JPH07105064B2 - 光学的情報記録媒体 - Google Patents
光学的情報記録媒体Info
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- JPH07105064B2 JPH07105064B2 JP63266397A JP26639788A JPH07105064B2 JP H07105064 B2 JPH07105064 B2 JP H07105064B2 JP 63266397 A JP63266397 A JP 63266397A JP 26639788 A JP26639788 A JP 26639788A JP H07105064 B2 JPH07105064 B2 JP H07105064B2
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- recording
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- thin film
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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情報を記
録再生する光学的情報記録媒体に関するものである。
録再生する光学的情報記録媒体に関するものである。
従来の技術 レーザー光をレンズ系によって収束させると直径がその
光の長波のオーダーの小さな光スポットを作ることがで
きる。したがって小さい出力の光源からでも単位面積あ
たりのエネルギー密度の高い光スポットを作ることが可
能である。したがって物質の微少な領域を変化させるこ
とが可能であり、またその微少領域の変化を読みだすこ
とも可能である。これを情報の記録・再生に利用したも
のが工学的情報記録媒体である。以下、「光記録媒体」
あるいは単に「媒体」と記述する。
光の長波のオーダーの小さな光スポットを作ることがで
きる。したがって小さい出力の光源からでも単位面積あ
たりのエネルギー密度の高い光スポットを作ることが可
能である。したがって物質の微少な領域を変化させるこ
とが可能であり、またその微少領域の変化を読みだすこ
とも可能である。これを情報の記録・再生に利用したも
のが工学的情報記録媒体である。以下、「光記録媒体」
あるいは単に「媒体」と記述する。
光記録媒体の基本的な構造は表面が平坦な基板上にレー
ザースポット光照射によって何らかの状態が変化する記
録薄膜層を設けたものである。信号の記録・再生は以下
のような方法を用いる。すなわち、平版状の媒体を例え
ばモーター等による回転手段や並進手段により移動さ
せ、この媒体の記録薄膜面上にレーザー光を収束し照射
する。記録薄膜はレーザー光を吸収し昇温する。レーザ
ー光の出力をある閾値以上に大きくすると記録薄膜の状
態が変化して情報が記録される。この閾値は記録薄膜自
体の特性の他に基材の熱的な特性・媒体の光スポットに
対する相対速度等に依存する量である。記録された情報
は記録部に前記閾値よりも十分低い出力のレーザー光ス
ポットを照射し、その透過光強度、反射光強度あるいは
それらの偏光方向等何らかの光学的特性が記録部と未記
録部で異なることを検出して再生する。
ザースポット光照射によって何らかの状態が変化する記
録薄膜層を設けたものである。信号の記録・再生は以下
のような方法を用いる。すなわち、平版状の媒体を例え
ばモーター等による回転手段や並進手段により移動さ
せ、この媒体の記録薄膜面上にレーザー光を収束し照射
する。記録薄膜はレーザー光を吸収し昇温する。レーザ
ー光の出力をある閾値以上に大きくすると記録薄膜の状
態が変化して情報が記録される。この閾値は記録薄膜自
体の特性の他に基材の熱的な特性・媒体の光スポットに
対する相対速度等に依存する量である。記録された情報
は記録部に前記閾値よりも十分低い出力のレーザー光ス
ポットを照射し、その透過光強度、反射光強度あるいは
それらの偏光方向等何らかの光学的特性が記録部と未記
録部で異なることを検出して再生する。
したがって、小さいレーザーパワーで状態が変化し、大
きな光学的変化を示す材料および構造が望まれる。
きな光学的変化を示す材料および構造が望まれる。
記録薄膜としてはBi,Teあるいはこれらを主成分とする
金属薄膜、Teを含む化合物薄膜が知られている。これら
はレーザー光照射により薄膜が溶融あるいは蒸発し小孔
を形成する穴開け型の記録を行い、この記録部とその周
辺部からの反射光あるいは透過光の位相が異なるため干
渉で打ち消しあって、あるいは回折されて検出系に至る
反射光量あるいは透過光量が変化することを検出して再
生を行う。また、他に相変化型と呼ばれる、形状の変化
を伴わずに光学的な変化をする記録媒体がある。材料と
してはアモルファスカルコゲン化物薄膜、テルルおよび
酸化テルルからなるTe−TeO2を主成分とする酸化物系薄
膜がある（特公昭54−3725号公報）。また、Te−TeO2−
