JPH068636A

JPH068636A - 情報記録媒体

Info

Publication number: JPH068636A
Application number: JP4170760A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Nakamura; 直正中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1994-01-18

Abstract

(57)【要約】【目的】情報の記録、消去およびオーバーライトが実用
的に可能な光ディスクを提供する。【構成】この光ディスクは、基板１上に形成された記録
層２に光ビームを照射することにより情報の記録および
消去が可能な光ディスクであって、記録層２がＩｎ、Ｓ
ｂおよびＴｅの３元化合物とＧｅとを含有してなり、そ
の平均組成は（Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂）_100-ｘＧｅ_ｘ、（但
し０＜ｘ≦４０原子％）である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザービー
ムおよび電子線ビームなどの光ビームを照射することに
より情報の記録、消去および再生が可能な光ディスクな
どの情報記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体レーザーによる情報の
記録および消去を繰り返し可能な情報記録媒体、例えば
光ディスクなどの実用化が盛んに行われている。

【０００３】この光ディスクは、その記録層に半導体レ
ーザーよりレーザービームおよび電子線ビームなどの光
ビームを照射することにより、原子配列の変化に伴う光
学的特性の変化を生じさせ、情報の記録および消去が行
え、また記録層の光学的特性変化を検出することにより
情報の再生が可能である上、磁気記録などに比べて記録
可能な情報量が多く、保存性もよいなどの特徴を有して
いる。

【０００４】ここで、図７および図８を参照して従来の
光ディスクについて説明する。

【０００５】図７に示すように、従来の光ディスクに
は、ガラスやプラスチック材料などからなる基板７１の
上層に記録層７２と、紫外線硬化樹脂などからなる有機
物保護層７３とが形成されている。記録層７２は真空蒸
着、スパッタリングなどの堆積技術によって形成されて
いる。

【０００６】また、記録層７２の経時変化を防ぐため
に、図８に示すように、例えば金属または半金属の酸化
物、フッ化物、硫化物、窒化物などの無機物保護層８１
の材料中に記録層７２を形成する材料を分散配置した構
造も提案されている。

【０００７】この光ディスクの場合、後述するように情
報の記録および消去を行うことができる。

【０００８】まず、光ディスクに光ビームを全面照射し
て記録層７２を結晶化温度以上に加熱し結晶性の高い状
態（原子が比較的正しく配列された状態であり、以下、
結晶状態と称す）にする。

【０００９】次に、記録層７２の一部（記録部）に情報
を書き込むために、短く強いパルスの光を照射し記録層
７２を加熱し、溶融後、急冷する。すると、このパルス
光が照射された部分は、結晶性が低下した状態（原子配
列が乱れた状態であり、以下、非晶質状態と称す）とな
る。

【００１０】上記した結晶状態と非晶質状態とでは、原
子配列の構造が異なることから光学的性質（反射率およ
び透過率など）が変化しており、情報が記録されたこと
になる。

【００１１】一方、情報を書き込んだ記録部に長く弱い
パルス光を照射し加熱徐冷することにより記録部が元の
結晶状態に戻るため情報を消去することができる。

【００１２】この際、結晶化に要する時間が記録に要す
る時間と同程度であれば、光のパワー強度のみで結晶状
態と非晶質（消去）状態を作り出すことができる。した
がって、このような特性を有する材料を用いて記録層７
２を形成し、この記録層７２に長く弱い光ビームに短く
強いパルスを重畳した光ビームを照射することにより、
以前に形成された記録部（非晶質状態）を消去（結晶状
態）しながら同時に新しい記録部を形成する上書き、い
わゆるオーバーライトを行うことができる。

【００１３】ところで、オーバーライトを行うために
は、記録層７２の結晶化開始温度が重要であり、この結
晶化開始温度は記録層７２を形成するスパッタ源（材
料）に依存されることから、その選定が必要である。

