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JPH0549036B2 - - Google Patents
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JPH0549036B2 - - Google Patents

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JPH0549036B2
JPH0549036B2 JP63117933A JP11793388A JPH0549036B2 JP H0549036 B2 JPH0549036 B2 JP H0549036B2 JP 63117933 A JP63117933 A JP 63117933A JP 11793388 A JP11793388 A JP 11793388A JP H0549036 B2 JPH0549036 B2 JP H0549036B2
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JP
Japan
Prior art keywords
optical memory
atomic
recording
erasing
memory medium
Prior art date
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Application number
JP63117933A
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Japanese (ja)
Other versions
JPH01287835A (en
Inventor
Ryosuke Yokota
Shuji Yoshida
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Hoya Corp filed Critical Hoya Corp
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Publication of JPH01287835A publication Critical patent/JPH01287835A/en
Publication of JPH0549036B2 publication Critical patent/JPH0549036B2/ja
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  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、書き換え可能な相変化型光メモリ媒
体に関する。 [従来の技術] 書き換え可能な相変化型光メモリ媒体は、一定
の組成を有するガラス材料が非晶質状態にあると
きよりも結晶質状態にあるときのほうが光に対す
る反射率が大きいこと及び光エネルギーを印加す
ることにより非晶質状態と結晶質状態との相変化
を可逆的に行なわせることができることを利用
し、この材料を、例えば、基板に薄膜状に記録膜
として形成することにより、反射率の小さい非晶
質状態にある部分をON情報が記録された部分と
し、反射率の大きい結晶質状態にある部分を
OFF情報が記録された部分(あるいは、情報が
記録されていない部分)とすることで一定の情報
を記録し、あるいは、記録されている情報を消去
して新たな情報を記録するものである。 この種の書き換え可能な相変化型光メモリ媒体
において先ず要求されるのは、 (a) 非晶質(記録)状態における反射率と結晶質
(非記録又は消去)状態における反射率との差
が十分に大きいことである。すなわち、通常、
実用的にはコントラスト比(結晶質状態におけ
る反射率と非晶質状態における反射率との差/
結晶質状態における反射率×100%)が20%以
上、特に25%以上であることが必要とされる。 次に、光メモリ媒体が書き換え可能な光メモリ
媒体として実用に供するためには、 (b) 一定の情報を記録し、それを消去して新たな
情報を記録するという操作を繰り返し行なつて
もコントラスト比等の性質において初期の性能
を維持できるものでなければならず、例えばコ
ンピユーターの外部メモリ用としては、この繰
り返し回数が106回以上であることが必要とさ
れる。 さらに、光メモリ媒体としては、 (c) 一定の情報を記録したままで長期間の保存に
耐えるものでなければならず、実用的には、通
常の保存条件で10年以上の保存に耐えるもので
あることが必要とされる。換言すると、情報が
記録された非晶質状態が、例えば、室温で10年
間安定に維持されることが必要とされる。これ
はガラス材料の物性面からみると熱的安定性と
いうことになるが、この熱的安定性は結晶化温
度(Tx)と結晶化の活性化エネルギー(E)で決
まり、前記の程度の安定性を得るためには、
Tx=120℃以上、E=2.0eV以上であることが
必要とされる。 ところで、一般に、光メモリ媒体への情報の
記録は、レーザ光を約1μmφに集光して記録
膜に照射して記録膜の照射部分を溶融し、急冷
して非晶質状態にすることで行なわれ、また、
記録されている情報の消去は、レーザ光の出力
を前記記録時よりも小さくして記録膜に照射
し、記録膜の融点よりも低温で、かつガラス転
移点よりも高い温度に加熱するとともに、その
照射時間を前記記録時よりも長くすることによ
り結晶質状態にすることで行なわれる。 すなわち、このような相変化型光メモリ媒体
においては、記録時におけるレーザ光の照射時
間は十分に短時間にすることができるが、消去
時におけるレーザ光の照射時間は、記録膜が有