pdを主成分とする薄膜も知られている（特開昭61−6829
6号公報）。これらはレーザー光照射により薄膜の消衰
係数あるいは屈折率のうち少なくともいずれか１つが変
化して記録を行い、この部分で透過光あるいは反射光の
振幅が変化し、その結果検出系に至透過光量あるいは反
射光量が変化することを検出して信号を再生する。
金属薄膜、Teを含む化合物薄膜が知られている。これら
はレーザー光照射により薄膜が溶融あるいは蒸発し小孔
を形成する穴開け型の記録を行い、この記録部とその周
辺部からの反射光あるいは透過光の位相が異なるため干
渉で打ち消しあって、あるいは回折されて検出系に至る
反射光量あるいは透過光量が変化することを検出して再
生を行う。また、他に相変化型と呼ばれる、形状の変化
を伴わずに光学的な変化をする記録媒体がある。材料と
してはアモルファスカルコゲン化物薄膜、テルルおよび
酸化テルルからなるTe−TeO2を主成分とする酸化物系薄
膜がある（特公昭54−3725号公報）。また、Te−TeO2−
pdを主成分とする薄膜も知られている（特開昭61−6829
6号公報）。これらはレーザー光照射により薄膜の消衰
係数あるいは屈折率のうち少なくともいずれか１つが変
化して記録を行い、この部分で透過光あるいは反射光の
振幅が変化し、その結果検出系に至透過光量あるいは反
射光量が変化することを検出して信号を再生する。
光は波動であり振幅と位相によって記述される。上記の
ように信号の再生は透過光量あるいは反射光量の変化に
よって検出されるが、その原因としては膜自体の微少領
域の透過光振幅あるいは反射光振幅が変化する場合（振
幅変化記録）と、透過光あるいは反射光の位相が変化す
る場合（位相変化記録）がある。
ように信号の再生は透過光量あるいは反射光量の変化に
よって検出されるが、その原因としては膜自体の微少領
域の透過光振幅あるいは反射光振幅が変化する場合（振
幅変化記録）と、透過光あるいは反射光の位相が変化す
る場合（位相変化記録）がある。
発明が解決しようとする課題 以上のような光記録媒体の中で穴開け型のものは反射光
量変化は大きく取れ、位相変化記録であるため記録密度
が大きい記録が行えるが、きれいな穴を形成することが
難しく再生時のノイズが大きい。また、密着した保護構
造がとれず、いわゆるエアーサンドイッチ構造といわれ
る複雑な中空構造をとる必要があり、製造が難しくコス
ト高である。また、変形記録であるので消去書き換えが
不可能である。
量変化は大きく取れ、位相変化記録であるため記録密度
が大きい記録が行えるが、きれいな穴を形成することが
難しく再生時のノイズが大きい。また、密着した保護構
造がとれず、いわゆるエアーサンドイッチ構造といわれ
る複雑な中空構造をとる必要があり、製造が難しくコス
ト高である。また、変形記録であるので消去書き換えが
不可能である。
これに比べて相変化型の記録媒体は形状変化を伴わない
ので簡単な構造がとれ製造が容易で低コストの媒体であ
るが、反射率変化記録であるため穴開け型の記録にくら
べて記録密度が小さいという課題がある。さらに、位相
変化型の記録媒体である凹凸ピットによる複製盤（オー
ディオディスク，ビデオディスク等）との互換が取りに
くいいう課題もある。
ので簡単な構造がとれ製造が容易で低コストの媒体であ
るが、反射率変化記録であるため穴開け型の記録にくら
べて記録密度が小さいという課題がある。さらに、位相
変化型の記録媒体である凹凸ピットによる複製盤（オー
ディオディスク，ビデオディスク等）との互換が取りに
くいいう課題もある。
課題を解決するための手段 基材上に、レーザー光照射によって光学定数が変化する
薄膜材料を設けて、変化の前後で入射した光の反射光あ
るいは透過光の位相が変化しこの位相変化による全体の
反射光量あるいは透過光量の変化を検知する構成とす
る。さらに、その際に変化の前後で反射光振幅あるいは
透過光振幅は変化がない、あるいは小さい構成とする。
薄膜材料を設けて、変化の前後で入射した光の反射光あ
るいは透過光の位相が変化しこの位相変化による全体の
反射光量あるいは透過光量の変化を検知する構成とす
る。さらに、その際に変化の前後で反射光振幅あるいは
透過光振幅は変化がない、あるいは小さい構成とする。
作用 上記のような構成にすると光学的には凹凸による位相変
化記録と等価な記録が行える。従って、相変化記録であ
りながら記録密度の大きい記録が行なえ、凹凸ピットに
よる複製盤（オーディオディスク、ビデオディスク等）
との互換も取り易い。また、相変化記録は形状変化を伴
わず材料を選ぶことによって記録した状態をもとに戻
す、すなわち消去・書き換えも可能であり、書き換え型
の位相変化記録が実現できる。
化記録と等価な記録が行える。従って、相変化記録であ
りながら記録密度の大きい記録が行なえ、凹凸ピットに
よる複製盤（オーディオディスク、ビデオディスク等）
との互換も取り易い。また、相変化記録は形状変化を伴
わず材料を選ぶことによって記録した状態をもとに戻
す、すなわち消去・書き換えも可能であり、書き換え型
の位相変化記録が実現できる。
