JPH04224994A - 光学的情報記録用媒体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的情報記録媒体に存
する。特に従来のＣＤ専用ドライブにより、直接再生（
Ｄｉｒｅｃｔ　　ｒｅａｄ　　ａｆｔｅｒ　　ｗｒｉｔ
ｅ：ＤＲＡＷ）可能な新規な光学的情報記録用媒体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクには再生専用型と光記録可能
型とがあるが、再生専用型はビデオディスク、オーディ
オディスク、さらには大容量コンピュータ用ディスクメ
モリーとして、既に広くドライブが普及している。これ
らのうちで、音楽等のオーディオ再生用として、コンパ
クトディスク（ＣＤ）が広く実用化されている。コンパ
クトディスク（ＣＤ）は、ＣＤフォーマット化されたＥ
ＦＭ（Ｅｉｇｈｔ　　ｔｏ　　Ｆｏｕｒｔｅｅｎ　　Ｍ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号の孔（ピット）をプラスチッ
クからなる基板に転写し、その上にアルミニウム等の金
属からなる反射膜及び保護膜を設けて実用に供されてい
る。

【０００３】ＣＤからの情報の読みとりは、半導体レー
ザービームを光ディスクに照射することにより行われ、
ピットの有無による反射率の変化によってＣＤフォーマ
ット信号等が読みとられる。この際従来のＣＤは７０％
以上の高い反射率と６０％以上の変調度を有するのが特
徴である。しかし、該再生専用ＣＤでは、情報の記録・
編集等ができないとの欠点を有していた。従って、光記
録可能なＣＤの開発が望まれている。

【０００４】また、ソフトウェア、データファイル、静
止画像等のファイルにおいてもＣＤ・ＲＯＭ（ｒｅａｄ
　　ｏｎｌｙ　　ｍｅｍｏｒｙ）またはＣＤ−Ｉ（ｉｎ
ｔｅｒａｃｔｉｖｅ）用の光記録可能な光ディスクが望
まれている。一方、光記録可能型の代表的なものには、
孔あけ型、光磁気型と相変化型がある。孔あけ型として
は、例えばＴｅＳｅＦ合金（特開昭６３−１８２１８８
）または染料等の記録層が用いられ、レーザー光照射に
より局所的に加熱され、孔もしくは凹部が形成される。 実際上、そのような孔あけ型には、記録層上に空隙が存
在しなければならない。このため、２枚のディスクの記
録層を互いに向かい合わせて、スペーサを用いて貼合せ
、記録層間に空気間隙をつくるようにする。当然のこと
ながら、このような貼合せ構成のディスクでは、現在普
及しているＣＤ用ドライブには装着不可能である。

【０００５】さらに、光磁気型は記録層の磁化の向きに
より記録や消去を行い、また、磁気光学効果によって再
生を行うため反射率の差を利用する従来型のＣＤ用ドラ
イブでは、再生不可能である。ＣＤフォーマット信号の
記録を行う光ディスクとしては、基板上に色素または色
素を含むポリマー等からなる記録層を有する光ディスク
、及び該光ディスクを用いる光情報記録方法が提案され
ている（特開昭６１−２３７２３９号、６１−２３９４
４３号）が、これらの光ディスクも再生信号の反射率、
変調度、耐再生光強度という点から実用上十分な性能を
有するとはいえない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、相変化型
は相変化前後で反射率が変わることを利用するものであ
って、反射率の違いで再生を行うという点でＣＤと共通
している。この相変化型には、一度記録すると情報が半
永久的に保存される追記型と、記録した情報の消去も可
能な書換型とに分類されるが、媒体の構成には共通点が
多い。該相変化型では、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂ（特開昭６３
−２２５９３４）、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｂｉ（特開昭６３−２
２５９３５）、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ（特開平１−１００７
４８）などが知られているが、これらの記録層薄膜の吸
収係数（複素屈折率の虚数部）は概ね１．０以上と大き
いため、反射率も高々６０％しかとれない。従って、通
常はＣＤとの互換性はない。

【０００７】しかし、最近ＣＤと互換性のある相変化媒
体として、Ｔｅ−Ｇｅ−Ｓｂ（特開平１−２７３２４０
）、ＧｅＯｘ（特開昭６４−１７２３４）を記録層とし
、誘電体層と反射層をもちいて干渉効果により反射率の
改善を試みることが提案されている。これらの記録媒体
は、記録前の反射率６０％以上を達成することは一応可
能であるが、記録前後の反射率のコントラスト、記録感
度の点で十分であるとはいえない。本発明者らはこれら
の点を改良した記録媒体を特願平２−１４９５３３にお
いて開示しているが、特に記録感度については、記録前
の反射率が高いために、記録層に吸収される光エネルギ
ーが小さく、記録に用いる光エネルギーの利用効率が悪
いという問題点がある。

