JPH0361081A - 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） 本発明は、レーザビーム等の光ビームを記録層に照射し
、その照射条件によって照射部分に相変化を誘起させて
情報を記録あるいは消去し、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
再生する情報記憶媒体に関する。

（従来の技術） 従来、情報を記録及び消去が可能な大容量の情報記録媒
体、いわゆるイレーザブル光ディスク等の一種として、
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（ポリカー
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Ｍ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（例えば、レーザビーム）を照射することに
より、例えば結晶と非結晶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
変化を読取ることができる。

このような記録層としては、光の照射条件によって相変
化が生じ易い共晶組成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。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来、相変化型情報記録媒体の記録層と
して用いられているＧｅＴｅ等の合金は、一応上述の条
件は満足するものの、未だ情報記録媒体として十分な特
性を保持しているとは言えない。特に、初期化、記録及
び消去を高速化することが望まれている。また、結晶−
非晶質間の相変化により情報を記録あるいは消去する場
合には、通常記録部分が非晶質になるが、一般に非晶質
は比較的安定性が低いため、非晶質状態をより安定化さ
せることも要求されている。更に、信頼性を一層高める
ことも要求されている。

そこで、この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもの
であり、初期化、記録及び消去を高速化することが出来
、記録した情報が安定であり、更に信頼性が高い情報記
録媒体を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、基板と光の照射に
よって照射部分が平衡相と非平衡相との間で相変化する
記録層とを有する情報記録媒体であって、記録層は、一
般式（ＩｎｘＳｂｙＴｅＺ）　１００−ａ　Ｍ、　　（
ただし、ｘ、ｙ、ｚ、ａは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００
であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５．２０≦
２≦５０．０くα≦２０の範囲内にあり、ＭはＳｅ、Ａ
ｓ、Ｐ、ＳＧｅ、Ｓｔ、Ｂ、Ｃ，Ｎ及びＡｒからなる群
から選択される少なくとも１秤の元素である）で表され
る組成の合金で形成されていることを特徴とする情報記
録媒体を提供する。

（作　用） Ｉｎ−８ｂ−Ｔｅ系において、Ｉ　ｎｘＳｂｙＴｅｚ（
但し、ｘ＋ｙ＋ｚ−１００，Ｘ、ｒ、ｚは原子％）が、
それぞれ、　　２５≦×≦５５゜２７＜ｙ≦５５．２０
≦２≦５０の範囲の組成を有するＩｎ−８ｂ−Ｔｅ合金
は、非晶質化しゃすいという利点を有しているので、こ
の組成又はこの近傍組成にＭを添加した上述の組成の合
金は、前述のような相変化型情報記録媒体の記録層とし
ての条件を満たす材料である。また、上述のＭで示され
る元素は、２０原子％よりも低い範囲で含有させること
により、融点が低下するので、記録感度が向上する。ま
た、結晶化速度が比較的大きいので初期化及び消去を高
速化することができる。

また、Ｍ元素の存在により一層非晶質化しやすくなり非
晶質状態を安定下させることができる。更に、この組成
の記録層は、非晶質化しやすいことに加え、結晶化速度
が比較的大きいので、初期化、記録及び消去を高速化す
ることができる。

（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、この発明の実施例に掛かる情報記録
媒体を示す断面図である。基板１はポリオｌ／フィン、
エポキシ、ポリカーボネ１−　（ＰＣ）　、ポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）等のグラスチック、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の上方に、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および保護層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若しくは紫外
線硬化樹脂（いわゆる２Ｐ樹脂）、または５ｉ０２、Ａ
ｌ□０３、ＡＩＮ。

Ｚ　ｎ　Ｓ　ｓ若しくはＺｒＯ２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作用、記録及び消去の
際にレーザビーム等の光により記録層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作用を有
している。これら保護層３．４はスピンコード法、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オングストロ
ーム乃至数１０マイクロメートルであることが好ましい
。