実施例 従来の相変化形光記録媒体の構造の一例を第２図に示
す。相変化形記録材料はレーザー光を照射して発熱昇温
させその相を変化させると複素屈折率が変化する。その
変化は一般的に屈折率と消衰係数が同方向に変化する。
例えばアモルファス状態が結晶状態に変化すると一般に
屈折率と消衰係数が増大する。この様な記録薄膜層の反
射率は記録薄膜層３の膜厚t2に依存する。基材１側から
光を入射した場合の記録薄膜の反射率Ｒは記録薄膜の光
入射側の界面からの反射光とその反射側の界面からの反
射光の多重干渉の結果である。膜厚t2を変化させると反
射率は干渉の結果、波長と屈折率によって決まる周期で
増減するが膜厚が増加するにしたがい吸収により光入射
側と反対の界面に到達して反射する光量が減少するため
干渉の効果がなくなっていく。その結果として干渉によ
る増減が膜厚の増加にともないしだいに減衰する曲線を
描く。複素屈折率が大きくなると屈折率の増加により干
渉による膜厚周期が小さくなると同時に消衰係数の増加
により減衰する膜厚が小さい方向にシフトする。以上の
結果、相変化した時の反射率差ΔＲも膜厚により変化す
るが一般には複素屈折率の小さい相で反射率が極小にな
る膜厚で極大になる。一方このような構成では反射光の
位相の相変化の前後での変化は小さい。従来相変化形の
記録媒体はこの反射率変化が極大になる膜厚で用いてい
た。従って記録状態の再生はこの反射率の差を検出する
ことによってなされる。ミクロンオーダーの微少な領域
の記録再生の場合には、記録された部分の大きさと再生
に用いる光ビームの大きさが同じオーダーになる。例え
ば、波長800nm前後のレーザー光をNA0.5程度のレンズ系
で絞ると半値幅が約0.9μｍのビームに絞れる。この様
なビームを用いて強いパワーで記録を行うと約0.5〜１
μｍ前後の範囲が相変化をおこして記録状態となる。こ
れを同じビームで読みだす場合を考えると、読み出しビ
ームの光強度は一般的にはガラス分布あるいはそれに近
い形状の分布をしており相変化した記録状態よりも外側
に広がっているため反射光量は記録状態の反射率と回り
の未記録状態の反射率にそれぞれの面積と光強度分布を
加重して平均した値に比例する。したがって、読み出し
ビームの大きさに比べて十分大きな範囲の記録状態の面
積がないと十分な再生信号が得られない。この大きさに
よって記録密度が制限される。
す。相変化形記録材料はレーザー光を照射して発熱昇温
させその相を変化させると複素屈折率が変化する。その
変化は一般的に屈折率と消衰係数が同方向に変化する。
例えばアモルファス状態が結晶状態に変化すると一般に
屈折率と消衰係数が増大する。この様な記録薄膜層の反
射率は記録薄膜層３の膜厚t2に依存する。基材１側から
光を入射した場合の記録薄膜の反射率Ｒは記録薄膜の光
入射側の界面からの反射光とその反射側の界面からの反
射光の多重干渉の結果である。膜厚t2を変化させると反
射率は干渉の結果、波長と屈折率によって決まる周期で
増減するが膜厚が増加するにしたがい吸収により光入射
側と反対の界面に到達して反射する光量が減少するため
干渉の効果がなくなっていく。その結果として干渉によ
る増減が膜厚の増加にともないしだいに減衰する曲線を
描く。複素屈折率が大きくなると屈折率の増加により干
渉による膜厚周期が小さくなると同時に消衰係数の増加
により減衰する膜厚が小さい方向にシフトする。以上の
結果、相変化した時の反射率差ΔＲも膜厚により変化す
るが一般には複素屈折率の小さい相で反射率が極小にな
る膜厚で極大になる。一方このような構成では反射光の
位相の相変化の前後での変化は小さい。従来相変化形の
記録媒体はこの反射率変化が極大になる膜厚で用いてい
た。従って記録状態の再生はこの反射率の差を検出する
ことによってなされる。ミクロンオーダーの微少な領域
の記録再生の場合には、記録された部分の大きさと再生
に用いる光ビームの大きさが同じオーダーになる。例え
ば、波長800nm前後のレーザー光をNA0.5程度のレンズ系
で絞ると半値幅が約0.9μｍのビームに絞れる。この様
なビームを用いて強いパワーで記録を行うと約0.5〜１
μｍ前後の範囲が相変化をおこして記録状態となる。こ
れを同じビームで読みだす場合を考えると、読み出しビ
ームの光強度は一般的にはガラス分布あるいはそれに近
い形状の分布をしており相変化した記録状態よりも外側
に広がっているため反射光量は記録状態の反射率と回り
の未記録状態の反射率にそれぞれの面積と光強度分布を
加重して平均した値に比例する。したがって、読み出し
ビームの大きさに比べて十分大きな範囲の記録状態の面
積がないと十分な再生信号が得られない。この大きさに
よって記録密度が制限される。
一方、穴開け形の場合には記録状態は凹凸の形状であり
周辺部と記録部からの反射光が干渉しあって反射光量が
変化することを利用している。従って周辺部と穴部での
反射光の位相差が（１±2n）π（ｎは整数、πは円周
率）のとき最も反射光量変化が大きく、この値に近いこ
とが、特に略々等しいことが望ましい。また、読み出し
