JPS61168143A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光記録技術に関する。本発明は、さらに詳しく
述べると、例えばレーザ光のような光パルスをパワー及
び照射時間を異にする２条件の下で光記録層に照射して
その層の照射部分において反射率又は透過率の変化をひ
きおこし、この光学的な性質の変化を利用して情報の記
録、再生、消去、そして再記録を行なうタイプの光記録
媒体、例えば光ディスクに関する。このようなタイプの
光記録媒体は、一般に、情報の書き換えが可能な、換言
すると、繰り返し使用が可能な、光記録媒体と呼ばれて
いる。

〔従来の技術〕

従来広く用いられている書き換えが可能な光記録媒体は
、例えば、ガラスやプラスチック材料（例えばポリメチ
ルメタクリレートのようなアクリル樹脂）からなる基板
と、該基板上に蒸着等によって被覆された、例えばＴｅ
、、Ｓｅ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｓｎ。

Ｓなどの金属又は半金属あるいはその合金の薄膜、例え
ばＧｅ、、　Ｔｅ８゜ｓ２　ｐ２からなる光記録層とか
ら構成されており、また、光記録層を酸化などから保護
するため、例えば５ｉ０２　、Ａｎ２０３などの金属酸
化物からなる保護膜を上方に有している。

このような光記録媒体を使用して、例えば次のように情
報の書き込みや消去を行なうことができる：最初、光記
録媒体に光ビームを全面照射して加熱し、光記録層を結
晶性の高い状態（結晶が規則正しく配列された状態／安
定な低抵抗状態；以下、この状態を“結晶状態”と呼ぶ
）にする。次いで、情報の書込みのため、短い強パルス
光を照射して加熱急冷する。すると、パルス光の照射部
分の結晶性が低下し、結晶性の低い状Ｂ（結晶構造の乱
れた状態／安定な高抵抗状態；以下、この状態を“非晶
質状態”と呼ぶ）となる。この状態では、反射率が低く
　（また、透過率が高く）、シたがって、情報が書き込
まれたこととなる。このようにして書き込まれた情報は
、次いで、情報記録部分に長い弱パルス光を照射して加
熱徐冷することによって消去することができる。すなわ
ち、かかる弱パルス光の照射の結果、非晶質状態にあっ
た光記録層かもとの状態である結晶状態に戻るからであ
る。要するに、この光記録媒体では、光記録層の相変態
（結晶状態〜非晶質状態の可逆的変化）を利用して情報
の書き込みや消去を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したタイプの光記録媒体では、情報
の書き込み時に結晶構造（配列）の乱れた状態を使用し
ているので、情報保持に本質的な不安定性がつきまとう
という欠点がある。なぜならば、非晶質状態は結晶状態
に至る準安定状態だからであり、熱エネルギーや化学エ
ネルギーの印加の結果として容易に結晶状態へと遷移可
能であるからである。実際、このような情報保持の不安
定性に原因して一旦書き込まれた情報が失われやすいこ
とが広く認識されている。本発明は、したがって、この
ような従来の技術の問題点を解決して、安定に情報保持
が可能である改良された発起録媒体を提供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、このたび、光パルスをパワー及び照射時
間を異にする２条件の下で照射することによって結晶状
態〜結晶状態間で惹起される照射部分の反射率又は透過
率の変化から情報の記録、再生、消去、そして再記録が
可能である薄膜吠の光記録層を有する光記録媒体であっ
て、前記光記録層がインジウムとヒ素の合金からなりか
つ、その際、該合金の組成が、原子比で、 インジウム　　　０〜８０％（０％を含まず）。

及び ヒ素　　　　　　２０〜１００％未満。

であるような光記録媒体によって、上述の問題点を解決
し得るということを見い出した。

本発明の光記録層は、１つの好ましい面において、前記
合金全体に対する原子比で０〜２０％の、アルミニウム
、シリコン、燐、硫黄、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム
、ビスマス、セレン、銀、カドミウム、錫、アンチモン
、テルル、クリラム及び鉛からなる群から選ばれた１種
類以上の金属をさらに有していてもよい。このような金
属を添加剤として使用すると、以下に詳細に述べる通り
に、インジウムの占める割合が大である場合に発生する
インジウムの偏析を防止したり、コントラストを増大さ
せたり、感度を増大させたりすることができる。

