JPS6320738A - 光記録用媒体 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明はレーザー光に対して高い感度を有する書き換え
可能な光ディスクの光記録用媒体に関する。

（従来技術とその問題点） 近年情報記録の高密度化、大容量化に対する要求が扁ま
り、国内外でその研究開発が盛んに行なわｎているが、
とくにレーザーを光源として用いる光ディスクは従来の
磁気記録媒体に比べておよそ１０〜工Ｏｏ倍の記録密度
をもっており、また記録。

再生ヘッドと記録媒体とが非接触状態で情報の記録、再
生ができるので長寿命であるなどの特徴があることから
、高密度、大容量の記録方式として開発を急がれている
。

この光ディスクは用達に応じて再生専用型、追記型、書
き換え型の３種類に大別することができる。再生専用型
は文字通り情報の読み出しのみが可能な再生専用ディス
クであり、追記型は必要に応じて情報を記録し再生する
ことはできるが、記録した情報の消失は不可能なもので
ある。これに対して書き換え型は情報の記録、再生とさ
らに記録済みの情報を消去して書き換えることが可能で
あり、コンピューター朋のデータファイルとしての利用
が望まれ、最も期待されているものである。

書き換え型のディスクについては光磁気記録と相変態記
録の二つの記録方式の開発が進められているが、いずれ
も記録材料や書き込み樋溝などの点でなお改良すべき余
地が残されている。これらのうち相変態記録は書き換え
可能な元デ、ｒスクとして記録材料の相変態を利用した
記録方式であり、一般にレーザー光を記録面に集光して
加熱し、レーザー光のパルス出力、継続時間を制御する
ことによって生ずる記録材料の相変態前後の各相におけ
る反射率の違いで情報の記録を行なうものである。

この相変態型光ディスクの構造の１例を第３図の模型斯
面図に示す。第３図において例えばポリカーボネートな
どの基板１の片面にあらかじめ多くのトラッキング用の
溝２が設けられており、この溝２を有する方の基板１の
表面にスパッタ法などによりＳｉＯ□膜３が形成され、
その上に記録用材料すなわち媒体膜４が形成される。さ
らにその上に５ＺＯ２膜５と有機物保護層６がこの順に
堆積された構成となっている。このように媒体膜４がｌ
ｏ。

膜３，５によってはさまれた構造としであるのは信号の
書き込みや消去の際に光加熱のために媒体膜４が高温に
なるのでその時媒体膜４が基板１と反応したり、蒸発、
飛散するのを防止し、媒体膜４の変質が生じないように
するためである。そしてレーザー光は基板１の媒体膜４
を有する側と反対の面から入射するのが普通である。

このような光記録媒体に実際に４ｒ！報を書き込むには
、まずフラッシュランプなどの光照射により媒体を十分
に結晶化させ、書き込み可能な切期状態を確保し、次い
で高出力、短パルスのレーザー光を媒体面上にスポット
状に照射して媒体を溶融した後急冷する。このことによ
り媒体面上のスポット領域は結晶質から非晶質へ変態し
、書き込みが行なわれる。一方情報を消失するときは非
晶質の媒体に比較的低出力のレーザー光を照射して媒体
を結晶化温度まで昇温、アニールし結晶質とすることに
より行なわれる。このときのレーザー光照射時間は媒体
の結晶化速度により決定される。

この相変即記録方式の書き換え可能な光記録用材料は、
従来いくつかのものが提案されているが、現在最も実泪
性が高いと考えられているのはＴａ系材料の結晶質−非
晶質遷移による反射率の変化を利用したものである。こ
の種の材料に関する発明は多数出願されており、最近の
ものでは例えば特開昭６０−４２０９５号公報に開示さ
れている５ＷＴＩＳｓＯ系や特開昭６０−１０７７４４
号公報に開示されているＴ１０ｇ５ｆ＆Ｏ系などがある
。しかしこれらの材料に共通する間頑点もある。すなわ
ち情報のＧき込みに要する時間に比べて記録の消去に要
する時間が従いために、これが情報記録装置としてのデ
ータ転送速度を制限する要因となっていることである。

