JPS60203490A - 光学情報記録部材 - 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、再生できる光学情報記録部材に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 レーザー光線を利用して高密度な情報の記録。

再生を行なう技術は公知である。このような記録再生に
用いる記録媒体として基板上にＴｅとＴｅＯ２の混合物
であるＴｅＯｘ１　（ｏ（ｘｌ＜２　）を主成分とする
薄膜を設けたものがある（特開昭５０−４６３１７号公
報、特開昭５０−４６３１８号公報、特開昭５０−４６
３１９号公報、米国特許第３９７１８７４号明細書）。

添加成分としてはＰｂ０ｘ５　（０（ｘ５　（１）　、
　５ｂＯｘ６（○＜ｘ６〈１．５）。

ＶＯｘ、　（０＜Ｘ、＜　２．５）等が使用される。こ
のような記録媒体は再生用の光ビームの照射において透
過率変化を大きく得ることが出来る。

しかし、記録、再生装置の小型化、簡易化を図る場合に
使用し得るレーザー光源の出力には限度がアシ、小型の
出力２０ｍＷ以内のＨｅ　−Ｎｅレーザー発振装置、半
導体レーザー発振装置等を使用して記録、再生を行なう
には従来のＴｅＯｘ　（ｏ＜ｘく２）を主成分とする薄
膜を備えた記録媒体では感度が不十分である。また、情
報を反射光量変化で再生する場合には十分な変化量が得
られない。

次に、前記欠点を補うものとして、ＴｅＯｘ　（０＜Ｘ
＜２）Ｋ、融点の低い添加材料を適用し、状態変化のス
レッショールド温度を下げる試み、例えばＴｌ０Ｘ′（
０（Ｘ　（１，５）　（Ｔｌ２Ｏ融点３００’Ｃ）を添
加する方法が有る。

一方状態変化に伴う光学特性の変化を大きくするために
、媒体の屈折率を大きくする方法があり、このため、イ
オン分極率の大きいかつ密度の大きい添加材料を用いる
試みがなされている。例えばＢ１Ｏｘ２　、　Ｉｎ０ｘ
２　（０（Ｘ２（１，５）等である（特願昭５３−１０
９００２．特願昭５４−７１５０６氾これらの方法によ
って、ＴｅＯｘを主成分とする記録媒体は、半導体レー
ザによる記録９反射光量変化による再生等が可能となっ
た。

しかし、情報社会の進展に伴ない、これまで以上に情報
伝達の高速化が要求されるようになると従来以上の記録
速度、再生速度、それに伴なう記録感度の向上が必要と
なってきている。

発明の目的 本発明は従来のＴｅＯ２とＴｅの混合物であるＴｅＯｘ
を主成分とする光学記録膜を改良し、ＴｅＯｘ薄膜に少
量のムＵを添加することにより　ＴｅＯｘの特長、例え
ば耐湿性が良いといった利点を残しながら、記録速度、
記録感度が従来に比べて大幅に向上した光学情報記録部
材を提供するものである。

発明の構成 本発明の光学情報記録部材は、基板上に少なくともＴｅ
、Ｏ，Ａｕの３元素から構成され、前記３元素の膜中の
原子数の割合が第１図のＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄで囲まれた領域にある光記録薄膜を有することによシ
構成される。

実施例の説明 ＴｅＯ２とＴｅの混合物であるＴｅＯｘ薄膜は、レーザ
光等の高密度な光を照射するとその光学定数が変化し、
見た目に黒くなる。この変化を利用して情報を光学的に
記録、再生するわけでらるが、この変化は、光照射−吸
収−昇温というプロセスを経て、膜中のＴｅ粒子の状態
変化、すなわち、結晶粒が成長することによる光学的変
化に基づくものではないかと考えられる。そこで、記録
速度を高めるためには、この状態変化をいかに速く終了
させるかということが大きな要素であると考えられる。

ところで従来のＴｅＯｘ系薄膜においては、記録時にＴ
ｅ粒子が状態変化を起こす場合、ＴｅＯ２のバリアがあ
るため安定な結晶状態になるための構造緩和に若干の時
間を要する場合があった。こうした記録部材は、情報と
して映像などを記録する場合は伺ら問題とはならないが
、高速の応答性が必要とされるコンピュータ用ディスク
として用いる場合などは、機器設計上の制限が加わり好
壕しくない。