ビームの強度分布として穴部に入射する強度と周辺部に
入射する強度が等しいとき最も干渉の効果が大きく、従
って反射光強度変化が大きい。すなわち、読み出しビー
ムの大きさよりも小さい記録状態のときが再生信号が大
きくとれる。
周辺部と記録部からの反射光が干渉しあって反射光量が
変化することを利用している。従って周辺部と穴部での
反射光の位相差が（１±2n）π（ｎは整数、πは円周
率）のとき最も反射光量変化が大きく、この値に近いこ
とが、特に略々等しいことが望ましい。また、読み出し
ビームの強度分布として穴部に入射する強度と周辺部に
入射する強度が等しいとき最も干渉の効果が大きく、従
って反射光強度変化が大きい。すなわち、読み出しビー
ムの大きさよりも小さい記録状態のときが再生信号が大
きくとれる。
以上から反射率変化記録よりも位相変化記録の方が高密
度な記録再生ができることがわかる。
度な記録再生ができることがわかる。
従って相変化記録において位相変化を得ることが出来れ
ば凹凸記録並の記録密度が得られる。しかも反射率変化
はないことあるいは小さいことが望ましい。相変化型の
記録薄膜材料を用いて上述のような位相変化型の光記録
媒体を構成するには、記録薄膜層の少なくとも片面に基
材あるいは保護層と使用するレーザー光の波長において
屈折率の異なる透明層を設けることによって実現でき
る。記録薄膜に接する材料の屈折率が変化すると各界面
での反射率が変化する。記録薄膜からの反射光は記録薄
膜の光入射側の界面からの反射光とその反対側の界面か
らの反射光の多重干渉の結果である。記録薄膜が十分薄
く記録薄膜の光入射側と反対の界面まで到達する光の大
きさが十分大きい場合には、未記録状態の光学定数の小
さいときは光入射側と反対の界面まで到達して反射され
る光が光入射側の界面からの反射光よりも大きく、記録
状態の光学定数の大きいときは逆に光入射側の界面から
の反射光が光入射側と反対の界面まで到達して反射され
る光よりも大きくなる条件が存在する。両者は光路長が
異なるため位相差を持っている。この位相差が大きけれ
ば干渉による打ち消しあいの結果、記録により光学定数
が変化した時に全体の反射光の位相が大きく変化するこ
とが可能になる。さらに両者の振幅の差が記録の前後で
ほぼ等しければ（もちろん大小関係は逆転するのである
が）反射光振幅の変化はほとんどないということが可能
である。
ば凹凸記録並の記録密度が得られる。しかも反射率変化
はないことあるいは小さいことが望ましい。相変化型の
記録薄膜材料を用いて上述のような位相変化型の光記録
媒体を構成するには、記録薄膜層の少なくとも片面に基
材あるいは保護層と使用するレーザー光の波長において
屈折率の異なる透明層を設けることによって実現でき
る。記録薄膜に接する材料の屈折率が変化すると各界面
での反射率が変化する。記録薄膜からの反射光は記録薄
膜の光入射側の界面からの反射光とその反対側の界面か
らの反射光の多重干渉の結果である。記録薄膜が十分薄
く記録薄膜の光入射側と反対の界面まで到達する光の大
きさが十分大きい場合には、未記録状態の光学定数の小
さいときは光入射側と反対の界面まで到達して反射され
る光が光入射側の界面からの反射光よりも大きく、記録
状態の光学定数の大きいときは逆に光入射側の界面から
の反射光が光入射側と反対の界面まで到達して反射され
る光よりも大きくなる条件が存在する。両者は光路長が
異なるため位相差を持っている。この位相差が大きけれ
ば干渉による打ち消しあいの結果、記録により光学定数
が変化した時に全体の反射光の位相が大きく変化するこ
とが可能になる。さらに両者の振幅の差が記録の前後で
ほぼ等しければ（もちろん大小関係は逆転するのである
が）反射光振幅の変化はほとんどないということが可能
である。
さらに基材上に基材と屈折率が異なる第一の透明層を設
け、その上に記録薄膜層を設け、さらにその上に第二の
透明層を設け、その上に反射層を設け、その上に反射層
を設けた構成にして前記第一の透明層、記録薄膜層、第
二の透明層および反射層の膜厚を選ぶことによってより
効率的な位相変化型の光記録媒体を得ることができる。
それは記録薄膜層を透過した光が反射層によって反射さ
れて上記の干渉による打ち消し合いが効率的に行われる
からである。
け、その上に記録薄膜層を設け、さらにその上に第二の
透明層を設け、その上に反射層を設け、その上に反射層
を設けた構成にして前記第一の透明層、記録薄膜層、第
二の透明層および反射層の膜厚を選ぶことによってより
効率的な位相変化型の光記録媒体を得ることができる。
それは記録薄膜層を透過した光が反射層によって反射さ
れて上記の干渉による打ち消し合いが効率的に行われる
からである。
つぎに、具体的な実施例を使って説明する。
記録媒体の構成としては第１図に示すように基材１上に
透明な誘電体等の光学層２を設けその上に記録薄膜３を
設けさらに透明な誘電体層４を設けさらに反射層５を設
ける。さらにその上に透明な密着した保護層６を設け
る。この他に図には示さないが保護層を施さない構成で
もよい。この場合は保護層の代わりに空気（屈折率1.
