JPH043574B2

JPH043574B2 -

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Publication number: JPH043574B2
Application number: JP60229127A
Authority: JP
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JPS6288152A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は光、熱等を用いて高速かつ高密度に光
学的な情報を記録、再生できる光学情報記録部材
に関するものである。従来の技術レーザー光線を利用して高密度な情報の記録、
再生を行なう技術は公知である。このような記録
再生に用いる記録媒体として基板上にTeとTeO₂
の混合物であるTeOx₁（０＜x₁＜２）を主成分と
する薄膜を設けたものがある（特開昭50−46317
号公報、特開昭50−46318号公報、特開昭50−
46319号公報、米国特許第3971874号明細書）。添
加成分としてはPdOx₅（０＜x₅＜１）、SbOx₆（０
＜x₆＜1.5）、VOx₇（（０＜x₇＜2.5）等が使用され
る。このような記録媒体は再生用の光ビームの照
射において透過率変化を大きく得ることが出来
る。しかし、記録、再生装置の小型化、簡易化を図
る場合に使用し得るレーザー光源の出力には限度
があり、小型の出力20ｍＷ以内のHe−Neレーザ
ー発振装置、半導体レーザー発振装置等を使用し
て記録、再生を行なうには従来のTeOx（０＜ｘ
＜２）を主成分とする薄膜を備えた記録媒体では
感度が不十分である。また、情報を反射光量変化
で再生する場合には十分な変化量が得られない。次に、前記欠点を補うものとして、TeOx（０
＜ｘ＜２）に、融点の低い添加材料を適用し、状
態変化のスレツシヨールド温度を下げる試み、例
えばTlOx（０＜ｘ＜1.5）（Tl₂O融点300℃）を添
加する方法が有る。一方状態変化に伴う光学特性の変化を大きくす
るために、媒体の屈折率を大きくする方法があ
り、このため、イオン分極率の大きいかつ密度の
大きい添加材料を用いる試みがなされている。例
えばBiOx₂、InOx₂（０＜x₂＜1.5）等である（特
願昭53−109002、特願昭54−71506）。これらの方法によつて、TeOxを主成分とする
記録媒体は、半導体レーザによる記録、反射光量
変化による再生等が可能となつた。発明が解決しようとする問題点しかし、情報社会の進展に伴ない、これまで以
上に情報伝達の高速化が要求されるようになると
従来以上の記録速度、再生速度の向上が必要とな
つてきている。従来のTeO₂およびTeからなるTeOx薄膜を用
いた光学情報記録部材には、記録後再生信号が十
分な振幅あるいはCN比を得るまでにある一定の
時間を要するという問題があつた。言い換えると
記録直後と一定時間経過後では再生信号品質に変
動があるということである。これは実用的には記
録に要する時間が長い、すなわち記録速度が小さ
いということであつた。本発明は従来のTeO₂とTeの混合物である
TeOxを主成分とする光学記録薄膜を改良し、
TeOx薄膜の特徴、たとえば耐湿性が良いといつ
た利点を残しながら、上記現象がなく記録速度が
従来に比べて大幅に向上した光学情報記録部材を
提供するものである。問題点を解決するための手段本発明の光学情報記録部材は、基板上に形成さ
れた光学記録膜が、少なくともテルル（Te）と
酸素（Ｏ）とパラジウム（Pd）と金（Au）の４
元素で構成され、４元素の総和に対するPdとAu
の含有量の和が５〜40atm％であり、かつ酸素の
含有量が20〜60atm％で、酸素の一部な少なくと
もTeの酸化物TeO₂として含まれていることを特
徴とする。作用 Pd及びAuはTeOx系薄膜中において、記録時、
Teの状態変化を促進するものであり、つまり結
晶核のような働きをしているものと考えられる。
それにより記録の高速化が達成される。 TeO₂とTeの混合物であるTeOx薄膜は、レー
ザ光等の高密度な光を照射するとその光学定数が
変化し、見た目に黒くなる。この変化を利用して