【００１４】このスパッタ源としては、Ｔｅ、Ｇｅ、Ｓ
ｂ、Ｉｎなどの金属または半金属、およびＧｅＳｂＴｅ
やＩｎＳｂＴｅなどの３元素化合物の単体使用が提案さ
れている。

【００１５】例えば、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅを含有して
なる３元素（金属間）化合物は、半導体レーザーで記録
可能（非晶質化）な融点（600 〜700 ℃）をもち、かつ
Ｔｅを含むため非晶質状態になったときも安定である。

【００１６】また、この金属間化合物はレーザー結晶化
によって立方格子からなる結晶を形成することも知られ
ている。このような材料は、非晶質状態から結晶化する
際に最も原子の移動距離が短いので、結晶化速度が短く
オーバーライトに適した記録材料である。

【００１７】しかしながら、これらの材料を含有してな
る記録層は、その結晶化開始温度が約260 ℃近傍で一定
しており、この温度条件でオーバーライトを行う場合、
情報を消去する際の長く弱い光ビームによる温度コント
ロールが難しく、消去時のパワーマージンを広くとるこ
とができない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように上述した従
来の情報記録媒体では、情報の記録、消去およびオーバ
ーライトを行なう際の結晶化開始温度が記録層に含有さ
れる材料によってほぼ一定に決められてしまい、特に情
報消去を行うための光ビームのパワーを得ることが難し
く実用的ではないという問題点があった。

【００１９】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、結晶化開始温度を下げることにより実
用に適した情報記録媒体を提供することを目的としてい
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の情報記録媒体は
上記した目的を達成するために、基板上に形成された記
録層に光ビームを照射することにより情報の記録および
消去が可能な情報記録媒体において、前記記録層がＩ
ｎ、ＳｂおよびＴｅの３元化合物とＧｅとを含有してな
り、前記記録層の平均組成が（Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂）
_100-ｘＧｅ_ｘ（但し０＜ｘ≦４０原子％）であることを
特徴としている。

【００２１】

【作用】本発明の場合、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅの３元化
合物とＧｅとを含有してなる記録層の平均組成を（Ｉｎ
₃ＳｂＴｅ₂）_100-ｘＧｅ_ｘ、（但し０＜ｘ≦４０原子
％）とすることにより、記録層の結晶化開始温度を広範
囲に変化させることが可能になる。

【００２２】これにより、情報を消去する光ビームのパ
ワーマージンが広くとれるようになり、重畳した光ビー
ムにより情報の消去が十分可能になる。

【００２３】この結果、情報の記録、消去およびオーバ
ーライトを実用的に可能とする情報記録媒体を得ること
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００２５】図１は本発明に係る一実施例の光ディスク
を示す図である。

【００２６】同図において、１は基板である。この基板
１には、ガラスや、例えばポリメチルメタクリレート樹
脂およびポリカーボネート樹脂などのプラスチック材料
が用いられている。この基板１の上層には、記録層２を
両側より挟持するように、例えば金属または半金属の酸
化物（ＳｉＯ₂など）、窒化物（Ｓｉ₃Ｎ₄など）、フ
ッ化物、硫化物およびこれらの混合物からなる無機物保
護層３が形成されている。この無機物保護層３は、記録
層２の経時変化を防ぐためのものである。また、無機物
保護層３のさらに上層には、Ａｌ、Ａｕやこれらの混合
物からなる反射層４が形成されている。さらに、この反
射層４の上層には、紫外線硬化樹脂などの有機物保護層
５が形成されている。記録層２は真空蒸着、スパッタリ
ングなどの堆積技術によって形成されている。

【００２７】続いて、図２および図３を参照して上記し
た光ディスクを形成するための成膜装置について説明す
る。

【００２８】図中、２１は真空容器である。この真空容
器２１の底壁には、ガス排気ポート２２を介して排気装
置２３が接続されており、この排出ポート２２を通じて
真空容器２１内が排気されるようになっている。また、
この底壁には、ガス導入ポート２４が接続されており、
スパッタガスとして、例えばＡｒガス２５などが導入さ
れるようになっている。

