JPS63167440A - 情報を記録もしくは記録及び消去する方法 - 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〕 本発明は材料の構造変化により情報を記録もしくは記録
及び消去する方法に係り、特にレーザ光などを光源とし
た追記型、もしくは書き換え可能型光記録に好適な方法
に関する。

〔従来の技術〕

近年、大容量メモリとして開発が進められている光デイ
スク用記録媒体には、光磁気効果と相変態をそれぞれ利
用して情報を記録もしくは消去する主な２つのタイプが
知られている。前者は特公昭５７−２０６９１．特開昭
５６−１２６９０７及び特開昭５８−７３７４６などに
記載のような希土類元素とＦｅ、　Ｃｏの合金でレーザ
光によりキュリ一温度以上に局部加熱された部分が外部
磁場によりスピンが反転し、スピンの反転がない部分と
の反射光偏光面が異なることにより情報を記録する。一
方、後者の相変態を利用したものとしては、特公昭４７
−２６８９７に記載のヨウなりｔｂ族（カルコゲン元素
）を主成分としたカルコゲナイド　（化合物）を中心と
した材料の非晶質（アモルファス）−結晶量相変化を利
用した方法が一般的に知られている。これは、相変化に
伴なう光学的性質（屈折率、消衰係数など）を変化させ
て情報を記録、もしくは消去する記録媒体材料を用いる
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光磁気効果を利用した記録材料においては、偏光
面の変化が０．３°程度と非常に小さいため、記録した
情報の再生出力が大きくとれないという問題点がある。

また、書き換え可能型光ディスクを考えた場合、重ね書
き（オーバーライド）が装置構成上能しいという課題も
ある。

一方、非晶質−結晶量相変化を利用したカルボケナイト
　（化合物）材料はＳｅ、　Ｔｅなどの取り扱いにくい
元素を含み、さらにアモルファス状態が熱的に不安定で
あることなどの媒体の記録寿命に関わる問題がある。

本発明の目的は材料の構造変化により情報を記録、もし
くは記録及び消去する方法において、記録、消去感度が
良好で再生出力が大きく得られ、記録材料にＳｅ、　Ｔ
ｅ等の取り扱いにくい元素を含まず、材料の安定性が良
好である方法を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的は、物質の原子配列を変えることにより情報を
記録、もしくは記録及び消去する方決において、溶融状
態を経て異なった結晶状態をとりうる記録材料を用い、
記録及び消去のいずれかを、溶融状態を経る結晶構造の
変化により行うことにより、記録状態の結晶状態と、消
去及び初期状態の結晶状態とを異なったものとすること
により達成される。

本発明方法において、結晶状態とは、長範囲の規則的原
子配列をもつ結晶状であり、実質的に非晶質でない状態
をいう。

本発明で用いる記録材料としては、元素周期律表Ｖｂ族
の元素を主成分とする合金が適する。実用的にはＳｂ、
　Ｂｉが好適である。そして、Ｓｂ、　Ｂｉの組成割合
は各材料系によって異なるが、全てを共通して満足する
組成割合を書くとｓｂ系５０〜９７ａ　ｔ％、Ｂｉ系１
５〜９５％である。また、ｓｂに対してはＣｕ、　Ａｇ
。

Ｚｎ＋　Ｃｄ、　Ｇａ＋　Ｇｅ＋　Ｓｎ、　Ｐｂ、　Ｎ
ｉ、　Ｐｄ、　Ｍｎ、　Ｃｒ、　Ｆｅの少なくとも１種
を、また、Ｂｉに対してはＡｕ、　Ｚｎ。

Ｃｄ、　Ｉｎ、　ＴＪ、　Ｓｎ、　ｐｂ、　Ｓｅ、　Ｔ
ｅ＋　Ｍｎ、　Ｃｅ＋　Ｍｇｌ　Ｌｉ１Ｎｔ＋　Ｓｂ＋
　Ｈａの少なくとも１種をそれぞれ合金化した材料が良
い。ｓｂの融点は６３０℃、Ｂｉの融点は２７０℃であ
る。これらを合金化した場合、融点はあまり高くない方
が材料を溶融状態にしやすく、記録材料の性能が良好に
なる。この点から融点上限は８００℃ぐらいが望ましい
。一方、融点があまり低いと固相状態の安定性、信頼性
を欠くため、その下限は少な（とも２００℃程度が望ま
しい。

以上の合金の中で固相平衡状態で金属間化合物を形成す
るものがある。溶融状態を経て相変化を誘起させる場合
、この化合物の融点が低いことが望ましい。その融点は
１０００℃以下程度が良い。