情報を光学的に記録、再生するわけであるが、こ
の変化は、光照射−吸収−昇温というプロセスを
経て、膜中のTe粒子の状態変化、すなわち、結
晶粒が成長することによる光学的変化に基づくも
のではないかと考えられる。そこで、記録速度を
高めるためには、この状態変化をいかに速く終了
させるかということが大きな要素であると考えら
れる。ところで従来のTeOx系薄膜における課題
は、記録時にTe粒子が状態変化を起こす場合、
TeO₂のバリアがあるため安定な結晶状態になる
ための構造緩和に若干の時間を要するという点に
あつた。こうした記録部材は、情報として映像な
どを記録する場合は何ら問題とはならないが、高
速の応答性が必要とされるコンピユータ用デイス
クとして用いる場合などは、機器設計上の制限が
加わり好ましくない。本発明は、こうした現状に鑑みなされたもの
で、TeとTeO₂の混合物であるTeOxにPdとAu
を添加したものを基本組成とする薄膜を記録層と
し、かつ膜中のTe、Ｏ、Pd、Auの原子数の割合
を制御することにより、従来のTeOx系記録薄膜
よりも、はるかに短い時間で記録が完了する、す
なわち、はるかに高速の記録、再生を可能とする
光学情報記録部材の提供を可能とするものであ
る。従来、TeもしくはTeとTeO₂との混合物に第
３の物質を添加して光学記録特性を向上させた例
がある。しかしながら、それらは、GeやSn、
Pd、Si、Sb、Seなどの比較的共有結合性の強い
元素で、TeもしくはTeとTeO₂との混合物と容
易にガラス状態を作りやすい物質に限られてい
た。本発明は、添加する物質として金属結合性の強
い元素Au、Ag、Cu、Pd等の内より特にPdとAu
を選択したもので、本発明の範囲にある場合に限
り特異的にPdとAuの添加効果が発揮される。本
発明におけるPd及びAuの役割は以下のように推
察される。 Pd及びAuはTeOx系薄膜中において記録時、
Teの状態変化を促進するものであり、つまり結
晶核のような働きをしていると考えられ、高速で
記録を完了するために少量で大きな効果を得られ
ると想像される。また記録時高速でTeの状態変
化が完了するということは、例えばレーザ光の照
射部が軟化あるいは溶融すると考えたとき、膜の
粘性が小さいうちに状態変化が完了するというこ
とを意味しており、したがつて結晶性のより進ん
だTeの結晶粒子が生成されていると想像される。
その結果として再生光のより大きな反射率変化が
得られ、高いCN比が得られると考えられる。ま
た、TeOxはPd及びAuを添加することによつて
光の吸収効率が大きくなる。この結果、より低い
パワーのレーザ光でも書き込みが可能となり高感
度となることも期待できる。さらにPd及びAuは
その性質上酸化を受けないために既知のTeOx膜
の優れた耐湿性を損なうことはないと思われる。本発明は、Te、Ｏ、Pd、Auを必須成分として
構成されるが、膜の光学的特性、並びに耐熱性を
改良する上で、Ge、Sn、Al、Cu、Ag、Au、
Se、Bi、In、Pb、Si、Pt、Sb、As、Ｖ、Cr、
Co、Niより選択される元素を一種以上含むこと
は任意である。本発明の光学情報記録部材は、記録・再生のみ
の記録材料としての機能の他、情報の書き換えが
可能な記録材料にも応用できるもので、この場合
は上述した元素を少なくとも一種以上添加し、消
去特性を改善させることが可能である。次に本発明におけるPdおよびAuの添加量につ
いて述べる。本発明におけるPdとAuの添加量の和は、Te、
Ｏ、Pd、Auの量の総和に対して５〜40atm％で
ある。PdおよびAuは、膜中にあつてTeOxのTe
と部分的にPdTe合金およびAuTe合金の混合物
として非結晶状態で存在していると思われる。こ
れがレーザなどで加熱されると、非晶質状態の
PdTe合金およびAuTe合金の混合物は結晶質と
なり光学的変化をもたらす。膜中でPdTe合金およびAuTe合金の混合物は、
必ずしもそれぞれ量論組成でいる必要はなく
PdTe−TeおよびAuTe−Teの合金組成で存在し
ていればよく、PdTe合金およびAuTe合金の混
合物の役割は結晶核となり全体の結晶化速度を促
進させると考えられる。したがつてPdとAuの含