【００２９】一方、真空容器２１内の上部には、円板状
の基板２６の面を水平に支持し、図示しないモータによ
り回転される支持装置２７が支架されている。また真空
容器２１内の底部近傍には、基板２６に対向するように
複数のスパッタ源２８、２９、３０が均等に配置されて
いる。それぞれのスパッタ源２８、２９、３０としては
成分元素を所定組成で混合した合金や元素単体など用い
られている。これらのスパッタ源２８、２９、３０に
は、図示しない高周波電源が接続されており、元素単体
を用いた場合には、この高周波電源により所定の原子比
となるように基板２６上の成膜速度が制御される。これ
らのスパッタ源２８、２９、３０の上方には、それぞれ
に対応するモニタ装置３１、３２、３３が設けられてお
り、各スパッタ源２８、２９、３０のスパッタ量がモニ
タできるようになっている。なお、それぞれのスパッタ
源２８、２９、３０のスパッタ量は、モニタ装置３１、
３２、３３によりモニタされながら高周波電源の印加電
力が調節されて所定値とされる。

【００３０】この成膜装置では、支持装置２７に予めＳ
ｉＯ₂などからなる保護層が形成された無機素材の基板
２６をセッティングした状態から、まず、排気装置２３
を動作させて真空容器２１内がほぼ真空状態、例えば１
０^-5Ｔｏｒｒ台の真空度まで排気する。続いて、ガス導
入ポート２４よりＡｒガス２５を導入し、排気装置２３
の排気量を調節し、真空容器２１内を所定の減圧下に保
持する。

【００３１】次に、基板１を回転させながら、高周波電
源よりスパッタ源２８、２９、３０に所定時間電力を印
加することによって、基板２６上には、（Ｉｎ₃ＳｂＴ
ｅ₂）_100-ｘＧｅ_ｘという平均組成の記録層２が形成さ
れる。この記録層２は、非晶質状態であり、記録に先立
って記録層全面に光ビームを照射して溶融点以上の温度
で加熱することによりＩｎＳｂ、Ｔｅは、前述した組成
比で溶融された後、結晶化される。この後、この上層と
して、図１に示した無機物保護層３、有機物保護層５な
どがそれぞれ形成される。なお、結晶化された記録層２
に短く強いパルスの光を照射して記録層２を加熱急冷す
ると、照射部は非晶質状態となり情報が記録される。

【００３２】この成膜装置の放電電力を変えて複数の試
料（光ディスク）を作成した結果を以下に示す。

【００３３】この場合、複数の試料に印加する放電電力
をＩｎ₂ＳｂＴｅ₂に対してＧｅがそれぞれ２０、４
０、６０原子％になるように調節し、それぞれの試料の
記録層２を同じ膜厚（100 ｎｍ）になるように形成し
た。また、Ｇｅを含まない試料（０原子％）も作成し
た。

【００３４】このように作成された試料（光ディスク）
をそれぞれホットステージ上で加熱しながら反射率の変
化開始温度を測定した結果、図４に示すように、Ｇｅ濃
度（Ｇｅの添加量）をそれぞれ変えた試料は、反射率変
化開始温度もそれぞれ異なり、Ｇｅの添加量により反射
率変化開始温度を200 〜300 ℃の範囲で変化できること
が解った。特にＧｅの添加量が４０％以下の範囲におい
て、反射率変化開始温度をほぼ200 ℃まで低くできるこ
とがわかった。なお、この反射率変化開始温度は結晶化
開始温度に相当する。

【００３５】次に、他に実施例について説明する。

【００３６】この場合、上記した実施例と同様の記録層
の化合物組成とし、基板２６上にＳｉＯ₂膜100 ｎｍで
膜厚50ｎｍの記録膜（層）を挟持するように被膜し、さ
らにＳｉＯ₂膜の上にＡｌ膜100 ｎｍを反射膜として被
膜積層することによって、円板状の光ディスク（試料）
を作成した。

