JPS6144692A - レ−ザビ−ム記録部材 - 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 本発明はレーザビーム記録部材に関する。更に詳しくい
えば、本発明はレーザビームを照射して、該照射部に光
学的変化を起こさせて、情報を記録するのに適したレー
ザビーム記録部材に関するものである。

従来の技術 近年、レーザに係る技術のめざましい進歩により、コヒ
ーレント光を用いた様々の応用の可能性の追求がなされ
てきており、その結果、光通信、光記録・再生、光計測
、各種物品の加工への応用、医療への応用、化学反応へ
の応用等各種の広範な分野において有用な技術として期
待され、急速な開発・研究がなされ、一部では既に実用
化が図られている。

中でも、最近特にレーザ光の集束性の良さを利用する光
記録媒体、例えばレーザディスク等が、高密度情報記録
用の媒体として注目されている。

このような光記録材料は、大きく分けて同一材料に何度
でも異った情報を書込むことのできる書替え可能な材料
と情報の書込みが一度しかできない固定記録材料とに分
類され、夫々前者では光磁気材料、ホトクロミック材料
、非晶質材料、サーモプラスチック材料、電気光学結晶
等が、また後者ではアブラティブ材料、ホトポリマー材
料、銀塩材料、ホトレジスト材料等が知られている。

これら材料に情報を記録する態様としては、従来金属膜
、色素膜などに局部的に孔を形成するとか、変形を起こ
させることによって実現するものが知られている。しか
しながら、この態様では一旦記録した情報の消去は不可
能であり、いわゆる追記型光記録媒体として使用されて
いる。

一方、書替型光記録媒体としては、非晶質−結晶間の相
変化（相転移）を利用したＴｅ系カルコゲナイドガラス
を、用いたもの、金属−半導体の相転移を利用する■０
２、ＳｍＳ等が知られている。この中で、Ｔｅ系カルコ
ゲナイドガラスを用いた光記録媒体としては、基板上に
４０ｎｍ以上の膜厚のカル防止するための誘電体層を設
けたものが知られている。

しかしながら、この光記録媒体では、多数回の繰返し記
録・消去を行なうと、即ち結晶−非晶質転移を繰返すと
、カルコゲナイドガラスが相分離を生じ、書替性が損わ
れることが知られている。

尚、この相分離はカルコゲナイドガラス中のドープ量を
減らし、Ｔｅ量を増大させることにより回避することが
できるが、ドープ量を減らした場合には、非晶質寿命が
短くなり、室温で短時間のうちに非晶質から結晶質に転
移してしまうという問題を生ずる。

また、■０□、ＳｍＳを使用した光記録媒体では、転移
に伴なう体積変化が太き（、膜に変形や亀裂が生じ易い
ことおよび熱によるヒステリシス効果を利用して記録・
消去を繰返しているため、光記録媒体を室温以下に冷却
するなどの熱バイアスを加えなければならないという欠
点を有していた。

発明が解決しようとする問題点 上記の如く、最近のレーザに関するめざましい技術開発
に伴って、光記録材料も新たな局面を向えつつある。し
かしながら、従来の光記録材料では一旦記録された情報
の消去が不可能（固定記録型材料）であったり、また書
替え可能材料であっても繰返し情報の記録・消去を行な
うと相分離を生じてしまったり、余分な操作（例えば冷
却処理）が必要であるなど様々な改良すべき問題が残さ
れていた。

そこで、本発明の目的は上記の如き従来の光記録材料の
有する死点を示さない、繰返し記録・消去が可能な光記
録媒体を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者等はレーザビーム記録部材の上記のような現状
に鑑みて、従来製品の呈する各種欠点を示さず、繰返し
記録・消去が可能な光記録媒体を得るべく種々検討、研
究した結果、前記目的を達成するためには比較的薄いＴ
ｅ層を２層以上設けることが極めて有利であることを見
出し、本発明を完成した。