溶融状態を経て２つの固相状態を得るためには合金組成
の外殻電子濃度が重要である。外殻電子濃度Ａは以下の
ように定義する。

Ａ＝ΣａｉＪ ａｉ　：ｉ元素の外殻電子濃度 ただし、ａは周期律表Ｉ族元素が１゜ ■族が２．以下■族が３．　ＩＶ族が４゜■族が５．Ｖ
ｌ族が６．■族が７．■族はＯとする。

ｍ（：合金成分中のｉ元素の原子％Ｘ　１／１００本発
明の合金の外殻電子濃度は３〜５．５の範囲が好適であ
り、このような範囲となるように合金の組成を決めれば
よい。

局部的加熱にはエネルギー密度の高いレーザ光が適する
。記録、消去はこの加熱により局部的な変化がおこれば
よい。この変化は主に結晶構造の変化であり、これによ
って変わる合金の光学的性質が再生の基本となる。しか
し、局部的な結晶構造の変化により薄膜に凹凸が生じ、
見かけ上局部的な反射率が変わっても再生には支障はな
い。

以上の合金を記録材料として用いる場合、基板上に層状
に積層される。作製法としては一般的な真空蒸着やスパ
ッタ法などが適する。さらに合金層を保護するため保護
層を設けても良い。この保護層には、酸化物、窒化物な
どの無機物質や耐熱性のあるポリイミド系有機物質など
が適する。

基板としてはディスク状のガラス、ポリカーボネイトや
アクリル系の樹脂材料が良い。また、テープ状のポリイ
ミドシートも適する。

本発明の適用分野としては、追記型あるいは書き換え可
能型光ディスクや光記録テープがある。

また、光カードのようなコンパクトな記録媒体にも適す
る。

〔作　用〕

前述のように本発明においては、記録及び消去のいずれ
かを、溶融状態を経て結晶構造を変化させることにより
行う、溶融状態は、原子の拡散が固相状態に比べ速いた
め、相変化が速い。そして、その結果得られる結晶相は
、非晶質状態に比べ電子が安定に位置し、その状態は安
定といえる。このような過程による光記録の記録、再生
、消去原理を第１図に示す。初期状態の結晶相（Ｃｒｙ
　Ｉ　）を局部的に融点（Ｔｍ）以上まで加熱して溶融
状態とした後急冷し、Ｃｒｙ　Ｉとは結晶構造の異なる
結晶相（Ｃｒｙ　ＩＩ　）にして情報を記録する。結晶
構造の違いは、光学的性質の違いとなり、反射率が異な
る結果となる。この反射率の違いにより、情報を再生す
る。さらに、この部分を融点（Ｔｍ）以下のできるだけ
高温度に加熱冷却すれば、Ｃｒｙ　Ｉの結晶へ戻り、情
報を消去できる。

また、初期状態をＣｒｙ　ＩＩとして、これを局部的に
融点以下のできるだけ高い温度に加熱し、冷却してＣｒ
ｙ　Ｉとし、情報を記録することもできる。

そしてこれを融点以上に加熱して、溶融状態とした後急
冷すればＣｒｙ　Ｕの・結晶となり情報を消去できる。

〔実施例〕

以下実施例によって本発明を説明する。

実施例１ ２元抵抗加熱蒸着装置を用い、ｓｂもしくは、Ｂｉを１
方の蒸着源とし、他方に合金化する元素を蒸着源として
蒸着膜を形成した。最初にそれぞれの蒸着源単独の蒸着
速度を測定し、これを基に２元系合金膜を同時蒸着した
。以下に作製した膜の目標組成を示す。

Ｓｂ、ｏＡＬＩ：＋ｏ　　　　ｓｂ　：　１５〜９０ａ
ｔ％ＳｂｓＪｇｓｏ　　　　Ｓｂ　：　１０〜９０ａｔ
％５ｂ７ｏＩｎｘｏ　　　　ｓｂ　：　３（１〜８０ａ
ｔ％ＳｂｓｏＭｎｚｏ　　　　　Ｓｂ　：　２０〜９０
ａｔ％５ｂｓｏＺｎｚｏ　　　　　Ｓｂ　：　　　〜　
ａｔ％ＳｂｗｏＣｒ＋ｏ　　　　　Ｓｂ　：　　　〜　
ａｔ％５ｂｓｏＰｄｚｏ　　　　　Ｓｂ　：　１５〜９
０ａｔ％５ｂｓｏＣｄｓｏ　　　　　Ｓｂ　：　　５〜
８０ａｔ％Ｂ１５ｏｌｎｔｏ　　　　　Ｂｉ　：　１５
〜８０ａｔ％Ｂｉ＊ｏＰｂ＋ｏ　　　　　Ｂｉ　：　５
０〜９５ａｔ％Ｂ１７ｏＳｎｚｏ　　　　　Ｂｉ　：　
６５〜９５ａｔ％Ｂｉ６＠Ａｕ３ｚ　　　　　Ｂｉ　：
　２０〜９０ａｔ％ＢｉｔｏＺｎｚｏ　　　　　Ｂｉ　
：　６５〜９５ａｔ％Ｂ１５ｏＣｅｚｏ　　　　　Ｂｉ
　：　６０〜８５ａｔ％各元素をタングステンボートに
乗せ、蒸着装置容器内を５　Ｘ　１０−　’Ｔｏｒｒ以
下の真空度まで排気後、２元同時蒸着して膜厚３０〜５
０ｎｍの蒸着膜を基板上に形成した。基板としては、厚
さ１．２　ｖａｎの石英ガラス、硬質ガラス及びポリカ
ーボネイト（ＰＣ）樹脂円板を用いた。第２図に膜構成
を示す。（ａｌは基板に合金膜を形成したもの、（ｂｌ
はさらに保護層を形成したものである。図中、矢印は反
射率や記録試験などの評価光入射方向である。保護層と
しては５ｉＯｚ＋　　Ａｎ！Ｎ＋　ＴａｚＯｓ＋　Ｔｉ
Ｎ、　Ｃｒ’ｚ０３＋　ＳｉＮ、　ＳｉＣなどの無機物
層をスパッタ法により形成した。保護層の膜厚は合金膜
の透過光の干渉条件により１００〜５００ｎｍに設定し
た。