0）を考えると光学的には同等であり同じ効果が得られ
る。透明層２には基材１と屈折率の異なる材質を用い
る。
透明な誘電体等の光学層２を設けその上に記録薄膜３を
設けさらに透明な誘電体層４を設けさらに反射層５を設
ける。さらにその上に透明な密着した保護層６を設け
る。この他に図には示さないが保護層を施さない構成で
もよい。この場合は保護層の代わりに空気（屈折率1.
0）を考えると光学的には同等であり同じ効果が得られ
る。透明層２には基材１と屈折率の異なる材質を用い
る。
これらの記録薄膜の厚さt2、透明光学層の厚さt1，t3お
よび反射層の厚さt4を適当に選ぶことによって位相変化
の大きい媒体を得ることができる。
よび反射層の厚さt4を適当に選ぶことによって位相変化
の大きい媒体を得ることができる。
基材としてはガラス・樹脂等の透明で平滑な平板を用い
る。また基材表面にトラッキングガイド用の溝状の凹凸
があってもよい。
る。また基材表面にトラッキングガイド用の溝状の凹凸
があってもよい。
保護層としては樹脂を溶剤にとかして塗布・乾燥したも
のや樹脂板を接着剤で接着したもの等が使える。
のや樹脂板を接着剤で接着したもの等が使える。
記録薄膜材料としてはアモルファス・結晶間の合い変化
をする材料たとえばSbTe系、InTe系、GeTeSn系、SbSe
系、TeSeSb系、SnTeSe系、InSe系、TeGeSnO系、TeGeSnA
u系、TeGeSnSb系、等のカルコゲン化合物を用いる。Te
−TeO2系、Te−TeO2−Au系、Te−TeO2−Pd系等の酸化物
系材料も誓える。また、結晶・結晶間の相転移をするAg
Zn系、InSb系等の金属化合物も使える。
をする材料たとえばSbTe系、InTe系、GeTeSn系、SbSe
系、TeSeSb系、SnTeSe系、InSe系、TeGeSnO系、TeGeSnA
u系、TeGeSnSb系、等のカルコゲン化合物を用いる。Te
−TeO2系、Te−TeO2−Au系、Te−TeO2−Pd系等の酸化物
系材料も誓える。また、結晶・結晶間の相転移をするAg
Zn系、InSb系等の金属化合物も使える。
透明な光学層としてはSiO2・SiO,TiO2,MgO,GeO2等の酸
化物、Si3N4,BN、等の窒化物、ZnS,ZnTe,PbS等の硫化物
が使える。
化物、Si3N4,BN、等の窒化物、ZnS,ZnTe,PbS等の硫化物
が使える。
反射層としてはAu,AI,Cu等の金属材料あるいは所定の波
長の反射率の大きな誘電体多層膜等が使える。
長の反射率の大きな誘電体多層膜等が使える。
これらの材料を作る方法としては多元蒸着源を用いた真
空蒸着法やモザイク状の複号ターゲットを用いたスパッ
タリング法その他が使える。
空蒸着法やモザイク状の複号ターゲットを用いたスパッ
タリング法その他が使える。
比較例 記録薄膜として相変化材料であるGe2Sb2Te5の組成を持
つゲルマニウム、アンチモンおよびテルルの３元化合物
を用いる。形成法としてGe,Sb,Teの３つの蒸発源を用い
た電子ビーム蒸着法を用いる。記録薄膜はアモルファス
状態で形成される。ガラス板上に上記組成のGe2Sb2Te5
だけを蒸着したアモルファス状態の光学定数を測定した
ところ、波長830nmにおいて複素屈折率ｎ＋kiが4.8＋1.
3iであった。これを300℃で５分間熱処理して結晶状態
にすると5.8＋3.6iに変化する。
つゲルマニウム、アンチモンおよびテルルの３元化合物
を用いる。形成法としてGe,Sb,Teの３つの蒸発源を用い
た電子ビーム蒸着法を用いる。記録薄膜はアモルファス
状態で形成される。ガラス板上に上記組成のGe2Sb2Te5
だけを蒸着したアモルファス状態の光学定数を測定した
ところ、波長830nmにおいて複素屈折率ｎ＋kiが4.8＋1.