即ち、本発明のレーザビーム記録部材は基板と、該基板
上に設けられた少なくとも２層の誘電体層および少なく
とも２層のＴｅ層とを有し、該Ｔｅ層の各々が該誘電体
層ではさまれ、該基板上で該誘電体層と交互に配置され
た構成を有することを特徴とする。

ここで、基板としてはポリカーボネート、アクリル樹脂
などのプラスチック、ＡＩなどの金属、あるいはガラス
などを使用することができる。しかし、これらに制限さ
れるものではなく、公知の材料をすべて使用できる。

また、誘電体層（絶縁体層）としてはＳｉＯ□、５ｉＯ
１八１２０３、　Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、ＴａｚＯｓ、Ｃｒ
２Ｑ３、ＣｅＯ２、ＴｅＯ２、ＭｏＯ２、Ｉｎ、Ｏ，、
ＧｅＣＬ、ＴｉＯ２などの無機酸化物材料、Ｍｇ　Ｆ　
２、ＰｂＦｚ、Ｃｅ　Ｆ　ｓなどの金属フッ化物、Ａｌ
Ｎ５ＳｉｓＮ４などの無機窒化物、ＺｎＳなどの金属硫
化物あるいはまた、（Ａ）　　ポリエチレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリフェニレンスルフィドなどの高分子
材料、Ｃｕフタロシアニン、フルオレセインなどの低分
子材料、（Ｂ）ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ
化ビニリチン、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド
などを使用することができ、これらは蒸着法、スパッタ
法等により基板上、もしくはＴｅ層上に適用することが
できる。尚、上記（Ａ）群の有機物は蒸着法により、ま
たＣＢ）群はスパッタ法で適用される。

更に誘電体層としてはプラズマ重合膜を使用することも
でき、エチレン等のオレフィン系化合物、スチレンなど
の芳香族化合物、６フツ化プロピレンなどの含フツ氷化
合物、アクリロニトリルなどの含窒−素化合物、ヘキサ
メチルジシロキサンなどのＳｉ含有化合物、テトラメチ
ルスズなどの有機金属化合物等の各種有機化合物から得
られる重合膜を使用できる。

Ｔｅ層はＴｅの他、Ｔｅを９０原子％以上含有するカル
コゲナイドガラスを使用することができ、これらは蒸着
あるいはスパッタ法等により形成することができる。

が有利であることがわかった。即ち、結晶化温度はＴｅ
膜々厚を薄くする程高くなり、従ってＴｅ膜厚を薄くす
る程、Ｔｅの非晶質状態の室温での寿命は長くなる。一
方、結晶化による記録・消去の感度はＴｅ膜々厚が薄く
なる程低くなる。結局、室温での非晶質寿命を十分に長
くし、しかも配録・消去の感度を十分な値に維持するた
めには、Ｔｅ層を上記範囲内の厚さとすることが好まし
い。

また、Ｔｅの代りにカルコゲナイドガラスを用いる場合
には、もともと結晶化温度がＴｅ単体よりも高いので、
３０ｎｍ以下の膜厚にすることにより十分長い非晶質寿
命を得ることができ、更に記録・消去の感度を考慮すれ
ば、膜厚としては５〜３０ｎｍの範囲内とすることが好
ましい。

Ｔｅ単体の代りに使用されるカルコゲナイドガラスとし
ては相分離を起こさないような組成、即ちＴｅ９０原子
％以上とすることが好ましく、Ｔｅ以外の成分としては
Ｓ　ｂ　ＳＡｓ　ＳＳｅ　Ｎ　Ｇｅ　％　Ｂ　ｒ　ＳＳ
　ＩＳＳなどの元素が使用され、これらは単独でもしく
は２種以上の組合せとして１０原子％以下の量でＴｅ中
にドープされる。

罫月 以下、添付図面を参照しつつ本発明のレーザビーム記録
部材を更に詳しく説明する。

第１図および第２図に、本発明のレーザビーム記録部材
の２つの異る態様を模式的に断面図で示した。第１図の
態様では基板１と、その上に順次交互に設けられた誘電
体層２．４．６およびＴｅ層またはＴｅ系カルコゲナイ
ドガラス層３．４とから構成されるレーザビーム記録媒
体を示した。

