JPH02167790A - 情報記録媒体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザビーム等の光ビームを記録層に照射
し、その照射条件によって照射部分に相変化を誘起させ
て情報を記録・消去し、この相変化に伴う反射率、透過
率等の光学特性の変化を検出することにより情報を再生
する情報記録媒体に関する。このような情報記録媒体と
しては、光ディスク又は光カード等がある。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来、所謂イレーサブル光ディスク等の情報の消去が可
能な情報記録媒体として、相変化型のものが広く知られ
ている。この相変化型情報記録媒体は、例えば、ガラス
又はプラスチック（ポリカーボネート樹脂、ポリメチル
メタクリレート樹脂等）からなる基板と、この基板上に
形成された記録層とを備えている。この記録層を形成す
る材料としては、例えばＧｅＴｅ等のカルコゲナイド系
合金が知られており、これらは異なる条件の光ビーム（
例えばレーザビーム）を照射することにより、例えば結
晶と非晶質との間で可逆的に相変化するので、この相変
化を利用して情報を記録及び消去し、これらの相変化に
伴う反射率又は透過率等の光学的特性の変化を利用して
情報を読取ることができる。

このような記録層としては、光ビームの照射条件によっ
て相変化が生じ易い共晶組成を有する材料や金属間化合
物を形成する材料が適している。

しかしながら、従来、相変化型情報記録媒体の記録層と
して用いられているＧｅＴｅ等の合金は、一応上述の条
件は満足するものの、未だ情報記録媒体として十分な特
性を保持しているとは言えない。特に、初期化、記録及
び消去を高速化することが望まれている。また、結晶−
非晶質間の相変化により情報を記録・消去する場合には
、通常記録部分が非晶質になるが、一般に非晶質は比較
的安定性が低いため、非晶質状態をより安定化すること
も要求されている。更に、信頼性を一層向上させること
も要求されている。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
初期化、記録及び消去を高速化することができ、記録し
た情報が安定であり、更に信頼性が高い情報記録媒体を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る情報記録媒体は、基板と、光ビームの照
射によって照射部分が平衡相と非平衡相との間で相変化
する記録層とを有する情報記録媒体であって、前記記録
層は、一般式（１ｎｘＳｂｙＴｅｚ）ｔｏｏ−１１Ｍ、
（ただし、Ｘ。

ｙ、ｚ、ａは原子％、ｘ＋ｙ十ｚ−１００であり、夫々
４０≦ｘ≦６０１２≦ｙ≦２７．２３≦２≦４７．０く
α≦２０の範囲内にあり、ＭはＣｒ。

Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇからなる群から選択される少なく
とも１種の元素である）で表される組成の合金で形成さ
れていることを特徴とする。

（作用） Ｉｎ−８ｂ−Ｔｅ系において Ｉ　ｎ３５ｂＴｅ２　、Ｉ　ｎ袷５ｂ３Ｔｅ７及びＩｎ
４５ｂＴｅ３の組成を有する金属間化合物は、非晶質化
しやすいという利点を有しているので、この組成又はこ
の近傍組成にＭを添加した上述の組成の合金は、前述の
ような相変化型記録媒体の記録層としての条件を満たす
材料である。また、上述のＭで示される元素は、２０原
子％よりも低い範囲で含有させることによりＩｎ−８ｂ
−Ｔｅ合金の結晶化温度を上昇させるので、非晶質状態
の安定性が向上する。また、これらの元素を添加するこ
とにより耐酸化性が改善され、信頼性が向上する。更に
、上述の組成の材料は非晶質化しやすいことに加えて結
晶化速度が大きいので、初期化、記録及び消去の高速化
を達成することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照してこの発明について具体的に説
明する。第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体
を示す断面図である。基板１はポリオレフィン、エポキ
シ、ポリカーボネート（ＰＣ）　、ポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）等のプラスチック、又はガラス等、
この技術分野で通常用いられる材料で形成されている。

この基板１の上に、保護層３、記録層２、保護層４及び
保護層５がこの順に形成されている。

保護層３及び保護層４は、記録層２を挟むように配設さ
れており、有機高分子材料、例えばＰＭＭＡ、ポリスチ
レン等の熱可塑性樹脂若しくは紫外線硬化樹脂（所謂２
Ｐ樹脂）、又はＳ　ｆ０２　、Ａ１２０３　、ＡＩＮ、
ＺｎＳ、若しくはＺｒＯ２等の誘電体で形成される。こ
れら保護層３，４は記録層２が空気中の水分の影響を受
けることを未然に防止する作用、及び記録・消去の際に
レーザビーム等の光ビームにより記録層２の照射部分が
飛散したり穴が形成されてしまうことを防止する作用を
有している。これら保護層３゜４はスピンコード法、蒸
着法、スパッタリング法等によって好適に形成すること
ができる。なお、これら保護層３．４の厚みは１０入乃
至数十μｍであることが好ましい。