3iであった。これを300℃で５分間熱処理して結晶状態
にすると5.8＋3.6iに変化する。
この膜をポリカーボネート樹脂板（PC、屈折率1.58）上
に蒸着しさらに同じ屈折率の材質の樹脂をコーティング
した第２図のような従来例の構成の場合の熱処理前後す
なわちアモルファス状態と結晶状態での波長830nmの光
の反射率Ｒの変化ΔＲのおよび反射光の位相変化の膜厚
依存性の計算値を第３図（ａ），（ｂ）に示す。
に蒸着しさらに同じ屈折率の材質の樹脂をコーティング
した第２図のような従来例の構成の場合の熱処理前後す
なわちアモルファス状態と結晶状態での波長830nmの光
の反射率Ｒの変化ΔＲのおよび反射光の位相変化の膜厚
依存性の計算値を第３図（ａ），（ｂ）に示す。
反射率および反射光の位相の計算には各層の複素屈折率
と膜厚からマトリックス法で計算した（例えば、久保田
広著「波動光学」岩波書店、1971年第３章参照）また、
基材１と密着保護層は６は無限大の膜厚をもつものとし
て（基材−空気界面、密着保護層−空気界面の効果を無
視）、反射率Ｒは基材から入射した光の基材中に出射し
てくる比率としてもとめ、位相は基材１と透明層２の界
面での位相を基準としてもとめた。位相は２πの周期で
等価であるので図中ではこれを考慮してある。
と膜厚からマトリックス法で計算した（例えば、久保田
広著「波動光学」岩波書店、1971年第３章参照）また、
基材１と密着保護層は６は無限大の膜厚をもつものとし
て（基材−空気界面、密着保護層−空気界面の効果を無
視）、反射率Ｒは基材から入射した光の基材中に出射し
てくる比率としてもとめ、位相は基材１と透明層２の界
面での位相を基準としてもとめた。位相は２πの周期で
等価であるので図中ではこれを考慮してある。
アモルファス状態と結晶状態の反射率差ΔＲは膜厚15nm
および85nmで極大になりそれぞれ14％および24％になる
が位相変化は殆どなくπ/6以下である。
および85nmで極大になりそれぞれ14％および24％になる
が位相変化は殆どなくπ/6以下である。
実施例１ 本発明の一実施例として第１図に示すように基材１とし
てポリカーボネート樹脂板（PC、屈折率1.58）上に透明
層２として硫化亜鉛（ZnS、屈折率2.10）をエレクトロ
ンビーム蒸着法で厚さt1＝142nm蒸着したうえに記録薄
膜層３として比較例に示した記録薄膜Ge2Sb2Te5を比較
例と同様の方法で形成しさらに透明層４としてZnSを厚
さt3＝235nm同様に蒸着した。この上に反射層５として
金（Au、屈折率0.20＋5.04i）を厚さt4＝20nmエレクト
ロンビーム蒸着法で形成し、さらに保護層６として基材
と同じ屈折率の材質の樹脂をコーティングした。
てポリカーボネート樹脂板（PC、屈折率1.58）上に透明
層２として硫化亜鉛（ZnS、屈折率2.10）をエレクトロ
ンビーム蒸着法で厚さt1＝142nm蒸着したうえに記録薄
膜層３として比較例に示した記録薄膜Ge2Sb2Te5を比較
例と同様の方法で形成しさらに透明層４としてZnSを厚
さt3＝235nm同様に蒸着した。この上に反射層５として
金（Au、屈折率0.20＋5.04i）を厚さt4＝20nmエレクト
ロンビーム蒸着法で形成し、さらに保護層６として基材
と同じ屈折率の材質の樹脂をコーティングした。
このような構成の場合の熱処理前後すなわちアモルファ
ス状態と結晶状態での反射率Ｒの記録薄膜層の膜厚t2依
存性の計算値を第４図に、反射率変化ΔＲおよび反射光
の位相変化の膜厚t2依存性の計算値を第５図（ａ）
（ｂ）に示す。記録薄膜層の膜厚t2が10nmのとき反射率
変化がなく反射光の位相変化が約−0.9π得られほぼπ
に近いことが示されている。
ス状態と結晶状態での反射率Ｒの記録薄膜層の膜厚t2依
存性の計算値を第４図に、反射率変化ΔＲおよび反射光
の位相変化の膜厚t2依存性の計算値を第５図（ａ）
（ｂ）に示す。記録薄膜層の膜厚t2が10nmのとき反射率
変化がなく反射光の位相変化が約−0.9π得られほぼπ
に近いことが示されている。
次に同様の構成で記録薄膜層の厚さを10nmに固定して他
の層の厚さを変化させた場合を考える。
の層の厚さを変化させた場合を考える。
記録薄膜層の厚さt2が10nm、透明層４の厚さt3が235n
m、反射層５の厚さt4が20nmの場合の反射率変化ΔＲお
よび反射光の位相変化の透明層２の膜厚t1依存性の計算
値を第６図（ａ），（ｂ）に示す。透明層は吸収がない
ため厚さは位相πに相当する周期でおなじ効果を与え
る。この実施例の場合は198nm周期で同じ特性を与える
ため図ではその厚さまで示しているがこれですべての厚
さを論じることができる。厚さt1が（142＋198k）nm
（k:整数）のとき反射率変化がなく反射光の位相変化が
約−0.9π得られほぼπに近いことが示されている。こ
れ以外の膜厚では反射率変化が大きく位相変化が小さい
ことがわかる。
m、反射層５の厚さt4が20nmの場合の反射率変化ΔＲお
よび反射光の位相変化の透明層２の膜厚t1依存性の計算
値を第６図（ａ），（ｂ）に示す。透明層は吸収がない
ため厚さは位相πに相当する周期でおなじ効果を与え
る。この実施例の場合は198nm周期で同じ特性を与える
ため図ではその厚さまで示しているがこれですべての厚
さを論じることができる。厚さt1が（142＋198k）nm
（k:整数）のとき反射率変化がなく反射光の位相変化が
約−0.9π得られほぼπに近いことが示されている。こ
れ以外の膜厚では反射率変化が大きく位相変化が小さい
ことがわかる。
透明層１の厚さt1が142nm、記録薄膜層の厚さt2が10n
m、反射層５の厚さt4が20nmの場合の反射率変化ΔＲお
よび反射光の位相変化の透明層２の膜厚t3依存性の計算
値を第７図（ａ）（ｂ）に示す。厚さt3が（37＋198k）
nm（k:整数）のとき反射率変化がなく反射光の位相変化
