JPS62177735A

JPS62177735A - 光学記録部材

Info

Publication number: JPS62177735A
Application number: JP61018424A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takao; 高尾　正敏; Yoshito Ninomiya; 二宮　義人; Yoshio Manabe; 由雄真鍋; Kiyotaka Wasa; 清孝和佐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-04

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、熱等を用いて、高速かつ高密度に光学的な
情報を記録、再生、消去できる光学記録部材に関するも
のである。

従来の技術書替え可能で繰返し記録、消去可能な非破壊ｇすの光学
記録部材、例えば光学式ディスクメモリーにおいては、
基板を昇温時の熱から保護するだめ耐熱層に要求される
性質としては、（１）使用波長領域で透明であること、
（２）融点が比較的高いこと、（３）クラックが生じな
いことなどが挙げられる。これらを満たす材料として従
来は二酸化ゲルマニウム（Ｇ６（１２　）や二酸化ケイ
素（Ｓｉ（１２）などの酸化物が用いられている。

発明が解決しようとする問題点このような、５ｉ（１２やＧｅＯ２はそれぞれ特長もあ
るが欠点もある。Ｇｅ　（１２の特長は屈折率が１．６
５程度で基板となるプラスチックスよりも大きく、記録
材料よりも小さくなることである。この条件では断熱層
の膜厚を適当に制御すると、反射率を低下させることが
でき、いわゆる無反射コーティングの条件にすることが
可能であるので、入射光のパワーを低減させることが可
能である。しかしＧｅＯ２は融点が比較的低く（１ｏｏ
ｏ℃前後）、しかもガラス状のだめ軟化点はもっと低い
。５ｉ（１２は高融点ではあるが屈折率が１．４６であ
り、基板となるガラス（屈折率１．６）やプラスチック
ス（屈折率１．Ｓａ）よりも小さく、無反射条件が実現
しないことになる。

これらの条件を全て満足するような断熱層の構成を実現
することが本発明の目的である。

問題点を解決するだめの手段光学活性層をはさむ断熱層を多層構造とする。

作用上記の構成により、光学活性層と基材との間を熱的に分
離し基板を高温から保護し、かつ光学的特性を改良する
だめの最適化が可能になる。

実施例第１図は本発明の構成による光学記録部材の構造の断面
図の概略である。１は基板であって、光を透過させるだ
め、透明であることが必要である（１２は下側断熱層で
多層構造になっている。３は光により加熱されて光学定
数が変化して情報の記録を担う光学活性層、４は多層構
造の上側断熱層５が光学反射層、６が上側保護層である
。

この実施例においては下側断熱層２及び上側断熱層４の
双方とも多層構造であるが、下側断熱層２と上側断熱層
４のいずれか一方を多層構造としてもよい。かならず多
層にする側は光を入射させる側であり、上側、下側を問
わない。光学活性層３はテルルやセレンなどのカルコゲ
ンを主成分とする材料で非破壊にアモルファスと結晶の
間で相変化を生じさせて、屈折率の変化を利用するもの
や、希土類と遷移金属を主成分とするいわゆるアモルフ
ァス磁性体における磁気光学効果による屈折率の変化を
利用するものなどである。

断熱層を形成する材料は耐熱性、屈折率、耐クラツク性
などから決定する。光学活性層に接するところは特に光
学活性層との界面でのなじみの良さが重要で、しかも、
熱履歴が大きいので、熱膨張によるクラックが生じにく
い材料が良い。光学活性層の両側は熱膨張係数が小さい
ものとして、アモルファスの酸化ケイ素を主成分とする
材料、あるいは、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化
タンタルなどが適当である。

実施例１基板としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用
い。その上に下側断熱層として、８１０ｚ（Ｘ＝２）　
。

５ｉＮｚ　（ｘ　＝　１．３　）　、　５ｉｎ）Ｈの各
層を順に設け、Ｔｅ−Ｇｏ−３ｎ　−０系の相変化型光
学活性層を作成し、更に上側保護層としてＳｉ　ＯＸを
設けた。作成条件を第１表に示す。

