JPH09286176A - 光記録媒体 - Google Patents
光記録媒体Info
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- JPH09286176A JPH09286176A JP9020247A JP2024797A JPH09286176A JP H09286176 A JPH09286176 A JP H09286176A JP 9020247 A JP9020247 A JP 9020247A JP 2024797 A JP2024797 A JP 2024797A JP H09286176 A JPH09286176 A JP H09286176A
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- JP
- Japan
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- recording layer
- nitrogen
- recording medium
- optical recording
- layer
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- Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光記録媒体の記録感度を向上させ、長期寿命
を実現する。 【解決手段】 少なくとも記録層が窒素を含有し、記録
層中の窒素原子と記録層を構成する窒素以外の原子の少
なくとも一種との平均原子間距離および窒素以外の原子
の少なくとも一種に配位する窒素原子の数を規定して構
成する。
を実現する。 【解決手段】 少なくとも記録層が窒素を含有し、記録
層中の窒素原子と記録層を構成する窒素以外の原子の少
なくとも一種との平均原子間距離および窒素以外の原子
の少なくとも一種に配位する窒素原子の数を規定して構
成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光の照射により、
情報の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に
関するものである。特に本発明は、記録情報の消去、書
換機能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可能
な光ディスク、光カード、光テープなどの書換可能相変
化型光記録媒体に関するものである。
情報の記録、消去、再生が可能である光情報記録媒体に
関するものである。特に本発明は、記録情報の消去、書
換機能を有し、情報信号を高速かつ、高密度に記録可能
な光ディスク、光カード、光テープなどの書換可能相変
化型光記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光記録媒体には、書換可能型、ライトワ
ンス型などのいくつかの種類がある。また、光の照射に
よって情報の記録、消去、再生が可能な書換可能型光記
録媒体の中にも、光磁気型、相変化型光記録媒体などが
ある。以下に、書換可能相変化型光記録媒体について、
従来の技術を説明する。
ンス型などのいくつかの種類がある。また、光の照射に
よって情報の記録、消去、再生が可能な書換可能型光記
録媒体の中にも、光磁気型、相変化型光記録媒体などが
ある。以下に、書換可能相変化型光記録媒体について、
従来の技術を説明する。
【0003】これらの光記録媒体は、Te、Ge、Sb
の合金などを主成分とする記録層を有している。記録時
は結晶状態の記録層に集束したレーザ光パルスを短時間
照射し、記録層を部分的に溶融する。溶融した部分は熱
拡散により急冷され、固化し、非晶状態の記録マークが
形成される。この記録マークの光線反射率は、結晶状態
より低く、光学的に記録信号として再生可能である。
の合金などを主成分とする記録層を有している。記録時
は結晶状態の記録層に集束したレーザ光パルスを短時間
照射し、記録層を部分的に溶融する。溶融した部分は熱
拡散により急冷され、固化し、非晶状態の記録マークが
形成される。この記録マークの光線反射率は、結晶状態
より低く、光学的に記録信号として再生可能である。
【0004】さらに消去時には、記録マーク部分にレー
ザ光を照射し、記録層の融点以下、結晶化温度以上の温
度に加熱することによって非晶状態の記録マークを結晶
化し、もとの未記録状態に戻す。
ザ光を照射し、記録層の融点以下、結晶化温度以上の温
度に加熱することによって非晶状態の記録マークを結晶
化し、もとの未記録状態に戻す。
【0005】これらTe合金を記録層とした光記録媒体
では、結晶化速度が速く、照射パワーを変調するだけ
で、円形のビームによる高速のオーバーライトが可能で
ある(T.Ohta et al, Proc.Int.Symp.on Optical Memor
y 1989 p49-50 )。この光記録媒体の感度を向上させる
ためには、第1誘電体層の膜厚を変化させてミラー部の
反射率を低下させる方法、記録層を薄くする方法、第2
誘電体層を厚くする方法、反射層を薄くする方法がある
が、いずれも膜厚を制御することによって感度の向上を
図るもので、大幅な感度向上は困難であった。また、耐
酸化性、耐湿熱性に優れた長期保存耐久性のある光記録
媒体とする方法も明確な解答は見いだされていなかっ
た。
では、結晶化速度が速く、照射パワーを変調するだけ
で、円形のビームによる高速のオーバーライトが可能で
ある(T.Ohta et al, Proc.Int.Symp.on Optical Memor
y 1989 p49-50 )。この光記録媒体の感度を向上させる
ためには、第1誘電体層の膜厚を変化させてミラー部の
反射率を低下させる方法、記録層を薄くする方法、第2
誘電体層を厚くする方法、反射層を薄くする方法がある
が、いずれも膜厚を制御することによって感度の向上を
図るもので、大幅な感度向上は困難であった。また、耐
酸化性、耐湿熱性に優れた長期保存耐久性のある光記録
媒体とする方法も明確な解答は見いだされていなかっ
た。
【0006】一方で、光記録媒体の繰り返し記録特性や
耐酸化性を向上させるために記録層に窒素を含有させる
というアイデアは存在したが(特開平2−249687
号公報、特開平4−16383号公報)、感度と長期寿
命の両方を十分に満足する光記録媒体は得られていなか
った。特に長期寿命において重要な、長期保存後の消去
特性は十分なものが得られていなかった。
耐酸化性を向上させるために記録層に窒素を含有させる
というアイデアは存在したが(特開平2−249687
号公報、特開平4−16383号公報)、感度と長期寿
命の両方を十分に満足する光記録媒体は得られていなか
った。特に長期寿命において重要な、長期保存後の消去
特性は十分なものが得られていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の従来の光記録媒体の課題を解決し、高感度な光記録媒
体を提供することである。
の従来の光記録媒体の課題を解決し、高感度な光記録媒
体を提供することである。
【0008】本発明の別の目的は、耐湿熱性に優れ、長
期の保存においても消去特性の劣化しない、長期寿命の
光記録媒体を提供することである。
期の保存においても消去特性の劣化しない、長期寿命の
光記録媒体を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、記録層を有す
る光記録媒体において記録層が窒素を含有し、記録層中
の窒素原子と記録層を構成する窒素以外の原子の少なく
とも一種との平均原子間距離が0.17nm以上0.2
5nm以下であることを特徴とする光記録媒体に関する
ものである。
る光記録媒体において記録層が窒素を含有し、記録層中
の窒素原子と記録層を構成する窒素以外の原子の少なく
とも一種との平均原子間距離が0.17nm以上0.2
5nm以下であることを特徴とする光記録媒体に関する
ものである。
【0010】また、本発明は、記録層を有する光記録媒
体において記録層が窒素を含有し、記録層中の窒素以外
の原子の少なくとも一種に配位する窒素原子の数が0.
