JPH0355892B2

JPH0355892B2 -

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Publication number: JPH0355892B2
Application number: JP60006671A
Authority: JP
Priority date: 1985-01-19
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1991-08-26
Also published as: JPS61168145A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光記録技術に関する。本発明は、さら
に詳しく述べると、例えばレーザ光のような光パ
ルスをパワー及び照射時間を異にする２条件の下
で光記録層に照射してその層の照射部分において
反射率又は透過率の変化をひきおこし、この光学
的な性質の変化を利用して情報の記録、再生、消
去、そして再記録を行なうタイプの光記録媒体、
例えば光デイスクに関する。このようなタイプの
光記録媒体は、一般に、情報の書き換えが可能
な、換言すると、繰り返し使用が可能な、光記録
媒体と呼ばれている。

〔従来の技術〕

従来広く用いられている書き換え可能な光記録
媒体は、例えば、ガラスやプラスチツク材料（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）からなる基板と、該基板上に蒸着等によつ
て被覆された、例えばTe、Se、Ge、Sb、Sn、
Ｓなどの金属又は半金属あるいはその合金の薄
膜、たとえばGe₁₅Te₈₁S₂P₂からなる光記録層と
から構成されており、また、光記録層を酸化など
から保護するため、例えばSiO₂、Al₂O₃などの金
属酸化物からなる保護膜を上方に有している。こ
のような光記録媒体を使用して、例えば次のよう
に情報の書き込みや消去を行なうことができる。

最初、光記録媒体に光ビームを全面照射して加
熱し、光記録層を結晶性の高い状態（結晶が規則
正しく配列された状態／安定な低抵抗状態；いわ
ゆる〓結晶状態”）にする。次いで、情報の書き
込みのため、短い強パルス光を照射して加熱急冷
する。すると、パレス光の照射部分の結晶性が低
下し、結晶性の低い状態（結晶構造の乱れた状
態／安定な高抵抗状態；いわゆる〓非晶質状態”）
となる。この状態では、反射率が低く（また、透
過率が高く）、したがつて、情報が書き込まれた
ことになる。このようにして書き込まれた情報
は、次いで、情報記録部分に長い弱パルス光を照
射して加熱徐冷することによつて消去することが
できる。すなわち、かかる弱パルス光の照射の結
果、非晶質状態にあつた光記録層がもとの状態で
ある結晶状態に戻るからである。要するに、この
光記録媒体では、光記録層の相変態（結晶状態〜
非晶質状態の可逆的変化）を利用して情報の書き
込みや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、上記したタイプの光記録媒体で
は、情報の書き込み時に結晶構造（配列）の乱れ
た状態を使用しているので、情報保持に本質的な
不安定性がつきまとうという欠点がある。なぜな
らば、非晶質状態は結晶状態に至る準安定状態だ
からであり、熱エネルギーや化学エネルギーの印
加の結果として容易に結晶状態へと遷移可能であ
るからである。実際、このような情報保持の不安
定性に原因して一旦書き込まれた情報が失われや
すいことが広く認識されている。本発明は、した
がつて、このような従来の技術の問題点を解決し
て、安定に情報保持が可能である改良された光記
録媒体を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、このたび、光パルスをパワー及
び照射時間を異にする２条件の下で照射すること
によつて結晶状態〜結晶状態間で惹起される照射
部分の反射率又は透過率の変化から情報の記録、
再生、消去、そして再記録が可能である薄膜状の
光記録層を有する光記録媒体であつて、前記光記
録層がガリウムとアンチモンの合金からなりか
つ、その際、該合金の組成が、原子比で、ガリウム 10〜60％、及びアンチモン 40〜90％、であるような光記録媒体によつて、上述の問題点
を解決し得るということを見い出した。

本発明の光記録層は、１つの好ましい面におい
て、前記合金全体に対する原子比で０〜20％の、
アルミニウム、シリコン、燐、硫黄、亜鉛、ゲル
マニウム、ヒ素、セレン、インジウム、錫、テル
ル、ビスマス及び鉛からなる群から選ばれた１種
類以上の金属をさらに有していてもよい。このよ
うな金属を添加剤として使用すると、以下に詳細
に述べる通りに、ガリウムの占める割合が大であ
る場合に発生するガリウムの偏析を防止したり、
コントラストを増大させたり、感度を増大させた
りすることができる。