保護層５は情報記録媒体取扱う際の表面での傷やほこり
等を防止するために配設されるもので、スピンコード法
等により紫外線硬化樹脂を塗布し、これに紫外線を照射
して硬化させること等により形成される。この保護層５
の層厚は１００人乃至数十μｍであることが好ましい。

なお、保護層３゜４，５は設けることが好ましいが、必
ずしも設けなくてもよい。

記録層２は、（ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）ｔｏｏ−ｇＭ＊（
ただし、Ｘ＋　　ｙ、ｚｒ　αは原子％、ｘ十ｙ＋ｚ―
１００であり、夫々４０≦ｘ≦６０．２≦ｙ≦２７．２
３≦２≦４７．０くα≦２０の範囲内にあり、ＭはＣｒ
、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇからなる群から選択される少な
くともＩＦＪの元素である）で表される組成の合金で形
成されており、蒸着法、スパッタリング法等によって好
適に形成することができる。なお、合金ターゲットを使
用して蒸着又はスパッタリングする場合には、ターゲッ
ト組成と実際に形成される膜の組成とに差があることを
考慮する必要がある。また、多元同時蒸着又は多元同時
スパッタリング等によって成膜することもできる。記録
層２の層厚は１００乃至３０００λであることが好まし
い。

記録層２を構成する （ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）Ｚｏｏ−ａ　Ｍｍは、照射する
光ビームの条件を変えることにより平衡相と非平衡相（
非晶質相、準安定結晶相等）との間で相変化し得る材料
であり、Ｉｎ、Ｓｂ、及゛びＴｅが非晶質化しやすい金
属間化合物Ｉ　ｎ３５ｂＴｅ２　。

Ｉ　ｎ［ｓｂ、Ｔｅ７及びＩｎ４５ｂＴｅ３の近傍組成
であることから非平衡相としての非晶質状態の安定性が
優れている。また、結晶化速度が大きく、且つ非晶質化
しやすいことから初期化、記録及び消去速度が大きい。

更に、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ。

又はＭｇの存在により耐酸化性が高い。

次に、第２図及び第３図を参照しながらこの実施例に係
る情報記録媒体の記録層の形成方法の一例について説明
する。第２図はこの実施例の記録層を形成するために用
いられるスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図
、第３図はその横断面図である。図中１０は真空容器を
示し、この真空容器１０はその底面にガス導入ボート１
１及びガス排出ボート１２を有している。ガス排出ボー
ト１２は排気装置１３に接続されており、この排気装置
１３により排出ボート１２を介して真空容器１０内が排
気される。また、ガス導入ボート１１はアルゴンガスボ
ンベ１４に接続されており、このボンベ１４から真空容
器１０内にガス導入ポート１１を介してスパッタリング
ガスとしてのアルゴンガスが導入される。真空容器１０
内の上部には、基板支持用の円板状の回転基台１５がそ
の面を水平にして配設されており、その下面に基板１が
支持され、図示しないモータによって回転されるように
なっている。また、真空容器１０内の底部近傍には、基
台１５に対向するように、夫々記録層の構成する所定元
素で形成されたスパッタリング［２１，２２，２３が配
設されており、各スパッタリング源には図示しない高周
波電源が接続されている。これらスパッタリング源２１
゜２２．２３の情報には、夫々モニタ装置２４゜２５．
２６が設けられており、これらモニタ装置により各スパ
ッタリング源からのスパッタリング量をモニタし、記録
層が所定の組成になるように各スパッタリング源に投入
する電力量を調節するようになっている。

このようなスパッタリング装置においては、先ず、排気
装置により真空容器１０内を例えば１Ｏ−６Ｔｏｒｒま
で排気する。次いで、ガス導入ボート１１を介して容器
１０内にアルゴンガスを導入しつつ、排気装置１３の排
気量を調節して真空容器１０内を所定圧力のアルゴンガ
ス雰囲気に保持する。この状態で、基板１を回転させつ
つ、スパッタリング源２１，２２．２３に所定時間所定
の電力を印加する。これにより、基板１に所定組成の記
録層が形成される。なお、保護層を形成する場合には、
記録層２の形成に先立ち、保護層の組成に調整されたス
パッタリング源を用いて上述したようにスパッタリング
するこにより基板１上に保護層３を形成し、その後記録
層２を形成し、更に保護層３を形成する場合と同様の条
件で記録層２の上に保護層４を形成することができる。