4〜1.2であることを特徴とする光記録媒体に関する
ものである。
体において記録層が窒素を含有し、記録層中の窒素以外
の原子の少なくとも一種に配位する窒素原子の数が0.
4〜1.2であることを特徴とする光記録媒体に関する
ものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の光記録媒体は、光の照射
により、情報の記録、再生が可能である光情報記録媒体
であり、特に限定されるものではないが、非晶相と結晶
相の間の相変化によって情報の記録および消去が行われ
る書換可能型光記録媒体において、特に有効である。
により、情報の記録、再生が可能である光情報記録媒体
であり、特に限定されるものではないが、非晶相と結晶
相の間の相変化によって情報の記録および消去が行われ
る書換可能型光記録媒体において、特に有効である。
【0012】本発明の光記録媒体では、記録感度を通常
の光記録媒体よりも高くさせることができる点から、ま
た、耐酸化性、耐湿熱性に優れ、長寿命の光記録媒体と
することができる点から、少なくとも記録層に窒素原子
を含有させることが必要である。また、この窒素に記録
層中で上記のように作用させるために、単に不純物とし
て存在しているのではなく、記録層を構成する原子と結
合していることが好ましい。この結合相手はGeである
ことがより好ましい。また、その結合相手からみて、窒
素原子が平均0.5〜1個配位していること、すなわち
配位数が0.4〜1.2が好ましい。0.4よりも小さ
い場合は窒素導入効果が小さく、1.2よりも大きい場
合は反射率が低くなりすぎてフォーカスをとるのが困難
となるという難点が生じる。
の光記録媒体よりも高くさせることができる点から、ま
た、耐酸化性、耐湿熱性に優れ、長寿命の光記録媒体と
することができる点から、少なくとも記録層に窒素原子
を含有させることが必要である。また、この窒素に記録
層中で上記のように作用させるために、単に不純物とし
て存在しているのではなく、記録層を構成する原子と結
合していることが好ましい。この結合相手はGeである
ことがより好ましい。また、その結合相手からみて、窒
素原子が平均0.5〜1個配位していること、すなわち
配位数が0.4〜1.2が好ましい。0.4よりも小さ
い場合は窒素導入効果が小さく、1.2よりも大きい場
合は反射率が低くなりすぎてフォーカスをとるのが困難
となるという難点が生じる。
【0013】非晶状態の窒素と結合相手の平均原子間距
離は0.17nm以上0.24nm以下にすることが好
ましい。窒素原子は記録層中で侵入的に存在し、この結
果、記録層の熱伝導率が、窒素を含まない場合に比べて
低下し、記録感度を高めることができる。また、同時に
非晶状態を窒素の存在により不安定化させ、長期保存後
も容易に結晶状態へ相変化させることができる。0.2
4nmよりも大きな値となったときは、窒素原子の侵入
的存在による不安定性が小さく、長期保存後の消去率が
低下する。また、0.17nmよりも小さな値となった
ときは、不安定性が大きく、非晶状態が不安定となり、
マークの長期保存性が悪くなる。
離は0.17nm以上0.24nm以下にすることが好
ましい。窒素原子は記録層中で侵入的に存在し、この結
果、記録層の熱伝導率が、窒素を含まない場合に比べて
低下し、記録感度を高めることができる。また、同時に
非晶状態を窒素の存在により不安定化させ、長期保存後
も容易に結晶状態へ相変化させることができる。0.2
4nmよりも大きな値となったときは、窒素原子の侵入
的存在による不安定性が小さく、長期保存後の消去率が
低下する。また、0.17nmよりも小さな値となった
ときは、不安定性が大きく、非晶状態が不安定となり、
マークの長期保存性が悪くなる。
【0014】結晶状態では窒素と結合相手の結合距離を
0.21〜0.25nmにすることが好ましい。このよ
うな距離にすることで、窒素原子は結晶相となった記録
層に、置換的に存在し、記録層の安定度を高める効果が
ある。
0.21〜0.25nmにすることが好ましい。このよ
うな距離にすることで、窒素原子は結晶相となった記録
層に、置換的に存在し、記録層の安定度を高める効果が
ある。
【0015】このように非晶状態と結晶状態で、窒素と
結合相手の結合距離が、それぞれ最適の範囲であること
が重要であり、また結晶状態の時と非晶状態の時とで窒
素原子に対する配位数も、それぞれ最適な値であること
により、繰り返し耐久性が向上する。
結合相手の結合距離が、それぞれ最適の範囲であること
が重要であり、また結晶状態の時と非晶状態の時とで窒
素原子に対する配位数も、それぞれ最適な値であること
により、繰り返し耐久性が向上する。
【0016】本発明の記録層の材料は、窒素を除くと、
結晶状態と非晶状態の少なくとも2つの状態をとり得る
Teを主成分とするカルコゲン化合物である。本発明の
記録層として、特に限定するものではないが、Ge−S
b−Te合金、Pd−Ge−Sb−Te合金、Nb−G
e−Sb−Te合金、Ni−Ge−Sb−Te合金、C
o−Ge−Sb−Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−
Te合金、In−Sb−Te合金、Ag−In−Sb−
Te合金、In−Se合金などがある。多数回の記録の
書換が可能であることから、Ge−Sb−Te合金、P
d−Ge−Sb−Te合金、Nb−Ge−Sb−Te合
金、Ni−Ge−Sb−Te合金、Co−Ge−Sb−
Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−Te合金が好まし
