JP3058443B2

JP3058443B2 - 光情報記録媒体

Info

Publication number: JP3058443B2
Application number: JP2320811A
Authority: JP
Inventors: 博子岩崎; 由紀雄井手; 真人針谷; 喜之影山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH04191089A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光情報記録媒体、特に相変化型情報記録媒体
であって、光ビームを照射することにより記録層材料に
相変化を生じさせ、情報の記録、再生を行い、かつ書換
えが可能である光情報記録媒体に関するものであり、光
メモリー関連機器に応用される。

［従来の技術］電磁波、特にレーザービームの照射による情報の記
録、再生及び消去可能な光メモリー媒体の一つとして、
結晶−非晶質層間あるいは結晶−結晶相間の転移を利用
する、いわゆる相変化型記録媒体がよく知られている。
特に光磁気メモリーでは困難な単一ビームによるオーバ
ーライトが可能であり、ドライブ側の光学系もより単純
であることなどから最近その研究開発が活発になってい
る。その代表的な材料例として、USP 3,530,441に開示
されているようにGe−Te、Ge−Te−Sn、Ge−Te−Ｓ、Ge
−Se−Ｓ、Ge−Se−Sb、Ge−As−Se、In−Te、Se−Te、
Se−Asなどのいわゆるカルコゲン系合金材料があげられ
る。又、安定性、高速結晶化などの向上を目的にGe−Te
系にAu（特開昭61−219692）、Sn及びAu（特開昭61−27
0190）、Pd（特開昭62−19490）等を添加した材料の提
案や、記録／消去の繰返し性能向上を目的にGe−Te−Se
−Sbの組成比を特定した材料（特開昭62−73438）の提
案などもなされている。しかしながら、そのいずれもが
相変化型書換え可能光メモリー媒体として要求される諸
特性のすべてを満足しうるものとはいえない。特に記録
感度、消去感度の向上、オーバーライト時の消しのこり
による消去比低下の防止、並びに記録部、未記録部の長
寿命化が解決すべき最重要課題となっている。

又、特開昭63−251290では結晶状態が実質的に三元以
上の多元化合物単相からなる記録層を具備した光記録媒
体が提案されている。ここで実質的に三元以上の多元化
合物単相とは三元以上の化学量論組成をもった化合物
（例えばIn₃SbTe₂）を記録層中に90原子％以上含むもの
とされている。このような記録層を用いることにより、
記録、消去特性の向上が図れるとしている。しかしなが
ら消去比が低いこと、記録、消去に要するレーザーパワ
ーはいまだ十分に低減されてはいないこと等の欠点を有
している。これらの事情から消去比が高く、高感度の記
録、消去に適する記録材料の開発が望まれていた。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、上記従来技術に比較して下記の点を改良し
た光情報記録媒体を提供しようとするものである。

（１）消去比の飛躍的向上（２）高速記録、消去特性の向上［課題を解決するための手段］そこで本発明者等は改善に鋭意研究を重ねた結果、前
述課題を解決できる記録材料を見出した。即ち、本発明
は、基板上に設けられた記録層中に、主成分として下記
一般式で表わされる物質を含有することを特徴とするも
のである。

Ag_αIn_βTe_γSb_δ ただし、５≦α≦17（at,％）６≦β≦18（at,％） 13≦γ≦36（at,％） 33≦δ≦77（at,％） α＋β＋γ＋δ＝100 ここでα、β、γ、δは記録膜中に含まれる各元素の
平均組成を表す。これらの値は、例えば、オージェ電子
分光法、Ｘ線光電子分光法、２次イオン質量分析、ラザ
フォード後方散乱分析等で測定される量である。

以下本発明を添付図面に基づき説明する。第１図は本
発明の構成例を示すものである。基板（１）上に耐熱性
保護層（２）、記録層（３）、耐熱性保護層（４）、反
射層（５）が設けられている。耐熱性保護層は必ずしも
記録層の両側に設ける必要はなく、耐熱性保護層（２）
のみ、あるいは耐熱性保護層（４）のみの構造でもよ
い。基板がポリカーボネート樹脂のように耐熱性が低い
材料の場合には耐熱性保護層（２）を設けることが望ま
しい。

