JPH03169680A - 情報の記録及び消去方法 - 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、レーザビーム等の光ビームを照射すること
によって照射部分に相変化を誘起させて情報を記録・消
去し、この相変化に伴う反射率、透過率等の光学特性の
変化を検出することにより情報を再生する情報記録媒体
に対する情報の記録及び消去方法に関する。このような
方法に用いられる情報記録媒体としては、光ディスク、
光カード、光テープ、及び光ドラム等がある。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来、所謂イレーサブル光ディスク等の情報の消去がｉ
Ｊ能な情報記録媒体として、相変化型のものが広く知ら
れている。この相変化型情報記録媒体は、例えば、ガラ
ス又はプラスチック（ボリカーボネート樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート樹脂等）からなる基板と、この基板上
に形成された記録層とを備えている。この記録層を形成
する材料としては、例えばＧｅＴｅ等のカルコゲナイド
系合金が知られており、これらは異なる条件の光ビーム
（例えばレーザビーム）を照射することにより、例えば
結晶と非晶質との間で可逆的に相変化するので、この相
変化を利用して情報を記録及び消去し、これらの相変化
に伴う反射率又は透過率等の光学的特性の変化を利用し
て情報を読取ることができる。

このような記録層としては、光ビームの照射条件によっ
て相変化が生じ易い共品組或をを有する材料や金属間化
合物を形成する材料が適している。

しかしながら、従来、相変化型情報記録媒体に対して行
われいた結晶・非品質問の相変化を利用した情報の記録
及び消去では、十分満足できる特性を保持しているとは
言えない。特に、記録及び消去を一層高速化して単一ビ
ームオーバーライトを可能にすることが望まれている。

また、記録の安定性を一層高くすることも望まれている
。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
記録及び消去を高速で実施することができ、紀紐の安定
性が高い情報の記録及び消表方法を提供することを目的
とする。

Ｃ発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る情報の記録及び消去方法は、基板と、光
ビームの照射によって照射部分が相冗なる２つの相間で
相変化する記録層とをＨする情報記録媒体に対する情報
記録及び消去方法であって、この情報の記録及び消去が
、前記記録層に光ビームを照射した際にビーム照射部分
に生起する非平衡相及び平衡相の混相と非平衡相との間
の相変化によってなされることを特徴とする。

（作用） この発明においては、光ビームの照射により非平衡相及
び平衡相の混相と非平衡相との間の相変化を生じさせて
情報の記録・消去を行う。このような相変化は、従来の
相変化型記録媒体で行われている弔衡相と非（Ｖ衡相と
の相変化よりも高速である。従って、情報の記録及び消
表を高速化することができる。また、記録の安定性も高
い。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明について具体的に説
明する。第１図はこの発明に用いられる情報記録媒体の
一例を示す断面図である。

基板１はポリオレフィン、エポキシ、ポリカーボネート
（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の
プラスチック、又はガラス等、この技術分野で通常用い
られる材料で形成されている。この基板１の上に、保護
層３、記録層２、保護層４及び保護層５がこの順に形成
されている。

保護層３及び保護層４は、記録層２を挟むように配設さ
れており、有機高分子材料、例えばＰＭＭＡ，ポリスチ
レン等の熱可塑性樹脂若しくは紫外線硬化樹脂（所謂２
Ｐ樹脂）　又はＳｉ０２、Ａ１２０ｓ、ＡＩＮＳＺｎＳ
，若しくはＺ『０２等の誘電体で形成される。これら保
護層３．４は記録層２が空気中の水分の影響を受けるこ
とを未然に防止する機能、記録・消去の際にレーザビー
ム等の光ビームにより記録層２の照射部分が飛散したり
穴が形成されてしまうことを防止する機能、又は記録層
の温度をコントロールする機能等を有している。これら
保護層３，４はスピンコート法、蒸着法、スパッタリン
グ法等によって好適に形成することができる。なお、こ
れら保護層３，４の厚みは１０入乃至数十μｍであるこ
とが好ましい。

保護層５は情報記録媒体取扱う際の表面での傷やほこり
等を防止するために配設されるもので、スビンコート法
等により紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射
して硬化させること等により形成される。この保護層５
の層厚は１００入乃至数十μｍであることが好ましい。