本発明は、こうした現状に鑑みなされたものでＴｅとＴ
ｅＯ２の混合物でらるＴｅＯｘに少量のＡｕを添加し、
かつ膜中のＴｅ、Ｏ，Ａｕの原子数の割合が第１図のＡ
、Ｂ、Ｃ，Ｄの領域にある膜を基板上に有することによ
シ構成されるものであり、従来のＴｅＯｘ系記録薄膜よ
りも、はるかに短い時間で記録が完了する。すなわち、
はるかに高速で記録。

再生が可能になる。

従来、ＴｏもしくはＴｏとＴｅＯ２との混合物に第３の
物質を添加して光学記録特性を向上させた例がある。こ
れらの例としてＩｄ、ＧｅやＳｎ　、　Ｐｂ、　Ｓｉ。

Ｓｂ、Ｓｓなど、比較的共有結合性の強い元素でＴｅも
しくはＴｏとＴｅＯ２との混合物と容易にガラス状態を
作りやすい物質に限られていた。本発明は、添加する物
質として金属結合性の強い元素Ａｕ。

Ａｇ、Ｃｕ等の内より特にＡｕを選択したもので、本発
明の範囲にある場合に限り特異的にＡｕの添加効果が発
揮される。本発明におけるＡｕの役割は以下のように推
察される。

ＡｕｄＴｅＯｘ系薄膜中において記録時、Ｔｅの状態変
化を促進するものであり、つまり結晶核のような働きを
していると考えられ、高速で記録を完了するために少量
で大きな効果を得られると想像される。また記録時高速
でＴｅの状態変化が完了するということは、例えばレー
ザ光の照射部が軟化あるいは溶融すると考えたとき、膜
の粘性が小さいうちに状態変化が完了するということを
意味しており、したがって結晶性のより進んだＴｅの結
晶粒子が生成されていると想像される。その結果として
再生元のより大きな反射率変化が得られ、高いＣ／Ｎ比
が得られると考えられる。また、ＴｅＯｘはＡｕを添加
することによって光の吸収効率が大きくなる。この結果
、よシ低いパワーのレーザ光でも書き込みが可能となり
高感度となる。さらにＡｕはその性質上酸化を受けない
ために既知のＴｅＯｘ膜の優れた耐湿性を損なうことは
ないと思われる。

次に本発明のＡｕの添加量が第１図におけるＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｄに囲まれた領域に限定される理由について説
明する。（座標Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを決定した根拠は後述「
実施例１」において詳しく説明する）第１図において直
線ＡＢ付近より左の組成の領域ではＴｅが相対的に非常
に多く、０が少ない、すなわち膜中にＴｅが多くＴｅＯ
２が少ないことを意味している。膜中におけるＴｅＯ２
の働＠は、常温でＴｅが容易に状態変化を起こすのを防
ぎ、かつ、水蒸気の存在下でＴｅが酸化されるのを防ぐ
ものと考えられるがＴｅ　−０−Ａｕ系薄膜においては
直線ＡＢ　＋１近の組成から右の領域が記録薄膜の安定
性の点から実用的に使いやすいことがわかった。また、
直線ＣＤ刊近より右の組成の領域はＴｅが少なく、０が
非常に多いところで、膜中にＴｅが少な（ＴｅＯ２が多
いことを意味している。本発明の記録薄膜への記録は膜
中のＴｏの状態変化を利用するものであり、膜中のＴｅ
が少なくなると光吸収効率が低下するとともに、記録時
にＴｅの十分な結晶粒が生成されず、十分な光学濃度変
化が得られない。Ｔｏ　−０−Ａｕ薄膜においては直線
ＣＤ付近の組成から左の領域で、実用上十分な記録感度
、光学濃度変化が得られた。

次にＡｕの添加濃度について説明する。第１図の０点か
らＤ点にかけてはＴｅＯｘ膜にＡｕを添加すると光の吸
収効率が向上し記録感度が良くなる領域であるが、さら
にＡｕを添加しすぎると膜中のＴｅの相対量が減少し、
記録前後の反射光量変化が低下してしまう。したがって
ＴｅＯ２含量の多い領域でかつＤ点付近よりＡｕ濃度の
高い領域では反射光量変化の大きさの点から実用的でな
い。また８点からＡ点にかけては膜中にＴｅが十分に含
まれる領域であり、Ｔｅの状態変化、すなわち結晶粒の
増大を促進させるＡｕを添加しすぎると常温でもＴｅが
状態変化を起こしやすくなり、膜の安定性が低下する。

