JPH0522592B2

JPH0522592B2 -

Info

Publication number: JPH0522592B2
Application number: JP59188920A
Authority: JP
Inventors: Reiichi Chiba; Yoshihiro Asano; Susumu Fujimori; Hironori Yamazaki
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1984-09-11
Publication date: 1993-03-30
Also published as: JPS6166696A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はレーザー記録媒体に関する。更に詳し
くいえば、レーザービームを照射して、その照射
部に光学的変化を起こさせて情報を記録するに適
したレーザー記録媒体に関するものである。

従来の技術近年、レーザーに係る技術のめざましい進歩に
より、コヒーレント光を用いた様々の応用の可能
性の追求がなされてきており、その結果、光通
信、光記録・再生、光計測、各種物品の加工への
応用、医療への応用、化学反応への応用等各種の
広範な分野において有用な技術として期待され、
急速な開発・研究がなされ、一部では既に実用化
が図られている。

中でも、最近特にレーザー光の集束性の良さを
利用する光記録媒体、例えばレーザーデイスク等
が、高密度情報記録用の媒体として注目されてい
る。このような光記録媒体は、大きく分けて同一
媒体に何度でも異つた情報を書込むことのできる
書換え可能な媒体と情報の書込みが一度しかでき
ない固定記録媒体とに分類され、夫々前者では光
磁気材料、ホトクロミツク材料、非晶質材料、サ
ーモプラスチツク材料、電気光学結晶等が、また
後者ではアブラテイブ材料、ホトポリマー材料、
銀塩材料、ホトレジスト材料等が知られている。

従来、レーザービームを利用してこれら材料に
情報を記録する態様としては、金属膜、色素膜な
どに局部適に孔または変形を起こさせて、情報を
記録するものが知られている。しかし、このよう
な態様では、一旦記録した情報の消去は不可能で
あり、いわゆる追記型光記録媒体として用いられ
ている。

一方、書換型光記録媒体としては、結晶−非晶
質間の相転移を利用するTeまたは、TeとBi、Sb
等との合金を用いたもの、金属−半導体の相転移
を利用するVO₂、SmS等が知られている。

このうちTe系およびTeとBi、Sb等との合金を
用いた記録媒体では、繰返し記録・消去を行なう
と、つまり結晶−非晶質間相転移と繰返すと、相
分離を起こし書換性が損われることが知られてい
る。この相分離は、合金中のドープ量を減らし、
Teまたは、Bi、Sbの量を増加させることにより
防ぐことができる。しかし、ドープ量を減らした
場合には、非晶質寿命が短くなり室温で短時間の
うちに非晶質に転移してしまうという問題が生ず
る。

他方、VO₂、SmSを用いた媒体では、転移に
ともなう体積変化が大きく、膜に変形、キ裂が生
じやすいこと、および記録・消去を繰返すには熱
によるヒステリシス効果を利用するため、媒体を
室温以下に冷却するなどの熱バイアスを加えねば
ならないという欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点上記の如く、最近のレーザーに関するめざまし
い技術開発に伴つて、光記録媒体も新たな局面を
向えつつある。しかしながら、従来の光記録媒体
では一旦記録された情報の消去が不可能（固定記
録型材料）であつたり、また書換え可能な媒体で
あつても繰返し情報の記録・消去を行なうと相分
離を生じてしまつたり、余分な操作（例えば冷却
処理）が必要であるなど様々な改良すべき問題が
残されていた。

従つて、これらの諸欠点を示さない新規な記録
媒体を開発することは、該記録媒体の信頼性を高
め、需要の拡大を図る上で極めて重要である。

そこで、本発明の目的は上記の如き従来の光記
録媒体を有する欠点を示さない、繰返し記録・消
去が可能な光記録媒体を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者等はレーザービーム記録媒体の上記の
ような現状に鑑みて、従来製品の呈する各種欠点
を示さず、繰返し記録・消去が可能な光記録媒体
を得るべく種々検討、研究した結果、前記目的を
達成するためには比較的薄いBi層またはSb層を
２層以上設けることが極めて有利であることを見
出し、本発明を完成した。

即ち、本発明のレーザービーム記録媒体は基板
と、該基板上に設けられた記録媒体層としての少
なくとも２層の誘電体層および少なくとも２層の
Bi層またはSb層とを有し、該Bi層またはSb層の
各々が該誘電体層ではさまれ、該基板上で該誘電
体層と交互に配置された構成を有することを特徴
とする。

Bi層はBiの他、Biを90原子％以上含有するBi
合金を使用することができ、またSb層はSbの他、
Sbを90原子％以上含有するSb合金を使用するこ
とができ、同様な効果を期待することができる。
これらは蒸着あるいはスパツタ法等により形成す
ることができる。