保護層５は、情報記録媒体を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、スピンコー
ド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′、シにより形成される。この
保護層５の層厚は１００オングストローム乃至数１０マ
イクロメートル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。

記録層２は（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）１００−＃　Ｍａ＝
（ただし、Ｘ、Ｙ＋Ｚｓ　αは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ−１
００であり、夫々２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ５５．２０
≦２≦５０．０くα≦２０の範囲内にあり、ＭはＳｅ、
Ａｓ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ。

Ｃ，Ｎ及びＡｒからなる群から選択される少なくとも１
種の元素である）で表される組成の合金で形成されてい
る。ここで、記録層２は、実用レベルにおいての信号再
生値（Ｃ／Ｎ）が４５ｄＢ以」二であることが望ましく
、このような信号再生値（Ｃ／Ｎ）は、記録層２の反射
率変化が４％以上のときに得られる。反射率変化が４％
以上となる場合のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚのそれぞれの組成
範囲は、Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅの全元素を１００原子％と
すれば、Ｉｎが２５原子％以上５５原子％以下［（Ｓｂ
７ｏＴｅ３ｏ）Ｉｎｘの状態で、Ｉｎを変化させたとき
。Ｘは原子％。］であり、Ｓｂが２７原子％より多く５
５原子％以下［（ＩｎｓｏＴｅｓ。）ｓｂｙの状態で、
Ｓｂを変化させたとき。ｙは原子％。］であり、Ｔｅが
２０原子％以上５ｏ原子％以下［（Ｉ　ｎ５ｏｓｂ、ｏ
）　Ｔｅ　ｚの状態で、Ｔｅを変化させたとき。２は原
子％。］である。

つまり、これら組成範囲内でＩｎ、ＳｂおよびＴｅによ
り記録層２が構成されていれば、実用レベルでの信号再
生値（Ｃ／Ｎ）が得られるため。

Ｉｎ、Ｓｂ及びＴｅの組成をＩｎｘ５ｂｙＴｅｚにおい
て、２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５及び２０≦２≦５
０　（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００．ｘ。

ｙ及び２は原子％である。）とする。この領域において
は、記録層２の結晶化温度が約２４０度と。

室温に比較し高い温度になっている。記録層２は結晶化
温度が高いと、非晶質状態が安定となり。

かつ一般に結晶化の活性化エネルギーが高くなる傾向を
示すので、従って結晶化速度も速くなり高速消去に適し
たものとなる 以上の組成で形成される記録層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。尚、
合金ターゲットを使用して蒸着あるいはスパッタリング
する場合には、ターゲット組成と実際に形成される層の
組成とに差があることを考慮する必要がある。また、多
元同時蒸着あるいは多元同時スパッタリング等によって
成層することもできる。記録層２の層厚は、１００乃至
３０００オングストロームであることが好ましい。

記録層２を棉或する　（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）、。。−
５Ｍ、は、照射する光の条件を変えることにより平衡相
と非平衡相（非晶質相、準安定結晶相等）との間で相変
化し得る材料であり、　　Ｉｎ。

ｓｂ及びＴｅが非晶質化しやすい組成であることから非
平衡相としての非晶質状態の安定性が優れている。また
、結晶か速度が大きく、非晶質化しやすいことから初期
化、記録及び消去の速゛度が大きい。更に、Ｍ元素の存
在により融点が低下するから記録感度が高い。

次に、第２図及び第３図を参照しながら、この実施例に
掛かる情報記録媒体の記録層の形成方法の１例について
説明する。第２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３図はその横断面図である。図中はぼ中央部に
真空容器１０を示し、この真空容器１０はその底面にガ
ス導入ポート１１及びガス排出ポート１２を有している
。