次に、この発明の情報記録媒体における初期化、並びに
、情報の記録、消去及び再生について説明する。

初期化 記録層２は成膜直後に通常非晶質であるが、情報を記録
するためには結晶である必要があるので、レーザビーム
等の光ビームを記録層２に全面照射して加熱徐冷し、記
録層２を結晶化する。

記録 高出力でパルス幅が短い光ビームを記録層２に照射し、
照射部分を加熱急冷して非晶質に相変化させ、記録マー
クを形成する。

消去 記録層２に形成された記録マーク部に、記録の際よりも
低出力でパルス幅が長い光ビームを照射して記録マーク
部を結晶に相変化させ、情報を消去する。

再生 情報を記録した記録層２に比較的弱い光ビームを照射し
、記録マーク部と非記録部との間の光学的特性、例えば
反射率の差を検出して情報を読取る。

なお、この発明に係る情報記録媒体は、結晶化速度が大
きいことからオーバーライドが可能である。オーバーラ
イドとは、単一の光源から放射されるレーザビーム等の
光ビームを、第４図に示すように２段階のパワーレベル
ＰＥ　　（消去）及びＰｗ　　（記録）の間でパワー変
調して、消去パワーレベルの光ビームに記録パワーレベ
ルのパルスを重畳させ、既に記録された情報を消去しな
がら新しい情報を重ね書きすることである。

次に、この発明の試験例について説明する。

試験例１ 耐熱ガラス基板上に、第２図及び第３図に示すスパッタ
リング装置により、種々の組成のＩ　ｎ　ｘ　Ｓ　ｂ　
ｙ　Ｔ　ｅ　ｚ合金薄膜を形成し、Ｘ線回折によりこれ
ら薄膜の構造を確認した。第５図の３元系組成図におい
て斜線で示す範囲、すなわち４０≦ｘ≦６０１２≦ｙ≦
２７．２３≦２≦４７の組成範囲で確認した結果、いず
れも成膜直後に非晶質であった。この組成範囲において
、非晶質化しやすい金属間化合物としてＩｎ３ＳｂＴｅ
２゜Ｉｎ匍５ｂ３Ｔｅ７及びＩｎ４ＳｂＴｅ３が知られ
ているが、上述のように、これら金属間化合物の近傍組
成においても非晶質状態をとり得ることができ、レーザ
ビームの照射条件を選択することにより記録・消去する
相変化型の記録層として利用し得ることが確認された。

試験例２ 試験例１の組成範囲のＩ　ｎ　ｘ　Ｓ　ｂ　ｙ　Ｔ　ｅ
　ｚに対して、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇを各々添加
したサンプルを作成した。その結果、いずれのサンプル
においても、結晶化温度の増加を示した。

これらの添加元素の中で、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎは、いずれ
も融点が高い材料であり、Ｃｒが１８６３℃、Ｃｏが１
４９４℃、Ｍｎが１２４６℃である。

結晶化温度は、通常、非晶質合金の絶対温度で示した融
点の１／２〜２／３の温度となることが知られているか
ら、これら元素の添加により合金の融点が増加し、それ
に伴い結晶化温度が増加したものと考えられる。

また、Ｍｇは融点が６４９℃と低いが活性な元素である
ため、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅとの結合を生じやすいため、Ｍ
ｇの添加により結晶化温度が増加したものと考えられる
。

従って、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇはＩ　ｎ　ｘ　Ｓ
　ｂ　ｙ　Ｔ　ｅ　ｔの非晶質状態を安定化させる効果
があることが確認された。

試験例３ 試験例２で作成したサンプルに対し、照射条件を変えな
がら基板側からレーザビームを照射し、結晶化速度を調
べた。第６図にＣｒを夫々５゜１０．２０．３０原子％
添加したサンプルにおける結果について示す。第６図は
横軸に照射するレーザビームのパルス幅をとり、縦軸に
反射率変化量をとって、これらの関係を示すグラフであ
る。

このグラフにおいて、反射率の変化が非晶質と結晶との
間の相変化に対応する。なお、第６図は照射スるレーザ
ビームのパワーが７ｍＷの場合である。この第６図に示
すように、Ｃｒが無添加の場合に比較し、Ｃｒ５％では
結晶化速度が速くなり、１０％、２０％では逆に結晶化
速度が低下した。