い。特にPd−Ge−Sb−Te合金、Pd−Nb−G
e−Sb−Te合金は、消去時間が短く、かつ多数回の
記録、消去の繰り返しが可能であり、C/N、消去率な
どの記録特性に優れることから好ましく、とりわけ、P
d−Nb−Ge−Sb−Te合金が、前述の特性に優れ
ることからより好ましい。以下の式のように記録層を設
定することによって、多数回の記録の書換えが可能にな
ることから好ましい。
結晶状態と非晶状態の少なくとも2つの状態をとり得る
Teを主成分とするカルコゲン化合物である。本発明の
記録層として、特に限定するものではないが、Ge−S
b−Te合金、Pd−Ge−Sb−Te合金、Nb−G
e−Sb−Te合金、Ni−Ge−Sb−Te合金、C
o−Ge−Sb−Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−
Te合金、In−Sb−Te合金、Ag−In−Sb−
Te合金、In−Se合金などがある。多数回の記録の
書換が可能であることから、Ge−Sb−Te合金、P
d−Ge−Sb−Te合金、Nb−Ge−Sb−Te合
金、Ni−Ge−Sb−Te合金、Co−Ge−Sb−
Te合金、Pd−Nb−Ge−Sb−Te合金が好まし
い。特にPd−Ge−Sb−Te合金、Pd−Nb−G
e−Sb−Te合金は、消去時間が短く、かつ多数回の
記録、消去の繰り返しが可能であり、C/N、消去率な
どの記録特性に優れることから好ましく、とりわけ、P
d−Nb−Ge−Sb−Te合金が、前述の特性に優れ
ることからより好ましい。以下の式のように記録層を設
定することによって、多数回の記録の書換えが可能にな
ることから好ましい。
【0017】式(1) Mα(Sbx Te1-x )1-y-α(Ge0.5 Te0.5 )y 0.4≦x≦0.6 0.3≦y≦0.5 0 ≦α≦0.05 (ここで、x、y、αはモル比を表す。MはPd、N
b、Pt、Au、Ag、Niの少なくとも1種を含
む。) さらに、yの値が0.3以上、0.4以下が書換時の繰
り返し耐久性が高く、非晶状態の熱安定性が高いことか
らより好ましい。αの値としては、0.001以上0.
01以下が、結晶化速度が速く、繰り返し耐久性が高
く、非晶状態の熱安定性が高いことからより好ましい。
b、Pt、Au、Ag、Niの少なくとも1種を含
む。) さらに、yの値が0.3以上、0.4以下が書換時の繰
り返し耐久性が高く、非晶状態の熱安定性が高いことか
らより好ましい。αの値としては、0.001以上0.
01以下が、結晶化速度が速く、繰り返し耐久性が高
く、非晶状態の熱安定性が高いことからより好ましい。
【0018】記録層の厚さとしては10〜40nmが好
ましい。10nm以下では、結晶状態と非晶状態の反射
率のコントラストが十分に取れない。また、記録層の厚
さが40nm以上では、記録層の熱伝導率が大きくなる
ために、結果的にクロスイレーズが悪くなる。
ましい。10nm以下では、結晶状態と非晶状態の反射
率のコントラストが十分に取れない。また、記録層の厚
さが40nm以上では、記録層の熱伝導率が大きくなる
ために、結果的にクロスイレーズが悪くなる。
【0019】本発明においては、結合相手に対する窒素
原子の配位数を0.4〜1.2となるようにするため、
記録層中の窒素原子濃度は0.1原子%以上10原子%
以下であることが好ましい。
原子の配位数を0.4〜1.2となるようにするため、
記録層中の窒素原子濃度は0.1原子%以上10原子%
以下であることが好ましい。
【0020】本発明の光記録媒体の形状は、特に限定さ
れないが、ディスク状基板上に記録層などを積層したも
のが好適に用いられる。具体的には、例えばディスク状
基板上に第1の誘電体層/記録層/第2の誘電体層/反
射層をこの順に積層したものなどが考えられる。
れないが、ディスク状基板上に記録層などを積層したも
のが好適に用いられる。具体的には、例えばディスク状
基板上に第1の誘電体層/記録層/第2の誘電体層/反
射層をこの順に積層したものなどが考えられる。
【0021】本発明の基板の材料としては、公知の透明
な各種の合成樹脂、透明ガラスなどが使用できる。ほこ
り、基板の傷などの影響をさけるために、透明基板を用
い、集束した光ビームで基板側から記録を行なうことが
好ましく、この様な透明基板材料としては、ガラス、ポ
リカーボネート、ポリメチル・メタクリレート、ポリオ
レフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などがあ
げられる。特に、光学的複屈折が小さく、吸湿性が小さ
く、成形が容易であることからポリカーボネート樹脂、
アモルファス・ポリオレフィン樹脂が好ましい。
な各種の合成樹脂、透明ガラスなどが使用できる。ほこ
り、基板の傷などの影響をさけるために、透明基板を用
い、集束した光ビームで基板側から記録を行なうことが
好ましく、この様な透明基板材料としては、ガラス、ポ
リカーボネート、ポリメチル・メタクリレート、ポリオ
レフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などがあ
げられる。特に、光学的複屈折が小さく、吸湿性が小さ
く、成形が容易であることからポリカーボネート樹脂、
アモルファス・ポリオレフィン樹脂が好ましい。
【0022】基板の厚さとしては、下記の式で表せられ
る範囲内にあることが好ましい。◎ 式(2) 0.01≦(NA)3 ・d≦0.13 ここで、NAは対物レンズの開口数、dは基板厚み(m
m)である。
る範囲内にあることが好ましい。◎ 式(2) 0.01≦(NA)3 ・d≦0.13 ここで、NAは対物レンズの開口数、dは基板厚み(m
