JPH07320298A - 相変化型光ディスク - Google Patents

相変化型光ディスク

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JPH07320298A
JPH07320298A JP6106997A JP10699794A JPH07320298A JP H07320298 A JPH07320298 A JP H07320298A JP 6106997 A JP6106997 A JP 6106997A JP 10699794 A JP10699794 A JP 10699794A JP H07320298 A JPH07320298 A JP H07320298A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、記録部分と消去部分を溶融
する際に必要な熱エネルギ、すなわち記録時のレーザパ
ワを等価にし、オーバライト時の記録マーク歪を極力小
さく抑えた新規な相変化光ディスクを提供することにあ
る。 【構成】 結晶と非晶質間の可逆的な相変化を用い、レ
ーザ光照射による情報記録膜の相状態変化によって情報
の記録再生消去をおこなう相変化型光ディスクにおい
て、基板上１に下地保護層２、記録層３、上部透明保護
層４、干渉層６、反射層５を順次形成したことを特徴と
する相変化型光ディスクである。干渉層６には、透明の
誘電体材料が用いられ、上部透明保護層４とは光学定数
が異なるものが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光照射により可
逆的な相変化を用いて情報を記録する光ディスクに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光を用いた光ディスク記録方式は
大容量記録が可能であり、非接触で高速アクセスできる
ことから、大容量メモリとして実用化が始まっている。
光ディスクはコンパクトディスクやレーザディスクとし
て知られている再生専用型、ユーザ自身で記録できる追
記型、及びユーザ側で繰り返し記録消去ができる書き替
え型に分類される。追記型・書き替え型の光ディスクは
コンピュータの外部メモリ、あるいは文書・画像ファイ
ルとして使用されようとしている。
【０００３】書き替え型光ディスクには、記録膜の相変
化を利用した相変化型光ディスクと垂直磁化膜の磁化方
向の変化を利用した光磁気ディスクがある。このうち、
相変化光ディスクは、外部磁場が不要で、かつ、オーバ
ライトが容易にできることから、今後、書き替え型光デ
ィスクの主流になることが期待されている。
【０００４】従来より、相変化型光ディスクでは、レー
ザ光照射により結晶−非晶質間の相変化を起こす記録膜
を用いた書き換えがおこなわれる。相変化型光ディスク
では記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレーザ光
スポットを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させるこ
とにより、結晶−非晶質間の相変化を起こさせて記録
し、これに伴う光学定数の変化を低パワのレーザ光によ
って反射光強度差として読み取ることにより再生をおこ
なっている。例えば、結晶化時間が比較的遅い記録膜を
用いた相変化光ディスクでは、ディスクを回転させ、該
ディスクに形成された記録膜にレーザ光を照射し、該記
録膜の温度を融点以上に上昇させ、レーザ光が通過した
後、急冷することによりその部分を非晶質状態とし、記
録する。消去時には、記録膜温度を結晶化温度以上、融
点以下の結晶化可能温度範囲で結晶化を進行させるため
に十分な時間保持し、記録膜を結晶化させる。このため
の方法としては、レーザ光進行方向に長い長円レーザ光
を照射する方法が知られている。既に記録したデータを
消去しながら新しい情報を記録する２ビームによる疑似
的なオーバライトをおこなう場合には、消去用の長円レ
ーザ光を記録用円形レーザ光に先行させて照射するよう
に配置する。
【０００５】一方、高速結晶化が可能な相変化記録膜を
用いたディスクでは、円形に集光した１本のレーザ光を
使う。従来より知られている方法は、レーザ光のパワを
２つのレベル間で変化させることにより、結晶化あるい
は非晶質化をおこなう。すなわち、記録膜の温度を融点
以上に上昇させることが可能なパワのレーザ光を記録膜
に照射することにより、そのほとんどの部分は冷却時に
非晶質状態となり、一方、記録膜温度が結晶化温度以
上、融点以下の温度となるパワのレーザ光が照射された
部分は結晶状態になる。相変化型光ディスクの記録膜に
は、カルコゲナイド系材料であるＧｅＳｂＴｅ系、Ｉｎ
ＳｂＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴｅ系、ＡｓＴｅＧｅ
系、ＴｅＯｘ−ＧｅＳｎ系、ＴｅＳｅＳｎ系、ＳｂＳｅ
Ｂｉ系、ＢｉＳｅＧｅ系、などが用いられるが、いずれ
も抵抗加熱真空蒸着法、電子ビーム真空蒸着法、スパッ
タリング法などの成膜法で成膜される。成膜直後の記録
膜の状態は一種の非晶質状態であり、この記録膜に記録
をおこなって非晶質の記録部を形成するために、記録膜
全体を結晶質にしておく初期化処理がおこなわれる。記
録はこの結晶化された状態の中に非晶質部分を形成する
ことにより達成される。
【０００６】前述したように、従来より、相変化光ディ
スクでは、主として記録部分と消去部分の反射光量の差