ここで、基板としては、ポリカーボネイトある
いはアクリル樹脂などのプラスチツクス、Alな
どの金属あるいはガラスが用いられる。

また、誘電体層としては、無機蒸着膜、無機ス
パツタ膜、有機蒸着膜、有機スパツタ膜あるい
は、プラズマ重合膜を用いることができる。この
うち、無機蒸着膜および無機スパツタ膜としては
SiO₂、SiO、Al₂O₃、Y₂O₃、WO₃、Ta₂O₅、
Cr₂O₃、CeO₂、TeO₂、MoO₃、In₂O₃、GeO₂、
TiO₂などの酸化物膜、MgF₂、PbF₂、CeF₃など
のフツ化物膜、AlN、Si₃N₄などの窒化物膜、
ZuSなどの硫化物膜などを適用することができ
る。

有機蒸着膜としては、ポリエチレン、ポリフツ
化ビニリデン、ポリフエニレンスルフアイドなど
の高分子蒸着膜、Cuフタロシアニン、フルオレ
セインなどの低分子蒸着膜を適用することができ
る。

プラズマ重合膜としては、エチレンなどのオレ
フイン化合物、スチレンなどの芳香族化合物、６
フツ化プロピレンなどの含フツ素化合物、アクリ
ロニトリルなどの含窒素化合物、ヘキサメチルジ
シロキサンなどの含Si化合物、テトラメチルスズ
などの有機金属化合物など各種有機化合物から得
れる重合膜を適用することができる。

本発明のレーザー記録媒体においては、また該
記録媒体層上に、あるいは基板と記録媒体層との
界面に、即ち例えば基板と誘電体層との間に光反
射層を設けることもできる。

本発明のレーザー記録媒体は例えば第１図およ
び第２図に示すような構成をとることができる。
例えば、第１図の媒体は、基板１と、その上に形
成された誘電体層２と、該誘電体層上に設けられ
たBiまたはSb層もしくはBiまたはSbを90原子％
以上含有する合金層３（以下簡単化のために記録
層という）と、更にこの上に誘電体層、記録層を
この順序で順次形成することにより設けられた誘
電体層４および６並びに記録層５とから構成され
ている。また、第２図の態様は記録媒体上に光反
射層７を設けた例である。この光反射層としては
従来公知の材料並びに形成方法がそのまま利用で
き、特に制限されない。

作用本発明のレーザー記録媒体は、BiまたはBi合
金もしくはSbまたはSb合金の記録層を使用し、
これと誘電体層とを交互にサンドイツチ型で多層
構造としたことを特徴とするものであり、このよ
うな構成としたことにより、積層しない一層構造
をもつ従来のものと比較して、非晶質寿命が著し
く延長されつので相分離を起こすことのない、か
つ非晶質寿命の長い安定な記録媒体が提供される
ことになる。

一般に、基板１と接する誘電体層２に、基板１
への熱流出を防ぐ断熱層としての機能を与えたい
場合には、50nｍ程度以上の膜厚とすることが望
ましく、また最上層の誘電体層は、媒体の変形を
抑制するためには、やはり50nｍ程度以上の膜厚
にして用いることが好ましい。これ以外の誘電体
層は、記録層３，５を分離できればよく、従つて
5nｍ程度以上の膜厚であれば十分である。

誘電体層は上記のBi層等の分離を達成する機
能の他に、これ等の変形を防止する機能をも併せ
持ち、その結果、記録・消去サイクルの多数回に
亘る繰返し中に生じる可能性のある、記録媒体粒
子間の凝集・融合等を防止して、該粒子の粒径を
微細な状態に維持する。

一方、記録層３，５は蒸着あるいは、スパツタ
法により形成されるが、その膜厚は、10nｍ以下
であることが好ましい。このような比較的薄い膜
厚とすることによりBiまたはSbの非晶質寿命は
室温で充分長くなることを見出した。つまり結晶
化温度は、BiおよびBbの膜厚を薄くするほど高
くなる。従つて、BiおよびSbの膜厚を薄くする
程、室温におけるBiおよびSbの非晶質状態の室
温での寿命は長くなるが、結晶化による記録・消
去の感度が低下するためBiおよびSbの膜厚とし
ては、３〜10nｍが適している。

一方、BiおよびSbの代わりにBi合金あるいは
Sb合金を用いた場合には、もともと結晶化温度
がBiおよびSb単体より高いため、30nｍ以下の膜
厚にすることにより充分長い非晶質寿命が得ら
れ、また下限は上記と同様な理由から5nｍ以上
であることが必要とされるので膜厚としては、５
〜30nｍの範囲内とすることが適している。