が約−0.9π得られることが示されている。
m、反射層５の厚さt4が20nmの場合の反射率変化ΔＲお
よび反射光の位相変化の透明層２の膜厚t3依存性の計算
値を第７図（ａ）（ｂ）に示す。厚さt3が（37＋198k）
nm（k:整数）のとき反射率変化がなく反射光の位相変化
が約−0.9π得られることが示されている。
以上の結果から各層の厚さを適当に選ぶことによって反
射率の変化がほとんどなく、反射光の位相だけが変化す
る構成を得ることがわかる。この計算をもとに以下の実
験を行った。
射率の変化がほとんどなく、反射光の位相だけが変化す
る構成を得ることがわかる。この計算をもとに以下の実
験を行った。
基材に厚さ1.2mm・直径200mmのPC樹脂円板を用いこれを
真空中で回転させながら上記の方法でZnS薄膜を142nm蒸
着しさらに記録薄膜Ge2Sb2Te5を同右に10nmの膜厚でア
モルファス状態で形成した。さらにZnS薄膜を厚さ235nm
蒸着しAuを厚さ20nm蒸着した。また同じ構成の多層薄膜
18×18mm、厚さ0.2mmのガラス基板上にも形成した。さ
らに樹脂円盤上に成膜したものは同じPC樹脂円盤を紫外
線硬化性の接着材で張り付けて密着保護層を設け光記録
媒体を形成した。
真空中で回転させながら上記の方法でZnS薄膜を142nm蒸
着しさらに記録薄膜Ge2Sb2Te5を同右に10nmの膜厚でア
モルファス状態で形成した。さらにZnS薄膜を厚さ235nm
蒸着しAuを厚さ20nm蒸着した。また同じ構成の多層薄膜
18×18mm、厚さ0.2mmのガラス基板上にも形成した。さ
らに樹脂円盤上に成膜したものは同じPC樹脂円盤を紫外
線硬化性の接着材で張り付けて密着保護層を設け光記録
媒体を形成した。
ガラス基板上に形成したサンプルを300℃で５分間アル
ゴン雰囲気中で加熱して全面を結晶化し結晶化前後で基
材側からの反射率を測定したところともに約11％で変化
がなかった。
ゴン雰囲気中で加熱して全面を結晶化し結晶化前後で基
材側からの反射率を測定したところともに約11％で変化
がなかった。
この媒体を回転させ線速度10m/secの線速度で波長830nm
の半導体レーザー高を開口数0.5のレンズ系で絞って記
録薄膜上に焦点をあわせて照射した。記録薄膜面上で8m
Wの出力で単一周波数5MHz変調度50％で変調した光を照
射して記録薄膜を部分的に結晶化させて記録を行ない、
1mWの連続出力を照射してその反射光をフォトディテク
ターで検出して再生を行ったところ、再生信号振幅が観
測された。
の半導体レーザー高を開口数0.5のレンズ系で絞って記
録薄膜上に焦点をあわせて照射した。記録薄膜面上で8m
Wの出力で単一周波数5MHz変調度50％で変調した光を照
射して記録薄膜を部分的に結晶化させて記録を行ない、
1mWの連続出力を照射してその反射光をフォトディテク
ターで検出して再生を行ったところ、再生信号振幅が観
測された。
前記のガラス基板上のサンプルにおいては結晶化で反射
率変化が見られないことからこの再生信号は記録部と未
記録部で反射光の位相が異なることによるものであるこ
とがわかる。
率変化が見られないことからこの再生信号は記録部と未
記録部で反射光の位相が異なることによるものであるこ
とがわかる。
さらに記録する信号の周波数を変化させて記録再生を行
ったところ、第２図に示すような従来例の記録薄膜の膜
厚85nmの構成に比べて周波数特性が高域側に伸びること
が確認された。
ったところ、第２図に示すような従来例の記録薄膜の膜
厚85nmの構成に比べて周波数特性が高域側に伸びること
が確認された。
また信号を記録した上に線速度10m/secで記録薄膜面上
で16mWの出力で同様にレーザーを連続的に照射したとこ
ろ記録薄膜が熔融してアモルファス状態に変化し、すで
に記録されていた信号が消去されたことが確認された。
で16mWの出力で同様にレーザーを連続的に照射したとこ
ろ記録薄膜が熔融してアモルファス状態に変化し、すで
に記録されていた信号が消去されたことが確認された。
発明の効果 本発明によれば光学的には凹凸による位相変化記録と等
価な記録が行える。従って、相変化記録でありながら記
録密度の大きい記録が行え、凹凸ピットによる複製盤
（オーディオディスク、ビデオディスク等）との互換も
取り易い。また、相変化記録は形状変化を伴わず材料を
選ぶことによって記録した状態をもとに戻す、すなわち
消去・書き換えも可能であり、書き換え型の位相変化記
録が実現できる。
価な記録が行える。従って、相変化記録でありながら記
録密度の大きい記録が行え、凹凸ピットによる複製盤
（オーディオディスク、ビデオディスク等）との互換も
取り易い。また、相変化記録は形状変化を伴わず材料を
選ぶことによって記録した状態をもとに戻す、すなわち
消去・書き換えも可能であり、書き換え型の位相変化記
録が実現できる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す模式図、第２図
は従来例の構成を示す模式図、第３図は従来例の構成で
の反射率変化と反射光の位相変化の記録薄膜の膜厚依存
性を示すグラフ、第４図は本発明の一実施例の反射率の
記録薄膜の膜厚依存性を示すグラフ、第５図は本発明の
一実施例の反射率変化と反射光の位相変化の記録薄膜の
膜厚依存性を示すグラフ、第６図，第７図は本発明の一
実施例の反射率変化と反射光の位相変化の透明層の膜厚
依存性を示すグラフである。 １……基材、2,4……透明層、３……記録薄膜層、５…
…反射層、６……保護層。
は従来例の構成を示す模式図、第３図は従来例の構成で
の反射率変化と反射光の位相変化の記録薄膜の膜厚依存
性を示すグラフ、第４図は本発明の一実施例の反射率の
記録薄膜の膜厚依存性を示すグラフ、第５図は本発明の
一実施例の反射率変化と反射光の位相変化の記録薄膜の