を再生信号として検出していた。しかしながら、一般に
記録部分と消去部分に反射光量に差がある場合、両者で
の吸収率に差が生じ、オーバライト時には、この吸収率
差に起因した記録マーク歪が発生していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、記録
マーク歪を解消するには、吸収率差を制御して記録レー
ザ照射時の記録マーク部分と消去部分の溶融に必要な熱
エネルギを等価にした相変化光ディスクが非常に有効で
ある。
【０００８】本発明の目的は、記録部分と消去部分を溶
融する際に必要な熱エネルギ、すなわち記録時のレーザ
パワを等価にし、オーバライト時の記録マーク歪を極力
小さく抑えた新規な構成を有する相変化光ディスクを提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶と非晶質
間の可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による情報記
録膜の相状態変化によって情報の記録再生消去をおこな
う相変化型光ディスクにおいて、基板上に下地保護層、
記録層、上部透明保護層、干渉層、反射層を順次形成し
たことを特徴とし、さらに、上部透明保護層と干渉層の
光学定数が異なることを特徴とする。
【００１０】
【作用】相変化記録膜は結晶と非晶質の２つの状態をと
るが、溶融潜熱および熱伝導率は結晶状態のほうが大き
いので、記録時に両者を同一のレーザパワ照射で溶融状
態にするためには、結晶部により多くの熱エネルギが吸
収される状態にしておく必要がある。
【００１１】一般に、非晶質状態を低反射率、結晶状態
を高反射率に設定して、信号再生をおこなう場合、従来
例の媒体構成として、図４に示すように、基板上に下地
保護層、記録層、上部透明保護層、反射層を順次形成し
た媒体構成では、非晶質状態の吸収率が結晶状態の吸収
率を上回るため、結晶の吸収率が非晶質の吸収率を上回
る状態を実現できない。
【００１２】本発明は、記録膜上に透明な保護層、干渉
層及び反射層を形成することでこれら層間における光学
干渉をおこし、非晶質である記録マーク部分と結晶であ
る消去部分を溶融する際の熱エネルギを等しくしたもの
である。
【００１３】光学理論において知られているように、記
録層上に上部透明保護層、干渉層、および反射層を設け
た場合、記録層を透過する光は、上部透明保護層、干渉
層を経て反射層より反射され、再び記録層に戻る。この
時の戻り光の位相は各層の膜厚を制御することによって
調整でき、これにより、記録層での光吸収量を制御でき
る。記録層の光学定数は非晶質と結晶状態で異なるが、
膜厚の設定によって両状態における記録層での昇温量を
等価にできる。
【００１４】つまり、非晶質状態における記録層での吸
収率をＡａ、結晶状態における記録層での吸収率をＡ
ｃ、非晶質状態におけるディスクの反射率をＲａ、結晶
状態におけるディスクの反射率をＲｃ、非晶質状態にお
ける反射層での吸収率をＡＲａ、結晶状態における反射
層での吸収率をＡＲｃとすると、本発明におけるディス
クでは、 Ａａ＋ＡＲａ＋Ｒａ＝１００％ Ａｃ＋ＡＲｃ＋Ｒｃ＝１００％ Ｒｃ＞Ｒａ の条件のもとで、 Ａｃ≧Ａａ が容易に実現できる。
【００１５】図２は、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 下地保護層２
（２６０nm厚）、Ｇｅ2 Ｓｂ2 Ｔｅ5記録層３（１５nm
厚）、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 上部透明保護層４、Ｓｉ干渉層
６（２０nm厚）、Ａｌ反射層５（６０nm厚）の条件で、
上部透明保護層の膜厚を変えた時のＲａ、Ｒｃ、Ａａ、
Ａｃの変化を示した図である。上部透明保護層膜厚１０
−４０nmおよび１５０−２２０nm近傍で、所望の条件が
実現できる。
【００１６】図３は、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 下地保護層２
（２６０nm厚）、Ｇｅ2 Ｓｂ2 Ｔｅ5記録層３（１５nm
厚）、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 上部透明保護層４（２０nm
厚）、Ｓｉ干渉層６、Ａｌ反射層５（６０nm厚）の条件
で、Ｓｉ干渉層の膜厚を変えた時のＲａ、Ｒｃ、Ａａ、
Ａｃの変化を示した図である。干渉層膜厚２０−３０nm
および１１０−１２０nm近傍で、所望の条件が実現でき
る。
【００１７】特開平２−２４０８４２号公報には、基板
上に記録膜を形成し、さらに記録膜に隣接して光吸収膜
を設けた溶融消去可能な相変化光ディスクが示されてい
る。この技術においては光吸収層が熱吸収層の働きをし
ており、加熱時の熱吸収を記録層と光吸収層に分担させ
て相変化による吸収率の違いを抑えようとしたものであ
る。しかし、記録層と接したところに金属等よりなる光
吸収層を備えているため本願発明のような干渉層と反射
層による干渉を利用して光吸収制御を行うことはできな
い。また、非晶質状態の吸収率が結晶状態の吸収率を上
回るため、本発明にかかる吸収率の条件を実現できな
い。又、この手法は、溶融消去可能な相変化光ディスク
に限って適用できる方法であるため、適用できる記録層
材料には制限がある。しかし、本発明によれば、消去時
に溶融しないモード、溶融させるモードにかかわらず適
用可能である。
【００１８】本発明と一見類似している光ディスクの構
成としては、たとえば、特開平２−３１１９号公報に、
