JPS6361432A - 光記録媒体 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、光ビームの照射等により記録層が可逆的に相
変化することを利用して情報の記録、消去を行なうこと
ができる相変化型の光記録媒体に関するものである。

（従来の技術） 相変化型の光記録媒体において、情報の記録は、例えば
記録情報に応じて変調された光ビームを記録層に照射し
て急速加熱、忌速冷却することにより、光ビーム照射部
分の記録層が例えば結晶から非晶質へと相変化すること
でなされる。また、記録情報の消去は、記録がされた非
晶質部分に消去用の光ビームを照射して加熱した後、徐
冷することにより、再び結晶へ戻すことでなされる。

従来よりこの種の光記録媒体は第７図に示すようにアク
リルやガラス等で形成された基板３上にＱｅ、丁ｅ等の
半導体材料で形成された記録層５を積層したものや、第
８図に示すように記録層５の耐食性向上や記録時におけ
る記録材料の然発の防止等から記録層５を３ｉ０２等の
誘電体層７で挾んだ３層構造のものが知られている。

そして、情報の記録・消去時において、第７図に示すよ
うに、基板３側から照射された光ビームＬは、記録層５
の基板３側界面で反射される光Ａと、記録層５をｂＯ然
して相変化させるためにこの記録層５で吸収される光と
、記録層５の図中の上部界面で反射される光Ｂと、反射
されずに通過してしまう光Ｃとに分けられる。

しかしながら、上記従来の光記録媒体にあっては、記録
層５で吸収さる光が少なく、通過する光Ｃが多いので、
記録層５の加熱部分を相変化させるには必ずしも充分な
ものとはいえない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、従来の光記録媒体では記録層の光ビーム
の吸収が不充分で照射光による記録、苦の加熱が有効に
行われていなかった。このため、記録層が充分に結晶化
（消去時）または非晶質化（記録時）することができず
、記録・消去可能領域が狭い。その結果、記録感度が低
く、また、記録・消去特性が悪いという問題点があった
。

本発明は上記事情に基づいたものであり、その目的は結
品化、非晶質化領域を拡大でき、記録感度を向上するこ
とができる光記録媒体を提供することにある。

「発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明は、記録層上に積層
され、光ビームを吸収する光吸収層を有する構成とした
。

（作用） 本発明の光記録媒体において、情報の記録または消去を
する場合、基板側から記録用または消去用光ビームが照
射される。照射された光ビームは記録層に入射して吸収
され、照射部分が加熱される。これによって、照射部分
の記録層は、情報記録時には結晶相から非晶質相へと相
変化し、また、情報消去時には非晶質相から結晶相へと
相変化する。

本発明においては、記録層で吸収されなかった光ビーム
は光吸収層へ入射し、この光吸収層で吸収され吸収熱が
発生する。そして、この吸収熱が記録層に伝達され、記
録層の結晶化、非晶質化が促進される。

（実施例） 第１図は本発明に係る光記録媒体の第１実施例の断面を
示しており、この光記録媒体は基板３と記録層５との間
に介在された誘電体層７と記録層５上に積層され、誘電
体６中に赤外吸収粒子８が分散された光吸収層９とから
成る円板上のものである。基板３はアクリル、ポリカー
ボネート。

エポキシ等の樹脂またはガラスにより形成された透明基
板である。

記録層５はレーザビームの照射条件により情品質と非晶
質との間で可逆的に相変化する材料で形成されており、
丁ｅ単体、ＱｅＴｅ、１ｎＴｅ等、種々の材料から選択
できる。

誘電体層７は、Ｓｉ　０２　、Ｔ！　０２　、Ｓｉ：＋
Ｎ４　、　Ｔａ　２Ｏｓ　、　Ｚｎ　Ｓ等（７）　ＨＮ
偉材Ｆｌ　カラ選択できる。この誘電体層６により記録
層５がら基板３への熱の逃げをコントロールする。

