ｆ　２　）において確認され、特に、フッ化クロ
ム、フッ化鉛、フッ化バナジウム、フッ化マンガン　に
おいてその効果は顕著である。

３）消し残り信号の低減効果は実験に用いたすべての光
学的活性材料（ＴｅＧｅＳｎＡｕ系。

ＧｅＳｂＴｅ系、Ｇｅ５ｂＳｅＴｅ系、ＳｂＡｇＴｅ系
、ＩｎＳｅ系）において確認された。

４）金属あるいは半金属のフッ化物の添加効果は、その
添加量が金属あるいは半金属の量として０．５ａｔ％〜
１０　’ａ　ｔ％含まれるときに最も大きい。

本実施例では実験の都合上検討するフッ化物の種類には
限界があったが、実験に用いた総てのフッ化物において
、その効果が認められたことから考えて、その他の金属
あるいは半金属のフッ化物にも同様の効果があるという
ことは容易に類推できる。

同様に、光学的活性材料においてもアモルファス状態か
ら結晶状態へ相変化する材料であれば、実験で用いた以
外の材料でも同様な効果が期待できるということは容易
に類推できる。

尚、記録薄膜中への金属あるいは半金属のフッ化物の添
加効果の理由として、ここではフッ化物が結晶の巨大化
を阻止していると考えたが、逆にフッ化物が結晶核とな
って、多（の微結晶を形成してしまうために巨大結晶の
成長が抑制されるとも考えられ、その理由は必ずしも明
確ではない。

次に、具体的実施例で説明する。

記録層は真空蒸着、またはスパッタリングなどの方法で
、透明基板の上に形成し、形成後の記録膜はアモルファ
スである。記録媒体の構造を第２図に示す。１は基板、
２は基板を熱から保護するための無機物よりなる耐熱保
護層、３は記録薄膜であるが、この記録薄膜は光または
熱等の照射によって、アモルファスと結晶の間で相変化
を起こす光学的活性材料に、金属あるいは半金属のフッ
化物を添加したものである。４は２と同様な耐熱保護層
であり、５の接着材により６の保護基板を貼り合わせて
いる。記録、再生、消去を行うレーザー光は１の基板側
から入射させる。

基板の材質は、ガラス、石英、ポリカーボネート、ある
いは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用で
きるが、本実施例では１３０ＩｌｌＩｌｌφのＰＭＭＡ
を使用した。

記録薄膜は総て多元蒸着法（最大５元蒸着まで可能）に
より形成し、その膜厚はおよそ１００　ｎ　ｍである。

また、耐熱保護層の材料には硫化亜鉛（ＺｎＳ）を用い
た。耐熱保護層の膜厚は、光学的、および、熱設計的に
最適になるように決定した。具体的には基板側は、１１
００ｎ、記録膜上には２００　ｎ　ｍ設けた。

以上のようにして作製した光ディスクの評価は、特公昭
５９−７１１４０に記載されている方法で、実際に信号
を記録・消去することにより行った。すなわち、信号の
記録は結晶状態のトラック上にｌμ戴φ程度に絞り込ん
だレーザー光を変調して照射することにより行い、信号
の消去は、トラック上で除熱・徐冷を得るために、トラ
ック方向に長く引き延ばした長円形のレーザー光（本実
施例では、１ｘｌＯμｍ）を照射して行った。そして記
録された信号のＣ／Ｎ　（信号対雑音比）と消去したと
きの消去率を測定した。消去率は消し残りが小さいほど
小さくなる（負の方に大きくなる）。

本実施例における具体的な記録・消去条件は以下のよう
である。

・ディスクの線速度（レーザースポットと光ディスクの
相対速度）・・・・・・１０ｍ／ｓ・記録信号周波数・
・・・・・２．５ＭＨｚ・記録パワー　・・・・・・８
〜１５ｍＷ　（盤面上）・消去パワー　・・・・・・１
２〜２５ｍＷ（〃）実施例１ 光学的活性材料であるＴｅｅｏＧｅｔｏＳｎｓＡｕ２ｓ
にフッ化物としてＢ　Ｉ　Ｆ　３１Ｍ　ｎ　Ｆ　２１Ｐ
ｂＦ２を濃度を変えながら添加した光記録薄膜を有する
光ディスクの、Ｃ／Ｎの変化の様子を第２図に、また、
消去率の変化の様子を第３図に示す。なお、この場合の
記録パワーは１０峰、消去パワーは２０ａ＋ｈ’である
。フッ化物の添加濃度は、添加されたフッ化物の金属あ
るいは半金属の膜中における含有濃度で示している。

第２図から以下のことが分かる。

１）フッ化物がＢ　ｉ　Ｆ３．ＭｎＦｚ、ＰｂＦ２のい
ずれであっても、フッ化物の添加によって、Ｃ／Ｈの低
下を招（ことなく消去率を向上させることができる。

２）フッ化物の添加効果は少量でも確認されるが、逆に
多すぎるとＣ／Ｎの低下を招（。最適なフッ化物の添加
量は、添加されたフッ化物の金属あるいは半金属の膜中
における含有濃度が０．５ａｔ％〜１０ａｔ％の範囲で
ある。