【０００８】本発明は、このような事情のもとで光記録
可能であり、かつ、原理的に現在普及している再生専用
型光ディスク（ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等）と互換性のある
光学的情報記録用媒体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、孔あき・
ふくれ等の物理的変形によらず、記録層の局所的相変化
による光記録が可能で、かつ、７０％以上の反射率と十
分なコントラストを有する記録層材料及び層構成につい
て鋭意研究を行った結果、基板とその上に設けた記録層
、誘電体層及び金属反射層からなり、該記録層の相変化
の前の状態において、反射率が５０％未満であり、相変
化の後の状態において該反射率が７０％以上となること
を特徴とする光学的情報記録用媒体を用いることにより
、上記の目的を達成しうることを見いだした。

【００１０】本発明の要旨は、基板及びその上の記録層
と誘電体層とさらにその上に設けた金属反射層とからな
り、該記録層を記録すべき情報に従って変調したレーザ
ー光で照射し、記録層に光学的に読み出すことのできる
非晶質−結晶間の相変化を起こし、該変化を周囲との反
射率の差に基づいて読み出す光学的情報記録用媒体であ
って、上記記録前の状態において、基板を介してレーザ
ー光によって読みだした場合の反射率が５０％未満であ
り、かつ、記録後の状態において該反射率が７０％以上
に変化することを特徴とする光学的情報記録用媒体に存
する。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
光学的情報記録用媒体は、反射率７０％以上と十分なコ
ントラストを同時に達成し、原理的にＣＤフォーマット
信号の光記録を可能にしたことにある。さらに、前述の
特願平２−１４９５３３における記録媒体が、記録後に
反射率が減少するのに対して、本発明記録媒体は記録後
に反射率が７０％以上に増加することを特徴とする。す
なわち、本発明記録媒体は記録前の反射率が５０％未満
と低く、記録用の光エネルギーを効率的に記録層の昇温
にもちいることができるため、記録感度を著しく改善で
きるという利点を有する。

【００１２】本発明における記録媒体の層構成の一例を
説明するに、通常基板上には、記録層、誘電体層、金属
反射層がこの順に設けられる。この記録媒体の上に、記
録層の熱変形防止、機械的強度アップのために、熱硬化
性または光硬化性樹脂によるハードコート層を設けても
よい。基板材料としては、例えばガラス、アクリル樹脂
、ポリカーボネート樹脂など、半導体レーザーの波長に
対して透明であれば、従来基板材料として慣用されてい
るもののなかから任意のものを用いることができるが、
ＣＤとの互換性という面では、ポリカーボネート樹脂が
望ましい。

【００１３】反射層としては、記録層との組み合わせに
より、金、銀、銅、アルミニウム等種々の金属を用いる
ことができるが、容易に高い反射率を得られる金または
銀が適している。その膜厚は１００〜５０００Å、好ま
しくは３００〜５０００Åの範囲であることが好ましい
。膜厚が１００Åより薄いと反射率が低すぎ、５０００
Åを超えると成膜時間、コストの点で不利である。

【００１４】記録層としては、蒸着あるいはスパッタ法
によって成膜できる無機薄膜で、成膜直後では非晶質状
態であり、初期化によって反射率５０％未満の結晶状態
として用いる。該記録層の結晶化温度は、経時安定性と
いう観点から１５０℃以上が望ましく、また記録感度と
いう点から３００℃未満であることが望ましい。以上の
ような物性を満たす記録層材料は、例えばＧａ、Ａｌ、
Ｇｅ、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｓｂ等の元素からなる
合金の組成を最適化することにより得られる。

【００１５】なかでも、Ｇｅ１−ｙ　Ｔｅｙ　（ｙ＝０
．４５〜０．５５）Ｓｂ１−ｘ　Ｓｅｘ　（Ｘ＝０．５
５〜０．６５）は上記光学物性を満たし得るのみならず
、安定な非晶質ビットを形成する一方、２０ｍｗ未満の
半導体レーザー光ビームで十分に結晶化でき、本発明記
録媒体に適している。本発明の目的を達成するためには
、前述の順番に層を構成するのが好ましい。さらに、第
３の元素を添加して経時安定性、記録感度、光学物性等
を改善することも可能である。第３の元素としては、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ等があ
げられる。 なお、ここであげた元素に限定されるものではない。