光吸収層９は、５ｉ０２．ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ
２Ｏ５．ＺｎＳ等の誘電体６中に赤外吸収粒子８を分散
されたものであり、その材料としてはＩｎ、Ｂｉ　、Ｓ
ｂ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｚｎ等の金屈材料から選択できる。こ
れらの材料は、赤外線波長領域においてその吸収係数が
１０５／ｃｍと大ぎく充分赤外光を吸収することができ
る。また、赤外吸収粒子８の混合比は、体積分率で４０
〜７０％が望ましい。これは、４０％以下の場合、記録
ＦＦｌ５の相変化を促進させる程十分な凶の光を吸収で
きず、また、７０％以上の場合記録層５と光吸収層７と
の間で原子拡散が生じ情報の記録が充分に行われないと
の理由による。

以上の構成において、情報の記録時または消去時に基板
３側からレーザビームを照射すると、基板３．誘電体層
７を通過したレーザビームは記録層５で吸収される。そ
の吸収熱により情報の記録時には結晶相から非晶質相へ
と相変化する。また、情報の消去時には記録層５は、非
晶質相から結晶質相から相変化する。

特に本実施例においては、記録層５で吸収されずに通過
した上記レーザビームは光吸収層９に入射する。入射さ
れたレーザビームは光吸収層９を構成する赤外吸収粒子
８で吸収され、吸収熱を発生する。そして、この吸収熱
が記録層５に伝達され、記録層５の結晶化及び非晶質化
が促進される。

これによって記録層５の結晶化、非晶質化領域を拡大で
き、また、記録時には充分な非晶質化がされるので、再
生時の記録感度が向上する。

第３図は本発明に係る光記録媒体の第２実施例の断面を
示している。この完配Ｓ＊体の光吸収層９は、第１実施
例のように誘電体６中に赤外吸収粒子８を分散混合した
ものとしてではなく、Ｉｎ。

Ｂｉ　、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｚｎ等の赤外吸収材
料で直接形成したものである。また、この光吸収層９と
記録層５との間には拡散防止層１１が介在されている。

この拡散防止層１１は情報の記録時において、レーザビ
ーム照射による加熱で記録層５を形成する材料と光吸収
層９を形成する材料の各原子が拡散して混合されるのを
防止するためのものである。

その材料は、光吸収層９で吸収された熱の伝導を妨げる
ことがないよう熱拡散率の高い誘電体材料から選択され
、ＭｇＯ，Ｔ！　０２等が好ましい。

ＭσＯおよびＴｉＯ２の熱拡散率はそれぞれ０゜０２２
　（ｃｍ２　／ｓｅｃ　）および０．９７　（（Ｍ２／
５ｅＣ）であり、同じく誘電体材料であるＳｉＯ２の熱
拡散率０．００８　（Ｃｍ２　／ＳｅＣ）　ニ比ヘテ充
分に高い。また、原子の拡散を防止でき、かつ熱伝導を
妨げないためにはその膜厚は１００〜２Ｏ０人が好適で
ある。なお、その他の構成は第１図に示した第１実施例
と同様である。

従って、本実施例によれば、記録層５．拡散防止層１１
を通過して光吸収層９に入射したレーザビームは、この
光吸収層９で吸収されて吸収熱となる。しかも、光吸収
層９は、赤外吸収材料で直接形成されているので、第１
実施例と比べその吸収熱は大きい。そして、この熱は拡
散防止層１１を介して記録層５に伝達されるが、拡散防
止層１１が熱拡散率が高い誘電体材料で、かつその膜厚
が薄く形成されているので、拡散防止層１１による熱吸
収は少ない。このため、記録層５の結晶化及び非晶質化
が促進され、その結晶化、非晶質化領域を拡大できる。

また、情報の記録・消去時におけるレーザビーム照射に
よる加熱によって記録層５と光吸収層９との間の原子拡
散が拡散防止層１１により確実に防止される。これによ
り原子拡散に起因する記録感度の低下等の不具合が解消
される。

第５図は本発明に係る光記録媒体の第３実施例の断面を
示しており、この光記録媒体は、基体３とこの基体３上
に積層された記録層５とこの記録層５上にＶ４層された
光吸収９とから形成されている。

