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JPS6168296A - 光学情報記緑部材 - Google Patents

光学情報記緑部材

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JPS6168296A
JPS6168296A JP59192003A JP19200384A JPS6168296A JP S6168296 A JPS6168296 A JP S6168296A JP 59192003 A JP59192003 A JP 59192003A JP 19200384 A JP19200384 A JP 19200384A JP S6168296 A JPS6168296 A JP S6168296A
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JP
Japan
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recording
film
optical
optical information
atm
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JP59192003A
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English (en)
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Kunio Kimura
邦夫 木村
Masatoshi Takao
高尾　正敏
Nobuo Akahira
信夫 赤平
Mutsuo Takenaga
睦生 竹永
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Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/775,302 priority patent/US4624914A/en
Priority to DE8585111536T priority patent/DE3579393D1/de
Publication of JPS6168296A publication Critical patent/JPS6168296A/ja
Publication of JPH029955B2 publication Critical patent/JPH029955B2/ja
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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Ｔｅｏｘｌ（０〈１１く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５０−４６３１
９号公報、米国特許第３９７１８７４号明細書）。添加
成分としてはＰｂ０ｘ５（０（ｘｓ（１）　、　５ｂＯ
ｘ６（０＜！６＜１．５）　。
ＶＯｘ−ｒ　　（。＜　！７　＜　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あり、小型の
出力２０　ｍＷ以内のＨｅ−Ｎｏ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　　（０（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、Ｔｅ０ｘ（０＜Ｘ＜
２）に、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Ｔ　１０ｘ　（
０（ｘ　（１，５）　（Ｔｌ２Ｏ融点３００℃）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
、媒体の屈折率を太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０例ｔばＢ１Ｏｘ２．　Ｉｎ０ｘ２
（０（ｘ２（１，６）等である（特願昭５３−１０９０
０２　、特願昭５４−７１５０６）。
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２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０ 発明の構成 本発明の光学情報記録部材は、基板上に形成された光学
記録膜が、少なくともＴｅ、○、Ｐｄの３元素を含んで
構成され、前記３元素の膜中の原子数の割合は、Ｐｄが
５〜４０ａｔｍ％、酸素が２０〜６０　ａｔｍ　％であ
ることを特徴とする。
実施例の説明 ＴｅＯ３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、再生するわけであるが、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０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何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
ましくない。
を基本組成とする薄膜を記録層とし、かつ膜中のＴｅ、
　Ｏ、Ｐｄの原子数の割合を制御することにより、従来
のＴｅＯｘ　系記録薄膜よシも、はるかに短い時間で記
録が完了する、すなわち、はるかに高速の記録、再生を
可能とする光学記録媒体を得ることができる。
従来、Ｔｅ　　もしくはＴｅ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
。しかしながら、それらは、ＧｏやＳｎ。
Ｐｂ、ＳＬ　、Ｓｂ、Ｓｏ　などの比較的共有結合性の
強い元素で、Ｔｅ　　もしくはＴｅとＴ　ｅＯ２との混
合物と容易にガラス状態を作シ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Ａ
ｕ、Ａｑ、Ｃｕ、Ｐｄ等の内より特にＰｄ　を選択した
もので、本発明の範囲にある場合に限シ特異的にＰｄの
添加効果が発揮される。本発明におけるＰｄの役割は以
下のように推察される。
ＰｄはＴｅＯｘ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シ、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