【００１６】このような組成の合金薄膜の成膜にあたっ
ては、予め組成が調整された合金を用いても、多元蒸着
又はスパッタ法を用いても良い。その膜厚は、２００〜
１０００Åであることが望ましい。即ち、２００Å未満
では、記録前後の反射率の変化即ちコントラストがとり
難く、１０００Åを超えると、記録層の熱容量が大きく
記録感度が低下する。特に、記録層膜厚は、Ｓｂ１−ｘ
　Ｓｅｘ　（Ｘ＝０．５５〜０．６５）では、６００〜
７００Å、Ｇｅ１−ｙ　Ｔｅｙ　（ｙ＝０．４５〜０．
５５）では４００〜４７０Åであることが好ましい。Ｓ
ｂ１−ｘ　Ｓｅｘ　（Ｘ＝０．５５〜０．６５）又はＧ
ｅｘ　Ｔｅ１−ｘ　（ｘ＝０．４５〜０．５５）は、結
晶化温度が約２００℃で室温では極めて安定な非晶質状
態をとり、かつレーザー光照射時に高速結晶化が可能で
ある。

【００１７】第３の元素添加する場合は主成分であるＳ
ｂ−Ｓｅ又はＧｅ−Ｔｅの合計量に対して５原子％以下
（第３の元素が２種以上ある場合には合計で５原子％以
下）とするのが好ましい。本発明における誘電体層は、
まず干渉効果により、反射率及びコントラストを制御す
ることを目的とする。この場合、誘電体層の存在により
、許容される記録層膜厚のマージンが広がる等の効果も
ある。記録層と反射層との間に設けた誘電体層は記録層
から反射層へ熱が逃げるのを防ぎ、記録感度を改善する
効果がある。また、保護層の役も果たし、記録層の変形
や酸化劣化を防ぐ効果もある。

【００１８】本発明で用いる誘電体の屈折率及び膜厚は
種々の組み合わせが可能であり、屈折率、熱伝導率、化
学的安定性、機械的強度に留意して決定される。一般的
には、透明性が高く高融点である、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂなど
の酸化物、硫化物、窒化物やＣａ、Ｍｇ、Ｌｉなどのフ
ッ化物を用いることができる。これらの酸化物、硫化物
、窒化物、フッ化物は必ずしも化学量論的組成をとる必
要はなく、屈折率等の制御のために組成を制御したり、
混合して用いることも有効である。

【００１９】誘電体層の屈折率は２〜３であることが好
ましく、その材質としては特に酸化タンタル、窒化シリ
コンが好ましい。また、誘電体層の膜厚は１００〜５０
００Å、特に１０００〜１３００Åの範囲であることが
好ましい。膜厚が１００Åより薄いとビーム照射による
記録層の変形を防止し得ず、また、５０００Åより厚い
とクラックが生じ易い。

【００２０】本発明記録媒体は、なんらかの方法によっ
て初期化し、反射率５０％未満の結晶状態にする必要が
ある。初期化方法としては、結晶化温度以上に昇温する
熱アニール法があるが、本発明記録媒体の結晶化温度が
１００℃以上と高い場合には、基板の変形が考えられ、
ガラス基板を用いるのが良い。プラスチック基板を用い
る場合には、レーザー光ビームなどのエネルギービーム
により、瞬間的（数μｓｅｃ以下）に結晶化温度以上に
記録層を加熱してやることが望ましい。

【００２１】最後に本発明における層構成の設計の考え
方について簡単に述べる。基本的には、前述の層構成に
おいて干渉効果に留意しつつ決定する。この際、非晶質
状態の反射率はＣＤコンパチブルであるために７０％以
上必要であり、一方、結晶状態の反射率は十分なコント
ラストを得るために、５０％未満であることが望ましい
。また、このためには、記録層の複素屈折率ｎ＊　＝ｎ
−ｉｋが非晶質状態ではｋが１．０未満、結晶状態では
ｋが増大して１．０以上となり、かつ非晶質状態と結晶
状態のｎが相異なるような材料が好ましい。