特に、本実施例の記録層５は８２Ｏ３　、５ｌ）２Ｏ３
　、Ｂｉ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｉ　０２　、Ｔａ２Ｏ５等
の酸化物誘電体およびＢｉ　Ｆ２　、３ａ　Ｆ２　。

Ｃａ　Ｆ２等の弗化物誘電体およびＳｉ：＋Ｎ４．Ｓｉ
　Ｎ、ＡｎＮ等の窒化物誘電体ならびにｓｒ　Ｓ２　。

Ｇｅ　８２　、Ｚｎ　Ｓ等の硫化物誘電体のいずれか１
種または２種以上から選択された半導体材料１５中１．
：Ｇｅ、Ｔｅ、ＴｅＧｅ、Ｉｎ５ｂ等の材料の何れかを
体積比で４０乃至８０％分散混合して形成されている。

また、記録材料の混合体積比が４０％以下の場合、記録
層５の記録感度、すなわち非晶質相と結晶相との反射率
変化が小さく、また８０％以上だと光記録媒体として必
要な耐久性、機械的強度等が低下することが実験により
確認されている。

以上の構成によれば、記録層５は、化学的に不安定で耐
久性に乏しい半導体１５を微粒子として、その相変化を
可能にする化学的に安定の高い誘電体１３中に分散させ
る構造としたので、記録層５中に分散した半導体１５の
微粒子は結晶相と非晶質相とのいずれの状態にも容易に
遷移することができるとともに、記録層５として重要な
耐久性も著しく向上する。

また、記録層５を局所的にレーザビームによる短時間τ
だけ照射すると、その中に含まれる微粒子の半導体１５
はレーザビームのパワーに比例した温度θまで加熱され
る。一方、記録層５で吸収されなかったレーザビームは
光吸収層９に入射して吸収され、その吸収熱が記録層５
の半導体１５に伝達される。その伝達熱をαとすると、
半導体１５は温度θ＋αまで加熱されることになる。照
射が終了すると高温になった半導体１５は周囲の誘電体
６への熱の流出によりＣ＝（θ＋α）／２τの冷却速度
で温度が低下する。したがって、照射部内の半導体１５
は、レーザビームを強くして短時間加熱したときは高速
に、レーザビームを弱くして長い時間加熱したときはゆ
っくりと冷却される。すなわち、レーザビームの照射条
件を選択することにより、記録層５の照射部に含まれる
半導体１５を複素屈折率の異なる非晶質相あるいは結晶
相のいずれかの所望する状態にすることができる。その
結果、記録層５の照射部をその部分の複素屈折率で決ま
る反射率Ｒに返還すること、プなわら、情報の記録・消
去ができる。

以下、具体的な実施例を説明する。

（実施例−１） 基板３としてアクリル基板を使用し、このアクリル基板
上にＳｉＯ２から成る誘電体層７をスパッタ法により膜
厚１０００Ａ”ｉ’積層した。次いでこの誘電体層７上
に７’ｅ　ｉｎ合金薄換金５００Ａの厚みで積層して記
録層５とした。その方法はＴｅターゲット、ｌｎターゲ
ットに投入するパワーを調節して２光間時スパッタ法で
行なった。ざらにこの記録層５上に３ｉ粒子をＳｉＯ２
誘電体中に６０％混合してなる光吸収層９を１０００人
積層した。

成膜直後の記録層５は非晶質であるため基板３側から出
力５ｍＷのレーザビームの連続照射によりアニールして
結晶化し、第１図に示した光記録媒体を得た。このよう
に形成された光記録媒体にレーザビームを照射しそのパ
ワー（ｍＷ）とパルス幅（μＳ）を変化させて記録層５
のビーム照射部分を非晶質化（記録）した。その結果を
第２図に示す。

一方比較例として第８図に示した従来例を上記と同様な
方法で作成した。すなわち、第８図の従来例は、ＳｉＯ
２中にＢｉ粉粒子６０％混合して成る光吸収層９の代わ
りに８１０２から成る誘電体層７を１０００Ａの厚さで
記録層５上に積層して光記録媒体とした。そしてレーザ
パワー（ｍＷ）とパルス幅（μＳ）を種々に変化させて
記録・消去の特性を調べた、その結果を第９図に示す。