（以　下　余　白）第１表で、第１層、第２層、第３層を合せたものが下側
断熱層である。下側断熱層と上側断熱層の膜厚は、反射
率が小さくなるように、また記録と消去時での屈折率の
差が大きくなるように決定されなければならない。

断熱層が多層になる時は複雑であるが、下側断熱層は、
一般的には実効行路長が、光の波長をちとしだ時（Ｌ　
／４　）となる膜厚とする。また上側断熱層については
（Ｌ／２）の時がその条件として適当である。本構成の
効果は、まず下側断熱層に５ｉＮｚを用いていることに
より、５ｉＮｚにクラックが入りにくくなることと、Ｓ
ｉＮｘの屈折率が２前後で、基板と光学活性層の中間に
あることにより、無反射条件が得られやすいことである
。ちなみに下側断熱層全体を５ｉＮｚにすれば確かに屈
折率が大きいため、膜厚を薄くすることが可能であるが
、クラックが入りやすくなり、また基板とＳｉＮｘとの
密着性が悪くなり良くない。これは、光学活性層とＳｉ
Ｎｘとを直接触れさせた場合、５ｉＮｚは高温における
るつぼ材料に用いられる如く、他の材料との濡れ性が悪
く、光照射時に光学活性層が融解した場合、表面張力に
より収縮が起こりやすくなるためであると考えられる。

５ｉＯ１等の酸化物の場合は濡れ性が良く、このような
ことは生じないので、光学活性層の直下に５ｉＯ１の層
を設けることにより、記録、消去の繰返しによる劣下が
少ない。例として第２図に、静止位置でレーザー光を照
射した場合の記録、消去時の反射率の相対変化の様子を
示す。消去時に反射率が上昇し、記録時に減少する構成
となっている。第２図人は光学活性層の両側を５ｉＯ１
とした場合で、Ｂは断熱層を全て５ｉＮｚとした場合で
ある。明らかに、界面をＰｉＯｌとして方が繰返し耐久
性が延びている。第２表には下側断熱層と基板との密着
力のデーターを示す。密着力張り試験により求めた。

（以　下　余　白）第　　　２　　　表以上のように本実施例に示す構成を用いれば、光学記録
部材の特に繰返し耐久性と、基板との密着力が改善され
ることがわかる。

実施例２基板としてＰＭＭムを用い、その上に下側断熱層として
、スパッタ法で５ｉＯ１（ｘ　＝　２　）、　Ｚｒ添加
’　５ｉＯｚ　、　Ｎｂ添加５ｉＯ１，およびＴａ添加
５ｉＯ１を用い、その上に５ｉＮｚ　（ｘ　＝　１．３
　）膜、更にＺｒ添加５ｉＯ１，Ｗｂ添加５ｉＯｚ、Ｔ
ａ添加５ｉＯ１の層を形成し真空蒸着でＴｅ−Ｇｅ　−
３ｎ−０系の光学活性層を作成したあと、光学活性層直
下の層と同じ組成の層を形成し、更にＳｉＮｘ層、　５
ｉＯ１層を順に形成した光学記録部材を作成し、特に記
録、消去繰返し特性の測定を行った。第３表にそれらの
試料の構成を示し、第４表に測定結果を示す。

第４表には第３層の屈折率、膜厚、繰返寿命。

スパッタリングの堆積率、および、クラックの有無を示
しだ。５ｉＯ１にＺｒ　、　ＮｂおよびＴ＆を添加する
ことにより屈折率が大きくなる。ＺｒＯ２の単独の薄膜
では非常にクラックが入りやすいが５ｉＯｚと混合する
ことによりクラックが入らなくなる。