基板上に媒体層、保護層を形成した光記録媒体が示され
ている。特にこの発明では光学的に消去時の吸収率を最
大になるように膜厚を設定することで、少ない照射光エ
ネルギを用いて情報の消去を行うことができるとしてい
る。しかし、この公報に開示された構成は光学的に消去
時の吸収率を最大になるように膜厚を設定して記録感度
を良くしているに過ぎず、本発明のような所望の熱エネ
ルギの吸収率制御をおこなうことはできない。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明にかかる光ディスクの構成を
示した図である。基板１上に下地保護層２、記録層３、
上部透明保護層４、干渉層６、反射層５が順次形成され
たものである。基板１には、円盤状のガラスもしくはプ
ラスチックが用いられる。下地保護層２と上部透明保護
層４にはＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＴｉＯ2 、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 などの材料が用い
られる。記録層３としてはカルコゲナイド系材料である
ＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴ
ｅ系、ＡｓＴｅＧｅ系、ＴｅＯｘ−ＧｅＳｎ系、ＴｅＳ
ｅＳｎ系、ＳｂＳｅＢｉ系、ＢｉＳｅＧｅ系、などが用
いられる。干渉層６には、透明性の誘電体材料が用いら
れ、上部透明保護層とは光学定数が異なるものが望まし
い。例えば、ＳｉＯ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＦ2 、Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 などが使用できる。反射膜６
にはＡｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉなどの金属が用いら
れる。この構成では、干渉層６と反射層５での光学干渉
を利用して記録層３の結晶部により多くの熱エネルギが
吸収される状態が実現できる。
【００２０】（実施例１）基板１上に下地保護層２、記
録層３、上部透明保護層４、干渉層６、反射層５を順次
成膜した。基板１には、直径１３０mmのポリカーボネー
ト基板（板厚１．２mm、トラックピッチ１．６μm ）を
用いた。この基板上に順次スパッタ法により、ＺｎＳ−
ＳｉＯ2 から成る下地保護層２（２６０nm厚）、Ｇｅ2
Ｓｂ2 Ｔｅ5 記録層３（１５nm厚）、ＺｎＳ−ＳｉＯ2
上部透明保護層４（２０nm厚）、Ｓｉ干渉層６（２０nm
厚）、Ａｌ反射層５（６０nm厚）を形成した。
【００２１】次に、前記ディスクにオーバライトをおこ
ない、再生信号特性を評価した。測定には、波長８３０
nmの半導体レーザを搭載した光ヘッドを用いた。初期化
処理後のディスクを回転数３６００ｒｐｍにて回転さ
せ、半径３０mmのトラックに８．４ＭＨｚ（Ｄｕｔｙ５
０％）の信号を記録した後、同じトラックに２．２ＭＨ
ｚ（Ｄｕｔｙ５０％）の信号をオーバライトした。再生
信号の２次高調波歪が最小となるように、記録パワと消
去パワをそれぞれ１２ｍＷ、６ｍＷに設定した。次に、
このトラックを再生し、記録ビットエッジでみた再生信
号ジッタを測定した。オーバライト後の２．２ＭＨｚ信
号のジッタは、オーバライトをおこなわない初記録時と
ほとんど変わらなかった。
【００２２】（比較例１）比較のため、本発明が適用さ
れていない干渉層を有しない図４と同等の構成を持つ従
来のディスクのオーバライト後ジッタを測定した。波長
８３０nmの半導体レーザが搭載された光ヘッドにより、
記録消去再生をおこなった。８．４ＭＨｚ信号記録後に
２．２ＭＨｚ信号をオーバライトしたときのジッタは、
初記録時の約２倍に増加した。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、オー
バライト時の記録マークと消去部分間の昇温量の差を解
消できるため、マークエッジで発生する歪を抑制でき、
良好なエッジ検出が可能となり、高密度記録が可能とな
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる相変化型光ディスクの構成を示
す図である。
【図２】本発明にかかる相変化型光ディスクの上部透明
保護層膜厚と光学特性の関係を示す図である。
【図３】本発明にかかる相変化型光ディスクの干渉層膜
厚と光学特性の関係を示す図である。
【図４】従来の相変化型光ディスクの構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 下地保護層 ３ 記録層 ４ 上部透明保護層 ５ 反射層 ６ 干渉層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】結晶と非晶質間の可逆的な相変化を用い、
    レーザ光照射による情報記録膜の相状態変化によって情
    報の記録再生消去をおこなう相変化型光ディスクにおい
    て、基板上に下地保護層、記録層、上部透明保護層、干
    渉層、反射層を順次形成したことを特徴とする相変化型
    光ディスク。
  2. 【請求項２】上部透明保護層と干渉層の光学定数が異な
    ることを特徴とする請求項１記載の相変化光ディスク。
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