有量の和はTeよりも少なくても充分である。し
かしながら、PdとAuの添加量の和が5atm％より
少ないと、膜中でのPdTe合金およびAuTe合金
の混合物の結晶核が少なくなり結晶化の高速性は
期待できない。PdとAuの添加量が多くなると光
の吸収効率が向上し、記録感度が良好となるが、
40atm％を越えて添加すると膜中のTeの相対量
が減少し、記録前後の反射光量変化が低下してし
まう。したがつてPdとAuの添加量の和は５〜
40atm％の範囲とする必要がある。次に酸素の含有量について述べる。本発明の組成において酸素のほとんどは膜中の
TeとTeO₂を形成して存在している。膜中の
TeO₂の存在量は、膜の耐湿性を左右する上で重
要で、TeO₂の量が多い程、耐湿性が優れている。
したがつて膜中では、酸素の含有量が多い程、望
ましい訳であるが、多すぎるとPdTe合金および
AuTe合金の混合物の含有量が、相対的に小さく
なるので、膜の光吸収効率が低下し感度が低下す
ると同時に、記録前後における反射率の変化量が
小さくなり高いCN比が得られなくなつてしま
う。本発明では、酸素の含有量は、Te、Ｏ、
Pd、Auの総和に対して20〜60atm％であるが、
20atm％以下では耐湿性に劣り、逆に60atm％を
越えると、記録感度が低下する。本発明の範囲内で必須成分であるTe、Ｏ、
Pd、Auについての特に好ましい組成は、Pdと
Auの含有量の和が８〜35atm％で、かつ酸素は
30〜55atm％である（実施例１で詳述）。次に図面を参照しながら本発明を詳しく説明す
る。第１図は本発明による光学情報記録部材の断面
図である。１は基板であり、金属、例えばアルミニウム、
銅等、ガラス、例えば、石英、パイレツスク、ソ
ーダガラス等、あるいは樹脂、例えばABS樹脂、
ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、塩
ビ等、又透明フイルムとしては、アセテート、テ
フロン、ポリエステル等が使用できる。中でも、
ポリカーボネート、アクリル板等を使用する場
合、透明性がすぐれており、形成せしめた信号像
を光学的に再生する際に有効である。２は記録薄膜であり、基板１上に蒸着、スパツ
タリング等によつて形成される。蒸着には抵抗加
熱のように他部から加熱する方法と電子ビームの
ように試料を直接加熱する方法があり、どちらも
使用可能である。しかし、蒸着の制御性、量産性
等から考えて電子ビーム法の方が優れている。以
下電子ビーム法を用いて、Te、Ｏ、Pd、Auの４
元素からなる薄膜を製造する方法について述べ
る。基板上にTe、Ｏ、Pd、Auの混合物を形成する
わけであるが、実際にはTe、TeO₂、Pd、Auの
混合物を形成することになり、そのために４源蒸
着が可能な蒸着機を用いて、それぞれのソースか
らTeO₂、Te、Pd及びAuを蒸着する。また３源
ソースを用いる場合は、一つの蒸着源からPdを
蒸着し、また他の蒸着源からAuを蒸着し、さら
に他の蒸着源からはTeO₂とTeO₂を一部還元する
作用を有する金属粉末、例えば、Al、Cu、Fe、
Crなどを混在させ、所定の温度で熱処理したも
のを用いて、TeO₂とTeを同時に蒸着し、基板上
にTeO₂、Te、Pd、Auの混合物を形成する。ま
た２源ソースを用いる場合は、前記３源ソースを
用いる場合のTeO₂とTeを蒸着するソースと、
PdとAuの混合物ソースを用いて、蒸着すること
も可能である。また、これらの混合物から１源ソースにより蒸
着することも可能である。実施例以下、本発明の実施例について詳述する。実施例１４源蒸着が可能な電子ビーム蒸着機を用いて、
TeO₂、Te、Pd、Auをそれぞれのソースから、
150rpmで回転する厚さが1.1mm、直径が200mmの
アクリル樹脂基板上に蒸着を行い、光デイスクを
試作した。蒸着は真空度１×10^-5Torr以下で行
ない、薄膜の厚さは1200Åとした。各ソースから
の蒸着速度は記録薄膜中のTe、Ｏ、Pd、Auの原
子数の割合を調製するためにいろいろと変化させ
た。上記方法により作成した種々の光デイスクのオ
ージエ電子分光法（以下AESと略す）による元
素分析結果と、1800rpmで回転する光デイスクの