なお、保護層３，４．５は設けることが好ましいが、必
ずしも設けなくてもよい。

また、第２図に示すように、保護層４と保護層５との間
に反射層６を設けてもよい。この反射層６は、再生用の
光ビームを反射させて多重干渉により再生信号を増大さ
せる機能、及び情報の記録・消去の際に記録層２を急冷
して後述するオーバーライトを容易化する機能を有して
いる。反射層６としては、Ａｕ，Ａ，Ｑ，Ｃｕ，Ｃｒ，
Ｎｉ　一Ｃｒ等の金属又は合金を用いることができる。

上記機能を達成するために、反射層６の厚みは数十入乃
至３０００入であることが好ましい。

記録層２は、光ビームの照射により、非平衡相及び平衡
相の混相と非平衡相との間で相変化し得る材料で形或さ
れている。ここで非平衡相とは非品質相や準安定相等の
平衡状態では存往しない相をいう。このような相変化は
高速であり、従って記録及び消去を高速化することがで
きる。また、記録の安定性が高い。このような相変化を
し得る材料としてはＩｎ−Ｓｂ−ＴｅＳＧｅ−Ｓｂ−Ｔ
ｅ．．Ａｕ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ａｇ−Ｓｂ−Ｔｅ等がある。

記ＬＡ層２を例えばＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅで形或すると、光
ビームを照射して溶融・急冷した場合に、その急冷条件
によって、非品質になる場合と、高温相であるＩ　ｎ　
３　Ｓ　ｂ　Ｔ　ｅ　２三元化合物が非平衡相として出
現する場合とがある。従って、この三元合金の組或を調
節することにより、Ｉｎ３　ＳｂＴｅ２三元化合物と、
平衡結晶であるＳｂ，Ｉｎ−Ｔｅ合金、又はＳｂ−Ｔｅ
合金との混相との間で相変化させることができる。この
相変化は極めて高速で行われる。また、この合金は結晶
化速度が大きい。従って、初期化、記録及び消去を高速
化することができる。また、この合金は非晶質状態、及
び混相状態の安定性が高い。なお、平衡結晶であるＳ　
ｂ　ｓ　　Ｉ　ｎ−Ｔ　ｅ合金、又はＳｂ−Ｔｅ合金の
存在により非平衡Ｉｎ３ＳｂＴｅ２三元化合物の安定性
が向上する。

この記録層２は蒸着法、スパッタリング法等によって好
適に形成することができる。なお、合金ターゲットを使
用して蒸着又はスパッタリングする場合には、ターゲッ
ト組或と実際に形威される膜の組成とに差があることを
考慮する必要がある。

また、多元同時蒸着又は多元回時スパッタリング等によ
って成膜することもできる。記録層２の層厚は１００乃
至３０００入であることが好ましい。

次に、第３図及び第４図を参照しながらこの実施例に係
る情報記録媒体の記録層の形或方法の一例について説明
する。第３図はこの実施例の記録層を形成するために用
いられるスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図
、第４図はその横断面図である。図中１０は真空容器を
示し、この真空容器１０はその底面にガス導入ボート１
１及びガス排出ボート１２を有している。ガス排出ポー
ト１２は排気装置１３に接続されており、この排気装置
１３により排出ボート１２を介して真空容器１０内が排
気される。また、ガス導入ボート１１はアルゴンガスボ
ンベ１４に接続されており、このボンベ１４から真空容
器１０出にガス導入ボート１１を介してスパッタリング
ガスとしてのアルゴンガスが導入される。真空容器１０
内の上部には、）ｉ．板支持用の目板状の回転基台１５
がその面を水平にして配設されており、その下面に基板
１が支持され、図示しないモータによって回転されるよ
うになっている。また、真空容器１つ内の底部近傍には
、基台１５に対向するように、夫々記録層を構成する元
素で夫々形成されたスパッタリング源（ターゲット）２
１，２２．２３が配設されており、各スパッタリング源
には図示しない高周波電源が接続されている。記録層２
をＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金で形成する場合には、スパ
ッタリング源２１，２２．２３を夫々Ｉｎ，ｓｂ，Ｔｅ
で形戒する。