【００２２】

【実施例】以下実施例をもって、本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実験例１ 層構成設計の具体例としてＳｂ４０Ｓｅ６０記録層を、
誘電体層には酸化タンタルを、反射層にはＡｕを用いる
こととし、これらの材料の複素屈折率は波長７８０ｎｍ
における値を用いて計算し、次に示す。 ポリカーボネート　　　　　　　　：　　１．５８−０
．００ｉＳｂ４０Ｓｅ６０　　（非晶質）：　　３．８
０−０．２５ｉＳｂ４０Ｓｅ６０　　（結晶）　　：　
　４．７０−０．８０ｉ酸化タンタル　　　　　　　　
　　　　：　　２．１５−０．００ｉＡｕ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　：　　０．１８−５．０
０ｉ図１〜図５は１０００Å以下の種々の記録層膜厚に
対して、上部誘電体層膜厚を変化させた時の、結晶化前
後の反射率を示す。ただし、反射率は基板を介して読み
だした場合の値である。図中、←→で示された範囲の誘
電体膜厚において本発明の要件が満たされる。

【００２３】図５に示す如く、記録層膜厚８００Å以上
では、非晶質時の反射率７０％以上が確保できない。一
方、記録層膜厚を５００Å以下とすると（図１及び図２
参照）極めて狭い範囲でしか本発明要件がみたされず、
かつ該領域での反射率の膜厚依存性が急峻で製造上好ま
しくない。記録層膜厚６００〜７００Åにおいてのみ、
比較的広い誘電体膜厚において本発明要件が満たされる
。なお、ここで述べた結果は、屈折率が２．１程度であ
る誘電体全般になりたつものである。具体的には、Ｚｎ
Ｓ、Ｓｉ３　Ｎ４　等があげられる。また、ここで用い
た光学定数に若干の変動があっても、同様の結果が成り
立つ。

【００２４】実験例２ Ｇｅ５０Ｔｅ５０記録層について、実験例１と同様にし
て評価を行った。なお、記録層の複素屈折率は波長７８
０ｎｍにおける実測値を用いて計算し、次に示す。 Ｇｅ５０Ｔｅ５０　　（非晶質）：　　４．００−０．
９０ｉＧｅ５０Ｔｅ５０　　（結晶）　　：　　５．４
０−３．６０ｉ図６〜図１０に、種々の記録層膜厚にお
ける、結晶化前後での反射率の誘電体膜厚依存性を示す
。反射率の要件を満たすように、横軸の酸化タンタル層
の膜厚を調節して反射率の制御を行ったが、記録層膜厚
が４００Å未満及び４７０Åを超える範囲では上記の条
件を満たすことはできない。

【００２５】記録層膜厚４００〜４７０Åにおいてのみ
、上記反射率に関する条件を満たすことがわかる。この
時、酸化タンタル層の膜厚は１０００〜１３００Åでな
ければ良い結果は得られない。なお、ここで得られた結
果はやはり屈折率２．１程度のすべての誘電体において
成立する。

【００２６】実施例１ ガラス基板及びポリカーボネート樹脂基板上に、Ｓｂ４
５Ｓｅ５５なる非晶質膜をスパッタ法により６５０Åの
厚みに形成し、引き続きＴａをＡｒと酸素の混合ガス雰
囲気中で反応性スパッタし、厚み１８００Åの酸化タン
タル膜を形成した。最後にやはりスパッタ法によりＡｕ
を２０００Å成膜し、記録媒体を作成した。ガラス基板
を用いた試料を昇温し、反射率が急減した温度をもって
結晶化温度の評価を行ったところ、約２２０℃であった
。なお、波長７８０ｎｍにおいて、非晶質状態の記録層
の反射率として７５％、結晶化後の反射率として４５％
を得た。

【００２７】次に、ポリカーボネート樹脂基板を用いた
試料を線速１．４ｍ／ｓで回転させ、波長７８０ｎｍの
半導体レーザー光を連続的に照射して初期化を行い反射
率４５％に相当する再生光出力をえた。その後周波数５
００ｋＨｚで種々のデューティーのパルス波形により記
録を行った。記録後の再生信号波形において最も反射率
が高い信号レベルをＲａとし、最も反射率が低い信号レ
ベルをＲｃとすると、Ｒａは反射率７０％上に相当する
信号レベルであった。コントラストを（Ｒａ−Ｒｃ）／
Ｒａ×１００（％）で定義した場合、記録パワー９ｍｗ
において、コントラスト４０％と、Ｃ／Ｎ比５０ｄＢを
得た。