またＡｕ自体金属結合性が強いので、膜が非晶質状態で
は存在しにくくなる。加えて膜中の０の相対量、すなわ
ちＴｅＯ２の相対量も減少するために耐湿性が低下する
ことがわかった。更ＫＴｅの多い領域に多量のＡｕを添
加すると、未記録状態での反射率が非常に大きくなり光
吸収効率が低下し感度が低下すると同時に、記録前後に
おける反射率の変化量が小さくなり高いＣ／Ｎ比が得ら
れなくなった。したがって、Ｔｅ含量の多い領域では、
Ａ点イ」近よｐＡｕ濃度の高い領域は、記録薄膜の安定
性とＣ／、Ｎ比の低下の点から実用的でない。またＡｕ
は膜中に少量存在するだけでＴｅの状態変化に要する時
間を大幅に短縮させることができるが、直線ＢＣより下
のＡｕのさらに少ない領域では結晶核の成分が少なくな
り、高速で記録を完了するという本発明の目的を達成で
きない。上記理由から膜中におけるＴｅ、　Ｏ’、　Ａ
ｕの原子数の割合は第１図のＡ。

Ｂ、Ｃ，Ｄに囲１れた領域に限定した。なお、第１図に
おけるＡＮＥの座標は以下の通りである。

（Ｔｅ　、０　、Ａｕ　）　ａｔ％ Ａ：　（７２，１８，１０） Ｂ：　（７８，２０，２） Ｃ：　（３９，５９，２） Ｄ：　（３２，４８，２０） Ｅ：　（３６，５４，１０） 以上述べた理由により、本発明による光学情報記録部桐
は、高速で記録が完了し、かつ高感度、高Ｃ／Ｎ比を得
ることができ、しかも優れた耐湿性を有するものである
。

次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する○ 第２図は本発明による光学情報記鏝部材の断面図である
。

１は基板であり、金属９例えばアルミニウム。

銅等、ガラス、例えば、石英、パイレックス、ソーダガ
ラス等、あるいは樹脂５例えばＡＢＳ樹脂。

ポリスチレン、アクリル、塩ビ等、又透明フィルムとし
ては、アセテート、テフロン、ポリエステル等が使用で
きる。中でも、ポリエステルフィルム、アクリル板等を
使用する場合、透明性がすぐれており、形成せしめた信
号像を光学的に再生する際に有効である。

２は記録薄膜であり、基板１上に蒸着、スパッタリング
等によって形成される。蒸着には抵抗加熱のように多部
から加熱する方法と電子ビームのように試料を直接加熱
する方法があり、どちらも使用可能である。しかし、蒸
着の制御性、量産性等から考えて電子ビーム法の方が優
れている。以下電子ビーム法を用いて、Ｔｅ、Ｏ，Ａｕ
の３元素からなる薄膜を製造する方法について述べる。

基板上ＶｃＴｅ　、　Ｏ、Ａｕの混合物を形成するわけ
であるが、実際にはＴｅ　、　ＴｅＯ２、Ａｕの混合物
を形成することになり、そのため［３源蒸着が可能な蒸
着機を用いて、それぞれのソースからＴｅＯ２。

Ｔｏ　、　Ａｕを蒸着する。また２源ソースを用いる場
合は、一方からＡｕを蒸着し、他方からはＴｅＯ２とＴ
ｅＯ２を一部還元する作用を有する金属粉末、例えば、
Ａｌ、　Ｃｕ　、　Ｆｅ　、　Ｃｒなどを混在させ、所
定の温度で熱処理したものを用いて、ＴｅＯ２とＴｅを
同時に蒸着し、基板上にＴｅＯ２、Ｔｅ　、　Ａｕの混
合物を形成する。また１源ソースを用いる場合は、前記
門源ソースを用いる場合のＴｅＯ２とＴｅを蒸着する側
のソースにＡｕも混在させて、ＴｅＯ２，Ｔｅ。