本発明の記録層は各種気相成長法、例えば真空蒸着
法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD法、イオ
ンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等によって形成
できる。気相成長法以外にゾルゲル法のような湿式プロ
セスも適用可能である。記録層の膜厚としては200〜100
00Å、好適には500〜3000Åとするのがよい。200Åより
薄いと光吸収能が著しく低下し、記録層としての役割を
果たさなくなる。また、10000Åより厚いと高速で均一
な相変化が起こりにくくなる。

基板の材料は通常ガラス、セラミクス、あるいは樹脂
であり、樹脂基板が成形性、コスト等の点で好適であ
る。樹脂の代表例としてはポリカーボネート樹脂、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロ
ニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、
ポリプロピレン樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、
ABS樹脂、ウレタン樹脂等があげられるが、加工性、光
学特性等の点でポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂
が好ましい。又、基板の形状としてはディスク状、カー
ド状あるいはシート状であってもよい。

耐熱性保護層の材料としては、SiO、SiO₂、ZnO、Sn
O₂、Al₂O₃、TiO₂、In₂O₃、MgO、ZrO₂等の金属酸化物、S
i₃N₄、AlN、TiN、BN、ZrNなどの窒化物、ZnS、In₂S₃、T
aS₄等の硫化物、SiC、TaC、B₄C、WC、TiC、ZrCなどの炭
化物やダイヤモンド状カーボンあるいはそれらの混合物
があげられる。これらの材料は単体で保護層とすること
もできるが、お互いの混合物としてもよい。又、必要に
応じて不純物を含んでいてもよい。但し、耐熱性保護層
の融点は記録層の融点よりも高いことが必要である。こ
のような耐熱性保護層は各種気相成長法、例えば真空蒸
着法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD法、イ
オンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等によって形
成できる。耐熱性保護層の膜厚としては200〜5000Å、
好適には500〜3000Åとするのがよい。200Åより薄くな
ると耐熱性保護層としての機能を果たさなくなり、逆に
5000Åよりも厚くなると、感度の低下をきたしたり、界
面剥離を生じやすくなる。又、必要に応じて保護層を多
層化することもできる。

反射層としてはAl、Auなどの金属材料、またはそれら
の合金などを用いることができるが、必ずしも必要では
ない。このような反射層は各種気相成長法、例えば真空
蒸着法、スパッタリング法、プラズマCVD法、光CVD法、
イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法等によって
形成できる。

記録、再生及び消去に用いる電磁波としてはレーザー
光、電子線、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、マイク
ロ波等、数種のものが採用可能であるが、ドライブに取
付ける際、小型でコンパクトな半導体レーザーが最適で
ある。

［実施例］以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。た
だし、これらの実施例は本発明をなんら制限するもので
はない。

実施例１ピッチ1.6μｍ、深さ700Åの溝付き、厚さ1.2mm、直
径86mmφのポリカーボネート基板上にrfスパッタリング
法により耐熱保護層、記録層、耐熱保護層、反射層を順
次積層し、評価用光ディスクを作製した。基板上に設け
る記録材料としてAg₁₁In₁₁Te₂₃Sb₅₅を用い、膜厚は1000
Åとした。膜中に含まれる元素の組成比はオージェ電子
分光方法を用いて求めた。反射層はAlを用い、膜厚500
Åとした。耐熱保護層はSi₃N₄を用い膜厚は基板側2000
Å、反射層側1000Åとした。

光ディスクの評価は830nmの半導体レーザー光をNA＝
0.5のレンズを通して媒体面で１μｍφのスポット径に
しぼり込み基板側から照射することにより行った。

製膜後の記録膜は非晶質であったが、測定に際し最初
に媒体面で9mWのDC光でディスク全面を十分に結晶化さ
せ、それを初期（未記録）状態とした。この時のディス
クの線速度は、7m/sec、及び9m/secとした。

記録条件は、線速度7m/secにおいては周波数4MHzと
し、線速度9m/secにおいては5.11MHzとした。この条件
のもとではマーク長は0.88μｍで一定である。

記録レーザーパワー（Pw）は4mWから19mWまで変化さ
せた。消去レーザーパワー（Pe）は初期化に要するパワ
ーと同じく9mWとした。読み取りパワー（Pr）は1mWとし
た。

第２図、第３図に初期化後のディスクに記録したマー
クのC/N（キャリア対ノイズ比）値及びDC光による消去
後の消去比と、記録レーザーパワー（Pw）との関係を示
す。図中、●は記録時のC/N値を示し、矢印の長さはDC
光消去により消去されたC/N値を示す。