本発明の光記録媒体は、例えば、第１図に断面で示され
るような構造を有することができる。図中の１は基板で
あり、この基板上に順次光記録層２及び保護膜３が被覆
されている。なお、図示の膜厚は便宜的なものであって
、正確な比率を示すものではないことを予め理解された
い。

基板１は、この技術分野において一般的に用いられてい
る材料、例えばポリメチルメタクリレートのようなアク
リル樹脂やガラスなどからなることができる。

基板１上の光記録層２は、蒸着源であるインジウムとヒ
素を別々に独立させて配置するがもしくは所定の組成比
をもった合金の形で配置して、真空蒸着法、スパック法
等により有利に形成することができる。なお、蒸着源と
してインジウムーヒ素合金を使用する場合、蒸着源と蒸
着膜の組成に差がでてくることを予め注意しなければな
らない。

この光記録層２の膜厚は、一般に、約３００〜２０００
人であのが有利である。

形成された光記録層２上には、この技術分野において広
く行なわれているように保護膜３をスピンコード法、蒸
着法、スパッタ法等によって被覆することができる。こ
のような保護膜の例として、有機高分子材料、例えばポ
リメチルメタクリレート、ポリスチレン等の熱可塑性樹
脂や紫外線硬化型の樹脂（いわゆる２Ｐ樹脂）、金属酸
化物、例えば５ｉ０２　、ＡＮ２０３など、場合により
金属窒化物などをあげることができる。通常、保護膜３
の膜厚は約５００〜３０００人であるのが好ましい。

本発明の光記録媒体は、また、第２図に示されるような
構造を有することもできる。この媒体の構造は、光記録
層２をはさんで新たに薄い無機物質層４及び５が設けら
れた点を除いて前記第１図の構造に同じである。光記録
層２を層４及び５でサンドイッチしたことの結果、例え
ばアクリル基板を使用した場合に光記録層２が空気中の
水分の影響を受けるなどの不都合を未然に防止すること
ができる。これらの層を形成する無機物質層の例として
は、５ｉ０２．５ｎ０２などをあげることができる。膜
厚は、通常、数１００人のオーダーである。

〔実施例〕

！Ｌ１： 外径３００ｍ１及び厚さ１．２ｆｉの円板状のアクリル
基板（ポリメチルメタクリレート）を用意し、これを十
分に洗浄した。この基板を真空蒸着機にセットし、イン
ジウム及びヒ素をぞれぞれ独立の蒸着源より蒸着した。

この真空蒸着時、基板を回転させることによってインジ
ウムとヒ素を均一に混合し、また、蒸着速度が一定にな
るよう制御した。

インジウムとヒ素の割合は下記のようにいろいろに変更
したが、形成された光記録層の膜厚はいずれも１０００
人であった。さらに、この光記録層上に保護膜としての
ポリスチレンを膜厚１０００人でスピンコートした。

斑」： 前記例１に記載のようにして製作した光記録媒体のサン
プルをスピンドル上に載置し、そして、基板を静止した
状態で、半導体レーザー（波長８３０　ｎｍ＞の光をコ
リメータレンズ及び対物レンズによりビーム径１μｍに
絞った光学へソドにより照射した。この照射の結果、媒
体のうち半導体レーザー光の集束ビームを照射した部分
が結晶状態に変化した。

次いで、この媒体の書き換え可能性を評価するため、パ
ワー、パルス幅を異にする２種類のレーザー光パルスを
交互に媒体に照射し、その間０．１〜０．２１の低パワ
ーのレーザー光で反射率の変化を測定した。先ず、情報
の書込みのため、パワー２０１、パルス幅２００ｎｓの
パルス光を媒体に照射したところ、その照射部分が加熱
−急冷されたことの結果、照射部分の構造が変化し、反
射率が高い状態となった。この部分にさらに消去パルス
、すなわち、パワー５１、パルス幅５００ｎｓのパルス
光を照射したところ、その照射部分の構造が変化し、反
射率が低い状態となった。また、この反射率は可逆的に
変化し、大パワー、短パルス幅のレーザー照射後に反射
率が上昇し、小パワー、長パルス幅のレーザー照射後に
反射率が低下した。