Ａｕ　を１源より蒸着することも可能である。

以下、より具体的な例で本発明を詳述する。

実施例　１ ３源蒸着が可能な電子ビーム蒸着機を用いて、ＴｅＯ２
、Ｔｅ　、　Ａｕ　をそれぞれのソースから、１６０ｒ
ｐｍで回転する厚さが１．１鮎、直径ｉ：　２００　Ｎ
ｔ、ｔ７）アクリル樹脂基板上に蒸着し、光ディスクを
試作した。蒸着は真空度がＩ　Ｘ　１０”−５Ｔｏｒｒ
以下で行ない、薄膜の厚さは１２００八とした。各ソー
スからの蒸着速度は記録薄膜中のＴｅｌ、Ｏ，Ａｕの原
子数の割合を調整するためにいろいろと変化させた０ 上記方法により作成した種々の光ディスクのオージェ電
子分光法（以下ムＥＳと略す）による元素分析結果と、
１８００ｒｐｍで回転する光デイスク中心より７５韻の
位置に記録完了時に最もＣ／Ｎ比が大きくなるようなレ
ーザーパワーで１１１き込んだ単一周波数６　Ｍ　Ｈｚ
　の信号の記録後３３　ｍ５ｅｃ（レーザー光を照射し
てから光ディスクが１回転するのに要する時間）のＣ／
Ｎ比と２　ｍｉｎ　（すべての光ディスクで記録は完了
していた）のＣ７Ｎ比、および耐湿性試験の結果を第１
表に記す。

（以下余白） 第１表 なお、前記記録再生試験は第３図のような系で行なった
。光導体レーザ−１４を出た波長８３０ｎｍの光は第ル
ンズ１５によって疑似平行光３となり第２のレンズ４で
丸く整形した後、第３のレンズ５で再び平行光になり、
ミラー６で光軸を変換した後ノ・−フミラー１１を介し
て第４のレンズ７で、光デイスク上に波長限界約αｓ　
Ｂｎｔの大きさのスポット９に集光される。この円スポ
ット９ｖｃよって照射された光デイスク８上の記録膜は
Ｔｅ　の状態変化による黒化変態し記録が行なわれる。

？：こで半導体レーザーを変調して光デイスク上に情報
信号を記録することができる。

信号の検出は、光デイスク面８からの反射光１０をノ・
−フミラー１１を介して受け、レンズ１２を通じて光感
応ダイオード１３で行なった。

第１表においてレーザー光照射後３３　ｍ５ｅｌｏより
２　ｍｉｎの方がＣ／Ｎ比が大きいものＦｉ３３ｍ５ｅ
ｃ後にはまだ薄膜中でＴｅの結晶粒の成長が進んでいる
ものと考えられ記録がまだ完了していないこと、を示し
、レーザー光照射後３３　ｍ５ｅＣと２　ｗｉｎでＣ／
Ｎ比が同じものは３３　ｍ５ｅｃ後に記録が完了してい
ることを示している。

捷た、耐湿性試験は光デイスク作製時にガラス基板上（
１８×１８×α２ｗＩｂ）にも記録薄膜を蒸着して耐湿
性試験用サンプルとし、６０°Ｃ，９０％ＲＨ中に放置
することにより行ない、第１表における耐湿性評価は、
１０日口の状態が顕微鏡観察で何ら変化の認められない
ものが○で、多少の変化が認められたものが△、結晶化
が進んで黒い模様が認められたもの、あるいは膜中のＴ
ｅが酸化して透過率が増大したものを×とした。

第１表から明らかなように、記録完了後のＣ／Ｎ比が５
０　ｄＢ　以上で、かつレーザー光照射後３３　ｍ５ｅ
ｃには記録が完了しており、かつ耐湿性の良好なＴｅ　
−０−Ａｕ系薄膜の組成は第１図におけるＡ、Ｂ、Ｃ，
Ｄに四重れた領域にある。特に人、Ｂ、Ｃ，Ｅに囲１れ
た領域はＣ／Ｎ比が６６ｄＢ　を起える領域であり、実
用に最も適している。

なお、第１図における■〜■は本実施例における光ディ
スクの組成の図中での位置を示したものである。

なお、第２表に本実施例におけるＡｕ０代わりに参考例
としてＡｇおよびＣｕを用いて、ＴＴｅ−０−Ａ系薄膜
およびＴｅ−０−Ｃｕ系薄膜を有する光ディスクを作製
し、かつ本実施例と同様の試験を行なった結果を示す。