これらの図からわかるように、どちらの線速において
もC/Nの100％消去が実現している。また、線速を速くし
ても、C/Nが最適となる最高記録パワーはあまり高パワ
ー側にシフトしていない。このことから、Ag₁₁In₁₁Te₂₃
Sb₅₅記録層を有するディスクは比較的高速での記録、消
去特性にも充分対応できることがわかる。

実施例２記録層として、Ag₁₅In₁₆Te₃₂Sb₃₇を用いたディスクを
作製した。ディスク層構成は実施例１と同様である。製
膜後の記録膜はやはり非晶質である。測定は線速度5.6m
/sec、7m/sec、9m/secで行った。初期化に要したDC光パ
ワーは、線速度5.6m/secにおいては8mW、線速度7m/sec
においては9mW、線速度9m/secにおいては10mWであっ
た。記録条件は、線速度5.6m/secにおいては周波数3.18
MHzとし、線速度7m/secにおいては周波数4MHzとし、線
速度9m/secにおいては5.11MHzとした。この条件のもと
ではマーク長は0.88μｍで一定である。

記録レーザーパワー（Pw）は4mWから19mWまで変化さ
せた。消去レーザーパワー（Pe）は初期化に要するパワ
ーと同じとした。読み取りパワー（Pr）は1mWとした。

第４図、第５図、第６図に、それぞれ線速度5.6m/se
c、7m/sec、9m/secにおける初期化後のディスクに記録
したマークのC/N（キャリア対ノイズ比）値及びDC光に
よる消去後の消去比と、記録レーザーパワー（Pw）との
関係を示す。

これらの図からわかるように、Ag₁₅In₁₆Te₃₂Sb₃₇を記
録層として用いたディスクも記録されたC/Nの100％消去
が可能である。また、線速度を9m/secから7m/sec、5.6m
/secと遅くしていくにつれて、徐々に100％消去可能な
領域が広がっていくことがわかる。従って、Ag₁₅In₁₆Te
₃₂Sb₃₇記録層は比較的低速の記録、消去に適していると
言える。

比較例比較例として、記録層としてAg₂₄In₂₅Te₄₁Sb₁₀を用い
たディスクを作製した。ディスク層構成は実施例１、２
と同様である。製膜後の記録膜はやはり非晶質である。
測定は線速度5.6m/sec、7m/secで行った。初期化に要し
たDC光パワーは、どちらの線速度においても8mWであっ
た。記録条件は、線速度5.6m/secにおいては周波数3.18
MHzとし、線速度7m/secにおいては周波数4MHzとた。こ
の条件のもとではマーク長は0.88μｍで一定である。

第７図、第８図に、それぞれ線速度5.6m/sec、7m/sec
における初期化後のディスクに記録したマークのC/N
（キャリア対ノイズ比）値及びDC光による消去後の消去
比と、記録レーザーパワー（Pw）との関係を示す。

これらの図からわかるように、Ag₂₄In₂₅Te₄₁Sb₁₀記録
層を用いたディスクでは、消去前と比べて消去後にはほ
とんどC/Nは変化しておらず、実施例１、２のような100
％消去は非常に困難であるといえる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の光情報記録媒体は、下
記の効果を奏する優れたものである。

（１）消去率の飛躍的向上（100％消去）（２）高速記録、消去特性の向上

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の情報記録媒体の一例の構成を示す断面
の模式図、第２図乃至第８図はそれぞれ初期化後のディスクに記録
したマークのC/N（キャリア対ノイズ比）値及びDC光に
よる消去後の消去比と、記録レーザーパワー（Pw）との
関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者影山喜之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (56)参考文献特開昭60−177446（ＪＰ，Ａ) 特開平１−277338（ＪＰ，Ａ) 特開平２−35636（ＪＰ，Ａ) 特開平３−197173（ＪＰ，Ａ) 特開平３−231889（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41M 5/26 G11B 7/24 511

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられた記録層中に、主成分と
して下記一般式で表わされる物質を含有することを特徴
とする光情報記録媒体。 Ag_αIn_βTe_γSb_δ ただし、５≦α≦17（at,％）６≦β≦18（at,％） 13≦γ≦36（at,％） 33≦δ≦77（at,％） α＋β＋γ＋δ＝100