ところで、上述のような反射率の可逆的な変化、換言す
ると、情報の書き換えはインジウムとヒ素の割合がある
範囲にある場合に限って可能であり、その範囲外では反
射率に差が生じず、書き換え不可能であることが判明し
た。実験から、合金中に占めるヒ素の割合が原子比で２
０％から１００％未満までの時に可逆的な反射率の変化
がおこり得ることが確認された。但し、合金中のヒ素の
割合が僅かであると、結果的にその合金中に占めるイン
ジウムの割合が増加し、インジウムの偏析が生じる傾向
にあるので、この範囲は実用上不適当である。したがっ
て、本発明の実施においては、ヒ素が原子比で４０％以
上１００％未満であるのが適当である。

次いで、媒体の記録部分及び未記録部分の結晶状態を比
較するため、透過型電子顕微鏡を用いて回折パターンを
観察した。媒体から保護膜を剥離して光記録層の状態を
回折パターンから観察したところ、未記録部分（レーザ
ー光未照射部分）では非晶質膜に特有のハローパターン
が認められた。

一方、記録部分（レーザー光照射部分）では、高反射率
状態、低反射率状態ともに結晶により回折されたスポッ
トが出来、いずれの状態も結晶状態にあることが確認さ
れた。

±」： 本例では本発明による光記録媒体の耐久性に関して試験
した。

前記例１に記載の手法に従い下記の２種類の光記録媒体
を製作した： サンプル１ スライドガラスと同形のアクリル基板にＩｎｏ、　２Ａ
ｓｏ、　ａ合金を蒸着し、そしてこの層を８０℃で２時
間熱処理して結晶化させた。このサンプルでは保護膜を
被覆しなかった。

サンプル２ 前記サンプル１を６０Ｏｒｐｍで回転させながら、この
媒体に半導体レーザ光の集束　ビームを同心円状に照射
して２　Ｍ）ｌｚの信号を記録した。　このサンプルで
も保護膜を被覆しなかった。

上記したサンプル１及び２のそれぞれを温度７０℃及び
相対湿度（ＲＨ）　８５％の雰囲気中で保持して経時的
な反射率変化、そしてＣ／Ｎ比（キャリヤ対ノイズ）の
変化を測定した。第３図及び第４図にプロットしたよう
な結果が得られた。

サンプル１は、第３図に曲線Ｉで示されるように、非常
に安定な反射率を呈示した。実際、サンプル１の反射率
は３ケ月後でも殆ど変化しなかった。また、サンプル２
の記録部の反射率変化も、図示しないけれども前記サン
プル１のそれにほぼ同じであった。

サンプル２の記録部は、第４図に曲線■で示されるよう
なＣ／Ｎ比の変化を示した。この図から明らかなように
、このサンプルは３ケ月後においてもわずかに３ｄＢ以
下のＣ／Ｎ比の低下を示すにすぎなかった。

Ｖ」： 本例では本発明による光記録媒体の光記録層に金属添加
物を加えた場合の安定性の向上に関して評価した。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒体を製作
した。但し、この媒体の光記録層の組成はＩｎｏ、２　
Ａｓｏ、Ｂであり、これに合金全体に対して原子比で５
％、１０％及び２０％のゲルマニウム（Ｇｅ＞をそれぞ
れ含有させた。これらの媒体のそれぞれを前記例２に記
載の手法により書き換え可能性に関して評価したところ
、いずれの場合にもゲルマニウム無添加の場合に較べて
インジウムの偏析が起きにくくなり、安定化に役立って
いることが判った。なお、インジウ１１の偏析の起きな
い領域は第５図に斜線で示されている。