本発明の光記録媒体は、例えば、第１図に断面
で示されるような構造を有することができる。図
中の１は基板であり、この基板上に順次光記録層
２及び保護膜３が被覆されている。なお、図示の
膜厚は便宜的なものであつて、正確な比率を示す
ものではないことを予め理解されたい。

基板１は、この技術分野において一般的に用い
られている材料、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やガラスなどからなるこ
とができる。

基板１上の光記録層２は、蒸着源であるガリウ
ムとアンチモンを別々に独立させて配置するかも
しくは所定の組成比をもつた合金の形で配置し
て、真空蒸着法、スパツタ法等によつて有利に形
成することができる。なお、蒸着源としてガリウ
ム−アンチモン合金を使用する場合、蒸着源と蒸
着膜の組成に差がでてくることを予め注意しなけ
ればならない。この光記録層２の膜厚は、一般
に、約300〜2000Åであるのが有利である。

形成された光記録層２上には、この技術分野に
おいて広く行われているように保護膜３をスピン
コート法、蒸着法、スパツタ法等によつて被覆す
ることができる。このような保護膜の例として、
有機高分子材料、例えばポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や紫外線硬化
型の樹脂（いわゆる2P樹脂）、金属酸化物、例え
ばSiO₂、Al₂O₃など、場合により金属窒化物など
をあげることができる。通常、保護膜３の膜厚は
約500〜3000Åであるのが望ましい。

本発明の光記録媒体は、また、第２図に示され
るような構造を有することもできる。この媒体の
構造は、光記録層２をはさんで新たに薄い無機物
質層４及び５が設けられた点を除いて前記第１図
の構造に同じである。光記録層２を層４及び５で
サンドイツチしたことの結果、例えばアクリル基
板を使用した場合に光記録層２が空気中の水分の
影響を受けるなどの不都合を未然に防止すること
ができる。これらの層を形成する無機物質の例と
しては、SiO₂、SnO₂などをあげることができる。
膜厚は、通常数100Åのオーダーである。

〔実施例〕

例１外径300mm及び厚さ1.2mmの円板状のアクリル基
板（ポリメチルメタクリレート）を用意し、これ
を十分に洗浄した。この基板を真空蒸着機にセツ
トし、ガリウム及びアンチモンをそれぞれ独立の
蒸着源より蒸着した。この真空蒸着時、基板を回
転させることによつてガリウムとアンチモンを均
一に混合し、また、蒸着速度が一定になるよう制
御した。ガリウムとアンチモンの割合は下記のよ
うにいろいろに変更したが、形成された光記録層
の膜厚はいずれも1800Åであつた。さらに、この
光記録層上に保護膜としてのポリスチレンを膜厚
1000Åでスピンコートした。

例２前記例１に記載のようにして製作した光記録媒
体のサンプルをスピンドル上に載置し、そして基
板を静止した状態で、半導体レーザー（波長
830nｍ）の光をコリメータレンズ及び対物レン
ズによりビーム径1μｍに絞つた光学ヘツドによ
り照射した。この照射の結果、媒体のうち半導体
レーザー光の集束ビームを照射した部分が結晶状
態に変化した。

次いで、この媒体の書き換え可能性を評価する
ため、パワー、パルス幅を異にする２種類のレー
ザー光パルスを交互に媒体に照射し、その間0.1
〜0.2ｍＷの低パワーのレーザー光で反射率の変
化を測定した。先ず、情報の書き込みのため、パ
ワー10ｍＷ、パルス幅100nsのパルス光を媒体に
照射したところ、その照射部分が加熱−急冷され
たことの結果、照射部分の構造が変化し、反射率
が高い状態となつた。この部分にさらに消去パル
ス、すなわち、パワー５ｍＷ、パルス幅500nsの
パルス光を照射したところ、その照射部分の構造
が変化し、反射率が低い状態となつた。また、こ
の反射率は可逆的に変化し、大パワー、短パルス
幅のレーザー照射後に反射率が上昇し、小パワ
ー、長パルス幅のレーザー照射後に反射率が低下
した。