理由ははっきりしないが恐らく、５ｉ（１２のガラス性
のだめ、応力が緩和されて、クラックが入りにくくなっ
ているものと考えられる。金属元素を添加することによ
り５ｉＯ１の屈折率（１，４６）より大きくすることが
できて、その分だけ、膜厚を薄くすることが可能である
。

実施例３基板としてＰＭＭＡを用い、その上に下側断熱層として
スパッタ法で５ｉＯ１（ｘ　＝　２　）　、　５ｉＮｚ
（ｘ　＝ｊ３　）　、　ＺｎＳ　、およびＳｉＯｘ０層
を順に形成し、その上にスパッタ法でＴｏ　−Ｇｏ　−
３ｎ　−Ａｎ　　系の光学活性層を作成したあと、対称
的に５ｉＯ１。

ＺｎＳ　、　ＳｉＮ′ｘ、　５ｉＯ１層を形成した。Ｚ
ｎ５（硫化アニン）は屈折率が２．３前後と大きいが、
イオウを含むため加熱時に光学活性層中に含まれるＴｅ
　と置換して特性が変化する可能性がある。そこでＺｎ
Ｓ　　と光学活性層の界面での原子拡散抑えるために、
活性層の両側に５ｉＯ１の膜を設けた。５ｉＮＸの役割
は、５ｉＯ１との間に入れることにより、屈折率を段階
的に変化させるためと、５ｉＮｚの透湿性が小さいこと
を利用してＺｎＳおよび光学活性層を湿気から守るため
である。第５表に構成と膜厚を示す。

第　５　表　　各層の材質と膜厚「［− レ［しこの構成で光学式ディスクを作成し８０℃。

８０％（Ｒ−Ｈ）の恒温恒湿条件で１０日間放置しても
、光学活性層に何ら変化が見られなかった。

またＺｎＳ膜にクラックも見出されなかった。

次に加熱時に光学活性層とその両側の断熱層の間で起こ
ることを観察する目的で、第３図に示すような簡単な構
成で、上側および下側断熱層と活性層（Ｔｏ　−Ｇｏ−
Ｓｎ−人ｎ系薄膜）をＳｉ基板上に作成した。同図人は
活性層の両側が直にＺｎＳに触れるものであり、もう一
方は５ｉＯ１をＺｎＳと活性層の間に設けたものである
。この構成の薄膜で二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）で
Ｔｅ原子の拡散の様子を観察した。第３図はＳＩＭＳの
膜厚方向の結果を示す。図中実線は初期の値、破線は４
００℃で６分の熱処理をした後の結果である。明らかに
光学活性層の両側に５ｉＯ１の層を設けたものがＴｅ原
子のＺｎＳ層への拡散が小さいことがわかる。

実施例４基板としてポリカーボネイト（ＰＣ）、その上に下側断
熱層として５ｉＯ１（Ｘ＝２）、　５ｉＮｚ（ｘ＝１．
３）。

Ｓｉ、Ｏｌ、光学活性層、　ＳｉＯｘ、　５ｉＮｚ　、
　Ｓ工”Ｘｒ更に光学反射層としてＡｕを作成した。第
６表にその構成と膜厚、屈折率を示す。基板にポリカー
ボネイトを用いた場合は屈折率（１，Ｓａ）がＰ　ＭＭ
Ａより太きいため、下側断熱層の屈折率を制御する必要
がある。本実施例では前３実施例と異なり、５ｉＯ１、
５ｉＮｚの各層はプラズマＣＶＤ法で作成した。プラズ
マＣＶＤ法の特徴はスパッタ法に比べて、薄膜の堆積速
度を大きくすることができる。

原料ガスはシラン（ＳｉＨ４）および酸素と窒素を用い
る。堆積速度は５００人／分程度である。光学活性層お
よび光学反射層は真空蒸着法で作成した。

第６表−１第６表−■ 本構成の光学記録部材は光学活性層の膜厚を２００人程
度と薄くして、光学反射層からの反射光と干渉を起こさ
せて、光学的な変化を拡大させるものである。この場合
は、前３例以上に断熱層　・となる誘電体の屈−行一が
特に重要である。屈折率と各層の膜厚のバランスが狂う
と十分な反射率の変化が得られない。各層の役割たとえ
ば、密着力。

