JPH01204236A - 相変化型光記録媒体 - 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、レーザービームの照射により照射部に化学的
変化を起こさせて書き込み・消去を行うことができる相
変化型光記録媒体に関する。

〈従来の技術〉 従来よりレーザービームを利用して情報を記録する材料
としては、金属膜や色素膜などに局所的に孔または変形
を起こさせろことにより情報を記録するため記録情報の
消去が不可能な、いわゆる追記型光記録媒体の他、結晶
・非晶質間の転位を利用して書換えを可能とした、いわ
ゆる書換型光記録媒体が知られている。そして、この書
換型光記録媒体の記録層の材料としては、Ｔｅ−３ｎ又
はＴｅ　−Ａｕを主成分とし、これにＳｅ又はＧａ、Ｇ
ｅ。

Ｉｎ等を添加した低融点の化合物相を利用した合金系と
、Ｓ　ｅ　−Ｓ　ｂ　、　Ｓ　ｅ　−Ｉ　ｎ又はＴ　ｅ
　−Ｓ　ｂ　、並びにこれらに少量の添加物を加又た高
融点の化合物相を利用した合金系とが知られている。

ところで、上述したような相変化型光記録媒体は、一般
的に、融点以下での熱処理により結晶化したものにレー
ザ光を照射して非晶質化することにより書き込みを行う
とともに再び結晶化することにより消去を行うものであ
る。ここで結晶化の反応速度は下式で示される。

Ｖ　＝　Ｖ　ｏ・Ｉ　　　　　　　　・・・（１）Ｖ　
ｏ　＝　Ｃ−ｅｘｐ　（−Ｅａ／に、　・Ｔ　）　　　
−１２１■：結晶化速度 ■０：結晶成長速度 Ｉ：核生成頻度 Ｅａ：活性化エネルギー ＫＢ：　ボルツマン定数 Ｔ：温度 Ｃ：定数 すなわち、一般に結晶化の速度Ｖは（１）式に示される
ように結晶核の生成頻度Ｉと結晶成長速度ｖＯとの積に
比例し、結晶成長の速度は（２）式に示されろように温
度が高いほど大きいので、結晶化の反応速度は温度を高
くすると急速に上昇することになる。したがって、上昇
した結晶化は一般に融点直下で行われている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した低融点相を用いた媒体においては、結晶化をた
とえ融点直下で行っても高い温度ではないので充分な反
応速度が得られないので、室温においての充分に長い記
録寿命（非晶質寿命）と１μＳｅｅ以下での完全消去と
を両立させろことは難しいという問題がある。

一方、高融点の化合物相を用いた媒体においては、消去
温度を充分高くできるので、１μＳｅｅ以下での書き込
み及び消去と、室温における長い記録寿命との両立が可
能である。しかしながら、かかる媒体は、高融点相を利
用しているため書込時に１５〜２０ｍＷという大出力の
レーザー光を照射しなければならず、プラスチック基板
を用いた場合には基板の変形に起因する記録膜の局所的
な変形を引き起こし易いという問題がある。また、この
ような高融点相は、通常の真空蒸着法やスパッタ法では
膜組成を均一な化合物組成に制御するのは極めて難しく
、組成ずれを引き起こし易い。この組成ずれが起こると
、書き込み・消去を繰り返すうちに相分離を起こし、初
期の特性を損なうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑み、従来の高融点型媒体の
特質を有するとともに例えばパルス幅が０．５μＳｅｅ
のときに５〜１２ｍＷと比較的低いレーザーパワーで書
き込み・消去を行うことができ且つ高い信号レベルを得
ろことができる相変化型記録媒体を提供することを目的
とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、本願
出願人が先に出願したＴｅ−Ｂｉ二元合金にＳｅを特定
量添加することにより書き込み消去を行うためのレーザ
ーパワーを低下させるとともに信号レベルを高めた記録
媒体を得ることができ且つ非晶質安定性を向上させろこ
とができろことを知見し、本発明を完成した。

かかる本発明は、透明基板とこの透明基板上に設けられ
た光記録層とを有し、該光記録層がＴｅ及びＢｉ並びに
Ｓｅを主に含む合金膜からなる相変化型光記録媒体にお
いて、ＴｅとＢｉとの含有原子数の比が４５＝５５〜６
５：　３５であり且つＳｅを２〜２０　ａｔ、％含有し
ていることを特徴とする。

Ｔｅ−Ｂｉの合金膜は広い組成範囲内で化学的に安定で
あるため書き込み・消去を繰り返しても相分離が起きず
、初期の特性を損わないという特長を有する。第３図に
はＴｅ−Ｂｉ二元合金系の状態図の一例（Ｍｉｘ　Ｈａ
ｎｓｅｎ。

−ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　　ＯＦ　　ＢＩＮＡＲＹ
　　ＡＬＬＯＹ−、ｐ３３９゜ＭｃＧＲＡＷ　ＨＩＬＬ
　ＢＯ（ＩＫ　ＣＯＭＰ）を示すが、この図からＴｅ５
度が約６５〜５２ａｔ％という広い範囲でＴ　ｅ３Ｂ　
ｉ２というこの系で最も融点の高い結晶構造の化合物を
つくることが明らかであり、上記効果の裏付けとなって
いる。

本発明は４５：５５〜６５：　３５の組成比のＴｅ−Ｂ
ｉにＳｅを２〜２０　ａｔ、％含有させろと、上記特長
に加えて、高い書き込み・消去感度の実現、書き込んだ
ピットの信号強度の向上、及び記録ピットの非晶質安定
性が向上することによる記録状態の安定という効果を得
るものである。

く実　施　例〉 息下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明
する。

第１図は実施例の記録媒体の断面図である。

同図に示すように、１．２ｍｍ厚のガラス板又はプラス
チック板からなる透明基板１の上には厚み１００　ｎｍ
のＳｉＯの蒸着膜からなる透明下地層２を介して９０ｎ
ｍの合金薄膜からなる記録層３が形成されており、その
上にさらに厚み３００ｎｍのＳｉＯ蒸着膜からなる透明
保護層４が設けられている。ここで、記録層３の形成に
は下記に示す各種組成のものを三元（又は二元）同時真
空蒸着法を用い、透明基板１としてＰＭＭＡ基板、ポリ
カーボネート溝付ディスク基板及びパイレックスガラス
基板を使用した。そして、スタティクなレーザー記録及
び消去実験にはＰＭＭＡ基板の試料を、回転系でのレー
ザー記録・消去特性の評価にはディスク基板の試料を、
記録状態の熱安定性の実験にはパイレックスガラス基板
の試料をそれぞれ用いた。なお、各試料は常法にしたが
って初期化した後、各試験に供した。

まず、予備実験として、Ｚ＝０で且つＸ／Ｙ＝５０１５
０．５５／４５．６０／４５゜６５／３５の試料を作製
し、波長８３０ｎｍの半導体レーザ光を開口率０．５５
のレンズで約１．２μｍφのスポットに絞り、ＰＭＭＡ
基板側から記録膜に照射し、記録・消去の実験を行った
。また、同時にレーザー光照射部を顕ａ鏡で観察した。

各媒体は、媒体上のレーザーパワー１２ｎＷ、パルス幅
３００　ｎ５ｅｃで非晶質化できた（記録できた）。こ
れに、レーザーパワー０．４ｍＷの連続発振光を照射し
たところ、記録情報の読み出しを行うことができた。な
お、この間に記録状態には変化はなかった。次に、レー
ザーパワー及びパルスを変えて記録ピットの消去を試ミ
タとコロ、Ｘ／Ｙ＝５０１５０゜５５／４５．６０／４
０．６５／３５の試料についてそれぞれ４００　ｎ５ｅ
ｃ　（７ｍＷ）、　２００ｎｓｅｅ　（１２ｍＷ）　、
　４００　ｎ５ｅｅ　（８ｍＷ）　。

８００　ｎ５ｅｅ　（６ｍＷ）の条件で消去を行うこと
ができた。さらに、同様の条件で各試料について記録・
消去を１０６繰り返したところ、記録・消去特性に変化
は見られなかった。

また、パイレックスガラス基板を用いた各試料を透明電
極でできたヒーター上に固定し、基板側から加熱して一
定昇温（１０℃／ｗｉｎ）させながら記録状態の観察を
行ったところ、いずれの試料も１６０℃までは結晶化が
起こらず、室温における記録状態が十分に安定であるこ
とが認められた。

以上の試験により、ＴｅとＢｉとの原子の比が５５／４
５付近が最も好ましい特性を有することが認められた。

実験例Ｉ Ｘ／Ｙ＝５５／４５で、Ｚ＝３，６，１２゜１８の媒体
を上述したＺ−０の媒体と比較した。

まず、各組成において、予めヒータで記録膜を基板とと
もに結晶化温度付近まで加熱しておき、ここにレーザー
パルス照射によりピットを形成し、これの反射信号強度
から結晶化挙動を観察した。この結晶化温度と結晶化に
要する時間との関係から活性化エネルギーを求めた。こ
れらの結果を表１に示す。

表ｌＴｅ−Ｂｉ−３ｅ合金サンプルにおける、非晶質安
定性表１に示すように、Ｓｅ添加量の増加とともに活性
化エネルギーが上昇するとともに、１０℃／　ｍ１ｎで
一定昇温したときの結晶化温度もＳｅの添加量の増大と
ともに上昇し、非晶質安定性が増大している。