第３〜６図は、第２図（ａ）の膜構成で測定した反射率
（Ｒ）及び透過率（Ｔ）の分光特性の代表例である。

先に示した蒸着膜はいずれもここに示したいずれかに類
似した分光特性を示す。反射率と透過率から光の吸収率
が分かるが、ここではいずれも半導体レーザ光波長（Ｂ
３０ｎｍ）で３５〜６０％と大きく、レーザ光によく局
部加熱の感度が高いことが分かる。

実施例２ 実施例１で示した蒸着膜について半導体レーザによる記
録試験をした。光源の半導体レーザは、出力３０ｍＷで
膜面に光学レンズにより約１．８μｍ径に絞られ照射さ
れる。照射時の実効最大出力は１３ｍＷであった。レー
ザ出力を膜面実効パワーで１３１と一定にし、レーザ発
振パルス幅を変えて記録すると０．１〜０．５μｓで記
録に相当する変化が認められた。高速記録ができること
がわかった。

一度、記録した部分にさらに低パワーのレーザ光を照射
して消去の試験をした。その際のレーザパワーは３〜６
１であり、パルス幅は１μｓ〜１０μｓでほぼ元の状態
に戻った。以下、記録、消去を繰り返すことが可能であ
った。

実施例３ 蒸着膜の相変化の温度を調べるため、膜の反射率の変化
を調べた。第７図はその一例としてＳｂ９゜Ｇｅ、。膜
の結果である。蒸着したままの膜を２０に／分で加熱す
ると１２０〜１３０℃に反射量の増加が認められ、明ら
かに相変化があることを示している。

実施例４ 実施例１の蒸着膜を７０℃で５００ｈ放置後、反射率を
測定したが、大きな変化はなく安定性の高い膜であるこ
とが分かった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、情報を記録もしくは記録及び消去する
方法において、取り扱いにくいＳｅ、　Ｔｅなどの元素
を含まない材料を使用でき、記録、消去感度が良好で安
定性にすぐれ、再生出力が大きいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の記録消去原理を示す図、第２図は、
実施例１で作製した合金膜の膜構成を示す断面図、第３
図〜第６図は、代表的な４種の合金膜の分光特性を示す
図、第７図は、加熱過程での反射率変化の一例としてＳ
ｂ９゜Ｇｅ、、膜について示した図である。 １・・・蒸着基板、２・・・合金膜、３・・・保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物質の原子配列を変えることにより情報を記録、も
   しくは記録及び消去する方法において、溶融状態を経て
   異なった結晶状態をとりうる記録材料を用い、記録及び
   消去のいずれかを、溶融状態を経る結晶構造の変化によ
   り行うことにより、記録状態の結晶状態と、消去及び初
   期状態の結晶状態とを異なったものとすることを特徴と
   する情報を記録もしくは記録及び消去する方法。 ２、記録材料として主成分が元素周期律表Ｖｂ族元素の
   ものを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３、記録材料としてＣｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｇ
   ｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＦｅの中
   から選ばれた少なくとも１種の元素及び不可避なる不純
   物及び残部Ｓｂから成るものを用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、記録材料としてＡｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓ
   ｎ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｓｂ及びＮ
   ａの中から選ばれた少なくとも１種の元素及び不可避な
   る不純物及び残部Ｂｉからなるものを用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５、記録材料が外殻電子濃度３．０〜５．５の範囲とな
   るような組成を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第３項又は第４項記載の方法。 ６、記録材料として基板上に層状に形成されたものを用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいずれかの項記載の方法。