本発明に従って、Ｔｅ層もしくはカルコゲナイドガラス
層を基板上に２層以上積層し、多層化したことに基き、
ＴｅあるいはＴｅ系カルコゲナイドガラス層の膜厚を薄
くして、非晶質状態の寿命を長くすると共に、膜厚を薄
くしたことに基いて生ずるコントラストの低下を防止で
きる。即ち、２０ｎｍのＴｅ膜単層の場合には、室温で
の非晶質寿命が数秒であるのに対して、５層ｍのＴｅ膜
の場合には４０℃で１ケ月以上非晶質状態を安定に維持
することができる。また、５層ｍのＴｅ膜単層の場合に
は、結晶−非晶質転移に伴って反射率が１５％から１０
％に変化するのに対して、５層ｍのＴｅ層を２層設ける
ことにより反射率は２５％から１５％と大きな変化を示
すようになる。従って、Ｔｅ層を多層化することにより
、非晶質状態が安定化され、しかもコントラストが高め
られることになる。

Ｔｅ層は誘電体層と交互にサンドイッチ型にはさむよう
に設けられるが、基板と接する誘電体層は基板への熱流
出を防止し、断熱層としての機能を果す（この場合膜厚
を約５０ｎｍ以上とする）。また、最上層の誘電体層は
媒体の変化を抑制するために約５０ｎｍ以上とすること
が有利である。これら以外の誘電体層は各Ｔｅ層もしく
はＴｅ系カルコゲナイド層を分離できればよく、従って
約５ｎｍ程度もしくはそれ以上の膜厚であればよい。

誘電体層は上記のＴｅ層等の分離を達成する機能の他に
、Ｔｅ層等の変形を防止する機能をも併せ持ち、その結
果、記録・消去サイクルの多数回に亘る繰返し中に生じ
る可能性のある、記録媒体粒子間の凝集・融合等を防止
し寸、該粒子の粒径を微細な状態に維持する。

また、第２図をみると、ここには誘電体層上に光反射層
を設けた態様が示されている。光反射層７以外は第１図
に示した例と同じであり、従って参照番号も同じにしで
ある。

この態様によれば、最上層の誘電体層６上に光反射層７
を設け、また記録波長での反射光強度を最小とするよう
に誘電体層の膜厚を制御することにより、記録レーザ光
の吸収効率を高めると共に、感度を向上させることがで
きる。この場合、光反射層としてはＡＩ、ＡｎＳＡｇな
どの金属膜の他、Ｔｅ膜自体を光反射層として用いるこ
ともできる。また、一般に以上述べた例では記録は基板
側からのレーザ照射により行われるが、基板１と誘電体
層２との間に光反射層を設けて、媒体側からレーザ光の
照射を行なうようにすることもできる。

以下、このような媒体へのレーザ記録・消去の方法につ
いて詳しく説明する。まず、Ｔｅ層は一般に付着後は結
晶状態にある。これにパルス巾の短い強いレーザ光を照
射することにより、Ｔｅの融点以上に加熱し、次いで急
冷することによりＴｅは結晶質から非晶質に相転移を起
こす。この非晶質化により光学的反射率の減少および透
過率の増加を生ずるので、このような非晶質化により情
報の記録を行うことが可能となる。

一方、このようにして強力なレーザの照射による結晶質
Ｔｅの非晶質化により記録された情報は、非晶質化を起
こさない程度に弱いレーザ光を照射し、その反射光強度
あるいは透過光強度を検出することにより取り出し、再
生することができる。

また、一旦記録した情報の消去は、前記の非晶質化した
部分に、情報の記録に用いたレーザ光よりも弱く、かつ
再生光よりも強力なパワーのレーザ光を比較的長時間照
射することにより、非晶質から結晶質に相転移を起こさ
せることにより行われる。