m)である。
【0023】コマ収差はNAの3乗と基板厚みdの積に
比例するので、上記の式の値が0.13より大きいと、
ディスクのチルトの影響を受け易くなり、結果的に、記
録密度をあげることが困難になり、上記の式の値が、
0.01未満では、基板側から集束した光ビームで記録
する場合でも、ごみや傷などの影響を受け易くなる。
比例するので、上記の式の値が0.13より大きいと、
ディスクのチルトの影響を受け易くなり、結果的に、記
録密度をあげることが困難になり、上記の式の値が、
0.01未満では、基板側から集束した光ビームで記録
する場合でも、ごみや傷などの影響を受け易くなる。
【0024】基板はフレキシブルなものであっても良い
し、リジットなものであってもよい。フレキシブルな基
板は、テープ状、シート状、カード状で使用する。リジ
ットな基板は、カード状、あるいはディスク状で使用す
る。また、これらの基板は、記録層などを形成した後、
2枚の基板を用いて、エアーサンドイッチ構造、エアー
インシデント構造、密着張合せ構造としてもよい。
し、リジットなものであってもよい。フレキシブルな基
板は、テープ状、シート状、カード状で使用する。リジ
ットな基板は、カード状、あるいはディスク状で使用す
る。また、これらの基板は、記録層などを形成した後、
2枚の基板を用いて、エアーサンドイッチ構造、エアー
インシデント構造、密着張合せ構造としてもよい。
【0025】本発明において誘電体層は、記録時に基
板、記録層などが熱によって変形し記録特性が劣化する
ことを防止するなど、基板、記録層を熱から保護する効
果、光学的な干渉効果により、再生時の信号コントラス
トを改善する効果がある。この誘電体層としては、Zn
S、SiO2 、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの
無機薄膜があげられる。特にZnSの薄膜、Si、G
e、Al、Ti、Zr、Taなどの金属の酸化物の薄
膜、Si、Alなどの窒化物の薄膜、Ti、Zr、Hf
などの炭化物の薄膜およびこれらの化合物の膜が、耐熱
性が高いことから好ましい。これら上記の薄膜の屈折率
は1.5以上2.4以下である。また、これらに炭素
や、MgF2 などのフッ化物を混合したものも、膜の残
留応力が小さいことから好ましく使用される。特にZn
SとSiO2 の混合膜あるいは、ZnSとSiO2 と炭
素の混合膜は、記録、消去の繰り返しによっても、記録
感度、キャリア対ノイズ比(C/N)および消去率(記
録後と消去後の再生キャリア信号強度の差)などの劣化
が起きにくいことから好ましい。カルコゲン化合物と酸
化物と炭素の組成比は、特に限定されないが、誘電体層
の内部応力の低減効果の大きい点からは、SiO2 15
〜35モル%、炭素1〜15モル%であることが、さら
に好ましい。
板、記録層などが熱によって変形し記録特性が劣化する
ことを防止するなど、基板、記録層を熱から保護する効
果、光学的な干渉効果により、再生時の信号コントラス
トを改善する効果がある。この誘電体層としては、Zn
S、SiO2 、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの
無機薄膜があげられる。特にZnSの薄膜、Si、G
e、Al、Ti、Zr、Taなどの金属の酸化物の薄
膜、Si、Alなどの窒化物の薄膜、Ti、Zr、Hf
などの炭化物の薄膜およびこれらの化合物の膜が、耐熱
性が高いことから好ましい。これら上記の薄膜の屈折率
は1.5以上2.4以下である。また、これらに炭素
や、MgF2 などのフッ化物を混合したものも、膜の残
留応力が小さいことから好ましく使用される。特にZn
SとSiO2 の混合膜あるいは、ZnSとSiO2 と炭
素の混合膜は、記録、消去の繰り返しによっても、記録
感度、キャリア対ノイズ比(C/N)および消去率(記
録後と消去後の再生キャリア信号強度の差)などの劣化
が起きにくいことから好ましい。カルコゲン化合物と酸
化物と炭素の組成比は、特に限定されないが、誘電体層
の内部応力の低減効果の大きい点からは、SiO2 15
〜35モル%、炭素1〜15モル%であることが、さら
に好ましい。
【0026】反射層の材質としては、光反射性を有する
Al、Auなどの金属、これらを主成分とし、Ti、C
r、Hfなどの添加元素を含む合金およびAl、Auな
どの金属にAl、Siなどの金属窒化物、金属酸化物、
金属カルコゲン化物などの金属化合物を混合したものな
どがあげられる。Al、Auなどの金属、およびこれら
を主成分とする合金は、光反射性が高く、かつ熱伝導率
を高くでき、記録時の熱を素早く拡散できるため、結果
的に、クロスイレーズを小さくできることから好まし
い。前述の合金の例としては、AlにSi、Mg、C
u、Pd、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、Mnなどの
少なくとも1種の元素を合計で5原子%以下、1原子%
以上加えたもの、あるいは、AuにCr、Ag、Cu、
Pd、Pt、Niなどの少なくとも1種の元素を合計で
1原子%以上20原子%以下加えたものなどがあげられ
る。特に、材料の価格が安いことから、AlもしくはA
lを主成分とする合金が好ましく、とりわけ、耐腐食性
が良好なことから、AlにTi、Cr、Ta、Hf、Z
r、Mn、Pdから選ばれる少なくとも1種以上の金属
を合計で0.5原子%以上5原子%以下添加した合金が
好ましい。さらに、耐腐食性が良好でかつヒロックなど
の発生が起こりにくいことから、添加元素を合計で0.