ところで、上述のような反射率の可逆的な変
化、換言すると、情報の書き換えはガリウムとア
ンチモンの割合がある範囲にある場合に限つて可
能であり、その範囲外では反射率に差が生じず、
書き換え不可能であることが判明した。実験か
ら、合金中に占めるガリウムの割合が原子比で10
％から70％までの時に可逆的な反射率の変化がお
こり得ることが確認された。但し、ガリウムが60
％を越えると、媒体状にガリウムの偏析が原因だ
と思われる縞模様が生じ、実用的でない。また、
ガリウムが20％未満の領域では、レーザー光照射
部に、気泡が生じたのが原因と思われる膜の盛り
上がりが出来るため、反射率の変化するレベルが
不安定になり、やはり実用上問題がある。したが
つて、本発明の実施においては、ガリウムが原子
比で20〜60％であるのが特に適当である。

次いで、媒体の記録部分及び未記録部分の結晶
状態を比較するため、透過型電子顕微鏡を用いて
回折パターンを観察した。媒体から保護膜を剥離
して光記録層の状態を回折パターンから観察した
ところ、未記録部分（レーザー光未照射部分）で
は非晶質膜に特有のハローパターンが認められ
た。一方、記録部分（レーザー光照射部分）で
は、高反射率状態、低反射率状態ともに結晶によ
り回折されたスポツトが出来、いずれの状態も結
晶状態にあることが確認された。

例３本例では本発明による光記録媒体の耐久性に関
して試験した。

前記例１に記載の手法に従い下記の３種類の光
記録媒体を製作した：サンプル１（対照）スライドガラスと同形のアクリル基板に
Ga₆₅Sb₃₅合金（他の２サンプルも同じ）を蒸着
した。この層を熱処理せず、また、保護膜も被覆
しなかつた。

サンプル２（本発明）スライドガラスと同形のアクリル基板に
Ga₆₅Sb₃₅合金を蒸着し、そしてこの層を80℃で
２時間熱処理して結晶化させた。このサンプルで
も保護膜を被覆しなかつた。

サンプル３（本発明）前記サンプル２を600rpmで回転させながら、
この媒体に半導体レーザ光の集束ビームを同心円
状に照射して2MHzの信号を記録した。このサン
プルでも保護膜を被覆しなかつた。

上記したサンプル１、２及び３のそれぞれを温
度70℃及び相対湿度（RH）85％の雰囲気中で保
持して経時的な反射率変化、そしてＣ／Ｎ比（キ
ヤリヤ対ノイズ）の変化を測定した。第３図及び
第４図にプロツトしたような結果が得られた。

サンプル１は、第３図に曲線で示されるよう
に、経時的に著しい反射率の低下を呈示した。と
ころが、これとは対照的に、本発明の媒体の例で
あるサンプル２は、第３図に曲線で示されるよ
うに、ほとんど経時変化がなく、非常に安定な反
射率を呈示した。実際、サンプル２の反射率は３
ヶ月後でも殆んど変化しなかつた。また、サンプ
ル３の記録部の反射率変化も前記サンプル２のそ
れにほぼ同じであつた。

サンプル３の記録部は、第４図に曲線で示さ
れるようなＣ／Ｎ比の変化を示した。すなわち、
このサンプルは、図から明らかなように、３ヶ月
後においてもわずかに3dB以下のＣ／Ｎ比の低下
を示すにすぎなかつた。

例４本例では本発明による光記録媒体の光記録層に
金属添加物を加えた場合の安定性の向上に関して
評価した。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒
体を製作した。但し、この媒体の光記録層の組成
はGa₆₅Sb₃₅であり、これに合金全体に対して原
子比で５％、10％及び15％のセレン（Se）をそ
れぞれ含有させた。これらの媒体のそれぞれを前
記例２に記載の手法により書き換え可能性に関し
て評価したところ、いずれの場合にもセレン無添
加の場合に較べてガリウムの偏析が起きにくくな
り、安定化に役立つていることが判つた。実際、
ガリウムの多い組成であつても偏析を防止するこ
とができた。第５図には、ガリウムの偏析の起き
ない領域が斜線で示されている。