このガス排出ポート１２は、排気装置１３に接続されて
おり、この排気装置１３により排出ポート１２を介して
真空容器１０内が排気される。また、ガス導入ポート１
１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内にガス導入ポート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、基板支持用の円板
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が支持されるようになって０ いる。また、真空容器１０内の底部近傍には、基台］５
に対向するように、それぞれ記録層２を構成する所定元
素で形成されたスパッタリング源２１．２２．２３が配
設されており、各スパッタリング源２１．２２．２３に
は図示しない高周波電源が接続されている。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２４．２５．２６により各スパッタリング源２１．
２２．２３からのスパッタリング量をモニタし、記録層
が所定の組成になるように各スパッタリング源２１．２
２．２３に投入する電力量を調節する様になっている。

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１３により真空装置１０内を１Ｏ−６Ｔｏｒｒまで
排気する。次いで、ガス導入ポート１１を介して、真空
装置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、スバ１ ツタリング源２１．２２．２３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か形
成される。尚、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２１．２２．２３を用いて、上述したようにスパッ
タリングすることにより、基板１上に保護層３を形成し
、その後記録層２を形成し、更に保護層３を形成する場
合と同碌の条件で記録層２の上に保護層４を形成するこ
とができる。

なお、添加元素ＭをＮ２又はＡｒにする場合には、スパ
ッタリングガスを用いて添加する。すなわち、Ｎ２を添
加する場合には、Ｎ２ガス中、又はＮ２ガスとＡｒガス
との混合ガス中でスパッタリングし、Ａｒを添加する場
合には、Ａｒガス山でガス流量等の条件を所定の条件の
設定して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。

　２ 初期化 記録Ｊψ２は成層直後には通常非晶質であるが、情報が
記録されるには結晶である必要があるので、レーザビー
ム等の光を記録層２に全面照射して加熱徐冷し、記録層
２を結晶化させる。

情報の記録 高出力でパルス幅が短い光を記録層２に照射して、照射
部分を加熱急冷して非晶質に相変化させて、記録マーク
を形成する。

情報の消去 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。

情報の再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光を照射し、記録
マーク部と非記録部との間での光学的特性、例えば反射
率の差を検出して情報を読取る。

尚、この発明に係る情報記録媒体は、結晶化速度が大き
いことからオーバーライドが可能である。

オーバーライドとは、単一の光源から放射される３ レーザビーム等の光を、第４図に示すように、２段階の
パワーレベルＰＥ　（消失）及びＰｗ　　（記録）の間
でパワー変調して、消去パワーレベルの光に記録パワー
レベルの光を重畳させ、既に記録された情報を消去しな
がら新しい情報を重書きすることである。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 耐熱ガラス基板上に、第２図及び第３図に示すスパッタ
リング装置により、種々の組成のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚ合
金薄層を形成し、Ｘ線回折によりこれら薄層の構造を確
認した。第５図の３元系組成図において斜線で示す範囲
、すなわち２５≦ｘ≦５５．２７＜ｙ≦５５．２０≦２
≦５０の組成範囲で確認した結果、いずれも成層直後は
非晶質であった。この組成範囲において、結晶化温度は
１３０℃以上であり、室温においては非晶質状態が安定
に存在する。また、レーザビームの照射条件を選択する
ことにより、情報の記録及び泪夫が可能な相変化型の記
録層として利用し得ることが４ 確認された。

試験例２ 試験例１の組成範囲のＩｎｘ５ｂｙＴｅｚに対して、Ｓ
ｅ、Ａｓ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ。

Ｎ、Ａｒ、Ｂｉ、ＰｂあるいはＳｎを夫々添加したサン
プルを作成し、各サンプルについて結晶化温度を測定し
た。その結果、Ｓｅ、Ａｓ、Ｐ、Ｓ。

Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ，ＮあるいはＡｒをそれぞれ添加し
たサンプルにおいて結晶化温度が上昇し、Ｂｉ、Ｐｂ及
びＳｎをそれぞれ添加したサンプルにおいて結晶化温度
が低下した。