とを意味しておシ、シ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
して再生光のより大きな反射率変化が得られ、高いＣＮ
比が得られる・と考えられる。また、ＴｅＯｘはＰｄ　
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Ｐｄはその性質上酸化を受けないために既知のＴ
ｅｏ：ｃ膜の優れた耐湿性を損なうことはないと思われ
る。
本発明は、Ｔｅ、　Ｏ、Ｐｄ　を必須成分として構成さ
れるが、膜の光学的特性、並びに耐熱性を改良する上で
、Ｇｏ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｅ、Ｂｉ。
Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｉ　、ｐｔ　、Ｓｂ、Ａｓ、Ｖ、Ｃｒ　
、Ｃｏ、Ｎｔより選択される元素を一種以上含むことは
任意である。
本発明の光学情報記録部材は、記録・再生のみの記録材
料としての機能の他、情報の書き換えが可能な記録材料
にも応用できるもので、この場合は上述した元素を少な
くとも一種以上添加し、消去特性を改善させることが可
能である。
次に本発明におけるＰｄの添加量について述べるＱ 本発明におけるＰｄ　の添加量は、Ｔｅ、Ｏ，ＰｄＯ量
の総和に対して５〜４０ａｔｍ％である。Ｐｄは、膜中
にあってＴｅＯｘのＴｅ　　と部分的にＰｄＴｅ　とし
て非晶質状態で存在していると思われる。これがレーザ
などで加熱されると、非晶質状態のＰｄＴｅは結晶質と
なり光学的変化をもたらす。
膜中でＰｄＴｅ　は、必ずしも量論組成でいる必要はな
（ＰｄＴｅ　−Ｔｅの合金組成で存在していればよく、
ＰｄＴｅの役割は結晶核となシ全体の結晶化速度を促進
させると考えられる。したがってＰｄＯ量はＴｅ　　よ
りも少なくても充分である。しかしながら、Ｐｄの添加
量が５ａｔｍ％より少ないと、膜中でのＰｄＴｅの結晶
核が少なくなり結晶化の高速性は期待できない。Ｐｄの
添加量が多くなると光の吸収効率が向上し、記録感度が
良好となるが、４０ａｔｍ％を越えて添加すると膜中の
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Ｐｄの添加量は５〜４０　ａ
ｔｍ　％の範囲とする必要がある。
次に酸素の含有量について述べる０ 本発明の組成において酸素のほとんどは膜中のＴｅとＴ
ｅｏ□を形成して存在している。膜中のＴｅｏ２の存在
量は、膜の耐湿性を左右する上で重要で、Ｔｅｏ２の量
が多い程、耐湿性が優れているｏしたがって膜中では、
酸素の含有量が多い程、望ましい訳であるが、多すぎる
とＴｅ　、　Ｐｄの含有量が、相対的に小さくなるので
、膜の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シ高いＣＮ比
が得られなくなってしまう。本発明では、酸素の含有量
は、Ｔｅ。
０、Ｐｄ　の総和に対して２０〜６０ａｔｍ４であるが
、２０ａｔｍ％以下では耐湿性に劣り、逆に６゜ａｔｍ
％を越えると、記録感度が低下する。
本発明の範囲内で必須成分であるＴｅ　、Ｏ、Ｐｄにつ
いての特に好ましい組成は、Ｐｄが８〜３５ａｔｍ％で
、かつ酸素は３０〜５５ａｔｍ％である（実施例１で詳
述）。
次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する０ 第１図は本発明による光学情報記録部材の断面図である
。
１は基板であシ、金属２例えばアルミニウム。
銅環、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２例えばＡＢＳ樹脂。
ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、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、ポリカーボネート、
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他部
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，Ｐｄ
の３元素からなる薄膜を製造する方法について述べる。
基板上にＴｅ、Ｏ，Ｐｄの混合物を形成するわけてある
が、実際にはＴｅ、ＴｅＯ２，Ｐｄ　　の混合物を形成
することになシ、そのだめに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Ｔ　ｅ　Ｏ２。
Ｔｅ、Ｐｄを蒸着する。また２源ソースを用いる場合は
、一方からＰｄを蒸着し、他方からはＴ　ｅ　Ｏ２とＴ
　ｅ０２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、Ｔ　ｅ　、　Ｐ　ｄ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２源
ソースを用いる場合のＴｅＯ２とＴｅを蒸着する側ノソ
ースにＰｃｔ　も混在させて、Ｔ　ｅ０２　、　Ｔ　ｅ
　、　Ｐｄ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、Ｔ　ｅｏ
２．　Ｔ　ｏ　、　Ｐ　ｄをそれぞれのソースから、１
５０ｒｐｍで回転する厚さが１．１ｍｍ、直径が２００
簡のアクリル樹脂基板上に蒸着を行い、光ディスクを試
作した。蒸着は真空度１×１０　ＴＯτｒ以下で行ない
、薄膜の厚さは１２００人とした。各ソースからの蒸着
速度は記録薄膜中のＴｅ、○、　Ｐｄ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。
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ＡＥＳと略す）による元素分析結果と、
１８００　ｒｐｍで回転する光ディスクの中心から７５
ｍｍの位置に、記録完了時に最もＣＮ比が大きくなるよ
うなレーザーノくワーで書き込んだ単一周波数５　Ｍ　
Ｈｚの信号の、記録後３３ｍ５ｅｃ　（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）経
過時のＣＮ比と２ｍ１ｎ（すべての光ディスクで記録は
完了していた）経過時のＣＮ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２図のような系で行すった
。光導体レーザ−１４を出た波長８３０ｎｍｏ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