第４図はこれらの媒体材料を用いたときのレーザ照射時
間に対するレーザー出力の関係を示した代表的な線図で
あり、各曲線間に書込領域と消去領域を明示しである。

第４図から書き込み時のレーザー照射条件は例えばレー
ザー光のスポットを１μ導φにしたとき１０ｒｒＬＷ、
０．２μｓａｃ　ｐｄ度であるのに対し、消去時のレー
ザー照射条件は３ｍＷ、２μｓａｃ侵度であり、消去時
には省き込み時より１桁程度長い照射時間全必要とする
ことがわかる。そのためこれら媒体材料を用いた実際の
光ディスクでは消去用レーザー光のスポットを楕円状に
拡げて媒体がレーザースポット内を通る時間を長くする
などの対策がとられるが、レーザー光のパワー密度を一
定とすればスポットの大きさにはレーザー光の全出力に
より定められる限界が生ずる。したがって実用上はディ
スクの回転数を抑制してディスクがレーザースポットを
通過する時間を長くする方がよいが、このことがデータ
転送速度を制限する大きな要因となるわけである。

以上のことから、データ転送速度を高めるためには、記
録の消失時に必要とするレーザー照射時間はすなわち媒
体の結晶化時間であるから、この時間を短縮することが
可能な結晶化速度の大きな媒体材料を用いることが望ま
れる。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は非晶質からの結晶化速度が大きく、レーザー光の照
射による高速消去が可能な光記録用材料を堤供すること
にある。

（発明の要点） 値はそれぞれ１４ｚ≦、ｓｏ、＋０４１４９５，２≦２
≦５９の範囲にあり、ｘ＋ｙ　−１−１＝　１００とな
るものである。

（発明の実施例） はじめに本発明の媒体の構成元素とその組成比の選択理
由について述べる。光記録媒体として結晶質−非晶質遷
移を起こさせるためにはＴ６は必須の構成元素であり、
４０〜９５％含まれることが必要である。Ｓｓは媒体の
使用に際して良好な耐湿性。

耐酸化性を保持するための構成元素であり、この目的か
らはＳεの組成比は２％以上で効果があるが、あまり多
くなると光波長７８０〜８３υＩにおける媒体の光吸収
係数が減少しレーザー感度が低下する。上限はＴ−、エ
ルの量によって決まり５９％となるが、この範囲でその
目的は達せられる。さらに本発明者らは種々研究の結果
、媒体材料が非晶質状態から結晶化を容易に促進し、本
発明の目的である記録情報の消去時間を短縮するのに効
果的な役割を果す元素はエルであることを見出し、エル
を媒体構成元素として用いるために以下のような検討を
行なった。この点を第１図に示したＴｇＩｔ’の２元合
金状Ｍ図を参照して述べる。本発明の媒体は工ｎ　Ｔ　
＃　Ｓ−の３元合金であるから本来は３元合金状態図を
用いて考慮すべきであるが、この３元合金については正
確な平衡状態図が未だ得られていないからである。

前述のように情報の書き込み時には媒体はレーザー光に
よって局所的に溶融されるが、第１図の状態図によれば
例えば点線Ａで示したエル含有率３５％の組成を持つ材
料は溶融状態からの凝固に際して、ある分配係数により
工ｒＬ３Ｔｇ５なる化合物を優先的に晶出する。レーザ
ースポットはスポットの中央部と周辺部とでは温度差が
あり、そのスポットに対応する個所の媒体の凝固は周辺
から始まるので、凝固が終了したとき結果的にはエル、
Ｔ６゜が凝固領域の周辺に集まり、中央部はで擦の含有
率の高いものとなる。情報の書き込み、消去が数多く行
なわれると、この現象も繰り返えされることになり、ス
ポット位置における媒体組成が初期状態からのずれを生
ずるため媒体特性が不安定となり長期間の使用に対して
再現性が低下する。これを避けるためにＴ−一工九系合
金については第１図の点線Ｂで示した工３１１％の共晶
点付近の組成とするのが融点も低く、凝固が一様に行な
われるということから媒体材料としては望ましい。この
共晶点は実際にはＳ６が添加されるので組成のずれを生
ずるが前述のように３元合金状Ｓ＜は不明である。しか
し工ｓｌ１％の組成を中心とした範囲が繰り返し書き込
み、消去の安定性を保つことは確かであり、工ｎ、が結
晶化を促進する元素であることを考慮すれば工ｎの添加
は少なくとも１％が４０≦ｙ≦９５，２≦２≦５９であ
り、ｚ＋ｙ＋ｒ＝ｌｏｏ　　と定められ、これら構成元
素がバランスよく配合されたものである。