【００３７】この光ディスクについて、図５に示すよう
な記録装置を用いて記録試験を行った。

【００３８】同図において、５１は光ディスク５２が固
定され、所定の回転数で回転するスピンドルモータであ
る。このスピンドルモータ５１の上部（光ディスク５２
上）には、レーザー光を集光するための光学系が配置さ
れている。この光学系は、半導体レーザー５３、コリメ
ータレンズ５４、ビームスプリッタ５５、λ／４波長板
５６および対物レンズ５７などからなるレーザー照射部
と、ビームスプリッタ５５から分岐して設けられている
検出レンズ５８および受光器５９などからなる受光部と
から構成されている。また受光器５９には、対物レンズ
５７を駆動する駆動コイル６０を制御するためのサーボ
系６１が接続されている。

【００３９】この記録装置の動作について簡単に説明す
る。

【００４０】半導体レーザー５３から照射されたレーザ
ー光は、コリメータレンズ５４で平行光となりビームス
プリッタ５５およびλ／４波長板５６を通って対物レン
ズ５７で光ディスク５２上に集光される。

【００４１】一方、この対物レンズ５７は、光ディスク
５２に反射された反射光に基づいて駆動される。この
際、反射光は、ビームスプリッタ５５で分岐され検出レ
ンズ５８を通って受光器５９に入り検出信号となる。こ
の信号がサーボ系６１に入力されて、駆動コイル６０に
電流が流され対物レンズ５７が駆動される。このように
してこの記録装置は、光ディスク５２上に集光スポット
を結像し光ディスク５２との距離を常に一定に保持す
る。

【００４２】この記録装置によって、後述するように、
Ｇｅ濃度を変えた複数の光ディスクの試験を順次行っ
た。

【００４３】まず、スピンドルモータ５１に固定した光
ディスクを1800rpm で回転させ、続いて記録周波数を1M
Hzに固定し記録パワーを15mW、パルス幅を50nsecとして
光ディスクに信号を記録した。

【００４４】このようにして光ディスクに記録した信号
を再生した結果、すべての光ディスクの信号の記録状態
は安定性に富み、十分実用できることが確認された。

【００４５】続いて、それぞれの光ディスクに記録した
信号を記録装置の消去パワーを変えながら直流消去した
ところ、図６に示すようなＧｅ濃度−消去パワー特性が
得られた。

【００４６】同図に示すように、Ｇｅ濃度が40原子％以
下の試料において、情報消去時のレーザーパワーとして
4mW 以上を確保でき良好な消去特性を得ることができ
た。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の情報記録媒
体によれば、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅの三元化合物とＧｅ
とを含有して基板上に記録層を形成し、このときの平均
組成を（Ｉｎ₃ＳｂＴｅ₂）_100-ｘＧｅ_ｘ、０＜ｘ≦４
０原子％とすることにより、記録層の結晶化開始温度を
広い範囲に変化させ、情報の記録、消去およびオーバー
ライトを実用的に可能とする情報記録媒体を得ることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の光ディスクを示す断面
図である。

【図２】図１の光ディスクを得るための成膜装置を示す
図である。

【図３】図２の成膜装置の底面図である。

【図４】Ｇｅ濃度−反射率変化開始温度特性図である。

【図５】図１の光ディスクに情報を記録する試験を行う
記録装置の一例を示す図である。

【図６】Ｇｅ濃度−消去パワー特性図である。

【図７】従来の光ディスクを示す図である。

【図８】経時変化を改善した従来の光ディスクを示す図
である。

【符号の説明】

１…基板、２…記録層、３…無機物保護層、４…反射
層、５…有機物保護層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された記録層に光ビームを
照射することにより情報の記録および消去が可能な情報
記録媒体において、前記記録層がＩｎ、ＳｂおよびＴｅの３元化合物とＧｅ
とを含有してなり、前記記録層の平均組成が（Ｉｎ₃Ｓ
ｂＴｅ₂）_100-ｘＧｅ_ｘ（但し０＜ｘ≦４０原子％）で
あることを特徴とする情報記録媒体。