次に同様の組成の記録層をポリカーボネート基板に設け
た媒体（上述したように記録層の上下にＳｉＯ保護層を
設けである）を用い、回転系での評価を行った。この結
果は表２に示す。

すなわち、あるトラック　（溝間）を一定出力のレーザ
ー光で初期結晶化の後、線速３．３ｍ／ｓ、　５００　
ｎ　ｓのパルスで書き込み、同じ線速にて一定出力のレ
ーザー光で消去したところ、Ｓｅ添加量が増すにしたが
い、書き込み、消去感度が向上した（書き込み開始及び
消去開始のパワーが低下した）。そして、ピットの信号
強度もＳｅ添加量の増加とともに向上した。なお、表２
中、“消し残り１“は書き込みパワー以下での消去を行
った場合であり、′消し残り２”は書き込みパワーより
も２ｍＷ程度高いパワーで消去を行った場合である。こ
こで、′”消し残り２”は溶融状態を経て結晶化が起っ
ていることを示している。

このように溶融状態を経た結晶化においては過去の履歴
（結晶化、非結晶化の履歴）を完全に消してしまうため
、消去状態が完全であり且つ繰り返し書き込み・消去を
行っても初期の媒体の特性を損わないという効果が得ら
れる。

以上の結果よりも明らかであるが、本発明ではＴｅ−Ｂ
ｉを２〜２０　ａｔ％、特に３〜１２ａｔ％添加するこ
とにより、非晶質安定性に優れるとともに信号強度が向
上し、しかも、より低パワーでの書き込み・消去が可能
になるという効果を得ている。なお、Ｓｅの添加量が２
　ａｔ、％未満では上述した効果が顕著には発現せず、
また２　０　ａｔ、％を超えると消去速度が著しく低下
して１μＳｅｔ以下での消去が困難となる。

表２．　　Ｔｅ−Ｂｉ−Ｓｅ合金系の回転系での評価結
果実施例２ 記録膜として（Ｔ　ｅ６５Ｂ　ｉ　４５）　Ｓ　ｅ６Ｍ
ｘ（Ｍ＝Ｇ　ｅ、　Ｇ　ａ。

Ｉ　ｎ）　、Ｘ＝５．１０の組成合金膜を用いて同様の
実験を行った。

媒体上のレーザーパワー１２ｍＷ、パルス［３００ｎ５
ｅｃで非晶質化し、これにレーザーパワー０．４ｍＷの
連続発振光を照射し記録情報の読み出しを行うことがで
きた。なおこの間に記録状態に変化はなかった。次にＸ
＝５のサンプルではレーザーパワー１１ｍＷ、パルス幅
２００　ｎｓの条件で、Ｘ＝１１のサンプルではレーザ
ーパワー７　ｍ　Ｗ　、パルスＮ　ｓ　ｏ　。

ｎｓの条件で、記録ピットの消去を行うことができた。

さらに同し条件で記録と消去を１０６繰り返したところ
記録状態に変化は見られなかった。

また、上記の媒体を透明電極で出来たヒーター上に固定
し、基板側から加熱して一定昇温させながら（１０℃／
ｗｉｎ）記録状態の観察を行ったところいずれの添加物
を用いた試料も５　ａｔ％添加のものは１７０℃まで１
０　ａｔ９６添加のものは１９０℃まで結晶化が起こら
ず室温に於ける記録状態は、充分に安定であることが認
められた。

このようにＧａ、ＧｅまたはＩｎの添加は非晶質安定性
を向上させるが、添加量を１６＆ｔ％以上にすると消去
速度が著しく低下し１μｓｅｃ以下での消去が困難にな
る。

実施例３ 記録膜として（Ｔ　ｅ　ｓｓ　Ｂ　１４．）　Ｓ　ｅ　
ｓＡ　Ｓ＊　Ｘ　＝５ｐ　１０　＋１５の組成合金膜を
用いて同様の実験を行った。

媒体上のレーザーパワー１１ｍＷ、パルスｇ　３００　
ｎ５ｅｃで非晶質化し、これにレーザーパワー０．４ｍ
Ｗの連続発振光を照射し記録情報の読み出しを行うこと
ができた。なおこの間に記録状態に変化はなかった。次
にＸ＝５のサンプルではレーザーパワー８　ｍ　Ｗ　、
パルス幅２００　ｎｓ、　Ｘ＝１０のサンプルではレー
ザーパワー６　ｍ　Ｗ　、パルス幅４００ｎｓ１Ｘ＝１
５のサンプルではレーザーパワー５　ｍＷ　。

パルス幅６００　ｎｓの条件で記録ピットの消去を行う
ことができた。さらに同じ条件で記録と消去を１０６繰
り返したところ、記録状態に変化は見られなかった。

また、上記の媒体を透明’；４１％で出来たヒーター上
に固定し、基板側から加熱し一定昇温させながら（１０
℃／ｗｉｎ）記録状態の観察を行ったところ、５ａｔ％
添加の試料は１７０℃まで１５＆ｔ％添加のものは１８
２℃まで結晶化が起こらず、室温に於ける記録状態は充
分に安定であることが認められた。