一方、記録媒体層としてＴｅ系カルコゲナイドガラス層
を用いた場合には、該層の付着後は非晶質状態にあり、
従って結晶化によって情報を記録し、非晶質化によって
消去するか、あるいは予め熱処理などにより結晶化させ
ておき、これを非晶質化することによって情報を記録し
、結晶化によって消去するともできる。

実施例 以下、実施例に従って本発明のレーザビーム記録部材を
更に具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は以下の
実施例により何隻制限されない。

実施例１ 基板としてはポリメチルメタクリレートを用い、この上
にＳ　１０２を電子ビーム蒸着により膜厚２０ｎｍで誘
電体層を、またＴｅを抵抗加熱蒸着により膜厚５ｎｍで
記録媒体層を順次積層し、更にこれらの操作を繰返して
Ｔｅ層を４層含む媒体を作製した。ここで最上層のＳｉ
Ｏ□の膜厚は１１００ｎとした。

このようにして作製した媒体について、波長８５０ｎｍ
の半導体レーザを用いて記録・消去実験を行なった。即
ち、レーザビーム径１．６μｍで基板を通してレーザ照
射を行なうと、媒体上でのレーザパワー３ｍＷ、パルス
巾１００ｎｓでは非晶゛質化が生じ、レーザパワー５ｍ
Ｗ、パルス巾５ＱＯｎｓでは結晶化が生じた。かくして
記録された情報を、レーザパワー１ｍＷ、パルス巾５０
０ｎｓで再生したところ、記録状態に変化はみられなか
った。上記の本発明に従って得た記録媒体はこのように
して、１０４回以上の記録・再生実験を繰返した後にお
いても、初期値と同じ信号出力を維持していることがわ
かった。また、非晶質化したＴｅは４０℃で１ケ月以上
保存しても結晶化を起こすことなく、非晶質状態が安定
に維持されることがわかった。

実施例２ 実施例１の操作を繰返した。ただし、ＳｉＯ□の電子ビ
ーム蒸着膜の代わりにＹ２Ｏ３、Ｔａ、０５、八１２０
０．５ｉＯ１ＣｅＦ、およびＣｒ２Ｏ５の電子ビーム蒸
着膜を用いた記録媒体を夫々作製したところ、いずれも
記録・消去特性としては実施例１と同様の値を示した。

また、５ｉｎ２の代わりに夫々Ｐｂ　Ｆ　２、ＧａＯ２
、ＭＯＯ３、ＭｇＦ２およびＴｅＯ７の抵抗加熱蒸着膜
を用いて作製した記録媒体についても、同様に優れた結
果が得られた。

実施例３ ＳｉＯ□の電子ビーム蒸着膜の代わりに、テトラメチル
スズのプラズマ重合膜を用いた以外は実施例１と同様に
操作して記録媒体を作製した。また、この場合の最上層
の重合膜厚は２００ｎｍとした。この媒体ではレーザパ
ワー８ｍＷ、パルス巾６０ｎｓで非晶質化が生じ、し′
−ザパヮー３ｍＷ、パルス巾５００ｎｓで結晶化が生じ
た。かくして情報を記録した媒体につき、レーザパワー
１ｍＷ、パルス巾５００ｎ’ｓで再生を行なったが、記
録状態に変化はみられなかった。また、１０４回以上の
記録・再生実験後も初期値と同じ信号出力を維持してい
ることがわかった。

実施例４ 実施例３のテトラメチルスズ・プラズマ重合膜の代わり
に、アセチレン・プラズマ重合膜、スチレン・プラズマ
重合膜、ヘキサメチルジシロキサン・プラズマ重合膜お
よび６フツ化プロピレン・プラズマ重合膜を夫々用い、
実施例３と同様に操作して媒体を作製した。これら媒体
の記録・消去特性は実施例３のものと同様であった。た
だし、アセチレン・プラズマ重合膜および６フツ化プロ
ピレン・プラズマ重合膜を用いた場合には、１０３回の
記録・再生実験後、媒体に不可逆的変化が生じた。