このことから、Ｉｎｘ５ｂｙＴｅｚにＳｅ、Ａｓ、Ｐ、
Ｓ、Ｇｅ、Ｓｔ、Ｂ、Ｃ，ＮあるいはＡｒを添加するこ
とにより非晶質化状態が安定であることか確認された。

また、Ｉｎｘ５ｂｙＴｅｚにＳｅ、Ａｓ、Ｐ。

Ｓ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃ，ＮあるいはＡｒを添加したサ
ンプルの融点を測定した結果、Ｉ　ｎ　ｘ　Ｓ　ｂｙＴ
ｅ　ｚよりも融点が低下した。このことから、これら元
素の添加により記録感度が向上すること５ が判明した。

試験例３ 試験例２て作成したサンプルに対し、照射条件をかえな
がら基板側からレーザビームを照射し、結晶化速度を調
べた。第６図にＳｅを夫々５．１０．２０．３０原子％
添加したサンプルにおける結果について示す。第６図は
横軸に照射するレザビームのパルス幅をとり、縦軸に反
射率変化量をとって、これらの関係を示すグラフである
。このグラフにおいて、反射率の変化は非晶質と結晶と
の間の相変化に対応する。尚、第６図は照射するレーザ
ビームのパワーが７ｍＷの場合である。

この図に示すように、Ｓｅが無添加の場合が最も結晶化
速度が大きく、Ｓｎ添加量が増加するに従って低下し、
添加量が３０原子％では結晶化速度が１μｓｅｃとなっ
た。これは、Ｓｅの添加により非晶質状態が安定化した
ことに起因している。

つまり、Ｓｅの添加量が少ない範囲では、十分な結晶化
速度を維持している。尖用性を考えると結晶化速度が１
μｓｅｃ以下が望ましいので、Ｓｅ６ の添加量としては２０原子％以下が適当である。

Ｓｅの代わりに、Ａｓ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｉ。

Ｂ、Ｃ，ＮあるいはＡｒを夫々添加した合金を形成した
サンプルについて同様の試験を行った結果、同様な結果
が得られ、これらについても実用上添加量が２０原子％
以下が適当であることが確認された。

また、これらの添加元素は、いくつか組合わせて添加し
ても同様の効果を得ることができた。尚この場合に、ト
ータルの添加量が２０原子％を越えると結晶化温度が低
下することが確認された。

以上の結果により、上述の範囲の （ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＋ｏｏ−ａ　Ｍｅ金合金相変化
型の記録層としての使用が可能であること、このような
記録層はＭ元素の添加に伴って非晶質状態の安定性が増
加すること及び結晶化速度が１μｓｅｃ以下と高速であ
ることが確認された。

尚、この実施例においては、基板として平板状のものを
使用した例について示したが、これに限らず、テープ状
あるいはドラム状等種々の形態を７ とることが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、非平衡相である
非晶質状態の記録安定性に優れ、また初期化、記録及び
消去を高速で実施することができ、また記録層の融点を
低下することができるので記録感度の高い情報記録媒体
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図は記録層を形成するための装置の概略構成
を示す縦断面図、第３図はその横断面図、第４図はオー
バーライドの際のレーザビームのパワーを示す図、第５
図は本発明に係る情報記録媒体の記録層の基本となるＩ
ｎ−５ｂＴｅ３元合金の組成範囲を示す組成図、第６図
は照射するレーザビームのパルス幅と反射率変化量との
関係を示すグラフ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光の照射によって照射部分が平衡相と非平衡相
   との間で相変化する記録層とを有する情報記録媒体であ
   って、前記記録層は、一般式（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）＿
   １＿０＿０＿−＿αＭ＿α（ただし、ｘ、ｙ、ｚ、αは
   原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、夫々２５≦ｘ≦５
   ５、２７＜ｙ≦５５、２０≦ｚ≦５０、０＜α≦２０の
   範囲内にあり、ＭはＳｅ、Ａｓ、Ｐ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｉ、
   Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＡｒからなる群から選択される少なくと
   も１種の元素である）で表される組成の合金で形成され
   ていることを特徴とする情報記録媒体。