効に結晶化されるまでに一定以上の時間を要す
ることから比較的長い時間が必要である。 この記録あるいは消去に要する時間の長短
は、この種の相変化型光メモリ媒体の性能を決
める極めて重要な因子の一つであり、消去に要
する時間が長いとそれだけ性能が落ちることに
なるので、この消去時間をできるだけ短くする
ことが要請される。例えば、消去時間として数
μsec以上必要であつた従来のものでは、1μm
φに集光される記録専用のレーザ装置と、一つ
の部分に照射される時間を長くするためにビー
ムを長楕円状にした消去専用のレーザ装置(例
えば、半導体レーザ装置が用いられる)との2
つのレーザ装置が必要であつたが、消去時間
を、例えば0.2μsec以下にすることができれば、
これら記録・消去を1つのレーザ装置で行なう
ことができるようになり、光ヘツドの軽量・小
型化、アクセスタイムの短縮化等も可能とな
る。従つて書き換え可能な相変化型光メモリ媒
体は、 (d) 結晶化時間が短かく、消去時間が例えば
0.2μsec以下と短いものであることも要請され
る。 以上のような条件(a)、(b)、(c)及び(d)を満たすべ
く、従来から種々の元素および組成の書き換え可
能な相変化型光メモリ媒体の開発が試みられてお
り、例えば、 (イ) 前田佳均らは、三元化合物であるIn3SbTe2
が、結晶として析出する組成において高速消去
が可能であることを報告している(昭和62年電
子通信学会半導体材料部門全国大会講演論文
集、文冊1の第39頁参照)。 また、そのほかにも、 (ロ) QxSbyTez(ただし、QはIn又はGa、x=34
〜44原子%、y=51〜62原子%、z=2〜9原
子%)なる組成を有するものが提案されている
(特開昭62−241145号公報参照)。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記各従来例は、書き換え可能
な相変化型光メモリ媒体として要請される条件
(a)、(b)、(c)及び(d)のうちのある条件は満たすもの
の、これら条件を全て満たすことはできないもの
であつた。 例えば、前記従来例(イ)においては、コントラス
ト比が5.0%であり、実用上必要とされる20%に
は、はるかに及ばず、前記条件(a)、さらには条件
(b)を満たさない。 また、前記従来例(ロ)のにおいては、繰り返し回
数が103回以下であり、実用上必要とされる106
以上には、はるかに及ばず、前記条件(b)を満たさ
ない。 従つて本発明の課題は、上述の条件(a)、(b)、(c)
及び(d)の全てを満たす書き換え可能な相変化型光
メモリ媒体を提供することにある。 [課題を解決するための手段] 本発明は上述の課題を達成するためなされたも
のであり、本発明の書き換え可能な相変化型光メ
モリ媒体は、 一般式 MxNyTez () [式中、Mは周期律表a族に属するGa又はIn
であり、 Nは周期律表Va族に属するSb又はBiであり
(但しMがInの場合、NはBiに限定される)、 Mの割合を示すxは10〜20原子%であり、 Nの割合を示すyは23〜34原子%であり、 Teの割合を示すzは50〜62原子%である] で示される組成の材料からなる記録層を有するこ
とを特徴とする。 本発明によれば、上記一般式においてM(Ga又
はIn)の割合を示すxが12〜18原子%であり、N
(Sb又はBi)の割合を示すyが25〜32原子%であ
り、Teの割合を示すzが52〜60原子%であるの
が特に好ましい。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明の書き換え可能な相変化型光メモリ媒体
において、前記層を構成する材料は、前記の一般
式()より明らかなように、M−N−Teから
なるものである。 Mは周期律表a族に属するGa又はInに限定
される。その理由は、周期律表a族の元素のう
ち、第3周期のAlを用いると、MxNyTezによつ
て構成されるガラス材料が安定化して結晶化しに
くくなり、また第6周期のTlを用いると、前記
のAlの場合ほどではないがガラス材料が安定化
して結晶化しにくくなり、また結晶化しても六方
晶にならず、結晶質状態における反射率を高める
ことができないのに対し、第3周期のAlを第6
周期のTlとの間の、第4周期のGa及び第5周期
のInではこのような問題がなく、記録層の材料成
分として好適であるからである。 またNは周期律表Va族に属するSb又はBiに限
定される。その理由は周期律表Va族の元素のう
ち、第4周期のAsを用いると、MxNyTezによつ
て構成されるガラス材料が安定化して結晶化しに
くくなるのに対し、第5周期のSb及び第6周期
のBiを用いた場合、そのような問題がなく、記
録層の材料成分として好適であるからである。 なお、本発明においてはMがInの場合、Nは
Biに限定される。 金属元素M、N、Teの割合は下記の如く限定
される。 M(Ga又はIn)の量(x)=10〜20原子% N(Sb又はBi)の量(y)=23〜34原子% Teの量(z)=50〜62原子% ここにMの量(x)を10〜20原子%に限定した理由
は、10原子%未満では結晶化温度が120℃より低
くなり、また20原子%を超えると同様に結晶化温
度が120℃より低くなるからである。Mの量は12
〜18原子%であるのが特に好ましい。 またNの量(y)を23〜34原子%に限定した理由
は、23原子%未満では消去時間が0.2μsecより長
くなり、また34原子%を超えると同様に消去時間
が0.2μsecよりも長くなるからである。Nの量は
25〜32原子%であるのが特に好ましい。 さらにTeの量(z)を50〜62原子%に限定し
た理由は50原子%未満では消去時間が0.2μsecよ
り長くなり、また62原子%を超えると同様に消去
時間が0.2μsecよりも長くなり、かつ結晶化温度
が120℃より低くなるからである。Teの量は52〜
60原子%であるのが特に好ましい。 本発明においてはMとしてGa又はInが用いら
れ、またNとしてSb又はBiが用いられるが、上
述の如くMがInのみの場合、NはBiのみに限定
される。 次に本発明の光メモリ媒体の製法について述べ
ると、先ず、基板として、ガラス基板又はプラス
チツク基板を用意し、この上に、通常のスパツタ
リング法、真空蒸着法等によつて前記一般式
()の材料からなる記録層を形成する。 スパツタリング法を用いる場合、スパツタター
ゲツトとしては、例えば、以下のようにして合成
したものを用いる。すなわち、純度5N以上の金
属M、N及びTeを、透明石英ガラス製のアンプ
ルの中に所定の組成になるようにして入れ、次
に、これを10-5Torrの真空に排気して封じる。
次いで、これを揺動炉で850℃で15時間よく混合
しながら溶融し、しかる後、冷却してスパツタタ
ーゲツト材を得る。このようにして得たスパツタ
ターゲツト材をArガス中にて溶融し、ステンレ
ス製の金型に流し込み、冷却・固化後、研磨して
例えば75〜100mmφ、厚さ5mm程度の円盤状のタ
ーゲツトを形成する。 記録膜の成膜のためのスパツタリング法として
は、例えば高周波マグネトロンスパツタリング法
が用いられ、これは高周波マグネトロン型スパツ
タ装置に前記合金製ターゲツトを取り付け、所定
の真空度(例えば2×10-6〜0.3×10-6Torr)で、
Arガスを所定の分圧(例えば7×10-3〜3×
10-3Torr)となるように導入し、高周波電力
(例えば10〜50W)を印加することにより行なわ
れる。 また基板と記録層との間及び記録層の上の少な
くとも一方にSiO2、GeO2等の誘電体物質からな
る保護層を設けても良く、この保護層は、記録層
の記録、消去の繰り返しによる基板の劣化や記録
膜の湿気による劣化を防ぐものである。 [発明の作用] 本発明の光メモリ媒体において、前記一般式
()で表わされる組成の材料からなる記録層は、
結晶質状態の結晶系が六方晶であることがX線回
折により確認されており、結晶質状態における反
射率が高いので、コントラスト比を例えば20%以
上の如く高くすることができる。従つて、前記条
件(a)を満足する。 また、前記記録層においては、非晶質(記録)
状態と結晶質(消去)状態とを例えば106回以上
繰り返しても非晶質状態の組成と結晶質状態の組
成とがそれぞれ最初と最後とで大きく変化しない
ので、106回以上の記録、消去の可逆的繰り返し
が可能であり、前記条件(b)も満足する。 さらに、前記記録層においては結晶化温度
(Tx)が例えば120℃以上と高く、結晶化の活性
化エネルギー(E)も例えば2.0eV以上と高いので、
熱的安定性にすぐれており、室温で10年以上の記
録の保存が可能である。従つて前記の条件(c)も満
足する。 さらにまた、前記一般式()で表わされる組
成の材料からなる記録層においては、結晶時にお
いて結晶化せずに残存する非晶質の割合が非常に
少ないので、記録、消去の層変化において分相を
伴なわず、その結果、消去時間を例えば0.2μsec
以下の如く極めて短かくすることができる。従つ
て前記の条件(d)も満足する。 [実施例] 以下、本発明を実施例により更に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例 1 基板として、ガラス基板を用い、この基板上
に、通常のスパツタリング法により膜厚1000Åの
GeO2膜を形成した。 次にスパツタターゲツトとして、式 Ga12Sb30Te58 (式中の数字は原子%を示す) で表わされる組成の合金製ターゲツトを用い、こ
れを高周波マグネトロン型スパツタ装置内の所定
位置に取り付け、2×10-6Torr以下の真空度で、
Arガスを5×10-3Torrの分圧となるように導入
し、30W以下の高周波電力を印加することによ
り、前記のGeO2膜付き基板上に前記三元合金か
らなる膜厚600Åの記録層を形成した。 次にこの記録層の上に、通常のスパツタリング
法により膜厚2000ÅのGaO2の保護膜を形成し、
光メモリ媒体を得た。 得られた光メモリ媒体は、その記録層が非晶質
状態と結晶質状態の中間の状態になつているた
め、これを結晶質状態にする必要がある。これは
初期化と呼ばれ、本実施例では以下のようにして
行なつた。すなわち、前記記録層に半導体レーザ
パルスを照射してこれを溶融、急冷し、非晶質化
することによつて前記中間状態を解消し、しかる
後、これを弱い光で加熱する(真空中で加熱して
もよい)ことによつて結晶化した。 この初期化後の光メモリ媒体について、コント
ラスト比、記録、消去の繰り返し回数、結晶化温
度(Tx)及び結晶化の活性化エネルギー(E)並び
に記録の消去時間を求めたところ、下記の通りで
あり、全ての物性において満足すべきものであつ
た。 コントラスト比 23% 繰り返し回数 106回 結晶化温度(Tx) 120℃ 結晶化の活性化 エネルギー(E) 2.0eV 消去時間 <0.2μsec なお、上述の各種物性の測定方法は下記の通り
である。 コントラスト比…非晶質状態における反射率
(Ra)と結晶質状態における反射率(Rc)と
を測定し、下記式により求めた。 コントラスト比(%)=Rc−Ra/Rc×100 繰り返し回数…記録した後、その反射率(Ra)
を測定し、次に消去した後、その反射率(Rc)
を測定する。これを繰り返しコントラスト比が
15%に低下するまでの回数をもつて繰り返し回
数とした。 結晶化温度(Tx)…理学電機(株)製の高感度示差
走査熱量計DSC8240Bにより測定した(昇温速
度10℃/min)。 結晶化の活性化エネルギー(E)…5、10及び20℃/
minの3種類の昇温速度を用いて結晶化温度を
求め、キツシンジヤープロツトにより算出し
た。 (なお、上述の如く、結晶化温度(Tx)と結
晶化の活性化エネルギー(E)とにより、記録の保
存性が評価され、Tx=120℃以上、E=2.0eV
上の時、室温で10年以上の記録の保存性が保証
される。) 消去時間…8mWの出力を有するレーザビームを
記録層に照射し、溶融・急冷して非晶質化した
後、これにパルス幅を0.05μsecづつ順次増加さ
せた結晶化(消去)レーザパルスを照射して各
部分を次々と結晶化させる。結晶化処理が終わ
つたら、次にこの結晶化処理を施した部分に
0.5mW、1μsecの再生用レーザパルスを順次照
射していき、その反射光に測定する。反射光の
強度が飽和する部分における前記結晶化レーザ
パルスのパルス幅を求めれば(前記結晶化レー
ザの照射位置と再生用レーザの照射位置とを対
応づけておくことにより求めることができる)、
それがすなわちこの条件下での求めるべき消去
時間である。このような測定をレーザ出力を変
えて種々行ない、各条件下における消去時間を
求め、こうして求めた消去時間のうち最小のも
のをこの記録層の消去時間とした。 実施例 2〜6 M、N及びTeを本発明の限定範囲内(M10〜
20原子%、N23〜34原子%、Te50〜62原子%)
で表−1に示したように種々変動させた以外は実
施例1と同様にして5種の光メモリ媒体を得た。 得られた実施例2〜6の光メモリ媒体は、その
各種物性値を表−1に示すように、実施例1の光
メモリ媒体と同等又はそれ以上のすぐれた性能を
有していた。 実施例 7〜13 M、N及びTeを本発明の所望範囲内(M12〜
18原子%、N25〜32原子%、Te52〜60原子%)
で種々変動させた以外は実施例1と同様にして7
種の光メモリ媒体を得た。 得られた実施例7〜13の光メモリ媒体は、その
各種物性値を表−2に示すように、コントラスト
比が25%を超え、繰り返し回数が106回を超え、
結晶化温度が120℃を超え、結晶化の活性化エネ
ルギーが2.1eVであり、消去時間が0.2μsec未満で
あつて、実施例1〜6の光メモリ媒体に比べてす
ぐれていた。 また表−1及び表−2には示さなかつたが、実
施例1〜6及び実施例7〜13の光メモリ媒体はそ
れらの記録層を構成する材料の融点が低く(例え
ば実施例8…570℃、実施例10…550℃、実施例12
…545℃)、その結果、レーザーパワーが少なくて
良く、またパルス幅が小さくてすみ、記録感度が
上がるという利点も認められた。 比較例 1〜6 M(Ga、In)及びN(Sb、Bi)は本発明の限定
範囲(M10〜20原子%、N23〜34原子%)に含ま
れるが、Teが本発明の限定範囲(50〜62原子%)
に含まれない式 Ga19Sb34Te47 In20Bi33Te47 (式中の数字は原子%を示す) の材料からなる記録層を形成した以外は実施例1
と同様にして2種の光メモリ媒体を得た(比較例
1、2)。 またM(Ga、In)は本発明に規定された範囲に
含まれるが、N(Sb、Bi)及びTeが本発明に規
定された範囲に含まれない式 Ga17Bi36Te47 In15Bi37Te48 (式中の数字は原子%を示す) の材料からなる記録層を形成した以外は実施例1
と同様にして2種の光メモリ媒体を得た(比較例
3、4)。 さらにN(Sb、Bi)及びTeは本発明に規定さ
れた範囲に含まれるが、M(Ga、In)が本発明に
規定された範囲に含まれない式 Ga8Sb33Te59 In8Bi34Te58 (式中の数字は原子%である) の材料からなる記録層を形成した以外は実施例1
と同様にして2種の光メモリ媒体を得た(比較例
5、6)。 得られた比較例1〜6の光メモリ媒体について
各種物性を測定した。結果は表−3に示すよう
に、これらの光メモリ媒体はいずれもコントラス
ト比が18%以下と低く、また消去時間が1〜
3μsecと長く、実施例1〜17の光メモリ媒体に比
べてはるかに劣つていた。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a rewritable phase change optical memory medium. [Prior Art] A rewritable phase-change optical memory medium is characterized in that a glass material having a certain composition has a higher reflectance to light when it is in a crystalline state than when it is in an amorphous state, and that the optical energy Taking advantage of the fact that a phase change between an amorphous state and a crystalline state can be caused reversibly by applying a The part in the amorphous state with a low reflectance is the part where the ON information is recorded, and the part in the crystalline state with a high reflectance is the part where the ON information is recorded.
A certain amount of information can be recorded by making the part where OFF information is recorded (or a part where no information is recorded), or the recorded information can be erased and new information can be recorded. The first requirements for this type of rewritable phase-change optical memory medium are: (a) a sufficient difference between the reflectance in the amorphous (recording) state and the reflectance in the crystalline (non-recording or erasing) state; This is a big deal. That is, usually
In practical terms, contrast ratio (difference between reflectance in crystalline state and reflectance in amorphous state/
Reflectance in a crystalline state x 100%) is required to be 20% or more, particularly 25% or more. Next, in order for an optical memory medium to be put to practical use as a rewritable optical memory medium, (b) the contrast ratio will be low even if the operation of recording a certain amount of information, erasing it, and recording new information is performed repeatedly. It must be possible to maintain the initial performance in terms of properties such as, for example, for external memory of a computer, the number of repetitions is required to be 10 6 times or more. Furthermore, as an optical memory medium, (c) it must be able to withstand long-term storage with a certain amount of information recorded; in practical terms, it must be able to withstand storage for more than 10 years under normal storage conditions; something is required. In other words, the amorphous state in which information is recorded is required to be stably maintained at room temperature for 10 years, for example. This is called thermal stability from the perspective of the physical properties of the glass material, but this thermal stability is determined by the crystallization temperature (Tx) and crystallization activation energy (E), and the above-mentioned level of stability is determined by the crystallization temperature (Tx) and crystallization activation energy (E). In order to have sex,
It is required that Tx = 120°C or higher and E = 2.0eV or higher. By the way, information is generally recorded on an optical memory medium by focusing a laser beam to a diameter of about 1 μm and irradiating it onto the recording film, melting the irradiated portion of the recording film, and rapidly cooling it into an amorphous state. Also,
To erase recorded information, the recording film is irradiated with a laser beam whose output is lower than that during recording, heated to a temperature lower than the melting point of the recording film and higher than the glass transition point, and This is done by making the irradiation time longer than the time of recording to create a crystalline state. In other words, in such phase-change optical memory media, the irradiation time of laser light during recording can be made sufficiently short, but the irradiation time of laser light during erasing is such that the recording film cannot effectively crystallize. Since it takes more than a certain amount of time to complete the process, a relatively long time is required. The length of time required for this recording or erasing is one of the extremely important factors that determines the performance of this type of phase change optical memory medium, and the longer the erasing time, the lower the performance. It is required to shorten the erasing time as much as possible. For example, in the conventional method, which required erasing time of several microseconds or more,
A recording-only laser device that focuses the beam on φ, and an erasing-only laser device (for example, a semiconductor laser device is used) that makes the beam elongated in order to extend the time that it irradiates one part. 2
However, if the erasing time could be reduced to, for example, 0.2 μsec or less,
These recording and erasing operations can now be performed with a single laser device, making it possible to reduce the weight and size of the optical head and shorten access time. Therefore, a rewritable phase change optical memory medium has (d) a short crystallization time and an erase time of e.g.
It is also required that it be as short as 0.2μsec or less. In order to satisfy the above conditions (a), (b), (c), and (d), attempts have been made to develop rewritable phase change optical memory media with various elements and compositions. (a) Yoshitoshi Maeda et al. discovered that the ternary compound In 3 SbTe 2
reported that high-speed erasing is possible in compositions that precipitate as crystals (see page 39 of Bunsho 1, Proceedings of the National Conference of Semiconductor Materials Division of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 1988). In addition, (b) Q x Sb y Te z (however, Q is In or Ga, x=34
-44 at.%, y=51-62 at.%, z=2-9 at.%) has been proposed (see JP-A-62-241145). [Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned conventional examples do not meet the conditions required for a rewritable phase change optical memory medium.
Although some of the conditions (a), (b), (c), and (d) were satisfied, it was not possible to satisfy all of these conditions. For example, in the conventional example (a), the contrast ratio is 5.0%, which is far below the practically required 20%, and even under the condition (a), the contrast ratio is 5.0%.
Does not satisfy (b). Further, in the conventional example (b), the number of repetitions is 10 3 or less, which is far below the practically required 10 6 or more, and does not satisfy the condition (b). Therefore, the problem of the present invention is to satisfy the above conditions (a), (b), and (c).
An object of the present invention is to provide a rewritable phase-change optical memory medium that satisfies all of (d). [Means for Solving the Problems] The present invention has been made to achieve the above-mentioned problems, and the rewritable phase change optical memory medium of the present invention has the following general formula: M x N y Te z () [Formula In the middle, M is Ga or In, which belongs to group a of the periodic table.
, N is Sb or Bi belonging to group Va of the periodic table (however, if M is In, N is limited to Bi), x indicating the proportion of M is 10 to 20 atomic%, and N y, which represents the proportion of Te, is 23 to 34 atomic %, and z, which represents the proportion of Te, is 50 to 62 atomic %]. According to the present invention, x indicating the proportion of M (Ga or In) in the above general formula is 12 to 18 atomic %, and N
It is particularly preferable that y, which indicates the proportion of (Sb or Bi), is 25 to 32 atomic %, and z, which indicates the proportion of Te, is 52 to 60 atomic %. The present invention will be explained in detail below. In the rewritable phase change optical memory medium of the present invention, the material constituting the layer is made of M--N--Te, as is clear from the general formula (). M is limited to Ga or In belonging to group a of the periodic table. The reason for this is that among the elements of Group A of the periodic table, when Al in the 3rd period is used, the glass material composed of M x N y Te z is stabilized and becomes difficult to crystallize. When Tl is used, the glass material stabilizes and becomes difficult to crystallize, although not as much as in the case of Al, and even if it crystallizes, it does not become hexagonal, and the reflectance in the crystalline state cannot be increased. On the other hand, the third period Al is
This is because Ga in the fourth period and In in the fifth period between the periods Tl do not have this problem and are suitable as material components of the recording layer. Further, N is limited to Sb or Bi belonging to group Va of the periodic table. The reason for this is that among elements in the Va group of the periodic table, when A in the 4th period is used, the glass material composed of M x N y Te z is stabilized and becomes difficult to crystallize, whereas in the 5th period This is because when using Sb with the period and Bi with the sixth period, there is no such problem and it is suitable as a material component of the recording layer. In addition, in the present invention, when M is In, N is
Limited to Bi. The proportions of the metal elements M, N, and Te are limited as follows. Amount of M (Ga or In) (x) = 10 to 20 atom% Amount of N (Sb or Bi) (y) = 23 to 34 atom% Te amount (z) = 50 to 62 atom% Here, M The reason why the amount (x) is limited to 10 to 20 atomic% is because if it is less than 10 atomic%, the crystallization temperature will be lower than 120℃, and if it exceeds 20 atomic%, the crystallization temperature will be lower than 120℃ as well. It is. The amount of M is 12
Particularly preferred is ~18 at.%. Also, the reason why the amount of N (y) is limited to 23 to 34 at% is that if it is less than 23 at%, the erasing time will be longer than 0.2 μsec, and if it exceeds 34 at%, the erasing time will be longer than 0.2 μsec. Because it will be. The amount of N is
Particularly preferred is 25 to 32 atom %. Furthermore, the reason why the amount of Te (z) is limited to 50 to 62 atomic % is that if it is less than 50 atomic %, the erasure time will be longer than 0.2 μsec, and if it exceeds 62 atomic %, the erasure time will be longer than 0.2 μsec. , and the crystallization temperature is lower than 120°C. The amount of Te is 52 ~
Particularly preferred is 60 atom %. In the present invention, Ga or In is used as M, and Sb or Bi is used as N, but as mentioned above, when M is only In, N is limited to only Bi. Next, the method for manufacturing the optical memory medium of the present invention will be described. First, a glass substrate or a plastic substrate is prepared as a substrate, and a material of the general formula () is deposited thereon by a conventional sputtering method, vacuum evaporation method, etc. Form a recording layer consisting of: When using the sputtering method, a sputter target synthesized as follows, for example, is used. That is, metals M, N, and Te having a purity of 5N or more are placed in a transparent quartz glass ampoule so as to have a predetermined composition, and then the ampoule is evacuated to a vacuum of 10 -5 Torr and sealed.
Next, this is melted in a rocking furnace at 850° C. for 15 hours with thorough mixing, and then cooled to obtain a sputter target material. The sputter target material obtained in this way is melted in Ar gas, poured into a stainless steel mold, cooled and solidified, and then polished to form a disc-shaped target with a diameter of, for example, 75 to 100 mm and a thickness of about 5 mm. Form. As a sputtering method for forming a recording film, for example, a high-frequency magnetron sputtering method is used, in which the alloy target is attached to a high-frequency magnetron type sputtering device and the sputtering method is set to a predetermined degree of vacuum (for example, 2×10 -6 ~0.3×10 -6 Torr),
Ar gas is heated to a predetermined partial pressure (e.g. 7×10 -3 to 3×
10 −3 Torr) and applying high frequency power (for example, 10 to 50 W). Furthermore, a protective layer made of a dielectric material such as SiO 2 or GeO 2 may be provided between the substrate and the recording layer and at least on one side of the recording layer. This prevents deterioration of the substrate due to moisture and deterioration of the recording film due to moisture. [Operation of the invention] In the optical memory medium of the invention, the recording layer made of a material having a composition represented by the general formula () is:
It has been confirmed by X-ray diffraction that the crystal system in the crystalline state is hexagonal, and since the reflectance in the crystalline state is high, the contrast ratio can be increased to, for example, 20% or more. Therefore, the above condition (a) is satisfied. In addition, in the recording layer, an amorphous (recording)
Even if the state and the crystalline (erased) state are repeated, for example , 10 6 times or more, the composition of the amorphous state and the composition of the crystalline state do not change significantly from the beginning to the end, respectively. Erasing can be repeated reversibly and the above condition (b) is also satisfied. Furthermore, in the recording layer, the crystallization temperature (Tx) is high, for example, 120°C or higher, and the crystallization activation energy (E) is also high, for example, 2.0 eV or higher.
It has excellent thermal stability, allowing records to be stored for more than 10 years at room temperature. Therefore, the above condition (c) is also satisfied. Furthermore, in the recording layer made of the material having the composition represented by the general formula (), the proportion of amorphous material that remains without crystallization during crystallization is very small, so that there is no difference in the layer change during recording and erasing. No phase is involved, resulting in an erasure time of e.g. 0.2μsec.
It can be made very short as shown below. Therefore, the above condition (d) is also satisfied. [Example] Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to Examples.
The present invention is not limited to these examples. Example 1 A glass substrate was used as the substrate, and a film with a thickness of 1000 Å was deposited on this substrate by the usual sputtering method.
A GeO 2 film was formed. Next, an alloy target with a composition expressed by the formula Ga 12 Sb 30 Te 58 (numbers in the formula indicate atomic percent) was used as a sputtering target, and this was attached to a predetermined position in a high-frequency magnetron type sputtering device. At a vacuum level of 2×10 -6 Torr or less,
By introducing Ar gas to a partial pressure of 5 x 10 -3 Torr and applying a high frequency power of 30 W or less, a film thickness of 600 Å made of the ternary alloy was recorded on the substrate with the GeO 2 film. formed a layer. Next, a protective film of GaO 2 with a thickness of 2000 Å was formed on this recording layer by the usual sputtering method.
An optical memory medium was obtained. Since the obtained optical memory medium has a recording layer in a state intermediate between an amorphous state and a crystalline state, it is necessary to bring it into a crystalline state. This is called initialization, and was performed in the following manner in this embodiment. That is, the intermediate state is eliminated by irradiating the recording layer with a semiconductor laser pulse to melt it, rapidly cool it, and make it amorphous, and then heat it with weak light (in a vacuum). (may be heated) to crystallize. For the optical memory medium after initialization, the contrast ratio, number of repetitions of recording and erasing, crystallization temperature (T x ), crystallization activation energy (E), and erasing time of recording were determined as follows. All physical properties were satisfactory. Contrast ratio 23% Number of repetitions 10 6 times Crystallization temperature (T x ) 120°C Crystallization activation energy (E) 2.0 eV Erasing time <0.2 μsec The methods for measuring the various physical properties mentioned above are as follows. Contrast ratio: The reflectance (Ra) in the amorphous state and the reflectance (Rc) in the crystalline state were measured and determined by the following formula. Contrast ratio (%) = Rc - Ra / Rc x 100 Number of repetitions...After recording, reflectance (Ra)
After measuring and then erasing its reflectance (Rc)
Measure. Repeat this until the contrast ratio is
The number of repetitions was defined as the number of times it took for the test to drop to 15%. Crystallization temperature (Tx): Measured using a high-sensitivity differential scanning calorimeter DSC8240B manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. (heating rate 10° C./min). Crystallization activation energy (E)...5, 10 and 20℃/
The crystallization temperature was determined using three types of heating rates of min, and calculated using a Kissin Jar plot. (As mentioned above, the storage stability of records is evaluated based on the crystallization temperature (T x ) and the crystallization activation energy (E).
In this case, records are guaranteed to have a shelf life of more than 10 years at room temperature. ) Erasing time: The recording layer is irradiated with a laser beam with an output of 8 mW to melt and rapidly cool it to become amorphous, and then a crystallizing (erasing) laser pulse with a pulse width of 0.05 μsec sequentially increased is applied to the recording layer. It is irradiated to crystallize each part one after another. After the crystallization process is completed, the next step is to apply the crystallization process to the area.
A reproduction laser pulse of 0.5 mW and 1 μsec is sequentially irradiated, and the reflected light is measured. If the pulse width of the crystallization laser pulse at the portion where the intensity of the reflected light is saturated is determined (it can be determined by associating the irradiation position of the crystallization laser with the irradiation position of the reproduction laser),
That is the erasing time that should be found under these conditions. Such measurements were carried out in various ways by changing the laser output, and the erasing time under each condition was determined, and the minimum erasing time among the erasing times thus determined was taken as the erasing time of this recording layer. Examples 2 to 6 M, N, and Te within the limited range of the present invention (M10 to
20 at%, N23-34 at%, Te50-62 at%)
Five types of optical memory media were obtained in the same manner as in Example 1, except that various variations were made as shown in Table 1. The obtained optical memory media of Examples 2 to 6 had excellent performance equivalent to or better than that of the optical memory medium of Example 1, as shown in Table 1 for various physical property values. Examples 7 to 13 M, N, and Te within the desired range of the present invention (M12 to
18 atomic%, N25~32 atomic%, Te52~60 atomic%)
7 in the same manner as in Example 1 except that various changes were made in
A seed optical memory medium was obtained. As shown in Table 2, the obtained optical memory media of Examples 7 to 13 had a contrast ratio of more than 25%, a repetition rate of more than 10 6 times,
The crystallization temperature exceeded 120° C., the crystallization activation energy was 2.1 eV, and the erase time was less than 0.2 μsec, which were superior to the optical memory media of Examples 1 to 6. Although not shown in Tables 1 and 2, the optical memory media of Examples 1 to 6 and Examples 7 to 13 had low melting points of the materials constituting their recording layers (for example, Example 8...570°C). , Example 10...550°C, Example 12
...545°C), and as a result, it was found that less laser power was required, the pulse width was small, and recording sensitivity was increased. Comparative Examples 1 to 6 M (Ga, In) and N (Sb, Bi) are included in the limited range of the present invention (M10 to 20 at%, N23 to 34 at%), but Te is included in the limited range of the present invention ( 50-62 atomic%)
Example 1 except that the recording layer was formed of a material of the formula Ga 19 Sb 34 Te 47 In 20 Bi 33 Te 47 (the numbers in the formula indicate atomic percent) which are not included in
Two types of optical memory media were obtained in the same manner as (Comparative Examples 1 and 2). In addition, M (Ga, In) is included in the range defined by the present invention, but N ( Sb, Bi) and Te are not included in the range defined by the present invention . Example 1 except that the recording layer was formed of a material of 37 Te 48 (numbers in the formula indicate atomic %).
Two types of optical memory media were obtained in the same manner as (Comparative Examples 3 and 4). Furthermore, N (Sb, Bi) and Te are included in the range defined by the present invention, but M ( Ga, In) is not included in the range defined by the present invention . Example 1 except that the recording layer was formed of a material of 34 Te 58 (numbers in the formula are atomic %).
Two types of optical memory media were obtained in the same manner as (Comparative Examples 5 and 6). Various physical properties of the obtained optical memory media of Comparative Examples 1 to 6 were measured. The results are shown in Table 3. All of these optical memory media have low contrast ratios of 18% or less, and erase times of 1 to 10%.
It was as long as 3 μsec, which was far inferior to the optical memory media of Examples 1 to 17.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 [発明の効果] 以上詳述した通り、所定割合のM(Ga又はIn)
とN(Sb又はBi)とTeとからなる材料で記録層
を構成した本発明と光メモリ媒体は、 (a) 記録状態と消去状態における反射率差が大き
い、 (b) 記録、消去を極めて多数回繰り返して行なう
ことができる、 (c) 記録を長期間に亘り安定に保存することがで
きる、 (d) 記録の消去時間が極めて短かい 等の種々の利点を有する。
[Table] [Effects of the invention] As detailed above, a predetermined proportion of M (Ga or In)
The present invention and the optical memory medium in which the recording layer is made of materials consisting of N (Sb or Bi) and Te have the following features: (a) There is a large difference in reflectance between the recorded state and the erased state; (b) An extremely large number of recording and erasing operations are possible. (c) Records can be stored stably for a long period of time; (d) Records can be erased in an extremely short time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式 MxNyTez () [式中、Mは周期律表a族に属するGa又はIn
であり、 Nは周期律表Va族に属するSb又はBiであり
(但しMがInの場合、NはBiに限定される)、 Mの割合を示すxは10〜20原子%であり、 Nの割合を示すyは23〜34原子%であり、 Teの割合を示すzは50〜62原子%である] で示される組成の材料からなる記録層を有するこ
とを特徴とする書き換え可能な相変化型光メモリ
媒体。 2 Mの割合を示すxが12〜18原子%であり、N
の割合を示すyが25〜32原子%であり、Teの割
合を示すzが52〜60原子%である、請求項1に記
載の光メモリ媒体。
[Claims] 1 General formula M x N y Te z () [In the formula, M is Ga or In belonging to group a of the periodic table.
, N is Sb or Bi belonging to group Va of the periodic table (however, if M is In, N is limited to Bi), x indicating the proportion of M is 10 to 20 atomic%, and N y, which indicates the proportion of Te, is 23 to 34 atomic %, and z, which indicates the proportion of Te, is 50 to 62 atomic %.] Variable optical memory medium. 2 x indicating the proportion of M is 12 to 18 atomic%, and N
2. The optical memory medium according to claim 1, wherein y representing the proportion of Te is 25 to 32 atomic %, and z representing the proportion of Te is 52 to 60 atomic %.
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