丸く整形された後、第３のレンズ５で再び平行光になり
、ミラー６で光軸を変換された後ノ・−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０
．８μｍの大きさのスポット９に集光される。この円ス
ポット９に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
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をハー
フミラ−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３３ｍ５ｅｃより２ｍ
１ｎの方がＣＮ比が大きいものは、３３ｍ５ｅｃ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、レーザ光
照射後３３ｍ５ｅｃと２韻でＣＮ比が同じものは３３ｍ
＃ａＣ後に記録が完了していることを示している。
また、耐湿性試験は光デイスク作製時にガラス基板上（
１ｓｘ１ｓｘｏ、２＝）にも記録薄膜を蒸着して耐湿性
試験用サンプルとし、５０℃、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、１ｏ
日目の状態が顕微鏡観察で何ら変化の認められないもの
が０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Ｔｅが
酸化して透過率が増大したものをＸとした。
第１表から明らかなように、記録完了後のＣＮ比が５０
ｃｉＢ以上で、かつレーザー光照射後３３ｆｎ　Ｓ　ｅ
　Ｃには記録が完了しており、かつ耐湿性の良好なＴｅ
　−０−Ｐｄ系薄膜の組成（総合評価において６以上）
は、Ｐ’ｃｌが６〜４０ａｔｍ％で、酸素は２０〜６０
ａｔＢ％である。さらに好ましい組成（総合評価でＯ）
は、Ｐ、ｄが８〜３５　ａｔｍ％、Ｏは３０〜５５ａｔ
ｍ％であることがわかる。
なお、第２表に本実施例におけるＰｄ０代わりに参考例
としてＡｑおよびＣｕを用いて、Ｔｅ−〇−Ａｑ系薄膜
およびＴｅ−〇−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〜およびＣｕを添加した場
合にはＰｄ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。
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Ｐｄを、他方のソースからＴｅとＴａ
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ＴａＯ２を同時に蒸着し
た方法について説明する。まず出発原料としてＴｅ０２
８５ｗｔ％、　Ａｌ　１５　ｗｔ％を少量ノアルコール
を用いて混合し、その粉末２６ｙを石英ボートに乗せ、
電気炉を用いて７００℃でＮ２ガスを流しながら２時間
焼成してＴ　ｓ　Ｏ２の一部を還元し、この焼成物を粉
砕しプレスして成型体（ベレット）を得、これを蒸着し
た。上記の方法により実施例１と同様のアクリル樹脂基
板上に、蒸着速度がＰｄは１人／Ｓ、（Ｔｅ十Ｔｅｏ２
）は２０Ａ／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。
上記記録薄膜をＡＥＳによ多元素分析した結果、Ｔｅ：
６０ａｔ％、Ｏ：３０ａｔ％、Ｐｄ：１０ａｔ　　％で
あった。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５３ｍ５ｅ
ｃと２ｍ１ｎでのＣＮ比は共にａ２ｄＢ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
Ｏであった。
実施例３ 一つのソースのみから蒸着してＴｅ−０−Ｐｄ薄膜を得
るために、出発原料として、ＴａＯ２：６゜ｗｔ％　＊
　Ａｌ　：　１０　ｗｔ％、　Ｐｄ　：　３０　ｗｔ　
％を少量のアルコールを用いて混合し、粉末２６ｙを石
英ボートに乗せ、電気炉を用いて７ｏｏ℃でＮ２ガスを
流しながら２時間焼成してＴ　ｅ　Ｏ２の一部をＮで還
元し、この焼成物を粉砕しプレスしてペレフトを得、こ
れを蒸着した。上記の方法により実施例１と同様にアク
リル樹脂基板上に、蒸着速度を２０入／Ｓとして蒸着し
、１２００人の記録薄膜を形成し光ディスクを作製した
。
上記記録薄膜をＡＥＳにより元素分析した結果Ｔｅ　：
　５７ａｔ　％　、○：３６ａｔ％、Ｐｄニアａｔ％で
あった。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３３ｍ５ｅ
ｃと２ｍ１ｎでのＣＮ比は共に６０ｄＢ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。
発明の効果 本発明による光学情報記録部材は、少なくともＴｅ、　
Ｏ，Ｐｄからなり、前記Ｐｄの含有量は５〜４Ｏａｔｍ
チ（好ましくは８〜３５　ａｔｍチ）かつ、酸素の含有
量が２ｏ〜ｅ　ｏ　ａｔｍ％　（好ましくは３０〜５５
　ａｔｍ％　）の範囲で構成される薄膜を光学記録膜と
して有することにより、従来のＴｅＯｘ薄膜を有する光
学情報記録部材よシも記録速度、ＣＮ比で大幅にまさる
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一例を示す要
部断面図、第２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図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・記録薄膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ？ 第２図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＴｅとＯとＰｄとを含んで構成され、ＴｅとＯと
    Ｐｄの総和に対するＰｄの含有量が５〜４０ａｔｍ％で
    、かつ酸素の含有量が２０〜６０ａｔｍ％である光学記
    録薄膜を有することを特徴とする光学情報記録部材。
  2. （２）Ｐｄの含有量が８〜３５ａｔｍ％で、かつ酸素の
    含有量が３０〜５５ａｔｍ％であることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の光学情報記録部材。
  3. （３）酸素がＴｅＯ＿２として含まれている特許請求の
    範囲第１項記載の光学情報記録部材。
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