【００２８】なお、ガラス基板上に成膜した試料を熱ア
ニールによって初期化した場合にも、記録パワー９ｍｗ
において全く同等の記録・再生が可能であった。

【００２９】実施例２ ガラス基板及びポリカーボネート樹脂基板上に、Ｇｅ５
５Ｔｅ４５なる比晶質膜を４５０Å、酸化タンタル膜を
１３００Å、Ａｕ膜を２０００Å成膜し、記録媒体を作
製した。記録層の結晶化温度は約２００℃で、波長７８
０ｎｍにおいて、結晶化前の反射率は７２％、結晶化後
は４７％であった。次いで、ポリカーボネート樹脂基板
を用いた試料を線速１．４ｍ／ｓで回転させ、波長７８
０ｎｍの半導体レーザー光を連続的に照射して初期化を
行ったところ、反射率４７％に相当する再生光出力を得
た。 その後周波数２００ｋＨｚで種々のデューティーのパル
ス波形により記録を行ったところ、記録パワー８ｍｗに
おいて３０％のコントラストとＣ／Ｎ比４７ｄＢが得ら
れた。この時、再生信号の最も反射率の高い部分では、
反射率７０％以上に相当するレベルの信号が得られた。

【００３０】比較例１ 実施例１のディスクを初期化を行わず、結晶化による記
録を行ったところ、実施例１と同様の再生信号を得るた
めには、１３ｍｗ以上の記録パワーが必要であった。こ
れは、初期の反射率が７０％以上と高いため、記録レー
ザー高パワーを有効に利用できないためである。

【００３１】比較例２ 記録層としてＧｅ１２Ｓｂ４０Ｔｅ４８膜を用いたとこ
ろ２００Å以上の膜厚では、反射層構造をもってしても
、非晶質状態の反射率７０％以上を得ることはできなか
った。 この記録層の複素屈折率は、結晶化前で３．８−２．０
ｉ、結晶化後で５．５−３．８ｉであった。非晶質状態
における吸収係数が大きすぎるためであり、この複素屈
折率においては、記録層膜厚を２００Å以下としない限
り、反射率７０％以上が得られないことは、干渉効果を
考慮した計算結果からも結論できた。また、このような
膜厚では結晶化後の反射率を５０％未満とすることは困
難であることも簡単な計算から結論できる。

【００３２】なお、本発明者らの検討結果によれば、特
開昭６２−２０９７４２、６３−２２５９３４号等で公
開されているような組成のＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金膜では
非晶質状態の反射率が７０％以上となる記録層は得られ
なかった。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光学的情報
記録用媒体によれば、光記録が可能でしかもＣＤ専用ド
ライブにより直接再生可能な高特性光学的情報記録用媒
体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実験例１の結果を示すグラフ

【図２】実験例１の結果を示すグラフ

【図３】実験例１の結果を示すグラフ

【図４】実験例１の結果を示すグラフ

【図５】実験例１の結果を示すグラフ

【図６】実験例２の結果を示すグラフ

【図７】実験例２の結果を示すグラフ

【図８】実験例２の結果を示すグラフ

【図９】実験例２の結果を示すグラフ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板及びその上の記録層と誘電体層と
   さらにその上に設けた金属反射層とからなり、該記録層
   を記録すべき情報に従って変調したレーザー光で照射し
   、記録層に光学的に読み出すことのできる非晶質−結晶
   間の相変化を起こし、該変化を周囲との反射率の差に基
   づいて読み出す光学的情報記録用媒体であって、上記記
   録前の状態において、基板を介してレーザー光によって
   読みだした場合の反射率が５０％未満であり、かつ、記
   録後の状態において該反射率が７０％以上に変化するこ
   とを特徴とする光学的情報記録用媒体。
2. 【請求項２】　　上記記録層の成膜直後の状態が非晶質
   であり、光等のエネルギービームの照射または、熱アニ
   ールにより上記層構成における反射率が５０％未満の結
   晶状態になるように初期化を行うことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光学的情報記録用媒体。
3. 【請求項３】　　該記録層がＳｂ１−ｘ　Ｓｅｘ　（ｘ
   ＝０．５５〜０．６５）よりなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の光学的情報記録用媒体。
4. 【請求項４】　　該記録層がＧｅ１−ｙ　Ｔｅｙ　（ｙ
   ＝０．４５〜０．５５）よりなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の光学的情報記録用媒体。