次に以上により本発明の媒体を有する積層体を作製し、
レーザー照射条件を求めた結果について言及する。まず
石英ガラスの基板上に平均組成が工ｒＬ１゜”ｓｓ”ａ
ｓｓ　　からなる合金原料を真空蒸着して厚すｏ、１μ
ｍ　の同組成の薄膜として形成し、次いでその上にスパ
ッタにより約０．１μ鴇　の厚さにｓ　ｉ　ｏ２　　の
保護膜を形成した。このようにして形成した積層体の薄
膜とは反対側の基板面から入射するレーザーには波長９
３Ｑｚｍの半導体レーザーを用い、レンズなどにより媒
体上で約１μｍφのスポットとなるように焦点を合わせ
る。特にこの場合は消去特性の測定に重点をｉ迂くため
、薔き込み時のレーザー光の照射条件を１ｏｎＷ、０．
４μＳｅｔに固定し、消去可能なレーザー照射条件を求
め第２図の結果を得た。

第２図は第４図と同じスケールで表わしたレーザー照射
時間に対するレーザー出力の関係を示した線図であり、
第４図と直接比較することができる。消去可能なレーザ
ー照射条件のうち、レーザー出力は主として媒体の加熱
温度を決定するが、消失を可能とするためには媒体を特
定の結品化温度領域に加熱する必要があり、レーザー出
方もそれに応じである範囲でのみ消去が可能となる。本
発明による媒体では第２図かられかるようにレーザー出
力５ｍＷとしたとき、０．５μＪ４Ｃで繰り返しの消失
が可能である。＠２図と第４図を比較すれば明らかに本
発明の方が従来の結晶質−非晶質変態を利用した媒体の
冨去領域より、レーザー照射時間が短時間に移行してい
る。すなわち本発明の媒体は消去の際大巾に時間が短縮
されるものである。またエルを添加したことが媒体の光
吸収係数を増加させ、同時に繰り返しの性能も向上させ
ることがわかった。

次に平均組成がＩｎ、。Ｔ　’６５３　＄２５からなる
合金原料を用いて前述と同様の方法で成膜し、レーザー
光による書き込み、消去特性を求めた。その結果、レー
ザー出力５．５％Ｗのとき、消去時間は０．３５μｓｅ
ｃとさらに短縮することが可能となった。この事実は前
述のものよりＴＩの組成比を増したことにより半導体レ
ーザー光に対する吸収係数が大きくなり、光に対する感
度を高めると同時に、結晶化速度がさらに増大したため
である。とくに結晶化速度の増大に関しては、Ｓ−に比
べてで−の方が大きいことに起因するものであると本発
明者らは推測している。

さらに上記と同じ組成をもち、膜享が０．０７μ扉の媒
体薄膜を成膜し、同様にレーザー光による書き込み、消
去特性を求めた結果、書き込み時と消去時の反射率の差
が上記の場合のほぼ　／３に減少したが、消失時間はさ
らに短縮されｏ、３ｏμ５４Ｃが得られた。

以上説明したように本発明の媒体は消去時間の大巾な短
縮を可能としたが、これは媒体の合金系とその組成比が
極めて適切に定められたことに基づくものである。

（発明の効果） 情報の書き換えが可能な光ディスクの結晶質−非晶質遷
移による反射率変化を利用する媒体材料として従来知ら
れているものは、情報の書き込みに要する時間に比べて
消去時間が長く、データ転送速度が遅いという問題が避
けられなかったのに対し、本発明によれば実施例で述べ
たごとく、媒体材料の主要構成元素であるＴｅに、結晶
化速度を促進する元素としてエルが有効であることを見
出してこれを添加し、さらにＳ−を加えて工ｎＴ＃ｓｇ
系合金薄膜として媒体を構成し、これら各元素の組成比
をそれぞれの役割を活かして最も適切な範囲の組成比と
なるように設定したために、本発明による媒体は従来の
媒体に比べて消去時間が大巾に短縮され、光吸収係数も
高く、繰り返し特性も良好であって、情報記録装置に用
いるとき実用上極めて大きな効果を発揮することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴ　６−　エルの２元合金状態図、第２図は本
発明による媒体の消去時間に対するレーザ出力の関係線
図、第３図は光ディスクの構造を表わす模型的断面図、
第４図は従来の媒体の消去時間とレーザー出力との関係
ｍｈである。 １：基板１．ｓ、５：ｓｚｏ、膜、４：媒体膜。 Ｔｅ　　　　　　　Ｉｎ惜　（〃） 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）レーザー光の照射によつて生ずる光記録材料の可逆
   的相変態を利用した情報の記録、再生および消去可能な
   光ディスクの光記録用媒体であつて、組成が一般式Ｉｎ
   ＿ｘＴｅ＿ｙＳｅ＿ｚで表わされ、ｘ、ｙ、ｚの値がそ
   れぞれ１≦ｘ≦３０、４０≦ｙ≦９５、２≦ｚ≦５９の
   範囲にあり、かつｚ＋ｙ＋ｚ＝１００となることを特徴
   とする光記録用媒体。