耐クラック性、耐湿性などは前３例と同じである。

前述の４実施例中で、第１層の５ｉＯ１は具体的には２
００人の例をあげたが、同層の役割は誘電体層と基板と
の界面の接着力の安定化であり、その膜厚は２００八に
限定される必要はない。６ｏ入程度でも効果はあり、ま
た２００Å以上、たとえば５００人でも良いが、例えば
スパッタ法で５ｉＯ１を作成するときには、薄膜の堆積
速度が５ｉＮｚより遅いため、生産性の点からは５ｉ（
１２は薄い方が良く、６０〜２００人が最も適している
。

同様に第３層、第５層、第７層も２００〜５００人を例
として示したが、第１層と同じく界面の安定化とともに
、第３層、第５層に於ては、光学活性層との原子の相互
拡散を防ぐことさえすれば良い。

このためには均質な膜として成長する５０八以上あれば
良い。膜厚が厚くなり５００人あれば更に拡散が抑えら
れるので良くなるが、生産性の点から６０〜２００人が
最も適している。

５ｉＯｚおよび５ｉｎｘの堆積にスパッタ法、まだはプ
ラズマＣＶＤ法（化学蒸着法）を示したが、均質で緻密
な膜であれば、これら以外の形成法でも良く、例えばＥ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴型）−プラズマＣＶＤ法
で形成すると、付着性も高く々るとともに、緻密さも増
、耐薬品性も改良される。

また実施例中では示さなかったが、緻密さを増した５ｉ
Ｏ１や５ｉＮ）（を用いると、湿気が光学活性層へ拡散
、侵入するのを少なくし、信頼性の高い光学記録部材が
得られることも確認した。