中心から75mmの位置に、記録完了時に最もCN比
が大きくなるようなレーザーパワーで書き込んだ
単一周波数5MHzの信号の、記録後33ｍsec（レー
ザー光を照射してから光デイスクが１回転するの
に要する時間）経過時のCN比と2min（すべての
光デイスクで記録は完了していた）経過時のCN
比、および耐湿性試験の結果を第１表に記す。な
お第１表中のデイスクNo.18、19および20のデータ
はPdおよびAuを含まなに従来のTeOxのデータ
であり、比較のために併記してある。

【表】

【表】なお、前記記録再生試験は第２図のような系で
行なつた。光導体レーザー１４を出た波長830n
ｍの光は第１レンズ１５によつて疑似平行光３と
なり第２のレンズ４で丸く整形された後、第３の
レンズ５で再び平行光になり、ミラー６で光軸を
変換された後ハーフミラー１１を介して第４のレ
ンズ７で、光デイスク上に波長限界約0.8μｍの大
きさのスポツト９に集光される。この円スポツト
９によつて照射された光デイスク８上の記録膜は
Teの状態変化による黒化変態し記録が行なわれ
る。ここで半導体レーザーを変調して光デイスク
上に情報信号を記録することができる。信号の検出は、光デイスク面８からの反射光１
０をハーフミラー１１を介して受け、レンズ１２
を通じて光感応ダイオード１３で行なつた。第１表においてレーザー光照射後33ｍsecより
2minの方がCN比が大きいものは、33ｍsec後に
はまだ薄膜中でTeの結晶粒の成長が進んでいる
ものと考えられ記録がまた完了していないことを
示し、レーザー光照射後33ｍsecと2minでCN比
が同じものは33ｍsec後に記録が完了しているこ
とを示している。また、耐湿性試験は光デイスク作製時にガラス
基板上（18×18×0.2mm）にも記録薄膜を蒸着し
て耐湿性試験用サンプルとし、50℃、90％RH中
に放置することにより行ない、第１表における耐
湿性評価は、10日目の状態が顕微鏡観察で何ら変
化の認められないものが○で、多少の変化が認め
られたものが△、結晶化が進んで黒い模様が認め
られたもの、あるいは膜中のTeが酸化して透過
率が増大したものを×とした。第１表に示されるようにPdおよびAuを含まな
い従来例のTeOx（デイクスNo.18、19および20）
においてはレーザ光照射後33ｍsec経過した時点
と較べて2min経過した時点ではCN比が大きく変
化しており、33ｍsec時点では記録が完了してい
ないことが示されている。これに対してPdおよ
びAuを含んだものはこの間のCN比の変化がな
い、あるいはCN比の変化が3dB以内と小さく、
記録速度が向上していることがわかる。第１表から明らかなように、記録完了後のCN
比が50dB以上で、かつレーザー光照射後33ｍsec
には記録が完了しており、かつ耐湿性の良好な
Te−Ｏ−Pd−Au系薄膜の組成（総合評価におい
て△以上）は、PdとAuの含有量の和が５〜
40atm％で、酸素は20〜60atm％である。さらに
好ましい組成（総合評価で○）は、PdとAuの和
が８〜35atm％、Ｏは30〜55atm％であることが
わかる。また、酸素含有量が20〜60atm％でPd
のみ含有およびAuのみ含有の場合の実験結果を
同様に第２表に示す。第２表に示されるように
Pdが4atm％ではレーザー光照射後33ｍsecから
2minまでに若干のCN比の変化がみられ、Pdが
46atm％ではCN比の絶対値が50dB以下で不十分
であ。Pdが５〜40atm％では十分な特性が得ら
れた。同様にAuの場合は４〜18atm％の範囲で
十分な特性が得られた。以上の結果よりPdとAuの含有量の和が５〜
40atm％では十分な特性が得られることがわかつ
た。

【表】実施例２３源ソースにより蒸着可能な電子ビーム蒸着機
を用いて一つのソースからPdを、他のソースか
らAuを、また、他のソースからTeとTeO₂を蒸
着し光デイスクを作製した。ここで一つのソース
からTeとTeO₂を同時に蒸着した方法について説
明する。まず出発原料としてTeO₂85wt％、
Al15wt％を少量のアルコールを用いて混合し、
その粉末25ｇを石英ボートに乗せ、電気炉を用い
て700℃でN₂ガスを流しながら２時間焼成して