第２図と第９図から理解されるように、第９図の従来例
特性では、記録・消去可能領域が狭いのに対し、第２図
の実施例特性では、記録・消去可能領域が大幅に拡大し
ていることが判明した。

また、本実施例の光記録媒体に出力１０ｍ　Ｗ。

パルス幅３００　ｎｓの記録用レーザビームを照射して
、非晶質化し、次いで非晶質化した記録部分に出力４ｍ
Ｗ、パルス幅、３μｓの消去用レーザビームを照射し、
結晶化（消去）した。このような記録／消去を繰り返し
実行したところ、約１０３回の記録／消去の繰り返し後
であっても、記録層５には何ら変化は生ぜず、安定して
記録／消去ができることが判明した。また記録／消去の
Ｓ／Ｎ比も初期時と約１０３回の操り返しくりでほとん
ど変化しなかった。

このように、本実施例によれば、記録／消去を繰り返し
行っても、レーザビームの照０１により記録層５に７Ａ
発による孔の形成等が生ぜず、安定した記録／消去が可
能となる。

（実施例−２） 基板３としてアクリル基板を使用し、このアクリル基板
上に５ｉ（ｈから成る誘電体層７をスパッタ法により膜
厚１０００Ａで積層した。次いでこの誘電体層７上にＴ
ｅＩｎ合金薄膜を５００人の厚みで積層して記録層５と
した。その方法はＴｅターゲットに投入するパワーを調
節して２元同時にスパッタ法で行なった。同様のスパッ
タ法により拡散防止＠１１としてＭｇＯを１５ＯＡ積層
しその上面に光吸収層７としてＢ１を９５０Ａｖｉ層し
た。

成膜直後の記録層５は非晶質であるため、基板３側から
出力６ｍＷのレーザビームの連続照射によりアニールし
て結晶化し、第３図に示した光記録媒体を得た。

このように形成された光記録媒体にレーザビームを照射
しそのパワー（ｍＷ）とパルス幅（μＳ）を変化させて
記録層５のビーム照射部分を非晶質化（記録）した。そ
の結果を第４図に示す。

同図から理解されるように、本実施例も第２図に示した
第１実施例の特性と同様、記録・消去可能領域が拡大し
ていることが判明した。

また、本実施例の光記録媒体に出力１１ｍＷ。

パルス幅５００ｎＳの記録用レーザビームを照射して、
非晶質化し、次いで非晶質化した記録部分に出力６ｍ　
Ｗ、パルス幅５μｓの消去用レーザビームを照則し、結
晶化（消去）した。このような記録、／消去を繰り返し
実行したところ、約１０３回の記録／消去の繰り返し後
であっても、記録膜５には何ら変化は生ぜす、安定して
記録、／消去ができることが判明した。また記録／消去
のＳ　／　Ｎ　Ｊ：ｔも初期時と約１０３回の操り返し
後でほとんど変化しな７）１つだ。

従って、本実施例によっても、記録／消去を操り返した
後、レーザビームの照射により記録層５に蒸発による穴
の形成等が生ぜず、安定した記録／消去が可能となる。

（実施例−３） 基板３としてアクリル基板を使用しこのアクリル基板上
に高周波２元同時スパッタ法でＢｉｔｅターゲットとＢ
ｉ２Ｏターゲットへ印加する高周波出力を変化させて３
ｉ　Ｔｅ粒子の体積比が６０％の混合機を記録層５とし
て積層した。さらにこの記録層５の上に光吸収層６とし
て３ｉを１０００ＡｖＪ、Ｉした。成膜直後の記録層５
は非晶質であるため、基板３側から出力３ｍ〜■のレー
ザビームの連続照射によりアニールし結晶化して第５図
に示した光記録媒体をｉｑた。

この様に形成された光記録媒体にレーザビームを照射し
そのパワー（ｍＷ）とパルス幅（μＳ）を変化させて記
録層５のビーム照射部分を非晶質化（記録）した。その
結果、第６図に示すように、第２図、第４図の特性同様
、記録・消去可能領域が大幅に拡大していることが判明
した。