5原子%以上3原子%未満含む、Al−Hf−Pd合
金、Al−Hf合金、Al−Ti合金、Al−Ti−H
f合金、Al−Cr合金、Al−Ta合金、Al−Ti
−Cr合金、Al−Si−Mn合金のいずれかのAlを
主成分とする合金で構成することが好ましい。これらA
l合金のうちでも、次式で表される組成を有するAl−
Hf−Pd合金は、特に優れた熱安定性を有するため、
多数回の記録、消去を繰り返しにおいて、記録特性の劣
化を少なくすることができる。
Al、Auなどの金属、これらを主成分とし、Ti、C
r、Hfなどの添加元素を含む合金およびAl、Auな
どの金属にAl、Siなどの金属窒化物、金属酸化物、
金属カルコゲン化物などの金属化合物を混合したものな
どがあげられる。Al、Auなどの金属、およびこれら
を主成分とする合金は、光反射性が高く、かつ熱伝導率
を高くでき、記録時の熱を素早く拡散できるため、結果
的に、クロスイレーズを小さくできることから好まし
い。前述の合金の例としては、AlにSi、Mg、C
u、Pd、Ti、Cr、Hf、Ta、Nb、Mnなどの
少なくとも1種の元素を合計で5原子%以下、1原子%
以上加えたもの、あるいは、AuにCr、Ag、Cu、
Pd、Pt、Niなどの少なくとも1種の元素を合計で
1原子%以上20原子%以下加えたものなどがあげられ
る。特に、材料の価格が安いことから、AlもしくはA
lを主成分とする合金が好ましく、とりわけ、耐腐食性
が良好なことから、AlにTi、Cr、Ta、Hf、Z
r、Mn、Pdから選ばれる少なくとも1種以上の金属
を合計で0.5原子%以上5原子%以下添加した合金が
好ましい。さらに、耐腐食性が良好でかつヒロックなど
の発生が起こりにくいことから、添加元素を合計で0.
5原子%以上3原子%未満含む、Al−Hf−Pd合
金、Al−Hf合金、Al−Ti合金、Al−Ti−H
f合金、Al−Cr合金、Al−Ta合金、Al−Ti
−Cr合金、Al−Si−Mn合金のいずれかのAlを
主成分とする合金で構成することが好ましい。これらA
l合金のうちでも、次式で表される組成を有するAl−
Hf−Pd合金は、特に優れた熱安定性を有するため、
多数回の記録、消去を繰り返しにおいて、記録特性の劣
化を少なくすることができる。
【0027】Pdj Hfk Al1-j-k 0.001<j<0.01 0.005<k<0.10 ここで、j、kは各元素の原子の数(各元素のモル数)
を表す。
を表す。
【0028】上述した反射層の厚さとしては、いずれの
合金からなる場合にもおおむね10nm以上200nm
以下、さらに好ましくは50〜200nmとするのが好
ましい。
合金からなる場合にもおおむね10nm以上200nm
以下、さらに好ましくは50〜200nmとするのが好
ましい。
【0029】本発明の光記録媒体の記録に用いる光源と
しては、レーザー光、ストロボ光のごとき高強度の光源
があげられ、特に半導体レーザー光は、光源が小型化で
きること、消費電力が小さいこと、変調が容易であるこ
とから好ましい。
しては、レーザー光、ストロボ光のごとき高強度の光源
があげられ、特に半導体レーザー光は、光源が小型化で
きること、消費電力が小さいこと、変調が容易であるこ
とから好ましい。
【0030】記録は結晶状態の記録層にレーザー光パル
スなどを照射してアモルファスの記録マークを形成して
行う。あるいは、反対に非晶状態の記録層に結晶状態の
記録マークを形成してもよい。消去はレーザー光照射に
よって、アモルファスの記録マークを結晶化するか、も
しくは、結晶状態の記録マークをアモルファス化して行
うことができる。記録速度を高速化でき、かつ記録層の
変形が発生しにくいことから記録時はアモルファスの記
録マークを形成し、消去時は結晶化を行う方法が好まし
い。また、記録マーク形成時は光強度を高く、消去時は
やや弱くし、1回の光ビームの照射により書換を行う1
ビーム・オーバーライトは、書換の所用時間が短くなる
ことから好ましい。
スなどを照射してアモルファスの記録マークを形成して
行う。あるいは、反対に非晶状態の記録層に結晶状態の
記録マークを形成してもよい。消去はレーザー光照射に
よって、アモルファスの記録マークを結晶化するか、も
しくは、結晶状態の記録マークをアモルファス化して行
うことができる。記録速度を高速化でき、かつ記録層の
変形が発生しにくいことから記録時はアモルファスの記
録マークを形成し、消去時は結晶化を行う方法が好まし
い。また、記録マーク形成時は光強度を高く、消去時は
やや弱くし、1回の光ビームの照射により書換を行う1
ビーム・オーバーライトは、書換の所用時間が短くなる
ことから好ましい。
【0031】次に、本発明の光記録媒体の製造方法につ
いて述べる。反射層、記録層を基板上に形成する方法と
しては、公知の真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが
あげられる。特に組成、膜厚のコントロールが容易であ
ることから、スパッタリング法が好ましい。また、この
方法では記録層を形成する際にスパッタリングガスの一
部に窒素ガスを用いることやスパッタリングターゲット
に窒素を含ませることで、容易に記録層中へ窒素原子を
導入することができる。スパッタリングターゲットに窒
素を含ませるには、ターゲット作成時に窒化物として添
加したり、ターゲット作成後に、N+ イオン注入で導入
したりすれば良い。
いて述べる。反射層、記録層を基板上に形成する方法と
しては、公知の真空中での薄膜形成法、例えば真空蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが
あげられる。特に組成、膜厚のコントロールが容易であ
ることから、スパッタリング法が好ましい。また、この
方法では記録層を形成する際にスパッタリングガスの一
部に窒素ガスを用いることやスパッタリングターゲット
に窒素を含ませることで、容易に記録層中へ窒素原子を
導入することができる。スパッタリングターゲットに窒
素を含ませるには、ターゲット作成時に窒化物として添