TeO₂の一部を還元し、この焼成物を粉砕しプレ
スして成型体（ペレツト）を得、これを蒸着し
た。上記の方法により実施例１と同様のアクリル
樹脂基板上に、蒸着速度がPdは１Å／Ｓ、Auは
0.5Å／Ｓ、（Te＋TeO₂）は20Å／Ｓで蒸着し、
1200Åの記録薄膜を形成し光デイスクを作製し
た。上記記録薄膜をAESにより元素分析した結果、
Te：57atm％、Ｏ：28atm％、Pd：10atm％、
Au：5atm％であつた。また実施例１と同様の記
録再生試験および耐湿性試験を行なつたところ、
レーザー光照射後33ｍsecと2minでのCN比は共
に62dBであつて高速に記録が完了していること
が確認され、また耐湿性評価は○であつた。実施例３２源ソースにより蒸着可能な電子ビーム蒸着機
を用いて、一つのソースからPdとAuを、他のソ
ースからTeとTeO₂を蒸着し、光デイスクを作製
した。一つのソースからTeとTeO₂を同時に蒸着
する方法は実施例２で説明した方法と同じであ
る。PdとAuを同時に蒸着する方法は、電子ビー
ムハース中にPdとAu原料を入れ、これを電子ビ
ームにより加熱して溶解し、合金として用いた。
上記の方法により実施例１と同様のアクリル樹脂
基板上に、PdとAuを３：１の割合で混合した合
金から蒸着速度が1.5Å／Ｓ、（Te＋TeO₂）は20
Å／Ｓで蒸着し、1200Åの記録薄膜を形成し、光
デイスクを作製した。上記記録薄膜をAESにより元素分析した結果、
Te：55atm％、Ｏ：38atm％、Pd：12atm％、
Au：5atm％であつた。実施例１と同様の記録再
生試験および耐湿性試験を行なつたところ、レー
ザー光照射後33ｍsecと2minでのCN比はともに
55dBであつて高速に記録が完了していることが
確認され、また耐湿性評価は○であつた。実施例４一つのソースのみから蒸着してTe−Ｏ−Pd−
Au薄膜を得るために、出発原料として、TeO₂；
60wt％、Al：10wt％、Pd：20wt％、Au：10wt
％を少量のアルコールを用いて混合し、粉末25ｇ
を石英ボートに乗せ、電気炉を用いて700℃でN₂
ガスを流しながら２時間焼成してTeO₂の一部を
Alで還元し、この焼成物を粉砕しプレスしてペ
レツトを得、これを蒸着した。上記の方法により
実施例１と同様のアクリル樹脂基板上に、蒸着速
度を20Å／Ｓとして蒸着し、1200Åの記録薄膜を
形成し光デイスクを作製した。上記記録薄膜をAESにより元素分析した結果
Te：57atm％、Ｏ：36atm％、Pd：4atm％、
Au：3atm％であつた。また実施例１と同様の記
録再生試験および耐湿性試験を行なつたところ、
レーザー光照射後33ｍsecと2minでのCNは共に
60dBであつて高速に記録が完了していることが
確認され、また耐湿性評価は○であつた。発明の効果本発明による光学情報記録部材は、少なくとも
Te、Ｏ、Pd、Auからなり、前記PdとAuの含有
量の和は５〜40atm％（好ましくは８〜35atm
％）かつ、酸素の含有量が20〜60atm％（好まし
くは30〜55atm％）の範囲で構成される薄膜を光
学記録膜として有することにより、従来のTeOx
が薄膜を有する光学情報記録部材よりも記録速度
が大幅にまさるものであり、かつ優れた耐湿性を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学情報記録部材の一例
を示す要部断面図、第２図は本発明による光デイ
スクに情報信号を記録・再生する装置の概略図で
ある。１……基板、２……記録薄膜。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくともテルル（Te）と酸素（Ｏ）とパ
ラジウム（Pd）と金（Au）とで構成され、Teと
ＯとPdとAuの総和に対するPdとAuの含有量の
和が５〜40atm％であり、かつ酸素の含有量が20
〜60atm％で酸素の一部は少なくともTeの酸化
物TeO₂として含まれている光学記録薄膜を有す
ることを特徴とする光学情報記録部材。２酸素の含有量が30〜55atm％であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学情報記
録部材。