尚、このBiおよびSb化合物は、相分離を起こ
さないような組成、つまりBiおよびSb原子が90
原子％以上含まれ、Pb、Sn、In、As、Se、Ge、
Si、Ｓ、Sb（Biをベースとする場合）からなる群
から選ばれる少なくとも１種の元素を10原子％以
下ドープしたものを例示できる。

上記合金成分のいくつかの元素、例えばSnと
Ge、InとSeなどを使用することにより、その他
のものと同様に、優れた記録・消去特性を示す
他、消去速度の速い記録媒体を得ることも可能で
ある。従つて、記録・消去の高速化を図ることが
可能となる。

第１図および第２図の例では、記録層を２層だ
け設けた記録媒体を示したが、記録層が１層でも
レーザー記録媒体を構成することは可能である。
しかしながら、１層では、充分なコントラストを
得ることが困難であり、２層以上の記録層を含む
サンドイツチ型構造とすることが適している。

更に、第２図に示すように誘電体層６の上に光
反射層７を設け、また誘電体層の膜圧を制御し、
記録波長での反射強度を極小となるようにするこ
とにより、記録レーザー光の吸収率を高め、感度
を向上させることができる。この場合の光反射層
としてはAl、Au、Agなどの金属膜のほかBiある
いはSb膜自体を光反射層として用いることもで
きる。

次に、このような本発明の記録媒体に、レーザ
ービームを照射することにより情報を記録・消去
する方法について述べる。

まず、BiまたはSb層は、付着後は、結晶状態
であるので、パルス巾の短かい強いレーザー光を
照射して、BiあるいはSbの融点以上に加熱、急
冷することにより、BiあるいはSbを結晶質から
非晶質に相転移させ、この非晶質化により情報が
記録される。

一方、非晶質化および結晶化を起こさないほど
に弱いレーザー光を照射し、その反射強度あるい
は、透過強度を検出することにより上記の如くし
て記録した情報を再生することができる。

また、この非晶化した部分に記録に用いたレー
ザー光より弱く、かつ再生光よりは強いパワーの
レーザー光を比較的長時間照射することにより非
晶質から結晶質に相転移を起こさせ、情報の消去
を行なうことができる。

Bi系合金または、Sb系合金層を用いた場合は、
付着後は非晶質状態である。従つて、結晶化によ
つて記録し、非晶質化によつて消去するか、ある
いはあらかじめ熱処理などにより結晶化させてお
き、非晶質化によつて記録し、結晶化によつて消
去することもできる。

また、一般に以上述べた例では記録は基板側か
らのレーザー照射により行われるが、基板１と誘
電体層２との間に光反射層を設けて、記録媒体側
からレーザー光の照射を行なうようにすることも
できる。

実施例次に、本発明の記録媒体を実施例によつて更に
具体的にのべる。

実施例１基板としてポリメチルメタクリレートを用い、
この上にSiO₂を電子ビーム蒸着法により厚さ20n
ｍで堆積し、Biを抵抗加熱蒸着法で厚さ5nｍに
堆積するといつたように順次積層し、Bi層を４
層設けた本発明の記録媒体を作製した。ただし、
最上層のSiO₂誘電体層の膜厚は100nｍとした。
この記録媒体に対して、波長850nｍの半導体レ
ーザーを用いて、記録・消去実験を行つた。レー
ザービーム径1.6μｍで基板をとおしてレーザー照
射を行ない、記録媒体上でのレーザーパワー６ｍ
Ｗ、パルス巾80nsで非晶質化が生じ、レーザーパ
ワー４ｍＷ、パルス巾400nsで結晶化が生じた。
再生は、レーザーパワー１ｍＷ、パルス巾500ns
で行なつたところ記録媒体に変化はみられなかつ
た。しかも、10⁴回以上の記録・再生実験後も初
期値と同じ信号出力を維持していることが確認さ
れた。また、非晶質化したBiは40℃で１カ月以
上保存しても結晶化がみられず安定であることが
わかつた。

実施例２実施例１の操作を繰返し、Bi膜のかわりにSb
蒸着膜を用いて同様な記録媒体を作製したとこ
ろ、このものはレーザーパワー15ｍＷ、パルス巾
100nsで非晶質化を生じ、レーザーパワー６ｍＷ、
パルス巾500nsで結晶化を生じた。再生を、レー
ザーパワー１ｍＷ、パルス巾500nsで行なつたと
ころ、記録状態に変化はみられなかつた。しかも
10⁴回以上の記録・再生実験後も初期値と同じ信
号出力を維持していることが確認された。

実施例３実施例１の操作を繰返し、Biのかわりに
Bi₉₀Sn₅Ge₅、Bi₉₀In₅Se₅、Bi₉₀Pb₅As₅を夫々用い
た本発明の記録媒体を作製した。このものの記
録・消去特性は、実施例１の記録媒体とほぼ同様
であつたが、消去において、レーザーパワー４ｍ
Ｗ、パルス巾300nsで結晶化が生ずるなど、消去
速度の速まる傾向がみられた。また、安定性につ
いても40℃で２カ月以上保存しても結晶化がみら
れず、実施例１のものよりも更に一層安定である
ことがわかつた。