加したり、ターゲット作成後に、N+ イオン注入で導入
したりすれば良い。
【0032】また、記録層中への窒素原子を導入法とし
ては、記録層のスパッタリング中あるいは、スパッタリ
ング後に、N+ イオン注入で導入しても良い。
ては、記録層のスパッタリング中あるいは、スパッタリ
ング後に、N+ イオン注入で導入しても良い。
【0033】形成する記録層などの厚さの制御は、公知
の技術である水晶振動子膜厚計などで、堆積状態をモニ
タリングすることで、容易に行える。
の技術である水晶振動子膜厚計などで、堆積状態をモニ
タリングすることで、容易に行える。
【0034】記録層などの形成は、基板を固定したまま
の状態、あるいは、移動、回転した状態のどちらで行っ
ても良い。膜厚の面内の均一性に優れることから、基板
を自転させることが好ましく、さらに公転を組合わせる
ことが、より好ましい。
の状態、あるいは、移動、回転した状態のどちらで行っ
ても良い。膜厚の面内の均一性に優れることから、基板
を自転させることが好ましく、さらに公転を組合わせる
ことが、より好ましい。
【0035】本発明の光記録媒体の好ましい層構成とし
て、透明基板/第1誘電体層/記録層/第2誘電体層/
反射層をこの順に積層するものがあげられる。ただしこ
れに限定されるものではなく、本発明の効果を著しく損
なわない範囲において、反射層などを形成した後、傷、
変形の防止などのため、ZnS、SiO2 などの誘電体
層あるいは紫外線硬化樹脂などの樹脂保護層などを必要
に応じて設けることができる。光は透明基板側から入射
するものとする。また、反射層などを形成した後、ある
いはさらに前述の樹脂保護層を形成した後、2枚の基板
を対向して、接着剤で張り合わせてもよい。
て、透明基板/第1誘電体層/記録層/第2誘電体層/
反射層をこの順に積層するものがあげられる。ただしこ
れに限定されるものではなく、本発明の効果を著しく損
なわない範囲において、反射層などを形成した後、傷、
変形の防止などのため、ZnS、SiO2 などの誘電体
層あるいは紫外線硬化樹脂などの樹脂保護層などを必要
に応じて設けることができる。光は透明基板側から入射
するものとする。また、反射層などを形成した後、ある
いはさらに前述の樹脂保護層を形成した後、2枚の基板
を対向して、接着剤で張り合わせてもよい。
【0036】記録層は、実際に記録を行う前に、予めレ
ーザー光、キセノンフラッシュランプなどの光を照射し
結晶化させておくことが好ましい。
ーザー光、キセノンフラッシュランプなどの光を照射し
結晶化させておくことが好ましい。
【0037】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0038】(分析,測定方法)反射層、記録層の組成
は、ICP発光分析(セイコー電子工業(株)製)によ
り確認した。またキャリア対ノイズ比(C/N)および
消去率(記録後と消去後の再生キャリア信号強度の差)
はスペクトラムアナライザにより測定した。
は、ICP発光分析(セイコー電子工業(株)製)によ
り確認した。またキャリア対ノイズ比(C/N)および
消去率(記録後と消去後の再生キャリア信号強度の差)
はスペクトラムアナライザにより測定した。
【0039】記録層中の窒素原子濃度はNRA法により
確認した。記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚
は、水晶振動子膜厚計によりモニターした。また各層の
厚さは、走査型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察
することにより測定した。
確認した。記録層、誘電体層、反射層の形成中の膜厚
は、水晶振動子膜厚計によりモニターした。また各層の
厚さは、走査型あるいは透過型電子顕微鏡で断面を観察
することにより測定した。
【0040】原子間の平均結合距離と配位数は、EXA
FSによってX線吸収スペクトルを蛍光EXAFS用イ
オンチェンバーにより検出し、分析した。EXAFSの
X線源としては、高エネルギー研究所放射光実験施設の
BL−7Cを用いた。
FSによってX線吸収スペクトルを蛍光EXAFS用イ
オンチェンバーにより検出し、分析した。EXAFSの
X線源としては、高エネルギー研究所放射光実験施設の
BL−7Cを用いた。
【0041】(実施例1)直径12cm、厚さ1.2m
m、溝深さ60nm、溝幅530nm、トラックピッチ
1.2μmのスパイラルグルーブ付きポリカーボネート
製基板を毎分40回転で回転させながら、スパッタ法に
より、記録層、誘電体層、反射層を形成した。
m、溝深さ60nm、溝幅530nm、トラックピッチ
1.2μmのスパイラルグルーブ付きポリカーボネート
製基板を毎分40回転で回転させながら、スパッタ法に
より、記録層、誘電体層、反射層を形成した。
【0042】まず、真空容器内を6×10-4Paまで排
気した後、2×10-1PaのArガス零囲気中でSiO
2 を20mol%添加したZnSを高周波スパッタし、
基板上に膜厚140nmの第1誘電体層を形成した。続
いて、Pd、Nb、Ge、Sb、Teからなる合金ター
ゲットをArガス98%、N2 ガス2%の混合ガス2×
10-1Paで直流スパッタして、組成Nb0.45Pd0.05
Ge19.0Sb25.5Te55.0の膜厚24nmの記録層を形
成した。さらに前述第1誘電体層と同一のターゲットを
2×10-1PaのArガス雰囲気で高周波スパッタして
37nmの第2誘電体を形成し、この上に、Al98.1H
f1.7 Pd0.2 合金を2×10-1PaのArガスで直流
スパッタして膜厚70nmの反射層を形成した。
気した後、2×10-1PaのArガス零囲気中でSiO
2 を20mol%添加したZnSを高周波スパッタし、
基板上に膜厚140nmの第1誘電体層を形成した。続
いて、Pd、Nb、Ge、Sb、Teからなる合金ター
ゲットをArガス98%、N2 ガス2%の混合ガス2×
10-1Paで直流スパッタして、組成Nb0.45Pd0.05
Ge19.0Sb25.5Te55.0の膜厚24nmの記録層を形