さらに、Seに代えて他の金属添加物、Al、Si、
Zn、Ge、Asを添加しても同様な効果を得ること
ができた。

例５本例では本発明による光記録媒体の光記録層に
金属添加物を加えた場合のコントラストの増大に
関して評価した。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒
体を製作した。但し、本例の場合、この媒体の光
記録層の組成はGa₆₅Sb₃₅であり、これに錫（Sn）
を含有させないかもしくは合金全体に対して原子
比で５％、10％及び20％の錫をそれぞれ含有させ
た。これらの媒体のそれぞれを高反射率状態の部
分と低反射率状態の部分のコントラストに関して
評価したところ、いずれの場合にもコントラスト
の増大したことが判つた。結果を次表に記載す
る。

Sn（％）コントラスト（％）０ 19 ５ 24 10 29 20 26 なお、この表のコントラスト（％）は、高反射
率状態と低反射率状態の反射率の差を高反射率状
態の反射率で割り、これに100を掛けたものであ
る。

さらに、Snに代えて他の金属添加物、As、
Pb、Znを添加しても同様な効果を得ることがで
きた。

例６本例では本発明による光記録媒体の光記録層に
金属添加物を加えた場合の感度の増大に関して評
価した。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒
体を製作した。但し、本例の場合、この媒体の光
記録層の組成は、Ga₆₅Sb₃₅であり、これにテル
ル（Te）を含有させないかもしくは合金全体に
対して原子比で５％、10％及び20％のテルルをそ
れぞれ含有させた。これらの媒体のそれぞれを高
反射率状態の部分と低反射率状態の部分のコント
ラストに関して、但し、高パワー、短パルス幅の
レーザー光の照射パワーに変えて、評価したとこ
ろ、テルルを添加するにつれてコントラストが増
大したことが判つた。結果を第６図に示す。ま
た、この第６図の結果から、テルルを添加すると
感度が増大することが自明である。なお、第６図
において、曲線ａはTe ０％を、曲線ｂはTe ５
％を、曲線ｃはTe 10％を、そして曲線ｄはTe
20％を、それぞれ表わす。

さらに、Teに代えて他の金属添加物、In、Ｐ、
Ｓ、Se、Snを添加しても同様な効果を得ること
ができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、書き換え可能な光記録媒体の
耐久性を高めることができ、情報保持性も安定に
保持することができる。さらに、この本発明の媒
体では信号品質の劣化は不存在である。結果とし
て、本発明によれば、光学的記憶装置の信頼性を
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、それぞれ、本発明による
光記録媒体の好ましい構成例を示した断面図であ
り、第３図は、経過時間と反射率の関係を示した
グラフ、第４図は、経過時間とＣ／Ｎ比の関係を
示したグラフ、第５図は、Ga−Sb−Se三元合金
膜におけるGa偏析不発生領域を示した状態図、
そして第６図は、照射パワーとコントラストの関
係を示したグラフである。図中、１は基板、２は光記録層、そして３は保
護膜である。

Claims

【特許請求の範囲】１光パルスの照射によつて惹起される照射部分
の反射率又は透過率の変化から情報の記録、再
生、消去、そして再記録が可能である薄膜状の光
記録層を有する光記録媒体であつて、前記光記録
層がガリウムとアンチモンの合金からなりかつ、
その際、該合金の組成が、原子比でガリウム 10〜60％、及びアンチモン 40〜90％、であることを特徴とする光記録媒体。２前記合金全体に対する原子比で０〜20％の、
アルミニウム、シリコン、燐、硫黄、亜鉛、ゲル
マニウム、ヒ素、セレン、インジウム、錫、テル
ル、ビスマス及び鉛からなる群から選ばれた１種
類以上の金属をさらに前記光記録層に有してい
る、特許請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。