これらスパッタリング源２１，２２．２３の上方には、
夫々モニタ装置２４，２５．２６が設けられており、こ
れらモニタ装置により各スノくツタリング源からのスパ
ッタリング量をモニタし、記録層が所定のｌＡ戒になる
ように各スパッタリング源に投入する電力量を：Ａ節す
るようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置により真空容器１０内を例えば１　０　””Ｔｏｒ
ｒまで排気する。次いで、ガス導入ボート１１を介して
容器１０内にアルゴンガスを導入しつつ、排気装置１３
の排気量を調節して真空容器１０内を所定圧力のアルゴ
ンガス雰囲気に保持する。この状態で、基板１を回転さ
せつつ、スパッタリング源２１．２２に所定時間所定の
電力を印加する。これにより、基板１に所定組成の記録
層が形成される。なお、保護層を形成する場合には、記
録層２の形成に先立ち、保護層の組成に調整されたスパ
ッタリング源を用いて上述したようにスパッタリングす
るこにより基板１上に保護層３を形成し、その後記録層
２を形威し、更に保護層３を形成する場合と同様の条件
で記録層２の上に保護層４を形成することができる。ま
た、反射層６を形成する場合には、反射層６の材料で形
成されたスパッタリング源を用いて同様にスパッタリン
グする。

次に、この発明の情報記録媒体における初期化、並びに
、情報の記録、消去及び再生について説明する。

初期化 記録層２は或膜直後に通常非＾＾質であるが、情報を記
録するためには結晶である必要があるので、レーザビー
ム等の光ビームを記録層２に全面照射して加熱徐冷し、
記録層２を結晶化する。このときの光ビーム照射は、記
録層２が非平衡相と平衡相との混相になるようなパワー
レベルで行う。

記録 高出力でパルス幅が短い光ビームを記録層２に照射し、
照射部分を加熱急冷して混相から非晶質に相変化させ、
記録マークを形成する。

消去 記録層２に形成された記録マーク部に、記録の際よりも
低出力でパルス幅が長い光ビームを照射して記録マーク
部を結晶に相変化させ、情報を消去する。このときの光
ビーム照射は、非品質の記録マーク部が非平衡相と平衡
相との混相となるようなパワーレベルで行う。

再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光ビームを照射し
、記録マーク部と非記録部との間の光学的特性、例えば
反射率の差を検出して情報を読取る。

なお、この発明に係る情報の記録及び消去方法は、単一
ビームオーバーライトに適用することが可能である。単
一ビームオーバーライトとは、単一の光源から放射され
るレーザビームを、第５図に示すように消去レベルＰ６
と記録レベルＰＷとの間でパワー変調して、消去パワー
レベルの光ビムに記録パワーレベルのパルスを重畳させ
、既に記録された情報を泪去しながら新しい情報を重ね
書きすることである。

この発明を単一ビームオーバーライトに適用することが
できる理由は、この方法における相変化が高速で実施さ
れることにある。すなわち、単一ビームオーバーライト
の場合には、ビームのパワー変調のみで記録・消去を行
うため、記録及び消失速度が大きいことが要求される。

従って、相変化速度が大きいことが要求されるのである
。

なお、媒体を第２図に示す層構或にし、保護層４、５に
断熱機能を持たせ、反射層６に急冷機能を持たせること
により、一層、単一ビームオーバーライトを容易化する
ことができる。つまり、保護層の断熱機能により消去が
行われ易くなり、反射層の急冷機能により非品質化を確
失化することができ、もって単一ビームオーバーライト
を行い易くすることができる。

さらに、記録の際の光ビームのパワー又はパルス幅等を
何段階かに変化させて照射し、記細マークの反射率を複
数段階にする多値記録を行うことも可能である。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 第１図の層構成を有し、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金で形
成された記録層を備えた光ディスクサンプルを作製した
。Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ三元系の平衡状態図では、４３５℃
以上の高温で１，ｎ，ＳｂＴｅ，三元化合物が出現する
。この高温相が出現する組成範囲は、Ｉ　ｎ，Ｔｅ７、
Ｉ　ｎｓｂＳＳｂｓ　　Ｉ　ｎ３　Ｔｅ４で囲まれた組
成範囲であることが報告されている（Ｚ．Ｍｅｔａｌｌ
ｋｄｅＢｄ．７１　（１９８０）１１．９　）。この試
験例においては、記録層の組成をＩ　ｎ　ｓ　Ｓ　ｂ　
Ｔ　ｅ　２三元化合物の近傍組成であるＩ　ｎ　３３Ｓ
　ｂ　３１Ｔ　ｅ　３６にしてサンプルを作製した。こ
のサンプルについて、基板側から種々のパルス幅の波長
８３０ｎｉの半導体レーザビームを一定強度で記録層に
対物レンズを用いて集光照射し、その際の照射部の組織
を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で調べた。その結果を第６
図に示す。