さらに、ゲルマニウムに代えて他の金属添加物、八ｌ　
、　Ｓｉ　＊　Ｚｎ　ｐ　Ｓｅ　ｐ　Ｔｅを添加しても
同様な効果を得ることができた。

影＝ 本例では本発明による光記録媒体の光記録層に金属添加
物を加えた場合のコントラストの増大に関して評価した
。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒体を製作
した。但し、本例の場合、この媒体の光記録層の組成は
１１ｏ、２　Ａｓｏ、８であり、これにビスマス（旧）
を含有させないかもしくは合金全体に対して原子比で５
％、１０％及び２０％のビスマスをそれぞれ含有させた
。これらの媒体のそれぞれを高反射率状態の部分と低反
射率状態の部分のコントラストに関して評価したところ
、特にビスマスを５％又は１０％含有させた場合にコン
トラストが増大したことが判った。結果を次表に記載す
る。

Ｂｉ　（％）　　　　コントラスト（％　）−〇　　　
　　　　　　１５ なお、この表のコントラスト（％）は、高反射率状態と
低反射率状態の反射率の差を高反射率状態の反射率で割
り、これに１００を掛けたものである。

さらに、ビスマスに代えて他の金属添加物、Ｐｂ。

Ｔ７！、Ａｇ、Ｓｂ、Ｃｄを添加しても同様な効果を得
ることができた。

劃」し 本例では本発明による光記録媒体の光記録層に金属添加
物を加えた場合の感度の増大に関して評価した。

前記例１に記載のようにして本発明の光記録媒体を製作
した。但し、本例の場合、この媒体の光記録層の組成は
Ｉｎｏ、２　Ａｓｏ、ａであり、これに錫（Ｓｎ）を含
有させないかもしくは合金全体に対して原子比で５％、
１０％及び２０％の錫をそれぞれ含有させた。これらの
媒体のそれぞれを高反射率状態の部分と低反射率状態の
部分のコントラストに関して、但し、高パワー、短パル
ス幅のレーザー光の照射パワーを変えて、評価したとこ
ろ、錫を添加するにつれてコントラストが増大したこと
が判った。結果を第６図に示す。また、この第６図の結
果から、錫を添加すると感度が増大する（］５） ことが自明である。なお、第６図において曲線ａは錫Ｏ
％を、曲線すは錫５％を、曲線Ｃは錫１０％を、そして
曲線ｄは錫２０％を、それぞれ表わす。

さらに、錫に代えて他の金属添加物、Ｐ、Ｓ。

Ｇａ　Ｊ　Ｐｂ　、　Ｓｔを添加しても同様な効果を得
ることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、書き換え可能な光記録媒体の耐久性を
高めることができ、情報保持性も安定に保持することが
できる。さらに、この本発明の媒体では信号品質の劣化
は不存在である。結果として、本発明によれば、光学的
記憶装置の信頼性を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、本発明による光記録媒
体の好ましい構成例を示した断面図であり・ 第３図は、経過時間と反射率の関係を示したグラフ、 第４図は、経過時間とＣ／Ｎ比の関係を示したグラフ、 第５図は、Ｉｎ　−Ａｓ　−Ｇｅ三元合金膜におけるイ
ンジウム偏析発生領域を示した状態図、そして第６図は
、照射パワーとコントラストの関係を示したグラフであ
る。 図中、１は基板、２は光記録層、そして３は保護膜であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光パルスの照射によって惹起される照射部分の反射
   率又は透過率の変化から情報の記録、再生、消去、そし
   て再記録が可能である薄膜状の光記録層を有する光記録
   媒体であって、前記光記録層がインジウムとヒ素の合金
   からなりかつ、その際、該合金の組成が、原子比で、 インジウム０〜８０％（０％を含まず）、及び ヒ素２０〜１００％未満、 であることを特徴とする光記録媒体。 ２、前記合金全体に対する原子比で０〜２０％の、アル
   ミニウム、シリコン、燐、硫黄、亜鉛、ガリウム、ゲル
   マニウム、ビスマス、セレン、銀、カドミウム、錫、ア
   ンチモン、テルル、タリウム及び鉛からなる群から選ば
   れた１種類以上の金属をさらに前記光記録層に有してい
   る、特許請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。