実施例４実施例２の操作を繰返して同様の構成の記録媒
体を得た。ただし、SbのかわりにSb₉₀Sn₅Ge₅、
Sb₉₀In₅Se₅、Sb₉₀Pb₅As₅を用いたものを作製し
た。このものの記録・消去特性は、実施例２の製
品とほぼ同様であつたが、レーザーパワー６ｍ
Ｗ、パルス巾400nsで結晶化が生ずるなど、消去
速度の速まる傾向がみられた。また、非晶質状態
で40℃で２カ月保存しても結晶がみられず、従つ
て、常温では、非晶質として極めて安定であるこ
とが確認された。

実施例５実施例１の操作を繰返した。ただし、SiO₂の
代わりにY₂O₃、Ta₂O₅、Al₂O₃、SiO、CeF₃およ
びCr₂O₃の電子ビーム蒸着膜を誘電体層として用
いた記録媒体を作製したところ、この製品は記
録・消去特性としては実施例１のものと同様の値
を示した。また、SiO₂の代わりにPbF₂、GeO₂、
MoO₃、MgF₂およびTeO₂の蒸着膜を誘電体層と
して用いた場合にも同様であつた。

実施例６誘電体膜としてのSiO₂のかわりにテトラメチ
ルスズのプラズマ重合膜を用いた他は実施例１と
同様に操作して本発明の記録媒体を作製した。こ
の場合、最上層の重合膜厚は200nｍとした。こ
の記録媒体では、レーザーパワー５ｍＷ、パルス
巾6nsで非晶質化が生じレーザーパワー３ｍＷ、
パルス巾40nsで結晶化が生じた。再生はレーザー
パワー１ｍＷ、パルス巾500nsで行なつたが記録
状態に変化はみられなかつた。尚、このものは
10⁴回以上の記録・再生実験後も初期値と同じ信
号出力を維持していることが確認された。

実施例７実施例６において、誘電体層としてのテトラメ
チルスズ・プラズマ重合膜の代わりにポリイミド
スパツタ膜およびCuフタロシアニン蒸着膜を用
いた他は同様に操作して２種の記録媒体を夫々作
製した。これらは記録・消去特性については、実
施例３と同様の結果を与えたが、10³回の記録・
消去実験後において、これらの媒体には不可逆的
変化が生じた。

実施例８実施例１においてBi層を２層設け、また最上
層のSiO₂膜厚を150nｍとし、この上に光発射膜
として厚さ50nｍのAl蒸着膜を設けた記録媒体を
作製した。この媒体ではレーザーパワー６ｍＷ、
パルス巾70nsで非晶質化が生じ、レーザーパワー
３ｍＷ、パルス巾400nsで結晶化が生じた。

発明の効果以上詳しく説明したように、本発明の積層構造
のレーザービーム記録媒体では、BiまたはSbも
しくはBi合金またはSb合金層の膜厚を制御する
ことにより媒体の特性を制御することができ、媒
体特性の再現性が良いという利点を有している。
更にBi、Sbあるいは、BiまたはSbを90原子％以
上含む、Bi合金またはSb合金を用いているため
感度が高くコントラストも優れた媒体を与える。
また本発明の記録媒体は、相分離を起こさず、非
晶質状態の寿命が長いことと、誘電体層が媒体の
変形を防止し、またBi、Sb、Bi化合物、Sb化合
物の粒径を微細のまま変化しないように保つた
め、繰返し記録・消去が可能なレーザー記録媒体
として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の記録媒体の構造を示す模式
的断面図でり、第２図は、本発明の別の態様に係
る記録媒体の構造を示す模式的断面図である。（主な参照番号）、１……基板、２，４，６…
…誘電体層、３，５……BiまたはSb層あるいは
BiまたはSbを90原子％以上含むBi合金またはSb
合金層、７……光反射層。

Claims

【特許請求の範囲】１基板と、該基板上に設けられた記録媒体層と
しての少なくとも２層の誘電体層と少なくとも２
層のBi層またはSb層とを有し、該Bi層またはSb
層の各々が該誘電体層にはさまれ、該基板上で該
誘電体層と交互に設けられた構成とされているこ
とを特徴とするレーザー記録媒体。２前記Bi層のかわりにBiを90原子％以上含有
するBi合金層を用いるか、あるいは前記Sb層の
かわりにSbを90原子％以上含有するSb合金層を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のレーザー記録媒体。３前記記録媒体層上あるいは基板と記録媒体層
との界面に光反射層を設けることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項に記載のレーザ
ー記録媒体。