成した。さらに前述第1誘電体層と同一のターゲットを
2×10-1PaのArガス雰囲気で高周波スパッタして
37nmの第2誘電体を形成し、この上に、Al98.1H
f1.7 Pd0.2 合金を2×10-1PaのArガスで直流
スパッタして膜厚70nmの反射層を形成した。
【0043】このディスクを真空容器から取り出した
後、反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂(大日本イン
キ(株)製SD−101)をスピンコートし、紫外線を
照射して硬化させ、厚さ10μmの樹脂層を形成し本発
明の光記録媒体を得た。
後、反射層上にアクリル系紫外線硬化樹脂(大日本イン
キ(株)製SD−101)をスピンコートし、紫外線を
照射して硬化させ、厚さ10μmの樹脂層を形成し本発
明の光記録媒体を得た。
【0044】この光記録媒体に波長830nmの半導体
レーザのビームでディスク全面の記録層を結晶化し初期
化した。
レーザのビームでディスク全面の記録層を結晶化し初期
化した。
【0045】次に、グルーブに線速度5m/秒の条件
で、対物レンズの開口数0.5、半導体レーザの波長7
80nmの光学ヘッドを使用し、PPM記録で、1.5
T相当の記録マーク(再生時の周波数8MHz)が形成
できるように、ピークパワー7〜15mW、ボトムパワ
ー6.4mWの各条件に変調した半導体レーザを用い、
100回オーバーライト記録した後、再生パワー1.2
mWの半導体レーザを照射してバンド幅30kHzの条
件でC/Nを測定した。
で、対物レンズの開口数0.5、半導体レーザの波長7
80nmの光学ヘッドを使用し、PPM記録で、1.5
T相当の記録マーク(再生時の周波数8MHz)が形成
できるように、ピークパワー7〜15mW、ボトムパワ
ー6.4mWの各条件に変調した半導体レーザを用い、
100回オーバーライト記録した後、再生パワー1.2
mWの半導体レーザを照射してバンド幅30kHzの条
件でC/Nを測定した。
【0046】測定の結果、C/Nが43dBを越えるピ
ークパワー(立ち上がりパワー)は10.1mWであっ
た。さらに、ピークパワー13.4mWで100回記録
したところ、54.0dBのC/Nが得られた。
ークパワー(立ち上がりパワー)は10.1mWであっ
た。さらに、ピークパワー13.4mWで100回記録
したところ、54.0dBのC/Nが得られた。
【0047】また、ピークパワー13.4mW、ボトム
パワー6.4mWで1.5T信号を1回記録したとこ
ろ、53.7dBのC/Nが得られた。この信号に4T
信号を1回上書きして、1.5T信号の消去率を測定し
たところ、21.3dBであり、実用可能なレベルであ
った。
パワー6.4mWで1.5T信号を1回記録したとこ
ろ、53.7dBのC/Nが得られた。この信号に4T
信号を1回上書きして、1.5T信号の消去率を測定し
たところ、21.3dBであり、実用可能なレベルであ
った。
【0048】この光記録媒体の書き込まれた非晶のマー
ク部をEXAFS(X線吸収広域微細構造)によって、
Geの吸収端(11104eV)の前後で、10600
〜12200eVにわたって測定し、分析した結果、窒
素原子とGe原子の平均結合距離は0.191nmであ
り、Ge周りの窒素の配位数は1.1であった。
ク部をEXAFS(X線吸収広域微細構造)によって、
Geの吸収端(11104eV)の前後で、10600
〜12200eVにわたって測定し、分析した結果、窒
素原子とGe原子の平均結合距離は0.191nmであ
り、Ge周りの窒素の配位数は1.1であった。
【0049】また、同様にして消去された結晶部をEX
AFS(X線吸収広域微細構造)によって分析した結
果、窒素原子とGe原子の平均結合距離は0.228n
mであり、Ge周りの窒素の配位数は0.9であった。
AFS(X線吸収広域微細構造)によって分析した結
果、窒素原子とGe原子の平均結合距離は0.228n
mであり、Ge周りの窒素の配位数は0.9であった。
【0050】さらに、この光記録媒体を90℃、相対湿
度80%の環境に500時間置いた後、湿熱保存前に記
録した1.5T信号を再生したが、C/Nの変化は1d
B未満であり、記録マークの保存特性は良好であった。
また、この信号に4T信号を1回上書きして、消去率を
測定したところ、20.8dBであり、湿熱保存前と比
較して消去特性に劣化がないことが確認された。
度80%の環境に500時間置いた後、湿熱保存前に記
録した1.5T信号を再生したが、C/Nの変化は1d
B未満であり、記録マークの保存特性は良好であった。
また、この信号に4T信号を1回上書きして、消去率を
測定したところ、20.8dBであり、湿熱保存前と比
較して消去特性に劣化がないことが確認された。
【0051】(実施例2)第1誘電体層の膜厚を150
nmに、第2誘電体層の膜厚を35nmにした以外は実
施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
nmに、第2誘電体層の膜厚を35nmにした以外は実
施例1と同様にして光記録媒体を作製した。
【0052】この光記録媒体の書き込まれた非晶マーク
部を実施例1と同様にEXAFSによって分析した結
果、窒素原子とGe原子の平均結合距離は0.207n
mであり、Ge周りの窒素の配位数は0.5であった。
部を実施例1と同様にEXAFSによって分析した結
果、窒素原子とGe原子の平均結合距離は0.207n
mであり、Ge周りの窒素の配位数は0.5であった。
【0053】この光記録媒体に対して実施例1と同様に
してC/N、消去率、湿熱保存の各特性を測定したとこ
ろ、実施例1と同等の結果が得られた。
してC/N、消去率、湿熱保存の各特性を測定したとこ
ろ、実施例1と同等の結果が得られた。
【0054】
【発明の効果】本発明の光記録媒体によれば以下の効果
が得られた。 (1) 媒体の構成を変えることなく、より感度を高くする
ことができる。 (2) 耐湿熱性に優れ、長期の保存においても消去特性の