このようにＡｓの添加（よ非晶質安定性を向上させる。

しかし、上式のＡｓの添加量を２２ａｔ％以上にすると
消去速度が著しく低下し１μｓｅｃ以下での消去が困難
になる。

実　　施　　例　　４ 記録膜として（Ｔｅ５５Ｂｉ４Ｓ）　５ｓ６ＴｌｘＸ＝
＝５．１０の組成合金膜を用いて同様の実験を行った。

媒体上のレーザーパワー１２ｍＷ、パルス輻３００　ｎ
５ｅｃで非晶質化し、これにレーザーパワー０．４ｍＷ
の連続発振光を照射し記録情報の読み出しを行うことが
できた。なおこの間に記録状態に変化はなかった。次に
Ｘ＝５のサンプルではレーザーパワー１０ｍＷ、パルス
幅２００　ｎｓ、　Ｘ＝１０のサンプルではレーザーパ
ワー８ｍＷ、パルス幅２００　ｎｓの条件で記録ピット
の消去を行うことができた。さらに同じ条件で記録と消
去を１０６繰り返したところ記録状態に変化は見られな
かった。

また、上記の媒体を透明電極で出来たヒーター上に固定
し、基板側から加熱し一定昇温させながら（１０℃／ｍ
１ｎ）記録状態の観察を行ったところ、いずれの試料も
１４０℃まで結晶化が起こらず室温に於ける記録状態は
充分に安定であることが認められた。

このようにＴＩの添加によって結晶化に要するレーザー
光のパワーを少なくすることができるが２０ａｔ％以上
の添加では非晶質安定性が低下し室温に於ける記録状態
の安定性が不十分になる。

実　　施　　例　　５ 記録膜として（Ｔ　ｅ５５Ｂ　ｉ　４．）　Ｓ　ｅ６Ｍ
、　（Ｍ＝Ｓ　ｂ、　Ｓ　ｎ。

Ｃｕ）　、Ｘ＝５．１０の組成合金膜を用いて同様の実
験を行った。

媒体上のレーザーパワー１２ｍＷ、パルス幅３００　ｎ
５ｅｃで非晶質化し、これにレーザーパワー０．４ｍＷ
の連続発振光を照射し記録情報の読み出しを行うことが
できた。なおこの間に記録状態に変化はなかった。次に
Ｘ＝５のサンプルではレーザーパワー１１ｍＷ、パルス
幅２００　ｎｓの条件で、Ｘ＝１０のサンプルではレー
ザーパワー７　ｍ　Ｗ　、パルス［５００ｎｓの条件で
、記録ピットの消去を行うことができた。さらに同じ条
件で記録と消去を１０４繰り返したところ記録状態に変
化は見られなかった。

また、上記の媒体を透明電掻で出来たヒーター上に固定
し、基板側から加熱して一定昇温させながら（１０℃／
ｍＩｎ）記録状態の観察を行ったところ、いずれの添加
物を用いた試料も５　ａｔ％添加のものは１７０℃まで
１０ａｔ％添加のものは１７８℃まで結晶化が起こらず
室温に於ける記録状態は充分に安定であることが認めら
れた。

このようにＳｂ、ＳｎまたはＣｕの添加は非晶質安定性
を向上させるが添加量を１６ａｔ％以上にすると消去速
度が著しく低下し１μｓｅｃ以下での消去が困難になる
。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように、本発明
にかかる相変化型光記録媒体は、比較的低いレーザーパ
ワーで書き込み・消去ができ、且つ室温における記録寿
命が十分長いとともに高い信号レベルを得ることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる相変化型光記録媒体の
断面図、第２図はＴｅ−Ｂｉ二元合金系の状態図である
。 図　　面　　中、 １は透明基板、 ２は透明下地層、 ３は記録層、 ４は透明保護層である。 特　　許　　出　　願　　人 日本電信電話株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板とこの透明基板上に設けられた光記録層と
   を有し、該光記録層がＴｅ及びＢｉ並びにＳｅを主に含
   む合金膜からなる相変化型光記録媒体において、Ｔｅと
   Ｂｉとの含有原子数の比が４５：５５〜６５：３５であ
   り且つＳｅを２〜２０ａｔ．％含有していることを特徴
   とする相変化型光記録媒体。 ２）請求項１記載の相変化型光記録媒体において、合金
   膜が、Ｉｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、ＳｂＳｎ、Ｃｕ、Ｔｌ
   よりなる群より選ばれた少なくとも一の元素を含有する
   相変化型光記録媒体。