発明の効果光学記録部材の光学活性層の両側の断熱層を多層化する
ことにより、基板と断熱層の密着性が向上し、かつ耐ク
ラツク性の改良、記録、消去の繰返し特性の改善が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学記録部材の断面
図、第２図は光学記録部材における断熱層の違いによる
、記録、消去に関する静的な繰返特性の変化を示すグラ
フ、第３図は、ＺｎＳと光学活性層の間に５ｉＯ１を入
れることによる原子拡散の抑制効果を示すグラフである
。１・・・・・・基板、２・・・・・・下側断熱層、３・
・・・・・光学活性層、４・・・・・・上側断熱層。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明基板上に少くとも、無機物よりなる下側断熱
層と、前記下側断熱層上に形成された光学的な加熱によ
り光学定数の変化する光学活性層と、前記光学活性層上
に形成された無機物よりなる上側断熱層と、上側保護材
とを備え、前記上側および下側断熱層のいずれか、また
は両方を多層構造としたことを特徴とする光学記録部材
。
（２）基板直上に形成した下側断熱層の基板と接する部
分を、酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１≦ｘ≦２）または酸
化ケイ素を主成分とする複ケイ酸化物（ＭＳｉＯ＿ｘＭ
：金属元素）により構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の光学記録部材。
（３）基板上に形成した下側断熱層を多層とし、そのう
ちの第２層目の屈折率｛ｎ＿ｓ（２）｝が、基板の屈折
率ｎ＿ｏより大きく、光学活性層の屈折率ｎ＿ａよりも
小さい（ｎ＿ａ＜ｎ＿ｓ（２）＜ｎ＿ａ）ことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光学記録部材。
（４）基板上に形成した下側断熱層を４層以上とし、そ
のうちの第３層より上側で、かつ記録用光学活性層より
２層下側にある、おのおのの層の屈折率｛ｎ＿ｓ（ｉ）
｝が、基板の屈折率ｎ＿ｏよりも大きく、光学活性層の
屈折率ｎ＿ａよりも小さい（ｎ＿ｏ＜ｎ＿ｓ（ｉ）＜ｎ
＿ａ）ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
学記録部材。
（５）基板上に形成した下側断熱層を多層とし、そのう
ちの光学活性層直下の層を酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１
≦ｘ≦２）または酸化ケイ素を主成分とする複ケイ酸化
物（ＭＳｉＯ＿ｘ：Ｍは金属元素）とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光学記録部材。
（６）光学活性層上に形成した上側断熱層を多層とし、
そのうちの光学活性層直上の部分を酸化ケイ素（ＳｉＯ
＿ｘ：１≦ｘ≦２）または酸化ケイ素を主成分とする複
ケイ酸化物（ＭＳｉＯ＿ｘ：Ｍは金属元素）により構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学
記録部材。
（７）光学活性層上に形成した上側断熱層を多層とし、
そのうちの第２層の屈折率｛ｎ＿ｔ（２）｝が光学活性
層の屈折率ｎ＿ａより小さく、上側保護材の屈折率ｎ＿
ｏ′よりも大きい（ｎ＿ｏ′＜ｎ＿ｔ（２）＜ｎ＿ａ）
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学記録
部材。
（８）光学反射層を用いずに構成した光学記録部材であ
って、光学活性層上に形成した上側断熱層を４層以上と
し、そのうちの第３層より上側で、かつ上側保護材の２
層下側にあるおのおのの層の屈折率｛ｎ＿ｔ（ｉ）｝が
、光学活性層の屈折率ｎ＿ａよりも小さく、上側保護材
の屈折率ｎ＿ｏ′よりも大きい（ｎ＿ｏ′＜ｎ＿ｔ（ｉ
）＜ｎ＿ａ）ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光学記録部材。
（９）上側断熱層の上部に光学反射層を有するとともに
、前記上側断熱層を４層以上とし、そのうちの、第３層
より上側でかつ前記光学反射層の２層下側にある、おの
おのの層の屈折率｛ｎ＿ｔ（ｉ）｝が、光学活性層の屈
折率よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光学記録部材。
（１０）上側断熱層を多層とし、そのうちの上側保護材
もしくは光学反射層直下の層を、酸化ケイ素（ＳｉＯ＿
ｘ：１≦ｘ≦２）または酸化ケイ素を主成分とする複ケ
イ酸化物（ＭＳｉＯ＿ｘ：Ｍは金属元素）により構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学記
録部材。
（１１）光学活性層の下側および上側に直接接触する断
熱層を酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタルの
いずれかにより構成したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光学記録部材。
（１２）透明基板上に、酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１≦
ｘ≦２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ＿ｘ０．５＜ｘ＜１．３
３）、酸化ケイ素、光学活性層、酸化ケイ素、上側保護
層の順に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光学記録部材。
（１３）透明基板上に、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化
ケイ素、光学活性層、酸化ケイ素、光学反射層、上側保
護層の順に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光学記録部材。
（１４）透明基板上に酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１≦ｘ
≦２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ＿ｘ：０．５≦ｘ≦１．３
３）、酸化ケイ素、光学活性層、酸化ケイ素、窒化ケイ
素、酸化ケイ素、上側保護層の順に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光学記録部材。
（１５）透明基板上に酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１≦ｘ
≦２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ＿ｘ：０．５≦ｘ≦１．３
３）、酸化ケイ素、光学活性層、酸化ケイ素、窒化ケイ
素、酸化ケイ素、光学反射層、上側保護層の順に形成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学記
録部材。
（１６）透明基板上に酸化ケイ素（ＳｉＯ＿ｘ：１≦ｘ
≦２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ＿ｘ：０．５≦ｘ≦１．３
３）、ジルコニウム添加酸化ケイ素、光学活性層、ジル
コニウム添加酸化ケイ素、光学反射層、上側保護材の順
に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光学記録部材。