３）ＴｅａｏＧｅ　１ｏｓｎ６Ａｕ２ｓへの添加効果は
、Ｍ　ｎ　Ｆ　２とＰｂＦ２の場合において特に大きい
。

なお、作成した記録薄膜をＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ
）で組成分析を行ったところ、Ｂｉ。

ＭｎあるいはＰｂの他にフッ素原子Ｆの存在が確認され
た。

実施例２ 光学的活性材料としてＧｅＳｂＴｅ系、　Ｇｅ５ｂＳｅ
Ｔｅ系、ＳｂＡｇＴｅ系、ＩｎＳｅ系を採用しく具体的
には、ＧｅｘｓＳｂｓｓＴｅｓ。

、Ｇｅ　１ｏｓｂｓｏｓｅ　ｔｏＴｅｓｏ、Ｓｂ２ｓＡ
ｇＳｂ２５Ａ、ｏ、　　Ｉｎ５６Ｓｅ４３）、また添加
するフッ化物としてＳ　ｂ　Ｆ　２　＃　Ａ　ｇ　Ｆ　
＋　ＣｒＦ３．ＮｉＦ２．ＶＦ３を採用して成膜した記
録薄膜を有する光ディスクのＣ／Ｎと消去率を第１表に
示す。

なお、信号の記録パワーと消去パワーはそれぞれ、Ｇｅ
　ｘ　ｓ　Ｓ　ｂ　ｓ　６Ｔ　ｅ　ａ　ｏのとき１２ｍ
Ｗと２０ｍＷ、Ｇｅ　ｘｏｓｂｓｏｓｅ　ｔｏＴｅａｏ
のとき１１ｍＷと２３ａ＋Ｗ、Ｓｂ２ｓＡｇ２Ｓｂ２５
Ａのとき１２＋ｅＷと１７ｍＷ、ＩｎａｓＳｅ４ａのと
き１０ｍＷと２５ｍ％１とした。

また、フッ化物の添加濃度は、総ての場合、添加された
フッ化物の金属あるいは半金属の膜中における含有濃度
が５ａｔ％となるようにした。

第１表から以下のことが分かる。

１）実験に用いた総てのフッ化物（ＭｎＦ２゜ＰｂＦｇ
、　　ＢｉＦ３，５ｂＦ２．ＡｇＦ、ＣｒＦｓｅ　Ｎｉ
Ｆ２．ＶＦｓ）！：：おいて、光ディスクの消去率を向
上させる添加効果が見られる。この効果は実験に用いた
総ての光学的活性材料において確認された。

２）消去率を向上させる効果は、総てのフッ化物に見ら
れるが、とりわけＭｎＦ２．ＰｂＦ２゜ＣｒＦｓおよび
ＶＦｓ　　のとき大きく、５ｄＢ以上の消去率の改善が
見られる。

（以下余白） 発明の効果 本発明によれば記録信号Ｃ／Ｎが大きく、かつ消し残り
信号の小さな相変化型光ディスクを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学式情報記録媒体
の構造を示す断面図、第２図はＣ／Ｎのフッ化物添加量
依存性を示すグラフ、第３図は消去率のフッ化物添加量
依存性を示すグラフである。 １・・・・基板、２・・・・耐熱保護層、３・・・・記
録薄膜、４・・・・耐熱保護層、５・・・・接着材、６
・・・・保護基板。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 Ｃ／Ｎ　　（ｄＢ） 消云竿（ｄＢ）　　　　　圀

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光、または熱等の手段を用いて光学定数の変化を
   生じさせることにより、情報の記録、再生、消去を行う
   光学式情報記録媒体において、光学定数の変化を示す記
   録薄膜中に、金属あるいは半金属のフッ化物を含むこと
   を特徴とする光学式情報記録媒体。
2. （２）金属あるいは半金属のフッ化物が、フッ化アンチ
   モン（ＳｂＦ＿３）、フッ化銀（ＡｇＦ）、フッ化クロ
   ム（ＣｒＦ＿３）、フッ化鉛（ＰｂＦ＿２）、フッ化ニ
   ッケル（ＮｉＦ＿２）、フッ化バナジウム（ＶＦ＿３）
   、フッ化ビスマス（ＢｉＦ＿３）、フッ化マンガン（Ｍ
   ｎＦ＿２）のうちの少なくとも１種であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光学式情報記録媒体。
3. （３）金属あるいは半金属のフッ化物が、フッ化クロム
   （ＣｒＦ＿３）、フッ化鉛（ＰｂＦ＿２）、フッ化バナ
   ジウム（ＶＦ＿３）、フッ化マンガン（ＭｎＦ＿２）の
   うちの少なくとも１種であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の光学式情報記録媒体。
4. （４）記録薄膜中における金属あるいは半金属のフッ化
   物の含有量が、金属あるいは半金属の量で、０．５〜１
   ０ａｔ％含まれることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光学式情報記録媒体。
5. （５）記録薄膜中における光学的活性材料がＴｅＧｅＳ
   ｎＡｕ系、ＧｅＳｂＴｅ系、ＧｅＳｂＳｅＴｅ系、Ｓｂ
   ＡｇＴｅ系、ＩｎＳｅ系のいずれかであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光学式情報記録媒体。