第２表から明らかなようにＡｇおよびＣｕを添加した場
合にはＡｕを添加した場合のような信号の高速度な記録
完了は得られなかったＯ 第２表 実施例　２ ２源ソースにより蒸着可能な電子ビーム蒸着機を用いて
一方のソースからＡｕを、他方のソースからＴｅとＴｅ
Ｏ２を蒸着し光ディスクを作製した。ここで一つのソー
スからＴｅと’ｒｅｏ２を同時に蒸着した方法について
説明する。１ず出発原料としてＴｅＯ２８５ｗｔ％、　
Ａｌ　１５　ｗｔ　％を少量のアルコールを用いて混合
し、粉末２５．！９を石英ボートに乗せ、電気炉を用い
て７００’ＣでＮ２ガスを流しながら２時間焼成してＴ
ｅＯ２の一部を還元しその後この焼成物を粉砕しプレス
して成型体（ペレット）を得、これを蒸着した。上記の
方法により実施例１と同様の３クリル樹脂基板上に、蒸
着速度がＡｕは１八／　”　＋　（Ｔｅ　＋　ＴｅＯ２
）は２〇八／Ｓで蒸着し、１０００人の記録薄膜を形成
し元ディスクを作製した。前記記録薄膜をＡＫＳにより
元素分析した結果’ｒｅ：５ｏａｔ％、Ｏ：３’５ａｔ
％、Ａｕ：５１Ｌｔ％であり、また実施例１と同様の記
録再生試験および耐湿性試験を行なったところ、レーザ
ー光照射後ｓ　３　ｍ５ｅｃと２　ｍｉｎでのＣ／Ｎ比
は共に６２　（１Ｂであって高速に記録が完了している
ことが確認され、また耐湿性評価は○であった。

実施例　３ 一つのソースのみから蒸着してＴｅ−ＯＡｕ薄膜を得る
ために出発原料として、ＴｅＯ２：　６０ｗｔ％。

Ａｌ：１０ｗｔ％、　Ａｕ　：　３０ｗｔ％を少量の３
ルコールを用いて混合し粉末２５．９を石英ボートに乗
せ、電気炉を用いて７００°ＣでＮ２ガスを流しながら
２時間焼成してＴｅＯ２の一部をＡ１で還元し、その後
この焼成物を粉砕しプレスしてペレットを得、これを蒸
着した。上記の方法により実施例１に用いたアクリル樹
脂基板上に、蒸着速度を２０人／Ｓで蒸着し、１２００
人の記録薄膜を形成し光ディスクを作製した。前記記録
薄膜をＡＥＳにより元素分析した結果Ｔｅ：５７ａｔ　
％、Ｏ：　５６ａｔ％。

Ａｕ　：　７　ａｔ係であシ、また実施例１と同様の記
録再生試験および耐湿性試験を行なったところ、レーザ
ー光照射後３３　ｍ５ｅｃと２　ｍｉｎでのＣ／Ｎ比は
共に６０　ｄＢ　であって高速に記録が完了しているこ
とが確認され、また耐湿性評価は○でおった。

発明の効果 以上のように、本発明による光学情報記録部材は少なく
ともＴｅ、Ｏ，Ａｕからなり、前記’Ｉ’＋５．０゜Ａ
ｕの原子数の割合が第１図のＡ　／’ｙ　Ｉ）で囲まれ
た領域にある光学的に情報の記録・再生が可能な薄膜を
有することを特徴とすることにより、従来のＴｅＯｘ薄
膜を有する光学情報記録部材よりも記録蓮度、記録感度
、Ｃ／Ｎ比で大幅に優るものであり、かつ、優れた耐湿
性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学情報記録部材の有する記録薄
膜におけるＴｅ、０．Ａｕの有効な組成領域を示す組成
図、第２図は本発明による光学情報記録部材の一例を示
す要部断面図、第３図は本発明による光ディスクに情報
信号を記録・再生する装置の概略構成図である。 ４．５，７，１２，１５・・・・・・レンズ、６・・・
・・・ミラー、８・・・・・・ディスク、９・・・・・
・スポット、１１・・・・・・ハーフミラ−１１３・・
・・・・光感応ダイオード、１４・・・・・・半導体レ
ーザー。 第１図 １ＯＯｃＬｔｌａ／。 Ａｕ 第２図 ？ 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　少なくともＴｅ、Ｏ，Ａｕからなる薄膜で、前
   記Ｔｅ、Ｏ，Ａｕの原子数の割合が第１図のＡ。 Ｂ、Ｃ，ｎで囲まれた領域にある光学的に情報の記録・
   再生が可能な薄膜を有することを特徴とする光学情報記
   録部材。
2. （２）Ｏの一部は少なくともＴｅの酸化物ＴｅＯ２とし
   て含まれることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光学情報記録部材。
3. （３）　Ｔｅ　、　Ｏ，Ａｕの原子数の割合が第１図の
   Ａ。 Ｂ、Ｃ，Ｄで囲まれた領域にあることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材。