第６図は、横軸に照射レーザビームのパルス幅をとり、
縦軸にレーザビーム強度をとって、照射部分の状態を示
す図である。この図において、領域Ａは照射部が非品質
となった領域であり、領域Ｃは平衡相の結品相となった
領域である。また、領域Ｄは溶融後平衡相の結晶相とな
った領域、領域Ｂは膜破壊を生じた領域である。また、
領域Ｉは高温相のＩｎ３　ＳｂＴｅ２三元化合物（非平
衡相）が出現した領域、領域ＭはＩｎ３ＳｂＴｅ２三元
化合物と平衡結晶との混相となった領域である。

従来は、図中のＡ２−Ｃ２間の相変化、すなわち、非晶
質と平衡相結晶との間の相変化を利用して情報の記録を
行っていた。これに対し、この発明では図山のＡＩ−Ｍ
ｌ間の相変化を利用する。

すなわち、この発明は非平衡ｒｒｉ，ＳｂＴｅ２結晶及
び平衡相結晶の混和と、非平衡相である非＾＾質相との
間の相変化を利用するものである。第６図から明らかな
ように、本発明の記録及び消去方法は、従来の方法に比
較して動作範囲が広く、より短パルスでの動作が可能で
ある。つまり、従来より高速で記録及び消去を行えるこ
とが確認された。

試験例２ 試験例１で用いたサンプルの動的記録特性の評価を行っ
た。この試験例での記録は、第６図中のパワーレベルが
■１とＡ１との間でのオーバーライト、及びパワーレベ
ルがＭ１とＡ１との間でのオーバーライトとした。

このようにしてオーバーライトしたサンプルを、温度８
５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に装入し、加速劣化
テストを行った。その際の再生信号のＣ／Ｎの変化を第
７図に示す。第７図において、×一×は■１とＡ１との
間でオーバーライトしたサンプルのＣ／Ｎ変化を示し、
○−０はＭ１とＡ１との間でオーバーライトしたサンプ
ルのＣ／Ｎ変化を示す。この図に示すように、■１とＡ
１との間でオーバーライトしたサンプルはＣ／Ｎの劣化
が大きく、Ｍ１とＡ１との間で４オーバーライトしたサ
ンプルはＣ／Ｎの劣化が小さかった。つまり、Ｉ　ｎ３
　ＳｂＴｅ２非平衡相のＩｌｌ相と非晶質相との間の相
変化による記録よりも、Ｉｎ３ＳｂＴ−ｅ２非平衡相及
び平衡柑の混相と非品質相との間の柑変化による記録の
ほうが記録の安定性が高いことが確認された。

なお、第６図から明らかなように、領域Ｍは領域Ａの低
パワー側と高バワー側ん両方で出現するので、本発明の
方法は適用範囲が広い。

［発明の効果］ この発明によれば、光ビームの照射により非平衡相及び
平衡相の混相と非平衡相との間の相変化を生じさせて情
報の記録・消去を行うので、情報の記録及び泪去を高速
化することができる。また、記録の安定性も高い。

【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Ｕ媒
体を示す断面図、第３図は記録層を形或するための装置
の概略構成を示す縦断面図、第４図はその横断面図、第
５図はオーバーライトの際のレーザパワーを示す図、第
６図は記録層に対するレーザビームの照射条件を変化さ
せた場合の照射部分の状態を示す図、第７図は加速試験
におけるＣ／Ｈの劣化を示すグラフ図である。 １；２！仮、２；記録層、３，４，５，保３層、６；反
射層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射によって照射部分が相異なる２
   つの相間で相変化する記録層とを有する情報記録媒体に
   対する情報記録及び消去方法であって、この情報の記録
   及び消去が、前記記録層に光ビームを照射した際にビー
   ム照射部分に生起する非平衡相及び平衡相の混相と非平
   衡相との間の相変化によってなされることを特徴とする
   情報の記録及び消去方法。