実施例５ 実施例３のテトラメチルスズ・プラズマ重合膜の代わり
に、ポリイミド・スパッタ膜およヒＣＵ　−フタロシア
ニン蒸着膜を夫々用い、同様に操作して媒体を作製した
。このようにして作製した媒体の記録・消去特性は実施
例３のものと同様であったが、１０３回の記録・消去実
験後、媒体には不可逆的変化が生じた。

実施例６ 実施例１のＴｅ膜の代わりに、１０ｎｍのＴｅ５ｓＳｅ
ｓの蒸着膜を用い、このＴｅ５ｓＳｅｓ蒸着膜を３層設
けた媒体を実施例１と同様な操作に従って作製した。

得られた製品の記録・消去特性は実施例１の場合と同様
であった。尚、この媒体は１０５回以上の記録・消去実
験後においても初期値と同じ信号出力を維持していた。

実施例７ 実施例６のＴｅ５ｓＳｅｓの蒸着膜の代わりに、夫々Ｔ
ｅ５ｏＡＳｓＧｅｓ、Ｔｅ５ｓ’Ａｓｓ、Ｔｅ５ｓＳｔ
ｌｓの蒸着膜を用いた場合にも、実施例６と同様の特性
を示す媒体が得られた。

実施例８ 実施例１に従ってＴｅ層を２層含む媒体を作製し、また
最上層の５ｉ０２膜の膜厚を１５０ｎｍとし、この上に
５０ｎｍのＡＩ蒸着膜（光反射層）を設けた。この媒体
ではレーザパワー８ｍＷ、パルス巾７０ｎｓで非晶質化
が生じ、レーザパワー４＋ｙ＋Ｉ８、パルス巾５００ｎ
ｓで結晶化が生じた。この媒体も、同様な記録・消去特
性を有していた。

発明の効果 以上詳しく述べたように、本発明のレーザビーム記録部
材によれば、Ｔｅ層またはＴｅ系カルコゲナイドガラス
層を少なくとも２層有し、誘電体層と交互に配置された
積層構造としたこと、並びに、該Ｔｅ層またはＴｅ系カ
ルコゲナイドガラス層の膜厚を制御したことに基き、記
録媒体の各種特性を大巾に改善できる。即ち、本発明の
記録媒体は繰返し記録・消去を行なった後も相分離を起
こすことがなく、非晶質状態の寿命が長い。また誘電体
層により記録媒体の変形が防止され、更にＴｅおよびＴ
ｅ系カルコゲナイドガラス粒子の粒径が微細のまま維持
されるので、繰返し記録・消去を行なうことのできるレ
ーザビーム記録部材として極めて優れたものである。

また、本発明の記録媒体は、ＴｅもしくはＴｅを９０重
量％以上含むＴｅ系カルコゲナイドガラスを用いるため
、感度が高く、コントラストにおいても優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録媒体の模式的な断面図であり、 第２図は本発明の別の記録媒体の構造を示す模式的な断
面図である。 （主な参照番号〉 １　基板、　２．４．６・・誘電体層、３゛、５”・Ｔ
ｅあるいはＴｅを９０原子％以上含むＴｅ系カルコゲナ
イド層、 ７　°光反射層。 特許出願人　　日本電信電話公社 代　理　人　　弁理士　新居正彦 １　　　：墓販

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、該基板上に設けられた少なくとも２層の
   誘電体層および記録媒体としてのＴｅ層とを有し、該Ｔ
   ｅ層の各々が該誘電体層にはさまれ、該基板上で該誘電
   体層と交互に設けられた構成とされていることを特徴と
   するレーザビーム記録部材。
2. （２）前記Ｔｅ層の代りに、Ｔｅを９０原子％以上含有
   するＴｅ系カルコゲナイドガラス層を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のレーザビーム記録部
   材。
3. （３）前記記録媒体上または前記基板と記録媒体との界
   面に光反射層を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、または第２項記載のレーザビーム記録部材。