劣化しない、長期寿命を実現することができる。 (3) スパッタ法により容易に作成できる。
が得られた。 (1) 媒体の構成を変えることなく、より感度を高くする
ことができる。 (2) 耐湿熱性に優れ、長期の保存においても消去特性の
劣化しない、長期寿命を実現することができる。 (3) スパッタ法により容易に作成できる。
Claims (16)
- 【請求項1】 記録層を有する光記録媒体において記録
層が窒素を含有し、記録層中の窒素原子と記録層を構成
する窒素以外の原子の少なくとも一種との平均原子間距
離が0.17nm以上0.25nm以下であることを特
徴とする光記録媒体。 - 【請求項2】 記録層を有する光記録媒体において記録
層が窒素を含有し、記録層中の窒素以外の原子の少なく
とも一種に配位する窒素原子の数が0.4〜1.2であ
ることを特徴とする光記録媒体。 - 【請求項3】 記録層中の窒素以外の原子の少なくとも
一種がGeである請求項1または請求項2記載の光記録
媒体。 - 【請求項4】 情報の記録および消去が、非晶相と結晶
相の間の相変化によって行われることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の光記録媒体。 - 【請求項5】 非晶相における記録層中の窒素原子と記
録層を構成する窒素以外の原子の少なくとも一種との平
均原子間距離が0.17nm以上0.24nm以下であ
ることを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。 - 【請求項6】 結晶相における記録層中の窒素原子と記
録層を構成する窒素以外の原子の少なくとも一種との平
均原子間距離が0.21nm以上0.25nm以下であ
ることを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。 - 【請求項7】 非晶相における記録層中の窒素以外の原
子の少なくとも一種に配位する窒素原子の数が0.4〜
1.2であることを特徴とする請求項4記載の光記録媒
体。 - 【請求項8】 結晶相における記録層中の窒素以外の原
子の少なくとも一種に配位する窒素原子の数が0.8〜
1.2であることを特徴とする請求項4記載の光記録媒
体。 - 【請求項9】 少なくとも記録層、誘電体層、反射層を
有することを特徴とする請求項1または請求項2記載の
光記録媒体。 - 【請求項10】 記録層が少なくともGeを含有し、非
晶相における記録層中の窒素原子とGe原子との平均原
子間距離が0.17nm以上0.24nm以下であるこ
とを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。 - 【請求項11】 記録層が少なくともGeを含有し、結
晶相における記録層中の窒素原子とGe原子との平均原
子間距離が0.21nm以上0.25nm以下であるこ
とを特徴とする請求項4記載の光記録媒体。 - 【請求項12】 記録層が少なくともGeを含有し、非
晶相における記録層中のGe原子の周りの窒素原子の配
位数が0.4〜1.2であることを特徴とする請求項4
記載の光記録媒体。 - 【請求項13】 記録層が少なくともGeを含有し、結
晶相における記録層中のGe原子の周りの窒素原子の配
位数が0.8〜1.2であることを特徴とする請求項4
記載の光記録媒体。 - 【請求項14】 窒素を除いた記録層の組成がGe、T
e、Sbの3元素合金もしくはGe、Sb、Teの3元
素と、Pd、Nb、Pt、Au、Ag、Niから選ばれ
た少なくとも1種の金属との合金であり、記録層の膜厚
が10nm以上40nm以下であることを特徴とする請
求項1または請求項2記載の光記録媒体。 - 【請求項15】 窒素を除いた記録層の組成が下記の式
(1)で表され、かつ反射層の組成がAl合金からなる
ことを特徴とする請求項15記載の光記録媒体。 式(1) Mα(Sbx Te1-x )1-y-α(Ge0.5 Te0.5 )y 0.4≦x≦0.6 0.3≦y≦0.5 0 ≦α≦0.05 (ここで、x、y、αはモル比を表し、MはPd、N
b、Pt、Au、Ag、Niから選ばれた少なくとも1
種を表す。) - 【請求項16】 記録層における窒素原子濃度が0.1
原子%以上10原子%以下であることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の光記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9020247A JPH09286176A (ja) | 1996-02-19 | 1997-02-03 | 光記録媒体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-30507 | 1996-02-19 | ||
| JP3050796 | 1996-02-19 | ||
| JP9020247A JPH09286176A (ja) | 1996-02-19 | 1997-02-03 | 光記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09286176A true JPH09286176A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=26357156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9020247A Pending JPH09286176A (ja) | 1996-02-19 | 1997-02-03 | 光記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09286176A (ja) |
-
1997
- 1997-02-03 JP JP9020247A patent/JPH09286176A/ja active Pending
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