更に、Ｃｒ３０％では結晶化速度が１μｍ　ｓｅｃ以上
となり、反射率の変化量も大きく減少した。これはＣｒ
の添加により融点が増加するため、相変化に要するエネ
ルギが増加したためと考えられる。

実用性を考えると結晶化速度が１μｍ　ｓｅｃ以下が望
ましいので、Ｃｒの添加量としては２ｏ原子％以下が適
当である。

Ｃｒの代りに、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇを夫々添加した合
金を形成したサンプルについて同様の試験を行なった結
果、同様な結果が得られ、これらについても実用上添加
量が２０％以下が適当であることが確認された。

また、これらの元素は、いくつか組合わせて添加しても
同様の効果を得ることができる。この場合にもトータル
の添加量が２０％を超えると記録感度が低下し、実用上
２０％以下が適当である。

試験例４ 試験例２で作成したサンプルのうち、Ｃｒ。

Ｃｏ、Ｍｎ、及びＭｇを夫々５原子％添加したものと、
これら元素を添加しないサンプルを７５℃。

８０％ＲＨの条件下に保持し、その際の表面酸化率の経
時変化を測定した。第７図にその結果を示す。第７図は
各サンプルにおける反射率の経時変化を示すグラフであ
る。この第７図に示すように、Ｃｒ等を添加しないＩ　
ｎ　ｘ　Ｓ　ｂ　ｙ　Ｔ　ｅ　ｚ合金は時間を経るに従
って、徐々に反射率の低下を示すことがわかる。これに
対し、各々Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ。

及びＭｇを５原子％添加したサンプルは試験開始直後に
わずかの反射率低下があるものの、その後１０００時間
経過するまで殆ど反射率が変化しなかった。これは、Ｉ
ｎｘＳｂｙＴｅｚ合金にこれらＣｒ等の元素を添加する
ことにより耐酸化性が向上し、記録層の信頼性が改善さ
れたことを示すものである。

以上の結果から、上述の範囲の （ＩｎｘＳｂｙＴｅｚ）ｔｏｏ−ａ　Ｍｚ金合金相変化
型の記録層として使用することが可能なこと、このよう
な記録層はＭ元素の添加に伴って非晶質状態の安定性が
増加すること、結晶化速度が１μｍ　ｓｅｃ以下と高速
であること、及びＭ元素の存在により耐酸化性が向上す
ることが確認された。

なお、この実施例においては基板として平板状のものを
使用した例について示したが、これに限らず、テープ状
、又はドラム状等種々の形態をとることが可能である。

［発明の効果］ この発明によれば、記録層が非晶質化しゃすい金属間化
合物１　ｎ３５ｂＴｅ２ Ｉ　ｎ　ｙ）　Ｓ　ｂ　３　Ｔ　ｅ　７及びＩｎ４Ｓｂ
Ｔｅ３及びその近傍組成を基本にし、結晶化温度を向上
させるＭ元素を添加しているので、非平衡相である非晶
質状態の記録マークの安定性に優れ、また初明化、記録
及び消去を高速で実施することができる。また、Ｍ元素
の添加により記録層の耐酸化性が向上し、信頼性を著し
く高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図、第２図は記録層を形成するための装置の概略ＩＪ
戒を示す縦断面図、第３図はその横断面図、第４図はオ
ーバーライドの際のレーザビームのパワーを示す図、第
５図はこの発明に係る情報記録媒体の記録層の基本とな
るＩｎ−８ｂ−Ｔｅ３元合金の組成範囲を示す組成図、
第６図は照射するレーザビームのパルス幅と反射率変化
量との関係を示すグラフ図、第７図はこの発明の試験例
に係るサンプルの環境試験の際の反射率の経時変化を示
すグラフ図である。 １；基板、２；記録層、３，４，５．保護層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 ｎ 原＋’１０　Ｔｅ 第 図 第 図 第 図 し−寸°°ヒ゛°−ムバルス幅 （Ｐｓｅｃ） 弔 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、光ビームの照射によって照射部分が平衡相と非
   平衡相との間で相変化する記録層とを有する情報記録媒
   体であって、前記記録層は、一般式（Ｉｎ＿ｘＳｂ＿ｙ
   Ｔｅ＿ｚ）＿１＿０＿０＿−＿αＭ＿α（ただし、ｘ、
   ｙ、ｚ、αは原子％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００であり、夫々
   ４０≦ｘ≦６０、２≦ｙ≦２７、２３≦ｚ≦４７、０＜
   α≦２０の範囲内にあり、ＭはＣｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、及び
   Ｍｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素で
   ある）で表される組成の合金で形成されていることを特
   徴とする情報記録媒体。