また、本実施例の光記録媒体１に出力１０ｍ　Ｗ。

パルス幅３０Ｑｎｓの記録用レーザビームを照射して、
非晶質化し、次いで非晶質化した記録部分に出力５ｍＷ
、パルス幅４μｓの消去用レーザビームを照射し、結晶
化した。このような記録／消去を繰り返し実行したとこ
ろ、約１０３回の記録／′消去の繰り返し後であっても
、記録層５には何ら変化は生ぜず、安定して記録／消去
ができることが判明した。また、記録／消去のＳ／Ｎ比
も初期時と約１０３回の繰り返し後でほとんど変化しな
かった。

このように、本実施例によれば、記録／消去を繰り返し
行っても、レーザビームの照射により記録層５に蒸発に
よる孔の形成等が生ぜず、安定した記録／消去が可能と
なる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の光記録媒体によれば、記録
層上に光吸収層を積層づる構成としたので、照射された
光ビームがこの光吸収層で吸収され、その発生熱が記録
層に伝導して記録層の相変化が促進される。その結果、
記録層の結晶化、非晶質化可能領域が拡大でき、記録感
度の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光記録媒体の第１実陥例の構成を
示す断面図、第２図は第１図実施例の記録・消去特性を
示す図、第３図は本発明に係る光記録媒体の第２実施例
の構成を示す断面図、第４図は第３図実施例の記録・消
去特性を示す図、第５図は本発明に係る光記録媒体の第
３実施例の構成を示す断面図、第６図は第５図実施例の
記録・消去特性を示す図、第７図及び第８図は光記録媒
体の従来例の構成を示す断面図、第９図は第７図従来例
の記録・消去特性を示す図である。 ３・・・基板 ５・・・誘電体層 ７・・・記録層 ９°゛°光“収’　　　　＆−ＩＦＴＨ：三ヶ子イ呆男
第１図 パルス幅（必Ｓ） 第２図 第３図 パルス幅　（ｐｓ　） 第４図 第５図 ｏ１］１０ パルス幅　（、ＬＩＳ） 第６図 Ｏ Ｏの ≧ Δ−ト°（い−Ｅ 手続ネ市正書く自発） 昭和６２年８月／り日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に積層され、光ビームの照射条件に応じて
   相変化する材料で形成された記録層と、この記録層上に
   積層され、前記光ビームを吸収する光吸収層とを有する
   ことを特徴とする光記録媒体。
2. （２）前記光吸収層はＳｉＯ＿２、ＴｉＯ＿２、Ｓｉ＿
   ３Ｎ＿４、Ｔａ＿２Ｏ＿５、ＺｎＳ等の誘電体中にＩｎ
   、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｚｎ等の赤外吸収材
   料を体積比で４０乃至７０％分散混合して形成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光記録媒
   体。
3. （３）前記光吸収層はＩｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｕ、
   Ｐｂ、Ｚｎ等の赤外吸収材料で形成され、かつこの光吸
   収層と前記記録層との間には両層を形成する材料の原子
   拡散を防止する拡散防止層が介在されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の光記録媒体。
4. （４）前記基板と記録層との間には誘電体層が介在され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光記
   録媒体。
5. （５）前記記録層はＢ＿２Ｏ＿３、Ｓｂ＿２Ｏ＿３、Ｂ
   ｉ＿２Ｏ＿３、ＰｂＯ、ＳｉＯ＿２、Ｔａ＿２Ｏ＿５等
   の酸化物誘電体およびＢｉＦ＿２、ＢａＦ＿２、ＣａＦ
   ＿２等の弗化物誘電体およびＳｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＮ、
   ＡｌＮ等の窒化物誘電体ならびにＳｉＳ＿２、ＧｅＳ＿
   ２、ＺｎＳ等の硫化物誘電体のいずれか１種または２種
   以上から選択された材料中にＧｅ、Ｔｅ、ＴｅＧｅ、Ｉ
   ｎＳｂ等の材料の何れかを体積比で４０乃至８０％分散
   混合して形成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の光記録媒体。