膜厚依存性を示すグラフ、第６図，第７図は本発明の一
実施例の反射率変化と反射光の位相変化の透明層の膜厚
依存性を示すグラフである。 １……基材、2,4……透明層、３……記録薄膜層、５…
…反射層、６……保護層。
Claims (4)
- 【請求項１】基材上に、レーザー光照射によって光学的
に検知し得る変化を生じる記録薄膜材料層を設けた光学
的情報記録媒体であって、 薄膜材料はレーザー光照射により形状の変化を伴わずに
光学定数が変化し、検知し得る変化が主として入射した
光の反射光あるいは透過光の位相の変化によるものであ
ることを特徴とする光学的情報記録媒体。 - 【請求項２】変化の前後で入射した光の透過率あるいは
反射率の変化が小さいことを特徴とする請求項１記載の
光学的情報記録媒体。 - 【請求項３】基材上に基材と屈折率が異なる第１の透明
層を設け、その上に記録薄膜層を設け、さらにその上に
第２の透明層を設け、その上に反射層を設けた構造の光
学的情報記録媒体であって、前記第１の透明層、記録薄
膜層、第２の透明層および反射層の膜厚を記録材料の形
状の変化を伴わない光学定数の変化に際して入射した光
の透過光あるいは反射光の位相が変化するように選ぶこ
とを特徴とする請求項１あるいは２記載の光学的情報記
録媒体。 - 【請求項４】位相変化が略々 （１±2n）π n:整数 であることを特徴とする請求項１あるいは２記載の光学
的情報記録媒体。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266397A JPH07105064B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 光学的情報記録媒体 |
| EP89309138A EP0360466B1 (en) | 1988-09-09 | 1989-09-08 | Optical information recording medium and information recording and reproducing method therefor |
| DE68927731T DE68927731T2 (de) | 1988-09-09 | 1989-09-08 | Optischer Datenaufzeichnungsträger sowie zugehöriges Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren |
| US07/865,640 US5249175A (en) | 1988-09-09 | 1992-04-09 | Optical information recording medium and information recording and reproducing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266397A JPH07105064B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 光学的情報記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113451A JPH02113451A (ja) | 1990-04-25 |
| JPH07105064B2 true JPH07105064B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17430365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266397A Expired - Fee Related JPH07105064B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-10-21 | 光学的情報記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105064B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5249175A (en) * | 1988-09-09 | 1993-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical information recording medium and information recording and reproducing method therefor |
| US5527661A (en) * | 1992-11-25 | 1996-06-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical information recording medium |
| JP2812181B2 (ja) * | 1993-06-17 | 1998-10-22 | 日本電気株式会社 | 光学的情報記録媒体 |
| JP3138661B2 (ja) * | 1996-10-24 | 2001-02-26 | 日本電気株式会社 | 相変化型光ディスク |
| JP3159374B2 (ja) * | 1997-06-03 | 2001-04-23 | 日本電気株式会社 | 光学的情報記録媒体 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63266397A patent/JPH07105064B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113451A (ja) | 1990-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |