JPH0792931B2

JPH0792931B2 - 光学記録再生方法

Info

Publication number: JPH0792931B2
Application number: JP61046539A
Authority: JP
Inventors: 信夫赤平; 文章植野; 昇山田; 邦夫木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS62204449A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光，熱などを用いて光学情報記録部材に、高
速かつ、高密度に情報を記録・再生する方法に関するも
のである。

従来の技術近年、情報量の増大化，記録，再生の高速化，高密度化
に伴ない、レーザ光線を利用した光ディスクが注目され
ている。光ディスクには、一度のみ記録可能な追記型
と、記録した信号を消去し何度も使用可能な書き換え可
能なものがある。追記型光ディスクには、記録信号を穴
あき状態として、再生するものや、凹凸を生成させて再
生するものがある。書き換え可能なものとしてはカルコ
ゲン化物を用いる試みがあり、Te−Geを初めとして、Te
とAs,S,Si,Se,Sb,Biなどを添加した例が知られている。

これらに対して、記録層としてTe,Ge,SeおよびAuからな
る組成物を用いる記録媒体が提案されている。この材料
は耐熱性，耐湿性に優れ、高感度で記録・消去に対する
くり返しの特性が良いという特長がある。

発明が解決しようとする問題点 Te,Ge,SeおよびAuからなる系の材料は上記のような利点
を有するが次のような問題点を有している。

すなわち記録状態（非晶状態）と消去状態（結晶状態）
の光学特性の差が小さく再生に際しての信号振巾が小さ
いことである。

薄膜の光学特性は材料の屈折率ｎおよび消衰係数ｋおよ
び膜厚によって定まるがTe,Ge,Se,Au系では屈折率ｎの
変化が小さく、光学状態を反射率として読み出す場合に
はその変化量が小さい。

問題点を解決するための手段透明な基材上に第１の透明な薄層を設け、この薄層上
に、Te,Ge,Se,Au系記録薄膜を設け、さらにこの上に第
２の透明な薄層を設けた構造の記録媒体を用い、記録薄
膜の光学的特性を変化させて情報を記録し、これに光源
から出る波長λ（nm）の光を照射しその反射光を光検出
器で検出して信号を再生する。

ここにおいて記録薄膜の厚さt₂は 70t₂140nm の範囲であり、第１の透明薄層の厚さt₁は屈折率をn₁と
しての範囲とする。ただしt₁０かつｉは０又は正の整数で
ある。

作用本発明によれば、記録媒体の再生光に対する反射率を相
対的に低下させかつ記録状態と消去状態の反射率差を大
きくすることができ総合的に再生信号のSN比が大きくな
る。

実施例第１図に示すように、透明な基板１上に、透明薄層を設
け、その上にTe,Ge,Se,Au系の記録薄膜３を設ける。さ
らにその上に第２の透明薄層４を設け、保護基板５で覆
ったものを記録媒体とする。この媒体に対して光源６か
らの光を照射し、媒体からの反射光をヒームスプリッタ
ー７を介して光検出器８により検出する。

本発明において用いるTe,Ge,Se,Au系材料について以下
に記す。第２図にこの系において結晶・非晶質の相転移
が可能で光学記録媒体として使用可能な範囲を示した。
図はTe,Ge,Seより構成されているが、Au濃度は第２図に
示されたTe,Ge,Se組成に対し、５〜40at％である。（Au
濃度は（Te_xGe_ySe_z）_mAu_mで示した場合のｍに相当，た
だし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100）第２図において各点は以下の
組成である。

A₁点（Te₉₀Ge₅Se₅） B₁点（Te₆₀Ge₅Se₃₅） C₁点（Te₄₀Ge₂₅Se₃₅） D₁点（Te₄₀Ge₄₀Se₂₀） E₁点（Te₅₅Ge₄₀Se₅） A₁−B₁−C₁−D₁−E₁で囲まれた範囲が使用可能な範囲で
ある。さらに非晶質から結晶への転移温度，結晶化の速
度等から実用的な範囲がA₂−B₂−C₂−D₂−E₂で囲まれる
範囲でかつAu濃度が10〜35at％の領域である。

ここで A₂ Te₈₃Ge₇Se₁₀ B₂ Te₆₃Ge₇Se₃₀ C₂ Te₄₅Ge₂₅Se₃₀ D₂ Te₄₅Ge₃₅Se₂₀ E₂ Te₅₅Ge₃₅Se₁₀ さらに第２図において、A₃−B₃−C₃−D₃−E₃で囲まれた
範囲でAu濃度が10〜25at％の領域は記録感度が高くかつ
安定な材料組成である。

ここで A₃ Te₇₅Ge₁₀Se₁₅ B₃ Te₆₅Ge₁₀Se₂₅ C₃ Te₅₀Ge₂₅Se₂₅ D₃ Te₅₀Ge₃₀Se₂₀ E₃ Te₅₅Ge₃₀Se₁₅である。

中でも（Te_80-pGe_pSe₂₀）_100-mAu_mにおいて10ｐ25,15ｍ
25at％の領域が最も感度が良く、安定な組成領域であ
る。

次に本発明に用いる光学情報記録部材の製法について述
べる。

第３図は、本発明の記録層を用いて構成した光ディスク
の断面の模式図である。図において、1,5は基板を表わ
しており、材質は、ポリカーボネート，アクリル樹脂，
ガラス，ポリエステル等の透明な基材を用いることが可
能である。2,4は透明な薄層で、種々の酸化物，硫化
物，炭化物を用いることができる。この層2,4は記録膜
３の記録・消去の繰り返しによる基材の熱劣化を防ぐも
のであり、さらに、記録膜３を湿度より保護するもので
ある。したがって、透明層2,4の材質は、上述した観点
より決定される。記録膜３は、蒸着，スパッタリング等
によって形成される。蒸着で行なう場合は各組成を単独
に蒸着可能な４ソース蒸着機を用いるのが、均一膜を作
成できるので望ましい。

次にTe,Ge,Se,Au系の光学特性について述べる。

Te,Ge,Se,Au系の薄膜の光学定数はλ＝780〜830nmにお
いて非晶質状態屈折率 n_a4.2 消衰係数k_a1.3 結晶〃〃 n_c4.6 〃 k_c2.2 であった。この値はガラス基板上に蒸着された（Te₆₀Ge
₂₀Se₂₀）₈₀Au₂₀膜厚100nmの薄膜の透過率および反射率
から導びいた。非晶質状態はas depo状態、結晶状態は
それを300℃５分間窒素ガス中でアニールした状態の測
定値である。他の組成領域においても同様の測定をした
ところ図２においてA₁−B₁−C₁−D₁−E₁かつAu濃度５〜
40at％では n_a 4.0〜4.5 k_a 1.1〜1.6 n_c 4.5〜5.0 k_c 2.0〜2.8 の範囲であった。

通常、相転移型の光記録媒体は媒体上にレーザ光を照射
してその反射光の変化を検出するか、透過光の変化を検
出するかして信号を再生するが、反射光を検出する方法
が光学系がコンパクトになり有利であり、主流となって
いる。反射率による信号再生の場合、記録状態（非晶質
状態）の反射率R_aと未記録状態あるいは消去状態（結晶
状態）の反射率R_cの差,R_c−R_a,が大きい程信号振巾は大
きくなる。また媒体のノイズは反射率R_a,R_cに比例して
再生される。したがって信号のSN比は次で定義されるシ
グナルコントラストで表わすことが出来る。

本発明に用いるような記録媒体の反射率は多層薄膜の干
渉の問題として取り扱かわれ反射率は各相の厚さ，屈折
率，消衰係数によって決まる。各層の定数からトータル
の反射率を求める方法は、光学の一般的な教科書、例え
ば久保田広著「光学」岩波書店（P200〜）に詳述されて
いる。

本発明に用いる記録媒体は第３図に示されるように、基
材，第１の透明薄層，記録膜，第２の透明薄層，保護基
材の５層からなっている。

基材として用いられるガラス，樹脂の屈折率は1.4〜1.
6,吸収は０である。

媒体の反射率,R_a,R_c,を小さくするには透明薄層の屈折
率は、基材の屈折率と記録膜の屈折率の中間の値でその
両者の屈折率との差が大きいことが望ましい。したがっ
て透明薄層の屈折率は1.7〜4.0が使用可能で２〜3.5程
度が望ましい。この条件を満しかつ前述の耐熱，耐湿の
効果を有するものとしては、GeO₂等の酸化物,Sic,Tic等
の炭化物,ZnS,ZnTe等のカルコゲン化物,SiN,BN等の窒化
物等が使用できる。

Te,Ge,Se,Au系薄膜の光学定数を用いて第１の透明層，
記録膜，第２の透明層の３層の厚さを変化させたときの
シグナルコントラストS.C.の計算結果を第４図ａ〜ｈに
示す、計算はマトリクス法を用いた。各図は記録膜厚一
定で、たて軸に第１の透明層、横軸に第２の透明層の厚
さを屈折率ｎと厚さｔの積すなわち光学的長さで示して
いる。計算に用いた基材の屈折率1.5,透明薄層の屈折率
2.4,波長は830nmである。

図において、透明薄層は０〜λ/2の範囲を示しているが
これは吸収のない薄層は厚さがλ/2周期で同じ効果を持
つからである。従ってここに示す光学長に対して±λ/2
i（ｉは０または正の整数）の光学長に相当する厚さに
おいても同じシグナルコントラストを与える。

一般的にいって光の干渉においては光強度と位相とに分
けて考えることが出来る。位相は光学的長さで決まり、
また強度は界面の反射率すなわち界面の両側の屈折率に
よって決まる。従って、ここで計算したものと屈折率の
異なる透明薄層を考え場合、光学長で考えれば位相の効
果は等しく、界面の反射率の効果に差が出る。しかしこ
こで用いている定数範囲ではその効果は小さく、第４図
に示した計算結果で議論してさしつかえない範囲であ
る。

第４図から、シグナルコントラストが50％以上の範囲を
各膜厚毎に示したのが第１表である。第１表より、記録
膜の膜厚t₂が70t₂140nmかつ第一の透明薄層の光学
長n₁t₁が、の範囲がシグナルコントラストが大きいといえる。さら
に、シグナルコントラストが80％以上の範囲を第２表に
示す。これから記録膜の膜厚t₂が80t₂110nmかつ第
１の透明層の光学長n₁t₁が、第２の透明層の光学長n₃t₃が、の範囲が特にシグナルコントラストの大きい領域であ
る。

実施例１基材および保護基材にPMMA樹脂（ｎ＝1.49）、第1,第２
の透明層にZnS蒸着膜（ｎ＝2.4）、記録膜に（Te₆₀Ge₂₀
Se₂₀）₈₀Au₂₀を用い、φ200mmのディスクを構成し、波
長830nmの半導体レーザをNA0.5の対物レンズでφ0.9μ
ｍに絞って記録膜面上に収束させて記録，再生を行っ
た。また信号の消去は波長780nmの半導体レーザを同じ
対物レンズでディスクの回転方向に長さ10μｍの長円形
に絞って照射して行った。

記録膜厚および透明層厚を変えて記録再生実験を行った
結果を表３に示す。

ここに示すCNRは900rpmで回転するディスクのφ120の位
置であらかじめ消去した状態に2MHzの単一周波数で記録
を行ったときの再生信号のCNRである。記録，消去のパ
ワーはあらかじめ各ディスクの使用する半導体レーザ光
に対する吸収係数を算出し、同エネルギーが吸収される
ように調整した。記録時には、7mW、消去時には16mW、
膜に吸収させた。再生パワーは0.9mWである。CNRはバン
ド幅30KHzで測定した。

表−３により、記録膜膜厚50〜130nmかつ第１の透明層
の光学長が9/64λ〜λ/2ではCNR45dBが得られること
がわかる。

発明の効果本発明の光学記録再生方法によると光学定数の変化の比
較的小さい材料を用いて高いSN比の信号記録再生が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学記録再生方法を
示す模式図、第２図は本発明に用いる記録膜の組成の範
囲を示す組成図、第３図は本発明に用いる記録媒体の断
面を示す模式図、第４図（ａ）〜第４図（ｈ）は各記録
膜膜厚におけるシグナルコントラストの計算値と第1,第
２の透明層の光学表との関係を示すグラフである。１……基材、2,4……透明薄層、５……保護基材、６…
…光源、７……ビームスプリッター、８……光検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 7/24 Ａ 7215−5Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な基材上に、第１の透明な屈折率n₁を
有する薄層を設け、この薄層上に光照射により光学的特
性の変化する記録薄膜の層を設け、さらにこの上に第２
の透明な屈折率n₃を有する薄層を設けた光記録媒体上に
前記記録薄膜の光学特性を変化させて情報を記録し、こ
れを波長λ（nm）の光で光学的に再生する方法であっ
て、前記記録薄膜がTe,Ge,SeおよびAuからなる材料で形
成され、Te,Ge,Seの原子数比が第２図の A₁（Te₉₀Ge₅Se₅）,B₁（Te₆₀Ge₅Se₃₅） C₁（Te₄₀Ge₂₅Se₃₅）,D₁（Te₄₀Ge₄₀Se₂₀） E₁（Te₅₅Ge₄₀Se₅）の各点で囲まれる領域内に有り、Au
の濃度（at％）が全体の組成（Te_xGe_ySe_z）_100-mAu_mに
おいて５≦ｍ≦40at％である薄膜からなり、かつ厚さt₂
が70≦t₂≦140mnの範囲であり、第１の透明な薄層の厚
さt₁が再生に使う光の波長λに対しての範囲にあることを特徴とする光学記録再生方法。
【請求項２】記録薄膜の厚さt₂が80≦t₂≦110mnの範囲
であり、第１の透明な薄層の厚さt₁が第２の透明な薄層の厚さt₃がの範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光学記録再生方法。
【請求項３】第１および第２の透明薄層の屈折率n₁およ
びn₃が1.7〜4.0であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光学記録再生方法。